(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００５〜０．０７０％、
Ｓｉ：０．００１〜０．１％、
Ｍｎ：０．０１〜０．５％、
Ｐ  ：０．００２〜０．０４％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４％、
Ａｌ：０．０１０〜０．１００％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．００６０％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が１０μｍ以下、鋼板の任意の断面で２μｍ以上の炭化物の密度が０．０１平方mm当たり１０個以下であることを特徴とする加工後軟質な硬質容器用鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板において、さらに
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）＜０．７
であることを特徴とする加工後軟質な硬質容器用鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鋼板において、さらに質量％で、
Ｔｉ＜０．００５％、
Ｂ  ＜０．０００５％
であることを特徴とする加工後軟質な硬質容器用鋼板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鋼板において、さらに、ＪＩＳ５号試験片による引張試験における０．２％耐力：２００〜４５０ＭＰａ、全伸び：１５％以上、かつ１０％の冷間圧延後のＪＩＳ５号試験片による引張試験における０．２％耐力の差が１５０ＭＰａ以下であることを特徴とする加工後軟質な硬質容器用鋼板。
【請求項５】
質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．０７０％、
Ｓｉ：０．００１〜０．１％、
Ｍｎ：０．０１〜０．５％、
Ｐ  ：０．００２〜０．０４％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４％、
Ａｌ：０．０１０〜０．１００％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．００６０％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、スラブ加熱温度１１００℃以上で再加熱し、巻取り温度５００℃以下で熱間圧延した後、冷間圧延し、５５０℃以上の温度域での滞在時間が９０秒未満で、かつ最高到達温度が６３０℃以下となるように焼鈍し、８％以下の再冷延を行い、結晶粒径が１０μｍ以下、鋼板の任意の断面で２μｍ以上の炭化物の密度が０．０１平方mm当たり１０個以下の鋼板を得ることを特徴とする加工後軟質な硬質容器用鋼板の製造方法。
【請求項６】
さらに、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）＜０．７
とすることを特徴とする請求項５に記載の加工後軟質な硬質容器用鋼板の製造方法。
【請求項７】
さらに質量％で、
Ｔｉ＜０．００５％、
Ｂ  ＜０．０００５％
とすることを特徴とする請求項５または６に記載の加工後軟質な硬質容器用鋼板の製造方法。
【請求項８】
さらに、ＪＩＳ５号試験片による引張試験における０．２％耐力：２００〜４５０ＭＰａ、全伸び：１５％以上、かつ１０％の冷間圧延後のＪＩＳ５号試験片による引張試験における０．２％耐力の差が１５０ＭＰａ以下とすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の加工後軟質な硬質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、飲料缶などの金属容器に利用される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】
飲料缶、食品缶などに代表される容器用鋼板については、缶コスト低減のため素材の薄手化が求められている。この時、薄手化に伴う缶強度の低下を補うため鋼板自体を高強度化する必要がある。一般には高強度材はＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｎｂ，Ｔｉなどの添加により製造されるが、容器用鋼板は飲料缶、食品缶などにも使用されるため、食品衛生上の観点や低コストの観点から、これら元素の添加は採用され難い。
【０００３】
また薄手材では、焼鈍工程においてヒートバックルと呼ばれる鋼板の腰折れのため生産が阻害される場合がある。この対策としては鋼板の焼鈍温度を低く抑えることや通板板厚を厚くすることが有効であり、再結晶の観点から焼鈍温度を高く設定せざるを得ない状況において、焼鈍時には目的の板厚より厚い鋼板を通板し、その後再冷延（２ＣＲ）を施して目的とする板厚を得る特開平３−２５７１２３号公報のような方法が実用化されている。
この方法は缶強度を確保する点で、極薄材の適用による強度低下分を加工硬化により補うため、都合のよい製造法である。
【０００４】
しかし、鋼板の薄手化が進行する中で、既に冷間加工を受けた２ＣＲ材が更に缶加工を受けたことによる材料の延性劣化に起因した加工性低下が問題となっている。その代表例としては、絞り加工やしごき加工を伴い成形された２ピース缶の缶胴に缶蓋を巻き締める際に、缶胴端部の径を拡げる加工（フランジ成形）における割れなどである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、焼鈍工程での腰折れによる生産性の低下を回避するため、低い焼鈍温度とした場合にも比較的良好な加工性を示し、かつ２ＣＲを必要としない程度に硬質であるにも関わらず、絞り・しごき加工など缶成形のために必要かつ回避できない加工工程での加工硬化の程度を小さくすることにより、加工工程終盤でも軟質で良好な延性を持つ鋼板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特に２ＣＲ率が８％以下である板厚０．４mm以下の鋼板の成分、熱延条件及び焼鈍条件と材質との関係を検討した結果、成分、特に熱延条件及び焼鈍時の５５０℃以上の高温域での保持条件を調整することにより、結晶粒径、炭化物形態を制御し、強度伸びバランスを特定範囲に造り込んだ鋼板にすれば、その後の加工により従来鋼ほど加工硬化せず延性が劣化しないことを知見し、本発明を完成したものである。
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を要旨とする。即ち、
質量％で、
Ｃ  ：０．００５〜０．０７０％、    Ｓｉ：０．００１〜０．１％、
Ｍｎ：０．０１〜０．５％、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４％、 Ａｌ：０．０１０〜０．１００％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．００６０％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が１０μｍ以下、鋼板の任意の断面で２μｍ以上の炭化物の密度が０．０１平方mm当たり１０個以下とし、必要に応じ、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）＜０．７とし、さらにＴｉ＜０．００５％，Ｂ＜０．０００５％とし、またさらに強度伸びバランス及び加工硬化挙動を特定範囲に制約したことを特徴とする加工後軟質な硬質容器用鋼板である。
また上記鋼板の製造工程において、熱延時の巻取り温度、冷延後の焼鈍条件などを特定範囲に制限することにより、成形加工前には硬質で、成形加工途中及び加工後には軟質高延性の鋼板を製造することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。成分量は全て質量％である。
Ｃは、本発明における熱延条件の制限によって軟質効果を得られる０．００５％から０．０７０％とする。Ｃ量がこの範囲にない場合には本発明の効果が得られない。Ｃが０．
０４０％超の場合、熱延条件の影響が小さくなり、巻取温度などによって好ましい炭化物分散状態を得るのが困難になる可能性もあるため、０．０４０％以下がより好ましい範囲である。
【０００９】
通常の鋼板に不可避的に含有されるＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ａｌ，Ｎ等は、一般に容器用に用いられる鋼板が含有する程度に含有される。その範囲は、Ｓｉ：０．００１〜０．１％、Ｍｎ：０．０１〜０．５％、Ｐ：０．００２〜０．０４％、Ｓ：０．００２〜０．０４％、Ａｌ：０．０１０〜０．１００％、Ｎ：０．０００５〜０．００６０％である。
【００１０】
鋼板の粒径は１０μｍ以下に制限する。粒径は断面積組織観察において得られる結晶粒１個当たりの平均面積を円に換算した場合の直径である。この径が１０μｍ超となる場合は、その時の製造条件とも関連し、以下に述べる炭化物の分散状態も好ましいものとし難く、本発明の効果を十分に発揮させることができなくなる。
【００１１】
鋼中の炭化物形態は本発明の重要な要件である。鋼板断面積の組織観察においてピクリン酸メタノール溶液でのエッチングにより鉄炭化物（セメンタイト）を現出させ、４００倍程度以上の光学顕微鏡観察を行い炭化物のサイズ分布を求めたときに、観察面積０．０１mm2 当たり２μｍ以上の直径を有する炭化物の個数が１０個以下、より好ましくは１．２μｍ以上のものが１０個以下とすることが、本発明の効果を得るために必要である。
【００１２】
この原因は明確ではないが、光学顕微鏡で観察できる程度の炭化物の形態を上記の如く制御するような鋼板製造条件においては、光学顕微鏡では確認できない程に微細な析出物や固溶元素の状態と密接に関係し、これが鋼板の加工硬化挙動を好ましく変化させていると思われる。析出物形態を変えることで、加工初期に析出物周辺で集中して起きる転位の複雑な交絡を回避し、その後の成形時にバウジンガー効果的な挙動により転位の再配列が起き、破断までの歪みが増大するためと考えられる。
【００１３】
微細な析出物が影響していると考えられる理由の一つとして、鋼中のＡｌＮの存在比率が悪影響を及ぼすことがあるため、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）＜０．７とすることが好ましい。
【００１４】
また、窒化物に代表される微細な析出物の形態を変化させるようなＴｉ，Ｂは少ないことが好ましい。食品衛生なども考慮すれば、Ｔｉ＜０．００５％、Ｂ＜０．０００５％とすることが好ましい。
【００１５】
本発明鋼板の、ＪＩＳ５号引張試験における０．２％耐力を２００〜４５０ＭＰａ、全伸びを１５％以上、かつ１０％の冷間圧延を施した場合の０．２％耐力の上昇量を１５０ＭＰａ以下とした鋼板では、上記効果が顕著に現れる。冷延における加工硬化量は通常、ロール径、パス回数、潤滑、温度などの圧延条件により僅かに変動するが、本発明では通常の実験室で行うことができる条件、即ちロール径：１００〜４００mm、パス回数は１〜５パス、潤滑はパーム油、温度は室温とした場合の値で評価する。
【００１６】
次に、本発明の製造方法について説明する。
鋼板の結晶粒径、炭化物形態、０．２％耐力、全伸びなどは、成分、熱延、焼鈍、２ＣＲ条件により制御可能であるが、本発明の特徴である加工硬化挙動を好ましく制御するには、熱延巻取り温度を５００℃以下、スラブ加熱温度を１１００℃以上、冷延後の焼鈍における５５０℃以上の温度域での滞在時間を９０秒未満、かつ最高到達温度を６３０℃以下、再結晶焼鈍後の２ＣＲ率を８％以下とすることが有効である。特に巻取り温度の影響は大きく、２００℃以下、より好ましくは３０℃以下の室温程度で巻き取ると、更に顕著な効果が得られる。
【００１７】
本発明の効果は、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、連続鋳造法など製造法は限定されず、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。
【００１８】
本発明鋼板は、通常は表面処理鋼板用の原板として使用されるが、表面処理により本発明の効果は何ら損なわれるものではない。缶用表面処理としては通常、錫、クロム（ティンフリー）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被膜を貼ったラミネート鋼板用の原板としても、本発明の効果を損なうことなく使用できる。
【００１９】
以上本発明について、容器への適用を想定して説明したが、絞り、張り出し、曲げ、引張りなど数次にわたる加工工程の、特に終盤の工程における加工性劣化が問題となる用途において、容器用途と同様に本発明を適用することができる。
【００２０】
【実施例】
表１に示す各成分の鋼について、表２に示す熱間圧延、焼鈍、２ＣＲを施して鋼板を製造し、Ｓｎメッキ後、一定の絞り及びしごき加工により缶胴を製造した。この缶の定位置の缶胴部から引張試験片を作成し、引張強度及び全伸びを測定した。
素材及び絞りしごき加工後の材質を表３に示す。成分、結晶粒径、炭化物形態を本発明の範囲内に制御することで、軟質かつ高延性の材質が得られていることが確認できる。また、素材の材質や製造条件を制御することにより、缶加工後の材質がより良好になることも分かる。
【００２１】
【表１】
0003977951.tif 000002
【００２２】
【表２】
0003977951.tif 000003
【００２３】
【表３】
0003977951.tif 000004
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、低温巻取りによる熱延での高生産性及び低温焼鈍による焼鈍時の高生産性、結果として低コスト化を達成しつつ、絞り・しごきなど数次に及ぶ加工後においても軟質高延性であるため、フランジ加工など更なる加工においても成形性の良好な鋼板を得ることができる。