KR102026001B1 - 병마개용 강판, 병마개용 강판의 제조 방법 및 병마개 - Google Patents

병마개용 강판, 병마개용 강판의 제조 방법 및 병마개 Download PDF

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Abstract

박육화해도 충분한 강도와 성형성을 구비하는 병마개용 강판, 그 제조 방법 및 병마개를 제공한다. 질량% 로, C：0.0010 % 이상 0.0050 % 미만, Si：0.10 % 이하, Mn：0.05 % 이상 0.50 % 미만, P：0.050 % 이하, S：0.050 % 이하, Al：0.002 % 초과 0.070 % 미만, N：0.0040 % 미만, B：0.0005 % 이상 0.0020 % 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가지고, 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 이상이며, 평균 랭포드치 (r) 가 1.1 이상이며, 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 이 －0.3 이상 0.3 이하인 병마개용 강판.

Description

병마개용 강판, 병마개용 강판의 제조 방법 및 병마개{STEEL SHEET FOR CROWN CAP, METHOD FOR MANUFACTURING STEEL SHEET FOR CROWN CAP, AND CROWN CAP}
본 발명은 유리병의 마개로서 사용되는 병마개용 강판, 그 제조 방법 및 병마개에 관한 것이다.
청량 음료수나 주류 등의 음료용 용기로는 오래전부터 유리병이 많이 사용되고 있고, 좁은 입구의 유리병에는 병마개라고 불리는 금속제의 마개가 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 병마개는 박강판을 소재로 하여 프레스 성형에 의해 제조되고, 병의 입구를 막는 원반상의 부분과, 그 주위에 형성된 주름 형상의 부분으로 이루어지고, 주름 형상의 부분을 병의 입구에 코킹함으로써 병을 밀봉한다.
병마개가 사용되는 병에는 맥주나 탄산음료 등, 내압을 일으키는 내용물이 충전되는 경우가 많다. 이 때문에, 온도의 변화 등으로 내압이 높아졌을 경우에도, 병마개가 변형하여 병의 밀봉이 파괴되는 일이 없도록, 병마개에는 높은 내압 강도가 필요하다. 또, 소재의 강도가 충분하더라도 성형성이 부족한 경우에는 주름의 형상이 불균일해져, 병의 입구에 코킹해도 충분한 밀봉성이 얻어지지 않는 경우가 생기기 때문에, 성형성이 우수할 필요도 있다.
병마개 소재용의 박강판에는 주로 SR (Single Reduced) 강판이 이용되고 있다. 이것은 냉간압연에 의해 강판을 얇게 한 후에, 어닐링을 실시하여 조질압연을 행하는 것이다. 종래의 병마개용 강판의 판두께는 일반적으로 0.22 mm 이상이고, 식품이나 음료의 캔 등에 사용하는 연강을 소재로 한 SR 재를 적용함으로써 충분한 내압 강도와 성형성을 확보할 수 있었다.
최근, 캔용 강판과 마찬가지로, 병마개용 강판에 대해서도 비용 절감을 목적으로 한 박육화에 대한 요구가 높아지고 있다. 병마개용 강판의 판두께가 0.20 mm 이하가 되면, 종래의 SR 재로 제조한 병마개로는 내압 강도가 부족하다. 내압 강도를 확보하기 위해서는 어닐링 후에 2차 냉간압연을 실시하여, 박육화에 수반하는 강도의 저하를 보완하는 가공 경화를 이용할 수 있는 DR (Double Reduced) 강판의 적용을 생각할 수 있지만, 2차 냉간압연시의 압하율을 크게 하면 강판이 경질로 되기 때문에 성형성이 저하된다. 병마개 성형에서는 성형 초기에 중앙부가 어느 정도 드로잉된 후, 외연부가 주름 형상으로 성형된다. 성형성이 낮은 강판의 경우, 주름 형상이 불균일해지는 형상 불량이 생기는 경우가 있다. 주름 형상이 불균일한 병마개는 병에 타전되어도 내압 강도가 얻어지지 않아 내용물이 누설되어, 뚜껑으로서의 역할을 다하지 못한다는 문제가 있다. 또, 주름 형상이 균일하더라도 강판 강도가 낮은 경우에는 내압 강도 부족으로 인해 병마개가 벗겨질 가능성이 있다.
지금까지, 박육화시의 강도와 성형성의 양자가 우수한 강판을 얻기 위해서, 이하와 같은 기술이 제안되어 있다.
특허문헌 1 에는 질량% 로, N：0.0040~0.0300 %, Al：0.005~0.080 % 를 함유하고, JIS 5호 시험편에 의한 인장 시험에 있어서의 0.2 % 내력：430 MPa 이하, 전체 신도：15~40 %, 내부 마찰에 의한 Q－1：0.0010 이상인 것을 특징으로 하는 판두께 0.4 mm 이하의 캔 강도, 캔 성형성이 우수한 용기용 극박 연질 강판이 개시되어 있다.
특허문헌 2 에는 질량% 로, C：0.001~0.080 %, Si：0.003~0.100 %, Mn：0.10~0.80 %, P：0.001~0.100 %, S：0.001~0.020 %, Al：0.005~0.100 %, N：0.0050~0.0150 %, B：0.0002~0.0050 % 를 함유하고, 압연 방향 단면에 있어서 결정립의 전신도 (展伸度) 가 5.0 이상인 결정립을 면적률로 하여 0.01~1.00 % 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2001－49383호 일본 공개특허공보 2013－28842호
그러나, 상기 종래 기술을 병마개용 강판의 박육화에 적용했을 경우, 모두 병마개로서의 성능을 확보할 수 없는 문제점을 안고 있다. 특허문헌 1 에 기재된 강판은 연질이고, N 을 많이 함유하기 때문에, 필요한 강도를 얻기 위해서 2차 냉간 압하율을 크게 하면 이방성도 커져 성형성이 손상된다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 강판도 마찬가지로, N 의 함유량이 많기 때문에, 병마개에 요구되는 내압 강도와 성형성을 양립하기는 어렵다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 박육화해도 충분한 강도와 성형성을 구비하는 병마개용 강판, 그 제조 방법 및 병마개를 제공하는 데에 있다.
［1］질량% 로, C：0.0010 % 이상 0.0050 % 미만, Si：0.10 % 이하, Mn：0.05 % 이상 0.50 % 미만, P：0.050 % 이하, S：0.050 % 이하, Al：0.002 % 초과 0.070 % 미만, N：0.0040 % 미만, B：0.0005 % 이상 0.0020 % 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가지고, 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 이상이며, 이하의 식 (1) 로 나타내는 평균 랭포드치 (r) 가 1.1 이상이며, 이하의 식 (2) 로 나타내는 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 이 －0.3 이상 0.3 이하인 병마개용 강판.
r=101.44/(145.0×E×10－6－38.83)2－0.564 … (1)
여기서,
E=(E0＋2E45＋E90)/4 … (2)
이고, E0, E45, E90：압연 방향에 대해 각각 0°, 45°, 90°방향의 영률 (MPa) 이다.
Δr=0.031－4.685×10－5×ΔE … (3)
여기서, ΔE=(E0－2E45＋E90)/2 … (4) 이다.
［2］판두께가 0.20 mm 이하인 상기［1］에 기재된 병마개용 강판.
［3］상기［1］에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간압연하고, 마무리 압연 후에 냉각 속도 30~80 ℃／s 로 냉각시키고, 570~670 ℃ 의 온도에서 권취하고, 1차 냉간압연을 실시하고, 620~720 ℃ 의 온도에서 어닐링을 실시하고, 20 % 초과 50 % 이하의 압하율로 2차 냉간압연을 실시하는 병마개용 강판의 제조 방법.
［4］상기［1］또는［2］에 기재된 병마개용 강판을 성형하여 이루어지는 병마개.
본 발명에 의하면, 박육화해도 충분한 강도 및 성형성을 구비하는 병마개용 강판, 그 제조 방법 및 병마개를 제공할 수 있다.
본 발명에 관련된 병마개용 강판은 질량% 로, C：0.0010 % 이상 0.0050 % 미만, Si：0.10 % 이하, Mn：0.05 % 이상 0.50 % 미만, P：0.050 % 이하, S：0.050 % 이하, Al：0.002 % 초과 0.070 % 미만, N：0.0040 % 미만, B：0.0005 % 이상 0.0020 % 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가지고, 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 이상이며, 평균 랭포드치 (r(=101.44/(145.0×E×10－6－38.83)2－0.564)) 가 1.1 이상이며, 랭포드치의 면내 이방성 (Δr(=0.031－4.685×10－5×ΔE)) 가 －0.3 이상 0.3 이하이다. 이하, 본 발명의 병마개용 강판에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명에 관련된 병마개용 강판의 성분 조성에 대해 설명한다. 함유량의 단위「%」는 모두「질량%」이다.
〔C 의 함유량：0.0010 % 이상 0.0050 % 미만〕
C 의 함유량을 0.0010 % 미만으로 해도 특별한 효과는 얻어지지 않고, 오히려 정련 비용이 지나치게 든다. 한편, C 를 많이 포함하면 평균 랭포드치 (r) 가 저하되고, 후술하는 바와 같이 병마개의 성형성이 손상된다. 특히, C 의 함유량이 0.0050 % 이상이면, 성형한 병마개의 주름의 형상이 불균일해져 형상 불량이 된다. 따라서, C 의 함유량은 0.0010 % 이상 0.0050 % 미만으로 한다.
〔Si 의 함유량：0.10 % 이하〕
Si 를 많이 함유하면 C 와 동일한 이유로 인해 병마개의 성형성이 손상된다. 따라서, Si 의 함유량은 0.10 % 이하로 한다. 또, 강판의 강도 향상의 관점에서 Si 의 함유량은 0.01 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.
〔Mn 의 함유량：0.05 % 이상 0.50 % 미만〕
Mn 의 함유량이 0.05 % 를 밑돌면, S 의 함유량을 저하시켰을 경우에도 열간 취성을 회피하기 어려워지고, 연속 주조시에 표면 균열 등의 문제가 생긴다. 따라서, Mn 의 함유량은 0.05 % 이상으로 한다. 한편, Mn 도 역시 많이 함유하면 C 와 동일한 이유로 인해 병마개의 성형성이 손상된다. 따라서, Mn 의 함유량은 0.50 % 미만으로 한다.
〔P 의 함유량：0.050 % 이하〕
P 의 함유량이 0.050 % 를 초과하면, 강판의 경질화나 내식성의 저하가 유발된다. 따라서, P 의 함유량의 상한치는 0.050 % 로 한다. 또, P 를 0.001 % 미만으로 하기 위해서는 탈P 비용이 과대해지기 때문에, P 의 함유량은 0.001 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.
〔S 의 함유량：0.050 % 이하〕
S 는 강판 속에서 Mn 과 결합하여 MnS 를 형성하고, 다량으로 석출됨으로써 강판의 열간 연성을 저하시킨다. S 의 함유량이 0.050 % 를 초과하면 이 영향이 현저해진다. 따라서, S 의 함유량의 상한치는 0.050 % 로 한다. 또, S 를 0.005 % 미만으로 하기 위해서는 탈S 비용이 과대해지기 때문에, S 의 함유량은 0.005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.
〔Al 의 함유량：0.002 % 초과 0.070 % 미만〕
Al 은 탈산제로서 함유시키는 원소이고, 또 강 중의 N 과 AlN 을 형성하며, 강 중의 고용 N 을 감소시킨다. Al 함유량이 0.002 % 이하이면 탈산제로서의 효과가 불충분하고, 응고 결함의 발생을 초래한다. 한편, 2차 냉간압연의 압하율이 높은 경우에는 다량의 Al 은 성형성 저하의 요인이 된다. 특히, Al 함유량이 0.070 % 이상이면 평균 랭포드치 (r) 가 저하되고, 병마개의 성형성이 손상된다. 따라서, Al 의 함유량은 0.002 % 초과 0.070 % 미만으로 한다.
〔N 의 함유량：0.0040 % 미만〕
N 의 함유량이 0.0040 % 이상이면 평균 랭포드치 (r) 가 저하되고, 병마개의 성형성이 손상된다. 따라서, N 의 함유량은 0.0040 % 미만으로 한다. 또, N 을 안정적으로 0.0010 % 미만으로 하기는 어렵고, 제조 비용도 과대해지기 때문에, N 의 함유량은 0.0010 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.
〔B 의 함유량：0.0005 % 이상 0.0020 % 이하〕
B 를 함유시키는 것에 의해 열간압연 후의 조대립의 형성을 억제할 수 있기 때문에, B 는 본 발명의 강판의 고강도화에 필요한 원소이다. B 의 함유량이 0.0005 % 미만에서는 상기 효과가 충분히 발휘되지 않는다. 한편, B 의 함유량이 0.0020 % 를 초과하여도 더 이상의 효과는 기대하지 못하고, 비용이 증가하는 요인이 된다. 따라서, B 의 함유량은 0.0005 % 이상 0.0020 % 이하로 한다. 바람직하게는 B 의 함유량은 0.0008 % 이상 0.0015 % 이하이다.
잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 한다.
다음으로, 본 발명에 관련된 병마개용 강판의 기계적 성질에 대해 설명한다.
본 발명의 병마개용 강판에는 병의 내압에 대해 병마개가 벗겨지지 않는 내압 강도가 요구된다. 종래 이용되어 온 병마개용 강판의 판두께는 0.22 mm 이상이었지만, 판두께를 0.20 mm 이하로 하는 박육화시에는 종래보다 큰 강도가 필요하다. 강판의 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 미만이면 상기와 같은 박육화한 병마개에 충분한 내압 강도를 부여하는 것이 불가능하다. 따라서, 압연 방향의 항복 강도는 500 MPa 이상으로 한다. 또한, 항복 강도는「JIS Z 2241」에 개시된 금속 재료 인장 시험 방법에 의해 측정할 수 있다. 원하는 항복 강도는 성분 조성을 조정하고, 열간압연의 마무리 후의 냉각 속도를 조정하고, 2차 냉간압연 공정에 있어서의 압하율을 조정함으로써 얻을 수 있고, 500 MPa 이상의 항복 강도는 상기 성분 조성으로 하고, 열간압연의 마무리 후의 냉각 속도를 30 ℃／s 이상으로 하고, 2차 냉간압연 공정에 있어서의 압하율을 20 % 초과로 함으로써 얻을 수 있다.
병마개용 강판은 원형의 블랭크로 펀칭된 후, 프레스 성형에 의해 병마개로 성형된다. 성형 후의 병마개 형상은 주로 주름 형상의 균일성으로 평가된다. 주름의 형상이 불균일하면, 타전 후의 밀봉성이 손상되는 경우가 있고, 병의 내용물의 누설로 이어진다. 병마개용 강판의 성형성은 평균 랭포드치 (r) 및 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 과 밀접한 관계에 있고, 평균 랭포드치 (r) 가 1.1 미만 또는 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 이 －0.3 미만 혹은 0.3 초과이면 성형 후의 주름의 형상이 불균일해진다. 따라서, 평균 랭포드치 (r) 는 1.1 이상, 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 은 －0.3 이상 0.3 이하로 한다. 평균 랭포드치 (r) 는 1.2 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 평균 랭포드치 (r) 는「JIS Z 2254」의 부속서 JA 에 개시되는 방법에 의해 평가할 수 있고, 이하의 식 (1) 로 나타낸다. 이 평균 랭포드치 (r) 는「JIS Z 2254」의 부속서 JA 에 개시되는 방법에 의해 각 방향의 영률을 측정하고, 이하의 식 (2) 로 나타내는 평균 영률 (E) 로 구할 수 있다. 또, 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 은 비특허문헌 1 (P. R. Mould, T. E. Johnson Jr,「Rapid assessment of cold－rolled low－carbon steel sheets」, Sheet Metal Industries, Vol. 50, 1973, 328－332 페이지) 에 개시되는 이하의 식 (3) 으로 나타낸다. 이 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 은「JIS Z 2254」의 부속서 JA 에 개시되는 방법에 의해 각 방향의 영률을 측정하고, 이하의 식 (4) 로 나타내는 영률의 면내 이방성 (ΔE) 으로 구할 수 있다.
r=101.44/(145.0×E×10－6－38.83)2－0.564 … (1)
여기서,
E=(E0＋2E45＋E90)/4 … (2)
이고, E0, E45, E90：압연 방향에 대해 각각 0°, 45°, 90°방향의 영률 (MPa) 이다.
Δr=0.031－4.685×10－5×ΔE … (3)
여기서, ΔE=(E0－2E45＋E90)/2 … (4) 이다.
원하는 평균 랭포드치 (r) 는 성분 조성을 조정하고, 열간압연시의 권취 온도를 조정함으로써 얻을 수 있고, 1.1 이상의 평균 랭포드치 (r) 는 상기 성분 조성으로 하고, 열간압연시의 권취 온도를 670 ℃ 이하로 함으로써 얻을 수 있다.
또, 원하는 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 은 열간압연의 마무리 후의 냉각 속도를 조정하고, 어닐링 온도 및 2차 냉간압연 공정에 있어서의 압하율을 조정함으로써 얻을 수 있고, －0.3 이상 0.3 이하의 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 은 열간압연의 마무리 후의 냉각 속도를 80 ℃／s 이하로 하고, 어닐링 온도를 620 ℃ 이상으로 하고, 2차 냉간압연 공정에 있어서의 압하율을 50 % 이하로 함으로써 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관련된 병마개용 강판의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 본 발명의 병마개용 강판은 상기 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 열간압연하고, 마무리 압연 후에 냉각 속도 30~80 ℃／s 로 냉각시키고, 570~670 ℃ 의 온도에서 권취하고, 1차 냉간압연을 실시하고, 620~720 ℃ 의 온도에서 어닐링을 실시하고, 20 % 초과 50 % 이하의 압하율로 2차 냉간압연을 실시함으로써 제조된다.
본 발명에 관련된 병마개용 강판을 제조할 때에는 전로 등을 사용한 공지된 방법에 의해, 용강을 상기 화학 성분으로 조정하고, 예를 들어, 연속 주조법에 의해 슬래브로 한다. 계속해서, 슬래브를 열간으로 조(粗)압연하는 것이 바람직하다. 조압연의 방법은 한정되지 않지만, 슬래브의 가열 온도는 1200 ℃ 이상인 것이 바람직하다.
열간압연 공정의 마무리 압연 온도는 압연 하중의 안정성의 관점에서 850 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 필요 이상으로 마무리 압연 온도를 높게 하는 것은 박강판의 제조를 곤란하게 하는 경우가 있다. 구체적으로는 마무리 압연 온도는 850~960 ℃ 의 온도 범위내로 하는 것이 바람직하다.
열간압연 공정의 마무리 압연 후에 냉각 속도 30 ℃／s 미만으로 하면, 냉각중에 과도하게 페라이트가 성장하고, 2차 냉간압연 후의 강판의 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 미만으로 되기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 마무리 압연 후의 냉각 속도를 80 ℃／s 초과로 하면, 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 이 －0.3 미만이 되어, 이방성이 과대해져 성형성을 해친다. 따라서, 열간압연 공정의 마무리 압연 후의 냉각 속도는 30~80 ℃／s 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 냉각 속도는 30~55℃／s 이다. 냉각은 마무리 압연 후, 4.5 초 이내, 바람직하게는 3.0 초 이내에 개시하는 것이 바람직하다. 또한, 마무리 압연 후의 냉각 속도란, 냉각 개시로부터 권취까지의 평균 냉각 속도를 나타낸다.
열간압연 공정의 권취 온도를 570 ℃ 보다 낮게 하면, 능률을 해치지 않고 조업하기 위해서 마무리 압연 온도를 낮게 할 필요가 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 권취 온도가 670 ℃ 보다 높아지면 권취후에 석출되는 AlN 량이 과대해져, 어닐링 후의 세립화로 이어져 평균 랭포드치 (r) 가 저하된다. 따라서, 열간압연 공정의 권취 온도는 570~670 ℃ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 600~650 ℃ 이다. 이어서 필요에 따라 산세를 실시한다. 산세는 표층 스케일을 제거할 수 있으면 되고, 특별히 조건을 한정할 필요는 없다. 또, 산세 대신에, 기계적 제거 등의 방법을 이용해도 된다.
1차 냉간압연 공정의 압하율은 특별히 한정되지 않지만, 2차 냉간압연 후의 강판의 판두께를 0.20 mm 이하로 하기 위해서는 85~94 % 가 바람직하다.
어닐링 (열처리) 공정은 620~720 ℃ 의 온도에서 실시한다. 어닐링 온도를 720 ℃ 초과로 하면, 연속 어닐링에 있어서 히트 버클 등의 통판 트러블이 발생하기 쉬워져 바람직하지 않다. 어닐링 온도가 620 ℃ 미만이면 재결정이 불완전해져 재질이 불균일해진다. 따라서, 어닐링 (열처리) 공정은 620~720 ℃ 의 온도에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 650~720 ℃ 의 온도에서 실시한다.
본 발명의 병마개용 강판은 어닐링 후의 2차 냉간압연에 의해 필요한 항복 강도를 얻을 수 있다. 2차 냉간압연의 압하율이 20 % 이하이면 병마개의 내압성을 확보하는 데에 충분한 항복 강도가 얻어지지 않는다. 또, 2차 냉간압연의 압하율이 50 % 를 초과하면 이방성이 과대해져 성형성을 해친다. 따라서, 2차 냉간압연의 압하율은 20 % 초과 50 % 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2차 냉간압연의 압하율은 20 % 초과 40 % 이하이다.
상기와 같이 하여 얻은 냉연강판은 그 후, 필요에 따라, 강판 표면에, 예를 들어 전기 도금에 의해, 주석 도금, 크롬 도금, 니켈 도금 등의 도금 처리를 실시하여 도금층을 형성하고, 병마개용 강판으로 한다. 또한, 도금 등의 표면 처리의 막두께는 판두께에 비해 충분히 작기 때문에, 병마개용 강판의 기계 특성에 대한 영향은 무시할 수 있는 수준이다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 병마개용 강판은 박육화해도 충분한 강도 및 성형성을 가질 수 있다.
또, 본 발명의 병마개는 상기 서술한 병마개용 강판을 사용하여 성형되는 것이다. 병마개는 주로 병의 입구를 막는 원반상의 부분과 그 주위에 형성된 주름 형상의 부분으로 구성된다. 본 발명의 병마개는 원형의 블랭크로 펀칭한 후, 프레스 성형에 의해 성형할 수 있다. 본 발명의 병마개는 충분한 항복 강도를 가지고, 또한 성형성이 우수한 강판으로 제조되므로, 박육화해도 병마개로서의 내압 강도가 우수하고, 사용에 수반하는 폐기물의 배출량을 줄이는 효과도 갖는다.
실시예
본 실시예에 있어서, 먼저, 표 1 에 나타내는 성분 조성을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 전로에서 용제하고, 연속 주조함으로써 강 슬래브를 얻었다. 여기서 얻어진 강 슬래브에 대해, 1250 ℃ 로 재가열한 후, 압연 개시 온도 1150 ℃ 로 열간압연을 실시하고, 표 2 에 나타내는 마무리 압연 온도, 냉각 속도, 권취 온도로 권취하였다. 열간압연 후에는 산세를 실시하였다. 이어서, 표 2 에 나타내는 압하율로 1차 냉간압연을 실시하고, 표 2 에 나타내는 어닐링 온도로 연속 어닐링하고, 이어서, 표 2 에 나타내는 압하율로 2차 냉간압연을 실시하였다. 얻어진 강판에 통상적인 Cr 도금을 연속적으로 실시하여 틴 프리 스틸을 얻었다.
Figure 112017078813313-pct00001
Figure 112017078813313-pct00002
이상에 의해 얻어진 강판에 대해, 210 ℃, 15 분의 도장 베이킹에 상당하는 열처리를 실시한 후, 인장 시험, 평균 랭포드치 r 의 측정 및 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 을 측정했다. 인장 시험은 JIS 5호 사이즈의 인장 시험편을 사용하여,「JIS Z 2241」에 따라 실시하고, 압연 방향의 항복 강도를 측정했다. 이하의 식 (1) 로 나타내는 평균 랭포드치 (r) 는「JIS Z 2254」의 부속서 JA 에 기재된 고유 진동법을 이용하여 측정했다. 또, 이하의 식 (2) 로 나타내는 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 은「JIS Z 2254」의 부속서 JA 에 기재된 고유 진동법을 사용하여 각 방향의 영률을 측정하고, 이하의 식 (3) 을 사용하여 산출했다.
r=101.44/(145.0×E×10－6－38.83)2－0.564 … (1)
여기서,
E=(E0＋2E45＋E90)/4 … (2)
이고, E0, E45, E90：압연 방향에 대해 각각 0°, 45°, 90°방향의 영률 (MPa) 이다.
Δr=0.031－4.685×10－5×ΔE … (3)
여기서, ΔE=(E0－2E45＋E90)/2 … (4) 이다.
얻어진 강판을 사용하여 병마개로 성형하고, 병마개 성형성을 평가했다. 직경 37 mm 의 원형 블랭크를 사용하고, 프레스 가공에 의해「JIS S 9017」 (폐지 규격) 에 기재된 3종 병마개의 치수 (외경 32.1 mm, 높이 6.5 mm, 주름의 수 21) 로 성형했다. 평가는 육안으로 실시하고, 주름의 크기가 모두 일정한 경우를 ○, 주름의 크기가 일정하지 않은 경우를 × 로 평가했다.
또, 성형한 병마개를 사용하여 내압 시험을 실시했다. 내압 시험으로서 병마개의 내측에 염화 비닐제 라이너를 성형하고, 시판 맥주병에 타전하여 Secure Pak 사 제조 Secure Seal Tester 를 사용하여 병마개가 벗겨지는 내압을 측정했다. 종래의 병마개와 동등 이상의 내압 강도를 나타냈을 경우를 ○, 종래의 병마개의 내압 강도에 이르지 못한 경우를 × 로 평가했다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure 112017078813313-pct00003
표 3 에서, 본 발명예인 수준 1~11 의 강판은 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa, 또한 평균 랭포드치가 1.1 이상, 랭포드치의 면내 이방성이 －0.3 이상 0.3 이하이고, 병마개 성형성 및 내압 강도가 모두 양호했다. 한편, 비교예인 수준 12 의 강판은 C 의 함유량이 너무 많기 때문에, 평균 랭포드치가 1.1 미만이 되어, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다. 수준 13 의 강판은 Mn 의 함유량이 너무 많기 때문에, 평균 랭포드치가 1.1 미만이 되어, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다. 수준 14 의 강판은 Al 의 함유량이 너무 많기 때문에, 평균 랭포드치가 1.1 미만이 되어, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다. 수준 15 의 강판은 N 의 함유량이 너무 많기 때문에, 평균 랭포드치가 1.1 미만이 되어, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다. 또, 수준 17 의 강판은 열간압연 후의 권취 온도가 너무 높기 때문에, 평균 랭포드치가 1.1 미만이 되어, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다.
또, 비교예인 수준 16 의 강판은 B 의 함유량이 너무 적기 때문에, 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 미만이 되어, 내압 강도가 부족한 것을 알 수 있었다. 수준 19 의 강판은 2차 냉간 압하율이 너무 작기 때문에, 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 미만이 되어, 내압 강도가 부족한 것을 알 수 있었다. 수준 21, 22, 25 의 강판은 열간압연 공정의 마무리 압연 후의 냉각 속도가 너무 느리기 때문에, 압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 미만이 되어, 내압 강도가 부족한 것을 알 수 있었다.
또, 비교예인 수준 18 의 강판은 어닐링 온도가 너무 낮기 때문에, 랭포드치의 면내 이방성이 부 (負) 로 과대해져, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다. 비교예인 수준 20 의 강판은 2차 냉간 압하율이 너무 크기 때문에, 랭포드치의 면내 이방성이 부로 과대해져, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다. 수준 23, 24 의 강판은 열간압연 공정의 냉각 속도가 너무 빠르기 때문에, 랭포드치의 면내 이방성이 부로 과대해져, 병마개 성형성이 열등하고, 내압 강도도 부족한 것을 알 수 있었다.

Claims (4)

  1. 질량% 로, C：0.0010 % 이상 0.0050 % 미만, Si：0.01 % 이상 0.10 % 이하, Mn：0.05 % 이상 0.50 % 미만, P：0.050 % 이하, S：0.050 % 이하, Al：0.002 % 초과 0.070 % 미만, N：0.0040 % 미만, B：0.0005 % 이상 0.0020 % 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가지고,
    압연 방향의 항복 강도가 500 MPa 이상이며,
    이하의 식 (1) 로 나타내는 평균 랭포드치 (r) 가 1.1 이상이며,
    이하의 식 (3) 으로 나타내는 랭포드치의 면내 이방성 (Δr) 이 －0.3 이상 0.3 이하인 병마개용 강판:
    r=101.44/(145.0×E×10－6－38.83)2－0.564 … (1)
    여기서,
    E=(E0＋2E45＋E90)/4 … (2)
    이고, E0, E45, E90：압연 방향에 대해 각각 0°, 45°, 90°방향의 영률 (MPa) 이고,
    Δr=0.031－4.685×10－5×ΔE … (3)
    여기서, ΔE=(E0－2E45＋E90)/2 … (4) 임.
  2. 제 1 항에 있어서,
    판두께가 0.20 mm 이하인 병마개용 강판.
  3. 제 1 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간압연하고, 마무리 압연 후에 냉각 속도 30~80 ℃／s 로 냉각시키고, 570~670 ℃ 의 온도에서 권취하고, 1차 냉간압연을 실시하고, 620~720 ℃ 의 온도에서 어닐링을 실시하고, 20 % 초과 50 % 이하의 압하율로 2차 냉간압연을 실시하는 병마개용 강판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 병마개용 강판을 성형하여 이루어지는 병마개.
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