KR101923839B1

KR101923839B1 - 캔용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101923839B1
Application number: KR1020177005192A
Authority: KR
Inventors: 마사키 다다; 가츠미 고지마; 히로키 나카마루
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2018-11-29
Also published as: CN106605006A; KR20170029635A; JP5939368B1; WO2016031234A1; TWI593811B; PH12017500200B1; MY177004A; TW201610180A; PH12017500200A1; CN106605006B; JPWO2016031234A1

Abstract

도장 베이킹 후에 450 ∼ 600 ㎫ 의 상항복 강도, 13 ％ 이상의 전연신이라는 특성을 갖고, 또한 부식성이 강한 내용물에 대해서도 내식성이 양호한 고가공성 고강도 캔용 강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
질량％ 로, C : 0.020 ％ 초과 0.130 ％ 이하, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 1.20 ％, P : 0.100 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.10 ％ 이하, N : 0.0120 ％ 초과 0.020 ％ 이하, Nb : 0.004 ∼ 0.040 ％ 를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 석출 Nb 량과 토탈 Nb 량의 비가, 석출 Nb 량/토탈 Nb 량 ≥ 0.30 이고, Nb 석출물 평균 입경이 20 ㎚ 이하이고, 페라이트 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 이하이고, 도장 베이킹 처리 후의 상항복 강도가 450 ∼ 630 ㎫, 전연신이 13 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 고가공성 고강도 캔용 강판으로 한다.

Description

캔용 강판 및 그 제조 방법{STEEL SHEETS FOR CANS AND METHODS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 고가공도의 캔 몸통 가공에 의해 성형되는 3 피스 캔, 내압 강도를 필요로 하는 2 피스 캔 등의 소재로서 사용되는 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 자세하게는, 본 발명은 전연신이 크며, 또한 우수한 상항복 강도를 갖는 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 스틸 캔의 수요를 확대하기 위해서 캔 제조 비용을 저감하는 방안, 보틀 캔이나 이형 (異形) 캔과 같은 신규 캔종에 스틸 캔을 투입하는 방안이 취해지고 있다.

캔 제조 비용의 저감책으로는 소재의 저비용화를 들 수 있다. 드로잉 가공에 의해 성형되는 2 피스 캔은 물론, 단순한 원통 성형이 주체인 3 피스 캔이라도, 사용하는 강판의 박육화 (薄肉化) 가 진행되고 있다.

단, 단순히 강판을 박육화하면 캔체 강도가 저하된다. 따라서, DRD (drawing and redrawing) 캔이나 용접캔의 캔 몸통부와 같은 고강도재가 사용되고 있는 지점에는, 단순히 박육화시키기만 한 강판을 사용할 수 없다. 그래서, 고강도이면서 극박의 캔용 강판이 요망되고 있다.

현재, 극박이면서 경질의 캔용 강판은, 어닐링 후에 압하율이 20 ％ 이상의 2 차 냉간 압연을 실시하는 Duble Reduce 법 (이하, DR 법이라고 한다) 으로 제조되고 있다. DR 법을 이용하여 제조한 강판은 고강도이지만, 전연신이 작다는 특징이 있다.

한편, 최근 시장에 투입되고 있는 이형 캔과 같은, 강한 가공도의 캔 몸통 가공에 의해 성형되는 캔의 소재로서 연성 (延性) 이 부족한 DR 재를 사용하는 것은, 가공성의 관점에서 곤란하다. 또한, DR 재는 통상적인 어닐링 후, 조질 압연하는 강판과 비교하여 제조 공정도 늘어나기 때문에 제조 비용이 높다.

이러한 DR 재의 결점을 회피하기 위해, 2 차 냉간 압연을 생략하고 각종 강화법을 사용함과 함께, 1 차 냉간 압연 및 어닐링 공정에서 특성을 제어하는 Single Reduce 법 (SR 법) 또는, 2 차 냉간 압연 압하율 5 ％ 이하 정도의 경압하에 보다 고강도 강판을 제조하는 방법이 하기 특허문헌에 제안되어 있다.

특허문헌 1 에는, 질량％ 로, C : 0.02 ％ 이하, Si : 0.10 ％ 이하, Mn : 1.5 ％ 이하, P : 0.20 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.01 ％ 이하, N : 0.0050 ∼ 0.0250 ％ 를 함유하며, 또한 (고용 C＋고용 N) 을 0.0050 ％ 이상 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 재결정률이 90 ％ 이상인 조직을 갖고, 베이킹 경화량 (BH 량) : 100 ㎫ 이상, 도장 베이킹 처리에 의한 인장 강도의 증가량 ΔTS : 30 ㎫ 이상, 도장·베이킹 처리 후의 항복 응력 : 550 ㎫ 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 판두께 : 0.3 ㎜ 이하의 고강도 캔용 극박 냉연 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1 에는, 열간 압연 조건 및 냉각 조건을 조정하여, 연속 어닐링 후에 저온역까지 급랭하고, 고용 C 량＋고용 N 량의 작용을 유효 이용하여, 시효 경화 현상을 이용함으로써 DR 재 못지않은 고강도 캔용 강판을 얻는 기술이 제안되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 캔용 강판은, 도장 베이킹 처리 후의 항복 응력이 550 ㎫ 이상으로 높다.

특허문헌 2 에는, 중량비로, C : 0.020 ∼ 0.150 ％, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 1.00 ％ 이하, P : 0.050 ％ 이하, S : 0.010 ％ 이하, N : 0.0100 ％ 이하, Al : 0.100 ％ 이하, Nb : 0.005 ∼ 0.025 ％ 를 함유하고, 잔부가 불가피적 불순물과 철로 이루어지고, 실질적인 페라이트 단상 (單相) 조직이고, 항복 강도가 40 ㎏f/㎟ 이상, 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이하, 판두께가 0.300 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 캔 제조시의 딥드로잉성 및 플랜지 가공성과 캔 제조 후의 표면 성상이 우수하고, 충분한 캔 강도를 갖는 캔 제조용 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2 는, Nb 탄화물에 의한 석출 강화나 Nb, Ti, B 의 탄질화물에 의한 미세화 강화를 복합적으로 조합함으로써, 강도와 연성의 균형을 맞춘 강판을 제안하고 있다.

특허문헌 3 에는, C : 0.001 ∼ 0.010 중량％, Si : ≤ 0.05 중량％, Mn : ≤ 0.9 중량％, P : 0.131 ∼ 0.200 중량％, S : ≤ 0.04 중량％, Al : 0.006 ∼ 0.08 중량％, N : 0.0010 ∼ 0.015 중량％, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물을 함유한 저탄소강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박육화 딥드로잉 아이어닝 캔용 강판이 개시되어 있고, Mn, P, N 등의 고용 강화를 이용하여 고강도화하는 방법이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2001-107186호 일본 공개특허공보 평8-325670호 일본 공개특허공보 2004-183074호

먼저, 박게이지화 (박육화) 하기 위해서 강도 확보가 필요하다. 한편, 캔 확장 가공과 같은 캔 몸통 가공에 의해 성형되는 캔체, 플랜지 가공에 의해 성형되는 캔체에 강판을 사용하는 경우에는 고연성의 강을 적용할 필요가 있다.

예를 들어, 2 피스 캔 제조시의 보텀 가공, 캔 확장 가공을 대표로 하는 3 피스 캔 제조시의 캔 몸통 가공 및 플랜지 가공에 있어서, 강판의 균열이 발생하지 않도록 전연신이 큰 강판을 소재로서 사용할 필요가 있다.

그리고, 부식성이 강한 내용물에 대한 내성도 고려하면 내식성이 양호한 강판으로 할 필요가 있다. 그래서, 내식성을 저해하는 과잉된 원소 첨가는 실시할 수 없다.

상기 특성에 관해서, 전술한 종래 기술로는 강도, 연성 (전연신), 내식성 중의 어느 것을 만족하는 강판을 제조하는 것은 가능하지만, 모두를 만족하는 강판은 제조할 수 없다.

예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 방법은 강도 상승에는 유효한 방법이기는 하지만, 강 중의 고용 C, 고용 N 량이 많은 점에서 항복 연신이 커진다. 항복 연신은 고용 C 나 고용 N 이 전위 (轉位) 를 고착시킴으로써 가동 전위가 감소하기 때문에 발생한다. 항복 연신이 큰 경우의 변형 영역에서는, 국소적인 항복현상이 일어나 불균일 변형하기 때문에 스트레처 스트레인이라고 불리는 주름이 생겨 외관을 손상시키는 경우가 있다.

특허문헌 2 에서는 석출 강화에 의해 고강도화를 실현하고 있어, 강도와 연성의 균형이 잡힌 강이 제안되어 있지만, 항복 연신에 관해서 고려되어 있지 않아, 특허문헌 2 에 기재된 제조 방법으로는 본 발명에서 목표로 하는 항복 연신의 값은 얻어지지 않는다.

특허문헌 3 에서는 고용 강화에 의한 고강도화를 제안하고 있다. 이 문헌에 기재된 기술에서는, 일반적으로 내식성을 저해하는 원소로서 알려져 있는 P, Mn 이 과잉 첨가되어 있기 때문에, 내식성을 저해할 우려가 높다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 도장 베이킹 후에 450 ∼ 600 ㎫ 의 상항복 강도, 13 ％ 이상의 전연신이라는 특성을 갖고, 또한 부식성이 강한 내용물에 대해서도 내식성이 양호한 고가공성 고강도 캔용 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 실시하였다. 그 결과, 이하의 지견을 얻었다.

석출 강화, 고용 강화, 가공 강화의 복합적인 조합에 착안하여, 석출 강화 및 고용 강화의 균형을 꾀함으로써 연신을 손상시키지 않고서 고강도화할 수 있다.

그리고, 2 차 냉간 압연에 있어서의 압하율을 1 ∼ 19 ％ 로 하여, 종래의 2 차 냉간 압연에서의 압하율보다 낮은 압하율에서의 가공 강화에 의해 전연신을 저하시키지 않고서 고강도화할 수 있다.

또한, 내식성에 지장이 없는 범위의 원소 첨가량으로 원판의 성분 설계를 실시함으로써, 부식성이 강한 내용물에 대해서도 양호한 내식성을 나타낸다.

본 발명은 상기 지견에 근거하여 성분, 제조 방법을 토탈적으로 관리함으로써, 고가공성 고강도 캔용 강판 및 그 제조 방법을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 이상의 지견에 근거하여 이루어진 것으로, 그 요지는 다음과 같다.

[1] 질량％ 로, C : 0.020 ％ 초과 0.130 ％ 이하, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 1.20 ％, P : 0.100 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.10 ％ 이하, N : 0.0120 ％ 초과 0.020 ％ 이하, Nb : 0.004 ∼ 0.040 ％ 를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 석출 Nb 량과 토탈 Nb 량의 비가, 석출 Nb 량/토탈 Nb 량 ≥ 0.30 이고, Nb 석출물 평균 입경이 20 ㎚ 이하이고, 페라이트 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 이하이고, 도장 베이킹 처리 후의 상항복 강도가 450 ∼ 630 ㎫, 전연신이 13 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 고가공성 고강도 캔용 강판.

[2] 판두께 방향으로 표면 ∼ 1/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률과, 표면에서부터 3/8 깊이 위치 ∼ 4/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률의 비가, 하기 식 1 을 만족하는 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 고가공성 고강도 캔용 강판.

(3/8 ∼ 4/8 의 Nb 석출물 체적률)/(표면 ∼ 1/8 의 Nb 석출물 체적률) ≥ 1.10 (식 1)

[3] [1] 또는 [2] 에 기재된 고가공성 고강도 캔용 강판의 제조 방법으로서, 강을, 마무리 압연 온도가 Ar3 변태점 이상 990 ℃ 이하의 조건에서 압연하고, 권취 온도가 400 ℃ 이상 600 ℃ 미만의 조건에서 권취하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 공정 후에, 산세하고, 압하율이 80 ％ 이상의 조건에서 압연하는 1 차 냉간 압연 공정과, 상기 1 차 냉간 압연 공정 후에, 균열 온도가 650 ∼ 780 ℃, 균열 시간이 10 s 이상 55 s 이하의 조건에서 연속 어닐링하는 어닐링 공정과, 상기 어닐링 공정 후에, 압하율이 1 ∼ 19 ％ 의 조건에서 압연하는 2 차 냉간 압연 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고가공성 고강도 캔용 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 450 ∼ 630 ㎫ 의 상항복 강도, 13 ％ 이상의 전연신을 갖는 고가공성 고강도용 강판이 얻어진다. 상세하게는, 본 발명에서는 Nb 에 의한 석출 강화, N 에 의한 고용 강화 및 어닐링 후에 압하율 1 ∼ 19 ％ 이라는 저압하율로 2 차 냉간 압연을 실시하는 것에 의한 가공 강화에 의해, 다른 특성에 해를 미치지 않고, 복합 강화하여 강도를 상승시킨다. 그 결과, 전연신이 13 ％ 이상이면서 최종 제품에서 상항복 강도가 450 ∼ 630 ㎫ 가 된다.

또한 본 발명에서는, 원판의 고강도화에 의해, 용접캔을 박게이지화 (박육화) 하더라도 높은 캔체 강도를 확보하는 것이 가능해진다. 본 발명의 고가공성 고강도 강판을 보텀부의 내압 강도를 필요로 하는 2 피스 캔 용도에 적용하여도, 현행 게이지 상태 그대로 높은 내압 강도를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 연성을 높게 함으로써, 용접캔에서 사용되는 캔 확장 가공과 같은 강한 캔 몸통 가공이나 플랜지 가공을 실시하는 것도 가능해진다.

그리고 본 발명에서는, 내식성에 지장이 생기지 않도록 성분 조성이 설정되어 있다. 그 결과, 본 발명의 고가공성 고강도 캔용 강판은 강도, 가공성, 내식성이 모두 우수하다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

본 발명의 고가공성 고강도 캔용 강판은, 상항복 강도가 (이하, U-YP 라고 하는 경우도 있다) 450 ∼ 630 ㎫, 전연신이 13 ％ 이상이고, 우수한 내식성을 갖는다. 또한, 본 발명의 고가공성 고강도 캔용 강판에서는, 시효성을 작게 할 수 있다.

본 발명에서는, Nb 를 석출 강화 원소로서 첨가하고, N 을 고용 강화 원소로고 첨가하며, 어닐링 후에 압하율 1 ∼ 19 ％ 의 2 차 냉간 압연을 실시하는 것에 의한 가공 강화로 상항복 강도를 상기 범위로 하는 것을 가능하게 한다. 또한, 특정 성분계로 상기 방법에 의해 상항복 강도를 높이면, 전연신도 높은 상태가 된다. 우수한 상항복 강도를 가짐과 함께 전연신이 높은 것이 본 발명의 특징이고, 가장 중요한 요건이다. 이와 같이, 석출 강화 원소, 고용 강화 원소를 첨가하면서, 전연신을 높은 상태로 할 수 있도록 성분 조성, 조직, 제조 조건을 적정화함으로써, 상항복 강도가 450 ∼ 630 ㎫, 전연신이 13 ％ 이상인 고가공성 고강도 캔용 강판이 얻어진다.

다음으로, 본 발명의 고가공성 고강도 캔용 강판 (본 명세서에 있어서, 고가공성 고강도 캔용 강판을 캔용 강판이라고 하는 경우가 있다) 의 성분 조성에 대해서 설명한다. 본 발명의 고가공성 고강도 캔용 강판은, 질량％ 로, C : 0.020 ％ 초과 0.130 ％ 이하, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 1.20 ％, P : 0.100 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.10 ％ 이하, N : 0.0120 ％ 초과 0.020 ％ 이하, Nb : 0.004 ∼ 0.040 ％ 를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다. 이하, 각 성분에 대해서 설명한다. 또, 본 명세서에 있어서, 성분 조성의 설명에 있어서의 「％」는 「질량％」를 의미한다.

C : 0.020 ％ 초과 0.130 ％ 이하

본 발명의 캔용 강판에 있어서는, 연속 어닐링 후에 소정 이상의 상항복 강도 (450 ∼ 630 ㎫) 를 달성함과 동시에 13 ％ 이상의 전연신을 갖는 것이 필수이다. 이를 위해서는 페라이트 평균 결정 입경을 7.0 ㎛ 이하로 하는 것, Nb 첨가에 의해 생성되는 NbC 에 의한 석출 강화를 이용하는 것이 중요해진다. 페라이트 평균 결정 입경을 상기 범위로 조정함과 함께, NbC 에 의한 석출 강화를 이용하기 위해서는, 캔용 강판의 C 함유량이 중요해진다. 구체적으로는, C 함유량을 0.020 ％ 초과로 하는 것이 필요하다. C 함유량이 0.040 ％ 를 초과하면 열연판의 강도가 상승하여, 냉간 압연시의 변형 저항이 증가하기 때문에, 압연 후에 표면 결함이 발생하기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, 이 결함을 저감시키기 위해서 압연 속도를 작게 할 필요가 있다. 단, 상항복 강도를 600 ㎫ 이상으로 하는 경우에는 C 함유량을 0.070 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, C 함유량이 0.130 ％ 를 초과하면, 강의 용제 중 냉각 과정 중에서 저포정 크랙을 일으킨다. 이 때문에, C 함유량의 상한은 0.130 ％ 로 한다. 또, 상기한 바와 같이, C 함유량이 0.040 ％ 를 초과하면 열연판의 강도가 상승하여, 냉간 압연시의 변형 저항이 증가하는 경향이 있어, 압연 후의 표면 결함을 회피하기 위해서 압연 속도를 작게 할 필요가 발생하는 경우가 있기 때문에, 제조하기 용이함의 관점에서는, C 함유량은 0.020 ％ 초과 ∼ 0.040 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

Si : 0.04 ％ 이하

Si 는 고용 강화에 의해 강을 고강도화시키는 원소이다. 그러나, Si 함유량이 0.04 ％ 를 초과하면 내식성이 현저하게 손상된다. 따라서, Si 함유량은 0.04 ％ 이하로 한다. 또, 본 발명에서는 Si 이외의 원소나 제조 조건의 조정에 의해 상항복 강도를 높이고 있기 때문에, Si 에 의한 고용 강화를 이용할 필요가 없다. 이 때문에, 본 발명에 있어서는 Si 를 함유하지 않아도 된다.

Mn : 0.10 ∼ 1.20 ％

Mn 은 고용 강화에 의해 강의 강도를 증가시키고, 페라이트 평균 결정 입경도 작게 한다. 페라이트 평균 결정 입경을 작게 하는 효과가 현저하게 발생하는 것은 Mn 함유량이 0.10 ％ 이상이다. 또한, 목표로 하는 상항복 강도를 확보하기 위해서는 Mn 함유량을 0.10 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, Mn 함유량의 하한을 0.10 ％ 로 한다. 한편, Mn 함유량이 1.20 ％ 를 초과하면 내식성, 표면 특성이 열화된다. 따라서, Mn 함유량의 상한을 1.20 ％ 로 한다.

P : 0.100 ％ 이하

P 는 고용 강화능이 큰 원소이기는 하다. 그러나, P 의 함유량이 0.100 ％ 를 초과하면 내식성이 열화된다. 이 때문에, P 함유량은 0.100 ％ 이하로 한다.

S : 0.030 ％ 이하

또, 본 발명의 고가공성 고강도 캔용 강판은 S 를 함유하지 않어도 되지만, 본 특허를 실시함에 있어서는 S 를 0.030 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 캔용 강판은 Nb, C, N 함유량이 높기 때문에, 연속 주조시 교정대 (帶) 에서 슬래브 에지가 균열되기 쉬워진다. 슬래브 균열을 방지하는 점에서 S 함유량은 0.030 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 S 함유량은 0.020 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, S 함유량은 0.010 ％ 이하이다.

Al : 0.10 ％ 이하

Al 함유량을 증가시키면, 재결정 온도의 상승이 초래되기 때문에, Al 함유량의 증가분만큼 어닐링 온도를 높게 설정할 필요가 있다. 본 발명에서는, 상항복 강도를 증가시키기 위해서 첨가하는 다른 원소의 영향으로 재결정 온도가 상승하여, 어닐링 온도를 높게 설정하지 않으면 안된다. 그래서, Al 에 의한 재결정 온도의 상승을 최대한 회피하는 것이 필요하다. 그래서, Al 함유량을 0.10 ％ 이하로 한다. 또, Al 은 탈산제로서 첨가하는 것이 바람직하고, 이 효과를 얻기 위해서는 Al 함유량을 0.010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

N : 0.0120 ％ 초과 0.020 ％ 이하

N 은 고용 강화을 증가시키기 위해서 필요한 원소이다. 한편, N 함유량이 지나치게 많으면, 연속 주조시의 온도가 저하되는 하부 교정대에서 슬래브 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, N 함유량은 0.020 ％ 이하로 한다. 한편, 고용 강화의 효과를 발휘시키기 위해서는, N 함유량을 0.0120 ％ 초과로 할 필요가 있다.

Nb : 0.004 ∼ 0.040 ％

Nb 는, 본 발명에서는 중요한 첨가 원소이다. Nb 는 탄화물 생성능이 높은 원소로, 미세한 탄화물을 석출시킨다. 이로써, 상항복 강도가 상승한다. 본 발명에서는, Nb 함유량에 의해서 상항복 강도나 표면 성상을 조정할 수 있다. Nb 함유량이 0.004 ％ 이상일 때에 이 효과가 발생하기 때문에, Nb 함유량의 하한은 0.004 ％ 로 한정한다. 한편, Nb 는 재결정 온도의 상승을 가져오기 때문에, Nb 함유량이 0.040 ％ 초과하면, 650 ∼ 780 ℃ 의 어닐링 온도, 10 s 이상 55 s 이하의 균열 시간에 의한 연속 어닐링에서는 미재결정이 일부 잔존하는 등, 어닐링하기 어려워진다. 이 때문에, Nb 함유량의 상한을 0.040 ％ 로 한정한다. 또, Nb 함유량은, 냉간 압연시의 변형 저항 증가를 억제하는 관점에서 0.004 ∼ 0.020 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

상기 필수 성분 및 임의 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 한다.

다음으로 본 발명의 캔용 강판의 조직에 대해서 설명한다.

페라이트 평균 결정 입경 : 7.0 ㎛ 이하

본 발명의 캔용 강판의 조직은 페라이트 단상 조직이다. 페라이트 평균 결정 입경은, 상항복 강도뿐만 아니라, 드로잉 가공시의 표면 성상에도 영향을 미친다. 최종 제품의 페라이트 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 를 초과하면, 드로잉 가공 후, 일부에서 표면의 거칠어짐 현상이 발생하여, 표면 외관의 미려함이 상실된다. 이 때문에, 페라이트 평균 결정 입경은 7.0 ㎛ 이하로 하였다. 또한, 페라이트 평균 결정 입경을 세립화하기 위해서는, 연속 어닐링시의 균열 온도를 저하시켜 페라이트 결정의 입자 성장을 억제하거나, 입계 이동을 피닝하는 미세 석출물을 형성하는 원소를 다량으로 첨가하는 것이 필요하여 제조 비용이 증가한다는 이유로 페라이트 평균 결정 입경은 5.0 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또, 페라이트 평균 결정 입경은 도장 베이킹 후에 있어서 상기 범위에 있으면 되지만, 도장 베이킹 처리 전후에 있어서 페라이트 평균 결정 입경은 변화하지 않기 때문에, 도장 베이킹 처리 전후의 어느 시점에서 측정해도 된다. 본 발명에 있어서, 도장 베이킹 처리란, 도장 베이킹, 라미네이트시의 가열에 상당하는 처리를 말하고, 구체적으로는 170 ∼ 265 ℃, 12 초 ∼ 30 분의 범위에서의 열처리를 가리킨다. 또, 후술하는 실시예에서는 표준 조건으로서 210 ℃, 20 분의 열처리를 실시하고 있다.

또한, 페라이트 평균 결정 입경의 제어는, 성분 조성, 냉간 압연의 압하율, 어닐링 온도에 의해 실시한다. 구체적으로는, 상기 성분 조성을 채용함과 함께, 후술하는 제조 조건을 채용함으로써 7.0 ㎛ 이하의 페라이트 평균 결정 입경이 얻어진다. 연속 어닐링에서의 균열 온도를 높게 하면 페라이트 평균 결정 입경은 커지고, 균열 온도를 낮게 하면 페라이트 평균 결정 입경은 작아진다.

석출 Nb 량/토탈 Nb 량 ≥ 0.30

석출 Nb 량과 토탈 Nb 량의 비 (석출 Nb 량/토탈 Nb 량) 를 0.30 이상으로 함으로써, 전연신이나 내식성을 개선하면서, 목표로 하는 상항복 강도 450 ∼ 630 ㎫ 를 실현할 수 있다. 또한, 석출 Nb 량이 많아지면, 석출 Nb 의 입경이 조대화한다는 이유에서, 석출 Nb 량/토탈 Nb 량은 0.9 이하인 것이 바람직하다. 또, 석출 Nb 량/토탈 Nb 량은, 도장 베이킹 후에 있어서 상기 범위에 있으면 된다. 도장 베이킹 처리 전후에 있어서 석출 Nb 량/토탈 Nb 량은 변화하지 않기 때문에, 도장 베이킹 처리 전후의 어느 시점에서 측정해도 된다. 도장 베이킹 처리에 관해서는 상기와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

석출 Nb 량/토탈 Nb 량 ≥ 0.30 을 만족하도록 조정하는 방법으로는, 예를 들어, 연속 어닐링시의 균열 온도를 올림으로써 Nb 석출량을 늘릴 수 있다.

Nb 석출물 평균 입경 : 20 ㎚ 이하

Nb 석출물 평균 입경이 20 ㎚ 보다 커지면, 석출물에 의한 전위의 핀 고정에 의한 강도 상승의 효과를 기대할 수 없다. 이 때문에, 전연신이나 내식성을 개선하면서, 소정 강도를 얻기 위해서 Nb 석출물 평균 입경은 20 ㎚ 이하로 한다. 또, Nb 석출물 평균 입경은 실시예에 기재된 방법으로 측정된 값을 채용한다. 여기서, Nb 석출물 평균 입경은, 도장 베이킹 후에 있어서 Nb 석출물 평균 입경이 상기 범위에 있으면 된다. 도장 베이킹 처리 전후에 있어서 Nb 석출물 평균 입경은 변화하지 않기 때문에, 도장 베이킹 처리 전후의 어느 시점에서 측정해도 된다. 도장 베이킹 처리에 관해서는 상기와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

Nb 석출물 평균 입경을 20 ㎚ 이하로 조정하는 방법으로는, 예를 들어, Nb 석출물 평균 입경을 낮추고 싶은 경우에는, 연속 어닐링의 균열 시간을 짧게 하여 Nb 석출물의 성장을 억제하면 된다.

(3/8 ∼ 4/8 의 Nb 석출물 체적률)/(표면 ∼ 1/8 의 Nb 석출물 체적률) ≥ 1.10

판두께 방향으로 표면 ∼ 1/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률과, 표면에서부터 3/8 깊이 위치 ∼ 4/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률의 비가 1.10 이하가 됨으로써, 표면에서부터 3/8 깊이 위치 ∼ 4/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 밀도를 늘리고, 중심층에서 석출 강화량을 증가시켜 상항복 강도를 보다 상승시킨다. 또한, 표면 ∼ 1/8 깊이 위치까지의 영역에서는 Nb 석출물의 밀도를 줄여 보다 양호한 전연신을 얻는다. 이와 같이, 판두께 방향으로 재질 차를 형성함으로써, 고가공성과 고강도를 매우 우수한 상태로 양립시킬 수 있다. 또한, 상기 체적 비율의 비는, 도장 베이킹 후에 있어서, 상기 체적 비율의 비가 상기 범위에 있는 것을 의미한다. 도장 베이킹 처리에 관해서는 상기와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

판두께 방향으로 표면 ∼ 1/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률은, 예를 들어, 열연의 최종 마무리 압연의 온도를 낮게 하여 표층을 조립화시켜 표층의 결정립 내의 Nb 석출을 촉진한다는 방법으로 조정하면 큰 값이 되고, 최종 마무리 압연의 온도를 높게 하여 표층을 세립화시켜 표층의 결정립 내의 Nb 석출을 억제하면 작은 값이 된다.

표면에서부터 3/8 깊이 위치 ∼ 4/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률은, 예를 들어, 열연의 권취 온도를 높게 하여 Nb 석출물을 성장시키면 큰 값이 되고, 열연의 권취 온도를 낮게 하여 Nb 석출물의 성장을 억제하면 작은 값이 된다.

상항복 강도 : 450 ∼ 630 ㎫

0.2 ㎜ 정도의 판두께재에 관해서, 용접캔의 패널링 강도, 덴트 강도, 2 피스 캔의 내압 강도를 확보하기 위해서, 상항복 강도를 450 ㎫ 이상으로 한다. 한편, 630 ㎫ 초과의 상항복 강도를 얻고자 하면 다량의 원소 첨가가 필요해진다. 다량의 원소 첨가는, 본 발명의 캔용 강판의 내식성을 저해할 우려가 있다. 그래서, 상항복 강도는 630 ㎫ 이하로 한다. 상항복 강도는, 상기 성분 조성을 채용함과 함께, 후술하는 제조 조건을 채용함으로써 목표치로 제어할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서는, 도장 베이킹 후에 있어서 상항복 강도가 상기 범위에 있는 것을 의미한다. 도장 베이킹 처리에 관해서는 상기와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

전연신 : 13 ％ 이상

전연신이 13 ％ 를 하회하면, 예를 들어, 캔 확장 가공과 같은 캔 몸통 가공에 의해 성형되는 캔의 제조에 본 발명의 캔용 강판을 적용하는 것이 곤란해진다. 또한, 전연신이 13 ％ 를 하회하면, 캔의 플랜지 가공시에 크랙이 발생하기 때문에, 캔의 제조에 본 발명의 캔용 강판을 적용하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 전연신의 하한은 13 ％ 로 한다. 또, 전연신은 성분 조성을 특정한 범위로 하고, 어닐링 후의 2 차 냉간 압연의 압하율을 특정한 범위로 함으로써 목표치로 제어한다. 또, 본 발명에 있어서는 도장 베이킹 후의 전연신이 상기 범위에 있는 것을 의미한다. 도장 베이킹 처리에 관해서는 상기와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 또, 본 발명에 있어서, 전연신은 통상 35 ％ 이하이다.

다음으로, 본 발명의 캔용 강판을 바람직하게 제조할 수 있는 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 본 발명의 캔용 강판은, 열간 압연 공정과, 1 차 냉간 압연 공정과, 어닐링 공정과, 2 차 냉간 압연 공정을 구비한 방법으로 제조된다. 이하, 각 제조 공정에 대해서 설명한다.

열간 압연 공정

열간 압연 공정이란, 강 (예를 들어, 슬래브) 을, 마무리 온도가 Ar3 변태점 이상 990 ℃ 이하의 조건에서 열간 압연하고, 권취 온도가 400 ℃ 이상 600 ℃ 미만의 조건에서 권취하는 공정이다.

원료가 되는 강에 대해서 설명한다. 강은, 상기 서술한 성분 조성으로 조정된 용강을, 전로 등을 사용한 통상적으로 공지된 용제 방법에 의해 용제하고, 다음으로 연속 주조법 등의 통상적으로 사용되는 주조 방법에 의해 압연 소재로 함으로써 얻어진다. 이하, 압연 소재가 원료인 강을 의미한다.

상기에 의해 얻어진 압연 소재에 대하여 열간 압연을 실시하여, 열연판을 제조한다. 열간 압연의 압연 개시시에는, 압연 소재의 온도를 1230 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 열간 압연에 있어서의 마무리 온도는 Ar3 변태점 이상으로 한다. 열간 압연에 있어서의 마무리 압연 온도는, 상항복 강도를 확보하는 데 있어서 중요 인자가 된다. 마무리 온도가 Ar3 변태점 미만에서는, γ＋α 의 2 상역 열연에 의해 입자 성장하기 때문에 상항복 강도가 저하되어, 내압 강도가 부족하다. 따라서, 열간 압연 마무리 온도는 Ar3 변태점 이상으로 한정하였다. 또, 마무리 압연 온도를 990 ℃ 초과로 한 경우, 전연신이 부족하여, 성형성이 열화된다. 또한, 고온에서의 스케일 발생을 방지하는 관점에서도, 마무리 압연 온도는 990 ℃ 를 상한으로 한다.

열간 압연 공정에 있어서의 권취 온도는, 본 발명에서 중요한 상항복 강도, 전연신을 목표치로 제어하는 데 있어서 중요 인자이다. 권취 온도를 600 ℃ 이상으로 하면, 고용 강화를 위해서 첨가한 N 이 AlN 이 되어 석출되어, 고용 N 량이 저하되고, 그 결과 상항복 강도가 저하된다. 이 때문에, 권취 온도를 600 ℃ 미만으로 하였다. 또한, 권취 온도를 400 ℃ 미만으로 하면, 전연신이 저하되어, 성형성이 열화되기 때문에 권취 온도는 400 ℃ 이상으로 한다. 또, 권취 온도를 낮추기 위해서 급랭한 경우, 냉각이 불균일해져 판 형상이 열화되기 때문에, 제조 효율의 관점에서도 권취 온도는 400 ℃ 를 하한으로 한다. 또한, Nb 석출물 제어의 관점에서, 권취 후의 냉각 속도는 서랭으로 되는 것이 바람직하여, 11.5 ℃/시간 이하에서의 냉각이 바람직하고, 6.3 ℃/시간 이하에서의 냉각이 더욱 바람직하며, 1.7 ℃/시간 이하에서의 냉각이 더욱 바람직하다. 이러한 냉각 후에, 200 ℃ 이하로 되고 나서 다음 공정의 처리를 실시하는 것이 바람직하며, 100 ℃ 이하가 더욱 바람직하고, 50 ℃ 이하가 더욱 바람직하다.

1 차 냉간 압연 공정

1 차 냉간 압연 공정이란, 열간 압연 공정 후에, 강판 (열연판) 을 산세하고, 압하율이 80 ％ 이상의 조건에서 압연하는 공정이다.

산세는 표층 스케일을 제거할 수 있으면 되고, 특별히 조건은 규정되지 않는다. 통상적으로 실시되는 방법에 의해 산세할 수 있다.

1 차 냉간 압연에 있어서의 압하율은, 본 발명에 있어서 중요한 조건의 하나이다. 1 차 냉간 압연에서의 압하율이 80 ％ 미만에서는, 상항복 강도가 450 ㎫ 이상인 강판을 제조하는 것이 곤란하다. 또한, 본 공정에서의 압하율을 80 ％ 미만으로 한 경우, DR 재 못지않은 판두께 (0.17 ㎜ 정도) 를 얻기 위해서는, 적어도 열연판의 판두께를 1 ㎜ 이하로 할 필요가 있다. 그러나, 조업 상, 열연판의 판두께를 1 ㎜ 이하로 하는 것은 곤란하다. 따라서, 본 공정에서의 압하율은 80 ％ 이상으로 한다.

어닐링 공정

어닐링 공정이란, 강판 (냉연판) 을, 1 차 냉간 압연 공정 후에, 균열 온도가 650 ∼ 780 ℃, 균열 시간이 10 s 이상 55 s 이하의 조건에서 연속 어닐링하는 공정이다.

어닐링은 연속 어닐링을 이용한다. 균열 온도는 양호한 가공성을 확보하기 위해서 강판의 재결정 온도 이상으로 할 필요가 있으며, 또한, 조직을 보다 균일하게 하여 전연신도 확보하기 위해서는, 균열 온도를 650 ℃ 이상으로 한정한다. 한편, 균열 온도가 780 ℃ 초과인 경우, 페라이트 결정 입경이 커져, 상항복 강도가 저하되어, 내압 강도가 부족하다. 또한, 780 ℃ 초과의 조건에서 연속 어닐링하기 위해서는, 강판의 파단을 방지하기 위해 최대한 반송 속도를 떨어뜨릴 필요가 있어, 생산성이 저하된다. 이 때문에, 균열 온도를 650 ∼ 780 ℃ 의 범위로 한다.

균열 시간이 55 s 초과가 되는 속도에서는 Nb 석출물 입경이 지나치게 커져 상항복 강도가 저하되어, 내압 강도가 부족하고, 생산성도 확보할 수 없기 때문에, 균열 시간은 55 s 이하로 한다. 균열 시간 10 s 미만에서는, 고속 통판시에 가열 불균일이 발생하여, Nb 석출 형태가 원하는 형태가 되지 않고 전연신이 열화되며, 또한, 노내의 장력이 불안정해져 판이 파단될 우려가 있기 때문에, 균열 시간은 10 s 이상으로 한다.

2 차 냉간 압연 공정

2 차 냉간 압연 공정이란, 상기 어닐링 공정 후에, 강판 (어닐링판) 을 압하율이 1 ∼ 19 ％ 인 조건에서 압연하는 공정이다.

어닐링 후의 2 차 냉간 압연에서의 압하율을 통상의 DR 재 제조 조건과 동일하게 하면, 가공시에 도입되는 변형이 많아지기 때문에 전연신이 저하된다. 본 발명에서는 극박재로 전연신 13 ％ 이상을 확보할 필요가 있기 때문에, 2 차 냉간 압연에서의 압하율은 19 ％ 이하로 한다. 또한, 강판의 표면 조도를 조정하기 위해 롤의 요철을 강판에 전사시킨다는 이유에서 2 차 냉간 압연의 압하율은 1 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 또, 2 차 냉간 압연의 압하율은 압연시에 있어서의 강판과 롤의 슬립 방지와 전연신 확보의 관점에서 4 ∼ 12 ％ 가 바람직하다.

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 강을 실기 (實機) 전로에 의해 용제하여 강 슬래브를 얻었다. 얻어진 강 슬래브를 재가열한 후, 열간 압연하고, 권취하였다. 이어서, 산세 후, 1 차 냉간 압연하여, 박강판을 제조하였다. 또, 산세 전의 강판 온도는 코일의 전체 길이에서 25 ∼ 60 ℃ 의 범위였다. 얻어진 박 강판을, 가열 속도 15 ℃/sec 로 가열하였다. 그 후, 연속 어닐링을 실시하였다. 이어서, 냉각 후, 2 차 냉간 압연을 실시하고, 통상적인 Sn 도금을 연속적으로 실시하여 생철을 얻었다. 또, 상세한 제조 조건을 표 2 에 나타낸다. 또, Ar3 변태점은 냉각시에 γ→α 변태하여 체적 변화가 가장 커지는 온도를 측정하여 산출하였다.

이상에서 얻어진 도금 강판 (생철) 에 대해, 210 ℃, 20 분의 도장 베이킹 처리에 상당하는 열처리를 실시한 후, 인장 시험을 실시하여 상항복 강도 및 전연신을 측정하고, 또한, 결정 조직과 평균 결정 입경에 대해서도 조사하였다. 조사 방법은 다음과 같다.

인장 시험은 JIS 5 호사이즈의 인장 시험편을 사용하여 실시하고, 상항복 강도 (U-YP), 전연신 (El) 을 측정하여, 강도, 연성 및 시효성을 평가하였다. 시효성은 가공 성형시의 스트레처 스트레인의 발생에 기여하는 항복 연신에 의해 평가하였다. 항복 연신이 4 ％ 이하이면 가공시의 스트레처 스트레인의 발생을 억제할 수 있다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

결정 조직은 샘플을 연마하고, 나이탈로 결정 입계를 부식시켜, 광학 현미경으로 관찰하였다.

페라이트 평균 결정 입경은 상기한 바와 같이 하여 관찰한 결정 조직에 관해서, JIS G 5503 의 절단법을 사용하여 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

또한, 석출 Nb 량은 10 ％ 아세틸아세톤-1 ％ 염화테트라메틸암모늄-메탄올액을 사용하여, 전해 추출한 후에 산 용해하고, ICP 측정으로 Nb 를 정량하였다. 토탈 Nb 량에 대해서는 시료를 직접 산 용해하고, ICP 로서 측정하였다. 또한, Nb 석출물 평균 입경은 TEM 으로 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

판두께 방향으로 표면 ∼ 1/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률, 표면에서부터 3/8 깊이 위치 ∼ 4/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률을 각 깊이 위치에서 각 10 시야를 TEM 으로 100,000 배로 관찰한 사진으로부터 석출물의 입경과 개수를 측정하여, 체적률로 환산하는 방법으로 측정하였다. 측정 결과를 표 4 에 나타내었다.

내압 강도의 측정은, 판두께 0.26 ㎜ 의 샘플 (도금 강판) 을 63 ㎜Φ 의 뚜껑으로 성형한 후, 63 ㎜Φ 의 용접 캔 몸통에 권체 (卷締) 가공하여 장착하고, 캔 내부에 압축 공기를 도입하여, 캔 뚜껑이 변형되었을 때의 압력을 측정하였다. 내부의 압력이 0.20 ㎫ 라도 캔 뚜껑이 변형되지 않았을 때를 「○」, 0.20 ㎫ 미만에서 캔 뚜껑이 변형되었을 때를 「×」로 하였다. 결과를 표 4 에 나타내었다.

성형성은, 판두께 0.26 ㎜ 의 샘플을 사용하여 JIS B 7729 에 규정된 시험기를 이용해서, JIS Z 2247 에 규정된 방법으로 평가하였다. 에릭센값 (관통 균열 발생시의 성형 높이) 이 6.5 ㎜ 이상을 「○」, 6.5 ㎜ 미만을 「×」로 하였다. 결과를 표 4 에 나타내었다.

표 3 으로부터, 본 발명예는 조직이 평균 결정 입경 7.0 ㎛ 이하이고, 미세한 페라이트 조직이기 때문에, 상항복 강도가 크고, 강도 및 연성의 양자가 우수한 것이 인정된다. 또한, 본 발명에서는 표 1 의 성분 조성으로 조정되어 있기 때문에 내식성도 우수하다.

또한, 비교예에서는 본원 청구범위 중 어느 하나의 조건이 벗어나 있기 때문에, 본원의 소망하는 특성이 얻어지지 않는다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 강도, 연성, 내식성의 모든 특성이 우수한 강판이 얻어지기 때문에, 고가공도의 캔 몸통 가공을 수반하는 3 피스 캔, 보텀부가 수 ％ 가공되는 2 피스 캔을 중심으로 캔용 강판으로서 최적이다.

Claims

질량％ 로, C : 0.020 ％ 초과 0.130 ％ 이하, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 1.20 ％, P : 0.100 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.10 ％ 이하, N : 0.0120 ％ 초과 0.020 ％ 이하, Nb : 0.004 ∼ 0.040 ％ 를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
석출 Nb 량과 토탈 Nb 량의 비가, 석출 Nb 량/토탈 Nb 량 ≥ 0.30 이고,
Nb 석출물 평균 입경이 20 ㎚ 이하이고,
페라이트 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 이하이고,
도장 베이킹 처리 후의 상항복 강도가 450 ∼ 630 ㎫, 전연신이 13 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 캔용 강판.
제 1 항에 있어서,
판두께 방향으로 표면 ∼ 1/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률과, 표면에서부터 3/8 깊이 위치 ∼ 4/8 깊이 위치까지의 영역에 있어서의 Nb 석출물의 체적률의 비가, 하기 식 1 을 만족하는 것을 특징으로 하는 캔용 강판.
(3/8 ∼ 4/8 의 Nb 석출물 체적률)/(표면 ∼ 1/8 의 Nb 석출물 체적률) ≥ 1.10 (식 1)
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 캔용 강판의 제조 방법으로서,
강을, 마무리 압연 온도가 Ar3 변태점 이상 990 ℃ 이하의 조건에서 압연하고, 권취 온도가 400 ℃ 이상 600 ℃ 미만의 조건에서 권취하는 열간 압연 공정과,
상기 열간 압연 공정 후에, 산세하고, 압하율이 80 ％ 이상의 조건에서 압연하는 1 차 냉간 압연 공정과,
상기 1 차 냉간 압연 공정 후에, 균열 온도가 650 ∼ 780 ℃, 균열 시간이 10 s 이상 55 s 이하의 조건에서 연속 어닐링하는 어닐링 공정과,
상기 어닐링 공정 후에, 압하율이 1 ∼ 19 ％ 의 조건에서 압연하는 2 차 냉간 압연 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 캔용 강판의 제조 방법.