(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で
Ｃ：０．００４％以下、
Ｎ：０．００４％以下を含み、
Ｂ／Ｎ：０．６〜１．４、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（ＢＮとして存在するＮ）＜０．４、引張強度４００ＭＰａ以上であることを特徴とするイヤリングが小さい２ピース容器用鋼板。
【請求項２】
Ｐ：０．０１〜０．０５％を含有することを特徴とする請求項１記載の２ピース容器用鋼板。
【請求項３】
最終焼鈍後、１０〜４０％の２次冷間圧延を施すことを特徴とする請求項１又は２記載の２ピース容器用鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼板製造分野、製缶分野において、イヤリングが小さく、かつ高生産性にて製造できる極薄容器材料に関するもので、特に絞り、しごきおよび引き延ばし加工を経て製造される２ピース缶用の材料として利用される鋼板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、飲料缶、食品缶などについては、素材の使用量を減らすことで缶コストを低減するため、素材の薄手化が求められている。この背景で製造される極薄材料の製造時に必要とされるのは、焼鈍工程においてヒートバックルと呼ばれる鋼板の腰折れを抑制し、生産効率を高めることである。このためには鋼板の焼鈍温度を低く抑えることが有効で、再結晶温度の低い鋼板が求められている。再結晶の観点から焼鈍温度を高く設定せざるを得ない状況でのヒートバックル対策としては、焼鈍時には目的の板厚より厚い鋼板を通板し、その後再冷延（２ＣＲ）を施し目的とする板厚を得る方法が実用化されている。この方法は缶強度を確保する観点で、極薄材の適用による強度低下分を加工硬化により補うため都合のよい製造法である。
【０００３】
同時に缶製造分野では２ピース缶と呼ばれる、絞り成形工程の後、しごきまたは引き延ばしなどにより缶壁高さを高くしたＤＩ缶やＤＴＲ缶に代表されるような、底と胴部を一体成形した容器の製造量が増加しつつある。これらの成形時には、鋼板歩留まりやしごきまたは引き延ばし成形性を低下させるイヤリング発生を低く抑えることが望まれている。イヤリングは鋼板の集合組織に起因して発生するもので、集合組織形成に大きな影響を持つ冷延圧下率の制御が重要となっている。
【０００４】
これらの観点から焼鈍前の冷延（１ＣＲ）と２ＣＲの圧下配分を制御した鋼板が特開昭５８−１５１４２６、特開昭５９−１１３１２３、特開平７−２２８９２５などに開示されている。しかしこれらの鋼板では近年要求される０．２ｍｍ以下での極薄材料においては、耐ヒートバックル性、低イヤリング性を満足しきれていない。
【０００５】
またＢ添加鋼については特開平５−２７１７５５、特開平６−４１６８３で容器材料への適用が検討されているが、Ｂ添加の目的は硬度、時効性および粒径などの調整のためであり、イヤリングを制御する目的で使用されているものは見あたらない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は
１）焼鈍工程での腰折れによる生産性の低下
２）缶胴部の成形工程におけるイヤリング発生
を回避した、絞りおよびしごきまたは引き延ばし加工を経て製造される２ピース缶用容器に適した鋼板及びその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、Ｂ添加極低炭素鋼において、Ｂの添加に伴い形態が大きく変化する窒化物について、Ａｌ窒化物として存在するＮとＢ窒化物として存在するＮの比を限定することで集合組織を制御し、２ＣＲ後のイヤリング発生を抑制しうる鋼板を得ることである。
【０００８】
この具体的な手段として
（１）  重量％で
Ｃ：０．００４％以下、
Ｎ：０．００４％以下を含み、
Ｂ／Ｎ：０．６〜１．４、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（ＢＮとして存在するＮ）＜０．４、
引張強度４００ＭＰａ以上であることを特徴とするイヤリングが小さい２ピース容器用鋼板。
【０００９】
（２）  Ｐ：０．０１〜０．０５％を含有することを特徴とする前記（１）記載の２ピース容器用鋼板。
【００１０】
（３）  最終焼鈍後、１０〜４０％の２次冷間圧延を施すことを特徴とする前記（１）又は（２）記載の２ピース容器用鋼板の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本発明の基本的な技術思想を述べる。
【００１３】
イヤリングは鋼板の集合組織に起因して発生する。この集合組織は鋼板製造工程の全般にわたって変化するが、加工により直接的に結晶回転を起こさせる冷延工程の影響が相対的に大きい。われわれは２ＣＲ工程で製造される極低炭素鋼について、１ＣＲおよび２ＣＲの冷延率配分とイヤリング発生を検討する内、Ｂ添加により２ＣＲへの冷延率配分が高くても低イヤリングとなることを知見した。一般には冷延加工によって集合組織は｛１１１｝〜｛２１１｝面強度が高くなり、イヤリングとしては圧延方向と４５゜の方向に耳が発生するようになる。このため、２ＣＲによって低イヤリング化を達成するには２ＣＲ前、つまり焼鈍後の状態で０°、９０゜の方向に耳が発生するように制御しておくことが好ましいと考えられる。または２ＣＲによって｛１１１｝〜｛２１１｝方位へ結晶回転しにくい方位を焼鈍後に形成しておくことも２ＣＲ材で低イヤリングを達成するために有効と考えられる。現時点ではメカニズムは明確ではないが、本発明における焼鈍後の集合組織と２ＣＲによる結晶回転の組み合わせがイヤリングを小さくするものとなっていることは間違いない。現象的には、各種製造要因とイヤリング性についての関係を検討し、各要因の中でも特に、Ｂ、ＡｌおよびＮとの関連が強いことを知見し、さらに詳細な検討を行い、Ａｌ窒化物として存在するＮとＢ窒化物として存在するＮの比で、イヤリング性を判別できるとの結果を得た。一般にＮのような侵入型固溶元素は転位との相互作用が強く、また鋼中での拡散も早いため材質に大きな影響を与える。また析出物についても鋼中析出物としては比較的微細なＡｌＮ、ＢＮなどは材質への影響が大きいと考えられ、固溶Ｎまたは窒化物を制御することで前述のような集合組織変化がもたらされたものと思われる。
【００１４】
以下に数値限定について詳細に説明する。まず、成分について説明する。成分はすべて重量％である。
【００１５】
Ｃは、容器の製造過程における絞り性、しごき性、引き延ばし性、縮径時の耐ネックしわ性、フランジ成形性などの点から低い方が好ましく、上限を０．００４％とする。特に、しごき、引き延ばし、フランジ成形時に延性が良好な材質が必要な場合は、０．００１５％以下まで低減すれば、特性を大幅に向上させることが可能である。しかし、過剰な低減はコストの上昇を招くばかりでなく、鋼板を軟質にし缶強度不足まねくので、下限を０．０００３％とする。
【００１６】
Ｎは本発明における重要な用件である窒化物の形成を制御する上で、重要な元素である。多量に含有すると窒化物が過剰に生成し、本発明の目的を達成できないため、上限を０．００４％とする。
【００１７】
Ｂは窒化物形態に影響を及ぼしイヤリング性を向上させるので本発明においては必須元素として添加される。しかし過剰な添加はイヤリング性、その他の缶特性を劣化させるとともに再結晶温度を上昇させ焼鈍温度上昇の必要が生じヒートバックルを発生しやすくなる。要点はＮとの比であるのでＢ／Ｎで０．６〜１．４とする。
【００１８】
本発明での重要な条件が窒化物の種類と量の制御であり、Ｂ添加極低炭素鋼中で、ＡｌＮとして存在するＮとＢＮとして存在するＮの比が、０．４以下であることが必要である。ここでＡｌＮとして存在するＮとは、鋼板をヨウ素アルコール溶液中で溶解した時の残滓を水酸化ナトリウム水溶液中で溶解した溶液中のＡｌ量を分析し、これを全量ＡｌＮとしてＮ量に換算した値である。またＢＮとして存在するＮとは、鋼板を臭素アルコール溶液中で溶解した時の残滓をリン酸、硝酸、過塩素酸、硫酸の混合液中で溶解した溶液中のＢ量を分析し、これを全量ＢＮとしてＮ量に換算した値である。
【００１９】
この様に窒化物を制御するにはＡｌ、Ｂ添加量およびその比、窒化物の析出核となる酸化物すなわち鋼中Ｏの含有量、製造工程全般にわたる熱履歴が重要となる。Ａｌ／Ｂ：２０以下、Ａｌ：０．０４５％以下とすることで、鋼中に過剰に存在する固溶Ｎが窒化物を析出する際に、ＡｌよりＢと優先的に結合することで窒化物の種類と量の好ましい制御が可能となる。また、Ｏは０．００１〜０．００８％が窒化物制御に有効である。これは鋼中Ｏは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物として存在するが、適当な量だけ存在することで窒化物の析出核として有効に働き、好ましい窒化物制御が可能となると思われる。しかし、過剰な鋼中Ｏは酸化物を粗大化させ２Ｐ缶のような極薄加工で割れ起点となり製品品質を著しく劣化させるため、上限を０．００７％とすることが好ましい。
【００２０】
Ｐは必要な缶強度との兼ね合いで必要に応じて添加される。過剰な添加は、材料を硬化させ缶成形ができなくなる場合があるばかりでなく、イヤリング性も劣化させるため上限を０．０５％とする。また、０．０１〜０．０５％の範囲でＰを添加することで２ＣＲ後のイヤリング性も向上する。
【００２１】
極薄材料を容器材料として使用するには、缶の強度、特に耐圧強度確保の観点から材料は硬質としておく必要がある。このため、本発明では鋼板の引張強度を４００ＭＰａ以上と限定する。
【００２２】
２ＣＲは本発明鋼の特徴の一つである。２ＣＲは焼鈍通板性確保のため、または必要な缶強度を得るために行われる。本発明鋼は２ＣＲ率が低い場合でも従来材と同等以上の良好なイヤリング性を示すが、特に表２及び図４の鋼種ａについての２ＣＲ率とイヤリング率との関係を示すグラフから明らかなように、２ＣＲ率が１０〜４０％の場合に従来材では見られない良好なイヤリング性を示す。
【００２３】
また、トータル冷延率を８７〜９５％とすることにより、図２に示すように、良好なイヤリング率を示す。
【００２４】
また、製造工程での熱履歴としては、熱延時のスラブ加熱温度の影響が大きく、図３に示すように、この温度を１１００℃以下と制限することでイヤリング性ばかりでなく、深絞り性、耐ネックしわ性も向上させることができる。
【００２５】
前述のように容器の製造においては容器の強度をもたせるため種々の方法が採られるが、Ｐ添加や２ＣＲばかりでなく、Ｓｉ、Ｍｎなどの強化元素を添加しても、また耐食性など各種特性向上のための元素添加をした場合にも本発明の効果が失われるものではない。
【００２６】
通常、本発明鋼板は表面処理鋼板用の原板として使用されるが、表面処理により本発明の効果はなんら損なわれるものではない。缶用表面処理としては通常、錫、クロム（ティンフリー）などが施される。また、近年使用されるようになっている有機皮膜を貼ったラミネート鋼板用の原板としても発明の効果を損なうことなく使用できる。
【００２７】
【実施例】
本発明は以下の実験によって達成された。
【００２８】
表１に示す各成分の鋼を連続鋳造でスラブとし、１２００℃でスラブ加熱を行った。その後熱間圧延を行い６３０℃で巻き取り、８６−９４％の範囲で一次冷間圧延を行い、６７０℃の連続焼鈍を行った。さらに２ＣＲとして１−５０％の範囲で冷間圧延を行った。
【００２９】
上記の方法によって製造された各鋼板についてイヤリング率と耐ヒートバックルの評価を行った。
【００３０】
図１は、缶加工を行った際のカップ周位置とカップ胴壁高さとの関係、即ち、耳発生の状態を示している。イヤリングの評価においては耳発生の程度を示す指標として、図１、式１によって表されるイヤリング率を使用した。イヤリング率が大きいほど耳発生が顕著となる。なお、通常の２ピース缶用材料としては本式によるイヤリング率で約４％以下のものが使用されている。
【００３１】
イヤリング率＝（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）／（缶壁平均高さ）・・・式１
【００３２】
【表１】
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表２は熱延、冷延、焼鈍の後、形状矯正のための軽圧下を含む種々の圧下率で２ＣＲを施した最終板厚０．１８ｍｍの鋼板で特性を評価した結果である。なお、トータル冷延率は８７〜９５％であった。ヒートバックルについては再結晶温度＋４０℃で連続焼鈍ラインを通板した際の、ヒートバックル発生の有無で判定した。
【００３３】
【表２】
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図２はトータル冷延率とイヤリング率の関係を見たものである。ここでトータル冷延率とは（最終板厚）／（冷延前板厚）で定義され、１ＣＲおよび２ＣＲを含んだ冷延工程での圧延率である。図２に示すように、本発明鋼では９０％以上の高冷延率領域で比較鋼と比しイヤリング率が小さい。また比較鋼は、２ＣＲを適用すると１ＣＲよりもイヤリング率が大きくなるが、本発明鋼では、２ＣＲを適用した場合にも非常に低いイヤリング率となるため、低イヤリングと良好な耐ヒートバックル性の両立が可能となる。
【００３４】
図２で用いた鋼成分を表３に示す。
【００３５】
【表３】
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図２および表２から明らかなように本発明の範囲内で製造されたものはイヤリング性、耐ヒートバックル性ともに良好な特性が得られている。
【００３６】
図３はスラブ加熱温度が異なるトータル冷延率９２〜９３％、２ＣＲ率２５〜３５％の発明鋼について、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（ＢＮとして存在するＮ）の影響を見たものである。図３に示すように、同程度の（ＡｌＮとして存在するＮ）／（ＢＮとして存在するＮ）であっても、スラブ加熱温度が１１００℃以下の場合にはイヤリング性の向上が見られる。特に、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（ＢＮとして存在するＮ）の比が、０．４を境として、０．４以下になると急激にイヤリング率が小さくなる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明によれば、イヤリング率を小さくしつつ、焼鈍時のヒートバックル発生率を低減することができ、極薄容器材料の高効率な製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イヤリング率を説明するための図である。
【図２】トータル冷延率とイヤリング率との関係を示す図である。
【図３】スラブ加熱温度と（ＡｌＮとして存在するＮ）／（ＢＮとして存在するＮ）とがイヤリング率に及ぼす影響を示す図である。
【図４】２ＣＲ率（％）とイヤリング率との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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