KR101887434B1

KR101887434B1 - 캔용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101887434B1
Application number: KR1020167029697A
Authority: KR
Inventors: 하야토 사이토; 미키토 스토; 카츠미 고지마; 히로키 나카마루
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2018-08-10
Also published as: WO2015146137A1; US20170107592A1; TWI537397B; JPWO2015146137A1; TW201544603A; US10851434B2; PH12016501615B1; KR20160137610A; MY179722A; PH12016501615A1; CN106133167A; CN106133167B; JP5900712B2

Abstract

충분한 경도를 갖고 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도가 우수한 캔용 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.0005％ 이상 0.0030％ 이하, Si: 0.05％ 이하, Mn: 0.50％ 이상 1.00％ 이하, P: 0.030％ 이하, S: 0.020％ 이하, Al: 0.01％ 이상 0.04％ 이하, N: 0.0010％ 이상 0.0050％ 이하, B: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 경도(HR30T)가 56 이상이고 평균 영률이 215㎬ 이상인 캔용 강판이다.

Description

캔용 강판 및 그 제조 방법{STEEL SHEET FOR CAN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 식품이나 음료캔에 이용되는 캔 용기 재료에 적합한 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 2피스(piece) 캔용의 강판으로서 적합한, 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도(buckling strength)가 우수한 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근의 환경 부하(environmental load) 저감 및 비용 삭감의 관점에서, 식품이나 음료캔에 이용되는 강판의 사용량 삭감이 요구되고 있으며, 2피스 캔, 3피스 캔에 관계없이 강판의 박육화가 진행되고 있다. 강판의 박육화에 수반하여, 캔체의 강도 및 강성이 저하된다. 이 때문에, 캔 제조, 반송 공정 및 시장에 있어서의 핸들링시에 작용하는 외력에 의한 캔체의 변형이나, 내용물의 가열 살균 처리 등에 있어서의 캔 내부의 압력의 증감에 의한 캔 몸통부의 좌굴 변형이, 문제가 되고 있다.

종래, 이 내(耐)좌굴 변형성을 향상시키기 위해 강판의 고(高)강도화가 행해져 왔다. 그러나, 강판의 고강도화에 의해 경도가 상승하면, 성형성이 저하되어, 캔 몸통부 성형 후에 행해지는 넥(neck) 가공, 이어서 행해지는 플랜지(flange) 성형에 있어서, 넥 주름 및 플랜지 균열의 발생률이 증가한다는 성형성의 문제가 있다. 이 때문에, 강판의 박육화에 수반하는 좌굴 변형의 문제를 해결하는 방법으로서, 강판의 고강도화는 반드시 적절하지는 않다.

캔 몸통부의 좌굴 변형은, 캔 몸통부 판두께가 박육화된 것에 의한 캔체의 강성의 열화에 의해 발생하고 있다. 그래서, 내좌굴 변형성(패널링 강도(paneling strength)라고 칭하기도 한다)을 향상시키기 위해서는, 강판 자체의 영률(Young's modulus)을 높여 강성을 향상시키는 방법이 생각된다. 특히, 드로잉(drawing) 가공을 거쳐 성형시키는 2피스 캔에서는, 성형 후의 캔 몸통의 원주 방향(circumferential direction)이 강판의 특정 방향이 되지 않기 때문에, 강판 면 내의 영률을 평균적으로 향상시킴으로써, 내좌굴 변형성을 향상시킬 수 있다.

또한, 철의 영률과 강판의 결정 방위에는 강한 상관이 있고, 압연에 의해 발달하는 <110> 방향이 압연 방향에 평행한 결정 방위군(α 파이버(fiber))은, 특히, 압연 직각 방향의 영률을 높일 수 있다. 또한, <111> 방향이 판면 법선 방향에 평행한 결정 방위군(γ 파이버)은, 압연 방향에 대하여 0°, 45°, 90° 방향의 영률을 약 220㎬까지 높일 수 있다. 한편, 강판의 결정 방위가 특정 방위로의 배향을 나타내지 않는 경우, 즉 집합 조직이 랜덤인 강판의 영률은, 약 205㎬이다.

강판의 영률(탄성 계수)을 향상시킴으로써, 캔체의 강성 향상을 도모하는 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 중량％로 C: 0.0020％ 이하, P: 0.05％ 이하, S: 0.008％ 이하, Al: 0.005∼0.1％, N: 0.004％ 이하, Cr, Ni, Cu, Mo, Mn, Si의 1종 혹은 2종 이상의 합계가 0.1∼0.5％를 포함하고 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 압연 강판이고, 결정립의 단경(minor axis)에 대한 장경(major axis)의 비(ratio)가 평균으로 4 이상인 가공 조직을 나타내고, 최대 탄성 계수가 230000㎫ 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강성 용기용 강판이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 의하면, 상기 화학 성분을 함유하는 강을 냉연 어닐링(annealing) 후, 50％ 이상의 압하율로 2차 냉연을 행하여 강한 압연 집합 조직을 형성시키고, 압연 방향에 대하여 90° 방향의 영률을 높임으로써 강판의 강성을 올리는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 질량％로, C: 0.003％ 이하, Si: 0.02％ 이하, Mn: 0.05∼0.60％, P: 0.02％ 이하, S: 0.02％ 이하, Al: 0.01∼0.10％, N: 0.0010∼0.0050％, Nb: 0.001∼0.05％, B: 0.0005∼0.002％를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 판두께 중앙부에 있어서, ({112}<110> 방위의 집적 강도)/({111}<112> 방위의 집적 강도)≥1.0이고, 압연 방향으로부터 90° 방향의 인장 강도가 550∼800㎫, 압연 방향으로부터 90° 방향의 영률이 230㎬ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 캔용 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 질량％로, C: 0.0005％ 이상 0.0035％ 이하, Si: 0.05％ 이하, Mn: 0.1％ 이상 0.6％ 이하, P: 0.02％ 이하, S: 0.02％ 미만, Al: 0.01％ 이상 0.10％ 미만, N: 0.0030％ 이하, B: 0.0010％ 이상 또한 B/N≤3.0(B/N＝(B(질량％))/10.81)/(N(질량％)/14.01))을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 강판의 1/4 판두께에 있어서의 판면의 (111)[1-10]∼(111)[-1-12] 방위에 있어서의 평균의 집적 강도(f)가 7.0 이상인 조직을 갖고, 또한, E_AVE≥215㎬, E₀≥210㎬, E₄₅≥210㎬, E₉₀≥210㎬, －0.4≤Δr≤0.4 및, 압연 방향 단면의 페라이트(ferrite) 평균 결정 입경이 6.0∼10.0㎛인 것을 특징으로 하는 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도가 높고 성형성 및 성형 후의 표면 성상이 우수한 캔용 강판이 개시되어 있다.

일본공개특허공보 평6-212353호 일본공개특허공보 2012-107315호 일본공개특허공보 2012-233255호

그러나, 상기 종래 기술에는 하기에 나타내는 문제를 들 수 있다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 50％ 이상이라는 높은 압하율로의 2차 압연에 의해, 넥 성형성 및 플랜지 성형성이 저하된다는 문제가 있다. 덧붙여, 압연 집합 조직만이 발달하여, 이방성(anisotropy)이 커지기 때문에, 평균 영률이 저하된다는 문제가 있다. 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에서는, 회복 어닐링에 의해, 용접 캔에 요구되는 정도의 성형성은 얻어지기는 하지만, 2피스 캔의 성형에 이용되는 드로잉 가공이나 아이어닝(ironing) 가공과 같이, 보다 엄격한 성형성이 요구되는 용도에는 적용할 수 없다는 문제가 있다. 특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, 우수한 내좌굴 강도를 얻을 수 있기는 하지만, 캔 제조 공정, 반송 공정 및 시장에 있어서의 핸들링시에 작용하는 외력에 의한 캔체의 변형에 저항할 수 있는 충분한 강판의 경도를 반드시 얻을 수는 없다는 문제가 있다.

즉, 캔체의 변형에 저항할 수 있는 충분한 경도와 캔체 강성의 향상을 목적으로 하는 고영률을 구비한 강판 및 그 제조 방법은 존재하지 않았다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전술한 종래 기술의 문제를 해결하여, 충분한 경도를 갖고 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도가 우수한 캔용 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행했다. 그 결과, 화학 성분, 열간 압연 조건, 냉간 압연 조건, 어닐링 조건 및 2차 냉간 압연 조건을 최적화함으로써, HR30T 경도가 56 이상이고 평균 영률이 215㎬ 이상으로, 캔체의 변형에 저항할 수 있는 충분한 경도를 갖고 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도가 우수한 캔용 강판의 제조가 실현 가능한 것을 발견하여, 이 인식에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 그 요지는 이하와 같다.

[1] 성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.0005％ 이상 0.0030％ 이하, Si: 0.05％ 이하, Mn: 0.50％ 이상 1.00％ 이하, P: 0.030％ 이하, S: 0.020％ 이하, Al: 0.01％ 이상 0.04％ 이하, N: 0.0010％ 이상 0.0050％ 이하, B: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 경도(HR30T)가 56 이상이고 평균 영률이 215㎬ 이상인 캔용 강판.

[2] 추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Ti: 0.005％ 이상 0.020％ 이하를 함유하고, 경도(HR30T)가 56 이상이고 평균 영률이 215㎬ 이상인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[3] [1] 또는 [2]에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브(slab)를, 열연시의 마무리 온도 800∼950℃로 하여 열간 압연한 후, 권취 온도 500∼700℃에서 권취하고, 85％ 이상의 압하율로 냉간 압연하고, 어닐링 온도 680∼780℃로 어닐링하고, 5∼15％의 압하율로 2차 냉간 압연을 행하는 캔용 강판의 제조 방법.

본 발명의 캔용 강판을 이용하면, 캔 제조 공정이나 반송 공정에서 요구되는 경도와, 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도가 캔 제조 및 음료 메이커가 설정하고 있는 기준값(약 1.5kgf/㎠)보다 높은 캔체, 즉, 충분한 경도와 충분한 강성을 겸비한 캔체를 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 강판의 추가적인 박육화가 가능해져, 자원 절약화 및 저(低)비용화를 달성할 수 있고, 산업상 각별한 효과를 가져온다. 또한, 본 발명에 의한 강판의 적용 범위는, 각종 금속캔뿐만 아니라, 건전지 내장캔, 각종 가전·전기 부품, 자동차용 부품 등의 폭넓은 범위로의 적용도 기대할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하에, 본 발명의 상세에 대해서 설명한다. 우선, 성분 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 각 성분 원소의 함유량을 나타내는 「％」는, 특별히 기재하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.

C: 0.0005％ 이상 0.0030％ 이하

C는 낮을수록, 냉간 압연 및 어닐링 공정에 있어서 집합 조직이 발달하고, 특히 평균 영률의 향상에 중요한 γ 파이버가 발달한다. 이 때문에, 상한을 0.0030％로 할 필요가 있다. 한편, C는 강판의 경도 상승이나 어닐링판의 결정립 미세화에 기여하는 원소이며, 이 효과를 얻기 위해 C를 0.0005％ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 경도의 확보의 관점에서, C는 0.0010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si: 0.05％ 이하

Si는 다량으로 첨가하면, 표면 농화(surface concentration)에 의해 표면 처리성이 열화하여, 내식성이 저하된다. 이 때문에, Si는 0.05％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 Si는 0.02％ 이하이다.

Mn: 0.50％ 이상 1.00％ 이하

Mn은, 본 발명에 있어서 중요한 원소로서, 고용 강화(solid solution hardening)에 의해 강판의 경도를 향상시키는 효과나, 열연판의 결정립 미세화를 통해 집합 조직을 발달시켜, 평균 영률을 향상시키는 효과가 있다. 또한, MnS를 형성함으로써, 강 중에 포함되는 S에 기인하는 열간 연성(hot ductility)의 저하를 방지하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 Mn은 0.50％ 이상으로 할 필요가 있다. 또한 본 발명에서 Mn은, 드로잉 가공이나 아이어닝 가공 등의 캔 제조시의 가공시의 가공 경화를 촉진함으로써, 캔체의 덴팅(denting) 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이 때문에 바람직하게는 Mn은 0.60％ 초과이다. 보다 바람직하게는 Mn은 0.65％ 이상이다. 한편, Mn이 1.00％를 초과하면, 어닐링시에 집합 조직이 발달하기 어려워지고, 특히 (111)[1-21] 방위가 저하되어, 평균 영률이 저하된다. 이 때문에, 상한을 1.00％로 한다.

P: 0.030％ 이하

P는, 다량으로 첨가하면, 과잉한 경질화나 중앙 편석(segregation)에 의해 성형성이 저하되고, 또한 내식성이 저하된다. 이 때문에, P의 상한은 0.030％로 한다. 바람직하게는 P는 0.020％ 이하이다.

S: 0.020％ 이하

S는, 강 중에서 황화물을 형성하여, 열간 연성을 저하시킨다. 따라서, S의 상한은 0.020％로 한다. 바람직하게는 S는 0.015％ 이하이다.

Al: 0.01％ 이상 0.04％ 이하

Al은, 탈산제로서 첨가되는 원소이다. 또한, N과 AlN을 형성함으로써, 강 중의 고용 N을 감소시켜, 성형성이나 내시효성(ageing resistance)을 향상시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 얻기 위해서는, Al을 0.01％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, 과잉으로 첨가해도, 상기 효과가 포화될 뿐만 아니라, 알루미나(alumina) 등의 개재물이 증가하여 성형성이 저하된다. 이 때문에, Al의 상한은 0.04％로 할 필요가 있다. 또한, AlN이 아니라 BN이 생성되면 세립화에 유효하게 작용하는 B가 저하되어, 경도가 저하된다. 이 때문에, 우선적으로 AlN을 생성시키는 관점에서, [Al]/[B]>0.6으로 하는 것이 바람직하고, [Al]/[B]≥6.0으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

N: 0.0010％ 이상 0.0050％ 이하

N은 Al이나 B 등과 결합하여 질화물이나 탄질화물을 형성하고, 경도를 상승시킨다. 한편으로, N은 열간 연성을 저하시키기 때문에, 적을수록 바람직하다. 또한, N이 다량으로 첨가되면, 집합 조직의 발달이 저해되어, 평균 영률이 저하된다. 이 때문에, 상한을 0.0050％로 한다. 바람직하게는 N은 0.0035％ 이하이다. 전술한 바와 같이, N은 낮은 편이 바람직하다. 그러나, 0.0010％ 미만이면, 집합 조직으로의 효과가 포화될 뿐만 아니라, 질화물에 의한 경도 상승 효과가 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 하한은 0.0010％로 한다.

B: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하

B는 Ar3 변태점을 내림으로써 열연판의 결정립을 미세화하고, 집합 조직의 발달을 재촉하는 효과나, 어닐링 공정에서의 입(粒)성장을 억제하는 효과가 있다. 또한, 어닐링판의 결정립을 미세화함으로써 경도를 향상시키는 효과가 있다. 이들의 효과를 얻기 위해서는, 하한을 0.0005％로 할 필요가 있다. 바람직하게는 하한은 0.0010％이다. 한편, 0.0050％를 초과하는 경우, BN이나 Fe-B 화합물로서 석출하기 쉬워져, 상기의 효과가 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 상한을 0.0050％로 할 필요가 있다. 바람직하게는, B는 0.0035％ 이하이다.

상기 성분 조성에 더하여, 이하의 원소를 함유하는 것이 바람직하다.

Ti: 0.005％ 이상 0.020％ 이하

Ti는 N과 우선적으로 질화물을 만듦으로써 BN 생성을 억제하고, 세립화에 유효하게 작용하는 B를 확보하는 효과가 있다. 또한, TiN이나 TiC의 핀 고정 효과(pinning effect)에 의해 열연판의 결정립을 미세하게 함으로써 집합 조직의 발달을 재촉하여, 평균 영률을 향상시키는 효과가 있다. 이 때문에, Ti는 0.005％ 이상을 함유하는 것이 바람직하다. Ti를 함유시키는 것에 의한 열연판의 결정립을 미세하게 하는 효과는 Mn이 0.6％ 초과인 경우에 보다 현저해지기 때문에, Mn이 0.6％ 초과인 경우에 Ti를 함유시키는 것이 특히 바람직하다. N의 고정의 관점에서, Ti는 0.008％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 과잉으로 함유하는 경우, 질화물이나 탄화물이 조대하게 생성되고 핀 고정 효과를 잃어, 세립화 효과가 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 상한을 0.020％로 하는 것이 바람직하다.

잔부는 철 및 불가피적 불순물이다.

다음으로, 본 발명의 재질 특성에 대해서 설명한다.

경도(HR30T): 56 이상

캔 제조 공정이나 반송 공정에서의 핸들링 등으로 하중을 받았을 때의 소성 변형을 방지하기 위해서는, 강판을 경질화시키는 것이 필요하다. 이 때문에, 록웰 수퍼피셜(Rockwell superficial) 경도(HR30T)를 56 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 58 이상이다. 경도의 상한은 특별히 정하지 않지만, 과도한 경도의 향상은 성형성을 저하시켜, 캔 제조 후의 캔체의 형상이 불균일해짐으로써, 캔체의 덴팅 강도나 패널링 강도가 저하되거나, 플랜지 가공으로 균열이 발생하거나 하기 때문에, 경도는 70 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 66 이하이다. 또한, 본 발명에 있어서, 경도(HR30T)는 후술의 실시예에 기재된 방법에 의해 구한다. 본 발명의 경도를 실현하기 위해, 본 발명의 성분 조성으로 하고, 열연시의 마무리 온도, 권취 온도를 소정 온도로 함으로써 열연판의 페라이트 입경을 미세화하고, 어닐링 온도를 소정 온도로 하여 재결정을 시키면서, 어닐링판에서의 페라이트 입경의 조대화를 억제하여, 소정의 압하율로의 2차 냉간 압연을 행하면 좋다.

평균 영률: 215㎬ 이상

2피스 캔과 같이, 드로잉 가공을 행하는 용기에서는, 캔 제조 후의 캔 몸통 방향이 강판의 특정 방향에 일치하지 않는다. 이 때문에, 강판 면 내측 방향의 영률을 평균적으로 향상시킴으로써, 캔 몸통부의 좌굴 강도를 향상시킬 수 있다. 본 발명에 있어서는 압연 방향의 영률(E[L]), 압연 방향으로부터 45° 방향의 영률(E[D]), 압연 직각 방향의 영률(E[C])로부터 (E[L]＋2E[D]＋E[C])/4로서 산출되는 평균 영률을 215㎬ 이상으로 함으로써, 이 캔 몸통부의 좌굴 강도 향상 효과가 얻어진다. 더욱 바람직하게는 225㎬ 이상이다. 또한, 특별히 상한은 정하지 않지만, 경도와의 양립의 관점에서는 230㎬ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 평균 영률은 후술의 실시예에 기재된 방법에 의해 구한다. 본 발명의 평균 영률을 실현하기 위해, 본 발명의 성분 조성으로 하고, 열연시의 마무리 온도, 권취 온도를 소정 온도로 함으로써 열연판의 페라이트 입경을 미세화하여 냉간 압연 공정에서의 집합 조직의 발달을 촉진하고, 어닐링 온도를 소정 온도로 하여 재결정 후의 γ 파이버를 주로 한 집합 조직을 발달시키면 좋다. 또한, 2차 냉간 압연 후도 집합 조직을 유지하여 높은 평균 영률을 얻는 관점에서, 2차 냉간 압연 압하율을 15％ 이하로 한다.

다음으로 본 발명의 캔용 강판의 제조 방법의 일 예에 대해서 설명한다.

본 발명의 캔용 강판은, 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에, 열연시의 마무리 온도 800∼950℃로 하여 열간 압연한 후, 권취 온도 500∼700℃에서 권취하고, 85％ 이상의 압하율로 냉간 압연하고, 어닐링 온도 680∼780℃로 어닐링하고, 5∼15％의 압하율로 2차 냉간 압연을 행함으로써, 적합하게 제조된다.

열연시의 마무리 온도 800∼950℃

열연시의 마무리 온도가, 950℃보다도 높아지면, 열연판의 입경이 조대해져, 집합 조직의 발달을 저해한다. 이와 함께, 열연판의 입경이 조대해짐으로써 어닐링판의 입경이 조대해져, 경도가 저하된다. 이들 때문에, 열연시의 마무리 온도는 950℃ 이하로 한다. 한편, 열연시의 마무리 온도가 800℃ 미만이 되면, Ar3 변태점 이하의 압연이 되어, 조대립의 생성이나 압연 조직의 잔존에 의해, 집합 조직이 발달하지 않게 된다. 이 때문에, 열연시의 마무리 온도는 800℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 열연시의 마무리 온도는 850℃ 이상이다. 또한, 열간 압연에 앞서는 슬래브 가열 온도는 특별히 규정할 필요는 없다. 단, Ti를 함유하는 경우는, 슬래브 중에 존재하는 조대한 TiC나 TiN을 재용해시키는 관점에서, 슬래브 가열 온도를 1100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

권취 온도 500∼700℃

권취 온도가 700℃를 초과하면, 열연판의 입경이 조대해짐으로써 어닐링판의 입경이 조대해져, 경도가 저하된다. 덧붙여, 열연판의 입경이 조대해짐으로써 집합 조직의 발달은 저해되어, 평균 영률이 저하된다. 이 때문에, 권취 온도는 700℃ 이하로 한다. 권취 온도는 바람직하게는 650℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 600℃ 이하이다. 권취 온도가 지나치게 낮은 경우는, C나 N의 석출이 충분히 일어나지 않고, 고용 C나 N이 다량으로 잔존하여, 냉간 압연 공정 및 어닐링 공정에서의 집합 조직의 발달이 저해된다. 이 때문에, 권취 온도는 500℃ 이상으로 한다.

상기 권취 후, 냉간 압연 전에 표층 스케일(scale)을 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 산 세정(pickling)이나 물리적 제거에 의해 표층 스케일을 제거할 수 있다. 산 세정이나 물리적 제거는 각각 단독으로 해도 좋고, 조합해도 좋다. 산 세정 조건은 표층 스케일을 제거할 수 있으면 좋고, 특별히 조건은 규정하지 않는다. 일반적 방법에 의해, 산 세정할 수 있다.

냉간 압연의 압하율: 85％ 이상

냉간 압연의 압하율은, 집합 조직의 발달에 의한 평균 영률 향상과 세립화에 의한 경도를 소정의 값으로 하기 위해, 85％ 이상으로 한다. 압하율이 85％ 미만에서는, 집합 조직이 충분히 발달하지 않고, 평균 영률이 저하되는 것에 더하여, 결정립이 조대화하여 소정의 경도가 얻어지지 않는다. 또한, 집합 조직의 발달의 관점에서, 바람직하게는 압하율은 88％ 이상이다.

어닐링 온도: 680℃∼780℃

재결정 및 입성장에 의한 집합 조직의 발달의 관점에서, 어닐링 온도는 680℃ 이상으로 한다. 어닐링 온도가 지나치게 높으면, 결정립이 조대해지고, 또한, NbC도 조대화하여, 경도가 저하된다. 이 때문에, 어닐링 온도는 780℃ 이하로 한다. 바람직하게는, 750℃ 이하이다. 또한, 집합 조직을 발달시켜 영률을 향상시키는 관점에서, 균열 시간(soaking time)을 10초 이상으로 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 어닐링 방법은 특별히 한정되지 않는다. 단, 재질의 균일성의 관점에서, 연속 어닐링법이 바람직하다.

2차 냉간 압연의 압하율: 5∼15％

2차 냉간 압연으로, 가공 경화시킴으로써 강판의 경도를 상승시킨다. 그 결과, 캔 제조 공정이나 반송 공정에서의 핸들링 등으로 하중을 받았을 때의 소성 변형을 방지할 수 있다. 이 때문에, 압하율을 5％ 이상으로 한다. 바람직하게는 5.0％ 초과이고, 더욱 바람직하게는 6.0％ 이상이다. 과대한 압하율로의 2차 냉간 압연은, 현저한 가공성의 저하나 이방성의 열화에 의해 평균 영률이 저하된다. 이 때문에, 압하율은 15％ 이하로 한다. 바람직하게는 압하율은 12％ 이하이다.

이상에 의해, 충분한 경도를 갖고 외압에 대한 캔 몸통부의 좌굴 강도가 우수한 캔용 강판이 얻어진다.

실시예 1

표 1에 나타내는 강 기호 A∼S의 성분 조성을 갖는 강을 용제하여, 강 슬래브를 얻었다. 얻어진 강 슬래브를 표 2에 나타내는 조건으로, 가열 후, 열간 압연하고, 산 세정으로 스케일을 제거한 후, 냉간 압연하고, 연속 어닐링로에서 균열 시간 15초의 어닐링을 행했다. 이어서, 2차 냉간 압연을 행하여, 판두께 0.220㎜의 강판(강판 기호 1∼28)을 얻었다.

이상으로부터 얻어진 강판에 대하여, 이하의 방법으로 특성 평가를 행했다.

평균 영률의 평가

압연 방향에 대하여 0°, 45°, 90° 방향을 길이 방향으로 하여 10×35㎜의 시험편을 절출하고, 횡진동형(transverse oscillation type)의 공진 주파수 측정 장치를 이용하여, American Society for Testing Materials의 기준(C1259)에 따라, 각 방향의 영률(㎬)을 측정하고, (E[L]＋2E[D]＋E[C])/4에 의해 평균 영률을 산출했다.

경도(HR30T)

JIS Z 2245의 록웰 경도 시험 방법(Rockwell hardness test method)에 준거하여, JIS G 3315에 규정된 위치에 있어서의 록웰 수퍼피셜 30T 경도(HR30T)를 측정했다.

캔 제조 후의 캔체의 좌굴 강도

얻어진 강판에 대하여, 표면 처리로서 크롬 도금(틴 프리(tin free)) 처리를 행한 후, 유기 피막을 피복한 라미네이트(laminated) 강판을 제작했다. 이 라미네이트 강판을 원형으로 펀칭(punching)한 후, 딥 드로잉(deep drawing) 가공, 아이어닝 가공 등을 행하여, 음료캔에서 적용되어 있는 2피스 캔과 동일한 캔체를 성형하고, 측정에 제공했다. 측정 방법은 이하와 같다. 캔체를 가압 챔버의 내부에 설치하고, 가압했다. 가압 챔버 내부의 가압은, 공기 도입 밸브를 통하여 챔버에 1초당 0.016㎫씩 가압 공기를 도입하고, 캔이 좌굴한 시점에서 가압을 정지했다. 챔버의 내부의 압력의 확인은, 압력 게이지, 압력 센서, 그 검출 신호를 증폭하는 앰프, 검출 신호의 표시, 데이터 처리 등을 행하는 신호 처리 장치를 통하여 행했다. 좌굴 압력은 좌굴에 수반하는 압력 변화점의 압력으로 했다. 일반적으로, 가열 살균 처리에 의한 압력 변화에 대하여, 외압 강도는 0.15㎫ 초과가 필요하게 되어 있다. 이것으로부터, 외압 강도가 0.16㎫보다 높은 것을 ◎, 외압 강도가 0.15㎫보다 높고 0.16㎫ 이하인 것을 ○, 외압 강도가 0.15㎫ 이하인 것을 ×(불합격)로 했다.

덴팅 시험

좌굴 강도의 측정과 동일한 캔체를 제작하고, 이하의 방법으로 덴팅 강도를 측정했다. 캔 몸통부 중앙에 대하여, 선단 반경 5㎜, 길이 40㎜의 압자(壓子;indenter)를, 압자의 길이 방향을 캔 높이 방향과 평행하게 하여, 그 상태로 압자를 캔 몸통부에 대하여 수직으로 압입하고, 압입량과 압입 하중을 측정하여, 좌굴하는 하중, 즉, 압입량에 대한 압입 하중의 기울기가 저하되어, 일정해지기 직전의 하중을 판독하여 덴팅 강도로 했다. 덴팅 강도가 75N 이상이면 매우 양호하기 때문에 ◎, 70N 이상 75N 미만이면 양호하기 때문에 ○, 70N 미만에서는 덴팅 강도 부족 때문에 ×(불합격)로 했다.

결과를 표 3에 나타낸다.

본 발명예는, 모두 HR30T가 56 이상이고, 평균 영률이 215㎬ 이상, 덴팅 강도 70N 이상이고, 캔체의 좌굴 강도가 우수하다. 한편, 비교예에서는, 상기 특성 중 어느 하나 이상이 뒤떨어져 있다.

Claims

성분 조성으로서, 질량％로, C: 0.0005％ 이상 0.0030％ 이하, Si: 0.05％ 이하, Mn: 0.61％ 이상 1.00％ 이하, P: 0.030％ 이하, S: 0.020％ 이하, Al: 0.01％ 이상 0.04％ 이하, N: 0.0010％ 이상 0.0050％ 이하, B: 0.0005％ 이상 0.0050％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 경도(HR30T)가 56 이상이고 평균 영률이 215㎬ 이상인 캔용 강판.
제1항에 있어서,
추가로, 성분 조성으로서, 질량％로, Ti: 0.005％ 이상 0.020％ 이하를 함유하고, 경도(HR30T)가 56 이상이고 평균 영률이 215㎬ 이상인 캔용 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를, 열연시의 마무리 온도 800∼950℃로 하여 열간 압연한 후, 권취 온도 500∼700℃에서 권취하고, 85％ 이상의 압하율로 냉간 압연하고, 어닐링 온도 680∼780℃로 어닐링하고, 5∼15％의 압하율로 2차 냉간 압연을 행하는 캔용 강판의 제조 방법.