(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比で、
Ｃ：0.0030％以下、Si：0.020 ％以下、
Mn：0.05〜0.50％、Ｐ：0.020 ％以下、
Ｓ：0.010 ％以下、Ｎ：0.0200％以下、
Al：0.100 ％以下、Nb：0.002 〜0.020 ％、及び、
残部がFe及び不可避的不純物元素よりなる連続鋳造スラブを、仕上圧延機入側温度が950 ℃以下、Ar3 変態点以下での合計圧下率が40％以上かつ最終圧下率が25％以上、そして、巻取温度が640 〜750 ℃の条件下で熱間圧延し、通常の酸洗の後、圧下率を50〜98％として冷間圧延し、その後、350 〜650 ℃の低温焼鈍を行うことを特徴とする製缶用鋼板の製造方法。
【請求項２】
重量比で、
Ｃ：0.0030％以下、Si：0.020 ％以下、
Mn：0.05〜0.50％、Ｐ：0.020 ％以下、
Ｓ：0.010 ％以下、Ｎ：0.0200％以下、
Al：0.100 ％以下、Nb：0.002 〜0.020 ％の他、Ti：0.005 〜0.020 ％を含有し、残部がFe及び不可避的不純物元素よりなる連続鋳造スラブを、仕上圧延機入側温度が950 ℃以下、Ar3 変態点以下での合計圧下率が40％以上かつ最終圧下率が25％以上、そして、巻取温度が640 〜750 ℃の条件下で熱間圧延し、通常の酸洗の後、圧下率を50〜98％として冷間圧延し、その後、350 〜650 ℃の低温焼鈍を行うことを特徴とする製缶用鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐ストレッチャーストレイン性に優れ、かつ強度特性に優れた極薄ブリキ原板やテインフリースチールなどの製缶用鋼板の製造方法に関するものであり、特に、ある程度の絞り性を必要とする用途に適した製缶用鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、大量に消費されている飲料缶、１８リットル缶、ペール缶などの缶は、その製法（工程）から２ピース缶と３ピース缶に大別できる。２ピース缶は、錫めっき、クロームめっき、化成処理、塗油などの処理を施した表面処理鋼板に、浅い絞り加工、ＤＷＩ加工、ＤＲＤ加工等の加工を施して缶底と缶胴を一体成形し、これに蓋を取りつけた２部品からなる缶である。３ピース缶は、表面処理鋼板を円筒状または角筒状に曲げて端部同士を接合して缶胴を形成したのち、これに天蓋と底蓋を取りつけた３部品からなる缶である。
【０００３】
これらの缶は、いずれも缶コストに占める素材コストの割合が高いため、鋼板のコスト低減への要求は強い。そのため、製缶用鋼板の製造を、非効率的で材料の歩留りや表面品質に劣る従来の箱焼鈍で行うのではなく、生産効率が高く、歩留りや表面品質に優れた連続焼鈍で行うことが望ましい。
【０００４】
例えば、特公昭６３−１０２１３号公報のような技術があり、さらに、それらに改善を加えた技術が開発され、ロックウェルＴ硬さ（ＨＲ３０Ｔ）の値をもって表される調質度で、Ｔ−２（５０〜５６）程度の軟質な製缶用鋼板の製造が行われてきた。
【０００５】
さらに、軟質な鋼板を連続焼鈍法で製造するための開発も行われ、例えば、特公平１−５２４５２号公報のごとく極低炭素鋼を用いて、それと焼鈍後の加工硬化の組合せで種々の硬さの製缶用鋼板を作りわける技術が開発されている。
しかし、この種の製缶用鋼板においても、より一層のコストダウンの要求があり、これに応えるためには新たな製造プロセス並びに新たな素材を開発する必要があった。また、コストダウンの１手法として使用する鋼板の板厚の減少と上蓋径の縮小化をねらった縮径（ネックイン）成形の強化の動きもあり、これらの手法は、要求する材料特性をさらに厳しいものとしているが、上記の従来プロセス以外の方法では、厳しい条件下での加工に対して良好な加工性を有する製缶用鋼板を製造する方法が存在しなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、厳しい条件下での加工を行っても良好な加工性を有し、製缶用鋼板としての使用特性を維持しつつ、従来とは異なる鋼組成及びより高能率的な製造方法によって、より一層のコストダウンを図ることを可能にするものであり、特に、ある程度の絞り性が要求される用途に適した製缶用鋼板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋼成分及び製造条件を検討しつつ、さらに製缶用鋼板の使用特性についてそれを支配する冶金的な検討を行い、以下の知見を得た。
【０００８】
２ピース缶で要求される重要な特性は次の通りである。（一部は３ピース缶でも適用）
１）自動車等に用いられる深絞り用鋼板と異なり、高いｒ値は必須条件ではない。
２）ｒ値の面内異方向性（Δｒ）はいずれも小さい方が望ましい。
３）リジングのような変形の不均一性が生じないことが望ましい。
４）微細な組織が変形の均一性の面で望ましい。
５）製造された鋼板は、必ずしも箱焼鈍材（低炭素アルミキルド鋼）のような完全非時効である必要はないが、通常の連続焼鈍材（低炭素アルミキルド鋼）では製缶工程及びその後の２次・３次の工程で不具合を生ずるので時効しないのが望ましい。
６）通常の引張り試験で得られるような延性ではなく、それらより１桁から２桁程度速い加工速度下での加工条件における高い局部延性を有することが望ましい。
【０００９】
これらの特性を満足すべく、低コストである合理的な製造工程として、従来、冷間圧延の後に行っている焼鈍工程を高能率化する方法について種々の検討を行い以下の知見を得た。すなわち、本発明は、重量比で、Ｃ：0.0030％以下、Si：0.020 ％以下、Mn：0.05〜0.50％、Ｐ：0.020 ％以下、Ｓ：0.010 ％以下、Ｎ：0.0200％以下、Al：0.100 ％以下、Nb：0.002 〜0.020 ％、及び、残部がFe及び不可避的不純物元素よりなる連続鋳造スラブを、仕上圧延機入側温度が950 ℃以下、Ar3 変態点以下での合計圧下率が40％以上かつ最終圧下率が25％以上、そして、巻取温度が640 〜750 ℃の条件下で熱間圧延し、通常の酸洗の後、圧下率を50〜98％として冷間圧延し、その後、350 〜650 ℃の低温焼鈍を行うことを特徴とする製缶用鋼板の製造方法である。
【００１０】
また、鋼組織の微細化等の材質改善が必要な場合は、連続鋳造スラブを、重量比で、Ｃ：０．００３０％以下、Ｓｉ：０．０２０  ％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．０２０  ％以下、Ｓ：０．０１０  ％以下、Ｎ：０．０２００％以下、Ａｌ：０．１００  ％以下、Ｎｂ：０．００２  〜０．０２０  ％の他、Ｔｉ：０．００５  〜０．０２０  ％を含有させ、残部がＦｅ及び不可避的不純物元素よりなることが好ましい。
【００１１】
【作用】
ｒ値を向上させるには、冷間圧延を行い、その後に再結晶焼鈍を行うことがほとんど必須条件であるが、ｒ値を大きくする必要がなければ、本工程を簡略化することは可能である。しかし、冷間圧延後の焼鈍は、従来では、組織制御を行う一つの工程であるため、これを簡略化することは、組織を微細化にすることが困難であるとともに、リジングが発生しやすくなる。
【００１２】
本発明は、成分を適正に制御した鋼を用いることと、熱間圧延工程の加工熱処理条件を最適にし、さらに材料の延性が必要最小限の範囲で回復するように、短時間の加熱処理を冷間圧延後に行うことで、焼鈍工程の高能率化を図ることができる。また、本発明は、Ｎ添加鋼であることが１つの成分的な特徴であり、しかも、従来鋼（主として低炭素アルミキルド鋼を連続焼鈍）のように、いわゆる固溶Ｎによる時効性の顕著な劣化を伴うことなく、鋼を高強度化することができる。これは、発明方法により製造された鋼が、従来鋼とは基本的に鋼組成が異なっているため、あるいはプロセスの変化によるものと推定される。
【００１３】
以下に鋼成分の限定理由について述べる。
Ｃ：０．００３０％以下
Ｃ含有量が０．００３０％を超えると、缶成形時に必要な局部延性が十分に得ることができず、例えば、３ピース溶接缶で製缶の最終工程である巻き締め部の伸びフランジ成形時の割れを生ずるため好ましくない。これは、残留する固溶Ｃ量が増加することによるものと考えられる。また、延性の時効劣化の観点からも、この範囲のＣ含有量を制御する必要がある。従って、Ｃ含有量を０．００３０％以下とした。なお、加工性の観点から、０．００２０％以下にすることが好ましい。
【００１４】
Ｓｉ：０．０２０  ％以下
Ｓｉ含有量が０．０２０  ％を超えると、鋼板の表面性状が劣化し、表面処理鋼板として望ましくないばかりでなく、鋼が硬化して熱間圧延工程が困難化する。従って、Ｓｉ含有量を０．０２０  ％以下とした。
【００１５】
Ｍｎ：０．０５〜０．５０％
Ｍｎ含有量を０．０５％以上にしないと、Ｓ含有量を低下させた場合でも、いわゆる熱間脆性を回避することが困難で、表面割れ等の問題を生ずることがある。また、０．５０％を超えると、変態点が低下しすぎて、変態点以下の圧延を行った場合に望ましい組織を得ることが困難となる。従って、Ｍｎ含有量を０．０５〜０．５０％とした。なお、加工性を特に重要視する場合は０．２０％以下とするのが好ましい。
【００１６】
Ｐ：０．０２０  ％以下
Ｐ含有量の低減により、加工性の改善と耐食性の改善効果が得られるが、過度の低減は、製造コストの増加につながるため、これらの兼ね合いから、Ｐ含有量を０．０２０  ％以下とした。
【００１７】
Ｓ：０．０１０  ％以下
Ｓ含有量は、加工性改善の点から低減する必要がある。概ね０．０１０  ％以下とすることで顕著に加工性（特に伸びフランジ特性）が改善する。しかし、Ｓ含有量のより一層の低減は、大した改善効果が得られないばかりでなく、製造コストの増大につながる。従って、Ｓ含有量を０．０１０  ％以下とした。
【００１８】
Ｎ：０．０２００％以下
Ｎは、本発明においては特徴的な元素の一つであり、添加量を増すことで顕著な加工性劣化を伴わずに、顕著な強化効果が得られ、また、その際の時効性の劣化は比較的小さい。また、Ｎは、熱間圧延時の鋼の変態点を適度に低下させる元素であるが、０．０２００％を超えると変態点の低下が過大となることに加え、鋼が顕著に硬化するので好ましくない。従って、Ｎ含有量を０．０２００％以下とした。下限としては通常の工程で達成される０．００１５％と考えられる。
【００１９】
Ａｌ：０．１００  ％以下
Ａｌは、脱酸剤として清浄度を向上させるため、鋼中にある程度含有することが必要であり、その最低限度として概ね０．００５  ％の添加が望ましい。しかし、Ａｌ含有量が０．１００  ％を超えると、その清浄度改善効果が飽和することに加え、製造コストの上昇、表面欠陥発生傾向の増大などの問題を生ずる。従って、Ａｌ含有量を０．１００  ％以下とした。
【００２０】
Ｎｂ：０．００２  〜０．０２０  ％
Ｎｂは、鋼組織の微細化、リジングの発生の防止、時効性の低減に有効な元素であり、このような望ましい効果を発揮させるには、０．００２  ％以上含有することが必要である。また、０．０２０  ％を超えて含有することは、熱間圧延後の組織の不均一性を増加させ、缶材料としては不適正な材質となるばかりでなく、製造コストの上昇をももたらす。従って、Ｎｂ含有量を０．００２  〜０．０２０  ％とした。なお、加工性を重視する場合は、０．００５  〜０．０１５  ％の範囲が望ましい。
【００２１】
Ｔｉ：０．００５  〜０．０２０  ％
Ｔｉは、鋼組織の微細化に有効な元素であり、また、Ｃの一部を固定することによる時効性の調整作用があり、材質の改善が図れるので選択的に含有するのが好ましい。Ｔｉ含有量は０．００５  ％から効果が顕在化し、０．０２０  ％で効果が飽和する。従って、Ｔｉ含有量を０．００５  〜０．０２０  ％とした。なお、材質を安定化させるには、０．０１０  〜０．０１５  ％にするのが好ましい。
【００２２】
次に、製造条件についての限定理由について述べる。
（１）熱間圧延条件
（ａ）仕上圧延機入側温度：９５０  ℃以下
仕上圧延機入側温度は、組織の均一・微細化のため限定することが必要である。即ち、この温度が９５０  ℃を超えると、仕上げ圧延の最終段階で、目標とする均一微細組織の熱間圧延鋼板を得ることができない。これは、詳細な機構については不明であるが、初期のオーステナイト粒径が粗大化してしまうためと推定される。なお、スケール疵発生防止の観点から、９２０  ℃以下にすることが好ましい。
【００２３】
（ｂ）熱間圧延時の圧下率
詳細な機構は不明であるが、Ａｒ３  変態点以下での合計圧下率が４０％以上かつ最終圧下率が２５％以上でないと、組織の不均一性が充分に除去できず、製缶時にリジングと考えられる不均一な歪みが発生するため好ましくない。また、材質安定上、合計圧下率を５０％以上かつ最終圧下率を３０％以上とすることが好ましい。これらの圧下率の上限は、スラブ厚みと製品厚み及び付与すべき冷間圧下率から、ある程度必然的に定まるものである。なお、Ａｒ３  変態点を超える温度での圧下率も材質に影響を及ぼすが、Ａｒ３  変態点以下での圧下率が支配的であり、これらの条件は生産設備の能力に依存して副次的に決定される。
【００２４】
（ｃ）巻取温度：６４０  〜  ７５０℃
巻取温度は、次工程である酸洗・冷間圧延に支障をきたさないように設定することが必要である。即ち、７５０  ℃を超える温度で巻き取った場合は、鋼板のスケール厚みが顕著に増大し、酸洗時の脱スケール性が悪化することに加え、鋼板自身の高温強度の低下に伴い、コイルの変形などの問題が生ずる。なお、これらの問題をより一層改善するには７００  ℃以下にすることが好ましい。また、６４０  ℃未満だと、巻取り後の保熱効果が充分でなくリジングのような不均一変形が生じやすくなり、また、時効性も残るため、用途によっては不具合が生ずるので好ましくない。
【００２５】
（２）酸洗後の冷間圧延条件：圧下率５０〜９８％
酸洗後の冷間圧延は、圧下率を５０〜９８％とする。圧下率が５０％未満だと、材質の不均一、特に、板厚方向の不均一性に基づくと考えられる不具合が生ずるためである。この冷間圧延は、鋼板の形状・粗度の調整という作用も果たすため、概ね５０％以上の圧下を行うことがこれらの点においても必須な条件となる。また、上限は、必要とされる製品の強度と厚み、熱間圧延・冷間圧延の設備能力に依存するものであるが、９８％を超えて圧延することは局部延性の劣化も回避することは困難となるので、極めて特殊な用途以外には適用できない。冷間圧延時の圧下率を６０〜８０％の範囲にすることが、材質上、好ましい。
【００２６】
（３）冷間圧延後の焼鈍条件：焼鈍温度３５０  〜６５０  ℃
冷間圧延後の焼鈍温度は、３５０  〜６５０  ℃とする。この焼鈍は、従来のいわゆる回復焼鈍に近いものであるが、従来と異なる点は、この焼鈍後の組織が異なることである。これは、本発明鋼が、極低炭素鋼に微量のＮｂを含有した特殊な化学組成であるためと考えられるが、冷間圧延後の組織が比較的安定であり、このような熱処理を行っても、不均一な粒成長や急激な強度の低下を生ずることがない。従って、適正な加熱条件を選択することによって均一な組織を維持し、ある程度の強度を保持しながら、鋼の延性を改善することができる。このような改善効果が期待できる下限の温度は３５０  ℃であり、強度が顕著に減少し、組織の不均一化が生じることのない上限の温度は６５０  ℃である。なお、加工性の改善が必要な場合は、４００  〜６４０  ℃の範囲が好ましい。これらの比較的低温の焼鈍を行うことによって、通板効率の向上、及び、加熱に要する加熱原単位の低減によって大幅なコストダウンが図れる。また、連続焼鈍炉にて連続的に鋼板に引張力を付加しながら熱処理が行えるため、鋼板の形状の改善効果が顕著であり、この点で、従来のダブルリヂュース（２回圧延）鋼板よりも優れている。さらに、本発明方法で製造した鋼板は、微視的な鋼板の内部応力の大半は除去されているため、加工性に優れている。また、焼鈍時間については、その影響は比較的小さいので、特に限定しないが、概ね１０〜９０ｓの範囲にすることが好ましい。
【００２７】
【実施例】
実施例１
表１に示す種々の鋼を溶製し、表２に示す種々の製造条件で製造した冷延鋼板の特性を調査した。その結果を表２に示す。なお、表２中に示すリジング発生の有無は、鋼板を浅い円筒に絞ったときの表面性状を観察することにより評価した。ｒ値及びΔｒ値はＪＩＳに定める、弾性率の異方性より評価する方法により行った。なお、熱間圧延時のスラブ加熱温度は１１００〜１２５０℃の範囲とし、また、焼鈍温度は、表２中の如く変化させたが、焼鈍の均熱時間は、本発明では３０ｓ一定とし、比較例では、６ｈとした。
【００２８】
【表１】
0003596037.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003596037.tif 000003
【００３０】
これらの結果から、本発明法によれば、高い降伏点を有し、すなわち硬質であり、絞りによる割れやリジングが発生することなく、鋼板の機械的性質の面内異方性が小さい表面処理原板を製造することができる。また、平均のｒ値も比較的高い値にできることがわかる。Ｎを添加することによる鋼板の強度増加効果は明らかである。従来プロセスと比較して平均ｒ、Δｒともに格別に優れているわけではないが、プロセスの合理化と鋼板強度上昇の意味は大きいといえる。
【００３１】
実施例２
表１の成分の鋼を用いて表３に示す条件で冷延鋼板を製造し、通常の条件で＃２５相当の錫めっきを行い、これをロールフォーミング、高速シーム溶接で３Ｐ缶の缶胴部相当に成形し、伸びフランジ加工を行い、割れ発生の有無を調査した。具体的には、通常の３５０  ｍｌ缶を想定した条件で行ったフランジ成形試験で３％以上のＨＡＺ（熱影響部）割れの発生の有無で判定した。製品厚みは０．１８０  ｍｍ一定とした。また、ロールフォーミング性は、ロールフォーミング成形時に局部的な折れを生じたり、ストレッチャーストレインが発生するなどの不具合を調べたものであり、表３中では、不具合がない場合を「○」、不具合がある場合を「×」として記載した。
本発明の条件で製造されたものは、フランジ割れがなく、良好なロールフォーミング性を有していることがわかる。
【００３２】
【表３】
0003596037.tif 000004
【００３３】
実施例３
表１に示す成分の鋼を用い、表４に示す製造条件で冷延鋼板を製造し、表面にＣｒめっきを行い、いわゆるＤＲＤ缶に成形し、成形後の、絞り割れ、肌あれ、及びストレッチャーストレインの発生の有無を調査した。その結果を表４に示す。本発明鋼が必要な特性を満足していることがわかる。また、耐食性についても通常の方法に従って調査したが、全く問題はなかった。
【００３４】
【表４】
0003596037.tif 000005
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上述べたように構成されているので、本発明鋼を原板として使用した製缶用鋼板（場合によっては特別な表面処理を行わない場合でも）を容器として成形・加工して使用するとき、従来の工程で製造されたものと実質的に同等な特性を有している。従って、本発明の方法は、焼鈍工程の高能率化を図ることができた分だけ、より低コストで製缶用鋼板を製造することができる。