KR20170120179A

KR20170120179A - 캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170120179A
Application number: KR1020177027621A
Authority: KR
Inventors: 카츠미 고지마; 토모나리 히라구치; 타쿠미 다나카; 히로키 나카마루
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2017-10-30
Also published as: TW201641711A; JP6108044B2; KR101996353B1; JPWO2016157877A1; MY173840A; TWI608107B; CN107429347B; CN107429347A; WO2016157877A1; US20180112295A1

Abstract

질량％로, C: 0.020∼0.060％, Si: 0.01∼0.05％, Mn: 0.20∼0.60％, P: 0.001∼0.100％, S: 0.008∼0.020％, N: 0.0130∼0.0190％, Al: 0.005∼{－4.20×N＋0.110}％를 함유하고, Mnf＝Mn－1.7×S로 했을 때, Mnf: 0.30％ 이상 0.58％ 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 210℃×10분의 시효 처리 후, 하항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)이, YP≥355, YPEl≥2, 또한 YPEl≥(60/(YP－355))＋2 및 YP≤4.09×YPEl＋476을 충족하는, 캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법.

Description

캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법{STEEL SHEET FOR CAN LIDS AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 식품 통조림이나 음료 통조림 등의 캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

식품 통조림이나 음료 통조림은, 그의 제조 단계에서 내용물의 가열 살균 처리가 행해진다. 이때, 캔의 내외에서 압력차가 발생하여, 캔체에 압력이 작용한다. 캔체는, 캔 몸통과 캔 뚜껑으로 주로 구성된다. 이 중, 캔 몸통은 그 형상이 응력을 분산시키기 쉬운 원통형이기 때문에, 압력이 작용해도 변형이 적다. 한편, 캔 뚜껑은 평면으로 구성되는 부분이 많아, 압력을 평면에서 받기 때문에 변형하기 쉽다. 캔 뚜껑의 과잉한 변형은 바람직하지 않고, 압력을 받아도 변형되기 어려운 캔 뚜껑의 제공이 요구되고 있다.

캔 뚜껑의 압력에 대한 변형을 억제하는 방법으로서는, 캔 뚜껑용 강판의 내압 강도를 높게 하는 것을 들 수 있다. 내압 강도를 높게 한 캔 뚜껑용의 강판에 관한 기술로서, 이하의 특허문헌 1∼3에 기재된 기술이 있다.

특허문헌 1에 기재된 기술은, 하항복 강도와 판두께의 곱을 규정함으로써 가공성을 확보하고, 또한, 시효 후의 상항복 강도와 판두께의 제곱의 곱을 규정함으로써 내압 강도를 확보한 에어졸 보텀 캔용 강판(steel sheet for making aerosol can bottoms)에 관한 것이다. 이 특허문헌 1에는, 질량％로, C: 0.020％ 이상 0.090％ 이하, Si: 0.01％ 이상 0.05％ 이하, Mn: 0.05％ 이상 0.60 이하％, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.001％ 이상 0.025％ 이하, N: 0.0010％ 이상 0.0070％ 미만, Al: 0.010％ 이상 {－4.2×N의 함유량(％)＋0.11}％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판두께를 0.350㎜ 이하로 하고, 하항복 강도(N/㎟)와 상기 판두께(㎜)의 곱이 195(N/㎜) 이하, 압연율 10％의 압연 예비 변형을 실시한 후, 25℃에 있어서 10일간의 실온 시효를 행했을 때의 상항복 강도(N/㎟)와, 판두께(㎜)의 제곱의 곱이 52.0N 이상인, 내압 강도가 높고 가공성이 우수한 에어졸 캔 보텀용 강판 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 기술은, 고용 강화를 위해 0.0075∼0.013질량％의 N을 적극적으로 첨가하여 내압 강도를 높이는 기술이다. 이 특허문헌 2에는, 질량％로, C: 0.025∼0.065％, Mn: 0.10∼0.28％, P: 0.005∼0.03％, Al: 0.01∼0.04％, N: 0.0075∼0.013％를 함유하고, Si: 0.05％ 이하, S: 0.009％ 이하로 제한하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고, 시효 처리 후의 압연 방향의 항복 강도 YP가 460∼540㎫의 범위이고, 시효 처리 후의 압연 방향의 전체 신장이 15％ 이상이고, 시효 처리 후의 압연 방향의 항복점 신장(EL_YP)이 6％ 이하이고, ㎜ 단위로의 판두께(t)와, ㎫ 단위로의 시효 처리 후의 압연 방향의 항복 강도(TP)와, ％ 단위로의 시효 처리 후의 압연 방향의 항복점 신장(EL_YP)이 130≤t×YP×(1－EL_YP/100)을 충족하는, 에어졸 캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에 기재된 기술은, 특허문헌 1, 특허문헌 2가 비교적 높은 신장률로 높은 강도를 얻고 있었던 것에 대하여, 특허문헌 2의 기술보다도 더욱 많은 0.007∼0.025％의 N을 첨가하고, 변형 시효 경화를 이용하여 내압 강도를 높이는 기술이다. 이 특허문헌 3에는, 질량％로, C: 0.02∼0.10％, Si: 0.01∼0.5％, P: 0.001∼0.100％, S: 0.001∼0.020％, N: 0.007∼0.025％, Al: 0.01∼{－4.2×N(％)＋0.11}％를 함유하고, Mnf＝Mn－1.71×S(단, 식 중 Mn량, S량은 강 중의 Mn 함유량(질량％), S 함유량(질량％))로 했을 때, Mnf: 0.10％ 이상 0.30％ 미만이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 그리고, 이 강판은, 판두께가 0.35(㎜) 이하이고, 강판의 하항복 강도(N/㎟)와 판두께(㎜)의 곱이 160(N/㎜) 이하이고, 10％의 인장 예비 변형 후, 25℃에 있어서 10일간의 실온 시효를 행했을 때의 상항복 강도(N/㎟)와 판두께(㎜)의 제곱의 곱이 52.0(N) 이상인, 내압 강도가 높고 가공성이 우수한 에어졸 캔 보텀용 강판 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다.

일본공개특허공보 2013-147744호 국제공개공보 제2012/077628호 일본공개특허공보 2012-207305호

그러나, 이들 특허문헌 1∼3에 기재된 기술은 모두 에어졸 캔에 이용되는 강판에 관한 것이다. 이 에어졸 캔의 밑 뚜껑(bottom lids)이나 보텀(bottoms)은, 높은 내압 강도를 달성하기 위해 캔 내면측으로 부풀어 오른 돔 형상(dome shape)을 하고 있고, 특허문헌 1∼3에 기재된 기술에서는, 전술한 식품 통조림 등의 캔체의 평판 형상의 캔 뚜껑에서 발생하기 쉬운 캔 내외의 압력차에 의한 변형에 대해서는, 고려되어 있지 않았다.

이와 같이, 식품 통조림 등의 캔체에 이용되는, 평면으로 구성되는 부분이 많은 평판 형상의 캔 뚜껑에서 발생하기 쉬운 캔 내외의 압력차에 의한 변형을 억제하는 기술은 아직 확립되어 있지 않았다. 그래서, 본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 캔 내외의 압력차에 의한 변형을 억제할 수 있는 캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 강판의 기계 특성의 캔 뚜껑의 내압 특성에 미치는 영향에 대해서 검토했다. 그 결과, 하항복 강도 YP , 항복점 신장 YPEl을 적절히 제어함으로써, 평면으로 구성되는 부분이 많은 평판 형상의 캔 뚜껑의 경우라도, 양호한 내압 특성이 얻어지는 것을 발견했다.

또한, N 함유량을 많게 하고, Al, Mn, S를 특정의 함유량으로 하고, 또한, 제조 조건으로서, 슬래브 가열 온도, 열간 압연의 권취 온도, 조질 압연의 신장률을 소정의 범위로 조정함으로써, 상기의 특정의 조건을 충족하는 기계 특성이 얻어지는 것도 발견했다.

본 발명은 이러한 인식에 기초하는 것으로서, 그 요지로 하는 것은 이하와 같다.

[1] 질량％로,

C: 0.020∼0.060％,

Si: 0.01∼0.05％,

Mn: 0.20∼0.60％,

P: 0.001∼0.100％,

S: 0.008∼0.020％,

N: 0.0130∼0.0190％,

Al: 0.005∼{－4.20×N＋0.110}％(단, 식 중, N은 강 중의 N 함유량(질량％))를 함유하고,

Mnf＝Mn－1.7×S(단, 식 중 Mn, S는 강 중의 Mn 함유량(질량％), S 함유량(질량％))로 했을 때, Mnf: 0.30％ 이상 0.58％ 이하이고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

210℃×10분의 시효 처리 후, 하항복 강도 YP (N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl (％)이, YP≥355, YPEl≥2, 또한 YPEl≥(60/(YP－355))＋2 및 YP≤4.09×YPEl＋476을 충족하는, 캔 뚜껑용 강판.

[2] 상기 [1]에 기재된 캔 뚜껑용 강판의 제조 방법으로서,

1150℃ 이상의 온도로 강 슬래브를 재가열하고,

권취 온도를 680℃ 이하로 하여 재가열한 강 슬래브를 열간 압연하여, 열연강판을 제조하고,

당해 열연 강판을 냉간 압연 하여, 냉연 강판을 제조하고,

당해 냉연 강판을 재결정 어닐링하고,

신장률 3％ 이하로 조질 압연하는, 캔 뚜껑용 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 캔 내외의 압력차에 의한 변형을 억제할 수 있는 캔 뚜껑용 강판을 얻을 수 있다.

도 1은 캔 몸통, 캔 뚜껑으로 이루어지는 캔체의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2(a)는 캔 뚜껑의 형상을 나타내는 평면도이고, (b)는 (a) 중의 A-A 단면도이다.
도 3은 캔 뚜껑의 내외의 압력차에 의한 변형에 대한 캔 뚜껑용 강판의 하항복 강도 YP와 항복점 신장 YPEl의 영향을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명의 캔 뚜껑용 강판은, C: 0.020∼0.060％, Si: 0.01∼0.05％, Mn: 0.20∼0.60％, P: 0.001∼0.100％, S: 0.008∼0.020％, N: 0.0130∼0.0190％, Al: 0.005∼{－4.20×N＋0.110}％(단, 식 중, N은 강 중의 N 함유량(질량％))를 함유하고, Mnf＝Mn－1.7×S(단, 식 중 Mn, S는 강 중의 Mn 함유량(질량％), S 함유량(질량％))로 했을 때, Mnf: 0.30％ 이상 0.58％ 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 210℃×10분의 시효 처리 후, 하항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)이, YP≥355, YPEl≥2, 또한 YPEl≥(60/(YP－355))＋2 및 YP≤4.09×YPEl＋476을 충족한다. 이하에 본 발명의 캔 뚜껑용 강판 및 그의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다. 성분은 모두 질량％이다.

C: 0.020∼0.060％

본 발명의 강판은, 열간 압연, 냉간 압연, 재결정 어닐링, 조질 압연의 각 공정을 거쳐 제조되는 강판으로, 상기의 기계 특성을 구비할 필요가 있다. 이러한 특성을 충족하기 위해, 본 발명의 강판에서는, 고용 강화 원소로서 C를 함유하는 것이 중요하고, C 함유량의 하한은 0.020％로 한다. C의 함유량이 0.020％ 미만에서는, 본 발명에서 규정하는 기계 특성이 얻어지지 않는다. 또한, 바람직하게는, C 함유량은 0.030％ 이상이다. 한편, C의 함유량이 0.060％를 초과하면, 과잉하게 경질(硬質)이 됨으로써 뚜껑 가공시에 강판과 가공 금형의 사이의 접촉면압이 높아져, 강판의 표면에 피복된 유기 피막이 손상된다. 따라서, C 함유량의 상한은, 0.060％로 한다. 또한, 바람직하게는, C 함유량은 0.050％ 이하이다.

Si: 0.01∼0.05％

Si는, 고용 강화에 유효한 작용을 가져오는 한편, 다량으로 함유하면 강판의 내식성을 열화시킨다. Si는, 강판의 원료인 철광석에 다량으로 함유되기 때문에, 정련 단계에서 제거하면서 그 함유량을 조정한다. 본 발명의 경우, Si의 고용 강화에 대한 기여보다도 내식성을 열화시키는 영향을 배제하는 것이 바람직하다. 그 때문에, Si 함유량은, 내식성의 영향이 현재화하지 않는 0.05％ 이하로 한다. 바람직하게는, Si 함유량은 0.03％ 이하이다. 내식성의 관점에서는 Si 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하지만, 과잉한 저감 조작은 정련에서의 작업 부하를 증가시키기 때문에, 하한은 0.01％로 한다.

Mn: 0.20∼0.60％

Mn은, 강판의 강도를 조정하는 것에 유효한 원소이지만, Mn 함유량이 0.20％ 미만에서는, 그 효과가 얻어지지 않는다. 한편, Mn 함유량이 0.60％를 초과하면, 강판의 강도가 과도하게 높아진다. 따라서, Mn 함유량은, 0.20％ 이상 0.60％ 이하로 한다. Mn 함유량에 대해서, 하한측은 0.25％ 이상이 바람직하다. 상한측은 0.55％ 이하가 바람직하다.

P: 0.001∼0.100％

P는, 고용 강화능이 큰 원소이지만, 0.100％를 초과하여 함유시키면 내식성을 현저하게 손상시킨다. 따라서, P 함유량의 상한은 0.100％로 한다. 바람직하게는, P 함유량은 0.020％ 이하이다. 한편, P를 0.001％ 미만으로 하려면 탈인(dephosphorization) 비용이 과대하게 된다. 따라서, P 함유량의 하한은 0.001％로 한다.

S: 0.008∼0.020％

S는, 강 중의 Mn과 결합하여 MnS를 생성한다. S 함유량이 0.020％를 초과하면, 고온에 있어서 입계(grain boundaries)에 MnS가 석출하여, 취화의 원인이 된다. 그 때문에, S 함유량의 상한은 0.020％로 한다. 한편, S 함유량을 0.008％ 미만으로 하려면 탈황(desulfurization) 비용이 과대하게 된다. 따라서, S 함유량의 하한은 0.008％로 한다.

N: 0.0130∼0.0190％

N은 고용 강화 및, 후술하는 항복점 신장 YPEl의 확보에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 발현시키기 위해서는, N을 0.0130％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, N을 0.0190％를 초과하여 함유시키면, 변형 시효 경화로의 효과가 포화하여 유효하게 작용하지 않을 뿐만 아니라, 열간 연성의 열화를 초래한다. 따라서, N 함유량의 상한은 0.0190％로 한다. N 함유량에 대해서, 하한측은 0.0135％ 이상이 바람직하다. 상한측은 0.0175％ 이하가 바람직하다.

Al: 0.005∼{－4.20×N＋0.110}％(단, 식 중, N은 강 중의 N 함유량(질량％))

Al은, 탈산제로서 작용하고, 강판의 청정도를 높이기 위해 필요한 원소이다. 또한, 본 발명에 있어서는, 기계 특성을 확보하기 위해 고용 N을 이용한다. 한편, Al은 강 중의 N과 결합하여 AlN을 형성한다. 이상으로부터, AlN의 과잉한 석출을 억제할 필요가 있어, Al량의 상한을 규정할 필요가 있다. Al 함유량이{－4.20×N의 함유량(％)＋0.110}％를 초과하면, AlN의 석출이 과잉하게 되어, 고용 N량이 부족하다는 문제가 있다. 한편으로, Al 함유량이 0.005％ 미만이 되는 바와 같은 강에서는, 탈산 부족이 되어 강판의 청정도가 열화하기 때문에, 하한은 0.005％로 한다. 또한, 본 발명에 있어서의 Al은 산 가용 Al이다.

Mnf＝Mn－1.7×S(단, 식 중 Mn, S는 강 중의 Mn 함유량(질량％), S 함유량(질량％))로 했을 때, Mnf: 0.30％ 이상 0.58％ 이하

Mn은, 고용 강화, 결정립의 세립화에 의해 강판의 강도를 증가시킨다. 그러나, Mn은 S와 결합하여 MnS를 형성하기 때문에, 고용 강화에 기여하는 Mn량은, Mn 함유량으로부터 MnS를 형성할 수 있는 Mn량을 뺀 양으로 간주된다. Mn과 S의 원자량비를 고려하면, 고용 강화에 기여하는 Mn량은 Mnf＝Mn－1.7×S로 나타낼 수 있다. Mnf가 0.58％ 초과에서는, 결정립 지름을 작게 하는 효과가 현저하게 발생하여, 과잉하게 경화한다. 따라서, Mnf는 0.58％ 이하로 한다. 바람직하게는, Mnf는 0.53％ 이하이다. 한편, Mnf가 0.30％ 미만이 되면 연화하여 필요한 내압 강도가 얻어지지 않게 된다. 따라서, Mnf는 0.30％ 이상으로 한다. 바람직하게는, Mnf는 0.33％ 이상이다.

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 한다.

또한, 본 발명의 강판은 펄라이트 조직을 포함하지 않는 조직인 것이 바람직하다. 펄라이트 조직이란 페라이트상과 시멘타이트상이 층 형상으로 석출된 조직이다. 조대한 펄라이트 조직이 존재하면, 변형시에 응력 집중에 의한 크랙의 발생 기점이 되는 경우가 있다. 캔 뚜껑이 캔 몸통에 시밍(seaming)에 의해 장착될 때, 이러한 크랙의 발생 기점이 존재하면 시밍부의 균열에 이를 가능성이 있기 때문에, 본 발명의 강판은 펄라이트 조직을 포함하지 않는 조직인 것이 바람직하다. 이 펄라이트 조직을 포함하지 않는 조직은, 냉간 압연시의 압연율을 80％ 이상으로 하는 것, 냉간 압연 후의 재결정 어닐링에 있어서의 어닐링 온도를 Ac₁ 변태점 미만으로 함으로써 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 강판이 구비해야 할 기계 특성에 대해서 설명한다. 본 발명자들은, 강판의 기계 특성이 캔 뚜껑의 내압 특성에 미치는 영향에 대해서 검토했다. 그 결과, 하항복 강도 YP, 항복점 신장 YPEl을 적절히 제어함으로써, 평면으로 구성되는 부분이 많은 평판 형상의 뚜껑이라도, 양호한 내압 특성을 구비한 캔 뚜껑이 얻어지는 것을 발견했다.

구체적으로는, 본 발명의 강판에서는, 210℃×10분의 시효 처리 후, 하항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)이, YP≥355, YPEl≥2, 또한 YPEl≥60/(YP－355)＋2 및 YP≤4.09×YPEl＋476을 충족한다.

일반적으로는, 압력에 대한 캔 뚜껑의 변형을 억제하기 위해서는, 강판 자체의 강성 향상 등에 의해, 캔 뚜껑의 강성을 높이는 것이 유효하다. 이에 대하여, 본 발명에서는 캔 뚜껑의 잔류 응력에 착안했다.

도 1은, 본 발명의 강판이 이용되는 캔 뚜껑을 갖는 캔체(10)의 외관을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 캔체(10)는 캔 몸통(1)과 캔 뚜껑(2)으로 주로 구성된다. 또한, 도 2는, (a)가 캔 뚜껑(2)의 형상을 나타내는 평면도이고, (b)가 (a) 중의 A-A 단면도이다. 본 발명의 대상으로 하는 식품 통조림이나 음료 통조림 등의 캔 뚜껑(2)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외주부 근방에 익스팬딩 링(expanding ring)을 구비하고 있다(도 2(b)의 부호 x 참조). 이 익스팬딩 링에, 가공에 의한 스프링 백(springback)을 발생시킴으로써 캔 뚜껑(2) 내부에 잔류 응력을 발생시킬 수 있다.

스프링 백을 크게 하기 위해서는, 강판의 하항복 강도 YP를 높이는 것이 유효하다. 한편, 본 발명의 대상으로 하는 식품 통조림, 음료 통조림의 캔 뚜껑(2)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 중앙부에 대체로 평탄한 영역을 갖는다. 이 부분에서 잔류 응력을 발생시키기 위해서는, 항복점 신장 YPEl을 향상시키는 것이 유효하다. 즉, 항복점 신장 YPEl을 향상시킴으로써 캔 뚜껑(2)의 평탄 부분에 불연속 변형을 발생시켜, 변형부와 미변형부를 혼재시킨 상태로 함으로써 캔 뚜껑(2) 내부에 잔류 응력을 발생시킬 수 있다.

이러한 잔류 응력을 발생시키기 위해서는, 하항복 강도 YP와 항복점 신장 YPEl을 적절히 조정할 필요가 있다. 도 3은, 캔 뚜껑의 내외의 압력차에 의한 변형에 대한 캔 뚜껑용 강판의 하항복 강도 YP와 항복점 신장 YPEl의 영향을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 평가에서는, 판두께 0.251㎜∼0.277㎜, 호칭 지름603(직경이 약 6인치와 3/16인치)의 캔 뚜껑을 성형하고, 이 캔 뚜껑의 내외의 압력차에 의한 뚜껑의 변형을 내압 강도 시험기를 이용하여 조사했다. 구체적으로는, 성형한 캔 뚜껑을 대기압하에서 캔 몸통에 시밍한 후, 캔 내부에 가압 공기를 주입함으로써 캔 내외압차를 50㎪로 하고, 그 때의 캔 뚜껑중앙부의 높이와 시밍부 정점의 높이의 차를 측정했다. 그 결과에 대해서, 그 값이 4㎜ 이하인 것을 합격으로 하고, 4㎜ 초과인 것을 불합격으로 하고, 합격을 ○, 불합격을 ×로 나타냈다.

캔 뚜껑 내에 잔류 응력을 발생시키기 위해서는, 하항복 강도 YP, 항복점 신장 YPEl은 클수록 유리하다고 생각되어, YPEl≥60/(YP－355)＋2가 되는 영역에서 뚜껑 변형은 합격이 된다. 한편으로 하항복 강도 YP가 지나치게 높으면, 뚜껑 변형은 불합격이 되어, YP≤4.09×YPEl＋476일 필요가 있다. 이 메카니즘은 실상에서는 명확하지 않지만, 하항복 강도 YP가 지나치게 높으면 스프링 백이 커짐으로써 익스팬딩 링의 형상이 불균일하게 되어, 뚜껑의 형상이 불안정하게 되는 것 등이 이유로서 고려된다.

또한, 본 발명의 인장 시험은, JIS Z 2201 「금속 재료 인장 시험편」에 규정된 5호 시험편을 이용하고, JIS Z 2241 「금속 재료 인장 시험 방법」에 준하여 행할 수 있다.

항복점 신장 YPEl은, 게이지 길이 50㎜를 기준으로 했을 때의 신장을 채용한다. 또한, 인장 시험에 있어서의 인장 방향은, 강판의 압연 방향으로 한다. 일반적으로, 강판의 하항복 강도 YP는 압연 방향에서 가장 낮고, 캔 뚜껑에 압력이 작용하여 변형할 때는, 하항복 강도 YP가 가장 낮은 압연 방향으로부터 변형이 시작되고, 캔 뚜껑의 내압 거동을 고려하는 경우는 가장 하항복 강도 YP가 낮은 방향을 고려하는 것이 내압 강도의 하한값을 주기 때문에, 강도의 압연 방향을 인장 방향으로 한다.

이 하항복 강도 YP는, 성분, 제조 조건을 적정한 범위로 제어함으로써 조정할 수 있지만, 특히, Mn 함유량과 S 함유량의 제어, 조질 압연율의 제어가 중요하다. 또한, 이 항복점 신장 YPEl은, 성분, 제조 조건을 적정한 범위로 제어함으로써 조정할 수 있지만, 특히, Al 함유량과 N 함유량의 제어, 슬래브 가열 온도, 열간 압연의 권취 온도의 제어가 중요하다.

또한, 본 발명에 있어서, 하항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)의 규정은, 호칭 지름603의 캔 뚜껑에 관한 실험 결과로부터 정한 것이지만, 캔 뚜껑의 직경이 작을수록 캔 뚜껑의 압력에 대한 변형도 작아지기 때문에, 상기의 평가 지표는 직경이 호칭 지름603의 캔 뚜껑보다도 작은 직경의 캔 뚜껑에도 적용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판의 제조 방법의 일 예에 대해서 설명한다.

본 발명의 강판은, 열간 압연, 냉간 압연, 재결정 어닐링, 조질 압연, 필요에 따라서 표면 처리의 각 공정을 거쳐 제조된다. 상세를 이하에 설명한다.

우선, 상술한 성분 조성을 갖는 강 슬래브는, 용제하고, 연속 주조에 의해 얻을 수 있다. 연속 주조에서는, 수직 굽힘형 또는 만곡형의 연속 주조기에 의해 슬래브를 제작하고, 슬래브에 굽힘 혹은 굽힘 되돌림 변형이 더해지는 영역에 있어서의 각부(coner portion)의 표면 온도를 800℃ 이하 또는 900℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 슬래브 횡단면에 있어서의 긴 변 및 짧은 변의 각부에서의 균열을 회피할 수 있다.

그리고, 강 슬래브를 1150℃ 이상에서 재가열을 행한다. 1150℃ 이상의 온도에서 슬래브를 재가열함으로써, 슬래브 냉각의 과정에서 석출한 AlN을 용해시킬 수 있다. 한편, 가열에 수반하는 과도한 산화를 방지하기 위해, 슬래브 가열 온도는 1300℃ 이하가 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 슬래브 온도는 슬래브의 표면 온도로 한다.

이어서, 슬래브를 열간 압연한다. 이때, 열간 압연에 있어서의 마무리 온도는 Ar₃점 이상의 온도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 권취 온도는 680℃ 이하로 하고, 바람직하게는 680℃ 미만, 보다 바람직하게는 600℃ 이하로 한다. 마무리 압연 후의 권취 온도가 680℃ 초과에서는, AlN이 석출되어, 본 발명에 있어서의 N의 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 강판의 과잉한 경질화를 피하기 위해, 권취 온도는 540℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 권취 온도는 강판 표면 온도이다.

열간 압연 후, 냉각한 열연 강판(열연 강대)에 대하여, 스케일을 제거(descaling)하는 것이 바람직하다. 스케일의 제거 방법은 각종의 방법을 적용할 수 있고, 예를 들면, 산 세정과 같은 화학적인 제거나, 물리적인 제거 등, 여러 가지의 방법을 적용할 수 있다. 산 세정의 경우는, 황산법, 염산법 등의 상법에 따라 행할 수 있다.

이어서, 냉간 압연을 행한다. 냉간 압연은 80％ 이상의 압연율로 행하는 것이 바람직하다. 냉간 압연시의 압연율을 80％ 이상으로 함으로써, 열간 압연 후에 생성되는 펄라이트 조직을 파쇄할 수 있다. 냉간 압연시의 압연율이 80％ 미만이면 펄라이트 조직이 잔존할 가능성이 있다. 한편으로, 냉간 압연시의 압연율의 상한은, 과대한 압연율에 의한 압연기의 부하의 증대와 그에 수반하는 압연 불량의 발생을 피하기 위해, 95％로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 냉간 압연 후에 재결정 어닐링을 실시한다. 재결정 어닐링은 연속어닐링이 바람직하다. 상자 어닐링(box annealing)에서는, 고용 N이 AlN로서 석출되어, 실온 변형 시효 경화가 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 어닐링 온도는 Ac₁ 변태점 미만으로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 온도를 Ac₁ 변태점 이상으로 하면, 어닐링 중에 오스테나이트상이 생성되어, 캔 뚜껑의 가공시에 균열의 기점이 될 수 있는 펄라이트 조직이 형성되는 경우가 있다. 본 발명에 있어서, Ac₁ 변태점(℃)은 시차 열분석에 의해 구할 수 있다. 또한, 어닐링 온도는 강판 표면 온도이다.

어닐링 후, 강판을 소정의 기계 특성, 표면 거칠기로 하기 위해 조질 압연(temper rolling)을 행한다. 조질 압연시의 신장률이 높을수록, 하항복 강도 YP는 높아지는 한편으로, 항복점 신장 YPEl은 감소한다. 본 발명에서 필요한 하항복 강도 및 항복점 신장 균형을 얻기 위해, 신장률은 3％ 이하로 한다. 한편, 소정의 표면 거칠기를 얻기 위해, 신장률은 0.8％ 이상이 바람직하다.

이상에 의해, 본 발명의 캔 뚜껑용 강판이 제조된다.

상기에 의해 제조된 강판은, 표면 처리 강판용의 원판으로서 사용된다. 본 발명의 효과는 표면 처리의 종류에 따라서는 영향을 받지 않기 때문에, 표면 처리의 종류는 불문한다. 대표적인 캔용 표면 처리의 예로서는, 주석 도금(블리크(blik)), 크롬 도금(틴 프리 스틸(tin-free steel)) 등의 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물, 무기염 등의 피복 처리, 추가로 그들 처리의 상층에 유기 수지 피막의 피복, 예를 들면 래미네이트 처리(lamination treatment) 등이 있다. 이들 표면 처리에 있어서, 강판에 대하여 가열 처리가 실시되는 경우가 있어, 강판은 그에 따른 시효를 받는다. 또한, 강판이 캔 뚜껑에 가공되기 전에 보관될 때에도, 보관 온도 및 보관 기간에 따른 시효를 받는다. 또한, 강판에 대하여 도장을 행하는 경우에도 시효를 받는다. 그러나, 이들의 원판 상태에서의 시효는 본 발명의 효과에는 영향을 미치지 않는 것은 확인되고 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 우선, 표 1에 나타내는 성분 조성으로 이루어지는 강을 용제하여, 표 2∼4에 나타내는 슬래브 가열 온도에서 슬래브 가열하고, 표 2∼4에 나타내는 권취 온도에서 열간 압연을 행하고, 냉간 압연 한 후, 재결정 어닐링하여, 표 2∼4에 나타내는 신장률로 조질 압연을 행하여 제조했다.

또한, 표 1에 있어서 강 K는 결번이다. 표 2∼4에 있어서, 번호 34∼37은 결번이다.

그 후, 210℃×10분의 인공 시효 처리를 행했다. 이상에 의해 얻어진 강판에 대하여, JIS Z 2201 「금속 재료 인장 시험편」에 규정된 5호 시험편을 이용하여, JIS Z 2241 「금속 재료 인장 시험 방법」에 준한 인장 시험에 의해, 하항복 강도 YP, 항복점 신장 YPEl을 측정했다. 그들 결과에 대하여 이하의 판정 조건 1, 판정 조건 2로 합격 여부를 판정했다. 여기에서는 판정 조건에 합치하는 것을○, 합치하지 않는 것을 ×로 했다.

또한, 얻어진 강판을 603 지름 뚜껑으로 성형한 후, 캔 몸통에 시밍하고, 캔 내부의 압력을 50㎪로 가압하고, 시밍부를 기준으로 한 캔 뚜껑 중앙부의 높이를 측정했다. 이 측정값이 4㎜ 이하이면 합격(○)으로 판단하고, 내압 특성을 평가했다.

표 2∼4에 나타내는 바와 같이 본 발명예, 즉 판정 조건 1, 판정 조건 2가 합격하는 것이면, 내압 특성도 합격이었다. 이와 같이, 본 발명예에서는 압력에 대한 변형을 억제 가능한 캔 뚜껑용 강판을 얻을 수 있었다.

판정 조건 1

210℃×10분의 인공 시효 처리 후, 하항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)이, YP≥355, YPEl≥2, 또한 YPEl≥(60/(YP－355))＋2를 충족한다.

판정 조건 2

210℃×10분의 인공 시효 처리 후, 하항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)이, YP≤4.09×YPEl＋476을 충족한다.

1 : 캔 몸통
2 : 캔 뚜껑
10 : 캔체

Claims

질량％로,
C: 0.020∼0.060％,
Si: 0.01∼0.05％,
Mn: 0.20∼0.60％,
P: 0.001∼0.100％,
S: 0.008∼0.020％,
N: 0.0130∼0.0190％,
Al: 0.005∼{－4.20×N＋0.110}％(단, 식 중, N은 강 중의 N 함유량(질량％))를 함유하고,
Mnf＝Mn－1.7×S(단, 식 중 Mn, S는 강 중의 Mn 함유량(질량％), S 함유량(질량％))로 했을 때, Mnf: 0.30％ 이상 0.58％ 이하이고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
210℃×10분의 시효 처리 후, 하(下)항복 강도 YP(N/㎟) 및 항복점 신장 YPEl(％)이, YP≥355, YPEl≥2, 또한 YPEl≥(60/(YP－355))＋2 및, YP≤4.09×YPEl＋476을 충족하는, 캔 뚜껑용 강판.
제1항에 기재된 캔 뚜껑용 강판의 제조방법으로서,
1150℃ 이상의 온도로 강 슬래브를 재가열하고,
권취 온도를 680℃ 이하로 하여 재가열한 강 슬래브를 열간 압연하여,
열연 강판을 제조하고,
당해 열연 강판을 냉간 압연하여, 냉연 강판을 제조하고,
당해 냉연 강판을 재결정 어닐링하고,
신장률 3％ 이하로 조질 압연하는, 캔 뚜껑용 강판의 제조 방법.