CN110475893B - 钢板及其制造方法以及瓶盖和drd罐 - Google Patents

钢板及其制造方法以及瓶盖和drd罐 Download PDF

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Abstract

本发明通过具有以质量％计含有C：超过0.006％且0.012％以下、Si：0.02％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Al：0.01％以上且0.07％以下和N：0.0080％以上且0.0200％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成并且使距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下，提供即使薄壁化也具备充分的成形性和强度的钢板。

Description

钢板及其制造方法以及瓶盖和DRD罐
技术领域
本发明涉及钢板、特别是成形性优良的高强度薄钢板及其制造方法。作为这样的钢板的典型例，有作为将拉深加工与再拉深加工组合而成形的DRD(Drawing andRedrawing，拉深与再拉深)罐、用作玻璃瓶等的盖子的瓶盖等的原材供给的薄钢板。此外，本发明涉及对上述钢板进行成形而得到的瓶盖和DRD罐。
背景技术
例如，用于清凉饮料水、酒类等饮料的容器中广泛使用被称为瓶盖的金属制盖子。一般而言，瓶盖以薄钢板作为原材通过冲压成形来制造，由堵住瓶口的圆盘状部分和设置在其周围的褶状部分构成，通过将褶状部分紧固于瓶口而将瓶密封。
使用瓶盖的瓶中大多填充啤酒、碳酸饮料等产生高的内压的内容物。因此，瓶盖需要高的耐压强度，以使内压因温度的变化等而升高的情况下不会出现瓶盖变形而破坏瓶的密封从而使内容物泄漏的情况。此外，耐冲击性也是重要的，以使内压因温度的变化等而升高的情况下瓶的密封不会因运送时来自外部的冲击而被破坏。另外，在即使原材的强度充分、但成形性不足的情况下，褶的形状也会变得不均匀，产生即使紧固于瓶口也得不到充分的密封性的情况，因此，还需要成形性优良。
供于瓶盖的原材的薄钢板主要使用SR(Single Reduced，一次轧制)钢板。该钢板是利用冷轧使钢板变薄后实施退火、并进行平整轧制而得到的。以往的瓶盖用钢板的板厚一般为0.22mm以上，通过应用以食品或饮料的罐等中使用的软钢作为原材的SR材，能够确保充分的耐压强度和耐冲击性与成形性。
近年来，与罐用钢板同样，对于瓶盖用钢板，以降低成本为目的的薄壁化的要求也在增加。瓶盖用钢板的板厚为0.20mm以下时，对于以往的利用SR材制造的瓶盖而言，耐压强度和耐冲击性变得不足。为了确保耐压强度和耐冲击性，应用了可以利用通过在退火后实施二次冷轧来弥补薄壁化所伴随的强度降低的加工硬化的DR(Double Reduced，二次轧制)钢板。
瓶盖在成形初期阶段，中央部以某种程度被拉深，然后，外缘部被成形为褶的形状。在此，瓶盖的原材为成形性低的钢板时，有时产生如图1中示意性示出的褶从瓶盖上表面侧起形成而不是从适当位置起形成的形状不良。该形状不良的瓶盖看上去不太好看而使消费者的购买欲望降低，不仅如此，即使封盖于瓶上也得不到耐压强度和耐冲击性，内容物有可能泄漏。
另一方面，DRD罐需要罐内部的压力升高或降低时罐不发生变形的高耐压强度。此外，在运送时因来自外部的冲击而使DRD罐变形时，由于内容物泄漏、外观受损而发生消费者的购买欲望降低等，因此，耐冲击性也是重要的。另外，即使成为DRD罐的原材的钢板的强度是充分的，在该钢板的成形性不足的情况下也会导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。在凸缘部产生褶皱时，在成形为DRD罐后罐内部的压力升高或降低时，应力容易集中在褶皱产生部附近，产生得不到充分的耐压强度的情况。因此，供于DRD罐的原材的钢板还需要成形性优良。
而且，近年来，与瓶盖用钢板同样，对于DRD罐用钢板，以降低成本为目的的薄壁化的要求也在增加。伴随着该薄壁化，确保充分的耐压强度和耐冲击性与成形性变得更加重要。
关于立足于上述方面的用于瓶盖的高强度薄钢板，在例如专利文献1中提出了一种瓶盖用钢板，其特征在于，作为化学组成，以质量％计含有C：0.0010％～0.0060％、Si：0.005～0.050％、Mn：0.10％～0.50％、Ti：0～0.100％、Nb：0～0.080％、B：0～0.0080％，限制为P：0.040％以下、S：0.040％以下、Al：0.1000％以下、N：0.0100％以下，余量含有Fe和杂质，相对于上述钢板的轧制方向为25～65°的方向的r值的最小值为1.80以上，并且相对于上述轧制方向为0°以上且小于360°的方向的上述r值的平均值为1.70以上，屈服强度为570MPa以上。
另外，在例如专利文献2中记载了一种加工性优良的镀锡板和TFS用钢板，其特征在于，作为化学组成，以质量％计含有C：0.0030～0.0060％、Si：0.04％以下、Mn：0.60％以下、P：0.005％以上、0.03％以下、S：0.02％以下、Al：超过0.005％且0.1％以下、N：0.005％以下并且满足预定的式子，余量由Fe和不可避免的杂质构成，板厚为0.2mm以下，并且硬度水平(HR30T)为67±3～76±3，表示面内各向异性的Δr值为±0.2以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6057023号
专利文献2：日本专利第4559918号
发明内容
发明所要解决的问题
通过专利文献1中记载的技术制造的钢板具有特别是薄壁化时的成形性以及强度不足的倾向，以该钢板作为原材而成形出的瓶盖在如下方面存在问题：其耐冲击性比以往的瓶盖差。该问题在作为DRD罐用的原材的情况下也同样。
通过专利文献2中记载的技术制造的钢板具有特别是薄壁化时的成形性以及强度不足的倾向，以该钢板作为原材而成形出的DRD罐在如下方面存在问题：其耐冲击性比以往的DRD差。该问题在作为瓶盖用的原材的情况下也同样。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供即使薄壁化也具备充分的成形性和强度的钢板及其制造方法。
用于解决问题的方法
本发明人为了解决上述问题而反复进行了深入研究。结果发现，通过优化合金成分和制造条件、控制距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度，能够提供即使薄壁化也具备充分的成形性和强度的钢板。本发明基于该见解，其主旨如下所述。
(1)一种钢板，其具有以质量％计含有C：超过0.006％且0.012％以下、Si：0.02％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Al：0.01％以上且0.07％以下和N：0.0080％以上且0.0200％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
(2)如上述(1)所述的钢板，其板厚为0.20mm以下。
(3)一种瓶盖，其由上述(1)或(2)所述的钢板构成。
(4)一种DRD罐，其由上述(1)或(2)所述的钢板构成。
(5)一种钢板的制造方法，其是上述(1)或(2)所述的钢板的制造方法，具有：
将钢原材在1200℃以上进行加热、在精轧后在670℃以下的温度范围内卷取的热轧工序；
对上述热轧后的热轧板进行酸洗的酸洗工序；
对上述酸洗后的热轧板进行冷轧的一次冷轧工序；
对上述一次冷轧后的冷轧板在650℃以上且750℃以下的温度范围内进行退火的退火工序；和
对上述退火后的退火板进行将具有2台以上的机架的轧制设备中各机架间的平均张力设定为98MPa以上、压下率为10％以上且30％以下的冷轧的二次冷轧工序。
发明效果
根据本发明，能够提供即使薄壁化也具备充分的强度和优良的成形性的钢板。特别是在以该钢板作为原材来制造瓶盖或DRD罐的情况下，即使在薄壁化后的瓶盖或DRD罐中也能够以高水准维持耐冲击性能。
附图说明
图1是示出形状不良的瓶盖的示意图。
图2是示出瓶盖的断面形状轮廓观察面的图。
图3是示出瓶盖的断面形状轮廓的典型例的图。
图4是示出对DRD罐进行的耐冲击性试验的要点的图。
图5是示出对DRD罐进行的耐冲击性试验的评价对象的图。
具体实施方式
本发明的钢板具有以质量％计含有C：超过0.006％且0.012％以下、Si：0.02％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Al：0.01％以上且0.07％以下、N：0.0080％以上且0.0200％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
首先，从钢板的成分组成中的各成分量的限定理由开始依次进行说明。需要说明的是，关于成分的“％”表述只要没有特别说明则表示“质量％”。
C：超过0.006％且0.012％以下
C是侵入型元素，可以以微量的添加得到大的固溶强化。通过该固溶强化使钢板基体的摩擦力提高，结果，后述的二次冷轧中的位错的移动速度降低，即使以低的压下率也可向材料中引入大量的位错，位错密度提高。即，C含量为0.006％以下时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2，在将钢板供于例如瓶盖用途而制成薄壁的瓶盖的情况下，得不到与以往的瓶盖同等的耐冲击性。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途而制成薄壁的DRD罐的情况下，得不到与以往的DRD罐同等的耐冲击性。另一方面，C含量超过0.012％时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度超过1.0×1015/m2，钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。基于以上理由，C含量设定为超过0.006％且0.012％以下。优选为0.007％以上且0.01％以下。
Si：0.02％以下
Si的含量超过0.02％时，钢板的成形性降低，导致在将钢板进行例如瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。此外，导致钢板的表面处理性的劣化和耐腐蚀性的降低。基于以上理由，Si的含量设定为0.02％以下。优选设定为0.01％以下。需要说明的是，过度使Si降低会导致炼钢成本的增大，因此，Si的含量优选设定为0.004％以上。
Mn：0.10％以上且0.60％以下
Mn是侵入型元素，可以以微量的添加得到大的固溶强化。通过该固溶强化使钢板基体的摩擦力提高，结果，后述的二次冷轧中的位错的移动速度降低，即使以低的压下率也可向材料中引入大量的位错，位错密度提高。即，Mn的含量低于0.10％时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2，在将钢板供于例如瓶盖用途而制成薄壁化的瓶盖的情况下，得不到与以往的瓶盖同等的耐冲击性。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途而制成薄壁的DRD罐的情况下，得不到与以往的DRD罐同等的耐冲击性。此外，Mn的含量低于0.10％时，即使降低S的含量也难以避免热脆化，在连续铸造时产生表面破裂等问题。另一方面，Mn含量超过0.60％时，钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。基于以上理由，Mn含量设定为0.10％以上且0.60％以下。优选Mn的含量为0.15％以上且0.50％以下。
P：0.020％以下
P的含量超过0.020％时，钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。进而，耐腐蚀性降低。基于以上理由，P的含量设定为0.020％以下。优选设定为0.015％以下。需要说明的是，为了使P低于0.001％，脱P成本变得过大，因此，P的含量优选设定为0.001％以上。
S：0.020％以下
S的含量超过0.020％时，在钢板中形成夹杂物，导致钢板的热延性的降低以及耐腐蚀性的劣化，而且钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。因此，S的含量设定为0.020％以下。优选设定为0.015％以下。需要说明的是，为了使S低于0.005％，脱S成本变得过大，因此，S的含量优选设定为0.004％以上。
Al：0.01％以上且0.07％以下
Al是作为炼钢时的脱氧剂的必要元素，但Al含量低于0.01％时，脱氧变得不充分，夹杂物增加，钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。另一方面，Al超过0.07％时，AlN大量形成，因此，钢中的N减少，得不到后述的N的效果。基于以上理由，Al含量设定为0.01％以上且0.07％以下。优选设定为0.15％以上且0.55％以下。
N：0.0080％以上且0.0200％以下
N是侵入型元素，与C同样地，可以以微量的添加得到大的固溶强化。通过该固溶强化使钢板基体的摩擦力提高，结果，后述的二次冷轧中的位错的移动速度降低，即使以低的压下率也可向材料中引入大量的位错，位错密度提高。即，N含量低于0.0080％时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2，在将钢板供于例如瓶盖用途而制成薄壁的瓶盖的情况下，得不到与以往的厚壁的瓶盖同等的耐冲击性。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途而制成薄壁的DRD罐的情况下，得不到与以往的DRD罐同等的耐冲击性。另一方面，N含量超过0.0200％时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度超过1.0×1015/m2，钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。基于以上理由，N含量设定为0.0080％以上且0.0200％以下。优选为0.0090％以上且0.019％以下。
以上的成分以外的余量为Fe和不可避免的杂质。
进而，可以在不损害本发明效果的范围内含有Cu、Ni、Cr和Mo。此外，依据ASTMA623M-11，优选设定为Cu：0.2％以下、Ni：0.15％以下、Cr：0.10％以下、Mo：0.05％以下。其他元素优选设定为0.02％以下。
另外，对于本发明的钢板而言，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下是重要的。
本发明人反复进行深入研究的结果发现，钢板的强度可以利用将钢板供于例如瓶盖用途的情况下的瓶盖的耐冲击性进行评价，或者利用将钢板供于例如DRD罐用途的情况下的DRD罐的耐冲击性进行评价，这些耐冲击性通过位错密度的增加来提高。在此，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上时，即使薄壁化也能够得到与以往的厚壁的瓶盖或DRD罐同等的耐冲击性。其原因还不明确，但认为是因为位错密度增加时由于位错之间所产生的钉扎使变形阻力增加。因此，即使在例如瓶内压高的状态下对瓶盖从外部施加冲击时，瓶盖也不易剥落。或者，即使在对例如DRD罐从外部施加冲击时，罐也不易变形。因此，将距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度设定为2.0×1014/m2以上。
另一方面，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度超过1.0×1015/m2时，钢板的成形性降低，在将钢板供于例如瓶盖用途的情况下，导致在瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。同样地，在将钢板供于例如DRD罐用途的情况下，导致在DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。基于以上理由，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度设定为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。更优选的范围为3.0×1014/m2以上且9.0×1014/m2以下。需要说明的是，为了使位错密度为上述的范围，将上述成分组成的钢坯供于后述的制造工序即可。
在此，关于距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度，利用X射线衍射，使用Co射线源对利用化学研磨减厚至距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置而露出的面测定Fe(110)(200)(211)(220)这4个面的峰位置和半高宽。利用无应变的Si单晶的半高宽对所测定的半高宽进行校正，通过威廉姆森霍尔(Williamson hall)法求出局部应变ε，使用下式(1)算出位错密度ρ。伯格斯矢量b设定为0.25nm。
Figure GDA0002217812390000101
需要说明的是，本发明的钢板的组织优选设定为再结晶组织。这是因为，在退火后存在未再结晶组织时，材质变得不均匀，导致在例如瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良。或者，导致在例如DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良。但是，未再结晶组织的面积率为5％以下时，几乎不会对瓶盖成形时从瓶盖上表面起产生褶的形状不良或DRD罐成形时在凸缘部产生褶皱的形状不良产生影响，因此可以允许。另外，再结晶组织优选为铁素体相，铁素体相以外的相优选设定为小于1.0％。
接着，对本发明的制造方法进行说明。
作为制造工序，具有热轧工序、酸洗工序、一次冷轧工序、退火工序和二次冷轧工序。需要说明的是，在以下的说明中，温度的规定设定为钢板(原材)的表面温度。
首先，将调整为上述成分组成的钢利用转炉等进行熔炼，制成钢坯等钢原材。为了防止成分的宏观偏析，使用的钢原材优选通过连续铸造法来制造，但也可以通过铸锭法、薄板坯铸造法来制造。另外，除了在制造钢原材后暂时冷却至室温、然后再次进行加热的现有方法以外，还可以没有问题地应用不冷却至室温而以温片的状态装入到加热炉中、或者稍微进行保热后立即进行轧制的直送轧制/直接轧制等节能工艺。
将所得到的钢原材供于热轧工序。该热轧工序是将具有上述成分组成的钢原材在1200℃以上进行加热、在精轧后在670℃以下的温度范围内卷取的工序。
[钢原材加热温度：1200℃以上]
在对钢原材进行再加热的情况下，钢原材再加热温度低于1200℃时，无法使AlN充分溶解，在二次冷轧工序时无法确保固溶N，因此，得不到位错密度提高的效果，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2，在将钢板供于例如瓶盖用途而制成薄壁的瓶盖的情况下，得不到与以往的厚壁的瓶盖同等的耐冲击性。或者，在将钢板供于例如DRD罐用途而制成薄壁的DRD罐的情况下，得不到与以往的DRD罐同等的耐冲击性。需要说明的是，由于随着氧化重量的增加而带来的氧化皮损失的增大等，钢坯加热温度优选设定为1300℃以下。需要说明的是，从即使降低钢坯加热温度也可防止热轧时的故障的观点考虑，可以利用对薄板坯进行加热的所谓薄板坯加热器。
[精轧]
从轧制载荷的稳定性的观点考虑，热轧工序的精轧温度优选为850℃以上。另一方面，使精轧温度提高至必要以上有时会使薄钢板的制造变得困难。具体而言，精轧温度优选设定为850～960℃的温度范围内。
[卷取温度：670℃以下]
卷取温度超过670℃时，卷取后钢中析出的AlN量增多，在二次冷轧工序时无法充分确保固溶N，因此，得不到位错密度提高的效果，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2。因此，卷取温度设定为670℃以下。优选设定为640℃以下。另一方面，卷取温度的下限没有特别限定，但卷取温度过度降低时，热轧工序中得到的热轧钢板的强度增加，一次冷轧工序中的轧制载荷增大，轧制的控制变得困难，因此，卷取温度优选为500℃以上。
需要说明的是，本发明中的热轧中，为了减少热轧时的轧制载荷，可以将精轧的一部分或全部设定为润滑轧制。从钢板形状的均匀化、材质的均匀化的观点考虑，进行润滑轧制也是有效的。润滑轧制时的摩擦系数优选设定为0.25～0.10的范围。另外，优选设定为将前后相邻的薄板坯彼此接合并连续地进行精轧的连轧工艺。从热轧的作业稳定性的观点考虑，应用连轧工艺也是优选的。
[酸洗工序]
接着，进行酸洗。酸洗工序是将热轧工序中得到的热轧钢板的表面的氧化皮通过酸洗而除去的工序。酸洗条件没有特别限定，适当设定即可。
[一次冷轧工序]
在上述酸洗后进行一次冷轧。一次冷轧工序是对酸洗工序后的酸洗板实施冷轧的工序。冷轧条件没有特别限定，例如从期望的板厚等观点考虑来确定压下率等条件即可。为了使二次冷轧后的钢板的板厚为0.20mm以下，压下率优选设定为85～94％。
[退火工序]
接着，对一次冷轧板进行退火。退火工序是将一次冷轧工序中得到的冷轧钢板在650℃以上且750℃以下的温度范围内进行退火的工序。退火温度低于650℃时，在退火中析出AlN，在接下来的二次冷轧工序时无法确保固溶N，因此，得不到位错密度提高的效果，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2。此外，退火温度低于650℃时，未再结晶组织的面积率超过5％，成形性变差。
另一方面，退火温度超过750℃时，C在晶界发生偏析、聚集而形成碳化物，因此，在二次冷轧工序时无法充分确保固溶C，因此，得不到位错密度提高的效果，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2。基于以上理由，退火温度设定为650℃以上且750℃以下。优选设定为660℃以上且740℃以下。需要说明的是，650℃以上且750℃以下的温度范围内的停留时间没有特别限定，停留时间少于5秒时，存在未再结晶组织超过5％的可能性，超过120秒时，C在晶界发生偏析、聚集而形成碳化物，在二次冷轧工序时可能无法充分确保固溶C，而且导致成本增加，因此，优选为5秒以上且120秒以下。
[二次冷轧工序]
对上述退火后的退火板进行二次冷轧。二次冷轧工序是对上述退火工序中得到的退火板进行将具有2台以上的机架的轧制设备中各机架间的平均张力设定为98MPa以上且压下率为10％以上且30％以下的冷轧的工序。
各机架间的平均张力低于98MPa时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2。各机架间的平均张力优选为127.4MPa以上。另一方面，各机架间的平均张力的上限没有特别限定，从作业性的观点出发来确定即可。例如，可以为钢板不发生断裂的程度的张力。具体而言，优选为392MPa以下。
二次冷轧的压下率小于10％时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2。另一方面，二次冷轧的压下率超过30％时，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度超过1.0×1015/m2，钢板的成形性降低。基于以上理由，二次冷轧的压下率设定为10％以上且30％以下。二次冷轧的压下率优选为12％以上且28％以下。
需要说明的是，进行二次冷轧的轧制机架数可以为多个，若为5个机架以上则导致设备成本的增大，因此，优选为2～4个机架。
对于以上述方式得到的冷轧钢板，然后，可以根据需要通过例如电镀对钢板表面实施镀锡、镀铬、镀镍等镀覆处理而形成镀层，制成镀覆钢板后供于使用。需要说明的是，由于镀覆等表面处理的膜厚相对于板厚足够小，因此，对钢板的机械特性的影响是可以忽略的水平。
如以上所说明的那样，本发明的钢板即使薄壁化也具有充分的成形性和强度。因此，本发明的钢板最适合作为特别是瓶盖或DRD罐的原材。
瓶盖主要由堵住瓶口的圆盘状部分和设置在其周围的褶状部分构成，可以将上述的钢板冲裁成圆形的坯料后通过冲压成形来进行成形。以本发明的钢板作为原材的瓶盖呈现出作为瓶盖优良的成形形状，耐冲击性优良，还具有减少伴随使用而产生的废弃物的排放量的效果。
另外，DRD罐可以通过将上述钢板冲裁成圆形的坯料后实施拉深加工和再拉深加工来成形。以本发明的钢板作为原材的DRD罐的耐冲击性优良，并且形状均匀、不会偏离制品规格，因此，DRD罐制造工序中的成品率提高，还具有减少伴随DRD罐制造而产生的废弃物的排放量的效果。
实施例
将含有表1所示的成分组成、余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢利用转炉进行熔炼，进行连续铸造，由此得到钢坯。对于在此得到的钢坯，加热至1220℃，在890℃下实施精轧后，在表2所示的卷取温度下进行卷取。在热轧后实施酸洗。接着，以90％的压下率进行一次冷轧，在表2所示的退火温度下进行退火，接着以表2所示的压下率实施二次冷轧，得到板厚为0.17mm的钢板。对所得到的钢板连续实施电解铬酸处理，得到无锡钢。
[表1] (质量％)
钢 C Si Mn P S sol.Al N
A 0.0064 0.01 0.31 0.006 0.005 0.032 0.0130 发明例
B 0.0075 0.01 0.46 0.002 0.004 0.056 0.0152 发明例
C 0.0092 0.02 0.22 0.012 0.001 0.021 0.0112 发明例
D 0.0111 0.01 0.21 0.018 0.006 0.035 0.0094 发明例
E 0.0081 0.01 0.16 0.005 0.011 0.033 0.0193 发明例
F 0.0078 0.01 0.32 0.010 0.008 0.015 0.0085 发明例
G <u>0.0036</u> 0.02 0.18 0.008 0.006 0.045 0.0143 比较例
H <u>0.0142</u> 0.01 0.55 0.007 0.007 0.051 0.0124 比较例
I 0.0088 0.02 0.22 0.012 0.013 0.036 <u>0.0074</u> 比较例
J 0.0081 0.01 0.19 0.003 0.009 0.020 <u>0.0215</u> 比较例
K 0.0072 <u>0.03</u> 0.21 0.009 0.008 0.041 0.0132 比较例
L 0.0095 0.01 <u>0.62</u> 0.003 0.009 0.020 0.0132 比较例
M 0.0096 0.01 0.35 <u>0.022</u> 0.007 0.025 0.0122 比较例
N 0.0101 0.01 0.15 0.011 0.008 <u>0.072</u> 0.0163 比较例
O 0.0075 0.01 0.20 0.009 0.006 <u>0.004</u> 0.0142 比较例
P <u>0.0060</u> 0.01 0.25 0.009 0.006 0.044 0.0125 比较例
Q 0.0079 0.01 0.21 0.010 0.007 0.069 0.0119 发明例
R 0.0078 0.01 <u>0.08</u> 0.008 0.005 0.059 0.0111 比较例
S 0.0094 0.02 0.35 0.013 <u>0.021</u> 0.049 0.0099 比较例
※下划线表示本发明范围外。
[表2]
Figure GDA0002217812390000161
※下划线表示制造方法的发明范围外。
对于通过以上步骤得到的钢板，关于距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度，利用X射线衍射，使用Co射线源对利用化学研磨减厚至距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置而露出的面测定Fe(110)(200)(211)(220)这4个面的峰位置和半高宽。利用无应变的Si单晶的半高宽对所测定的半高宽进行校正，通过威廉姆森霍尔法求出局部应变ε，使用下式(1)算出位错密度ρ。伯格斯矢量b设定为0.25nm。
Figure GDA0002217812390000171
对于所得到的钢板，进行210℃、15分钟的相当于涂装烧结的热处理后，成形为瓶盖，对瓶盖成形性进行评价。使用直径为37mm的圆形坯料，通过冲压加工而成形为“JISS9017”(1957)中记载的3种瓶盖的尺寸(外径32.1mm、高度6.5mm、褶的数量21)。
对于这样得到的瓶盖，使用基恩士制造的3D形状测定仪VR-3000，从上表面起测量3D形状，对成形性进行评价。瓶盖的成形性的评价中，以从瓶盖上表面起产生褶的形状不良的有无作为指标。在图2所示的断面形状轮廓观察面对该断面形状轮廓进行观察。具体而言，如图3(a)和(b)中示出断面形状轮廓的典型例那样，褶山起点设定为褶山开始的部分的拐点，测定瓶盖的肩部的拐点与褶山起点的垂直距离H。如图3(a)所示，若垂直距离H不为0，则是正常的褶，如图3(b)所示，从瓶盖上表面起产生褶时，瓶盖的肩部与褶山起点相同，因此，垂直距离H变为0，判定为产生了不良的褶。对全部21个褶测定褶山起点深度H，将产生了从瓶盖上表面起产生褶的形状不良的样品设定为不良(×)，将未产生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良的样品设定为良(○)。将该评价结果示于表3中。
瓶盖的耐冲击性使用成形出的瓶盖并利用落锤冲击试验来进行评价。即，向市售瓶中注入市售啤酒，将成形出的瓶盖封盖后，搅拌1分钟，使瓶角度倾斜20°，将500g的硬质聚氯乙烯的球从瓶盖正上方1m的高度朝向瓶盖自由落下后，对啤酒的泄漏的有无进行评价。落锤冲击试验对利用由各钢板成形出的5个瓶盖封盖后的5个瓶实施。对每个钢板进行该试验，在啤酒的泄漏为0瓶的情况下，耐冲击性特别优良，因此设定为优良(◎)，在啤酒的泄漏为1瓶的情况下，设定为与以往的瓶盖的耐冲击性同等的良好(○)，在啤酒的泄漏为2瓶以上的情况下，设定为比以往的瓶盖的耐冲击性差(×)。将该评价结果示于表3中。需要说明的是，作为基准的以往的瓶盖是使用0.22mm厚的软钢而成形出的瓶盖。
另外，对于所得到的钢板，进行210℃和15分钟的相当于涂装烧结的热处理后，成形为DRD罐，对DRD罐成形性进行评价。即，使用直径为158mm的圆形坯料，实施拉深加工和再拉深加工，成形出内径82.8mm、凸缘径102mm的DRD罐，对DRD罐成形性进行评价。评价中，将通过目视在凸缘部看到3处以上的微细褶皱的样品设定为(×)，将通过目视凸缘部的微细褶皱为2处以下的样品设定为(○)。将该评价结果示于表3中。
进而，对DRD罐评价耐冲击性。从DRD罐的底部切出直径45mm的圆形钢板，供于耐冲击性试验。冲击模具设定为直径12.7mm、底部平坦的形状，在承受台和压板上设置有直径为13.5mm的圆形孔。冲击模具、承受台和压板与圆形钢板的位置关系如图4所示，以使冲击模具以及承受台的孔和压板的孔与圆形钢板的中心重合的方式设置，使冲击模具底部能够向下方压入0.5mm。在以利用压板使圆形钢板不动的方式固定的状态下，使500g的砝码从50cm的高度落下到冲击模具上，对圆形钢板施加冲击而使其变形。使用基恩士制造的3D形状测定仪VR-3000，测量变形部的3D形状，如图5所示将变形部的4个断面的凹陷深度的平均值作为钢板的凹陷深度来进行评价。在凹陷深度小于650μm的情况下，耐冲击性特别优良，因此设定为优良(◎)，在凹陷量为650μm以上且小于700μm的情况下，设定为与以往的DRD罐的耐冲击性同等的良好(○)，在凹陷量为700μm以上的情况，设定为比以往的DRD罐的耐冲击性差(×)。将该评价结果示于表3中。需要说明的是，作为基准的以往的DRD罐是使用0.22mm厚的软钢而成形出的DRD罐。
[表3]
Figure GDA0002217812390000201
※下划线表示本发明范围外。
根据表3，对于本发明例的钢板而言，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下，使用本发明的钢板成形出的瓶盖没有产生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，落锤冲击试验中的啤酒泄漏为以往的瓶盖同等以上。另外，使用本发明的钢板成形出的DRD罐没有观察到在凸缘部产生褶皱的形状不良，耐冲击性试验中的凹陷量为以往的DRD罐同等以上，显示出优良的成形性和耐冲击性。
另一方面，对于偏离本发明的范围的比较例的钢板而言，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度小于2.0×1014/m2或超过1.0×1015/m2，使用比较例的钢板成形出的瓶盖和DRD罐的成形性和耐冲击性中的某一项差。
No.3中，热轧工序的钢坯加热温度偏离本发明的范围、低于1200℃，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.7中，二次冷轧工序的压下率偏离本发明的范围、超过40％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、超过1.0×1015/m2，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.8中，热轧工序的卷取温度偏离本发明的范围、超过670℃，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.12中，二次冷轧工序的各机架间的平均张力偏离本发明的范围、低于98MPa，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.13中，退火工序的退火温度低于650℃，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，未再结晶组织超过5％，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.17中，退火工序的退火温度超过750℃，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.20中，二次冷轧工序的压下率小于10％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.24中，C的含量为0.006％以下，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.25中，C的含量超过0.012％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、超过1.0×1015/m2，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.26中，N的含量低于0.0080％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.27中，N的含量超过0.0200％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、超过1.0×1015/m2，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.28中，Si的含量超过0.02％，钢板的成形性降低，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.29中，Mn的含量超过0.60％，钢板的成形性降低，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.30中，P的含量超过0.020％，钢板的成形性降低，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.31中，Al的含量超过0.07％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.32中，Al的含量低于0.01％，钢板的成形性降低，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.33中，C的含量为0.0060以下，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.35中，Mn的含量低于0.10％，在板厚方向上距离表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度偏离本发明的范围、小于2.0×1014/m2，耐冲击性比以往的瓶盖和DRD罐差。
No.36中，S的含量超过0.20％，钢板的成形性降低，在瓶盖成形中发生从瓶盖上表面起产生褶的形状不良，在DRD罐成形中发生在凸缘部产生褶皱的形状不良，成形性比以往的瓶盖和DRD罐差。

Claims (5)

1.一种钢板，其具有以质量％计含有C：超过0.006％且0.012％以下、Si：0.02％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Al：0.01％以上且0.07％以下和N：0.0080％以上且0.0200％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，距离钢板表面为板厚的1/2的深度位置处的位错密度为2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
2.如权利要求1所述的钢板，其板厚为0.20mm以下。
3.一种瓶盖，其由权利要求1或2所述的钢板构成。
4.一种DRD罐，其由权利要求1或2所述的钢板构成。
5.一种钢板的制造方法，其是权利要求1或2所述的钢板的制造方法，具有：
将钢原材在1200℃以上进行加热、在精轧后在670℃以下的温度范围内卷取的热轧工序；
对所述热轧后的热轧板进行酸洗的酸洗工序；
对所述酸洗后的热轧板进行冷轧的一次冷轧工序；
对所述一次冷轧后的冷轧板在650℃以上且750℃以下的温度范围内进行退火的退火工序；和
对所述退火后的退火板进行将具有2台以上的机架的轧制设备中各机架间的平均张力设定为98MPa以上、压下率为10％以上且30％以下的冷轧的二次冷轧工序。
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