(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０１５〜０．０６％（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：≦０．０３％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：≦０．０２％、Ｓ：≦０．０４％、Ａｌ：０．０１５〜０．０３％、Ｎ：≦０．００３０％、Ｂ：５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間仕上げ圧延をＡｒ3点以上、巻き取り温度５４０〜６８０℃にて熱間圧延し、酸洗後、８１〜９０％の圧延率で冷間圧延し、その後５８０〜６８０℃で箱型焼鈍を行い、調質圧延後Ｎｉめっきを施し、次いでＮｉの拡散処理後、板の表面平均粗さＲａが０．０２〜０．０６μｍの範囲となるように調質圧延を行うことによって形成された異方性の優れた電池用ＤＩ成形用鋼板。
【請求項２】
Ｃ：０．０１５〜０．０６％（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：≦０．０３％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：≦０．０２％、Ｓ：≦０．０４％、Ａｌ：０．０１５〜０．０３％、Ｎ：≦０．００３０％、Ｂ：５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間仕上げ圧延をＡｒ3点以上、巻き取り温度５４０〜６８０℃にて熱間圧延し、酸洗後、８１〜９０％の圧延率で冷間圧延し、その後５８０〜６８０℃で箱型焼鈍を行い、調質圧延後Ｎｉめっきを施し、次いでＮｉの拡散処理後、板の表面平均粗さＲａが０．０２〜０．０６μｍの範囲となるように調質圧延を行うことを特徴とする異方性の優れた電池用ＤＩ成形用鋼板の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に乾電池に使用されるＤＩ(Draw and Ironing)成形用材料に関し、異方性に優れた薄肉化DＩ成形缶に適した鋼板及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、乾電池用内装缶の成形法として、製造コスト低減を目的として、軽量化、製造工程の短縮、及び充填剤容量増加が可能なＤＩ成形缶の製造技術が実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなＤＩ成形法または深絞り成形法により製造される２ピース缶においては、絞り或いはしごき加工後の缶円周方向の缶高さが不揃いになること（以下イヤリング）が問題となる。このイヤリング不良が発生した場合、不良缶の搬送が困難となり、生産性を阻害するばかりでなく、正常品に比べ不良缶はトリム代を大きく取る必要があり、歩留まりを低下させる。また、このイヤリングは、コイルの幅方向中央部に比べて、幅方向端部のイヤリングが大きくなる傾向がある。
【０００４】
このイヤリングを防止する技術として、例えば特開平６−３４４００３号公報、特開平９−２４１７５７号公報、特開平９−２４１７５８号公報、特開平９−２４１７５９号公報、特開平９−２４１７６０号公報等が提案されている。しかし、それぞれ冷延率や成分の規制等が記述されているが、イヤリング不良を完全に解消することは困難である。
本発明の目的は、従来技術の課題を解決し、コイル内で均一で優れたイヤリング性を有する鋼板及びその製造法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電池用ＤＩ成形用鋼板のイヤリング性の向上を目的に鋭意研究の結果、低炭素鋼の鋼中Ａｌ量と熱延巻取温度、冷延率及び、箱型焼鈍条件を選択し組み合わせることで、上記イヤリングの課題を解決し満足できるＤＩ成形性を有する鋼板の製造方法を見出した。
請求項１の異方性の優れた電池用ＤＩ成形用鋼板は、
Ｃ：０．０１５〜０．０６％（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：≦０．０３％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：≦０．０２％、Ｓ：≦０．０４％、Ａｌ：０．０１５〜０．０３％、Ｎ：≦０．００３０％、Ｂ：５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間仕上げ圧延をＡｒ3点以上、巻き取り温度５４０〜６８０℃にて熱間圧延し、酸洗後、８１〜９０％の圧延率で冷間圧延し、その後５８０〜６８０℃で箱型焼鈍を行い、調質圧延後Ｎｉめっきを施し、次いでＮｉの拡散処理後、板の表面平均粗さＲａが０．０２〜０．０６μｍの範囲となるように調質圧延を行うことによって形成されたものであることを特徴とする。
請求項２の異方性の優れた電池用ＤＩ成形用鋼板の製造法は、
Ｃ：０．０１５〜０．０６％（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：≦０．０３％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：≦０．０２％、Ｓ：≦０．０４％、Ａｌ：０．０１５〜０．０３％、Ｎ：≦０．００３０％、Ｂ：５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間仕上げ圧延をＡｒ3点以上、巻き取り温度５４０〜６８０℃にて熱間圧延し、酸洗後、８１〜９０％の圧延率で冷間圧延し、その後５８０〜６８０℃で箱型焼鈍を行い、調質圧延後Ｎｉめっきを施し、次いでＮｉの拡散処理後、板の表面平均粗さＲａが０．０２〜０．０６μｍの範囲となるように調質圧延を行うことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
熱延鋼板の成分は、それぞれ質量％で、Ｃ：０．０１５〜０．０６％、Ｓｉ：≦０．０３％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：≦０．２％、Ｓ：≦０．０４％、Ａｌ：０．０１５〜０．０３％、Ｎ：≦０．００３０％、Ｂ：５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることがこのましい。
以下に鋼成分の規制理由を述べる。
Ｃは、ＤＩ成形缶の強度及び成形性、耐食性に大きく影響を及ぼす元素であり、０．０１５％未満では、必要な強度が得られない。且つ、イヤリング性も劣化する。また、０．０６％を超えると炭化物の増大により、耐食性と加工性が低下する。このため、Ｃ量は０．０１５〜０．０６％とすることが好ましい。
Ｓｉは、耐食性に有害な元素であるが、Ａｌキルド鋼としては不可避的に含有される元素であり、上限を０．０３％とすることが好ましい。
Ｍｎは、不純物であるＳによる熱延中の赤熱脆性を防止するために必要な成分である。一方、０．５％を超えると絞り加工性を劣化する。このことから下限を０．１%、上限を０．５％とすることが好ましい。
Ｐは、結晶粒微細化に有効な成分であり、また原板の強度を高めることから一定の割合で添加することがこのましい。一方、耐食性を阻害するため、本発明用途としてはＰが０．０２％を上限とすることが好ましい。
Ｓは、熱延中の赤熱脆性を生じる不純物成分であり、極力少ないことが望ましいが、不可避的に含有される元素であり、上限を０．０４％とすることが好ましい。
Ａｌは、製鋼に際し、脱酸剤として鋼浴中に添加され、スラグとして除かれるが、添加量が少ないと安定した脱酸効果が得られない。またＡｌは熱延中にＡｌＮの窒化物を形成し、冷延後の焼鈍時の再結晶集合組織形成に影響を及ぼし、イヤリング性を安定する。このためには、０．０１５％以上の添加が必要である。一方、０．０３％を超えて添加しても、効果が小さく、むしろ、過剰なＡｌによる強度上昇を招き成形性を劣化させ、経済上も好ましくないので上限を０．０３％とすることが好ましい。
Ｎは、Ａｌと窒化物をつくり、固溶Ｎを減少させ、時効性を低減し耐圧強度の上昇を抑制する効果がある。このため極力少なくすることが望ましい。また、０．００３％を超えると固溶Ｎが増加し、ＡｌＮ析出量が増えてイヤリング性の安定化を阻害する。このため上限を０．００３％とすることが好ましい。
Ｂは、５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍの範囲で含有させることが好ましい。Ｂは上記範囲を外れると、硬質化し成形性が劣化するため、この範囲に限定することが好ましい。残部は、Ｆｅ及びイヤリング性を損なわない程度に不可避的に含有される元素は規制しない。
【０００７】
（熱間圧延工程）
スラブ加熱温度、熱間圧延条件は、本発明では特定するものではないが、スラブ加熱温度は、１１００℃より低いと熱間圧延性が悪化し、熱間圧延温度を確保する観点からも１１００℃より高くすることが望ましい。またスラブ加熱温度が高すぎると窒化物の分解、再固溶を促進してしまうので、１２２０℃を越えないことが望ましい。
熱間圧延仕上げ温度をＡｒ3 点以下にすると、熱延板の結晶組織が混粒化するとともに粗大化し、深絞り性も劣化するので熱間圧延仕上げ温度はＡｒ3 点以上とすることが好ましい。
巻取温度は、熱延時のコイル幅方向および長手方向の品質安定性を考慮して下限を５４０℃とすることが好ましい。一方、６８０℃を超えると脱スケール性が劣悪となり、また結晶粒が粗大化し、イヤリング性を不安定にする。このため、５４０〜６８０℃の範囲とすることが望ましい。
【０００８】
（冷間圧延工程）
冷間圧延における冷延率は、焼鈍後の再結晶集合組織に大きく影響を及ぼす。また、イヤリング性にも大きく影響を及ぼす。これらの特性を安定して得るために、圧延率を８１〜９０％とすることが好ましい。
【０００９】
（箱型焼鈍工程）
箱型焼鈍は、再結晶温度以上の焼鈍温度が必要である。焼鈍温度が高すぎると結晶粒が粗大化し、イヤリング性を不安定にする。このため、６８０℃を超えないことが望ましい。従って、５８０〜６８０℃とすることが好ましい。焼鈍時間は、コイル内が均一に所定の温度に到達すれば問題ないため、特に限定しないが８時間〜１５時間を目安とすることが望ましい。。
【００１０】
（調質圧延工程）
焼鈍後の調質圧延は、ストッレッチャーストレインを防止できれば良く、圧延率は特に限定しないが、通常０．８〜２．０％の範囲とすることが望ましい。
【００１１】
（Nｉめっき及び拡散処理工程）
Ｎｉめっき及び拡散処理は、ＤＩ成形後の耐食性を確保出来るものであれば、特に限定はしないが、少なくとも拡散処理後に、下地の鋼板とＮｉめっき層の間にＦｅ−Ｎｉ合金層があることが望ましい。Ｎｉめっき浴の種類は、特に限定しないが、公知のめっき浴で良く、硫酸浴、ワット浴、塩化浴、スルファミン酸浴が使える。また、光沢めっきあるいは無光沢めっきのどちらでも良い。Ｎｉめっきの厚みは特に限定しないが、通常、電池缶内面側では０．５〜３μｍの範囲とすることが好ましい。電池缶外面側では１〜４μｍの範囲とすることが望ましい。
【００１２】
（拡散処理後の調質圧延工程）
拡散処理後の調質圧延は、表面平均粗さＲａの付与を目的に、板の表面平均粗さＲａが０．０２〜０．０６μｍとなるように実施することが望ましい。圧延率はストッレッチャーストレインを防止できれば良く、特に限定しないが、通常０．８〜２．０％が望ましい。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。表１に示す化学成分をもつ鋼片を、熱間圧延にて、２．３ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗後、冷間圧延し板厚が０．４ｍｍの冷延板とした。その後、焼鈍、調質圧延、Ｎｉめっき、拡散処理後、調質圧延（２回目）してＤＩ成形用鋼板を作製し、表２に示す。なお、拡散処理は５３０℃で６時間行った。調質圧延率は１％とした。
比較例１は、鋼片１を使って、巻取り温度が低すぎ、かつ表面平均粗さＲａが高すぎる例である。比較例２は、鋼片１を使って、冷間圧延率が低すぎ、かつ表面平均粗さＲａが高すぎる例である。比較例３は、鋼片１を使って、表面平均粗さＲａが低すぎる例である。比較例４及び比較例５は、ＢとＮの含有量の関係式が適正でない例を示す。
（イヤリング性評価）
ＤＩ成形法による電池ケースの成形は、表２で作製した鋼板を用いて、直径４１ｍｍのブランク径から直径２０．５ｍｍのカッピング後、ＤＩ成形機でリドローおよび２段階のしごき成形を行って、外径１３．８ｍｍ、ケース壁０．２ｍｍ、高さ５６ｍｍに成形した。缶の側壁高さにおいて、最も高い箇所の缶高さと最も低い箇所の缶高さの差でイヤリング性を評価した。下式において、試験した試料数１０枚とも４以下を○、試験した１０枚中１枚でも４を超えると×として評価した。
イヤリング性＝(最も高い箇所の缶高さ−最も低い箇所の缶高さ)×100／最も高い箇所の缶高さ
【００１４】
【表１】
0004350231.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004350231.tif 000003
【００１６】
【発明の効果】
表２に示すように、Ｃ：０．０１５〜０．０６％（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：≦０．０３％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：≦０．０２％、Ｓ：≦０．０４％、Ａｌ：０．０１５〜０．０３％、Ｎ：≦０．００３０％、Ｂ：５ｐｐｍ≦Ｂ−（１１／１４）×Ｎ≦３０ｐｐｍ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、熱間仕上げ圧延をＡｒ3点以上、巻き取り温度５４０〜６８０℃にて熱間圧延し、酸洗後、８１〜９０％の圧延率で冷間圧延し、その後５８０〜６８０℃で箱型焼鈍を行い、調質圧延後Ｎｉめっきを施し、次いで箱型焼鈍にてＮｉの拡散処理後、板の表面平均粗さＲａが０．０２〜０．０６μｍの間となるように調質圧延を行なった電池用ＤＩ成形用鋼板はイヤリング性が良好であった。