KR20160146904A

KR20160146904A - 고강도 용기용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160146904A
Application number: KR1020167032534A
Authority: KR
Inventors: 마사키 다다; 하야토 사이토; 가츠미 고지마; 히로키 나카마루
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-12-21
Also published as: CN106255772B; TWI570247B; CA2944403C; WO2015166653A1; US10415111B2; MY180058A; BR112016025380B1; JPWO2015166653A1; PH12016501845A1; NZ724754A; AU2015254790B2; EP3138935B1; US20170051376A1; TW201544605A; EP3138935A1; MX2016014062A; PH12016501845B1; BR112016025380A2; KR101806064B1; CA2944403A1

Abstract

캔의 뚜껑에 바람직하게 적용 가능하고, 특히 EOE 캔용의 재료로서 바람직한 고강도 용기용 강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
질량％ 로, C : 0.0010 ∼ 0.10 ％, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 0.80 ％, P : 0.007 ∼ 0.100 ％, S : 0.10 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.100 ％, N : 0.0010 ∼ 0.0250 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하이고, 인장 강도가 400 ㎫ 이상, 파단 연신이 10 ％ 이상인 고강도 용기용 강판으로 한다.

Description

고강도 용기용 강판 및 그 제조 방법{HIGH STRENGTH STEEL SHEET FOR CONTAINER, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 고강도 용기용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

음료 캔이나 식료 캔의 뚜껑이나 바닥, 3 피스 캔의 보디 및 드로운 캔 등을 제조할 때에, DR (Double Reduce) 재로 불리는 강판이 사용되는 경우가 있다. 냉간 압연, 어닐링 후에 다시 냉간 압연하여 이루어지는 DR 재는, 냉간 압연, 어닐링 후에 조질 압연만을 하여 이루어지는 SR (Single Reduce) 재에 비해 판두께를 얇게 하는 것이 용이하다.

그런데, 캔 제조 비용을 저하시키기 위해서는, 먼저, 사용 부재의 중량을 줄이는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 캔 뚜껑에 있어서는 재료의 박육화 등에 의해 경량화를 도모할 수 있다. 요컨대, DR 재를 사용하는 등 하여, 제조에 사용하는 강판을 얇게 하면, 캔 제조 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.

캔 뚜껑 등의 제조에 사용하는 강판의 두께를 얇게 함으로써 캔 제조 비용을 저감시킬 수 있지만, 캔 뚜껑 등의 강도를 저하시키지 않도록 할 필요가 있다. 이 때문에, 강판의 두께를 얇게 함과 함께, 강판의 고강도화를 도모할 필요가 있다. 예를 들어, 얇은 DR 재를 사용하는 경우에는, 캔 강도를 확보하기 위해서, 약 400 ㎫ 이상의 인장 강도가 필요하게 된다. 그러나, 종래 사용하고 있던 강판보다 박육의 고강도재를 사용하면, 강판이 가공에 견디지 못하는 경우가 있다. 구체적으로는, 캔의 제조는, 먼저, 블랭킹, 쉘 가공, 컬 가공 (컬링) 을 프레스 성형에 의해 순차 실시하여 뚜껑을 제조하고, 이어서, 캔 보디의 플랜지부와 뚜껑의 컬 가공부를 권체 (卷締) 하여, 캔을 밀봉함으로써 실시되는데, 뚜껑의 주변부에서 실시하고 있는 컬 가공에 의해 주름이 발생한다. 이 때문에, 박육의 고강도재는 강도가 충분해도, 가공성에 문제가 있다.

또, 박육의 고강도재를 사용하여 캔 뚜껑을 제조하고자 하면, 컬 가공으로 블랭크재보다 직경이 작아지는 축경 가공을 실시할 때에, 둘레 방향에서의 좌굴이 발생하는 과제가 있다. 이 좌굴이 잘 발생하지 않도록, 내형 (內型) 과 외형 (外型) 을 사용하여 컬 가공을 실시하는 방법 등도 일부 실시되고 있다. 그러나, 신규의 컬 가공 설비를 도입하는 데에는 다대한 설비 투자가 필요하다.

또, DR 재는 어닐링 후에 냉간 압연을 실시함으로써 가공 경화가 발생하기 때문에, 얇고 단단한 강판이다. DR 재는 연성이 부족하기 때문에, SR 재에 비해 가공성이 열등하다. 따라서, DR 재를 사용하기 위해서는, 가공성의 개선이 요구되는 경우가 특히 많다.

또한, 최근, 새니터리 엔드 이외에, 캔 따개가 불필요한 EOE (Easy Open End) 캔이 보급되어 오고 있다. EOE 캔을 제조할 때에는, 탭을 장착하기 위한 리벳을, 장출 (張出) 가공 및 드로잉 가공에 의해 성형할 필요가 있다. 이 가공에 요구되는 재료의 연성은, 인장 시험에 있어서의 약 10 ％ 의 연신에 상당한다.

종래 사용되어 온 DR 재에서는, 상기와 같은 연성과 강도를 양립하는 것은 곤란하다. 그러나, 현재, 캔 제조 비용 저감의 관점에서, EOE 캔이나 음료 캔을 제조할 때에도, DR 재를 적용하는 요구가 높아지고 있다.

특허문헌 1 에는, 질량％ 로, C : 0.02 ％ ∼ 0.06 ％, Si : 0.03 ％ 이하, Mn : 0.05 ％ ∼ 0.5 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ％ ∼ 0.10 ％, N : 0.008 ％ ∼ 0.015 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판 중의 고용 N 량 (Ntotal-NasAlN) 을 0.006 ％ 이상으로 하고, 시효 처리 후의 압연 방향의 전체 연신값을 10 ％ 이상, 시효 처리 후의 판폭 방향의 전체 연신값을 5 ％ 이상, 또한, 시효 처리 후의 평균 랭크포드값을 1.0 이하로 하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 질량％ 로, C : 0.02 ％ 초과 0.10 ％ 이하, Si : 0.10 ％ 이하, Mn : 1.5 ％ 이하, P : 0.20 ％ 이하, S : 0.20 ％ 이하, Al : 0.10 ％ 이하, N : 0.0120 ∼ 0.0250 ％ 를 함유하고, 또한 그 N 중 고용 N 으로서 0.0100 ％ 이상을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판 중의 고용 N 량의 절대량을 일정 이상 확보하고, 캔 제조 가공 전에 실시되는 인쇄 공정 혹은 필름 라미네이트 공정, 건조·베이크 공정 등으로 ??칭 시효 및 변형 시효에 의해 경화시킴으로써 고강도의 재질을 확보하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2 에는, 강판을 제조함에 있어서, 슬래브 추출 온도를 1200 ℃ 이상으로 하고, 마무리 압연 온도를 (Ar3 변태점 온도 － 30) ℃ 이상으로 하는 열간 압연을 실시하고, 650 ℃ 이하에서 권취하는 것이 개시되어 있다.

국제 공개공보 WO2008/018531호 일본 공개특허공보 2009-263788호

그러나, 상기 특허문헌 1, 특허문헌 2 에 기재된 발명에는, 이하에 나타내는 문제점이 있다.

특허문헌 1 에는, 평균 랭크포드값이 1.0 이하인 DR 재가 개시되어 있지만, 성형성을 확보하기 위해서는, 랭크포드값을 크게 하는 것이 필요하다. 평균 랭크포드값이 1.0 이하인 경우, 캔용 강판의 성형성을 확보하는 것은 곤란하다. 따라서, 또 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는 파단 연신이 불충분하다.

특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 고용 N 량의 절대량을 일정 이상 확보하기 위해서, 열연시의 슬래브 추출 온도를 1200 ℃ 이상으로 확보하여 AlN 을 재용해시킬 필요가 있지만, 슬래브 추출 온도를 1200 ℃ 이상으로 하면, 고온이기 때문에 스케일 결함이 다발하는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 캔의 뚜껑에 바람직하게 적용 가능하고, 특히 EOE 캔용의 재료로서 바람직한 고강도 용기용 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 실시하여, 고강도재이며 연성을 확보하기 위해서는, 판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하인 범위로 할 필요가 있는 것을 알아냈다. 전위 밀도차가 규정된 범위 내가 되면 가공성이 향상되는 이유는 명확하지 않지만, 전위 밀도의 차가 크면 가공시의 변형이 불균일해지고, 응력 분포의 차가 발생하고, 가공 후의 형상이 불균일해지거나, 네킹이 발생하여 파단이나 균열이 발생하기 쉬워지게 되거나 한다고 생각된다. 본 발명은, 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 질량％ 로, C : 0.0010 ∼ 0.10 ％, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 0.80 ％, P : 0.007 ∼ 0.100 ％, S : 0.10 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.100 ％, N : 0.0010 ∼ 0.0250 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하이고, 인장 강도가 400 ㎫ 이상, 파단 연신이 10 ％ 이상인 고강도 용기용 강판.

(2) (1) 에 기재된 고강도 용기용 강판의 제조 방법으로서, 가열 후의 슬래브에 열간 압연을 실시하고, 710 ℃ 미만의 온도에서 권취하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 공정 후에 합계의 1 차 냉간 압연율이 85 ％ 초과인 냉간 압연을 실시하는 1 차 냉간 압연 공정과, 상기 1 차 냉간 압연 공정 후에 어닐링을 실시하는 어닐링 공정과, 상기 어닐링 공정 후에 2 단계의 스탠드를 갖는 설비로 냉간 압연을 실시함에 있어서, 1 단계째의 스탠드의 롤 조도를 Ra : 0.70 ∼ 1.60 ㎛ 로 하고, 2 단계째의 스탠드의 롤 조도를 Ra : 0.20 ∼ 0.69 ㎛ 로 하고, 윤활액을 사용하여 합계 압연율이 18 ％ 이하인 2 차 냉간 압연을 실시하는 2 차 냉간 압연 공정을 갖는 고강도 용기용 강판의 제조 방법.

본 발명의 고강도 용기용 강판에서는, 판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하로 조정되어 있기 때문에, 인장 강도가 400 ㎫ 이상, 파단 연신이 10 ％ 이상이 된다. 이와 같이, 고강도 또한 고연성을 갖는 고강도 용기용 강판은, EOE 캔 제조에 있어서의 리벳 가공시에 균열을 잘 발생시키지 않는다. 또, 상기 전위 밀도차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하로 조정되어 있음으로써, 고강도 용기용 강판의 컬 가공성이 향상된다. 그 결과, 본 발명의 고강도 용기용 강판은 컬 가공시에 주름이 잘 발생하지 않는다. 상기와 같이, 본 발명의 고강도 용기용 강판은, 리벳 가공성, 컬 가공성이 우수한 고강도 재료이기 때문에, 판두께가 얇은 DR 재로서, 캔 뚜껑의 제조에 특히 바람직하게 적용할 수 있고, 캔 뚜껑의 대폭적인 박육화에 기여한다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 전위 밀도차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하로 조정되어 있음으로써, 고강도 및 고연성을 확보할 수 있다. 또, 본 발명에서는 슬래브 재가열 온도를 1200 ℃ 이상으로 고온으로 하는 것이 원인이 되는 표면 결함이 잘 발생하지 않는다.

본 발명의 고강도 용기용 강판은 알루미늄 합금이 아니기 때문에, 알루미늄 합금을 사용하는 경우와 같은 내압 강도의 저하가 발생하지 않는다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

본 발명의 고강도 용기용 강판 (본 명세서에 있어서 「캔 뚜껑용 강판」이라고 기재하는 경우가 있다) 은, 특정한 성분 조성을 가짐과 함께, 판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하로 조정되어 있기 때문에, 고강도 또한 고연성을 갖는다. 이하, 본 발명의 고강도 용기용 강판에 대해, 성분 조성, 전위 밀도차 등의 재질, 제조 방법의 순서로 설명한다.

<성분 조성>

본 발명의 고강도 용기용 강판은, 질량％ 로, C : 0.0010 ∼ 0.10 ％, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 0.80 ％, P : 0.007 ∼ 0.100 ％, S : 0.10 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.100 ％, N : 0.0010 ∼ 0.0250 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다. 이하의 각 성분의 설명에 있어서 「％」는 「질량％」를 의미한다.

C : 0.0010 ∼ 0.10 ％

본 발명의 캔 뚜껑용 강판은, 제조시에 있어서의 2 차 냉간 압연율의 조정에 의해 충분한 파단 연신을 갖는다. 또, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판은 C 함유량을 많게 함으로써 고강도를 갖는다. C 함유량이 0.0010 ％ 미만이면, 필요한 인장 강도 400 ㎫ 가 얻어지지 않는다. 필요한 인장 강도가 얻어지지 않으면, 캔 뚜껑용 강판의 박육화에 의한 현저한 경제 효과를 얻는 것이 어렵다. 따라서, C 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 한다. 한편, C 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 캔 뚜껑용 강판이 과잉으로 경질이 되어, 2 차 냉간 압연율을 조정해도 가공성 (연성) 의 확보가 곤란해진다. 따라서, C 함유량의 상한은 0.10 ％ 로 한다.

Si : 0.04 ％ 이하

본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 Si 함유량이 0.04 ％ 를 초과하면, 표면 처리성의 저하, 내식성의 열화 등의 문제가 발생한다. 그래서, Si 함유량의 상한을 0.04 ％ 로 한다. 한편, Si 함유량을 0.003 ％ 미만으로 하기 위해서는 정련 비용이 과대해진다. 이 때문에, Si 함유량은 0.003 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 0.10 ∼ 0.80 ％

Mn 은, S 에 의한 열연 중의 적열 취성을 방지하고, 결정립을 미세화하는 작용을 갖는다. 이 때문에, Mn 은, 원하는 재질을 확보하는 데에 있어서 필요한 원소이다. 또한, 박육화한 캔 뚜껑용 강판에서 강도를 만족시키기 위해서는 재료의 고강도화가 필요하다. 이 고강도화에 대응하기 위해서는 Mn 량을 0.10 ％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 한편, Mn 함유량이 지나치게 많아지면, 내식성이 열화되고, 또 강판이 과잉으로 경질화된다. 그래서, Mn 함유량의 상한은 0.80 ％ 로 한다.

P : 0.007 ∼ 0.100 ％

P 는, 강을 경질화시키고, 캔 뚜껑용 강판의 가공성을 악화시킴과 동시에, 내식성도 악화시키는 유해한 원소이다. 그 때문에, P 함유량의 상한은 0.100 ％ 로 한다. 한편, P 함유량을 0.007 ％ 미만으로 하기 위해서는 탈 P 비용이 과대해진다. 따라서, P 함유량의 하한은 0.007 ％ 로 한다.

S : 0.10 ％ 이하

S 는, 강 중에서 개재물로서 존재하며, 연성의 저하, 내식성의 열화를 초래하는 유해한 원소이다. 상기와 같은 문제가 발생하는 것을 억제하기 위해서, S 함유량의 상한은 0.10 ％ 로 한다. 한편, S 함유량을 0.001 ％ 미만으로 하기 위해서는 탈황 비용이 과대해진다. 따라서, S 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.001 ∼ 0.100 ％

Al 은, 제강시의 탈산재로서 필요한 원소이다. Al 함유량이 적으면 탈산이 불충분해지고, 개재물이 증가하고, 캔 뚜껑용 강판의 가공성이 열화된다. Al 함유량이 0.001 ％ 이상이면 충분히 탈산이 실시되고 있다고 간주할 수 있다. 한편, Al 함유량이 0.100 ％ 를 초과하면, 알루미나 클러스터 등에서 기인하는 표면 결함의 발생 빈도가 증가한다. 따라서, Al 함유량은 0.001 ％ 이상 0.100 ％ 이하로 한다.

N : 0.0010 ∼ 0.0250 ％

N 을 다량으로 함유하면, 열간 연성이 열화되고, 연속 주조에 있어서 슬래브의 균열이 발생한다. 따라서, 상기 문제가 발생하는 것을 억제하기 위해서, N 함유량의 상한은 0.0250 ％ 로 한다. 또한, N 함유량을 0.0010 ％ 미만으로 하면, 필요한 인장 강도 400 ㎫ 이상이 얻어지지 않기 때문에, N 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 한다.

또한, 상기 필수 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 한다.

<재질>

전위 밀도차

본 발명의 캔 뚜껑용 강판에서는, 상면측 및 하면측의 전위 밀도가 높고, 내부의 전위 밀도는 표면보다 낮지만 그 차가 작은 것이 특징의 하나이다. 구체적으로는, 판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하이다.

캔용 강판은, 캔 보디나 캔 뚜껑으로 성형될 때, 크게 구부러지는 것 등의 특히 큰 가공이 실시된다. 예를 들어, 굽힘시에는 강판의 표면측에 강한 인장력이나 압축력이 가해지기 때문에, 표면측이 단단하면, 강판의 캔 뚜껑 등으로의 가공이 곤란해진다. 본 발명과 같이, 상기 전위 밀도차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하이면, 가공성을 높일 수 있다. 본 발명은, 상기 전위 밀도차와 가공성 사이에 관계가 있는 것을 알아냄으로써 완성된 것이다.

판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도, 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 10¹⁴ ∼ 10¹⁶ m^-2 범위에서 상기 전위 밀도차가 되도록 규정하는 것이 바람직하다. 10¹⁴ ∼ 10¹⁶ m^-2 범위이면, 제조의 안정성이라는 이유에서 바람직하다.

이것은, 전위 밀도를 크게 하기 위해서 압연기의 롤 하중을 크게 하면 압연기에 큰 부담이 가해지고, 또, 전위 밀도를 작게 하기 위해서 압연기의 롤 하중을 작게 하면 롤과 강판이 슬립하므로 압연이 곤란해지기 때문이다.

또한, 전위 밀도는, Williamson-Hall 법으로 측정할 수 있다. 즉, 판두께 1/4 깊이 위치에서 (110) (211) (220) 면의 회절 피크의 반가폭을 측정하고, 무변형 Si 시료의 반가폭을 사용하여 보정 후, 변형 ε 을 구하고, ρ ＝ 14.4ε²/(0.25 × 10^-9)² 에 의해 전위 밀도 (m^-2) 를 평가한다.

또, 전위 밀도차를 상기 범위로 조정하면, 강판의 표면 조도 Ra 가 0.20 ㎛ 이상이 되고, PPI 가 100 이하가 되고, 광택도가 63 이하가 된다.

표면 조도 Ra 가 0.20 ㎛ 이상이 됨으로써 표면 외관이 우수하다는 효과가 있다. 상기 표면 조도 Ra 는 0.20 ∼ 1.60 ㎛ 인 것이 바람직하다. 표면 조도 Ra 가 0.20 ㎛ 보다 작아지면 샘플이 스쳤을 때의 취급 흠집이 눈에 띄고, Ra 가 커지면 그 후에 실시되는 도금이 불균일해져, 도금 후의 표면 외관이 열화되는 경향이 되기 때문이다. 표면 조도 Ra 의 값은 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어지는 것을 채용한다.

또, PPI 가 100 을 초과하면 강판 표면이 하얗게 되고, 표면 외관이 열화 경향이 되기 때문에, PPI 는 100 이하가 바람직하다. 또, PPI 가 10 보다 작아지면 금속색이 눈에 띄는 경우가 있으며, PPI 는 10 이상이 바람직하다. PPI 의 더욱 바람직한 범위는 10 ∼ 80 이다. PPI 의 값은 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어지는 것을 채용한다.

또, 광택도가 63 보다 커지면 거울과 같이 광을 반사하는 외관이 되고, 표면 외관이 열화되는 경향이 되기 때문에, 광택도는 63 이하가 바람직하다. 광택도의 더욱 바람직한 범위는 20 ∼ 62 이다. 광택도가 20 보다 작아지면 표면이 뿌연 외관이 되기 때문이다. 광택도의 값은 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어지는 것을 채용한다.

또, 본 발명의 평균 랭크포드값은, 가공 후의 제품 치수 정밀도 확보의 관점에서 1.0 초과 ∼ 2.0 이하가 바람직하다.

평균 결정 입경

다음으로, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 결정립에 대해 설명한다. 본 발명에 있어서, 압연 방향 단면에 있어서의 평균 결정 입경은 5 ㎛ 이상이 바람직하다. 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 최종적인 기계적 성질 (인장 강도, 파단 연신) 에는 결정립의 상태가 크게 영향을 미친다. 압연 방향 단면에 있어서의 평균 결정 입경이 5 ㎛ 미만이면, 강판의 파단 연신이 부족하고, 가공성을 저해하는 경우가 있다. 또, 결정립의 조대화는 인장 강도를 저하시키는 경우가 있기 때문에, 7 ㎛ 이하가 바람직하고, 5.0 ∼ 6.3 ㎛ 가 더욱 바람직하다.

상기 평균 결정 입경의 크기의 조정은, 어닐링 조건을 조정함으로써 실시할 수 있다. 예를 들어, 어닐링의 균열 온도를 높게 함으로써, 상기 평균 결정 입경은 커지는 경향이 있고, 어닐링의 균열 온도를 낮게 하면, 상기 평균 결정 입경은 작아지는 경향이 있다.

인장 강도 및 파단 연신

본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 기계적 성질에 대해 설명한다. 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 인장 강도는, 400 ㎫ 이상이다. 인장 강도가 400 ㎫ 미만이면, 캔 뚜껑으로서의 강도를 확보하면서, 현저한 경제 효과가 얻어질만큼 강판을 얇게 할 수 없다. 따라서, 인장 강도는 400 ㎫ 이상으로 한다.

본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 파단 연신은 10 ％ 이상이다. 파단 연신이 10 ％ 미만인 강판을 EOE 캔의 제조에 적용한 경우, 리벳 가공시에 균열을 발생시킨다.

또한, 상기 인장 강도 및 상기 파단 연신은 「JIS Z 2241」에 나타나는 금속 재료 인장 시험 방법에 의해 측정할 수 있다.

<제조 방법>

다음으로, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 예를 들어, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판은, 열간 압연 공정과, 1 차 냉간 압연 공정과, 어닐링 공정과, 2 차 냉간 압연 공정을 갖는 방법으로 제조할 수 있다.

통상, 1 회의 냉간 압연만으로는 현저한 경제 효과가 얻어지는 얇은 판두께로 하는 것은 곤란하다. 즉, 1 회의 냉간 압연으로 얇은 판두께를 얻기 위해서는 압연기에 대한 부하가 과대하며, 설비 능력에 따라서는 곤란하다.

또, 냉간 압연 후의 판두께를 작게 하기 위해서 열간 압연의 단계에서 통상보다 얇게 압연하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 열간 압연의 압연율을 크게 하면, 압연 중의 강판의 온도 저하가 커지고, 소정의 마무리 온도를 설정하기 어려워진다. 또한, 어닐링 전의 판두께를 작게 하면, 연속 어닐링을 실시하는 경우, 어닐링 중에 강판의 파단이나 변형 등의 트러블이 발생할 가능성이 커진다. 이들 이유에 의해, 본 발명에 있어서는 어닐링 후에 2 회째의 냉문 압연을 실시하고, 극박의 강판을 얻는 것으로 한다. 이하, 바람직한 제조 조건에 대해, 그 한정 이유를 설명한다.

열간 압연 공정

열간 압연 공정이란, 가열 후의 슬래브에 열간 압연을 실시한 후, 710 ℃ 미만의 온도에서 권취하는 공정이다.

열간 압연 후의 권취 온도가 710 ℃ 이상이면, 형성하는 펄라이트 조직이 조대해지고, 이것이 취성 파괴의 기점이 되기 때문에 국부 연신이 저하되어 10 ％ 이상의 파단 연신이 얻어지지 않는다. 또, 권취 온도가 710 ℃ 이상이 되면, 강판 표면에 두껍게 스케일이 잔류하므로, 산세로 스케일을 제거한 후에도 스케일이 잔존하기 때문에, 표면 결함이 발생한다. 따라서, 열간 압연 후의 권취 온도는 710 ℃ 미만으로 한다. 보다 바람직하게는, 560 ℃ ∼ 620 ℃ 이다.

1 차 냉간 압연 공정

1 차 냉간 압연 공정이란, 상기 열간 압연 공정 후에 합계의 1 차 냉간 압연율이 85 ％ 초과인 냉간 압연을 실시하는 공정이다.

본 발명에서는 1 차 냉간 압연에 있어서, 복수의 스탠드에 통과시키는 압연을 실시한다. 합계의 1 차 냉간 압연율이 작은 경우, 최종적으로 극박의 캔 뚜껑용 강판을 얻기 위해서 열간 압연과 2 차 냉간 압연의 압연율을 크게 할 필요가 있다. 열간 압연율을 크게 하는 것은 상기 서술한 이유로부터 바람직하지 않으며, 2 차 냉간 압연율은 후술하는 이유에 의해 제한할 필요가 있다. 이상의 이유에 의해, 1 차 냉간 압연율의 합계를 85 ％ 이하로 하면, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 제조가 곤란해진다. 따라서, 1 차 냉간 압연율의 합계는 85 ％ 초과로 한다. 바람직하게는, 1 차 냉간 압연율의 합계는 90 ％ 이상이다. 압연율 92 ％ 초과를 확보하기 위해서, 열연판의 판두께를 얇게 하면, 열간 압연의 최종 스탠드에서의 온도가 변태점 이하로 저하되기 쉬워진다. 따라서, 1 차 냉간 압연율의 합계는 92 ％ 이하가 바람직하다.

어닐링 공정

어닐링 공정이란, 1 차 냉간 압연 공정 후에, 어닐링을 실시하는 공정이다. 어닐링에 의해 재결정이 완료될 필요가 있다. 조업 효율 및 박강판의 어닐링 중의 파단 방지의 관점에서, 어닐링 공정에 있어서의 균열 온도는 600 ∼ 750 ℃ 로 하는 것이 바람직하다.

2 차 냉간 압연 공정

2 차 냉간 압연 공정이란, 어닐링 공정 후에 2 단계의 스탠드를 갖는 설비로 냉간 압연을 실시함에 있어서, 1 단계째의 스탠드의 롤 조도 Ra 를 0.70 ∼ 1.60 ㎛ 로 하고, 2 단계째의 스탠드의 롤 조도 Ra 를 0.20 ∼ 0.69 ㎛ 로 하고, 윤활액을 사용하여 합계 압연율이 18 ％ 이하인 2 차 냉간 압연을 실시하는 공정이다. 또한, 합계 압연율이 소정 범위 내에 들어가 있고, 롤 조도가 소정 범위 내이면, 각 스탠드는, 각각 복수의 스탠드로 구성되어 있어도 된다. 또, 복수의 스탠드의 경우에는, 적어도 1 개의 스탠드를 1 단계째의 스탠드의 롤 조도에 상당하는 Ra 0.70 ∼ 1.60 ㎛ 로 하고, 적어도 1 개의 스탠드를 2 단계째의 스탠드의 롤 조도에 상당하는 Ra 0.20 ∼ 0.69 ㎛ 로 하면 된다.

2 차 냉간 압연 공정에서 2 단계의 롤로 냉간 압연을 실시하고, 1 단계째의 스탠드의 롤 조도 Ra, 2 단계째의 스탠드의 롤 조도 Ra 를 조정함으로써, 전위 밀도차를 조정 가능하다.

상기 전위 밀도차의 조정은, 2 차 냉간 압연 공정의 1 단계째의 스탠드의 롤의 조도 Ra, 2 단계째의 스탠드의 롤의 조도 Ra 를 조정함으로써 실시할 수 있다. 2 차 냉간 압연의 1 단계째의 롤의 조도 Ra 의 값을 보다 크게 함으로써, 최표층의 전위 밀도가 보다 커진다. 또, 2 단계째의 롤의 조도 Ra 의 값을 보다 작게 함으로써, 롤과 강판의 접촉 면적이 작아지고, 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 조정이 가능해진다. 상기와 같이, 1 단계째의 롤의 조도 Ra 의 값으로 표층의 전위 밀도를 조정하고, 2 단계째의 롤의 조도 Ra 의 값으로 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도를 조정함으로써, 상기 전위 밀도차를 조정할 수 있다. 1 단계째 스탠드의 압연율과 2 단계째 스탠드의 압연율은 특별히 한정되지 않지만, 2 차 냉간 압연의 토탈 압연율 중, 조도가 큰 1 단계째 스탠드에서 토탈 압연율의 80 ∼ 95 ％, 조도가 작은 2 단계째 스탠드에서 토탈 압연율의 5 ∼ 20 ％ 의 압연을 실시하는 것이 바람직하다.

또, 상기 2 차 냉간 압연 공정에서는, 윤활액을 사용하고, 합계 압연율을 18 ％ 이하로 한다. 윤활액으로는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 윤활액을 사용함으로써 윤활 조건이 균일해지고 압연율이 18 ％ 이하인 저압하의 영역에서 판두께 변동이 없이 압연할 수 있다는 효과가 있다. 또, 합계 압연율을 18 ％ 이하로 하는 것은 강판의 파단 연신을 저하시키지 않고 고강도를 달성한다는 이유에서 필요하다. 합계 압연율은 15 ％ 이하가 바람직하고, 10 ％ 이하가 보다 바람직하다. 또, 합계 압연율의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 1 ％ 이상인 것이 바람직하다. 압연시에 강판의 미끄러짐이 없이 안정적으로 압연하기 위해서는 압하율 5 ％ 초과로 하는 것이 보다 바람직하다.

판두께 : 0.1 ∼ 0.34 ㎜

본 발명에서는 상기 캔 뚜껑용 강판의 판두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.1 ∼ 0.34 ㎜ 가 되도록 열간 압연, 1 차 냉간 압연, 2 차 냉간 압연에서의 압연율을 조정하는 것이 바람직하다. 판두께가 0.1 ㎜ 보다 작아지면 냉간 압연의 부하가 커져 압연하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 판두께가 0.34 ㎜ 보다 커지면, 판두께가 지나치게 두꺼워져서 캔 경량화의 장점이 저해되는 경우가 있다. 캔 뚜껑용 강판의 판두께는 0.1 ㎜ 이상이 바람직하다. 또, 캔 뚜껑용 강판의 판두께는 0.30 ㎜ 이하가 보다 바람직하다.

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 실기 (實機) 전로에서 용제하고, 연속 주조법에 의해 강 슬래브를 얻었다. 얻어진 강 슬래브를 1230 ℃ 에서 재가열한 후, 표 2 에 나타내는 조건으로 열간 압연, 1 차 냉간 압연을 실시하였다. 열간 압연의 마무리 압연 온도는 890 ℃ 로 하고, 1 차 냉간 압연 후에는 산세를 실시하고 있다. 이어서, 1 차 냉간 압연 후, 균열 온도 670 ℃, 균열 시간 20 초의 연속 어닐링 및 표 2 에 나타내는 조건으로 2 차 냉간 압연을 실시하였다.

또한, 제 1 스탠드의 롤의 조도, 제 2 스탠드의 롤의 조도는 JIS B 0601 로 정의되는 강판 표면 조도 Ra 를 JIS B 0633 으로 정의되어 있는 방법으로 측정하였다.

이상에 의해 얻어진 강판에 Sn 도금을 양면에 연속적으로 실시하여, 편면 Sn 부착량 2.8 g/㎡ 의 도금 강판 (양철) 을 얻었다. 이 양철을 사용한 시험에 대해 이하에 나타내고, 그 시험 결과를 표 2, 표 3 에 나타낸다.

인장 강도 및 파단 연신

이상에 의해 얻어진 양철에 대해, 210 ℃, 10 분의 도장 베이킹 상당의 열처리를 실시한 후, 인장 시험을 실시하였다. 인장 시험에서는, JIS 5 호 사이즈의 인장 시험편을 사용하여, 인장 속도 10 ㎜/min 의 조건으로 인장 강도 (파단 강도) 및 파단 연신을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다.

평균 랭크포드값

평균 랭크포드값은, JIS Z 2254 박판 금속 재료의 소성 변형비 시험 방법의 부속서 JA (규정) 고유 진동법에 기재된 방법으로 평가하였다.

평균 결정 입경

평균 결정 입경은, 강판의 압연 방향에 수직인 단면을 연마하고, 나이탈 에칭에 의해 입계를 드러낸 후에, 「JIS G 0551」에 기재된 직선 시험선에 의한 절단법에 의해 구하였다.

강판 표면 조도 Ra

JIS B 0601 로 정의되는 강판 표면 조도 Ra 를 JIS B 0633 으로 정의되어 있는 방법으로 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다.

PPI

JIS B 0601 로 정의되는 Peak Per Inch (PPI) 를 JIS B 0633 으로 정의되어 있는 방법으로 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다.

광택도

JIS Z 8741 로 정의되어 있는 측정 방법으로 광택도를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다.

전위 밀도

최표층과 1/4 층의 전위 밀도를, XRD 로 선원 Co 를 사용하여, Fe(110), (200), (211), (220) 의 4 면을 측정하고, 반가폭, 피크 위치를 측정하였다. 동시에 전위 밀도가 판명되어 있는 Si 단결정의 시료도 측정하고, 그 반가폭을 비교하여 전위 밀도를 산출하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다.

내압 강도의 평가

내압 강도의 측정은, 판두께 0.21 ㎜ 의 샘플 (도금 강판) 을 63 ㎜Φ 의 뚜껑으로 성형한 후, 63 ㎜Φ 의 용접 캔 보디에 권체하여 장착하고, 캔 내부에 압축 공기를 도입하여, 캔 뚜껑이 변형되었을 때의 압력을 측정하였다. 내부의 압력이 0.20 ㎫ 에서도 캔 뚜껑이 변형되지 않았을 때를 「◎」, 내부의 압력을 0.19 ㎫ 까지 상승시켜도 캔 뚜껑이 변형되지 않았을 때를 「○」, 0.19 ㎫ 미만에서 캔 뚜껑이 변형되었을 때를 「×」로 하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다.

성형성의 평가

성형성은, 판두께 0.21 ㎜ 의 샘플을 사용하고 JIS B 7729 에 규정된 시험기를 사용하여, JIS Z 2247 에 규정된 방법으로 평가하였다. 에릭센값 (관통 균열 발생시의 성형 높이) 이 6.5 ㎜ 이상을 「◎」, 6.5 ㎜ 미만이고 6 ㎜ 이상을 「○」, 6 ㎜ 미만을 「×」로 하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다.

또한, 표 3 「전위 밀도」의 란에 있어서, 「E ＋ XX」의 기재는 「× 10^XX」를 의미한다. 예를 들어, No1 에 있어서, 「1.43E ＋ 14」는 「1.43 × 10¹⁴」를 의미한다.

표 1 ∼ 3 으로부터 발명예인 No.6 ∼ 11, 15 ∼ 19 및 22 ∼ 26 은 인장 강도가 우수하고, 극박의 캔 뚜껑용 강판으로서 필요한 인장 강도 400 ㎫ 이상 (바람직하게는 500 ㎫ 이상) 을 달성하고 있다. 또, 가공성도 우수하며, 뚜껑 가공에 필요한 10 ％ 이상의 파단 연신을 갖고 있다.

한편, 비교예의 No.1 은, C 함유량이 지나치게 적기 때문에, 인장 강도가 부족하다. 그리고, 내압 강도의 평가도 열등하다.

비교예의 No.2 는, C 함유량이 지나치게 많기 때문에, 2 차 냉간 압연에 의해 연성이 저해되고, 파단 연신이 부족하다. 그리고, 성형성의 평가도 열등하다.

비교예의 No.3 은, Mn 함유량이 지나치게 적기 때문에, 인장 강도가 부족하다. 그리고, 내압 강도의 평가도 열등하다.

비교예의 No.4 는, Mn 함유량이 지나치게 많기 때문에, 2 차 냉간 압연에 의해 연성이 저해되고, 파단 연신이 부족하다. 그리고, 성형성의 평가도 열등하다.

비교예의 No.5 는, N 함유량이 지나치게 많기 때문에, 파단 연신이 부족하다. 그리고, 성형성의 평가도 열등하다.

비교예의 No.12 는, 권취 온도가 지나치게 높기 때문에, 결정립이 조대화되고 (평균 결정 입경 (압연 방향 단면) 이 커지고), 인장 강도가 부족하다. 그리고, 내압 강도의 평가도 열등하다. 또한, 비교예의 No.12 는 평균 결정 입경 6.7 ㎛ 였다.

비교예의 No.13, 14 는, 2 차 냉간 압연율이 지나치게 크기 때문에, 2 차 냉간 압연에 의해 연성이 저해되고, 파단 연신이 부족하다. 그리고, 성형성의 평가도 열등하다.

비교예 No.20 은 2 차 냉간 압연시의 제 2 스탠드 롤 조도가 지나치게 높고, 비교예 No.21 은 2 차 냉간 압연시의 제 1 스탠드 롤 조도가 지나치게 높기 때문에, 파단 연신이 저하되고, 내압 강도, 성형성이 열화되어 있다. 또, 평균 랭크포드값도 발명예와 비교하여 조금 낮은 값이 되었다.

Claims

질량％ 로, C : 0.0010 ∼ 0.10 ％, Si : 0.04 ％ 이하, Mn : 0.10 ∼ 0.80 ％, P : 0.007 ∼ 0.100 ％, S : 0.10 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.100 ％, N : 0.0010 ∼ 0.0250 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
판두께 방향에서, 최표층에 있어서의 전위 밀도와, 표면으로부터 판두께의 1/4 깊이 위치에 있어서의 전위 밀도의 차가 1.94 × 10¹⁴ m^-2 이하이고,
인장 강도가 400 ㎫ 이상, 파단 연신이 10 ％ 이상인 고강도 용기용 강판.
제 1 항에 기재된 고강도 용기용 강판의 제조 방법으로서,
가열 후의 슬래브에 열간 압연을 실시하고, 710 ℃ 미만의 온도에서 권취하는 열간 압연 공정과,
상기 열간 압연 공정 후에 합계의 1 차 냉간 압연율이 85 ％ 초과인 냉간 압연을 실시하는 1 차 냉간 압연 공정과,
상기 1 차 냉간 압연 공정 후에 어닐링을 실시하는 어닐링 공정과,
상기 어닐링 공정 후에 2 단계의 스탠드를 갖는 설비로 냉간 압연을 실시함에 있어서, 1 단계째의 스탠드의 롤 조도를 Ra : 0.70 ∼ 1.60 ㎛ 로 하고, 2 단계째의 스탠드의 롤 조도를 Ra : 0.20 ∼ 0.69 ㎛ 로 하고, 윤활액을 사용하여 합계 압연율이 18 ％ 이하인 2 차 냉간 압연을 실시하는 2 차 냉간 압연 공정을 갖는 고강도 용기용 강판의 제조 방법.