(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下、
Ｓｉ：０．０２％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下および
Ｎ：０．００８０％以上０．０２００％以下
を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下であり、
板厚が０．２０ｍｍ以下である鋼板。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下、
Ｓｉ：０．０２％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下および
Ｎ：０．００８０％以上０．０２００％以下
を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下である鋼板からなる王冠。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下、
Ｓｉ：０．０２％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下および
Ｎ：０．００８０％以上０．０２００％以下
を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下である鋼板からなるＤＲＤ缶。
【請求項４】
請求項１に記載の鋼板の製造方法であって、
鋼素材を１２００℃以上で加熱し、仕上げ圧延後に６７０℃以下の温度域にて巻取る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延後の熱延板に酸洗を行う酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板に冷間圧延する一次冷間圧延工程と、
前記一次冷間圧延後の冷延板に、６５０℃以上７５０℃以下の温度域で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍後の焼鈍板に、２台以上のスタンドを有する圧延設備にて各スタンド間の平均張力を９８ＭＰａ以上として、１０％以上３０％以下の圧下率での冷間圧延を行う二次冷間圧延工程と、
を有する鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板、特に成形性に優れる高強度薄鋼板およびその製造方法に関するものである。このような鋼板の典型例としては、絞り加工と再絞り加工とを組み合わせて成形されるＤＲＤ（Drawing  and  Redrawing）缶やガラス瓶などの栓として用いられる王冠などの素材として供する、薄鋼板がある。さらに、本発明は、前記鋼板を成形して得られる王冠およびＤＲＤ缶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、清涼飲料水や酒類などの飲料用の容器には、王冠と呼ばれる金属製の栓が広く用いられている。一般的に、王冠は薄鋼板を素材としてプレス成形によって製造され、瓶の口を塞ぐ円盤状の部分と、その周囲に設けられた襞状の部分とからなり、襞状の部分を瓶の口にかしめることによって瓶を密封する。【０００３】
王冠が用いられる瓶には、ビールや炭酸飲料など、高い内圧を生じる内容物が充填されることが多い。従って、温度の変化などで内圧が高まった場合に、王冠が変形して瓶の密封が破られ内容物が漏洩することがないように、王冠には高い耐圧強度が必要である。さらには、温度の変化などで内圧が高まった場合に、輸送時の外部からの衝撃で瓶の密封が破られないように、耐衝撃性も重要である。また、素材の強度が十分であっても、成形性に乏しい場合は襞の形状が不均一になり、瓶の口にかしめても十分な密封性が得られない場合が生じるため、成形性に優れていることも必要である。【０００４】
王冠の素材に供する薄鋼板には、主にＳＲ（Single  Reduced）鋼板が用いられている。これは、冷間圧延により鋼板を薄くした後に、焼鈍を施し、調質圧延を行うものである。従来の王冠用鋼板の板厚は、一般的に０．２２ｍｍ以上であり、食品や飲料の缶などに用いる軟鋼を素材としたＳＲ材を適用することで十分な耐圧強度および耐衝撃性と成形性とを確保することが可能であった。【０００５】
近年、缶用鋼板と同様に、王冠用鋼板についてもコストダウンを目的とした薄肉化の要求が高まっている。王冠用鋼板の板厚が０．２０ｍｍ以下になると、従来のＳＲ材で製造した王冠では耐圧強度および耐衝撃性が不足することになる。耐圧強度および耐衝撃性の確保のためには、焼鈍のあとに二次冷間圧延を施して、薄肉化に伴う強度の低下を補う加工硬化を利用できるＤＲ（Double  Reduced）鋼板が適用されている。【０００６】
ところで、王冠は、成形初期段階で中央部がある程度絞られ、その後、外縁部が襞の形状に成形される。ここで、王冠の素材が成形性の低い鋼板であると、図１に模式的に示すような襞が適正位置より王冠上面側から形成される、形状不良を生じることがある。この形状不良の王冠は、見た目が悪く消費者の購買意欲を低下させるだけではなく、瓶に打栓されても耐圧強度および耐衝撃性が得られず内容物が漏洩する虞がある。【０００７】
一方、ＤＲＤ缶には、缶内部の圧力が上昇または低下した場合に缶が変形しないような、高い耐圧強度が必要である。さらには、輸送時に外部からの衝撃でＤＲＤ缶が変形すると、内容物の漏洩や、外観が損なわれることによる消費者の購買意欲低下などが生じるため、耐衝撃性も重要である。また、ＤＲＤ缶の素材となる鋼板の強度が十分であっても、該鋼板が成形性に乏しい場合は、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねくことになる。フランジ部にしわが生じると、ＤＲＤ缶に成形した後、缶内部の圧力が上昇または低下した際に、しわ発生部付近に応力が集中しやすく、十分な耐圧強度が得られない場合が生じる。従って、ＤＲＤ缶の素材に供する鋼板は、成形性に優れていることも必要である。【０００８】
しかも、近年では、王冠用鋼板と同様に、ＤＲＤ缶用鋼板においてもコストダウンを目的とした薄肉化の要求が高まっている。この薄肉化に伴い、十分な耐圧強度および耐衝撃性と成形性を確保することがさらに重要になってきている。【０００９】
以上の点を踏まえた、王冠用の高強度薄鋼板について、例えば特許文献１には、化学組成として、質量％で、Ｃ：０．００１０％〜０．００６０％、Ｓｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｍｎ：０．１０％〜０．５０％、Ｔｉ:０〜０．１００％、Ｎｂ：０〜０．０８０％、Ｂ：０〜０．００８０％、を含有し、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下、Ａｌ：０．１０００％以下、Ｎ：０．０１００％以下に制限し、残部がＦｅおよび不純物を含有し、前記鋼板の圧延方向に対して２５〜６５°の方向のｒ値の最小値が１．８０以上であり、かつ、前記圧延方向に対して０°以上３６０°未満の方向の前記ｒ値の平均値が１．７０以上であり、降伏強度が５７０ＭＰａ以上であることを特徴とする王冠用鋼板が提案されている。【００１０】
また、例えば特許文献２には、化学組成として、質量で、Ｃ：０．００３０〜０．００６０％、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．００５％以上、０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５％超、０．１％以下、Ｎ：０．００５％以下を含有し、かつ所定の式を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、板厚が０．２ｍｍ以下、かつ硬度レベル（ＨＲ３０Ｔ）が６７±３〜７６±３、面内異方性を示すΔｒ値が、±０．２以下であることを特徴とする加工性に優れたブリキおよびＴＦＳ用鋼板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第６０５７０２３号
【特許文献２】特許第４５５９９１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の技術でよって製造される鋼板は、特に薄肉化した場合の成形性並びに強度が不足する傾向にあり、該鋼板を素材として成形した王冠はその耐衝撃性が従来の王冠よりも劣っている点に問題を抱えていた。この問題は、ＤＲＤ缶用の素材とした場合も同様である。【００１３】
特許文献２に記載の技術でよって製造される鋼板は、特に薄肉化した場合の成形性並びに強度が不足する傾向にあり、該鋼板を素材として成形したＤＲＤ缶はその耐衝撃性が従来のＤＲＤよりも劣っている点に問題を抱えていた。この問題は、王冠用の素材とした場合も同様である。【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄肉化しても十分な成形性と強度を備える鋼板とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、合金成分と製造条件を最適化し、表面から板厚の１／２深さ位置の転位密度を制御することによって、薄肉化しても十分な成形性と強度を備える鋼板を提供できることを知見した。本発明はこの知見に由来するものであり、その要旨は以下の通りである。【００１６】
（１）質量％で、
Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下、
Ｓｉ：０．０２％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下および
Ｎ：０．００８０％以上０．０２００％以下
を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下である鋼板。【００１７】
（２）板厚が０．２０ｍｍ以下である前記（１）に記載の鋼板。【００１８】
（３）前記（１）または（２）に記載の鋼板からなる王冠。【００１９】
（４）前記（１）または（２）に記載の鋼板からなるＤＲＤ缶。【００２０】
（５）前記（１）または（２）に記載の鋼板の製造方法であって、
鋼素材を１２００℃以上で加熱し、仕上げ圧延後に６７０℃以下の温度域にて巻取る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延後の熱延板に酸洗を行う酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板に冷間圧延する一次冷間圧延工程と、
前記一次冷間圧延後の冷延板に、６５０℃以上７５０℃以下の温度域で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍後の焼鈍板に、２台以上のスタンドを有する圧延設備にて各スタンド間の平均張力を９８ＭＰａ以上として、１０％以上３０％以下の圧下率での冷間圧延を行う二次冷間圧延工程と、
を有する鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、薄肉化しても十分な強度および優れた成形性を備える鋼板を提供することができる。とりわけ、この鋼板を素材として王冠あるいはＤＲＤ缶を製造した場合、薄肉化した王冠あるいはＤＲＤ缶においても耐衝撃性能を高い水準で維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】形状不良の王冠を示す模式図である。
【図２】王冠の断面形状プロフィール観察面を示す図である。
【図３】王冠の断面形状プロフィールの典型例を示す図である。
【図４】ＤＲＤ缶に行う耐衝撃性試験の要領を示す図である。
【図５】ＤＲＤ缶に行う耐衝撃性試験の評価対象を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下、Ｓｉ：０．０２％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下、Ｎ：０．００８０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下である。
まず、鋼板の成分組成における各成分量の限定理由から順に説明する。なお、成分に関する「％」表示は、特に断らない限り「質量％」を示す。
【００２４】
Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下
Ｃは、侵入型元素であり、微量の添加で大きな固溶強化が得られる。この固溶強化により鋼板素地の摩擦力を向上させる結果、後述の二次冷間圧延中の転位の移動速度が低下し、低い圧下率でも材料に多量の転位が導入され、転位密度が向上する。すなわち、Ｃ含有量が０．００６％以下では鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉の王冠とした場合に、従来の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供して薄肉のＤＲＤ缶とした場合に、従来のＤＲＤ缶と同等の耐衝撃性が得られない。一方、Ｃ含有量が０．０１２％を超えると、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が１．０×１０１５／ｍ２超えとなり、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、Ｃ含有量は０．００６％超０．０１２％以下とする。好ましくは、０．００７％以上０．０１％以下である。
【００２５】
Ｓｉ：０．０２％以下
Ｓｉの含有量が０．０２％を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。さらに、鋼板の表面処理性の劣化および耐食性の低下を招く。以上より、Ｓｉの含有量は０．０２％以下とする。好ましくは、０．０１％以下とする。なお、過剰にＳｉを低下させることは製鋼コストの増大を招くため、Ｓｉの含有量は０．００４％以上とすることが好ましい。
【００２６】
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下
Ｍｎは侵入型元素であり、微量の添加で大きな固溶強化が得られる。この固溶強化により鋼板素地の摩擦力を向上させる結果、後述の二次冷間圧延中の転位の移動速度が低下し、低い圧下率でも材料に多量の転位が導入され、転位密度が向上する。すなわち、Ｍｎの含有量が０．１０％未満では、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉化の王冠とした場合に、従来の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供して薄肉のＤＲＤ缶とした場合に、従来のＤＲＤ缶と同等の耐衝撃性が得られない。さらに、Ｍｎの含有量が０．１０％未満では、Ｓの含有量を低下させても熱間脆性を回避することが困難になり、連続鋳造時に表面割れなどの問題が生じる。一方、Ｍｎ含有量が０．６０％を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、Ｍｎ含有量は０．１０％以上０．６０％以下とする。好ましくは、Ｍｎの含有量は０．１５％以上０．５０％以下である。
【００２７】
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐの含有量が０．０２０％を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合に、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。さらには、耐食性が低下する。以上より、Ｐの含有量は０．０２０％以下とする。好ましくは、０．０１５％以下とする。なお、Ｐを０．００１％未満とするには脱Ｐコストが過大となるため、Ｐの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
【００２８】
Ｓ：０．０２０％以下
Ｓの含有量が０．０２０％を超えると、鋼板中で介在物を形成し、鋼板の熱間延性の低下並びに耐食性の劣化をもたらす上、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合に、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。したがって、Ｓの含有量は０．０２０％以下とする。好ましくは、０．０１５％以下とする。なお、Ｓを０．００５％未満とするには脱Ｓコストが過大となるため、Ｓの含有量は０．００４％以上とすることが好ましい。
【００２９】
Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下
Ａｌは、製鋼時の脱酸剤として必要な元素であるが、Ａｌ含有量が０．０１％未満では、脱酸が不十分となり介在物が増加し、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合に、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。一方、Ａｌが０．０７％を超えると、ＡｌＮが多量に形成されるため、鋼中のＮが減少し後述するＮの効果を得られなくなる。以上より、Ａｌ含有量は０．０１％以上０．０７％以下とする。好ましくは、０．１５％以上０．５５％以下とする。
【００３０】
Ｎ：０．００８０％以上０．０２００％以下
Ｎは、侵入型元素であり、Ｃと同様に、微量の添加で大きな固溶強化が得られる。この固溶強化により鋼板素地の摩擦力を向上させる結果、後述の二次冷間圧延中の転位の移動速度が低下し、低い圧下率でも材料に多量の転位が導入され、転位密度が向上する。すなわち、Ｎ含有量が０．００８０％未満では、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉の王冠とした場合に、従来の厚肉の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供して薄肉のＤＲＤ缶とした場合に、従来のＤＲＤ缶と同等の耐衝撃性が得られない。一方、Ｎ含有量が０．０２００％を超えると、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が１．０×１０１５／ｍ２超えとなり、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、Ｎ含有量は０．００８０％以上０．０２００％以下とする。好ましくは、０．００９０％以上０．０１９％以下である。
以上の成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
【００３１】
さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＭｏは、本発明の効果を損なわない範囲で含有してもよい。その際、ＡＳＴＭ  Ａ６２３Ｍ−１１に準拠して、Ｃｕは０．２％以下、Ｎｉは０．１５％以下、Ｃｒは０．１０％以下、Ｍｏは０．０５％以下とすることが好ましい。その他元素は０．０２％以下とすることが好ましい。
【００３２】
また、本発明の鋼板では、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下であることが肝要である。
さて、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、鋼板の強度は鋼板を例えば王冠用に供した場合の王冠の耐衝撃性で評価することができ、あるいは、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合のＤＲＤ缶の耐衝撃性で評価することができ、これらの耐衝撃性は転位密度の増加で向上することを見出した。ここで、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上であれば、薄肉化しても従来の厚肉の王冠やＤＲＤ缶と同等の耐衝撃性を得ることができる。この理由は明確ではないが、転位密度が増加すると転位同士によるピン止めにより変形抵抗が増加するものと考えられる。そのために、王冠に例えば瓶内圧が高い状態で外部から衝撃が加わったときにも王冠がはずれにくくなる。あるいは、例えばＤＲＤ缶に外部から衝撃が加わったときにも、缶は変形しづらくなる。従って、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度を２．０×１０１４／ｍ２以上とする。
【００３３】
一方で、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が１.０×１０１５／ｍ２を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供した場合、ＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度は２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下とする。より好ましい範囲は、３．０×１０１４／ｍ２以上９．０×１０１４／ｍ２以下である。なお、転位密度を上記の範囲とするには、上述の成分組成に従う鋼スラブを後述の製造工程に供すればよい。
【００３４】
ここで、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度は、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置まで化学研磨で減厚して表出した面を、Ｘ線回折でＣｏ線源を用いてFe（１１０）（２００）（２１１）（２２０）の４面のピーク位置と半価幅を測定した。歪みのないSi単結晶の半価幅で、測定した半価幅を補正し、Williamson hall法で局所歪εを求めて次式（１）を用いて転位密度ρを算出した。バーガースベクトルｂは0.25nmとした。  
0006468406.tif 000002
【００３５】
なお、本発明の鋼板の組織は、再結晶組織とすることが好ましい。なぜなら、焼鈍後に未再結晶があると、材質が不均一となり例えば王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねくからである。あるいは、例えばＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねくためである。但し、未再結晶組織の面積率が５％以下であれば、王冠成形時の襞が王冠上面から発生する形状不良、あるいはＤＲＤ缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良にはほとんど影響しないため許容できる。また、再結晶組織はフェライト相であることが好ましく、フェライト相以外の相は１．０％未満とすることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の製造方法について説明する。
製造工程としては、熱間圧延工程と、酸洗工程と、一次冷間圧延工程と、焼鈍工程と、二次冷間圧延工程とを有する。なお、以下の説明において、温度の規定は鋼板（素材）の表面温度とする。
【００３７】
まず、上記の成分組成に調整した鋼を転炉などで溶製しスラブなどの鋼素材とする。使用する鋼素材は、成分のマクロ偏析を防止するために連続鋳造法で製造するのが好ましいが、造塊法、薄スラブ鋳造法で製造してもよい。また、鋼素材を製造したのち、いったん室温まで冷却し、その後再度加熱する従来法に加え、室温まで冷却しないで、温片のままで加熱炉に装入する、あるいはわずかの保熱を行った後に直ちに圧延する直送圧延・直接圧延などの省エネルギープロセスも問題なく適用できる。
得られた鋼素材を、熱間圧延工程に供する。この熱間圧延工程は、上記成分組成を有する鋼素材を、１２００℃以上で加熱し、仕上げ圧延後に６７０℃以下の温度域にて巻取る工程である。
【００３８】
［鋼素材加熱温度：１２００℃以上］
鋼素材を再加熱する場合、鋼素材再加熱温度が１２００℃未満では、ＡｌＮを十分に溶解できず、二次冷間圧延工程時に固溶Ｎが確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉の王冠とした場合に、従来の厚肉の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。あるいは、鋼板を例えばＤＲＤ缶用に供して薄肉のＤＲＤ缶とした場合に、従来のＤＲＤ缶と同等の耐衝撃性が得られない。なお、酸化重量の増加にともなうスケールロスの増大などから、スラブ加熱温度は１３００℃以下とすることが望ましい。なお、スラブ加熱温度を低くしても熱間圧延時のトラブルを防止するといった観点から、シートバーを加熱する、いわゆるシートバーヒーターを活用してもよい。
【００３９】
［仕上圧延］
熱間圧延工程の仕上圧延温度は、圧延荷重の安定性の観点から８５０℃以上であることが好ましい。一方、必要以上に仕上圧延温度を高くすることは薄鋼板の製造を困難にする場合がある。具体的には、仕上圧延温度は８５０〜９６０℃の温度範囲内とすることが好ましい。
【００４０】
［巻取り温度：６７０℃以下］
巻取り温度が６７０℃を超えると、巻取り後に鋼中に析出するＡｌＮ量が多くなり、二次冷間圧延工程時に固溶Ｎが十分に確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となる。従って、巻取り温度は６７０℃以下とする。好ましくは、６４０℃以下とする。一方、巻取り温度の下限は特に限定されないが、巻取り温度が過度に低下すると、熱間圧延工程で得た熱延鋼板の強度が増加し、一次冷間圧延工程での圧延荷重が増大し圧延の制御が困難となるため、巻取り温度は５００℃以上が好ましい。
【００４１】
なお、本発明における熱間圧延では、熱間圧延時の圧延荷重を低減するために仕上げ圧延の一部または全部を潤滑圧延としてもよい。潤滑圧延を行うことは、鋼板形状の均一化、材質の均一化の観点からも有効である。潤滑圧延の際の摩擦係数は０．２５〜０．１０の範囲とすることが好ましい。また、相前後するシートバー同士を接合し、連続的に仕上げ圧延する連続圧延プロセスとすることが好ましい。連続圧延プロセスを適用することは、熱間圧延の操業安定性の観点からも望ましい。
【００４２】
［酸洗工程］
次いで、酸洗を行う。酸洗工程は、熱延工程で得た熱延鋼板の表面の酸化スケールを酸洗により除去する工程である。酸洗条件は特に限定されず、適宜設定すればよい。
【００４３】
［一次冷間圧延工程］
前記酸洗後に、一次冷間圧延を行う。一次冷間圧延工程は、酸洗工程後の酸洗板に冷間圧延を施す工程である。冷間圧延条件は特に限定されず、例えば所望の板厚等の観点から圧下率等の条件を決定すればよい。二次冷間圧延後の鋼板の板厚を０．２０ｍｍ以下にするためには、圧下率８５〜９４％とすることが好ましい。
【００４４】
［焼鈍工程］
次に、一次冷間圧延板に、焼鈍を行う。焼鈍工程は、一次冷間圧延工程で得た冷延鋼板を、６５０℃以上７５０℃以下の温度域で焼鈍する工程である。焼鈍温度が６５０℃未満では、焼鈍中にＡｌＮが析出し、続く二次冷間圧延工程時に固溶Ｎが確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となる。さらに、焼鈍温度が６５０℃未満では、未再結晶組織の面積率が５％を超えて成形性が悪化する。
【００４５】
一方、焼鈍温度が７５０℃を超えると、Ｃが粒界に偏析して凝集し炭化物を形成するため、二次冷間圧延工程時に固溶Ｃが十分に確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となる。以上より焼鈍温度は６５０℃以上７５０℃以下とする。好ましくは、６６０℃以上７４０℃以下とする。なお、６５０℃以上７５０℃以下の温度域の滞留時間は、特に限定されないが、滞留時間が５秒未満であると未再結晶組織が５％を超える可能性があり、１２０秒を超えるとＣが粒界に偏析して凝集し炭化物を形成し、二次冷間圧延工程時に固溶Ｃが十分に確保できない虞がある上にコストアップとなるため、５秒以上１２０秒以下が好ましい。
【００４６】
［二次冷間圧延工程］
前記焼鈍後の焼鈍板に二次冷間圧延を行う。二次冷間圧延工程は、前記焼鈍工程で得た焼鈍板に、２台以上のスタンドを有する圧延設備にて各スタンド間の平均張力を９８ＭＰａ以上として、かつ１０％以上３０％以下の圧下率での冷間圧延を行う工程である。
各スタンド間の平均張力が９８ＭＰａ未満の場合、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となる。各スタンド間の平均張力は１２７．４ＭＰａ以上であることが好ましい。一方、各スタンド間の平均張力の上限は特に限定されず、操業性の観点から決定すればよい。例えば、鋼板が破断しない程度の張力であればよい。具体的には３９２ＭＰａ以下が好ましい。
二次冷間圧延の圧下率が１０％未満の場合、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２.０×１０１４／ｍ２未満となる。一方、二次冷間圧延の圧下率が３０％を超えると、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が１.０×１０１５／ｍ２を超え、鋼板の成形性が低下する。以上より、二次冷間圧延の圧下率は１０％以上３０％以下とする。二次冷間圧延の圧下率は１２％以上２８％以下が好ましい。
【００４７】
なお、二次冷間圧延を行う圧延スタンド数は複数であればよく、５スタンド以上であると設備コストの増大を招くため、２〜４スタンドであることが好ましい。
【００４８】
上記のようにして得た冷延鋼板は、その後、必要に応じて、鋼板表面に、例えば電気めっきにより、錫めっき、クロムめっき、ニッケルめっき等のめっき処理を施してめっき層を形成し、めっき鋼板として使用に供してもよい。なお、めっき等の表面処理の膜厚は、板厚に対して十分に小さいので、鋼板の機械特性への影響は無視できるレベルである。
【００４９】
以上、説明したように、本発明の鋼板は、薄肉化しても十分な成形性と強度を有することができる。従って、本発明の鋼板は、特に王冠あるいはＤＲＤ缶の素材としては最適である。
王冠は、主に瓶の口を塞ぐ円盤状の部分と、その周囲に設けられた襞状の部分とから構成され、上述した鋼板を円形のブランクに打ち抜いた後、プレス成形により成形することができる。本発明の鋼板を素材とする王冠は、王冠として優れた成形形状を呈し、耐衝撃性に優れており、使用に伴う廃棄物の排出量を減らす効果も有する。
【００５０】
また、ＤＲＤ缶は、上述した鋼板を円形のブランクに打ち抜いた後、絞り加工および再絞り加工を施すことにより成形することができる。本発明の鋼板を素材とするＤＲＤ缶は、耐衝撃性に優れており、また形状が均一で製品規格から外れることがないため、ＤＲＤ缶製造工程での歩留まりが向上し、ＤＲＤ缶製造に伴う廃棄物の排出量を減らす効果も有する。
【実施例】
【００５１】
表１に示す成分組成を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を転炉で溶製し、連続鋳造することにより鋼スラブを得た。ここで得られた鋼スラブに対して、１２２０℃に加熱し、８９０℃で仕上圧延を施した後、表２に示す巻取り温度で巻取った。熱間圧延後には酸洗を施した。次いで、９０％の圧下率で一次冷間圧延を行い、表２に示す焼鈍温度で焼鈍し、引き続き、表２に示す圧下率で二次冷間圧延を施し、板厚０．１７ｍｍの鋼板を得た。得られた鋼板に電解クロム酸処理を連続的に施して、ティンフリースチールを得た。【００５２】
【表１】
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【００５３】
【表２】
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【００５４】
以上により得られた鋼板に対して、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度について、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置まで化学研磨で減厚して表出した面を、Ｘ線回折でＣｏ線源を用いてFe（１１０）（２００）（２１１）（２２０）の４面のピーク位置と半価幅を測定した。歪みのないSi単結晶の半価幅で、測定した半価幅を補正し、Williamson hall法で局所歪εを求め次式（１）を用いて転位密度ρを算出した。バーガースベクトルｂは0.25nmとした。
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【００５５】
得られた鋼板に対して、２１０℃、１５分の塗装焼付け相当の熱処理を行った後、王冠に成形し、王冠成形性を評価した。直径３７ｍｍの円形ブランクを使用し、プレス加工により「ＪＩＳ  Ｓ９０１７」（１９５７）に記載の３種王冠の寸法（外径３２．１ｍｍ、高さ６．５ｍｍ、襞の数２１）に成形した。【００５６】
かくして得られた王冠は、キーエンス製の３Ｄ形状測定機ＶＲ−３０００を用いて、上面から３Ｄ形状を計測し成形性を評価した。王冠の成形性の評価は、襞が王冠上面から発生する形状不良の有無を指標とした。図２に示す断面形状プロフィール観察面にて該断面形状プロフィールを観察した。具体的には、図３（ａ）および（ｂ）に断面形状プロフィールの典型例を示すように、襞山始まりは襞山が始まる部分の変曲点とし、王冠の肩部の変曲点と襞山始まりの垂直距離Ｈを測定した。図３（ａ）に示すように、垂直距離Ｈが０でなければ、正常の襞であり、図３（ｂ）に示すように、襞が王冠上面から発生すると王冠の肩部と襞山始まりが同じであるため垂直距離Ｈは０となり、不良の襞が発生したと判定する。襞山始まり深さＨを２１の襞全てについて測定し、襞が王冠上面から発生する形状不良を生じたサンプルは不良（×）、襞が王冠上面から発生する形状不良を生じなかったサンプルは良（○）とした。この評価結果を、表３に示す。【００５７】
王冠の耐衝撃性は、成形した王冠を用いて落下衝撃試験にて評価した。すなわち、市販瓶に市販ビールを注ぎ、成形した王冠を打栓した後１分間撹拌し、瓶角度を２０°傾け５００ｇの硬質ポリ塩化ビニルのボールを王冠の真上１ｍの高さから王冠へ向けて自由落下させた後、ビールの漏洩の有無を評価した。落下衝撃試験は、各鋼板から成形した５個の王冠で打栓した５本の瓶に対して実施した。この試験を鋼板毎に行って、ビールの漏洩が０個の場合は耐衝撃性が特に優れているため優良（◎）とし、ビールの漏洩が１本の場合は従来の王冠の耐衝撃性と同等である良（○）とし、ビールの漏洩が２個以上の場合は従来の王冠の耐衝撃性より劣（×）とした。この評価結果を、表３に示す。なお、基準とした従来の王冠とは、０．２２ｍｍ厚の軟鋼を用いて成形された王冠である。【００５８】
また、得られた鋼板に対して、２１０℃および１５分の塗装焼付け相当の熱処理を行った後、ＤＲＤ缶に成形し、ＤＲＤ缶成形性を評価した。すなわち、直径１５８ｍｍの円形ブランクを使用し、絞り加工および再絞り加工を施し、内径８２．８ｍｍ、フランジ径１０２ｍｍのＤＲＤ缶を成形し、ＤＲＤ缶成形性を評価した。評価は、目視でフランジ部に微細なしわが３箇所以上見られるサンプルを（×）、目視でフランジ部の微細なしわが２箇所以下であるサンプルを（○）とした。この評価結果を、表３に示す。【００５９】
さらに、ＤＲＤ缶について、耐衝撃性を評価した。ＤＲＤ缶の底部から、直径４５ｍｍの円状の鋼板を切り出し耐衝撃性試験に供した。撃ち型は直径１２．７ｍｍで底部が平坦な形状とし、受け台と板押さえには直径１３．５ｍｍの円状の穴を設けた。撃ち型、受け台および板押さえと円状の鋼板との位置関係は、図４に示すように、撃ち型および受け台の穴と板押さえの穴と円状の鋼板の中心とが合うように設置し、撃ち型底部を下方に０．５ｍｍ押し込み可能とした。板押さえで円状の鋼板が動かないよう固定した状態にて、５００ｇの錘を５０ｃｍの高さから撃ち型上に落下させ、円状の鋼板に衝撃を加えて変形させた。キーエンス製の３Ｄ形状測定機ＶＲ−３０００を用いて変形部の３Ｄ形状を計測し、図５に示すように変形部の４断面の凹み深さの平均値を、鋼板の凹み深さとして評価した。凹み深さが６５０μｍ未満の場合は耐衝撃性が特に優れているため優良（◎）とし、凹み量が６５０μｍ以上７００μｍ未満の場合は従来のＤＲＤ缶の耐衝撃性と同等である良（○）とし、凹み量が７００μｍ以上の場合は従来のＤＲＤ缶の耐衝撃性より劣（×）とした。この評価結果を、表３に示す。なお、基準とした従来のＤＲＤ缶とは、０．２２ｍｍ厚の軟鋼を用いて成形されたＤＲＤ缶である。【００６０】
【表３】
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【００６１】
表３より、本発明例の鋼板は板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下であり、本発明の鋼板を用いて成形した王冠は襞が王冠上面から発生する形状不良を生じず、落下衝撃試験におけるビール漏洩が従来の王冠と同等以上であった。また、本発明の鋼板を用いて成形したＤＲＤ缶は、フランジ部にしわが発生する形状不良が見られず、耐衝撃性試験における凹み量が従来のＤＲＤ缶と同等以上であり、優れた成形性と耐衝撃性を示している。【００６２】
一方、本発明の範囲をはずれる比較例の鋼板は、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が２．０×１０１４／ｍ２未満であるか、１.０×１０１５／ｍ２超えであり、比較例の鋼板を用いて成形した王冠とＤＲＤ缶は、成形性および耐衝撃性のいずれかが劣っている。【００６３】
Ｎｏ．３は熱間圧延工程のスラブ加熱温度が本発明の範囲をはずれて１２００℃未満であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００６４】
Ｎｏ．７は二次冷間圧延工程の圧下率が本発明の範囲をはずれて４０％超えであり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて１.０×１０１５／ｍ２超えであり、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００６５】
Ｎｏ．８は熱間圧延工程の巻取り温度が本発明の範囲をはずれて６７０℃超えであり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。
Ｎｏ．１２は二次冷間圧延工程の各スタンド間の平均張力が本発明の範囲をはずれて９８ＭＰａ未満であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００６６】
Ｎｏ．１３は、焼鈍工程の焼鈍温度が６５０℃未満であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、未再結晶組織が５％を超え、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００６７】
Ｎｏ．１７は、焼鈍工程の焼鈍温度が７５０℃超えであり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００６８】
Ｎｏ．２０は、二次冷間圧延工程の圧下率が１０％未満であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００６９】
Ｎｏ．２４は、Ｃの含有量が０．００６％以下であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７０】
Ｎｏ．２５は、Ｃの含有量が０．０１２％超えであり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて１.０×１０１５／ｍ２超えであり、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７１】
Ｎｏ．２６は、Ｎの含有量が０．００８０％未満であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７２】
Ｎｏ．２７は、Ｎの含有量が０．０２００％超えであり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて１.０×１０１５／ｍ２超えであり、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７３】
Ｎｏ．２８は、Ｓｉの含有量が０．０２％超えであり、鋼板の成形性が低下し、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７４】
Ｎｏ．２９は、Ｍｎの含有量が０．６０％超えであり、鋼板の成形性が低下し、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７５】
Ｎｏ．３０は、Ｐの含有量が０．０２０％超えであり、鋼板の成形性が低下し、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７６】
Ｎｏ．３１は、Ａｌの含有量が０．０７％超えであり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７７】
Ｎｏ．３２は、Ａｌの含有量が０．０１％未満であり、鋼板の成形性が低下し、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７８】
Ｎｏ．３３は、Ｃの含有量が０．００６０以下であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００７９】
Ｎｏ．３５は、Ｍｎの含有量が０．１０％未満であり、板厚方向で表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて２．０×１０１４／ｍ２未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。【００８０】
Ｎｏ．３６は、Ｓの含有量が０．２０％超えであり、鋼板の成形性が低下し、王冠成形では襞が王冠上面から発生する形状不良を生じ、ＤＲＤ缶成形ではフランジ部にしわが発生する形状不良を生じ、成形性が従来の王冠とＤＲＤ缶より劣っている。
【要約】
質量％で、Ｃ：０．００６％超０．０１２％以下、Ｓｉ：０．０２％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．０７％以下およびＮ：０．００８０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の成分組成と、鋼板表面から板厚の１／２深さ位置における転位密度を２．０×１０１４／ｍ２以上１.０×１０１５／ｍ２以下とすることによって、薄肉化しても十分な成形性と強度を備える鋼板を提供する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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