(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ：0.10％以下、                Si：0.20％以下、
Mn：1.0 ％以下、                Ｐ：0.04％以下、
Ｓ：0.03％以下、                Al：0.150 ％以下、
Ｎ：0.0050〜0.0200％
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするドラム缶用冷延鋼板。
【請求項２】
重量％で、
Ｃ：0.10％以下、                Si：0.20％以下、
Mn：1.0 ％以下、                Ｐ：0.04％以下、
Ｓ：0.03％以下、                Al：0.150 ％以下、
Ｎ：0.0050〜0.0200％
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ前記Ｎ含有量のうち、固溶Ｎとして0.0010％以上含有することを特徴とする伸び35％以上を有し延性および焼付け硬化性に優れたドラム缶用冷延鋼板。
【請求項３】
重量％で、
Ｃ：0.10％以下、                Si：0.20％以下、
Mn：1.0 ％以下、                Ｐ：0.04％以下、
Ｓ：0.03％以下、                Al：0.150 ％以下、
Ｎ：0.0050〜0.0200％
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼素材を、加熱し仕上圧延温度を800 ℃以上とする熱間圧延加工を施し、該熱間圧延加工終了後２sec 以内に強制冷却を開始し、巻取り温度：650 ℃以下で巻取り熱延板としたのち、該熱延板を酸洗し、ついで冷間圧延により冷延板とし、該冷延板に再結晶温度以上で焼鈍を行い、あるいはさらに調質圧延を施すことを特徴とする延性および焼付け硬化性に優れたドラム缶用冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の冷延鋼板を胴板、天板および地板のうち少なくとも１つに用いたことを特徴とする鋼製高強度ドラム缶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼製高強度ドラム缶に係り、鋼製ドラム缶用素材として好適な冷延鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼製ドラム缶は大きく２種に大別される。１つはJIS Z 1600に鋼製オープンドラムとして規定されているオープン型ドラムであり、他の１つはJIS Z 1601に液体用鋼製ドラムとして規定されている密封型ドラムである。これらのドラム缶は、天板、地板および胴板から構成されており、さらに天板には大小各１個の口金（栓）が設けられている。また、これらドラム缶の容量は 200リットル〜20リットルまでの、オープン型では１種〜５種、密封型では１種〜４種に分類されている。
【０００３】
オープン型ドラムは、粉体、固体あるいは塗料、接着剤、合成樹脂製品等の粘性を有する液体を保管、運搬する容器として、また、密閉型ドラムは石油製品、化学製品等の各種液体を保管、運搬する容器として使用されている。
オープン型ドラムは、鋼板を円筒状に曲げ成形しシーム溶接して接合した胴体と円盤状の地板を巻き締めた容器で、開放された上面にガスケットを装着した着脱可能な天板を置き、バンドをはめボルトまたはレバーを用いて胴体に締めつけて使用する。一方、密閉型ドラムは、シーム溶接により接合した胴体の両端に円盤状の地板および円盤状の天板を巻き締めて製造される。さらに、通常これらドラム缶の外面には化成処理、塗装が、内面にも必要により化成処理、塗装が施される。
【０００４】
ドラム缶には製缶の形状精度および溶接部、接合部、巻き締め部の健全性が要求され、JIS 規格には気密試験（水圧試験）、落下試験、積み重ね試験等を実施することが規定されている。
さらに、実際に使用するに際し、缶体には種々の応力が、様々な形態で負荷されるため、これら応力負荷に対し、実用上問題となる変形を生じないように缶体が高い室温強度を有することが要求されている。
【０００５】
ドラム缶素材として使用できる鋼板は、JIS G 3131に規定される熱間圧延軟鋼板および鋼帯、あるいはJIS G 3141に規定される冷間圧延鋼板あるいは鋼帯とされている。また、使用する鋼板の板厚はドラム缶の種類、級別に応じ1.6mm 〜0.5mm までの範囲に規定されている。例えば、密封型ドラムの容量 200リットルの１種Ｈ級の場合には、胴板、天板、地板とも板厚1.6mm の鋼板を使用することが決められている。
【０００６】
従来はドラム缶用鋼板としては、加工性を重視して、低炭素アルミキルド箱焼鈍材が用いられていた。その典型的鋼組成は、0.05〜0.10％Ｃ−0.2 〜0.5 ％Mn−〜0.05％Si−0.04〜0.10％Al−0.0015〜0.0030％Ｎである。しかし、その後、鋼板の製造プロセスが連続化を志向し、より高生産効率の設備である連続焼鈍設備による、連続焼鈍材が広範囲に適用されるようになった。連続焼鈍材の鋼組成は上記低炭素アルミキルド箱焼鈍材とほとんど同一のものが使用されてきた。現在では、この低炭素アルミキルド鋼連続焼鈍材が、わが国、欧米においても主流となっている。ドラム缶用に製造されている素材の引張特性の一例としては板厚1.0 〜1.2mm で、降伏応力（YS）：23kgf/mm2 、引張強度（TS）：35kgf/mm2 、伸び（EL）：42％程度である。また、一部の板厚の厚いドラム缶材には熱延材も適用されるが、その割合は低い。
【０００７】
最近、缶製造コストを低減するために、ドラム缶用素材の板厚を薄くしようとする試みがなされてきた。しかし、素材の板厚減少に伴う缶体強度の低下を補償するためには素材の高強度化を図る必要がある。また、ドラム缶は１回のみの使用ではなく、一度内容物を入れて使用されたのち内部を洗浄して再度あるいは再々度、平均的には４〜５回繰り返して使用されるのが一般的である。再使用するに当たっては、内面の付着物や外面の塗装を除去するために、通常、ショットブラスト処理を行う。このショットブラスト処理により缶体に発生する変形量が大きい場合には、そのドラム缶は積み重ねができず、再生利用に不適となる。したがって、このショットブラスト処理による缶体の変形量の大小は再生利用を決定する一つの因子となっている。
【０００８】
本発明者らがさらに詳しく調査した結果、このショットブラスト処理による缶体の変形は、単に使用する鋼板の室温強度のみを増加して防止しうるものではないことが新たに判明した。
すなわち、ショットブラスト処理の前に、缶体を約800 ℃に加熱する焼却処理が実施される場合があり、その後、缶体が完全に冷却しないうちにショットブラスト処理を行う場合が多い。本発明者らは、上記したショットブラスト処理による缶体の変形量が少ないことに加えて、高温加熱時の変形や200 〜500 ℃でのショットブラスト処理による変形が少ないことが再生利用を決定する重要な因子となっていることを新たに知見した。このようなことから、缶体が200 ℃以上における高い高温強度を有することも要求されている。
【０００９】
また、素材の高強度化にともない、成形性、溶接性、接合性（巻き締め性）等のドラム缶の製缶時に素材に要求される特性を全て満足させるのが困難であった。例えば、合金元素の固溶による高強度化の方法や加工硬化、析出硬化による高強度化の方法では、延性の低下が著しく、成形性や巻き締め性が劣化し、缶体落下試験での損傷が大きくなる。また、合金元素の固溶、組織の微細化や低温変態生成物の増加による強化方法では、溶接部の強度低下や加工性の劣化を生じやすく、割れ発生などで気密性が低下するなどの問題があり、さらに鋼板各部における材質の均一性にも問題があった。
【００１０】
高強度鋼板を適用したドラム缶としては、例えば特開昭56-77039号公報には、冷間圧延により降伏点が70〜100kg/mm2 とした未焼鈍の0.4 〜0.9mm 厚冷延鋼板を缶胴板素材として、缶胴部と天板、地板との接続に供される加工部のみに熱処理を行い軟質化して成形性を確保するドラム缶の製造方法が提案されている。しかしながら、この技術では、800 ℃での焼却処理時に缶体が焼鈍され、再生利用が著しく制御され、さらに、未焼鈍のため歪が発生したり、熱処理による表面酸化被膜の生成に加えて、加工部のみを熱処理するため工程が複雑となり大量生産に適さないなどの問題があり、実用化するまでに至っていない。
【００１１】
このように、ドラム缶用として素材に要求される特性をすべて満足する適切な鋼板の高強度化の方法がなく、素材の薄肉化は達成できていないのが現状である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した問題を有利に解決し、薄肉化が達成でき軽量で低コストで、しかも再生利用回数を増加できるドラム缶を製造するために、ドラム缶用素材として、伸び35％以上を有し成形性、溶接性、巻き締め性に優れかつ製缶後高強度を有する延性および焼付け硬化性に優れたドラム缶用冷延鋼板およびその製造方法を提案することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を解決するために鋼板組成、製造方法について種々検討した結果、ドラム缶成形時には比較的低強度で、その後の塗装・焼付け工程で顕著な強度上昇が期待できる鋼板をドラム缶素材として利用すれば、優れた製缶性と高強度化をともに満足できることに想到し、ドラム缶用素材として、従来、積極的に利用されていなかった固溶Ｎによる強化を利用した鋼板を使用することにより、従来材と同等の溶接性、溶接部の成形性を示し、しかも製缶後歪時効硬化により高い缶強度を有するドラム缶とすることができることを見いだした。しかも、従来にない高い高温強度を示すドラム缶となり、缶体を内外から加熱するような特殊な用途にも使用できることも新たに見いだした。一方、従来のように、固溶Ｃによる強化のみを利用した鋼板では、延性の低下が著しくドラム缶用素材としては不適であるという知見も得た。
【００１４】
本発明は上記した知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：0.10％以下、Si：0.20％以下、Mn：1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.03％以下、Al：0.150 ％以下、Ｎ：0.0050〜0.0200％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするドラム缶用冷延鋼板である。
【００１５】
また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.10％以下、Si：0.20％以下、Mn：1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.03％以下、Al：0.150 ％以下、Ｎ：0.0050〜0.0200％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ前記Ｎ含有量のうち、固溶Ｎとして0.0010％以上含有することを特徴とする伸び35％以上を有し延性および焼付け硬化性に優れたドラム缶用冷延鋼板である。
【００１６】
また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.10％以下、Si：0.20％以下、Mn：1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.03％以下、Al：0.150 ％以下、Ｎ：0.0050〜0.0200％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼素材を、加熱し仕上圧延温度を800 ℃以上とする熱間圧延加工を施し、該熱間圧延加工終了後２sec 以内に強制冷却を開始し、巻取り温度：650 ℃以下で巻取り、熱延板としたのち、該熱延板を酸洗し、ついで冷間圧延により冷延板とし、該冷延板に再結晶温度以上で焼鈍を行い、あるいはさらに調質圧延を施すことを特徴とする延性および焼付け硬化性に優れたドラム缶用冷延鋼板の製造方法である。
【００１７】
また、本発明は、上記した組成の冷延鋼板を胴板、天板および地板のうちの少なくとも１つに用いたことを特徴とする鋼製高強度ドラム缶である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の鋼板の化学組成の限定理由について説明する。
Ｃ：0.10％以下
Ｃは、基地中に固溶し鋼板強度を増加させるが、0.10％を超えると炭化物を形成し延性を劣化させるとともに、溶接部の硬化が顕著になり、ドラム缶製缶時のフランジ成形工程において割れが多発し、また、ドラム缶の強度試験として特徴的な落下試験において、巻締め部が破断して漏れを生じ不良となる危険性が大きい。このため、本発明では成形性の観点からＣ含有量の上限を0.10％とした。なお、さらに成形性の観点からはＣ含有量は0.02％以上0.08％以下とするのが好ましい。
【００１９】
Si：0.20％以下
Siは、強化元素として有用であるが、多量に含有すると冷間圧延性、表面処理性、耐食性が劣化する。このため、Si含有量は0.20％以下に限定した。なお、とくに耐食性が要求される用途に用いる場合にはSi含有量は0.10％以下に限定するのが好ましい。
【００２０】
Mn：1.0 ％以下
Mnは、Ｓによる熱間割れを防止する元素であり、Ｓ含有量に応じて添加する。また、Mnは結晶粒を微細化する作用を有しており、Mnの添加は材質上好ましい。しかし、多量に添加すると、耐食性が劣化する傾向となるうえ、鋼板を硬質化させ冷間圧延性を劣化させる。さらにMnの多量添加は溶接性、溶接部の成形性をも劣化させる傾向となるため、Mn含有量は1.0 ％以下に制限した。なお、良好な耐食性、成形性が要求される場合にはMn含有量は0.60％以下とするのが好適である。
【００２１】
Ｐ：0.04％以下
Ｐは、鋼を著しく硬質化させ、ドラム缶製造時のフランジ加工性やネック加工性を劣化させるとともに、耐食性を著しく劣化させる。また、Ｐは鋼中で偏析する傾向が強く、溶接部の脆化をもたらす。このようなことからＰは0.04％以下に制限した。なお、好ましくは0.02％以下である。
【００２２】
Ｓ：0.03％以下
Ｓは、鋼中では主として介在物として存在するため、鋼板の伸びを減少させ、さらに耐食性を低下させるため、できるだけ低減するのが好ましいが、0.03％までは許容できる。なお、良好な加工性が要求される場合には0.015 ％以下とするのが望ましい。
【００２３】
Al：0.150 ％以下
Alは、脱酸元素として添加され鋼の清浄度を向上させる有用な元素であり、さらに組織を微細化させる作用も有しており、積極的に添加する。しかし、Al含有量が0.15％を超えると鋼板表面性状が劣化し、固溶Ｎ量が顕著に低減する。このため、Al含有量は0.15％以下に限定した。なお、材質の安定性という観点からは0.010 〜0.080 ％の範囲が好ましい。
【００２４】
Ｎ：0.0050〜0.0200％
Ｎは、鋼中に固溶し鋼板の室温強度および高温強度を増加させる作用を有している。本発明では、所定量の固溶Ｎを確保し固溶強化により鋼板の強度を増加させる。このためには、Ｎ含有量は少なくとも0.0050％以上とする必要がある。しかし、0.0200％を超えて含有すると鋼板の内部欠陥発生率が増加し、さらに鋳造時の割れ発生が顕著となる。このため、Ｎ含有量は0.0050〜0.0200％の範囲に限定した。なお、製造工程全体を考慮し、材質の安定・歩留り向上という観点からは0.0070〜0.0170％の範囲が好適である。
【００２５】
さらに、Ｎはドラム缶の製缶時に要求される溶接性、溶接部の加工性を全く阻害せず、鋼板強度の増加に有効に寄与する。また、Ｎはドラム缶の缶体強度の向上に対し、通常の固溶強化以上の効果を示し、「歪時効硬化」を起こしているといえる。本発明の範囲内のＮ含有量であれば、シーム溶接部硬さの顕著な増加は認められない。
【００２６】
残部はFeおよび不可避的不純物からなるが、不可避的不純物は、Cu：0.2 ％以下、Ni：0.2 ％以下、Cr：0.2 ％以下、Mo：0.2 ％以下、Nb：0.02％以下、Ti：0.02％以下、Ｂ：0.0010％以下の範囲に制限するのが好ましい。これら元素が含有されることにより鋼板強度は増加するが、溶接性、溶接部の加工性および化成処理性が著しく劣化するため、ドラム缶への適用は極めて困難となり、上記範囲に限定する。
【００２７】
つぎに、鋼板の製造条件の限定理由について説明する。
上記した組成の溶鋼を転炉、電気炉等通常公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法、造塊法、薄スラブ鋳造法等公知の方法で、スラブに凝固させ鋼素材とするのが好ましい。これら公知の鋳造方法のなかでもマクロ偏析を防止するため連続鋳造法が好ましい。
【００２８】
鋼素材を、加熱し熱間圧延を施す。
素材の加熱温度は、とくに限定しないが、材質均一化のため1000〜1300℃の範囲とするのが好適である。1300℃を超えると結晶粒が粗大化し、伸び特性が劣化する。また、1000℃未満では、変形抵抗が高くなり圧延荷重が増加して熱間圧延が困難となる。
【００２９】
熱間圧延の仕上圧延温度を800 ℃以上とする。
仕上圧延温度を800 ℃以上とすることにより、均一で微細な熱延板組織が得られ、これにより最終製品の組織も均一微細化が図れる。さらに、熱延板段階で固溶Ｎを安定して確保でき、最終製品での機械的特性も安定する。仕上圧延温度が800 ℃未満では、均一微細な組織が得られない。一方、仕上圧延温度が1000℃を超えると、仕上圧延中のスケールに起因した疵の発生が顕著となり、表面の健全性が要求されるドラム缶用としては好ましくない。なお、材質の均一性から仕上圧延温度は820 〜920 ℃の範囲が好ましい。
【００３０】
熱間圧延加工終了後２sec 以内に強制冷却を開始する。
圧延終了後、速やかに強制冷却を開始する。強制冷却の開始は、圧延終了後２sec 以内とするのが、最終製品の常温強度、高温強度を向上させるために有効である。強制冷却は、水冷あるいはミスト冷却とするのが好ましく、冷却速度として50℃/s以上が好ましい。圧延後強制冷却することにより、圧延歪により促進され易いAlN の析出を防止することができ、冷延・焼鈍工程を経ても有効に固溶Ｎを確保できる下地ができる。さらに、圧延後強制冷却することにより、結晶粒の成長が抑制され熱延板組織の均一微細化が達成される。
【００３１】
なお、鋼板エッジ部の過冷却を防止するため、エッジ部には直接水がかからないように、冷却中のマスキングを行うのが好ましい。これにより、ドラム缶の製缶時におけるフランジ加工性、巻締め部の健全性が確保できる。
巻取り温度は650 ℃以下とする。
巻取り温度を650 ℃以下とすることにより、熱延板中の固溶Ｎを確保し、最終製品で所定量以上（0.0010％以上）の固溶Ｎを得ることができる。しかし、巻取り温度が400 ℃未満となると、熱延板形状が悪化し、さらに鋼板幅方向の硬度差が大きくなり冷間圧延後の鋼板形状を悪化させる恐れがある。このため、巻取り温度は650 ℃以下好ましくは400 ℃以上とするのがよい。
【００３２】
熱延板は酸洗し、ついで冷間圧延により冷延板とする。
熱延板の酸洗条件はとくに規定する必要はなく表面スケールが除去できればよく、通常公知の方法、例えば、塩酸、硫酸等の酸で表面スケールを除去する。
熱延板を所定の板厚の冷延板とするために冷間圧延を施すが、本発明では冷間圧下率等圧延条件をとくに限定する必要はないが、冷間圧下率は最終板形状の改善、組織の微細化の点から40〜85％の範囲とするのが好ましい。
【００３３】
冷延板は再結晶温度以上の温度で焼鈍される。
焼鈍は再結晶温度以上の温度で行う。ここでは、再結晶温度は再結晶終了温度を意味する。焼鈍を再結晶終了温度未満で実施すると、組織が未再結晶組織となる。未再結晶組織は、強度は高いが延性が低く、また、高温に晒された場合に急激に軟化する傾向を示すため、高温に晒される用途、例えば、溶接組立を行うドラム缶等の用途には不適となる。さらに、鋼板の幅方向、長手方向で材質のばらつきが大きくなる。このため、冷延板の焼鈍は再結晶終了温度以上の温度で実施するものとする。なお、固溶Ｎ量の確保のために、加熱温度に60sec 以下の時間保持することが好ましい。
【００３４】
なお、焼鈍サイクルは、単純な加熱冷却サイクルとし、とくに過時効処理を施す必要はない。しかし、過時効処理を行ってもとくに材質の変化はみられないため、過時効を行うヒートサイクルの連続焼鈍設備を利用してもよい。
なお、冷延焼鈍板の表面を清浄とするため、必要に応じ、焼鈍後酸洗を行ってもよい。
【００３５】
焼鈍済みの冷延鋼板はさらに調質圧延を施される。
調質圧延は、降伏点伸びを消滅、あるいは軽減し、さらに鋼板表面粗度の調整および原板の形状性の改善のために実施する。調質圧延の圧下率は５％以下とするのが好ましい。圧下率が５％を超えると鋼板の延性が劣化する。なお、表面粗度の調整のためには１％以上５％以下とするのが好ましい。
【００３６】
調質圧延済みの鋼板は、必要に応じ、表面処理を施してもよい。施される表面処理としては、錫めっき、クロムめっき、ニッケルめっき、ニッケル・クロムめっき、亜鉛めっき等のめっき、各種合金めっき、化成処理など通常の冷延鋼板に適用される表面処理がいずれも好適に適用できるのは言うまでもない。また、冷延後、連続溶融亜鉛めっきラインで、溶融亜鉛めっき処理を施される溶融亜鉛めっき鋼板としてもよい。また、これらのめっき後あるいは、直接、塗装あるいは有機樹脂フィルムを貼って製缶してもなんら問題はない。
【００３７】
上記した製造条件に従い製造した冷延鋼板は、35％以上の高い伸びを示し、さらに、0.0010％以上の固溶Ｎ量を含有しており、該冷延鋼板を用いて製缶したドラム缶は、従来の鋼板を用いた場合にくらべ、製缶後に塗装・焼付け工程を施すことにより、焼付け硬化により高い常温強度と、高温域（具体的には300 〜800 ℃）での高い高温強度を有するドラム缶となる。なお、製缶後の缶強度を安定して高強度とするためには、固溶Ｎ量は0.0015〜0.0100％の範囲とするのが好ましい。固溶Ｎ量の調整は、鋼素材の全Ｎ量と熱延（冷延）焼鈍条件の組合せで行うのが好ましい。
【００３８】
なお、本発明でいう固溶Ｎ量とは、鋼中の全Ｎ量から臭素エステルによる溶解による析出Ｎ分析法で得られた析出Ｎ量を差し引いたＮ量をいう。
ドラム缶の製缶を安定して行うためには缶素材の延性が重要な因子であり、伸び値が35％以上の鋼板であれば、安定した製缶が可能である。伸び値の測定は引張試験により行うが、試験片の採取方向はドラム缶成形時に円周方向となる方向とする。
【００３９】
また、本発明の冷延鋼板は、５kgf/mm2 以上の時効指数を示す鋼板である。さらに、ドラム缶体として、局部変形に対する高い抵抗力、高温でのより高い強度を得るためには好ましくは７kgf/mm2 以上の時効指数を有する鋼板が望ましい。時効指数の調整は、主として固溶Ｎ量を調整して行うのが望ましい。本発明の冷延鋼板を素材として用いることにより、成形工程と塗装−焼付け工程を経たのち、高い常温強度と高温強度を有するドラム缶が得られる。また、本発明鋼板は、特別な促進時効処理を施さなくても室温における１日程度の自然時効により十分硬化し、塗装後焼付け条件の微妙な変動にも鈍感であり、安定した缶体強度が確保できる。この点は、従来の固溶Ｃのみを利用する場合に比べて有利な点である。
【００４０】
なお、時効指数の測定方法は、製品鋼板から採取した引張試験片に7.5 ％の引張予歪を与え除荷し、100 ℃×60min の時効を行ったのち、再度引張試験を行い変形応力を求め、時効前の変形応力と時効後の降伏応力の差を時効指数とする。なお、従来通常に用いられる２％予歪を付加して、170 ℃で20min 時効する方法では、ドラム缶体の強度と対応しなかった。この理由は不明であるが、Ｎによる歪時効硬化を利用していることが１つの要因と思われる。
【００４１】
ドラム缶は、胴板、天板、地板から構成されている。本発明の冷延鋼板を素材として天板、地板をプレス加工し、胴板を曲げ成形し、その両端部を重ねシーム溶接あるいは突合わせ溶接により接合し缶胴部とし、缶胴部の両端に地板（および天板）を巻締めにより装着してドラム缶を形成する。地板のみを巻き締めたオープンタイプと、天板も巻き締めたクローズタイプがある。ドラム缶に成形したのち、化成処理、塗装−焼付け工程を施す。本発明の冷延鋼板を用いたドラム缶では、塗装後の焼き付け工程で、強度が大きく増加し、従来にはない高い缶体強度を示すようになる。本発明の冷延鋼板をドラム缶体の胴板、天板、地板の少なくとも１つに適用することにより、缶体強度増加の効果が得られる。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す化学組成の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法で260 mm厚のスラブ（鋼素材）とした。ついで、これらスラブを表２に示す条件で熱間圧延を施し、圧延終了後0.1 〜1.5secで水冷を開始し、表２に示す温度で巻取り、熱延板とした。ついで、これら熱延板を酸洗・冷間圧延により1.21mm厚の冷延板とした。これら冷延板に表２に示す条件で連続焼鈍を行い、ついで調質圧延を施し最終仕上板厚を1.2mm 厚とした。
【００４３】
これら冷延鋼板について、引張特性（常温および500 ℃における引張強さ、0.5 ％変形応力で代替する）、時効指数を求めた。なお、時効指数の測定方法は、製品鋼板から採取した引張試験片に7.5 ％の引張予歪を与え除荷したのち、100 ℃×60min の時効を行い、再度引張試験を行い降伏応力を求め、時効前の降伏応力と時効後の降伏応力の差を時効指数とした。
【００４４】
その結果を表３に示す。
【００４５】
【表１】
0003727151.tif 000002
【００４６】
【表２】
0003727151.tif 000003
【００４７】
【表３】
0003727151.tif 000004
【００４８】
本発明範囲の鋼板（本発明例 No.１〜 No.3 ）は、40％以上の伸びを示し、延性の低下を伴うことなく常温強度、および500 ℃における高温強度が増加している。また、本発明例は時効指数も５kg/mm2以上を有し、本発明範囲を外れる比較例（No.4）にくらべ高い時効性を有していることがわかる。
また、組成が本発明範囲をはずれる比較例（No.5〜 No.7 ）は、伸びが低く  延性が劣化している。
【００４９】
ついで、これら鋼板から天板、地板をプレス加工し、胴板を曲げ成形し両端部をシーム溶接して缶胴部とし、缶胴部の両端に天板、地板を巻き締めにより装着し容量 200リットルの密封型ドラムとした。なお、外面にはメラミン塗装を施し、内面にはリン酸亜鉛による化成処理を施し、塗装後焼付け処理（180 ℃）を施した。製缶に際し、製缶時の加工性、溶接性等を調査し製缶性とした。
【００５０】
また、これらドラム缶について、内部に水を充填し、1.2mの高さから落下させ漏れおよび変形量を調査する落下試験を実施した。なお、落下試験における変形量は、比較例（No.4）の変形量を1.00とし、比較例に対する比で示している。
また、再生利用試験として、これらドラム缶に、ドラム缶再生処理に相当する処理（800 ℃にて５min 保持後、200 ℃まで冷却し、ショットブラスト処理する）を複数回実施した。なお、ショットブラストはスチールショットを用い、ショット条件は一定とした。各処理を実施後、缶体の歪量を測定し、その値が基準地以上となる処理回数を再生利用限界回数として求めた。
【００５１】
これらの結果を缶体特性として表３に示す。
表３から、本発明例は、製缶性も問題なく、落下試験において漏れを生じることもなく、さらに落下試験における変形量も比較例にくらべ減少し、缶体の高強度化が達成されていることがわかる。また、本発明例の再生利用限界回数は、比較例にくらべ、増加しており、このことからも本発明例のドラム缶は缶体強度が増加していることがわかる。
【００５２】
さらに、比較のため、缶成形ののち、焼付け処理を行わず、直ちに落下試験を実施した場合と、焼付け処理を行った場合について落下後の変形量を比較した。その結果、本発明の範囲を外れる比較例では、焼付け処理により、たかだか３％程度の変形量の改善であったが、本発明例では、20％程度の顕著な変形量の改善が確認された。このことから、本発明鋼板が優れた焼付け硬化特性を有し、缶体強度の上昇に有効に寄与してていることがわかる。
【００５３】
また、本発明鋼板は、ドラム缶に成形後促進時効処理を施さなくても室温における１日程度の自然時効により完全な焼付け時の時効による強度上昇の80％以上十分硬化することが確認されており、塗装後焼付け条件の微妙な変動にも鈍感であり、安定したドラム缶体強度が確保できる。
さらに、本発明の鋼板で構成されたドラム缶は、概ね100 ℃以上で数分加熱されれば、完全時効状態（210 ℃×20分の時効を経た状態）の95％以上の缶体強度が得られ、それ以上の温度上昇に対しても変化率は小さい。従って、本発明鋼を用いたドラム缶であれば、塗装・焼付け条件が100 ℃（この温度では焼付け自体は不十分であるが）以上に加熱されれば、所望する缶強度が確保でき、操業の温度変動などに対しても安定して缶体強度が確保される。
【００５４】
しかし、従来鋼で構成されたドラム缶ではそのような低温度、短時間の焼付けでは十分な缶強度を安定して確保することができなかった。概ね、170 ℃±10℃にて20分の焼付けが必須である。
また、油類を充填し、−40℃の低温で上記した落下試験を実施したが、常温における試験結果と同様な結果が得られた。
（実施例２）
0.035 wt％Ｃ−0.01wt％Si−0.35wt％Mn−0.008wt ％Ｐ−0.005wt ％Ｓ−0.035wt ％Alを基本組成としてＮ含有量を表４に示すように0.0020〜0.0150wt％の範囲で変化した鋼素材（スラブ）を用い、表４に示す条件で熱間圧延を施し、圧延終了後水冷し、表４に示す温度で巻取り熱延板とした。製品板での固溶Ｎ量を変化させるため、熱延加熱条件、圧延仕上条件を変化させて熱延板とした。ついで、これら熱延板を酸洗・冷間圧延により冷延板とした。これら冷延板に表４に示す条件で連続焼鈍（均熱時間40sec 一定）を行い、ついで調質圧延を施し最終仕上板厚を1.0mm 厚とした。
【００５５】
これら冷延鋼板から胴板、天板、地板を加工し、胴板を曲げ成形し両端部をシーム溶接して缶胴部とし、缶胴部の両端に天板、地板を巻き締めにより装着し容量200lの密封型ドラムとした。なお、外面にはメラミン塗装を施し、内面にはリン酸亜鉛による化成処理を施し、塗装後焼付け処理（150 ℃）を施した。
これらドラム缶について、常温（30℃）および300 ℃で、ドラム缶外部から、円周方向の圧縮応力となるように集中荷重を負荷して、その際生じる缶体の変形量を測定した。さらに、実施例１と同様に再生利用試験を実施した。その結果を表４に示す。
【００５６】
【表４】
0003727151.tif 000005
【００５７】
本発明範囲の鋼板を用いたドラム缶（本発明例 No.8 〜 No.14）では、荷重負荷により生じる変形量が、比較例に比べ高温および常温とも著しく減少することがわかる。また、缶体再生利用試験における限界回数も比較例に比べて著しく増加している。
なお、ドラム缶内部の圧力を高くした場合の缶体の変形量についても、測定したが外部からの圧縮応力負荷に比べ大きな相違はみられず、本発明例のドラム缶の変形量が比較例の変形量にくらべ少ない傾向は同様に確認できた。
【００５８】
また、ドラム缶の用途によっては、内容物の温度が高い状態（概ね70℃程度）で充填され、完全に冷えきらない条件で蓋をされる場合がある。その場合には、冷却過程で缶内部が負圧になり、缶体が十分な強度を有していないと、大気圧による座屈現象を起こすことが知られている。座屈を生ずる圧力（大気圧に対して負圧）を調査したところ、同一の製缶条件で比較して、本発明鋼を使用したドラム缶は、従来鋼を使用したドラム缶に比して、約10％程度高い強度が得られ、より高い温度あるいはより不利な条件での充填が行われた場合でも缶体の座屈現象を起こしにくく、より高効率の充填が可能となり、大気圧力による缶体の形状不良も発生しにくくなる。
【００５９】
このように、35％以上の伸び値を有し、さらに固溶Ｎ量を0.0010wt％以上含む本発明の冷延鋼板をドラム缶素材として、缶を製造すれば、製缶性の低下もなく、常温および高温の缶体強度の増加が図れ、その結果再生利用回数の増加が期待できる。
ここでは、容量 200リットルの密封型ドラムについてのみ説明したが、オープン型のドラム缶、さらに小容量のドラム缶に対して適用しても同様の効果があることはいうまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、製缶性の低下を伴うことなく、ドラム缶の強度増加が達成でき、内容物保管に対する信頼性が向上し、さらに再生利用回数の大幅な増加が見込めなど産業上格段の効果が期待できる。さらに、鋼板の薄肉化が達成でき、製缶コストの低減にも寄与できるという効果もある。