TWI721696B - 罐用鋼板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種強度高、特別是作為罐蓋的捲曲部的原材料具有足夠高的加工精度的罐用鋼板。本發明的罐用鋼板具有如下的成分組成及組織，且上降伏強度為550 MPa以上；所述成分組成中，以質量%計，含有C：0.010%以上且0.130%以下、Si：0.04%以下、Mn：0.10%以上且1.00%以下、P：0.007%以上且0.100%以下、S：0.0005%以上且0.0090%以下、Al：0.001%以上且0.100%以下、N：0.0050%以下、Ti：0.0050%以上且0.1000%以下及Cr：0.08%以下，進而當設為Ti*=Ti-1.5S時，滿足0.005≦（Ti*/48）/（C/12）≦0.700的關係，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質；所述組織為雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例為10%以下的組織。

Description

罐用鋼板及其製造方法
本發明是有關於一種罐用鋼板及其製造方法。
對於使用鋼板的食罐或飲料罐的罐體或蓋，要求降低製罐成本，作為其對策，正在推進藉由使用的鋼板的薄壁化來實現原材料的低成本化。成為薄壁化的對象的鋼板是藉由拉深加工而成形的兩片罐的罐體、及藉由圓筒成形而成形的三片罐的罐體、以及罐蓋所使用的鋼板。若只是使鋼板薄壁化，則罐體或罐蓋的強度會降低，因此對於再拉深罐(深沖(draw-redraw，DRD)罐)或焊接罐的罐體般的部位而言，理想的是高強度極薄罐用鋼板。
高強度極薄罐用鋼板是利用在退火後實施壓下率為20%以上的二次冷軋的二次冷軋(Double Reduce)法(以下亦稱為「DR法」)而製造。使用DR法而製造的鋼板(以下亦稱為「DR材」)雖然強度高，但總伸長率小(延展性不足)，加工性差。
於具有直線形狀的罐體中，正在推進DR材的應用，但由於開蓋的食罐的罐蓋中形狀複雜，因此若應用DR材，則大多情況下於複雜的形狀部分無法獲得高精度的加工形狀。具體而言，罐蓋是藉由利用壓製加工依次進行鋼板的沖裁(blanking)、殼加工及捲曲加工而製造。特別是於捲曲加工中，由於是將罐體的凸 緣部與罐蓋的捲曲部卷緊來確保罐的密封性，因此對罐蓋的捲曲部的加工形狀要求高精度。例如，若於罐蓋的捲曲部產生褶皺，則會顯著損害將罐體的凸緣部與罐蓋的捲曲部卷緊後的罐的密封性。作為高強度極薄罐用鋼板一般所使用的DR材由於延展性不足，因此就加工性的觀點而言，大多情況下難以於具有複雜形狀的罐蓋中應用。因此，於使用DR材的情況下，經過多次的模具調整而獲得製品。進而，於DR材中，藉由利用二次冷軋進行加工硬化而使鋼板高強度化，因此根據二次冷軋的精度不同，加工硬化不均勻地導入至鋼板，結果，於加工DR材時有時會產生局部變形。該局部變形會成為罐蓋的捲曲部產生褶皺的原因，故應避免。
為了避免此種DR材的缺點，提出有採用各種強化法的高強度鋼板的製造方法。於專利文獻1中，提出有一種藉由將由Nb碳化物帶來的析出強化或由Nb、Ti及B的碳氮化物帶來的微細化強化複合地組合，而取得強度與延展性的平衡的鋼板。於專利文獻2中，提出有一種利用Mn、P及N等的固溶強化來使鋼板高強度化的方法。於專利文獻3中，提出有一種藉由由Nb、Ti及B的碳氮化物帶來的析出強化，而使拉伸強度小於540MPa，藉由控制氧化物系夾雜物的粒徑，而改善焊接部的成形性的罐用鋼板。於專利文獻4中，提出有一種藉由提高N含量來實現由固溶N帶來的高強度化，藉由控制鋼板的板厚方向上的位錯密度，從而拉伸強度為400MPa以上，斷裂伸長率為10%以上的高強度容器用鋼板。
[現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平8-325670號公報
專利文獻2：日本專利特開2004-183074號公報
專利文獻3：日本專利特開2001-89828號公報
專利文獻4：日本專利第5858208號公報
如上所述，使罐用鋼板薄壁化時，需要確保強度。另一方面，於使用鋼板作為加工精度高的罐蓋的原材料的情況下，該鋼板需要為高延展性。進而，為了提高罐蓋的捲曲部的加工精度，需要抑制鋼板的局部變形。然而，關於該些特性，於所述現有技術中，強度、延展性(總伸長率)、均勻變形能力、捲曲部的加工精度中的任一者差。
於專利文獻1中，提出有一種藉由析出強化而實現高強度化，取得強度與延展性的平衡的鋼。然而，完全未考慮鋼板的局部變形，藉由專利文獻1所記載的製造方法，難以獲得滿足罐蓋的捲曲部所要求的加工精度的鋼板。
專利文獻2提出有藉由固溶強化實現的高強度化。然而，由P的過量添加帶來的鋼板的高強度化容易導致鋼板的局部變形，難以獲得滿足罐蓋的捲曲部所要求的加工精度的鋼板。
專利文獻3藉由由Nb、Ti及B的碳氮化物帶來的析出 強化，而獲得所期望的強度。然而，就焊接部的成形性及表面性狀的觀點而言，亦必須添加Ca、REM，存在使耐腐蝕性劣化的問題。另外，完全未考慮鋼板的局部變形，藉由專利文獻3所記載的製造方法，難以獲得滿足罐蓋的捲曲部所要求的加工精度的鋼板。
專利文獻4使用拉伸強度為400MPa以上、斷裂伸長率為10%以上的高強度容器用鋼板，藉由成形罐蓋來實施耐壓強度評價。但是，完全未考慮罐蓋捲曲部的形狀，難以獲得加工精度高的罐蓋。
本發明是鑒於該情況而成者，其目的在於提供一種強度高、特別是作為罐蓋的捲曲部的原材料具有足夠高的加工精度的罐用鋼板及其製造方法。
解決所述課題的本發明的主旨構成如下。
[1]一種罐用鋼板，其具有如下的成分組成及組織，且上降伏強度為550MPa以上，所述成分組成中，以質量%計，含有C：0.010%以上且0.130%以下、Si：0.04%以下、Mn：0.10%以上且1.00%以下、P：0.007%以上且0.100%以下、S：0.0005%以上且0.0090%以下、Al：0.001%以上且0.100%以下、N：0.0050%以下、Ti：0.0050%以上且0.1000%以下及Cr：0.08%以下，進而當設為Ti*=Ti-1.5S時，滿足0.005≦(Ti*/48)/(C/12)≦0.700的關係，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質；所述組織為雪明碳鐵 (cementite)於肥粒鐵(ferrite)晶粒內所佔的比例為10%以下的 組織。
[2]如所述[1]所記載的罐用鋼板，其中所述成分組成中，以質量%計，更含有選自Nb：0.0050%以上且0.0500%以下、Mo：0.0050%以上且0.0500%以下及B：0.0020%以上且0.0100%以下中的一種或兩種以上。
[3]一種罐用鋼板的製造方法，包括：熱軋步驟，以1200℃以上對鋼坯進行加熱，以850℃以上的精軋溫度進行軋製而製成鋼板，將所述鋼板以640℃以上且780℃以下的溫度捲繞，其後進行將500℃至300℃下的平均冷卻速度設為25℃/小時以上且55℃/小時以下的冷卻；一次冷軋步驟，對所述熱軋步驟後的鋼板，以86%以上的壓下率實施冷軋；退火步驟，對所述一次冷軋步驟後的鋼板，在至500℃的平均升溫速度為8℃/秒以上且50℃/秒以下的條件下實施加熱後，以640℃以上且780℃以下的溫度範圍保持10秒以上且90秒以下；以及二次冷軋步驟，對所述退火步驟後的鋼板，以0.1%以上且15.0%以下的壓下率實施冷軋；所述鋼坯具有以質量%計，含有C：0.010%以上且0.130%以下、Si：0.04%以下、Mn：0.10%以上且1.00%以下、P：0.007%以上且0.100%以下、S：0.0005%以上且0.0090%以下、Al：0.001%以上且0.100%以下、N：0.0050%以下、Ti：0.0050%以上且0.1000%以下及Cr：0.08%以下，進而當設為Ti*=Ti-1.5S時，滿足0.005≦(Ti*/48)/(C/12)≦0.700的關係，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質的成分組成。
[4]如所述[3]所記載的罐用鋼板的製造方法，其中所述成分組成中，以質量%計，更含有選自Nb：0.0050%以上且0.0500%以下、Mo：0.0050%以上且0.0500%以下及B：0.0020%以上且0.0100%以下中的一種或兩種以上。
根據本發明，可獲得一種強度高、特別是作為罐蓋的捲曲部的原材料具有足夠高的加工精度的罐用鋼板。
基於以下實施方式來說明本發明。首先，對本發明的一實施方式的罐用鋼板的成分組成進行說明。再者，成分組成中的單位均為「質量%」，以下，只要並無特別說明，則僅以「%」來表示。
C：0.010%以上且0.130%以下
本實施方式的罐用鋼板重要的是具有550MPa以上的上降伏強度。因此，利用由藉由含有Ti而生成的Ti系碳化物帶來的析出強化變得重要。為了利用由Ti系碳化物帶來的析出強化，罐用鋼板中的C含量變得重要。若C含量不足0.010%，則由所述析出強化帶來的強度上升效果降低，上降伏強度不足550MPa。因此，將C含量的下限設為0.010%。另一方面，若C含量超過0.130%，則於鋼的熔煉中的冷卻過程中會產生亞包晶裂紋，同時鋼板過度 硬質化，故延展性降低。進而雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例超過10%，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將C含量的上限設為0.130%。再者，若C含量為0.060%以下，則冷軋時的變形阻力小，可以更大的軋製速度進行軋製。因此，就製造容易度的觀點而言，較佳為將C含量設為0.015%以上且0.060%以下。
Si：0.04%以下
Si是藉由固溶強化而使鋼高強度化的元素。為了獲得該效果，較佳為將Si含量設為0.01%以上。但是，若Si含量超過0.04%，則耐腐蝕性顯著受損。因此，將Si含量設為0.04%以下。Si含量較佳為0.01%以上且0.03%以下。
Mn：0.10%以上且1.00%以下
Mn藉由固溶強化而使鋼的強度增加。若Mn含量不足0.10%，則無法確保550MPa以上的上降伏強度。因此，將Mn含量的下限設為0.10%。另一方面，若Mn含量超過1.00%，則不僅耐腐蝕性及表面特性差，而且雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例超過10%，會發生局部變形，均勻變形能力差。因此，將Mn含量的上限設為1.00%。Mn含量較佳為0.20%以上且0.60%以下。
P：0.007%以上且0.100%以下
P是固溶強化能力大的元素。為了獲得此種效果，需要以0.007%以上含有P。因此，將P含量的下限設為0.007%。另一方面，若P的含量超過0.100%，則鋼板過度硬化，因此延展性降低， 進而耐腐蝕性變差。因此，將P含量的上限設為0.100%。P含量較佳為0.008%以上且0.015%以下。
S：0.0005%以上0.0090%以下
本實施方式的罐用鋼板藉由由Ti系碳化物帶來的析出強化而獲得高強度。S容易與Ti形成TiS，若TiS形成，則對析出強化有用的Ti系碳化物的量減少，無法獲得高強度。即，若S含量超過0.0090%，則TiS大量形成，強度降低。因此，將S含量的上限設為0.0090%。S含量較佳為0.0080%以下。另一方面，若S含量不足0.0005%，則脫S成本過大。因此，將S含量的下限設為0.0005%。
Al：0.001%以上且0.100%以下
Al是作為脫氧劑而含有的元素，對鋼的微細化亦有用。若Al含量不足0.001%，則作為脫氧劑的效果不充分，導致凝固缺陷的產生，同時煉鋼成本增大。因此，將Al含量的下限設為0.001%。另一方面，若Al含量超過0.100%，則有產生表面缺陷之虞。因此，將Al含量的上限設為0.100%以下。再者，為了使Al充分地作為脫氧劑發揮功能，較佳為將Al含量設為0.010%以上且0.060%以下。
N：0.0050%以下
本實施方式的罐用鋼板藉由由Ti系碳化物帶來的析出強化而獲得高強度。N容易與Ti形成TiN，若TiN形成，則對析出強化有用的Ti系碳化物的量減少，無法獲得高強度。另外，若N含 量過多，則於連續鑄造時的溫度降低的下部矯正帶中容易產生板坯裂紋。進而，如上所述，由於大量形成的TiN，對析出強化有用的Ti系碳化物的量減少，無法獲得所期望的強度。因此，將N含量的上限設為0.0050%。N含量的下限無需特別設定，但就煉鋼成本的觀點而言，較佳為將N含量設為超過0.0005%。
Ti：0.0050%以上且0.1000%以下
Ti是碳化物生成能力高的元素，對於使微細的碳化物析出而言有效。藉此，上降伏強度上升。本實施方式中，可藉由調整Ti含量來調整上降伏強度。藉由將Ti含量設為0.0050%以上而產生該效果，因此將Ti含量的下限設為0.0050%。另一方面，Ti會導致再結晶溫度的上升，故若Ti含量超過0.1000%，則於640℃~780℃的均熱溫度下的退火中大量殘留未再結晶組織。並且，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將Ti含量的上限設為0.1000%。Ti含量較佳為0.0100%以上且0.0800%以下。
Cr：0.08%以下
Cr是形成碳氮化物的元素。Cr的碳氮化物雖然強化能力比Ti系碳化物小，但有助於鋼的高強度化。就充分獲得該效果的觀點而言，較佳為將Cr含量設為0.001%以上。其中，若Cr含量超過0.08%，則過剩地形成Cr的碳氮化物，最有助於鋼的強化能力的Ti系碳化物的形成受到抑制，無法獲得所期望的強度。因此，將Cr含量設為0.08%以下。
0.005≦(Ti*/48)/(C/12)≦0.700
為了獲得高強度且抑制加工時局部變形，重要的是(Ti*/48)/(C/12)的值。此處，Ti*由Ti*=Ti-1.5S定義。Ti與C形成微細的析出物(Ti系碳化物)，有助於鋼的高強度化。不形成Ti系碳化物的C以雪明碳鐵或固溶C的形式存在於鋼中。若該雪明碳鐵於鋼的肥粒鐵晶粒內存在規定的分率以上，則於鋼板的加工時發生局部變形，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。另外，Ti容易與S結合而形成TiS，若TiS形成，則對析出強化有用的Ti系碳化物的量減少，無法獲得高強度。本發明者等人發現，藉由控制(Ti*/48)/(C/12)的值，可達成由Ti系碳化物帶來的高強度化，並且可抑制起因於鋼板加工時的局部變形的褶皺，從而完成了本發明。即，若(Ti*/48)/(C/12)不足0.005，則有助於鋼的高強度化的Ti系碳化物的量減少，上降伏強度不足550MPa。另外，雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例超過10%，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將(Ti*/48)/(C/12)設為0.005以上。另一方面，若(Ti*/48)/(C/12)超過0.700，則於640℃~780℃的均熱溫度下的退火中大量殘留未再結晶組織。若如此，則當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將(Ti*/48)/(C/12)設為0.700以下。(Ti*/48)/(C/12)較佳為0.090以上且0.400以下。
以上，對本發明的基本成分進行了說明。所述成分以外 的剩餘部分為Fe及不可避免的雜質，除此以外，亦可根據需要而適當含有以下元素。
Nb：0.0050%以上且0.0500%以下
Nb與Ti同樣為碳化物生成能力高的元素，對於使微細的碳化物析出而言有效。藉此，上降伏強度上升。於本實施方式中，可藉由調整Nb含量來調整上降伏強度。藉由將Nb含量設為0.0050%以上而產生該效果，因此將Nb含量的下限設為0.0050%。另一方面，Nb會導致再結晶溫度的上升，故若Nb含量超過0.0500%，則於640℃~780℃的均熱溫度下的退火中大量殘留未再結晶組織。並且，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將Nb含量的上限設為0.0500%。Nb含量較佳為0.0080%以上且0.0300%以下。
Mo：0.0050%以上且0.0500%以下
Mo與Ti及Nb同樣為碳化物生成能力高的元素，對於使微細的碳化物析出而言有效。藉此，上降伏強度上升。本實施方式中，可藉由調整Mo含量來調整上降伏強度。藉由將Mo含量設為0.0050%以上而產生該效果，因此將Mo含量的下限設為0.0050%。另一方面，Mo會導致再結晶溫度的上升，故若Mo含量超過0.0500%，則於640℃~780℃的均熱溫度下的退火中會大量殘留未再結晶組織。並且，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將Mo含量的上限設為0.0500%。Mo含量較佳為0.0080%以上且0.0300% 以下。
B：0.0020%以上且0.0100%以下
B對於使肥粒鐵粒徑微細化、提高上降伏強度而言有效。於本實施方式中，可藉由調整B含量來調整上降伏強度。藉由將B含量設為0.0020%以上而產生該效果，因此將B含量的下限設為0.0020%。另一方面，B會導致再結晶溫度的上升，故若B含量超過0.0100%，則於640℃~780℃的均熱溫度下的退火中大量殘留未再結晶組織。並且，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將B含量的上限設為0.0100%。B含量較佳為0.0025%以上且0.0050%以下。
接下來，對本實施方式的罐用鋼板的機械性質進行說明。為了確保焊接罐的凹陷強度及罐蓋的耐壓強度等，將鋼板的上降伏強度設為550MPa以上。另一方面，若為670MPa以下般的組成，則可獲得更良好的耐腐蝕性。因此，較佳為將上降伏強度設為670MPa以下。
再者，降伏強度可藉由「日本工業標準(Japanese Industrial Standards，JIS)Z 2241：2011」中所示的金屬材料拉伸試驗方法來測定。所述降伏強度可藉由調整成分組成、以及熱軋步驟的捲繞後的冷卻速度及退火步驟中的加熱速度而獲得。具體而言，550MPa以上的降伏強度可藉由如下方式而獲得，即，設為所述成分組成，於熱軋步驟中將捲繞溫度設為640℃以上且780℃以下，將捲繞後的500℃至300℃的平均冷卻速度設為25℃/ 小時以上且55℃/小時以下，於連續退火步驟中將至500℃的平均升溫速度設為8℃/秒以上且50℃/秒以下，將均熱溫度設為640℃以上且780℃以下，將均熱溫度處於640℃~780℃的溫度範圍的保持時間設為10秒以上且90秒以下，將二次冷軋步驟中的壓下率設為0.1%以上。
接下來，對本發明的罐用鋼板的金屬組織進行說明。
雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例：10%以下
若雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例超過10%，則於加工時，例如於將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時，產生起因於局部變形的褶皺。因此，將雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例設為10%以下。該機制尚不明確，但推測若與微細的Ti系碳化物相比，大的雪明碳鐵大量存在，則加工時的微細的Ti系碳化物或雪明碳鐵與位錯的相互作用的平衡破壞，直至產生褶皺。雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例較佳為8%以下。較佳為將雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例設為1%以上，更佳為設為2%以上。
雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例可藉由以下的方法來測定。研磨與鋼板的軋製方向平行的板厚方向的剖面後，利用腐蝕液(3體積%的硝酸乙醇腐蝕液(Nital))進行腐蝕。接下來，使用光學顯微鏡，以400倍的倍率觀察10個視野中自板厚1/4深度位置(所述剖面中的自表面起於板厚方向上為板厚的1/4的位置)至板厚1/2位置的區域。接下來，使用由光學顯微鏡所拍攝到的組織照片，藉由目視判定來確定肥粒鐵晶粒內的雪明碳鐵，並 藉由圖像解析而求出雪明碳鐵的面積率。此處，雪明碳鐵為於倍率為400倍的光學顯微鏡中呈現黑色或灰色的圓形以及橢圓狀的金屬組織。求出各視野中雪明碳鐵的面積率，將10個視野的面積率平均而得的值作為雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例。
板厚：0.4mm以下
目前，以降低製罐成本為目的，正推進鋼板的薄壁化。然而，隨著鋼板的薄壁化、即降低鋼板的板厚，而擔心罐體強度的降低及加工時的成形不良。與此相對，本實施方式的罐用鋼板即便於板厚薄的情況下，亦不會降低罐體強度、例如罐蓋的耐壓強度，不會發生加工時產生褶皺的成形不良。即，於板厚薄的情況下，可顯著發揮強度高且加工精度高的本發明的效果。因此，就該觀點而言，較佳為將板厚設為0.4mm以下。再者，板厚可設為0.3mm以下，亦可設為0.2mm以下。
接下來，對本發明的一實施方式的罐用鋼板的製造方法進行說明。以下，溫度以鋼板的表面溫度為基準。另外，平均冷卻速度設為以鋼板的表面溫度為基礎，如下所述進行計算而獲得的值。例如，500℃至300℃的平均冷卻速度是由{(500℃)-(300℃)}/(500℃至300℃的冷卻時間)來表示。
當製造本實施方式的罐用鋼板時，藉由使用轉爐等的公知方法，將熔融鋼調整為所述成分組成，其後，例如藉由連續鑄造法而製成板坯。
板坯加熱溫度：1200℃以上
若熱軋步驟的板坯加熱溫度不足1200℃，則於鑄造時形成的粗大的氮化物、例如AlN未熔解而殘留於鋼中。起因於此，製罐性降低，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將板坯加熱溫度的下限設為1200℃。板坯加熱溫度較佳為1220℃以上。板坯加熱溫度即便超過1350℃，效果亦會飽和，因此較佳為將上限設為1350℃。
精軋溫度：850℃以上
若熱軋步驟的精軋溫度不足850℃，則起因於熱軋鋼板的未再結晶組織的未再結晶組織殘留於退火後的鋼板，於鋼板的加工時因局部變形而產生褶皺。因此，將精軋溫度的下限設為850℃。另一方面，若精軋溫度為950℃以下，則可製造具有更良好的表面性狀的鋼板。因此，較佳為將精軋溫度設為950℃以下。
捲繞溫度：640℃以上且780℃以下
若熱軋步驟的捲繞溫度不足640℃，則雪明碳鐵於熱軋鋼板大量析出。並且，雪明碳鐵於退火後的肥粒鐵晶粒內所佔的比例超過10%，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生起因於局部變形的褶皺。因此，將捲繞溫度的下限設為640℃。另一方面，若捲繞溫度超過780℃，則連續退火後的鋼板的肥粒鐵的一部分粗大化，鋼板軟質化，上降伏強度不足550MPa。因此，將捲繞溫度的上限設為780℃。捲繞溫度較佳為660℃以上且760℃以下。
500℃至300℃下的平均冷卻速度：25℃/小時以上且55℃/小時以下
若捲繞後的500℃至300℃的平均冷卻速度不足25℃/小時，則雪明碳鐵於熱軋鋼板大量析出，雪明碳鐵於退火後的肥粒鐵晶粒內所佔的比例超過10%。並且，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生起因於局部變形的褶皺，或者有助於強度的微細的Ti系碳化物量減少，鋼板的強度降低。因此，將捲繞後的500℃至300℃的平均冷卻速度的下限設為25℃/小時。另一方面，若捲繞後的500℃至300℃的平均冷卻速度超過55℃/小時，則鋼中存在的固溶C增大，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生起因於固溶C的褶皺。因此，將捲繞後的500℃至300℃的平均冷卻速度的上限設為55℃/小時以下。較佳為將捲繞後的500℃至300℃的平均冷卻速度設為30℃/小時以上且50℃/小時以下。再者，所述平均冷卻速度可藉由空冷來達成。另外，「平均冷卻速度」是以線圈寬度方向邊緣與中心的平均溫度為基準。
酸洗
其後，根據需要，較佳為進行酸洗。酸洗只要可除去表層鏽皮(scale)即可，無需特別地限定條件。另外，亦可利用酸洗以外的方法除去鏽皮。
接下來，隔著退火分兩次進行冷軋。
一次冷軋的壓下率：86%以上
若一次冷軋步驟的壓下率不足86%，則藉由冷軋而對鋼板賦予的應變降低，因此難以將連續退火後的鋼板的上降伏強度設為550MPa以上。因此，將一次冷軋步驟的壓下率設為86%以上。 較佳為將一次冷軋步驟的壓下率設為87%以上且94%以下。再者，亦可於熱軋步驟後且一次冷軋步驟前適當地包括其他步驟，例如用以使熱軋板軟質化的退火步驟。另外，亦可於熱軋步驟之後不立即進行酸洗而進行一次冷軋步驟。
至500℃的平均升溫速度：8℃/秒以上且50℃/秒以下
對一次冷軋步驟後的鋼板，於至500℃的平均升溫速度為8℃/秒以上且50℃/秒以下的條件下實施加熱直至後述的均熱溫度。若至500℃的平均升溫速度不足8℃/秒，則主要於熱軋的捲繞步驟中析出的Ti系碳化物於升溫中變粗大，強度降低。因此，將至500℃的平均升溫速度設為8℃/秒以上。若至500℃的平均升溫速度超過50℃/秒，則於640℃~780℃的均熱溫度下的退火中大量殘留未再結晶組織。並且，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將至500℃的平均升溫速度設為50℃/秒以下。於達到500℃後，在達到均熱溫度為止的過程中鋼板溫度不宜下降，較佳為保持至500℃的平均升溫速度而升溫至640℃。
均熱溫度：640℃以上且780℃以下
若連續退火步驟中的均熱溫度超過780℃，則於連續退火中容易發生熱挫曲(heat buckling)等通板故障。另外，鋼板的肥粒鐵粒徑一部分粗大化，鋼板軟質化，上降伏強度小於550MPa。因此，將均熱溫度設為780℃以下。另一方面，若退火溫度不足640℃，則肥粒鐵晶粒的再結晶不完全，會殘留未再結晶。若未再 結晶殘留，則當鋼板變形時應變不均勻地賦予至鋼板，產生局部的變形，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。因此，將均熱溫度設為640℃以上。再者，較佳為將均熱溫度設為660℃以上且740℃以下。
均熱溫度處於640℃~780℃的溫度範圍的保持時間：10秒以上且90秒以下
若保持時間超過90秒，則主要於熱軋的捲繞步驟中析出的Ti系碳化物於升溫中變粗大，強度降低。另一方面，若保持時間不足10秒，則肥粒鐵晶粒的再結晶變得不完全，殘留未再結晶。並且，當鋼板變形時，應變不均勻地賦予至鋼板，產生局部變形，當將鋼板加工成罐蓋的捲曲部時產生褶皺。
退火中可使用連續退火裝置。另外，於一次冷軋步驟之後立即進行退火步驟。
二次冷軋中的壓下率：0.1%以上且15.0%以下
若退火後的二次冷軋中的壓下率超過15.0%，則過度的加工硬化導入至鋼板，結果鋼板強度過度上升。並且，於鋼板的加工時，例如於罐蓋的殼加工中產生裂紋，或者於接下來的捲曲部的加工中產生褶皺。因此，將二次冷軋中的壓下率設為15.0%以下。為了提高鋼板的加工精度，二次冷軋率理想為較低，較佳為將二次冷軋中的壓下率設為不足7.0%。另一方面，二次冷軋中有對鋼板賦予表面粗糙度的作用，為了對鋼板賦予均勻的表面粗糙度以及將上降伏強度設為550MPa以上，需要將二次冷軋的壓下率設 為0.1%以上。再者，二次冷軋步驟可於退火裝置內實施，亦可於獨立的軋製步驟中實施。
藉由以上，可獲得本實施方式的罐用鋼板。再者，本發明中，於二次冷軋後能夠進一步進行各種步驟。例如，本發明的罐用鋼板可於鋼板表面具有鍍敷層。作為鍍敷層，可列舉鍍Sn層、無錫(Tin-free)等的鍍Cr層、鍍Ni層、鍍Sn-Ni層等。另外，亦可進行塗裝燒結處理步驟、膜層壓等步驟。再者，相對於板厚而言，鍍敷或層壓膜等的膜厚足夠小，故可忽略對罐用鋼板的機械特性的影響。
[實施例]
利用轉爐來熔煉含有表1所示的成分組成、剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的鋼，藉由連續鑄造而獲得鋼坯。繼而，對該鋼坯，於表2所示的熱軋條件下實施熱軋，於熱軋後進行酸洗。繼而，以表2所示的壓下率進行一次冷軋，於表2所示的連續退火條件下連續退火，接著，以表2所示的壓下率實施二次冷軋，藉此獲得鋼板。對該鋼板連續地實施通常的鍍Sn，獲得單面附著量為11.2g/m2的鍍Sn鋼板(馬口鐵皮)。其後，對已實施相當於210℃、10分鐘的塗裝燒結處理的熱處理的鍍Sn鋼板，進行以下評價。
<拉伸試驗>
依據「JIS Z 2241：2011」所示的金屬材料拉伸試驗方法，實施拉伸試驗。即，以相對於軋製方向成直角的方向為拉伸方向的 方式採取JIS5號拉伸試驗片(JIS Z 2201)，於拉伸試驗片的平行部附加50mm(L)的標記。並且，以10mm/分鐘的拉伸速度實施依據JIS Z 2241的規定的拉伸試驗，直至拉伸試驗片斷裂，測定上降伏強度。將測定結果示於表2及表3中。
<金屬組織的調查>
研磨與鍍Sn鋼板的軋製方向平行的板厚方向的剖面後，利用腐蝕液(3體積%的Nital)進行腐蝕。繼而，使用光學顯微鏡，以400倍的倍率觀察10個視野中自板厚1/4深度位置(所述剖面中的自表面起於板厚方向上為板厚的1/4的位置)至板厚1/2位置的區域。繼而，使用由光學顯微鏡所拍攝到的組織照片，藉由目視判定來確定肥粒鐵晶粒內的雪明碳鐵，並藉由圖像解析而求出雪明碳鐵的面積率。此處，雪明碳鐵為於倍率為400倍的光學顯微鏡中呈現黑色或灰色的圓形以及橢圓狀的金屬組織。繼而，求出各視野中雪明碳鐵的面積率，將10個視野的面積率平均而得的值作為雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例。再者，圖像解析使用圖像解析軟體(粒子解析、日鐵住金技術股份有限公司製造)。將調查結果示於表2及表3中。
<耐腐蝕性>
對於鍍Sn鋼板，使用光學顯微鏡，以50倍的倍率觀察測定面積為2.7mm2的區域，測量鍍Sn變薄、孔狀部位的個數。將孔狀部位的個數不足20個的情況記為○，將20個以上且25個以下的情況記為△，將超過25個的情況記為×。將觀察結果示於表2 及表3中。
<有無褶皺產生>
自鋼板採取120mm的方形的坯料，以圓形的坯料加工、殼加工、捲曲加工的順序依次進行加工，製作罐蓋。使用實體顯微鏡(基恩士(Keyence)股份有限公司製造)，對製作出的罐蓋的捲曲部於圓周方向上觀察8處，調查有無褶皺產生。將評價結果示於表2及表3中。再者，將圓周方向8處中有1處產生褶皺的情況視為「褶皺產生：有」，將圓周方向8處中均未產生褶皺的情況視為「褶皺產生：無」。
Figure 108144959-A0305-02-0022-1
Figure 108144959-A0305-02-0023-2
[表2]
Figure 108144959-A0305-02-0024-4
Figure 108144959-A0305-02-0025-5
Figure 108144959-A0305-02-0025-7
Figure 108144959-A0305-02-0026-8
[產業上之可利用性]
根據本發明，可獲得強度高、特別是作為罐蓋的捲曲部的原材料具有足夠高的加工精度的罐用鋼板。另外，根據本發明，鋼板的均勻變形能力高，因此，例如於進行罐蓋加工的情況下，能夠製作具有高加工精度的罐蓋製品。進而，本發明以伴隨高加工度罐體加工的三片罐、底部進行百分之幾加工的兩片罐、罐蓋為重心，作為罐用鋼板而言最佳。

Claims (4)

  1. 一種罐用鋼板，其具有如下的成分組成及組織，且上降伏強度為550MPa以上：所述成分組成中，以質量%計，含有C：0.010%以上且0.130%以下、Si：0.04%以下、Mn：0.10%以上且1.00%以下、P：0.007%以上且0.100%以下、S：0.0005%以上且0.0090%以下、Al：0.001%以上且0.100%以下、N：0.0050%以下、Ti：0.0050%以上且0.1000%以下及Cr：0.08%以下，進而當設為Ti*=Ti-1.5S時，滿足0.005≦(Ti*/48)/(C/12)≦0.700的關係，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質；所述組織為雪明碳鐵於肥粒鐵晶粒內所佔的比例為10%以下的組織。
  2. 如請求項1所述的罐用鋼板，其中所述成分組成中，以質量%計，更含有選自Nb：0.0050%以上且0.0500%以下、Mo：0.0050%以上且0.0500%以下及B：0.0020%以上且0.0100%以下中的一種或兩種以上。
  3. 一種罐用鋼板的製造方法，包括：熱軋步驟，以1200℃以上對鋼坯進行加熱，以850℃以上的精軋溫度進行軋製而製成鋼板，將所述鋼板以640℃以上且780℃以下的溫度捲繞，其後進行將500℃至300℃下的平均冷卻速度設為25℃/小時以上且55℃/小時以下的冷卻；一次冷軋步驟，對所述熱軋步驟後的鋼板，以86%以上的壓 下率實施冷軋；退火步驟，對所述一次冷軋步驟後的鋼板，在一次冷軋步驟結束後至500℃的平均升溫速度為8℃/秒以上且50℃/秒以下的條件下實施加熱後，以640℃以上且780℃以下的溫度範圍保持10秒以上且90秒以下；以及二次冷軋步驟，對所述退火步驟後的鋼板，以0.1%以上且15.0%以下的壓下率實施冷軋；所述鋼坯具有以質量%計，含有C：0.010%以上且0.130%以下、Si：0.04%以下、Mn：0.10%以上且1.00%以下、P：0.007%以上且0.100%以下、S：0.0005%以上且0.0090%以下、Al：0.001%以上且0.100%以下、N：0.0050%以下、Ti：0.0050%以上且0.1000%以下及Cr：0.08%以下，進而當設為Ti*=Ti-1.5S時，滿足0.005≦(Ti*/48)/(C/12)≦0.700的關係，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質的成分組成。
  4. 如請求項3所述的罐用鋼板的製造方法，其中所述成分組成中，以質量%計，更含有選自Nb：0.0050%以上且0.0500%以下、Mo：0.0050%以上且0.0500%以下及B：0.0020%以上且0.0100%以下中的一種或兩種以上。
TW108144959A 2018-12-20 2019-12-09 罐用鋼板及其製造方法 TWI721696B (zh)

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