(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、２ＣＲ後のＪＩＳ５号試験片による引張試験における０．２％耐力：４３０ＭＰａ以上、全伸び：１５％以下の鋼板であって、引張強度と０．２％耐力の差が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、２ＣＲ後のＪＩＳ５号試験験片による引張試験における０．２％耐力：４３０ＭＰａ以上、全伸び：１５％以下の鋼板であって、２００℃１時間の人工時効後のＪＩＳ５号試験片による引張試験における降伏点伸びが２％以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、１０％の冷間圧延前後のＪ１Ｓ５号試験片による引張試験における０．２％耐力の差が１４０ＭＰａ以下の鋼板であって、引張強度と０．２％耐力の差が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、１０％の冷間圧延前後のＪ１Ｓ５号試験片による引張試験における０．２％耐力の差が１４０ＭＰａ以下の鋼板であって、２００℃１時間の人工時効後のＪ１Ｓ５号試験片による引張試験における降伏点伸びが２％以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍するに際し、焼鈍均熱温度から６５０℃までの冷却速度を１５０〜２００℃／秒、その後６５０℃から４５０℃までの冷却速度を５０〜１００℃／秒、４５０℃から２００℃までを１０〜５０℃／秒とすることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
【請求項６】
質量％で、Ｃ：０．００５％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
【請求項７】
質量％で、Ｔｉ：０．００５％以下、Ｎｂ：０．００５％以下の１種または２種をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の板厚０．４mm以下の高強度高延性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、特に板厚０．４mm以下の焼鈍条件に鈍感な高強度高延性容器用鋼板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に素材の薄手化が求められている。素材鋼板の薄手化は、製品となる缶強度の低下を伴い、これを補うため鋼板自体を高強度化することと、焼鈍工程において生産効率を阻害するヒートバックルと呼ばれる鋼板の腰折れ回避のため、焼鈍時には目的の板厚より厚くした鋼板を通板し、その後再冷延（２ＣＲ）を施し目的とする板厚を得る技術が特公平７−１０９０１０号公報などに開示されている。
【０００３】
しかし、鋼板の薄手化が進行する中で、２ＣＲ率の上昇は必然となり、材料の硬質化にともなう延性劣化が新たな問題となりつつある。代表的には缶胴と缶底または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）における割れが問題となる。
【０００４】
２ＣＲに頼らずに高強度化を図る手段としては、固溶Ｎによる固溶強化や焼付硬化性（ＢＨ）などを利用した技術が特開平５−３４５９２６号公報、特開平６一１１６６８２号公報などに開示されている。これらの技術では缶強度や２ピース缶製造で必要とされる深絞り性および低異方性は確保できるが、これらの鋼板では薄手化時の焼鈍通板性への考慮やフランジ成形性を確保する点でも問題があった。
【０００５】
強度確保および焼鈍通板性で有利な２ＣＲ材でフランジ成形性の良好な鋼板として、本発明者の一部は特願平１０−１４４９１２号明細書に示すように、Ｃ量を制限し、焼鈍時の熱履歴、特に冷却速度、さらに焼鈍後の二次冷延率を制御することで材料の加工硬化特性を特定範囲に制限し、２ＣＲ後の延性を改善する方法を提案した。しかし、この方法では焼鈍条件の変動により材質も変動し、前後に通板する鋼板の焼鈍条件などを考慮した焼鈍通板スケジュールの調整が必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、薄手材で問題となる焼鈍通板性、缶強度確保の点で有利な圧下率の高い２ＣＲを施しているにもかかわらず良好な延性を持ち、スケジュールフリーで製造可能な鋼板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特に２ＣＲ率が１０％以上で製造される板厚０．４mm以下の鋼板の成分、熱延条件および焼鈍条件と材質との関係を検討するうち、成分、特にＮおよびＡｌ量を特定範囲に限定し、熱延条件および焼鈍時５５０℃以上における高温域での保持を特定条件に制御した鋼板では、２ＣＲ率が上昇しても従来鋼ほど延性が劣化しないことを知見した。
成分と焼鈍条件についてさらなる検討を加えるうち、極低炭素鋼でＮを通常より高濃度で含有し、特定の０．２％耐力、全伸び、加工硬化を示す鋼板では、材質、特に全伸びに及ぼす焼鈍工程の熱履歴の影響が極度に小さく、焼鈍条件によらず同じ２ＣＲ率でも非常に良好なフランジ成形性を示すことを知見した。
【０００８】
本発明はかかる知見に基づくものであって、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、２ＣＲ後のＪＩＳ５号試験片による引張試験における０．２％耐力：４３０ＭＰａ以上、全伸び：１５％以下の鋼板であって、引張強度と０．２％耐力の差が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
（２）質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、２ＣＲ後のＪＩＳ５号試験験片による引張試験における０．２％耐力：４３０ＭＰａ以上、全伸び：１５％以下の鋼板であって、２００℃１時間の人工時効後のＪＩＳ５号試験片による引張試験における降伏点伸びが２％以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
（３）質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、１０％の冷間圧延前後のＪ１Ｓ５号試験片による引張試験における０．２％耐力の差が１４０ＭＰａ以下の鋼板であって、引張強度と０．２％耐力の差が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
（４）質量％で、
Ｃ  ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ  ：０．００２〜０．０４０％、
Ｓ  ：０．００２〜０．０４０％、  Ｎ  ：０．００４０〜０．０３００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる冷間圧延後の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍し、１０％の冷間圧延前後のＪ１Ｓ５号試験片による引張試験における０．２％耐力の差が１４０ＭＰａ以下の鋼板であって、２００℃１時間の人工時効後のＪ１Ｓ５号試験片による引張試験における降伏点伸びが２％以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の鋼板を５５０℃以上で再結晶焼鈍するに際し、焼鈍均熱温度から６５０℃までの冷却速度を１５０〜２００℃／秒、その後６５０℃から４５０℃までの冷却速度を５０〜１００℃／秒、４５０℃から２００℃までを１０〜５０℃／秒とすることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容器用鋼板の製造方法。
（６）上記（１）〜（５）の鋼板は、質量％でＣ：０．００５％以下とすることができる。
（７）また、上記（１）〜（６）の鋼板には、質量％でさらに、Ｔｉ：０．００５％以下、Ｎｂ：０．００５％以下の１種または２種を含有させることができる。
さらに、上記鋼板の製造において、特に焼鈍後の冷却速度を制御することにより、２ＣＲ率を１０％〜５０％とすることが可能である。
【０００９】
【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。成分はすべて質量％である。
Ｎは本発明の重要規定要件である。０．００４０％未満では本発明の効果は得られない。望ましくは０．００６０％以上である。また、上限は鋳造欠陥の可能性や窒化鉄形成による加工性劣化から０．０３０％とする。
【００１０】
Ａｌは脱酸を目的として添加され０．００５％以上含有される。Ｎ含有量が高い本発明鋼ではＡｌの含有量が高くなると鋼中に微細に析出するＡｌＮの析出量が増大し、再結晶を抑制するため焼鈍時に高温通板が必要となり通板性を顕著に劣化させるため、０．０８０％を上限とする。
【００１１】
Ｃは、０．０２５％以下とすることで焼鈍条件や熱延条件の影響をより小さくすることができる。望ましくは０．００５％以下とすることが好ましい。
【００１２】
Ｍｎは、過度な添加は材料を高質化させ延性を劣化させるため、１．０％以下、好ましくは０．５０％以下とする。
【００１３】
Ｔｉ，Ｎｂは特に限定する必要はなく、ｒ値の特別な向上などの必要がない場合はあえて添加する必要はない。添加により再結晶温度が上昇し高温焼鈍が必要となるため、高い２ＣＲ、言い換えれば板厚が厚い焼鈍通板でも少なからず通板性が劣化するので、それぞれ０．００５％以下の１種または２種、好ましくは０．００３％以下とすることが望ましい。
【００１４】
通常の鋼板に不可避的に含有されるＳｉ，Ｐ，Ｓ等は一般に容器用に用いられる鋼板に含有される程度に含有される。その範囲はＳｉ：０．００１〜０．１０％、Ｐ：０．００２〜０．０４０％、Ｓ：０．００２〜０．０４０％である。
【００１５】
鋼板の０．２％耐力は本発明鋼では４３０ＭＰａ以上に限定する。これは、原板でこれ未満の０．２％耐力であれば本発明によらなくともフランジ成形性の良好な鋼板が製造可能なためである。
鋼板の全伸びは本発明鋼では１５％以下に限定する。これは、原板の全伸びがこれ以上であれば本発明によらなくともフランジ成形性の良好な鋼板が製造可能なためである。
【００１６】
鋼板の加工硬化挙動の限定は本発明の重要な要件の一つである。加工硬化挙動は一般には引張試験の応力−歪曲線における加工硬化指数、いわゆるｎ値で表される場合が多いが、本発明鋼が対象としているフランジ成形性の指標にはならない。本発明で限定すべき加工硬化挙動の指標および限定範囲は、引張強度と０．２％耐力の差を２０ＭＰａ以上または鋼板に１０％の冷間圧延を施した場合の０．２％耐力の上昇量を１４０ＭＰａ以下とすることである。
【００１７】
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わずかに変動するが、本発明では通常の実験室で行うことができる条件、すなわちロール径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される。加工硬化挙動がこの範囲に無い場合は、製缶工程でのフランジ成形性が顕著に劣化する。
【００１８】
鋼板の時効性の限定も本発明の重要な要件の一つである。特定の０．２％耐力、全伸び、加工硬化挙動を持った鋼板について、２００℃×１時間の人工時効後の降伏点伸びを２％以上とすることにより本発明の効果が得られる。
【００１９】
板厚は本発明鋼の用途を考慮して０．４mm以下に限定する。本発明鋼が特に必要とされるのは延性の劣化がより顕著となる０．２mm以下、さらに効果が発揮されるのは０．１７mm以下の極薄鋼板においてである。
【００２０】
鋼板の０．２％耐力、全伸びは、成分、２ＣＲ条件により変化し、従来鋼と同様に材質調整されるが、本発明の特徴である加工硬化挙動および時効特性を制御するには、特に２ＣＲ率を１０〜５０％とすることが本発明の効果を得るのに有効である。特に２ＣＲ率を１５〜２５％とすれば、より顕著な効果を得ることができる。
【００２１】
また本発明鋼では焼鈍条件による材質の変動が非常に小さいため、焼鈍条件の限定が不要で、焼鈍後の組織が再結晶していればよい。通常、材質制御には焼鈍条件、特に最高到達温度と高温での保定時間の管理が重要となる。特に焼鈍温度を変化させるには、変化中および変化させた後の炉温が安定するまで通板が停滞または無駄な板を通板する必要がある。このためユーザーの要求に応じ様々な板厚および材質の鋼板を製造するに当たり、焼鈍炉の温度の変動を極力小さくし通板速度を一定として製造できるような通板スケジュールを組む必要が生じるが、このための労力は甚大なものがあり、また生産性を阻害させない完全なスケジュールを組むことは不可能である。本発明鋼では材質に及ぼす焼鈍条件の影響が非常に小さいため、実質的にスケジュールフリー化が達成できる。
【００２２】
従来技術では、Ｎを一般的に知られているような固溶強化または焼付硬化を目的として含有させるものもあるが、本発明でのＮ含有量では、本発明が対象とするＪ１Ｓ５号引張試験における０．２％耐力が４３０ＭＰａ以上の鋼板は必ずしも製造できないばかりでなく、成分に応じた２ＣＲなど製造条件による０．２％耐力、加工硬化挙動の制御なくしては延性の劣化が著しい。また、特に２ＣＲ率が低い場合には時効性が顕著に劣化し、加工時の表面性状の劣化などの不具合が発生する。
本発明でのＮの添加は２ＣＲによる延性劣化を抑止する目的で行われるもので、成分ならびに０．２％耐力、加工硬化特性などを本発明範囲内に限定することで効果を得ることができる。これらの原因は明らかではないが、Ｎの存在が、２ＣＲ時の転位を鋼中に分散させ破断の起点となるボイドを形成させるような複雑な交絡・転位の集中を回避し、その後のフランジ成形時にバウシンガー効果的な挙動により転位の再配列が起き、破断までの歪が増大するためと考えられる。
【００２３】
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に限定されず、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。
【００２４】
本発明鋼を得るには、例えばＮ：０．００４０〜０．０３００％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％を含有する鋼の焼鈍した後の冷却条件を制御することで得ることができる。例えば、焼鈍均熱温度から６５０℃までの冷却速度を１５０〜２００℃／秒、その後６５０℃から４５０℃までの冷却速度を５０〜１００℃／秒、４５０〜２００℃までを１０〜５０℃／秒とし、さらに、焼鈍後の２ＣＲ率を１０〜５０％とすることによって、製造することが可能である。
【００２５】
また、本発明鋼を溶接により缶胴部を製造する３ピース缶用素材として用いる場合には、溶接部が硬化し、熱影響部が軟化するためフランジ成形時に熱影響部に歪が集中し、フランジ成形性が鋼板延性のみならず溶接部および熱影響部の特性に影響される場合がある。溶接部および熱影響部の硬度制御のためＢ，Ｎｂなどが添加される場合があるが、これらの微量元素を添加しても本発明の効果が失われるものではない。
【００２６】
通常、本発明鋼板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なん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皮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。
【００２７】
【実施例】
本発明ではフランジ成形性は鋼板の全伸びによって評価した。３ピース缶用途での板取り方向や２ピース缶用途でのしごき方向との兼ね合いを考え、素材の圧延方向と９０°の方向の引張試験値を使用する。
表１に示す各成分の鋼について熱間圧延、冷間圧延、焼鈍後６５０℃までを１８０℃／秒、その後６５０〜４５０℃までを８０℃／秒、４５０〜２００℃までを３０℃／秒で冷却した。次いで２ＣＲを施して鋼板を製造し、引張試験により材質を測定した。これらの鋼についての製造条件および材質を表２に示す。
【００２８】
加工硬化挙動および時効特性を本発明の範囲内に制御することで、熱延条件によらず良好な延性が得られていることが確認できる。また本発明鋼では、焼鈍工程によらず良好な延性が達成されており、焼鈍条件による材質の変動も非常に小さいことがわかる。
【００２９】
【表１】
0004091717.tif 000002
【００３０】
【表２】
0004091717.tif 000003
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明によれば、高２ＣＲ率および焼鈍スケジュールフリー化により焼鈍時の生産性を改善しつつフランジ成形性が良好な極薄容器用鋼板を得ることができる。