(57)【要約】【課題】本発明は、低Ｎ添加でＮの時効硬化を確保し、高い製缶性を確保しつつ、ＤＲ−８からＤＲ−１０相当の高い強度を持つ容器用鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００６％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．５０〜０．６０％、    Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．００２〜０．０１％、を含有し、更に、Ｎ×ｅｘｐ（−１３×Ａｌ／Ｍｎ）≧０．００１の式を満たし、かつ残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ    ：０．００６％以下、
Ｓｉ：０．０４％以下、
Ｍｎ：０．５０％超、０．６０％以下、
Ｐ    ：０．０２％以下
Ｓ    ：０．０２％以下
Ａｌ：０．００５％超、０．１％以下、
Ｎ    ：０．００２％超、０．０１％以下、
を含有し、更に、
Ｎ×ｅｘｐ（−１３×Ａｌ／Ｍｎ）≧０．００１                    （１）
の式を満たし、かつ残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
【請求項２】
請求項１に記した鋼の成分において、更に、
Ｃ＋０．０２×Ｍｎ２  −０．００４８×Ｍｎ−０．０１×Ｐ≦０．００７７            （２）
の式も満たし、かつ残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた容器用高強度鋼板。
【請求項３】
前記、請求項１又は請求項２に記した鋼の成分において、更にＣａ：０．００５％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
【請求項４】
鋼板に表面処理を施したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
【請求項５】
表面処理がクロムめっきまたは錫メッキまたはニッケルめっきであることを特徴とする請求項４に記載の製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記した鋼板に、さらにフィルムラミネート処理をする製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
【請求項７】
請求項１又は請求項２又は請求項３に記した鋼の成分において、８５０℃以上の仕上温度で熱間圧延を施し、捲取温度までの平均冷速を１５℃／ｓ以上にて冷却し、５７０℃以下の温度で捲取り、次いで通常の酸洗の後、圧下率を５０〜９８％として一次冷間圧延後、連続焼鈍工程で６００℃以上オーステナイト化温度以下に均熱して再結晶焼鈍を施し、次いで圧下率４０％以下の二次冷間圧延を施すことを特徴とする製缶性に優れた高時効硬化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、缶詰及び飲料缶等に用いられる錫メッキ鋼板、クロムメッキ鋼板、フィルムラミネート鋼板等の容器用鋼板の原板となる製缶性に優れた容器用高強度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】
【特許文献１】特開平２−１１８０２５号公報
【特許文献２】特開平９−１５７７５７号公報
【０００３】
２ピース容器用鋼板は絞り加工を受けるため、ｒ値が大きくならねばならず、箱焼鈍で仕上げたＴ−１、Ｔ−２、Ｔ−３の軟質ブリキが使われることが多かった。しかしながら、このような鋼板はΔｒ値が大きくなるなどの欠点を含んでいるほか、生産効率が低いため鋼板コストも高くなるという課題を持っていた。これに対し、特開平２−１１８０２５号公報では、極低炭素鋼板を用いた連続焼鈍を用い、生産効率が高く、かつ、これまでのｒ値を確保しつつΔｒを低くする技術が提案されている。しかしながら、強度確保のために多量のＮを添加しているため伸びが低くなること、更に高いｒ値の要求に対しては高Ｎ添加では対応が困難であるという課題がある。一方で、特開平９−１５７７５７号公報では、低Ｎの極低炭素鋼板についての技術が提案されているが、Ｎの時効硬化を利用できないため、加工性を犠牲にして２次冷延で高圧下を行わない限りＤＲ−９のような高い強度の鋼板を製造することはできない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低Ｎ添加でＮの時効硬化を確保し、高い製缶性を確保しつつ、ＤＲ−８からＤＲ−１０相当の高い強度を持つ鋼板とその製造方法を達成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、化学成分、特にＮとＭｎの相互作用について鋭意検討を重ねた結果、Ｎに与えるＭｎの作用を見出すことで、ＮとＡｌ、Ｍｎの関係式にて低Ｎ添加でもＮの時効硬化による強化を利用し、製缶性に優れた容器用高強度鋼板を開発するに至った。
【０００６】
その要旨は、下記の通りである。
（１）    質量％で、
Ｃ    ：０．００６％以下、
Ｓｉ：０．０４％以下、
Ｍｎ：０．５０％超、０．６０％以下、
Ｐ    ：０．０２％以下
Ｓ    ：０．０２％以下
Ａｌ：０．００５％超、０．１％以下、
Ｎ    ：０．００２％超、０．０１％以下、
を含有し、更に、
Ｎ×ｅｘｐ（−１３×Ａｌ／Ｍｎ）≧０．００１                    （１）
の式を満たし、かつ残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
（２）    （１）に記した鋼の成分において、更に、
Ｃ＋０．０２×Ｍｎ２  −０．００４８×Ｍｎ−０．０１×Ｐ≦０．００７７            （２）
の式も満たし、かつ残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた容器用高強度鋼板。
（３）    前記、（１）又は（２）に記した鋼の成分において、更にＣａ：０．００５％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる、製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
（４）    鋼板に表面処理を施したことを特徴とする（１）又は（２）又は（３）に記載の製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
（５）表面処理がクロムめっきまたは錫メッキまたはニッケルめっきであることを特徴とする（４）に記載の製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
（６）    （４）又は（５）に記した鋼板に、さらにフィルムラミネート処理をする製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板。
（７）    （１）又は（２）又は（３）に記した鋼の成分において、８５０℃以上の仕上温度で熱間圧延を施し、捲取温度までの平均冷速を１５℃／ｓ以上にて冷却し、５７０℃以下の温度で捲取り、次いで通常の酸洗の後、圧下率を５０〜９８％として一次冷間圧延後、連続焼鈍工程で６００℃以上オーステナイト化温度以下に均熱して再結晶焼鈍を施し、次いで圧下率４０％以下の二次冷間圧延を施した製缶性に優れた高時効硬化容器用鋼板の製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は０．００６％以下のＣを含有する鋼にＮとＡｌ、Ｍｎを調整し、更にＳｉ、Ｐ、Ｓを若干量添加、必要に応じてＣａを添加した容器用鋼板である。そして、製缶性を確保するため低Ｎとし、ＡｌＮの析出を制御することで固溶Ｎを確保し、この時効硬化を用いて強度を高めたものである。このとき、Ｎ、Ａｌ、ＭｎはＡｌＮの析出を制御する目的で添加させ、詳細はわからないが、Ｍｎはオーステナイト生成元素であるため、フェライト変態を抑制させることでＡｌＮ析出の抑制に寄与するものと考えている。本発明は以上のような骨子に基づくが、以下に本発明の個々の構成要件について詳細に説明する。
【０００８】
以下に本発明の成分の限定理由について述べる。
Ｃは、深絞り性、延性に大きな影響を与える元素であり、０．００６％を超えるとｒ値、延性とも著しく低減するため、０．００６％以下とする。好ましくは、０．００４超、０．００６％以下のＣは製鋼での成分調整が困難であり、製造コストの増加につながるため０．００４％以下が望ましく、０．００１％未満ではリジングの発生が懸念されるためこれ以上の添加が望ましい。
【０００９】
Ｓｉは、ブリキの耐食性を劣化させるほかに、材質を大きく硬質化する置換型固溶体強化元素であり、延性、加工性を向上させるに好ましくない元素である。そこで、０．０４％を上限とする。
【００１０】
Ｍｎは、本発明において重要な元素である。固溶強化により母材材質を高めるほか、熱延冷却時の変態を抑制することでＡｌＮの生成を抑制し、低いＮにも関わらず固溶Ｎの確保を可能とする。この効果を得るためには０．５％超の添加が必要である．また、０．６％を越えると加工性が劣化する場合があるため０．６％を上限とすることが望ましい。
【００１１】
Ｐは鋼板の強度を上げる元素であるが、成形性、耐食性を害するため、できるだけ低減する。０．０２％以下であれば大きな劣化はないため０．０２％以下とする。
【００１２】
Ｓは鋼中に存在しない方が好ましい元素であり、特に加工性を高めるためには低い方が望ましく上限を０．０２％とする。
【００１３】
Ａｌは、脱酸材として鋼の清浄度を向上させるため添加する。清浄度向上のためには０．００５％超の添加が必要である。但し、０．１％を超える添加はＡｌＮを粗大化させ、Ｎの低減させ、Ｎの時効硬化が得られなくなるため０．１％以下とする。
【００１４】
Ｎは、時効硬化により材料を強化させるために必須な元素であり、この効果を得るためには０．００２％超の添加が必要である。但し、多量の添加は加工性を確保するためには少ない方が良く、０．０１％を越えると著しく加工性が劣化してくるので、０．０１％を上限とする。
【００１５】
Ｃａは、介在物の形態制御に有効であり、薄物鋼板の加工性を良くする事や低温脆性を良くすることが可能である。しかし、過剰に存在すると熱間加工性が悪くなり望ましくないため０．００５％以下とする。
【００１６】
低Ｎで固溶Ｎを確保するためにはＡｌＮの析出制御が重要である。発明者らは鋭意検討した結果、Ｎ、Ａｌの関係加え、オーステナイト生成元素でフェライト変態を抑制するＭｎが析出の抑制に硬化があることを見出し、以下の関係式を導き出すに至った。関係式右辺が０．００１未満ではＮの時効硬化量が不足するため、所定の硬度の確保のために通常に比べ調質圧延を多く取らなくてはならず成形性の低下につながる。
Ｎ×ｅｘｐ（−１３×Ａｌ／Ｍｎ）≧０．００１            （１）
【００１７】
また、加工性を得るためには一定以上のｒ値が必要であり、更にイヤリング性を良くするためにはΔｒ値を０に近づけることが重要だが、これにはＣ添加量を抑える必要がある。加えて結晶粒径を制御することでも加工性が良くなることに繋がるが、Ｍｎ、Ｐの添加量を最適にすることで効果が表れる。以上をふまえて下式（２）で範囲を指定する。
Ｃ＋０．０２×Ｍｎ２  −０．００４８×Ｍｎ−０．０１×Ｐ≦０．００７７            （２）
【００１８】
不可避元素としては、例えば、Ｃｕ：０．２％以下、Ｎｉ：０．１５％以下、Ｃｒ：０．１％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｃｏ：０．０２％以下、Ｚｎ：０．０２％以下、Ｓｎ：０．０２％以下、Ｎａ：０．０２％以下、Ｂ：０．０００５％以下で含有していても、本発明を逸脱するものではない。
【００１９】
次に製造方法について説明する。
熱延の仕上温度はフェライト粒にひずみが過度に加わり加工性が低下するのを防ぐには熱間圧延を８５０℃以上で行う必要がある。また、高温すぎても焼鈍後の再結晶粒径は必要以上に粗大化するため、９６０℃以下が望ましい。ＡｌＮの生成を抑制するためには熱延仕上から、捲取温度までの平均冷却を１５℃／ｓ以上とすることが必要である。好ましくは、ＡｌＮの抑制を狙うため、７００℃までの平均冷速を５０℃／ｓ以上とすることが望ましい。巻き取り温度については、高温にすれば再結晶や粒成長が促進され、加工性の向上が望まれるが、ＡｌＮの析出を促進するため５７０℃以下とする。
【００２０】
酸洗後の冷間圧延は、圧下率が低いと鋼板の形状矯正が難しくなるため５０％以上とする。また、９８％を超える圧下率で圧延すると、局部延性の劣化が発生することがあるため望ましくない。さらに、加工性を良くするために高ｒ値にしたいため、好ましくは７０％以上９５％以下の範囲が良い。
【００２１】
連続焼鈍温度は低すぎると未再結晶の状態になり硬質化し、逆に高すぎると粒が粗大化するという問題点があるので、６００℃以上オーステナイト温度域以下とする。その後二次冷間圧延を行うが、ＤＲ８〜ＤＲ１０の調質度を得るために、適切な圧下率をとれば良い。ただし、加工性の悪化を防ぐため圧延率は４０％以下とする。
なお、本鋼板のめっきは通常のクロムめっき、錫めっき、ニッケルめっき等のいずれにも適用できる。また、鋼板上やめっき鋼板上にフィルムラミネートを行う用途にも適用できる。
【００２２】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づいて説明する。
表１に示す成分の鋼を溶製し、常法に従い連続鋳造でスラブとした。符号Ａ〜Ｒが本発明に従った成分の鋼で、Ａ〜Ｎは式（１）、式（２）とも満たしており、Ｏ〜Ｒは式（１）のみ満たすものである。符号Ｓの鋼はＣ添加量、Ｔ、Ｕ、Ｖの鋼は式（１）を満たしていない。これらの鋼を加熱炉中で１１５０℃以上の温度で加熱し、熱間圧延にて板厚２．２〜３．２ｍｍの熱延鋼板を得た。熱延条件については表２に示す。これに続いて酸洗後、８５％〜９５％の冷間圧延を行い、表２に示す焼鈍温度にて再結晶焼鈍、調質圧延を行った。このとき、Ｂ３は捲取温度と調質圧延が高く本発明の範囲外、Ｃ３は調質圧延が本発明の範囲外、Ｄ３は冷却速度及び調質圧延が本発明の範囲外、Ｆ３は焼鈍温度が本発明の範囲外である。
【００２３】
このようにして得られた鋼板について、硬度を測定（ＨＲ  ３０Ｔ）した。また、ｒ値、Δｒ値の測定を簡易測定法である”  モジュールｒ”（ＳｔｏｌｌｅＣｏｒｐ．  社製、Ｍｏｄｕｌｅ−ｒ    Ｄｒａｗａｂｉｌｉｔｙ    Ｔｅｓｔｅｒ  使用）により行った。結果を表２、図１、図２に示す。図から明らかなように本発明鋼は、比較鋼に比べてｒ値、Δｒ値とも良い特性を示しており、中でも、式（２）も満たすものは更にｒ値が高くなっていることがわかる。
【００２４】
【表１】
2004285418.tif 000003
【００２５】
【表２】
2004285418.tif 000004
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、十分な製缶性を有しかつ、十分な強度を確保した容器用鋼板を製造することが出来る。本発明の方法による鋼板は、従来の鋼板と比較してｒ値が高くかつ面内異方性も低いため、深絞り性や加工性が良く成形時のトラブルが減り歩留も上がるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】硬さに対するｒ値に及ぼす本発明鋼の効果を示すグラフである。
【図２】硬さに対するΔｒ値に及ぼす本発明鋼の効果を示すグラフである。
【図１】
2004285418.tif 000005
【図２】
2004285418.tif 000006