(57)【要約】【課題】安価で、AIが30MPa以下で耐ひずみ時効性に優れ、平均結晶粒径が12.0μm以下で耐肌荒れ性にも優れ、かつ-0.10≦Δr≦0.10と面内異方性の小さい冷延鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】質量%で、C:0.0030%以下、Si:0.02%以下、Mn:0.10〜0.40%、P:0.02%以下、S:0.015%以下、N:0.0030%以下、Al:0.020〜0.070%、B:0.0003〜0.0020%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、AIが30MPa以下、平均結晶粒径が12.0μm以下、かつ-0.10≦Δr≦0.10の耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量%で、C:0.0030%以下、Si:0.02%以下、Mn:0.10〜0.40%、P:0.02%以下、S:0.015%以下、N:0.0030%以下、Al:0.020〜0.070%、B:0.0003〜0.0020%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、AIが30MPa以下、平均結晶粒径が12.0μm以下、かつ-0.10≦Δr≦0.10の耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板。
【請求項２】
請求項1に記載の組成を有する鋼片を、直接あるいは加熱温度1100〜1300℃で再加熱後、Ar3変態点以上の圧延終了温度で熱間圧延し、酸洗後、圧下率90〜95%で冷間圧延し、連続焼鈍ラインにより焼鈍温度700〜800℃で焼鈍し、調質圧延する、AIが30MPa以下、平均結晶粒径が12.0μm以下、かつ-0.10≦Δr≦0.10の耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾電池缶用として好適な冷延鋼板、特に耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷延鋼板を乾電池缶に加工する方法としては、深絞り加工およびしごき加工を適宜組み合わせた方法が用いられる。例えば、絞りカップに加工後、しごき加工を施すDI加工、絞りカップに加工後、引張りと曲げ曲げ戻し加工し、さらに必要に応じしごき加工を施すストレッチドロー加工、何段階かの絞り加工を施した後、しごき加工を施す多段絞り加工などの方法を挙げられる。
【０００３】
乾電池缶の加工においては、加工後の缶円周方向の缶高さが不揃いにならないようにする、すなわち耳の発生を抑制することが要求される。この耳の高さは冷延鋼板のr値(ランクフォード値)の面内異方性Δrとよい相関があり、Δrが0に近づくと、耳の高さは低くなることが一般的に知られている。したがって、耳の発生を抑制するためには、Δrを0にすることが望ましいが、一般的には、-0.10≦Δr≦0.10であれば耳の発生は認められない。
【０００４】
また、乾電池缶用冷延鋼板には、深絞り加工の際にストレッチャー・ストレインと呼ばれるしわの発生に起因する缶形状の劣化を防止するために、耐ひずみ時効性に優れていることが求められる。実用的には、ひずみ時効性指数AIが30MPa以下であることが必要である。さらに、加工時の肌荒れを抑制するために、平均結晶粒径を12.0μm以下とし、結晶粒が微細であることも必要である。
【０００５】
こうした耐ひずみ時効性や耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい乾電池缶用冷延鋼板として、例えば、特許文献1には、質量%で、C:0.0005〜0.0050%、Mn:0.50超〜1.5%、Al:0.015〜0.15%、N:0.0050%以下、あるいはさらにB:0.0003〜0.003%、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が、板厚表層部で10μm以下、板厚全体で10〜15μmであり、ひずみ時効性指数AIが30MPa以下である耐肌荒れ性および耐ひずみ時効性に優れる缶用鋼板およびその製造方法が開示されている。
【０００６】
特許文献2には、質量%で、C:0.002〜0.05%、Si:0.06%以下、Mn:0.05〜0.8%、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Al:0.01〜0.10%、N:0.006%以下、およびCr:0.02〜0.5%、Mo:0.005〜0.3%、W:0.005〜0.3%のうちから選ばれた少なくとも1種、あるいはさらにB:0.0003〜0.003%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、熱間圧延、酸洗及び冷間圧延を施し、次いで焼鈍温度650〜800℃で連続焼鈍した後、調質圧延する耐ひずみ時効性に優れた軟質缶用薄鋼板の製造方法が開示されている。
【０００７】
特許文献3には、質量%で、C:0.0010〜0.0150%、Si:0.10%以下、Mn:0.1〜0.6%、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Al:0.015〜0.15%、N:0.02%以下、あるいはさらにNb:0.020%以下、Ti:0.020%以下、B:0.0020%以下のうちから選ばれた少なくとも1種を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、板厚表層部のASTM粒度No.10以上、結晶粒軸比が1.5以下で、板厚内層部のASTM粒度No.9以下、結晶粒軸比が1.5以下である加工性、ノンイヤリング性(面内異方性の小さいこと)および耐肌荒れ性に優れる缶用鋼板およびその製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開2000-54070号公報
【特許文献２】特開平8-253820号公報
【特許文献３】特開平9-310150号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献1に記載の缶用鋼板では、Mn量が0.50超〜1.5%のため、連続焼鈍時にロールの成分と鋼のMnが反応して複合酸化物を形成し、鋼板がロールに付着する「ピックアップ」と呼ばれる現象が発生し易い。ピックアップが発生すると、ロールに疵が発生し、鋼板表面に擦り傷となって転写され、特に板厚が薄い缶用鋼板では破断等の危険が発生する。また、特許文献1に記載の缶用鋼板では、全厚平均での結晶粒径を10〜15μmとし、かつ表層領域での結晶粒径を10μm以下にする3層での結晶粒径の制御が必要であるが、板厚の薄い鋼板を対象とした場合、このような制御は困難である。
【０００９】
特許文献2に記載の軟質缶用薄鋼板では、Cr、Mo、Wなどの高価な元素が添加されているため、製造コストが非常に高くなるとともに、ｒ値を低下させ加工性を劣化させる。
【００１０】
特許文献3に記載の缶用鋼板では、飲料缶などの用途に用いるため、ノンイヤリング性としてΔrの絶対値が0.16以下を目標とするものである。一方、本願発明は乾電池缶へも適用できる冷延鋼板を目的物とするため、さらに厳しいノンイヤリング性が要求されており、-0.10≦Δr≦0.10を目標とする。特許文献3に記載の鋼板において、-0.10≦Δr≦0.10を満足する場合も、その実施例において認められるが、全てNbが添加されている。本発明者らの検討によれば、缶用鋼板にNbを添加すると、結晶粒が微細化しプレス加工後の肌荒れが防止されるという利点があるが、一方で、Nbの添加により再結晶温度が上昇し、焼鈍温度を800℃以上の高温とする必要があり、薄肉缶用鋼板の連続焼鈍においては、バックリングや破断といったトラブルが発生する。また、未再結晶組織の存在によりプレス加工時に割れが発生するなどの問題が頻発する。特許文献3におけるNb添加鋼では、このような問題に対して、熱間圧延時の冷却方法を提案することで対応していると推定されるが、再結晶焼鈍温度を740℃とする方法を開示している。しかし、このためには、鋼板の表層域と鋼板内層で結晶粒径を制御する必要があり、しかも表層域は全厚の1/10まで、すなわち板厚が0.5mm以下といった薄肉缶用鋼板においては0.01mm(10μm)オーダーでの制御が必要である。この方法では結晶粒径の制御が困難であり、また超高圧デスケーリング設備を有しないラインでは製造が困難である。
【００１１】
本発明は、安価で、AIが30MPa以下で耐ひずみ時効性に優れ、平均結晶粒径が12.0μm以下で耐肌荒れ性にも優れ、かつ-0.10≦Δr≦0.10と面内異方性の小さい冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、質量%で、C:0.0030%以下、Si:0.02%以下、Mn:0.10〜0.40%、P:0.02%以下、S:0.015%以下、N:0.0030%以下、Al:0.020〜0.070%、B:0.0003〜0.0020%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、AIが30MPa以下、平均結晶粒径が12.0μm以下、かつ-0.10≦Δr≦0.10の耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板により達成される。
【００１３】
本発明の冷延鋼板は、例えば、上記の組成を有する鋼片を、直接あるいは加熱温度1100〜1300℃で再加熱後、Ar3変態点以上の圧延終了温度で熱間圧延し、酸洗後、圧下率90〜95%で冷間圧延し、連続焼鈍ラインで焼鈍温度700〜800℃で焼鈍し、調質圧延する方法により製造できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、AIが30MPa以下で耐ひずみ時効性に優れ、平均結晶粒径が12.0μm以下で耐肌荒れ性にも優れ、かつ-0.10≦Δr≦0.10と面内異方性の小さい冷延鋼板を、安価に製造できるようになった。本発明の冷延鋼板は、乾電池缶用として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明である耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板の詳細を説明する。
【００１６】
1)成分(以下の「%」は、「質量%」を表す。)
C:C量が0.0030%を超えると固溶Cにより硬質化や伸び性の低下を招き、加工性が劣化したり、AIが増大し、耐ひずみ時効性が劣化して製缶時にストレッチャーストレインが発生する。このため、C量の上限は0.0030%、好ましくは0.0020%、より好ましくは0.0018%とする。
【００１７】
Si:Si量が0.02%を超えると、硬質化やめっき性の劣化を招く。このため、Si量の上限は0.02％とする。
【００１８】
Mn:MnはSをMnSとして析出させ、熱間圧延中の赤熱脆性を防止するために有効な元素である。このため、Mn量は0.10%以上必要である。しかし、Mn量が0.40%を超えると、硬質化して加工性が劣化する。このため、Mn量の上限は0.040%とする。
【００１９】
P:P量が0.02%を超えると加工性を低下させるため、P量の上限は0.02%とする。
【００２０】
S:S量が0.015%を超えると熱間圧延中に赤熱脆性を引き起こすため、S量の上限は0.015%とするが、少ないほど好ましい。
【００２１】
N:N量が0.0030%を超えると後述するBNの析出量が増加し、鋳造時の熱間延性を阻害し、鋼片割れが発生し易くなるため、、N量の上限は0.0030%、好ましくは0.0020%とする。
【００２２】
Al:Alは鋼の脱酸に必要な元素であるため、Al量を0.020%以上とする必要がある。しかし、Al量が0.070%を超えると介在物が増加して表面欠陥が発生しやすくなるため、Al量の上限は0.070%とする。
【００２３】
B:Bは本発明において非常に重要な元素である。固溶Nを窒化物として析出させて固溶Nによる深絞り性劣化を抑制するため、また、熱延板の結晶粒径を微細化して製缶時の肌荒れを抑制するため、B量は0.0003%以上とする。一方、B量が0.0020%を超えると再結晶温度が上昇するため、高速度で効率良く連続焼鈍するに当たり、ヒートバックル等のトラブルが発生し易くなる。このため、B量の上限は0.0020%とする。
【００２４】
残部は、Feおよび不可避的不純物である。
【００２５】
2)製造方法
上述したように、本発明の冷延鋼板は、例えば連続鋳造法により製造された上記の組成を有する鋼片を、直接あるいは加熱温度1100〜1300℃で再加熱後、Ar3変態点以上の圧延終了温度で熱間圧延し、酸洗後、圧下率90〜95%で冷間圧延し、連続焼鈍ラインで焼鈍温度700〜800℃で焼鈍し、調質圧延する方法により製造できる。
【００２６】
鋼片を再加熱する場合の加熱温度は1100〜1300℃の範囲とする必要があるが、これは、1100℃未満の加熱温度では、熱間圧延の圧延終了温度をAr3変態点以上とすることが困難になりやすく、1300℃を超える加熱温度では、鋼片表面に生成する酸化物量が多くなり、表面欠陥が発生しやすくなるためである。
【００２７】
熱間圧延の圧延終了温度をAr3変態点以上とする理由は、圧延後の結晶粒径を均一にし、かつ熱延板段階での異方性を小さくするためである。なお、Ar3変態点は、従来公知の方法で求めればよく、例えばフォーマスタ試験装置により試験片を加熱後、冷却中の熱膨張率の変化を観察することにより求めることができる。
【００２８】
熱間圧延終了後の巻取温度は、特に限定しないが、鋼板の形状不良やコイル内の材料特性の変動を防ぐために500℃以上とすることが好ましく、また、スケール生成の増大による酸洗性の低下やそれに起因する表面性状の悪化を防ぐため700℃以下とすることが好ましい。
【００２９】
熱間圧延後の鋼板は、表面に形成されたスケールを除去するために常法により酸洗後、90〜95%の圧下率で冷間圧延する必要がある。これは、圧下率が90%未満あるいは95%を超えるとΔrが増大し、-0.10≦Δr≦0.10とすることが困難となり、面内異方性が大きくなるためである。
【００３０】
冷間圧延後の鋼板は、次いで連続焼鈍ラインにより700〜800℃の焼鈍温度で焼鈍される。焼鈍温度の下限を700℃としたのは、これより低い温度では完全に再結晶させることができないためである。また、上限を800℃としたのは、これより高い温度では平均結晶粒が12.0μm以上になり、加工時に肌荒れが発生しやすくなるためである。なお、焼鈍を連続焼鈍で行うのは、生産性に優れているためである。焼鈍における加熱時間は、特に限定しないが、材料特性の安定性を確保する上で30秒程度以上とし、長時間焼鈍してもコストアップとなるだけなので180秒以下とすることが好ましい。また、焼鈍の冷却過程では、固溶Cを低減するため必要に応じて300〜500℃で過時効処理を行うこともできる。
【００３１】
焼鈍後は、鋼板形状や表面粗さを整えることを目的として調質圧延を行う。調質圧延の伸長率は通常の範囲である0.3〜2.0%の範囲とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の冷延鋼板には、必要に応じて、Niめっき、Snめっき、Crめっきあるいはそれらの合金めっきを施してもよい。また、めっき後に300〜800℃程度の温度範囲で拡散焼鈍を施して拡散合金めっきにしてもよい。さらに、焼鈍後の鋼板やめっき後の鋼板には、各種表面処理や樹脂被覆等を施すこともできる。
【実施例１】
【００３３】
表１に示す成分組成の鋼No.1〜5を溶製し、連続鋳造法で鋼片(鋳片)とした。これらの鋼片を1250℃に加熱後、これらの鋼のAr3変態点以上である900℃の圧延終了温度で熱間圧延し、板厚2.5〜3mmの熱延板とした。こうして作製した熱延板を、酸洗後、表2に示す圧下率で冷間圧延し、次いで連続焼鈍ラインにより表2に示す焼鈍温度と過処理時効の条件で焼鈍を行った後、0.5%の伸長率で調質圧延を施して鋼板No.A〜Gを作製した。そして、得られた鋼板について、次の方法でΔr、AI、結晶粒径の調査を行った。
【００３４】
Δr：得られた鋼板から圧延方向に対して0°、45°、90°方向にJIS5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241にしたがって0°、45°、90°方向のr値であるr0、r45、r90を測定し、Δr=(r0+r90-2r45)/2を求めた。
【００３５】
AI：得られた鋼板から圧延方向に対して0°方向にJIS5号引張試験片を採取し、7.5%の引張歪を入れて可動転位を導入した後、100℃×1時間の恒温処理を施し、以下の式でAIを算出した。
AI=(恒温処理後の下降伏荷重−歪導入後の荷重)/(歪導入前の試験片平行部の断面積)
結晶粒径：得られた鋼板の板厚断面のミクロ組織を光学顕微鏡により観察し、JIS G 0552の切断法に準じて、平均結晶粒径を測定した。
【００３６】
結果を表2に示す。本発明例である鋼板No.A、B、Cは、いずれも±0.10以下のΔr、30MPa以下のAI、12.0μm以下の平均結晶粒径を示し、耐ひずみ時効性および耐肌荒れ性に優れ、面内異方性の小さい冷延鋼板であることがわかる。
【００３７】
【表１】
2007239035.tif 000002
【００３８】
【表２】
2007239035.tif 000003