(57)【要約】【課題】耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板をする。【解決手段】鋼成分が、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．０６％、Ｍｎ：０．１〜０．６％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ：０．００１０〜０．００５０％、かつ、質量％で表したＡｌとＮの含有量の比Ａｌ／Ｎが２５以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、有機樹脂フィルムが加熱下でラミネートされた二回冷圧の冷間圧延鋼板であって、相当歪み０．２の加工と２１０℃で３分の加熱をこの順で行なった後の引張り強度の上昇量が８０ＭＰａ以上である、耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼成分が、質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．０６％、
Ｍｎ：０．１〜０．６％、
Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｎ：０．００１０〜０．００５０％、
かつ、質量％で表したＡｌとＮの含有量の比Ａｌ／Ｎが２５以下、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
有機樹脂フィルムがラミネートされた二回冷圧の冷間圧延鋼板であって、相当歪み０．２の加工と２１０℃で３分の加熱をこの順で行なった後の引張り強度の上昇量が８０ＭＰａ以上である、耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用樹脂フィルムラミネート鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スチール製飲料缶のうち、缶内部が陽圧状態で流通する陽圧缶には、ＤＩ（Ｄｒａｗｎ  ａｎｄ  Ｉｒｏｎｉｎｇ）缶および薄肉化深絞りしごき缶が用いられている。従来はＤＩ缶が主流であったが、製缶工程での環境負荷が少ない利点から、今後は薄肉化深絞りしごき缶が大きく伸長していくと考えられる。
【０００３】
薄肉化深絞りしごき缶には、樹脂フィルムラミネート鋼板が用いられる。その原板には、当初Ｃ量０．１％を含む二回冷圧（以下ＤＲ）材が用いられた。その後、例えば特許文献１、特許文献２のように、Ｃ量を低減して加工性を向上させることで缶体を軽量化する技術が開発され、缶体コストの低減が図れられいる。
【０００４】
今後、薄肉化深絞りしごき缶のコスト低減はより一層の進展が求められ、さらなる軽量化が検討されている。
【０００５】
一方で、薄肉化深絞りしごき缶が用いられる陽圧缶では、内圧の上昇によって缶底部が挫屈する問題がある。挫屈限界の内圧は耐圧強度と呼ばれるが、これは缶底部の形状に支配されるとともに、鋼板の特性としては板厚と強度に依存することが知られている。
【０００６】
缶底部の形状は内圧に対して強い構造であるドーム状に加工されているものの、現状の薄肉化深絞りしごき缶用鋼板では軽量化を図る上で重要な板厚の低減や高加工度化を進めた場合、耐圧強度の低下が今後懸念される問題となる。
【０００７】
以上のように、薄肉化深絞りしごき缶の軽量化によってコスト低減を進めるためには、耐圧強度確保の問題を解決する必要があるが、いまだ十分な特性を持った薄肉化深絞りしごき缶用鋼板は提示されていない。
【０００８】
以下に先行技術文献情報について記載する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−３４９１２号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平７−３４１９４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の現状を考慮して、耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板の提供を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板について種々の検討を行なった。その結果、軽量化と耐圧強度の両立を為し得る鋼板をはじめて見出したものである。すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
鋼成分が、質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．０６％、
Ｍｎ：０．１〜０．６％、
Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｎ：０．００１０〜０．００５０％、
かつ、質量％で表したＡｌとＮの含有量の比Ａｌ／Ｎが２５以下、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
有機樹脂フィルムがラミネートされた二回冷圧の冷間圧延鋼板であって、
相当歪み０．２の加工と２１０℃で３分の加熱をこの順で行なった後の引張り強度の上昇量が８０ＭＰａ以上である、耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板。
【００１３】
なお、本明細書において、鋼成分を示す％は全て質量％である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１５】
本発明者らは、板厚低減あるいは高加工度化による軽量化と耐圧強度の確保を両立させ得る薄肉化深絞りしごき缶用鋼板について検討し、本発明に至った。その考え方は、以下のように説明できる。
【００１６】
薄肉化深絞りしごき缶には、冷間圧延後に再結晶焼鈍し、さらに二次圧延したＤＲ材の表面に電解クロメート処理したティンフリー鋼板（ＴＦＳ）に対して加熱下で樹脂フィルムをラミネートした鋼板を用いる。
【００１７】
製缶加工は、後方張力を付加しつつ小径のダイ肩部での曲げ曲げ戻し加工により薄肉化を行う薄肉化深絞りと、これにしごき加工を組み合わせた方式で行われ、缶底部をドーム状に加工した後、フィルム表面に塗布されたワックスの除去とフィルムの加工歪みを除去する目的で加熱処理を施す。
【００１８】
このドーム加工によって鋼板には新たな歪みによる転位が導入され、続く加熱処理で鋼板中の固溶元素が拡散して転位を固着することで、ドーム部は歪み時効硬化する。耐圧強度はこうした一連の製缶工程後の強度に依存するため、耐圧強度を確保するためにはこの歪み時効硬化を有効に利用することが重要になる。
【００１９】
薄肉化深絞りしごき缶にはＤＲ材が用いられている。ＤＲ材には鋼板内に多くの転位が存在するが、加熱下で有機樹脂フィルムがラミネートされるため、この加熱段階で多くの固溶元素が転位の固着に消費されている。転位の固着に作用する固溶元素としてはＣとＮがあるが、Ｎに比べて拡散の早いＣがこの段階で主に転位を固着する固溶元素となる。
【００２０】
また、缶体を原板板厚低減あるいは高加工度化で軽量化した場合、必然的に缶体の熱容量が減少し、加熱処理時の熱履歴が変化する。特に、固溶元素の拡散による転位の固着が進行する加熱時の昇温段階において、軽量化された缶体は従来よりも早く缶体の温度が上昇し、結果として比較的高い温度で保持される時間が長くなることがわかった。
【００２１】
以上のことから、ＤＲ材が用いられる薄肉化深絞りしごき缶用鋼板では、軽量化された缶体において耐圧強度の確保のために歪み時効硬化を有効に利用する場合、比較的高温での歪み時効硬化に有効なＮの作用を利用することが重要であることがわかった。つまり、本発明の成分で重要なＡｌ量およびＮ量およびＡｌ／Ｎで表される両者のバランスを適切にすることで耐圧強度を有効に確保できるとの知見に至った。
【００２２】
ここで、相当歪み０．２の加工と２１０℃で３分間の加熱をこの順で行った後の引張強度の上昇量を、耐圧強度の指標とした理由を述べる。
【００２３】
缶底のドーム加工部において、缶内圧を上昇させた場合に最初に挫屈する箇所は、接地部の内側の付け根である。当該部は、ドーム加工により歪みを導入された後に加熱処理を受けるため歪み時効硬化を生じ、製缶前の平板の時点よりも強度を増す。すなわち、十分な耐圧強度を確保するためには、当該部のドーム加工及び加熱処理による強度上昇量に注目する必要がある。詳細な調査を行ったところ、当該部の歪み量は相当歪み０．２に相当し、また、加熱処理による歪み時効硬化量は２１０℃で３分間の加熱で再現できることを見出した。
【００２４】
図１は、Ａｌ、Ｎ量が種々に異なる薄肉化深絞りしごき缶用鋼板に相当歪み０．２の加工を圧延によって施し、これをＪＩＳ−５号引張り試験片に加工し、２１０℃で３分の加熱処理を施した後に引張り試験した際の引張り強度の上昇量と、試作した薄肉化深絞りしごき缶の耐圧強度の関係を示した図である。ここで、耐圧強度は基準値からの差（測定値−基準値）で示した。また、缶体は一般的な陽圧缶よりも板厚を約８％低減した軽量缶を試作している。図１に示すように、引張強度の上昇量が８０ＭＰａ以上の場合に、試作した軽量缶においても、一般的な陽圧缶において必要とされる基準値よりも大きい耐圧強度を達成できることがわかる。
【００２５】
図２は、Ａｌ、Ｎ量が種々に異なる薄肉化深絞りしごき缶用鋼板に相当歪み０．２の加工を圧延によって施し、これをＪＩＳ−５号引張り試験片に加工し、２１０℃で３分の加熱処理を施した後に引張り試験した際の引張り強度の上昇量と、Ａｌ／Ｎとの関係を示す図である。図１で示した８０ＭＰａ以上の引張り強度の上昇量は、Ａｌ／Ｎを２５以下とすることで得られることがわかる。
【００２６】
次に、本発明の鋼成分の限定理由について説明する。
【００２７】
Ｃは鋼板の強度調整のために重要な元素である。０．０１％未満では薄肉化深絞りしごき缶用鋼板として具備すべき強度を確保できず、また、０．０６％超えでは鋼板が過剰に硬質化して加工性自体が損なわれることから、０．０１％〜０．０６％とした。
【００２８】
Ｍｎは鋼板の強度調整と熱間脆性の防止を主目的に添加されるが、０．１％未満では目的が達せられず、また０．６％を超えると鋼板が過剰に硬質化して製缶加工性自体を損ねる。したがって０．１〜０．６％とする。上記作用と成分制御の観点から、望ましくは０．１５〜０．５５％である
Ａｌは溶鋼の脱酸およびＮの固定を目的に添加されるが、本発明ではＮとの関係で重要な元素である。その量が０．０１％未満では目的が十分に達成されず、また０．１０％を超えるとその効果が飽和するとともに、非金属介在物を増加させて表面傷の原因となるので、Ａｌ量は０．０１〜０．１０％とする。上記作用と成分制御の観点から、望ましくは０．０３〜０．０６％である。
【００２９】
ＮはＡｌとともに本発明で重要な元素である。Ｎを０．００１０％未満とすると、本発明の主眼である歪み時効硬化を発揮できないだけでなく、製鋼での脱Ｎ処理時間がかさみ、介在物混入の危険性が高まることに加えてコスト上昇を招くことになり、経済性上好ましくない。また、０．００５０％を超えると鋼板自体の強度が過剰に上昇するため、その上限を０．００５０％とする。上記作用と成分制御の観点から、望ましくは０．００１５〜０．００３０％である。
【００３０】
本発明では、上記Ａｌ、Ｎの量的な関係をＡｌ／Ｎで２５以下とする。Ｎは熱延や焼鈍段階でＡｌＮとして析出するが、その際、製缶加工後に施される加熱処理においてＮによる歪み時効硬化を発揮するために析出しないＮが残存していることが必要である。Ａｌ／Ｎを２５以下とすることで、製缶加工後に施される加熱処理で歪み時効硬化を発揮するのに必要な量のＮが残存し、図２に示すように、引張り強度の上昇量を８０ＭＰａ以上にでき、もって成型した缶の耐圧強度を基準値以上にできるようになる。
【００３１】
上記成分の他、鋼にはＳｉ、Ｐ、Ｓ等が含まれるが、これらの成分は特に本発明の鋼板特性に影響を及ぼすことないため、その他の特性に影響がない範囲で適宜含むことができる。また、特性に悪影響を及ぼさない範囲で、上記以外の元素の添加を行なうこともできる。
【００３２】
次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
【００３３】
製鋼条件、鋳片の製造条件は、本発明に規定する鋼成分が得られる方法であれば如何なる方法でもよく、特に規定しないが、鋳片の製造は、鋳片の均一性から、連続鋳造で行なうことが望ましい。鋳片の加熱条件も特に規定するものではないが、加熱温度は窒化物の再溶解を促進する意味で１２５０℃以上とすることが望ましい。
【００３４】
熱延条件も特に規定するものではないが、熱延鋼板の均一性、表面性状、機械特性から、仕上温度は８７０℃以上とすることが望ましい。また、巻取り温度は同様の理由から５６０〜６４０℃が望ましい。
【００３５】
酸洗、冷間圧延、再結晶焼鈍条件は特に規定しないが、焼鈍条件は経済的な観点から連続焼鈍が望ましい。
【００３６】
二次圧延条件も特に規定しないが、鋼板の板厚制御、機械特性、異方性の観点から圧延率は５〜２０％であることが望ましい。
【００３７】
表面処理は、有機樹脂フィルムをラミネートする下地として適当であればいかなるものでも差し支えないが、耐食性、フィルム密着性の観点から、ＴＦＳまたはこれに類する電解クロメート処理が望ましい。
【００３８】
有機樹脂フィルム、およびラミネート条件は、薄肉化深絞りしごき缶用鋼板として具備すべき特性を備える限り、特にこれを規定しないが、ラミネートは加熱下で行うことが好ましい。
【００３９】
また、本発明の鋼板特性を特徴づける相当歪み０．２の加工と２１０℃で３分の加熱処理については、その付与の方法を特に規定しないが、再現性よく評価する方法として、加工は圧延法、加熱は十分な熱容量を備えた熱風循環炉で行なうことが望ましい。
【００４０】
【実施例】
表１に示す化学成分の鋼を溶製し、加熱温度１２５０℃にて加熱し、仕上温度８９０℃、巻取温度６４０℃にて熱間圧延し、板厚１．８ｍｍの熱延板とした。これらの熱延板を塩酸酸洗した後、冷間圧延し、各冷延板を再結晶焼鈍した。さらに、８〜１８％の二次圧延を行い、板厚０．１８ｍｍとした後、電解クロメート処理を施すことによりＴＦＳとし、さらにＰＥＴ樹脂フィルムを加熱下でラミネートした。
【００４１】
これらの鋼板に相当歪み０．２の加工を圧延法で施し、ＪＩＳ−５号試験片とした後、熱風循環炉で２１０℃×３分の加熱処理を行い、引張り試験で引張り強度を測定した。また、この処理を施さない鋼板の引張り強度も合せて測定し、処理による強度上昇量ΔＴＳを求めた。
【００４２】
また、これらの鋼板を実験室的に薄肉化深絞りしごき加工し、一般的な陽圧缶よりも板厚を約８％低減した軽量缶を試作し、ドーム加工した後、実生産相当の加熱処理を施した缶体の耐圧強度を測定した。耐圧強度は一般的な陽圧缶において必要とされる基準値との差（測定値−基準値）で示した。
【００４３】
表２に結果を示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
2004268409.tif 000004
【００４６】
本発明例では、加熱処理による強度上昇量ΔＴＳが８０ＭＰａ以上あり、約８％軽量化した缶体においても、耐圧強度が所定の特性値要求を満足することがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の薄肉化深絞りしごき缶用鋼板は、耐圧強度が極めて優れ、缶体を軽量化した場合でも十分な耐圧強度を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】相当歪み０．２の加工および２１０℃で３分の加熱処理を施した後の引張り強度の上昇量と耐圧強度の関係を示す図である。
【図２】相当歪み０．２の加工および２１０℃で３分の加熱処理を施した後の引張り強度の上昇量とＡｌ／Ｎの関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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