(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比で  Ｃ：  ０．０００５〜０．０１５０％
Ｓｉ：０．２％以下
Ｍｎ：０．０５〜０．６％
Ｐ：  ０．０２％以下
Ｓ：  ０．０２％以下
Ａｌ：０．１５％以下
Ｎ：  ０．０２％以下を含み、さらに必要に応じて
Ｎｂ：０．００３〜０．０２０％
Ｔｉ：０．００３〜０．０２０％
Ｂ：  ０．０００２〜０．００２０％
Ｃｕ：０．５％以下
Ｎｉ：０．５％以下
Ｃｒ：０．５％以下
Ｍｏ：０．２％以下の１種又は２種以上を含み、残部はＦｅおよび可避不純物よりなる組成の鋼スラブに、
熱間粗圧延を全圧下量８０％以上、そのうち、最終パスを２０％以上とする条件下で行い、
仕上熱間圧延を、被圧延材の温度が仕上圧延機列のいずれかの圧延スタンド通過の際、圧延加工に伴う発熱により逆変態させ、仕上圧延温度がＡｒ3−５０℃以上となるように終了し、
５５０〜７５０℃の温度で巻取って熱間圧延鋼帯を得、
該熱間圧延鋼帯に対してスケール除去、冷間圧延、再結晶焼鈍および３０％以下の調質圧延を行うことを特徴とする加工性が良好でかつ肌荒れのない製缶用鋼板の製造方法
【請求項２】
請求項１において、仕上熱間圧延圧延機列の入側において、被圧延材の温度をＡｒ3点以下に冷却し、いずれかの仕上圧延機を通過の際、圧延加工に伴う発熱により逆変態させことを特徴とする加工性の良好でかつ肌荒れのない製缶用鋼板の製造方法
【請求項３】
請求項１において、仕上熱間圧延圧延機列の入側における被圧延材の温度をＡｒ3点以上とし、いずれかの仕上圧延機を通過後において一旦Ａｒ3以下に冷却し、その後それに続く圧延機を通過の際の際、圧延加工に伴う発熱により逆変態させることを特徴とする加工性の良好でかつ肌荒れのない製缶用鋼板の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性が良好でかつ肌荒れのない製缶用鋼板の製造方法に係り、特に極薄ブリキ原板やティンフリースチールなどの製缶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、１８リットル缶、ペール缶等の容器缶は、その製法から、２ピース缶と３ピース缶に大別できる。２ピース缶はすずめっき、クロムめっきなどを施した表面処理鋼板に、ＤＷＩ加工、ＤＲＤ加工等を施して缶底と缶胴を一体成形し、これに蓋を取り付けた２物品からなる缶である。一方、３ピース缶は表面処理鋼板を円筒状、または角筒状に曲げて端部同士を接合した後、これに天蓋と底蓋を取り付けた３物品からなる缶である。
【０００３】
これらの缶を製造するために用いられる製缶用鋼板は、まず第一に安価であることが必要であり、そのためその生産は一般に生産効率が高く、歩留まりや表面品質に優れた連続焼鈍法を用いて行われる。
そのための技術として、例えば、特公昭６３−１０２１３号公報記載の技術が提案され、さらに軟質な鋼板を連続焼鈍で製造するための方法として、例えば特公昭６１−２０７５２０号公報、特公平１−５２４５２号公報記載の提案も行われている。これらの技術においては、素材として低炭素鋼板を用い、更に焼鈍後の加工硬化の組合せで種々の硬さの製缶用鋼板を作り分けている。
【０００４】
また、近年においては、缶の上蓋の縮径（ネックイン）成形の強化が行われ、それに耐えうる良好な加工性を有する製缶用鋼板として極低炭素鋼板が多く用いられる様になった。しかしながら、通常の低炭素鋼板（Ｃ含有量０．０２重量％以上）に比べて、結晶粒径が大きくなりやすく、そのため缶成形後の肌あれなどの問題を生じる。この問題を解決するためには、極低炭素鋼板の組織を均一で微細にすればよい。そのための方法として、その素材である熱延鋼板の組織を均一微細にする方法が一般的に知られている。
ところで、極低炭素鋼の熱延組織の均一化は、その変態点以上の温度で圧延を行うことによって達成できるが、圧延温度が非常に高くなりロールの損耗の増大などを招き、経済的でないばかりでなく、結晶粒の微細化は行われない。
一方、特公平３−２６００１６号公報、特公平５−１１７７５９号公報に見られるように圧延後α−γ昇温を行い、変態による再結晶を利用して微細化を図る手段もあるが、コストが高くなり、また加工歪による析出物の析出の駆動力が使えないなどの欠点があり、特に冷延焼鈍後の組織の均一微細化への効果は少い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ネックイン加工等、厳しい条件下での加工を行う場合にも良好な加工性を有し、製缶用鋼板としての十分な使用特性を有する鋼板を、低コストで製造する方法を提案するところにある。また、本発明は極低炭素鋼の熱延鋼板の組織を効率的に均一微細にする有効な方法を提案するところにある。そしてそれによって、最終製品たる製缶用鋼板の組織を均一微細にする方法を提案するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するために、鋼組成及び製造条件を検討し、以下のとおり本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
重量比で  Ｃ  ：０．０００５〜０．０１５０％
Ｓｉ：０．２％以下
Ｍｎ：０．０５〜０．６％
Ｐ  ：０．０２％以下
Ｓ  ：０．０２％以下
Ａｌ：０．１５％以下
Ｎ  ：０．０２％以下を含み、さらに必要に応じて
Ｎｂ：０．００３〜０．０２０％
Ｔｉ：０．００３〜０．０２０％
Ｂ  ：０．０００２〜０．００２０％
Ｃｕ：０．５％以下
Ｎｉ：０．５％以下
Ｃｒ：０．５％以下
Ｍｏ：０．２％％以下の１種又は２種以上を含み、残部はＦｅおよび可避不純物よりなる組成の鋼スラブに、
熱間粗圧延を全圧下量８０％以上、そのうち、最終パスを２０％以上とする条件下で行い、
仕上熱間圧延を、被圧延材の温度が仕上圧延機列のいずれかの圧延スタンド通過の際、圧延加工に伴う発熱により逆変態させ、仕上圧延温度がＡｒ3−５０℃以上となるように終了し、
５５０〜７５０℃の温度で巻取って熱間圧延鋼帯を得、
該熱間圧延鋼帯に対してスケール除去、冷間圧延、再結晶焼鈍および３０％以下の調質圧延を行うことを特徴とする加工性の良好でかつ肌荒れのない製缶用鋼板の製造方法
にある。
本発明の課題の他の解決手段及び具体的態様などは、請求項２以下及び実施例において詳しく説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（１）組成
まず、組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．０００５〜０．０１５０％
本発明においては、極低炭素鋼が対象になる。通常の低炭素鋼では近年の製缶用鋼板に求められる加工性の厳しい要求を満たすことができないからであり、また通常の熱間圧延工程によっても組織の均一化・微細化が達成可能であり、強いて本発明を適用する必要がないからである。ここに極低炭素鋼とは、Ｃが０．０１５０重量％以下の鋼をいうが、好ましくは０．００５％以下とするのが、加工性の面で好ましい。なお、成形性に優れた鋼板を得るためにはＣ量がより低いことが望ましいが、本発明の圧延条件を適用してもなお結晶粒径が粗大になること、および製鋼過程における脱炭のコストを考慮し下限は０．０００５％とする。
【０００８】
他の組成については通常の製缶用鋼板に要求される性質を満たすよう合金元素の範囲が定められる。
Ｓｉ：０．２％以下
Ｓｉは鋼板の表面性状を劣化させるとともに、鋼を硬化させ、熱間圧延工程を困難にし、最終製品としての鋼を硬化させる。したがって、０．２％以下とする。特に表面性状の要求が厳格な用途では、０．０５０％以下とすることが好ましい。
【０００９】
Ｍｎ：０．６％以下
Ｍｎは熱間脆性を回避するこするために添加されるが、０．６０％を越えると、変態点が低下し過ぎて、好ましい熱延板を得ることが困難になる。したがってＭｎ含有量を０．０５〜０．６％とする。
【００１０】
Ｐ：０．０２％以下
Ｐ含有量は耐食性の改善効果がからみれば低い方が好ましいが、過度の低減は製造コストの増加につながる。したがって、これらの兼ね合いからＰ含有量を０．０２％以下とした。なお、加工性を顕著に改善するためには、０．０１０％以下が好ましい。
【００１１】
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは伸びフランジ性に代表される局部延性を低下させる原因となるので、０．０２％以下に制限する。なお、加工性を顕著に改善するためには、０．０１０％以下にすることが好ましい。
【００１２】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．１５％以下
ｓｏｌ．Ａｌは脱酸に必要な元素であるが、０．１５％をこえると脱酸効果が飽和するだけでなく、介在物が発生し、成形性に悪影響をおよぼす。このためｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．１５％未満とする。なお、安定した製造条件を確保するためには、０．０３０〜０．１０％の範囲とすることが好ましい。
【００１３】
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは固溶状態で残存させた場合、鋼を適当に硬化させ、強度と加工性のバランスを向上させる。したがって、伸びを低下させず、また、スラブ割れの原因とならない範囲で、すなわち、０．０２％以下の範囲で適宜添加される。なお、加工性を特に考慮した場合には、０．０１０％以下にすることが好ましい。
【００１４】
以上の基本組成のほか、本発明においては、以下の諸元素が鋼板の用途、性能に応じて適宜添加される。
Ｎｂ：０．００３〜０．０２０％以下
Ｎｂは鋼板中のＣを固着し、時効性を低減し、鋼の軟質化に有用な元素であり、さらに、熱間圧延のγ領域にて、再結晶を適度に抑制し、微細な組織を得ることを可能にする。したがってその効果が有効に現れる範囲内、すなわち、０．００３〜０．０１５％の範囲で適宜添加される。
【００１５】
Ｔｉ：０．００３〜０．０２０％
ＴｉはＮｂと同様の効果をもたらし、Ｎｂとの複合添加により、成形性を向上させる。しかし、０．０２０％以上添加するとその効果は飽和し、コスト増加となるだけである。このため、Ｔｉの含有量を０．００３〜０．０２０％とする。
【００１６】
Ｂ：０．０００２〜０．００２０％
Ｂは、熱延条件と併せて熱延板の組織の微細化に有用な元素である。さらに２次加工脆性を防止させる役目も果たす。しかし、過剰に添加すると熱間圧延時にオーステナイトの細結晶を遅らせ、圧延時の負荷を大きし、しかも焼鈍材の材質、特に伸びを劣化させるので、その含有量は０．０００２〜０．００２０％とする。
【００１７】
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ
これらの元素はＭｎと同様、固溶強化元素であり、変態点を低下させ，組織の微細化に有用な元素である。しかし、過剰な添加は鋼のコストアップ、熱延板の硬質化による冷間圧延の負荷上昇を伴うため、上限を０．５％以下とする。なお、Ｍｏについてはコストを考慮して０．２％以下とする。
【００１８】
（２）粗圧延条件
通常の条件にしたがい、スラブ加熱が行われ、粗圧延が行われる。粗圧延の圧下率は、合計８０％以上にする。これは仕上圧延機入側の組織を均一である程度細粒にしておくためである。特に最終パスの圧下量は組織の均一化に影響を与えるため、２０％以上とする。
なお、スラブ加熱温度は高すぎると熱延板の粒径を細かくし、最終製品を硬質化し、局部変形能を低下させるので好ましくない。そのため１２５０℃以下とし、成形性と軟質化を両立させる。
【００１９】
（３）仕上圧延
粗圧延に続いて仕上圧延が行われる。仕上熱間圧延は、被圧延材の温度が一旦Ａｒ3点以下の温度となった後、仕上圧延機列のいずれかの圧延スタンド通過の際、圧延加工に伴う発熱によりα相からγ相変態点の逆変態が生ずるように行い、仕上圧延温度がＡｒ3−５０℃以上となるように終了し、５５０〜７５０℃の温度で巻取って熱間圧延鋼帯を得るような条件下で行われる。
本発明においては、この仕上圧延工程において、α−γ逆変態を行わせ、熱延鋼板の組織を均一・微細化することに最大の特徴がある。
本発明の復熱による逆変態を伴った仕上圧延工程は具体的には以下のように行われる。
【００２０】
図１、図２は仕上圧延機列の圧延機Ｆ１〜Ｆ７を被圧延材が通過する時の鋼板表面温度の変化を模式的に示したものである。
図１においては、粗圧延機から出た被圧延材は、一旦Ａｒ3以下に冷却され、その後、仕上圧延機に導かれる。すなわち、仕上圧延機入側温度（ＦＥＴ）はＡｒ3以下である。
仕上圧延機で圧延される際、圧延によるエネルギー等によって被圧延材の温度が上昇する。その程度は、圧下量、圧下速度によって異なるが、圧延速度１２００ｍｐｍ、圧下量５０％（原板厚３０ｍｍ）で３０℃程度である。図１に示した場合では、仕上圧延機入側において、８６０℃（Ａｒ3以下４０℃）にあった被圧延材がＦ１通過時８８０℃となり、さらにＦ２通過時９００℃となって、所望の逆変態が行われる。さらに同様の工程を繰返すことによって、Ｆ４スタンドにおいても復熱による逆変態が繰返される。
【００２１】
この逆変態の繰返しとそれに続く熱間圧延による歪の導入によって、熱延鋼板お組織は均一・微細化され、その結果はそれに続く冷間圧延後にも持ち来され、製缶用鋼板の組織を均一・微細にするのに寄与する。
具体的に示せば、本発明による工程を採った場合には、熱延板の結晶粒径は、平均１０．５〜１１程度であるのに対し、従来の方法（復熱のない場合）は８．５〜９．５程度であった。
【００２２】
図２に示す場合においては、被圧延材はＡｒ3以上の温度で仕上圧延機列に入る。そして、Ｆ１〜Ｆ２間で冷却水によって冷却され、一旦Ａｒ3以下に低下する。その後Ｆ２〜Ｆ３スタンドで強圧下が行われ、復熱、逆変態が行われる。
この場合においても、図１に示す場合と同様に、組織の均一・微細な熱延鋼板が得られる。
【００２３】
本発明の場合においては、被圧延材の温度制御および圧下の条件設定が特に重要である。例えば、図１に示す場合においては、仕上圧延機列に入る前の被圧延材の温度は続く熱間圧延による復熱で逆変態を生じる範囲に設定しなければならない。一般に大圧下（圧下率６０％）を行ったとき、圧延による温度上昇は、変態熱を見込んで３０℃程度であるから、Ｆ１およびＦ２スタンドでの圧下発熱を利用するとして、Ａｒ3以下３０〜４０℃程度に仕上圧延機入側温度を調節しなければならない。
【００２４】
圧延による発熱は圧下エネルギーによるもののほか、圧延時の摩擦エネルギーによるものが利用できる。これらによる発熱量、温度上昇は経験的積み上げによって求めらる。
本発明においては、変態を繰返すためにスタンド間での急冷又は保温を適切に行うことが重要である。すなわち、図１に示す場合においては、Ｆ１〜Ｆ２間においては冷却水を停止し、保熱を図る必要があるのに対し、図２に示す例では、Ｆ１〜Ｆ２間は冷却を強化し、Ａｒ3以下に冷却しなければならない。
なお、スタンド間の温度は、スタンド間に放射温度計を設置し測定するのが好ましい。その際、冷却水を止めれば測定精度の確保が可能である。
【００２５】
熱延の仕上温度はＡｒ3−５０℃以上となるように終了する必要がある。これは熱延板の組織、粒径を均一微細にさせるためである。それ以下の温度では、巻取の温度によっては加工組織が残存して冷間圧延性を悪化させること、更に加工性に悪影響をおよぼす再結晶組織となることから望ましくない。また、加工歪がなくとも組織が粗大となって強度−加工性バランスが悪くなるので好ましくない。
【００２６】
なお、圧延はシートバー接合を行って粗圧延と仕上圧延を連続的に行うのが望ましい。特に本発明では、圧延過程における複熱を利用するため、その効果が鋼帯全体にわたって一様に現れるようにするために、シートバー接合を行う連続圧延を行うのが好ましい。
【００２７】
巻取温度は７２０℃以上になるとスケール厚みが顕著に増大し、酸洗時の脱スケール性が悪化する。また５５０℃以下で巻き取ると、析出物が十分に析出せず、再結晶組織に悪影響をおよぼす。このため、巻取温度を５５０〜７５０℃とする。
【００２８】
（４）冷間圧延等
熱延鋼板は酸洗後冷間圧延に付される。冷間圧延率は、７０〜９５％の圧下率で行う。本発明鋼は、先に示した加工発熱による変態を繰返しても熱延板の結晶粒径ががかなり大きいため、７０％以上冷間圧延を行わないと焼鈍後、最終製品の粒径が粗大となりやすい。なお、最終製品の異方性を劣化させないように冷間圧延率の上限は９５％にする。
【００２９】
冷間圧延後、常法に従い焼鈍が行われる。焼鈍は生産性の面から連続焼鈍により再結晶温度以上で行われる。
その後、目的の調質度に調整する目的と、対ストレッチャーストレインの目的から、調質圧延が行われる。調質圧延にはスキンパス又は二次圧延があるが製缶用鋼板の所望特性に応じて使いわければよい。一般に圧下率は３０％以下とし、加工性と強度のバランスを維持し、また面内異方性の悪化を防止する。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
【実施例１】
重量比で
Ｃ：０．００４％，Ｓｉ：０．０４％，Ｍｎ：０．２５％，Ｐ：０．００７％，Ａｌ：０．０５％，Ｓ：０．００６％，Ｎ：０．００８％を含有し、他はＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を溶製し、これを連続鋳造法によってスラブとした。
このスラブを１２００℃に加熱後、全圧下率９０％、最終パス圧下率２５％の条件で粗圧延を行い、厚さ４０ｍｍのシートバーを得た。
粗圧延されたシートバーを接合した後、完全連続圧延によって仕上圧延を行った。圧延条件は以下のとおりである。なお、この場合においてＡｒ3変態点は８８０℃、α−γ逆変態温度は８９０℃であった。
0003826442.tif 000002
かくして得た熱延板を酸洗し、圧下率８３％の冷間圧延、７５０℃の再結晶焼鈍後、２％の調質圧延を行い、得られた製品の特性を調査した。その結果は以下のとおりである。
結晶粒度：１０．８
組織の均一性：良好
硬さ：５８（ロックウエル硬さ、ＨＲ３０Ｔ）
ｒ値：塑性ひずみ１５％の測定値
平均ｒ値：１．８（平均ｒ値＝（ｒL＋ｒC＋２ｒD）／４）
Δｒ値：０．１（Δｒ＝（ｒL＋ｒC−２ｒD）／２）
肌あれ：なし
フランジ成形性：フランジ割れなし
（肌あれ及びフランジ成形性は、通常の条件で＃２５相当のすずめっきを行い、これをロールフォーミング、拘束シーム溶接で３ピース缶胴部相当に成形し、これにネッキング成形を施し、肌荒れの有無の判定を行った。）
【００３１】
【実施例２】
また、前記例と同一の成分組成のスラブを、前記例と同一の条件にて粗圧延を終了し、仕上圧延を
0003826442.tif 000003
巻取温度：６００℃の条件で行い、得られた熱延板を前記例と同様に冷間圧延、再結晶焼鈍、調質圧延を行ったところ、その材質特性は以下のとおりであった。
結晶粒度：１０．９
組織の均一性：良好
硬さ：５９（ロックウエル硬さ、ＨＲ３０Ｔ）
ｒ値：
平均ｒ値：１．９（平均ｒ値＝（ｒL＋ｒC＋２ｒD）／４）
Δｒ値：＋０．０５（Δｒ＝（ｒL＋ｒC−２ｒD）／２）
肌あれ：なし
フランジ割れ：なし
（製品特性値の測定条件は、前記例と同様である）
【００３２】
【比較例】
さらに、前記例と同一の成分組成のスラブを、前記例と同一の条件にて粗圧延を終了し、仕上圧延を
0003826442.tif 000004
巻取温度：６００℃の条件で行い、得られた熱延板を前記例と同様に冷間圧延、再結晶焼鈍、調質圧延を行ったところ、その材質特性は以下のとおりであった。
結晶粒度：８
組織の均一性：混粒組織
硬さ：５５（ロックウエル硬さ、ＨＲ３０Ｔ）
ｒ値：
平均ｒ値：１．４（平均ｒ値＝（ｒL＋ｒC＋２ｒD）／４）
Δｒ値：−０．３（Δｒ＝（ｒL＋ｒC−２ｒD）／２）
肌あれ：あり
フランジ割れ：一部発生
また、引張試験した際、リジングと思われる模様が発生した。
（製品特性値の測定条件は、前記例と同様である）
【００３３】
上記実施例１および２さらに比較例に示すように、本発明にしたがい仕上圧延過程において加工発熱による逆変態を行わせたものは、熱延板の組織、ひいては最終製品である製缶用鋼板の組織が微細・均一であり、厳しい加工を行っても肌あれなどの欠陥を生ずることがなかった。
これに対し、比較例に示すように本発明を適用しない場合、すなわち、復熱を活用しない場合は、最終製品の特性値が缶用鋼板として望ましくないものになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明により極低炭素鋼板の結晶組織を効率的かつ経済的に均一微細化することができ、加工性のよい製缶用鋼板の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による仕上圧延機における圧延スタンドと圧延材の温度の関係図である。
【図２】本発明による仕上圧延機における圧延スタンドと圧延材の温度の他の関係図である。
【図１】
0003826442.tif 000005
【図２】
0003826442.tif 000006