(57)【要約】【課題】  極薄鋼板で製造された加工品の剛性を損ねることなく、加工時の表面被膜の損傷低減効果を向上させる。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．０８００％以下、Ｎ：０．０６００％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：２．０％以下を含有し、残部Ｆｅを主体としてなる鋼を、冷延の後、再結晶焼鈍またはその後の熱処理の雰囲気、温度、時間等を調整することで、鋼中Ｎ量の変化、特に表層部と中心層部のＮ量および硬度を適当な範囲に制御する。これにより極薄鋼板により変形加工時の表面被膜損傷が少なく、かつパネル剛性に優れた鋼板を得られる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８００％以下、    Ｎ  ：０．０６００％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、          Ｍｎ：２．０％以下、
Ｐ  ：０．１０％以下、        Ｓ  ：０．０５％以下、
Ａｌ：２．０％以下
を含有し、（表層１／４厚さのＮ量）−（中心層１／４厚さのＮ量）：１０ｐｐｍ以上かつ（表層１／８厚さのＮ量）が６０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８００％以下、    Ｎ  ：０．０６００％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、          Ｍｎ：２．０％以下、
Ｐ  ：０．１０％以下、        Ｓ  ：０．０５％以下、
Ａｌ：２．０％以下
を含有し、（表層１／４厚さの鋼板断面平均硬度 (Ｈｖ) ）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ））≧１０、または（表層１／４厚さの鋼板断面最高硬度 (Ｈｖ) ）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ））≧２０  とすることを特徴とする、加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板。
【請求項３】
板厚が０．４ｍｍ以下である請求項１または２に記載の極薄鋼板。
【請求項４】
加工前までに表面に塗装もしくは樹脂被覆を施したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板。
【請求項５】
加工前までにメッキ処理を施したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板。
【請求項６】
缶容器に用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼板。
【請求項７】
質量％でさらに、
Ｔｉ：０．０５％以下、        Ｎｂ：０．０５％以下、
Ｂ  ：０．００５％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板。
【請求項８】
鋼板の板厚中心層１／４の平均成分で、
Ｔｉ：４＊Ｃ＋１．５＊Ｓ＋３．４＊Ｎ以上、  Ｎｂ：７．８＊Ｃ＋６．６＊Ｎ以上、  Ｂ  ：０．８＊Ｎ以上
の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板。
【請求項９】
質量％でさらに、
Ｃｒ：２０％以下、  Ｎｉ：１０％以下、  Ｃｕ：５％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板。
【請求項１０】
質量％でさらに、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、Ｗの合計で０．１％以下を含有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板。
【請求項１１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８００％以下、    Ｎ  ：０．０３００％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、          Ｍｎ：２．０％以下、
Ｐ  ：０．１０％以下、        Ｓ  ：０．０５％以下、
Ａｌ：２．０％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷延後、再結晶焼鈍と同時に、またはその後、板厚方向のＮの増加量の平均値が３０００ｐｐｍ以下となる窒化処理を行って、（表層１／４厚さのＮの増加量）が６０００ｐｐｍ以下、かつ（表層１／４厚さのＮの増加量）／（中心層１／４厚さのＮの増加量）の絶対値が２．０以上とすることを特徴とする、加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１２】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８００％以下、    Ｎ  ：０．０３００％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、          Ｍｎ：２．０％以下、
Ｐ  ：０．１０％以下、        Ｓ  ：０．０５％以下、
Ａｌ：２．０％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、冷延後、再結晶焼鈍と同時に、またはその後、Ｎ量の増加量が板厚平均で３０００ｐｐｍ以下となる窒化処理を行って、（表層１／４厚さの鋼板断面平均硬度 (Ｈｖ) ）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ））≧１０、または（表層１／４厚さの鋼板断面最高硬度 (Ｈｖ) ）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度 (Ｈｖ) ）≧２０  とすることを特徴とする、加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１３】
質量％でさらに、
Ｔｉ：０．０５％以下、      Ｎｂ：０．０５％以下、
Ｂ  ：０．００５％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項１１または１２に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１４】
鋼板の板厚中心層１／４の平均成分で、
Ｔｉ：４＊Ｃ＋１．５＊Ｓ＋３．４＊Ｎ以上、Ｎｂ：７．８＊Ｃ＋６．６＊Ｎ以上、    Ｂ  ：０．８＊Ｎ以上
の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１５】
質量％でさらに、
Ｃｒ：２０％以下、  Ｎｉ：１０％以下、  Ｃｕ：５％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１６】
質量％でさらに、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、Ｗの合計で０．１％以下を含有することを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の鋼板を製造するに当たり、再結晶焼鈍と同時に、またはその後、窒化処理を行うに際し、板温度が５５０〜８００℃の状態でアンモニアガスを０．０２％以上含有する雰囲気中に０．５秒以上、３６０秒以下保持し、窒化処理の後、５５０℃以上の温度域の熱履歴において温度と時間の積を４８０００以下または窒化処理の後、５５０℃から３００℃までの平均冷却速度を１０℃／秒以上とすることを特徴とする、加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の鋼板を製造するに当たり、再結晶焼鈍の後、窒化処理の前または後での再冷延率が２０％以下であることを特徴とする、加工後表面被覆膜損傷の少ない成型性に優れた高剛性鋼板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の鋼板を用いて成型したことを特徴とする、缶もしくは加工部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料缶、食缶、一般缶などの金属容器や、軽量パネルや電気部品、自動車部品等の一般構造材に利用される鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飲料缶、食品缶や軽量パネル、電気部品、自動車部品などに利用される鋼板では、低コスト化のため薄手化が進行している。中には容器分野にみられるような、０．２ｍｍ以下の素材（以下極薄鋼板と呼ぶ）が広く適用される例も増加している。
これらの缶容器や構造材の強度を確保する為、缶胴部や蓋部や構造部品に加工時にビード加工やエンボス加工等変形加工を施す必要がある。これらの場合、一般に極薄鋼板の表面にはメッキ処理や塗装やラミネート等の樹脂被覆が施されているが、ビード加工やエンボス加工等の変形加工を施すとこれらの被覆金属や被覆樹脂が損傷を受けたり、鋼板との密着性が劣化し、耐食性やその皮膜機能が劣化する傾向がある。
【０００３】
たとえば、食缶用胴材には一般に塗装鋼板が用いられるが、缶胴加工時のビード加工において、塗膜の密着性が劣化したり、亀裂が生じ、缶内腐食の起点となる懸念がある。そのため、一般に腐食性の高い内容物に適用する場合には塗膜厚みを高めたり、二重に塗装を行う等の対策が必要となりコストアップの原因となっている。
又、パイナップル缶等の果実缶では一般に錫メッキを施したブリキが塗装を施さずに用いられるが、この場合も缶加工時のビード加工やエンボス加工により、ビード加工部で錫メッキ層に微小な亀裂が生じて鉄が露出し錫−鉄間の局部電池効果により錫溶出が極度に進み、缶内錫濃度を押し上げ缶寿命を短くする懸念がある。
【０００４】
同様の問題はプレコート鋼板やプレラミネート鋼板を用いて加工される２ピース缶においても同じである。缶のボトム強度を確保する為にボトムドーム成型を行ったり、缶壁部の強度確保のためにビード加工を行うと、ビード部で被覆膜が損傷を受け、腐食の起点をなることがあり、腐食性の強い内容物への適用が困難な場合も生じていた。
又、電気部品や建築内装部品、自動車部品等へプレコート鋼板やラミネート鋼板や表面処理鋼板などのような、事前に被覆膜を付与した鋼板が適用される場合にも同様の問題を有する。部品のパネル剛性確保のため、エンボス加工や波板加工が施されることが一般的であるが、その場合にも、加工部で被覆膜の損傷が生じる懸念がある。
このような、変形加工時の表面皮膜への損傷の為、樹脂被覆鋼板や表面処理鋼板の適用範囲が大きく制約されたり、被膜を二重構造にしたり、潤滑油付与等の補助的な加工性改善対策が必要となり、コストアップや生産性低下が生じている。
【０００５】
これらの問題を解決するためには、ビード加工やエンボス加工等の変形加工を省略するか、もしくは加工度を最小化して、樹脂被覆へ損傷を低減せしめたり、変形加工時の表面への応力集中を緩和する必要がある。鋼板の素材面からこの問題を解消する為には、加工性を損ねることなく、缶パネル剛性等の部品剛性を高めビード加工やエンボス加工等の変形加工に頼らないか、もしくは加工時の表面への応力集中をミニマム化出来るような材質設計を施した鋼板が必要となる。
【０００６】
一般に鋼板特性の改善により部品剛性を高める方法には、より硬質の素材を用いる方法が一般的である。しかし、一般的に成分調整や、焼鈍後単純に再圧延を施しただけの材質全体を硬質化したな従来の材料では、硬質化に伴い延性が低下し成形時の材料破断などの問題を引き起こす。
たとえば、缶容器用素材の場合には生産性を損なわずに硬質材を得る方法として、上工程では同一の素材を準備し、できるだけ下工程での条件変更により材質を造り分けること方法、すなわち焼鈍後の再冷延の圧下率を高める方法（ＤＣＲ法）が一般に用いられ、特公平７−１０９０１０号公報などでその技術が開示されている。しかし、この方法では加工による転位強化を利用するため通常の固溶強化などに比べると延性の劣化が大きく缶成形の際のフランジ成形性が劣るなどの不具合も発生し易い。
【０００７】
焼鈍以降の工程で延性をそれほど阻害せずに強度調整する方法として、焼鈍時の窒化による技術が特許文献１〜３などで開示されている。しかし、これらの技術では窒化による表面硬度造り分けとそれによる生産性の向上については述べているが、特に表内層の硬度を制御することによる特に鋼板の加工後表面被覆膜損傷の低減については何ら記載がない。またその製造方法については、あたかもアンモニア含有雰囲気で保持すればよいが如く記されているのみで、表内層の材質を制御するための窒化の方法については具体的な記述が乏しく、これらの技術により本発明が目的とする極薄素材で成形した鋼板の、加工後表面被覆膜損傷の低減に資する知見を示すものではない。
【特許文献１】特開平０８−１７０１２２号公報
【特許文献２】特開平０８−１７６７８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１０７１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、容器や構造材等の部品加工において、十分な加工性を維持しつつかつ、パネル剛性を確保出来、さらに部品加工時の表面への応力集中を低減せしめる、材質特性を有する鋼板とその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、特に窒化過程を経て製造される鋼板の成分および窒化条件と材質との関係を検討するうち、成分、特にＮ量を特定範囲に限定し、さらに窒化条件を最適に調整することで材料の表層部および内層部の材質を好ましく制御することが可能で、これにより鋼板において、素材変形加工時の表面への応力集中が低減され、かつ加工後の部品剛性を高く維持出来ることを知見した。
【００１０】
すなわち本発明は、冷間圧延後に窒化処理を行い鋼中の窒素量または炭素量を増加させることにより単に表面硬度を造り分けただけではパネル剛性はそれほど向上するものではなく、鋼板において変形加工時の表面への応力集中を低減せしめるのに必要な窒化条件を具体的に提示し、その鋼板の必要特性を開示したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パネル剛性と加工性を両立可能な極薄容器用鋼板を高生産性にて得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、成分について説明する。成分はすべて質量％である。
焼鈍前のＣ量の上限は、加工性の劣化を回避するために必要であり、Ｃ：０．０８００％以下とする。好ましくは０．０６００％以下、さらに好ましくは０．０４０％以下である。窒化により焼鈍後にＣと同様の性質を有するＮを増量させる本発明鋼では強度確保などの観点で必要となるＣ含有量は低くても構わない。Ｃ：０．００５０％以下でも必要な強度確保が可能であり、０．００２０％以下でも構わないし、０．００１５％以下とすれば窒化量との兼ね合いもあるが通常の容器材料では規格外の極軟質材の製造も可能となる。
【００１３】
焼鈍前のＮ量の上限もＣ同様、加工性の劣化を回避するために必要であり、Ｎ：０．０６００％以下とする。好ましくは０．０３００％以下、さらに好ましくは０．０２００％以下、さらに好ましくは０．０１５０％以下、さらに好ましくは０．０１００％以下、さらに好ましくは０．００５０％以下、さらに好ましくはＮ：０．００３０％以下である。  注意を要するのは、後述のように焼鈍後の窒化によって含有させたＮは、加工時の表面被膜への応力集中回避をもたらす加工性能改善効果を付与するために存在するものであり、焼鈍前に存在するＮとは効果が異なることである。
【００１４】
Ｓｉは強度調整のために添加されるが多すぎると加工性が劣化するため２．０％以下とする。本発明鋼においては結晶粒界において窒化により鋼中に侵入したＮと窒化物を形成し、脆性的な割れを起こすばかりでなく、本発明の効果を損ねる場合もあるので、１．５％以下、さらに１．０％以下にする必要が生ずることもある。
【００１５】
Ｍｎは強度調整のために添加されるが多すぎると加工性が劣化するため２．０％以下とする。
Ｐは強度調整のために添加されるが多すぎると加工性が劣化するため０．１０％以下とする。
Ｓは熱間延性を劣化させ、鋳造や熱間圧延の阻害要因となるので０．０５％以下とする。
Ａｌは脱酸のために添加される元素であるが、高いと鋳造が困難となる、表面の疵が増加するなどの害があるため２．０％以下とする。
【００１６】
上述の基本元素以外に、通常の容器用鋼板で考慮される元素の効果およびその制御について以下に述べる。
Ｔｉは鋼板の再結晶温度を上げ、本発明が対象とする極薄鋼板の焼鈍通板性を著しく劣化させる。このため０．０５０％以下とする。特に高いｒ値が必要でない通常の用途ではＴｉを添加する必要はなく、０．０３％以下、さらに好ましくは０．０２％以下とする。  
【００１７】
また、窒化前まで固溶Ｔｉを残存させておき、窒化に伴い表面から鋼板に侵入するＮにより、特に鋼板表層部にＴｉ窒化物を形成させ鋼板表層のみを優先的に硬化させることで本発明が目的とする効果をより高めるには、中心層１／４厚さの平均成分でＴｉ：４＊Ｃ＋１．５＊Ｓ＋３．４＊Ｎ以上、Ｎｂ：７．８＊Ｃ＋６．６＊Ｎ以上、Ｂ：０．８＊Ｎ以上の一種または二種以上を含有させることが好ましい。
ここで中心層１／４厚さの平均成分としたのは、本発明では表層部のＮ量は窒化処理前後で大きく変化するため、上の各値もそれに応じて変化してしまうためである。本発明では窒化処理による変化が小さい中心層１／４厚さの平均成分を用いて窒化処理後の製品板での値で規定を行なうものとした。
【００１８】
また母材自体の耐食性を高めるなどの特性を付与するためにＣｒ：２０％以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｃｕ：５％以下で添加することは本発明の効果を何ら損ねるものではない。  さらに本発明で規定していない特性を付与するためにＳｎ，Ｓｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｖ，Ｗを合計で０．１％以下含有することは本発明の効果を何ら損ねるものではない。
【００１９】
次に、本発明において鋼板の仕様・特性・製造条件を定量的に規定する為の測定方法は表１に示すものを用いることを原則とするが、同等の精度を確保出来ることが公知で確認された測定法、評価法で代替しても構わない。
【００２０】
【表１】
2006009069.tif 000002
【００２１】
ここで本明細書中にて用いる、鋼板板厚方向の部位の区分について図１を用いて記述する。「表層１／４厚さ」とは図１中の対応部位を表す。また、「中心層１／４厚さ」とは図１中の対応部位を表す。なお、「表層１／４厚さ」に対応する部位は鋼板の両表面について存在するが、本発明ではそのどちらか一面についてでも本発明の限定範囲に該当するものを対象とする。
窒化の方法や窒化前の表面処理、さらには窒化後の何らかの処理当により、表と裏の窒素分布または硬度分布を変化させることは比較的容易であるが、本発明ではそのような表裏異表層の鋼板についても対象とする。これは片面のみでも本発明が目的とする成型時の表面被膜の損傷低減効果を得ることが可能だからである。
「表層１／４厚さのＮ量」は鋼板を研磨し、相当の部位のみを残存させた後、分析を行なうことで測定するものとする。同様に「中心層１／４厚さのＮ量」は両表面を研磨除去し相当部位のみについての分析値を使用する。
【００２２】
「表層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ）」および「中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ）」は、鋼板の断面を板厚方向の硬度分布が適当に評価できる程度に小さな圧痕の大きさとなるような荷重、かつ板厚方向の位置で測定したビッカース硬度を用いる。測定する板厚方向の位置については１／４厚さに少なくとも２個の測定値が入るように等間隔に板厚方向の位置を設定しこれらを用いる。そして各部以内で測定された値の平均値をそれぞれの断面平均硬度とする。
注意を要するのは各圧痕跡間の距離であるが、通常ビッカース硬度測定は圧痕の大きさに応じて最も近くにある圧痕と適当な距離を離す必要があるため、図２のように板表面の方向に適当な距離をずらしていくことで各圧痕跡間の距離を適当に保つことが可能となる。また、板表面に近い部位では板表面の影響が問題となるが、これは同等の材質を持つ鋼板を重ねて結束したものの断面硬度を測定した値を用いるものとする。
【００２３】
「表層１／４厚さの鋼板断面最高硬度（Ｈｖ）」および「中心層１／４厚さの鋼板断面最高硬度（Ｈｖ）」は、上述の「表層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ）」および  「中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度（Ｈｖ）」で得た硬度分布において、各部位内での最高高度を指す。
分析値および硬度分布は、成分元素の局所的な偏析や組織の不均一等により通常多少のばらつきが生ずるが、異常値を除外できる程度の適当な数量の試行により決定されるものとする。
【００２４】
以下、本発明の重要な要件である窒化の状態について記述する。
窒化によるＮの増加量や焼鈍後のＮ量は本発明の重要規定要件である。
本発明では特に鋼板の表層部と中心層部のＮ量に差をつけることを特徴とする。この差は（表層１／４厚さのＮ量）−（中心層１／４厚さのＮ量）で規定し、この値を１０ｐｐｍ以上、好ましくは４０ｐｐｍ以上、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以上、さらに好ましくは４０ｐｐｍ以上、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ以上、さらに好ましくは２０００ｐｐｍ以上、さらに好ましくは３０００ｐｐｍ以上とする。
この差がこれより小さいと本発明が目的とする加工性が得られない。また（表層１／４厚さのＮ量）の上限は６０００ｐｐｍとする。表層１／４厚さの平均で６０００ｐｐｍということは、本発明の通常の条件では最表面のＮ量は１００００ｐｐｍ以上となる場合もあり、メッキ不良など表面の問題が起きやすくなるためである。
【００２５】
またその結果として、鋼材の表層および中心層の硬度に差を有せしめることが本発明の特徴である。この差は（表層１／４厚さの鋼板断面平均硬度 (Ｈｖ) ）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度 (Ｈｖ) ）で規定し、この値を１０以上、好ましくは２０以上、さらに好ましくは３０以上とする。この差がこれより小さいと本発明が目的とする加工性が得られない。また（表層１／４厚さの鋼板断面最高硬度）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度）で規定することもできる。この場合はこの値を２０ポイント以上、好ましくは３０ポイント以上、さらに好ましくは４０ポイント以上とする。
【００２６】
上記のように表層のＮ量および硬度を中心層との比較において制御するには、窒化処理前の状態も合わせて好ましく制御しておく必要がある。すなわち、窒化前の鋼板の含有Ｎ量は０．０６００％以下とすることが好ましい。窒化前にすでに多量のＮを含有している場合は本発明の効果が発現しにくくなる。さらに好ましくは０．０３００％以下、さらに好ましくは０．０２００％以下、さらに好ましくは０．０１００％以下、さらに好ましくは０．００５０％以下、さらに好ましくは０．００３０％以下である。
そして、窒化によりＮ含有量を高めるが、その増加量は板厚平均で３０００ｐｐｍ以下とする。通常の製造工程を想定すれば板厚平均でこれを超えて増加している場合は、板表面のＮ量は非常に高い値となりメッキ性などの阻害要因となる。好ましくは２０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２００ｐｐｍ以下とする。窒化処理前のＮ量やその他の鋼成分によっては１００ｐｐｍ以下でも十分な効果を得ることができる。
【００２７】
また本発明では、Ｎの増加が板厚全体にわたったものになってはならない。すなわち  （表層１／４厚さのＮの増加量）／（中心層１／４厚さのＮの増加量）の絶対値が２．０以上となるように表層部のみのＮ量を効率的に増加させる必要がある。ここで絶対値としたのは、成分がほとんど変化しない中心層のＮ量の分析値は、測定の機会によっては各種のばらつきに起因して板厚全体の値より小さくなる場合もあるからである。この係数は好ましくは３．０以上、さらに好ましくは５．０以上、さらに好ましくは１０以上である。
【００２８】
またこのような窒化前後のＮ量の変化を制御することにより、断面硬度について鋼材の表層および中心層の硬度に差を有せしめることが本発明の特徴である。
上述と同様にこの差は（表層１／８厚さの鋼板断面平均硬度）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度）で規定し、この値を１０ポイント以上、好ましくは２０ポイント以上、さらに好ましくは３０ポイント以上とする。この差がこれより小さいと本発明が目的とする加工性が得られない。また（表層１／８厚さの鋼板断面最高硬度）−（中心層１／４厚さの鋼板断面平均硬度）で規定することもできる。この場合はこの値を２０ポイント以上、好ましくは３０ポイント以上、さらに好ましくは４０ポイント以上とする。
【００２９】
次に窒化条件に関して述べる。
本発明の窒化処理は、冷延後の再結晶焼鈍と同時またはその後に、再結晶焼鈍と連続して行なうことが生産性の観点からは好都合であるが、特に限定するものではない。焼鈍の方法はバッチ式または連続焼鈍を問わずに適用が可能である。ただし窒化処理の生産性および窒化材のコイル内材質の均一性の観点からは、連続焼鈍法がはるかに有利である。
また本発明が規定するように、表内層の材質を制御し大きな効果を得るには、窒化時間およびその後の熱履歴が長時間化するのは不利となることからも、少なくとも窒化処理は連続焼鈍設備で行なわれることが好ましい。特別な理由がない場合は連続焼鈍材に適用されるものとする。特に連続焼鈍工程において炉中の雰囲気を部分的に制御し、前半で再結晶、後半で窒化する工程は生産性や材質の均一性、窒化状態の制御のし易さなど多くのメリットがある。
【００３０】
また再結晶が終了する前に窒化処理を行なうと、再結晶が著しく抑制されて未再結晶組織が残り、加工性の顕著な劣化が起こる場合があり注意が必要である。この限界は鋼成分や窒化条件、再結晶焼鈍条件などで複雑に決定されるものであるが、当業者であれば未再結晶組織が残存しない条件を適度な試行の後に見出すことは容易である。窒化処理は窒化による鋼板のＮ増加量のみならず、鋼成分や再結晶焼鈍条件、さらには窒化後の熱履歴等も考慮し、Ｎの鋼板表面から内部への拡散や板厚断面での硬度変化を考えて決定する必要がある。単にロックウェル硬度で決定される材質だけを指標にしたのでは、本発明が目的とする好ましい加工時の表面被膜の損傷低減効果を得ることはできない。
【００３１】
この条件は実操業では適当な回数の試行を参考とし決定する必要があるが、基本的な考え方は以下のようであり、それに基づき本発明を規定する。すなわち、窒化は板温度が５５０〜８００℃の状態で行なわれる必要がある。これは通常の焼鈍のように窒化雰囲気をこの温度にしておき、その雰囲気中に鋼板を通過させることで板温度をこの範囲にし、同時に窒化を行なうことも可能であるし、窒化雰囲気はより低い温度としておき、この範囲の温度に加熱した鋼板をその中に侵入させることで窒化を進行させてもよい。
【００３２】
窒化雰囲気をこの温度に昇温する場合には、鋼板の窒化とは無関係な雰囲気の変質および分解により鋼板の窒化効率が低下する場合があるので、５５０〜７５０℃とする。好ましくは６００〜７００℃、さらに好ましくは６３０〜６８０℃である。
窒化雰囲気は体積比で窒素ガスを１０％以上、さらに好ましくは２０％以上、さらに好ましくは４０％以上、さらに好ましくは６０％以上含み、必要に応じて水素ガスを９０％以下、さらに好ましくは８０％以下、さらに好ましくは６０％以下、さらに好ましくは２０％以下含み、さらに必要に応じてアンモニアガスを０．０２％以上含んだものとする。  
【００３３】
残部は酸素ガス、水素ガス、二酸化炭素ガス、炭化水素ガスまたは各種の不活性ガスなどが可能である。特にアンモニアガスは窒化効率を上げるために効果が高く、所定の窒化量を短時間で得ることが可能となるため、鋼板中心へのＮの拡散を抑制し、本発明にとって好ましい効果を得ることができる。この効果は０．０２％以下でも十分であるが、好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは０．２％以上、さらに好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは５％以上、１０％以上とすれば、５秒以下での窒化処理でも十分な効果を得ることが可能となる。
【００３４】
また、アンモニアガス以外の比率、特に窒素ガスと水素ガスが主要なガス成分となる場合については、体積で（窒素ガス）／（水素ガス）を１以上にすることが窒化効率の点から好ましく、この比を２以上にすることでさらに効率的な窒化が可能となる。
また、通常の焼鈍においては窒素ガスと水素ガスを主体とした雰囲気中で窒化しないような条件で焼鈍が行なわれるが、当業者であれば上に述べたアンモニアガスの混入に限らず、露点の変更やわずかな微量ガスの混入、ガス比率の変更などにより窒化が起きる条件に変更することも適当な試行の後に可能である。少なくとも焼鈍を含む熱処理により窒化したことが現在の分析能力によって検知できるものを本発明の対象とする。
【００３５】
窒化雰囲気での保持時間は特に限定されるものではないが、５５０℃以上という本発明の温度条件に絡んで、０．４００ｍｍ程度の鋼板厚さを考えると、保持中の鋼中Ｎの拡散により窒化により鋼板表面から侵入したＮが鋼板中心層へ到達し、本発明が目的とするＮ分布または硬度分布が得られなくなることを考慮し、３６０秒を上限とする。また窒化効率を向上させても、本発明が必要とする窒化量および鋼板板厚方向の窒素および硬度分布を得るには０．５秒は必要である。好ましくは５〜１２０秒、さらに好ましくは１０〜６０秒である。
【００３６】
鋼板板厚方向の窒素分布を制御するには、窒化後の鋼板の熱履歴も重要となる。対象となる鋼板の板厚および鋼中での窒素の拡散を考慮すると、高温での長時間保持は好ましくない。しかし、この熱処理により窒素分布を適当になだらかにすることで本発明の効果をより顕著にすることも可能となる。このためには５５０℃以上の温度域での履歴が重要で、この温度域での温度（℃）と時間（秒）の積を４８０００以下とすることが好ましい。  これは６００℃で８０秒、８００℃で６０秒に相当するが、温度が連続的に変化するときは、その効果が適当に評価されるように５秒程度ごとの時間領域に分割し温度変化を記録し、各領域についての温度と時間の積の和を求めることでも評価が可能である。もちろんこれはある温度幅をもった温度領域に分割して評価してもよい。好ましくは２４０００以下、さらに好ましくは１２０００以下で、通常は窒化終了時点で鋼中窒素の分布がほぼ決定するように窒化条件を設定しておくことが好ましい。
【００３７】
上述の熱履歴に絡んで、窒化後の冷却速度が発明の効果に大きく影響する。すなわち、窒素分布がほとんど変化しない低温短時間でも、冷却過程での窒化物の形成状態が大きく変化するため断面硬度分布には顕著な差が見られる場合がある。５５０℃から３００℃までの平均冷却速度を１０℃／秒以上とすることで、固溶窒素をより多く残存させ表層部を中心層に比し相対的に硬質にし、加工時の表面被膜の損傷低減効果を向上させることが可能となる。好ましくは２０℃／秒以上、さらに好ましくは５０℃／秒以上である。ただし、固溶窒素を過度に残存させると、用途によっては時効性が問題となる場合があるので注意が必要である。
【００３８】
極薄鋼板の製造においては、硬度調整や板厚調整のために再結晶焼鈍の後に再冷延を行なう場合がある。この圧下率は形状調整のために行なわれるスキンパスに近い数％程度から、冷延と同様の５０％以上までが実用化されている。本発明に再冷延法を適用する場合、この圧下率は４０％以下が好ましい。圧下率がこれ以上になると、本発明が特徴とする表層と内層の特性差が小さくなり発明の効果が消失するのみでなく、鋼板自体が硬質になり、本発明によって加工時の表面被膜の損傷低減効果を付与する必要性がなくなる。
また、再冷延圧下率の上昇は鋼板の加工性を劣化させるので、缶強度を付与する目的に限定すれば本来好ましい方法ではない。好ましくは３０％以下、さらに好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下、好ましくは５％以下、好ましくは３％以下とする。  再冷延の時期は、生産性の観点から好ましい再結晶焼鈍と窒化処理を連続的に行なう工程においては窒化処理の後になるが、再結晶焼鈍と窒化処理を別の工程で行なう場合には、窒化処理の前に行なうことも可能である。
【００３９】
鋼板の厚みはここで特に規定するものではないが、特に０．４ｍｍ以下の極薄鋼板では変形加工時の表面応力集中の回避効果が高まるので、本発明の効果をより有効に発揮出来る。板厚が厚い場合には窒化による表層硬化の厚さが相対的に小さくなり、本発明の効果が現れにくくなるためもある。好ましくは０．３００ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２４０ｍｍ以下の鋼板を対象とし、０．２００ｍｍ以下の鋼板では非常に顕著な効果を得ることが可能となる。
【００４０】
このように窒化によるＮの増加量、窒化後のＮ量さらには断面硬度を表層と中心層を区別し、板厚方向への分布を考慮し制御することで、ただ単にＮを含有した鋼や表面硬度の造り分けのみを目的として窒化した鋼に無い、本発明鋼特有の材質を持つようになるメカニズムは明確ではないが、表層部に比較して増大する固溶Ｎおよび窒化物により、曲げ変形に対する抵抗性が高まるためと考えられる。
そして、この効果は対象材の板厚や変形を起きる際の外力、内圧や容器の形状などの条件が絡んで、本発明で規定する表層と中心層の差を意識した窒化量および窒化条件と相まって、非常に効果的に加工時の表面被膜の損傷低減効果性が発現するためではないかと推定される。
【００４１】
本発明の効果は成分調整以降、焼鈍前の熱履歴、製造履歴によらない。熱延を行う場合のスラブはインゴット法、連続鋳造法などの製造法には限定されず、また熱延に至るまでの熱履歴にもよらないため、スラブ再加熱法、鋳造したスラブを再加熱することなく直接熱延するＣＣ−ＤＲ法、さらには粗圧延などを省略した薄スラブ鋳造によっても本発明の効果を得ることができる。また熱延条件にもよらず、仕上げ温度をα＋γの二相域とする二相域圧延や、粗バーを接合して圧延する連続熱延によっても本発明の効果を得られる。  
【００４２】
また、本発明鋼を溶接部を有する容器用素材として用いる場合には、熱影響部の軟化を抑制、特にＮ濃度が高い表層部が急冷され硬化するため、溶接部の強度を向上させる効果も有する。これはＢ，Ｎｂなど通常でも熱影響部の軟化を抑制する元素が添加された場合にはさらに顕著となる。
【００４３】
本発明の加工前にメッキ等の表面処理や樹脂被覆を適用された鋼板の場合、表面被覆損傷低減効果がより明確となる。メッキ種類や樹脂被覆の仕様については本発明で特に規定するものではない。被膜の種類や特性はその用途や総合的な要求性能により規定され、その被膜の機械特性により多少の差異があるが、本発明の効果を損なうものではない。たとえば、缶用表面処理としては通常、錫、クロム（ティンフリー）、ニッケルッメッキなどが施される。又、自動車部品や電気部品では亜鉛メッキ、亜鉛―錫メッキ、鉛メッキ、ターンメッキなどが施される。
また、近年使用されるようになっている有機皮膜を被覆したラミネート鋼板としては、たとえばＰＥＴラミネート、ポリプロピレン、ナイロン等の被覆が可能である。事前に塗装被覆した鋼板としては、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ビニルオルガノゾル系樹脂、もしくはその２種以上の混合樹脂による塗膜による被覆が例として挙げられるが、本発明の効果を損なうことなく使用できる。
【実施例】
【００４４】
実施例としてパネル剛性比較試験結果とビード加工実施時の表面損傷度の比較試験結果を示す。
ここで、パネル剛性比較試験法は次の方法を採用した。
まず、長さ１００ｍｍ、幅４０ｍｍの試験片を試験片長手方向を圧延方向となるサンプル：Ｌと試験片幅方向が圧延方向となるサンプル：Ｃをそれぞれ２枚ずつ準備する。
図３で示すように３０ｍｍスパンで２点支持し、センター部に応力を加えた時の荷重とたわみ量との関係から算出した最大曲げ強さ応力（σ）の値を算定する。
上記の値をＬ，Ｃすべてのサンプルにわたり平均した値を評価指標とした。
【００４５】
ここで最大曲げ強さ応力は、曲げ試験での最大荷重に基づき下記の式より算出した。
最大曲げ強さ応力＝最大荷重＊試験スパン（３０ｍｍ）／４／断面係数
断面係数＝試験片幅（４０ｍｍ）＊試験前試験片板厚（ｍｍ）＊試験前試験片板厚
（ｍｍ）／６
【００４６】
表面被膜健全性については、下記のような方法で確認した。
まず、試験板表面に２．８ｇ／ｍ2 の錫メッキとＣＤＣ重クロム酸電解化成処理を施したのち、１０ｍｇ／ｄｍ2 のエポキシフェノール塗料（関西ペイント製９９Ｄ１４６５）を塗布し、８７ｍｍΦの円筒に加工し、さらに２ｍｍ高さ、ピッチ１０ｍｍのビード（１０周／缶）を円筒円周方向に施した後、５５ｍｇ／ｄｍ2 のエポキシフェノール塗料（関西ペイント製９９Ｄ１４６５）を塗装した２．８ｇ／ｍ2 の錫メッキをほどこしたブリキにて製造された缶蓋を巻きつけた。
【００４７】
その上で、試験缶内に１％ＮａＣｌ  Ｓｏｌ．ｗｉｔｈ  Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 の溶液を充填し、缶内試験液中に電極を挿入し、缶サンプル側がアノーディックになる条件で、６．３Ｖで３秒間通電し、その電流値を測定した。試験は３回個別のサンプルで繰り返し、平均試験値にて比較した。結果を表２に示す。
本発明により、パネル剛性、表面被覆性ともに改善されていることが確認された。なお表２でのＮ量は窒化後の板厚平均のＮ量である。
【００４８】
【表２】
2006009069.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】板厚方向の測定位置を示す模式図である。
【図２】板厚方向のビッカース硬度の測定位置を示す模式図である。
【図３】パネル剛性比較試験法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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