JP2021155849A - 缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高強度および優れた加工性を有する缶用鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０２０％以上、０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上、０．６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５％以上、０．０２０％以下、Ａｌ：０．０１％以上、０．１０％以下、Ｎ：０．００５０％以上、０．０１８０％以下、Ｎｂ：０．００７％以上、０．０３０％以下、Ｍｏ：０．０１０％以上、０．０５０％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、伸びが１０％以上である、缶用鋼板。【選択図】なし
Description
本発明は、缶用鋼板およびその製造方法に関する。本発明は、特に、食品缶、飲料缶等に用いられる缶容器用材料に適用して好適な缶用鋼板およびその製造方法に関する。
環境負荷低減やコスト削減の観点から食缶や飲料缶に用いられる鋼板の使用量の削減が求められており、２ピース缶、３ピース缶に関わらず鋼板の薄肉化が進行している。
鋼板を薄肉化すると缶体強度が低下するため、高強度の鋼板を使用する必要がある。高強度の缶用鋼板として、従来からＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒｅｄｕｃｅｄ）材と呼ばれる鋼板が用いられる場合がある。ＤＲ材とは焼鈍の後に再度、冷間圧延（二次圧延）を行って製造された鋼板である。ＤＲ材は高強度であるものの、伸びが低く加工性に劣るため、高い加工性が要求される缶胴加工缶には必ずしも適用することが出来なかった。
鋼板を薄肉化すると缶体強度が低下するため、高強度の鋼板を使用する必要がある。高強度の缶用鋼板として、従来からＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒｅｄｕｃｅｄ）材と呼ばれる鋼板が用いられる場合がある。ＤＲ材とは焼鈍の後に再度、冷間圧延（二次圧延）を行って製造された鋼板である。ＤＲ材は高強度であるものの、伸びが低く加工性に劣るため、高い加工性が要求される缶胴加工缶には必ずしも適用することが出来なかった。
このような課題に対応するため、高強度かつ加工性に優れた缶用鋼板が必要とされている。例えば、高強度の缶用鋼板が特許文献１、２で提案されている。
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上１．２％以下、Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：０．００１０％以上０．１０％以下、Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下を含有し、さらにＮｂ：０．０１０％以上０．０５０％以下、Ｔｉ：０．０１０％以上０．０５０％以下、Ｂ：０．００１０％以上０．０１０％以下から選ばれる一種または二種以上を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、組織はフェライト相を有し、該フェライト相の面積率が５０％以上であり、２１０℃、２０分の熱処理後における、上降伏強度が４８０〜７００ＭＰａ、全伸びが１２％以上であり、板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域における固溶Ｎ量と、表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域における固溶Ｎ量の比が、下記の式１を満たす、缶用鋼板が提案されている。
特許文献２には、成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上１．２０％以下、Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１２０％超え０．０２００％以下、Ｎｂ：０．００６０％以上０．０３００％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、上降伏強度が４６０〜６８０ＭＰａ、全伸びが１２％以上であり、表面から１／８深さ位置までの領域における固溶Ｎｂ量と、３／８深さ位置から４／８深さ位置までの領域における固溶Ｎｂ量の差の絶対値が、０．００１０質量％以上であることを特徴とする缶用鋼板が提案されている。
特許文献１および２に開示された缶用鋼板では、高い上降伏強度と高い全伸びが得られるものの、必ずしも十分な引張強さが得られない、または引張強さが得られた場合でも缶体強度（軸座屈強度）が不足するという課題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、高強度および優れた加工性を有する缶用鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、下記を要旨とする。
［１］質量％で、
Ｃ：０．０２０％以上、０．１３０％以下、
Ｓｉ：０．０４％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．００５％以上、０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、０．１０％以下、
Ｎ：０．００５０％以上、０．０１８０％以下、
Ｎｂ：０．００７％以上、０．０３０％以下、
Ｍｏ：０．０１０％以上、０．０５０％以下、
残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、
引張強さが５００ＭＰａ以上であり、
伸びが１０％以上である、
缶用鋼板。
［２］成分組成として、さらに質量％で、
Ｂ：０．０００５％以上、０．００４０％以下、
Ｃｒ：０．０４％以上、０．２０％以下
のうち一種以上を含有する、
［１］に記載の缶用鋼板。
［３］金属組織はフェライトを有し、かつ、パーライトまたは粒状セメンタイトのいずれか１種以上からなる、
［１］または［２］に記載の缶用鋼板。
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼スラブを加熱温度１１００℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の鋼スラブを熱延仕上げ温度８３０℃以上９５０℃以下の条件で熱間圧延する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度４５０℃以上６５０℃以下にて巻き取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を圧延率８５％以上の条件で冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程で得られた冷延板を焼鈍温度７００℃以上７８０℃以下の条件で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍板を伸長率０．５％以上５．０％以下の条件で圧延する調質圧延工程と、
を有する缶用鋼板の製造方法。
［１］質量％で、
Ｃ：０．０２０％以上、０．１３０％以下、
Ｓｉ：０．０４％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．００５％以上、０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、０．１０％以下、
Ｎ：０．００５０％以上、０．０１８０％以下、
Ｎｂ：０．００７％以上、０．０３０％以下、
Ｍｏ：０．０１０％以上、０．０５０％以下、
残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、
引張強さが５００ＭＰａ以上であり、
伸びが１０％以上である、
缶用鋼板。
［２］成分組成として、さらに質量％で、
Ｂ：０．０００５％以上、０．００４０％以下、
Ｃｒ：０．０４％以上、０．２０％以下
のうち一種以上を含有する、
［１］に記載の缶用鋼板。
［３］金属組織はフェライトを有し、かつ、パーライトまたは粒状セメンタイトのいずれか１種以上からなる、
［１］または［２］に記載の缶用鋼板。
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼スラブを加熱温度１１００℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の鋼スラブを熱延仕上げ温度８３０℃以上９５０℃以下の条件で熱間圧延する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度４５０℃以上６５０℃以下にて巻き取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を圧延率８５％以上の条件で冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程で得られた冷延板を焼鈍温度７００℃以上７８０℃以下の条件で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍板を伸長率０．５％以上５．０％以下の条件で圧延する調質圧延工程と、
を有する缶用鋼板の製造方法。
本発明の缶用鋼板は高強度および優れた加工性を有する。本発明によれば、食缶や飲料缶等に使用される鋼板の更なる薄肉化が可能になり、省資源化および低コスト化を達成することができる。
以下、本発明の缶用鋼板の成分組成、鋼板特性、製造方法について順に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
まず、本発明の缶用鋼板の成分組成について説明する。成分組成の説明において、各成分の含有量を示す％は質量％を意味する。なお、本発明の缶用鋼板を、単に、鋼板ともいう。
Ｃ：０．０２０％以上、０．１３０％以下
Ｃは、引張強さの向上に重要な元素である。Ｃ含有量を０．０２０％以上とすることで引張強さを５００ＭＰａ以上とすることが出来る。Ｃ含有量は、好ましくは０．０３０％以上である。さらに好ましくは０．０８５％以上である。一方、Ｃ含有量が０．１３０％超えとなると、伸びが低下する。このため、Ｃ含有量は０．１３０％以下とする必要がある。
Ｃは、引張強さの向上に重要な元素である。Ｃ含有量を０．０２０％以上とすることで引張強さを５００ＭＰａ以上とすることが出来る。Ｃ含有量は、好ましくは０．０３０％以上である。さらに好ましくは０．０８５％以上である。一方、Ｃ含有量が０．１３０％超えとなると、伸びが低下する。このため、Ｃ含有量は０．１３０％以下とする必要がある。
Ｓｉ：０．０４％以下
Ｓｉは、多量に添加すると、表面濃化により表面処理性が劣化し、耐食性が低下するため、含有量を０．０４％以下とする必要がある。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０３％以下である。一方、Ｓｉは引張強さの向上に寄与するので０．０１％以上添加することが好ましい。
Ｓｉは、多量に添加すると、表面濃化により表面処理性が劣化し、耐食性が低下するため、含有量を０．０４％以下とする必要がある。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０３％以下である。一方、Ｓｉは引張強さの向上に寄与するので０．０１％以上添加することが好ましい。
Ｍｎ：０．１０％以上、０．６０％以下
Ｍｎは、固溶強化により引張強さの向上に寄与し、５００ＭＰａ以上の引張強さを得ることができる。このような効果を得るためにはＭｎ含有量を０．１０％以上とする必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３０％以上である。一方、Ｍｎの含有量が０．６０％を超えると伸びが低下する。このため、Ｍｎ含有量の上限は０．６０％とする必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．５５％以下である。
Ｍｎは、固溶強化により引張強さの向上に寄与し、５００ＭＰａ以上の引張強さを得ることができる。このような効果を得るためにはＭｎ含有量を０．１０％以上とする必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３０％以上である。一方、Ｍｎの含有量が０．６０％を超えると伸びが低下する。このため、Ｍｎ含有量の上限は０．６０％とする必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．５５％以下である。
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐを多量に含有すると、過剰な硬質化や中央偏析により加工性が低下し、また、耐食性が低下する。このため、Ｐ含有量の上限は０．０２０％とする。一方、Ｐは引張強さの向上に寄与するので、Ｐ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。Ｐ含有量は、より好ましくは０．０１０％以上である。
Ｐを多量に含有すると、過剰な硬質化や中央偏析により加工性が低下し、また、耐食性が低下する。このため、Ｐ含有量の上限は０．０２０％とする。一方、Ｐは引張強さの向上に寄与するので、Ｐ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。Ｐ含有量は、より好ましくは０．０１０％以上である。
Ｓ：０．００５％以上、０．０２０％以下
Ｓは、鋼中で硫化物を形成して鋳造性を低下させる。よって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とする。Ｓ含有量が０．００５％未満である場合、缶の内容物によっては孔食の可能性があるため、Ｓ含有量は０．００５％以上とする必要がある。好ましくは０．０１０％超えである。さらに好ましくは０．０１１％以上である。
Ｓは、鋼中で硫化物を形成して鋳造性を低下させる。よって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とする。Ｓ含有量が０．００５％未満である場合、缶の内容物によっては孔食の可能性があるため、Ｓ含有量は０．００５％以上とする必要がある。好ましくは０．０１０％超えである。さらに好ましくは０．０１１％以上である。
Ａｌ：０．０１％以上、０．１０％以下
Ａｌは、脱酸元素として有用であり、鋼の清浄性の向上に寄与する。このため、Ａｌは０．０１％以上含有する必要がある。一方、過剰にＡｌを含有すると、ＡｌＮが過剰に生成し、固溶Ｎが減少して引張強さが低下するため、Ａｌ含有量は０．１０％以下とする必要がある。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０８％以下である。さらに好ましくは０．０４％以下である。
Ａｌは、脱酸元素として有用であり、鋼の清浄性の向上に寄与する。このため、Ａｌは０．０１％以上含有する必要がある。一方、過剰にＡｌを含有すると、ＡｌＮが過剰に生成し、固溶Ｎが減少して引張強さが低下するため、Ａｌ含有量は０．１０％以下とする必要がある。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０８％以下である。さらに好ましくは０．０４％以下である。
Ｎ：０．００５０％以上、０．０１８０％以下
Ｎは、固溶Ｎとして存在することにより引張強さの向上に寄与する。さらに、Ｍｏが添加されている場合には、Ｎ含有量を増やすことで缶体強度を向上させることが出来る。このため、Ｎの含有量は０．００５０％以上とする必要がある。一方、過剰に含有した場合、粗大な窒化物の生成などにより伸びが低下するため、Ｎ含有量は０．０１８０％以下とする必要がある。
Ｎは、固溶Ｎとして存在することにより引張強さの向上に寄与する。さらに、Ｍｏが添加されている場合には、Ｎ含有量を増やすことで缶体強度を向上させることが出来る。このため、Ｎの含有量は０．００５０％以上とする必要がある。一方、過剰に含有した場合、粗大な窒化物の生成などにより伸びが低下するため、Ｎ含有量は０．０１８０％以下とする必要がある。
Ｎｂ：０．００７％以上、０．０３０％以下
Ｎｂは、フェライト結晶粒の微細化や炭化物の形成により、引張強さを向上させる重要な元素であり、このような効果を得るためにはＮｂ含有量は０．００７％以上とする必要がある。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０１０％以上である。一方、Ｎｂ含有量が０．０３０％を超える場合、再結晶温度が過剰に高くなり、引張強さと、伸びの両立が困難になる。したがって、Ｎｂ含有量は０．０３０％以下とする。
Ｎｂは、フェライト結晶粒の微細化や炭化物の形成により、引張強さを向上させる重要な元素であり、このような効果を得るためにはＮｂ含有量は０．００７％以上とする必要がある。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０１０％以上である。一方、Ｎｂ含有量が０．０３０％を超える場合、再結晶温度が過剰に高くなり、引張強さと、伸びの両立が困難になる。したがって、Ｎｂ含有量は０．０３０％以下とする。
Ｍｏ：０．０１０％以上、０．０５０％以下
Ｍｏは、本発明において重要な元素であり、フェライト結晶粒の微細化や炭窒化物の形成により引張強さの向上に寄与する。さらに、引張強さの向上だけではなく、缶体の軸座屈強度の向上に寄与する。そのため、Ｍｏは０．０１０％以上含有する必要がある。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０２０％以上である。一方、Ｍｏを０．０５０％超えで含有すると、このような効果が飽和するのに加え、粒界偏析が過剰になり、伸びが低下する。そのため、Ｍｏ含有量の上限は０．０５０％とする必要がある。好ましくは０．０４５％以下である。
Ｍｏは、本発明において重要な元素であり、フェライト結晶粒の微細化や炭窒化物の形成により引張強さの向上に寄与する。さらに、引張強さの向上だけではなく、缶体の軸座屈強度の向上に寄与する。そのため、Ｍｏは０．０１０％以上含有する必要がある。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０２０％以上である。一方、Ｍｏを０．０５０％超えで含有すると、このような効果が飽和するのに加え、粒界偏析が過剰になり、伸びが低下する。そのため、Ｍｏ含有量の上限は０．０５０％とする必要がある。好ましくは０．０４５％以下である。
本発明の缶用鋼板は、上記成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成とすることができる。
また、本発明の缶用鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Ｂ：０．０００５％以上０．００４０％以下、Ｃｒ：０．０４％以上０．２０％以下のうち一種以上を含有することが好ましい。
Ｂ：０．０００５％以上、０．００４０％以下
Ｂはフェライト結晶粒を微細化して引張強さを上昇させる効果を持つ。このため、Ｂの含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。さらにパーライトや粒状セメンタイトを微細に分散させることで強度と伸びを向上させる観点からは０．００２０％超とすることが更に好ましい。Ｂを過剰に添加するとＢＮの形成により固溶Ｎ量が低下し、引張強さが低下するため、含有量は０．００４０％以下とすることが好ましい。
Ｂはフェライト結晶粒を微細化して引張強さを上昇させる効果を持つ。このため、Ｂの含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。さらにパーライトや粒状セメンタイトを微細に分散させることで強度と伸びを向上させる観点からは０．００２０％超とすることが更に好ましい。Ｂを過剰に添加するとＢＮの形成により固溶Ｎ量が低下し、引張強さが低下するため、含有量は０．００４０％以下とすることが好ましい。
Ｃｒ：０．０４％以上、０．２０％以下
Ｃｒは炭化物の形成やフェライト結晶粒の微細化により引張強さを上昇させる効果がある。このため、Ｃｒの含有量を０．０４％以上とすることが好ましい。過剰に含有しても効果が飽和するため、０．２０％以下とすることが好ましい。
Ｃｒは炭化物の形成やフェライト結晶粒の微細化により引張強さを上昇させる効果がある。このため、Ｃｒの含有量を０．０４％以上とすることが好ましい。過剰に含有しても効果が飽和するため、０．２０％以下とすることが好ましい。
次に、本発明の缶用鋼板の鋼板特性について説明する。
引張強さ：５００ＭＰａ以上
薄肉化した缶体で十分な缶体強度を確保するためには、鋼板の引張強さを５００ＭＰａ以上とする必要がある。好ましくは５５０ＭＰａ以上である。
薄肉化した缶体で十分な缶体強度を確保するためには、鋼板の引張強さを５００ＭＰａ以上とする必要がある。好ましくは５５０ＭＰａ以上である。
伸び：１０％以上
缶胴部のネック加工、フランジ加工やビード加工などで割れが発生せずに良好な成形性を確保するためには伸びを１０％以上とする必要がある。好ましくは１２％以上である。なお、本発明において、引張強さ、伸びは、圧延方向からＪＩＳ５号引張試験片を採取し２１０℃で２０分の時効熱処理を加えた後、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に従い評価する。
缶胴部のネック加工、フランジ加工やビード加工などで割れが発生せずに良好な成形性を確保するためには伸びを１０％以上とする必要がある。好ましくは１２％以上である。なお、本発明において、引張強さ、伸びは、圧延方向からＪＩＳ５号引張試験片を採取し２１０℃で２０分の時効熱処理を加えた後、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に従い評価する。
本発明の缶用鋼板の板厚は特に限定されないが、０．５０ｍｍ以下が好ましい。本発明の缶用鋼板は薄肉化が可能であるので、省資源化および低コスト化の観点から、板厚を０．３０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
鋼板組織（好適条件）：金属組織はフェライトを有し、かつ、パーライトまたは粒状セメンタイトのいずれか１種以上からなる
フェライト（α）組織に加えて、パーライト（Ｐ）または粒状セメンタイト（θ）のいずれか１種以上を分散させることにより高強度と高伸びを達成することができる。マルテンサイト（Ｍ）やベイナイト（Ｂ）を含むと、強度が過剰となり伸びが低下するおそれがあるため、これらの組織は含まないことが好ましい。このため、金属組織はフェライト（α）組織に加えて、パーライト（Ｐ）または粒状セメンタイト（θ）のいずれか1種以上からなることが好ましい。鋼板組織は、鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察できるように、鋼板より切り出し、サンプルの観察面を研磨後、ナイタールにて腐食して組織を現出し、走査型電子顕微鏡にて倍率３０００倍で板厚の１/２位置で鋼板組織を撮影し判別する。
フェライト（α）組織に加えて、パーライト（Ｐ）または粒状セメンタイト（θ）のいずれか１種以上を分散させることにより高強度と高伸びを達成することができる。マルテンサイト（Ｍ）やベイナイト（Ｂ）を含むと、強度が過剰となり伸びが低下するおそれがあるため、これらの組織は含まないことが好ましい。このため、金属組織はフェライト（α）組織に加えて、パーライト（Ｐ）または粒状セメンタイト（θ）のいずれか1種以上からなることが好ましい。鋼板組織は、鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察できるように、鋼板より切り出し、サンプルの観察面を研磨後、ナイタールにて腐食して組織を現出し、走査型電子顕微鏡にて倍率３０００倍で板厚の１/２位置で鋼板組織を撮影し判別する。
次に本発明の缶用鋼板の製造方法について説明する。本発明の缶用鋼板の製造方法は、上記成分組成を有する鋼スラブを加熱温度１１００℃以上にて加熱する加熱工程と、加熱工程後の鋼スラブを熱延仕上げ温度８３０℃以上９５０℃以下の条件で熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度４５０℃以上６５０℃以下にて巻き取る巻取り工程と、巻取り工程後の熱延板を圧延率８５％以上の条件で冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延工程で得られた冷延板を焼鈍温度７００℃以上７８０℃以下の条件で焼鈍する焼鈍工程と、焼鈍工程で得られた焼鈍板を伸長率０．５％以上５．０％以下の条件で圧延する調質圧延工程と、を有することを特徴とする。なお、以下の製造方法で製造した缶用鋼板には、Ｓｎめっき、Ｎｉめっき、Ｃｒめっき等を施すめっき工程、化成処理工程、ラミネート等の樹脂膜被覆工程等の工程を適宜行ってもよい。
加熱温度：１１００℃以上
上記の成分組成を有する鋼スラブを加熱温度１１００℃以上にて加熱する（加熱工程）。熱間圧延前の鋼スラブ加熱温度が低すぎると、粗大な窒化物が生成し伸びが低下するおそれがあるため、鋼スラブの加熱温度を１１００℃以上とする。鋼スラブの加熱温度は、好ましくは１１５０℃以上である。
上記の成分組成を有する鋼スラブを加熱温度１１００℃以上にて加熱する（加熱工程）。熱間圧延前の鋼スラブ加熱温度が低すぎると、粗大な窒化物が生成し伸びが低下するおそれがあるため、鋼スラブの加熱温度を１１００℃以上とする。鋼スラブの加熱温度は、好ましくは１１５０℃以上である。
熱延仕上げ温度：８３０℃以上９５０℃以下
加熱工程後の鋼スラブに対し、熱延仕上げ温度８３０℃以上９５０℃以下の条件で熱間圧延を施す（熱間圧延工程）。熱延仕上げ温度（熱間圧延の仕上げ温度）が９５０℃超えでは、熱延板でのフェライト結晶粒が粗大化し、冷間圧延・焼鈍・調質圧延後のフェライト結晶粒が粗大化して、引張強さが低下する。このため、熱延仕上げ温度の上限を９５０℃とする。一方、熱間圧延の仕上げ温度が８３０℃未満となると熱間圧延中に粗大なＮｂ炭化物が形成されてしまい、引張強さが低下する。このため、熱延仕上げ温度の下限を８３０℃とする。熱延仕上げ温度の好ましい下限は８５０℃である。
加熱工程後の鋼スラブに対し、熱延仕上げ温度８３０℃以上９５０℃以下の条件で熱間圧延を施す（熱間圧延工程）。熱延仕上げ温度（熱間圧延の仕上げ温度）が９５０℃超えでは、熱延板でのフェライト結晶粒が粗大化し、冷間圧延・焼鈍・調質圧延後のフェライト結晶粒が粗大化して、引張強さが低下する。このため、熱延仕上げ温度の上限を９５０℃とする。一方、熱間圧延の仕上げ温度が８３０℃未満となると熱間圧延中に粗大なＮｂ炭化物が形成されてしまい、引張強さが低下する。このため、熱延仕上げ温度の下限を８３０℃とする。熱延仕上げ温度の好ましい下限は８５０℃である。
巻取り温度：４５０℃以上６５０℃以下
熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度４５０℃以上６５０℃以下にて巻き取る（巻取り工程）。巻取り温度が６５０℃超えでは、Ｎｂ炭化物等の合金炭化物が粗大化して引張強さが低下する。このため、巻取り温度は６５０℃以下とする必要がある。巻取り温度は、好ましくは６２０℃以下である。一方、巻取り温度が４５０℃未満では、Ｎｂ等の合金炭化物の析出が抑制され引張強さが低下するため、巻取り温度の下限を４５０℃とする。巻取り温度は、好ましくは４７０℃以上である。
熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度４５０℃以上６５０℃以下にて巻き取る（巻取り工程）。巻取り温度が６５０℃超えでは、Ｎｂ炭化物等の合金炭化物が粗大化して引張強さが低下する。このため、巻取り温度は６５０℃以下とする必要がある。巻取り温度は、好ましくは６２０℃以下である。一方、巻取り温度が４５０℃未満では、Ｎｂ等の合金炭化物の析出が抑制され引張強さが低下するため、巻取り温度の下限を４５０℃とする。巻取り温度は、好ましくは４７０℃以上である。
その後、巻取り工程後の熱延板を酸洗することが好ましい（酸洗工程）。酸洗は表層スケールを除去することができればよく、酸洗条件は特に限定されない。また、酸洗以外の方法でスケールを除去してもよい。
冷間圧延率：８５％以上
巻取り工程後もしくは酸洗工程後の熱延板に圧延率８５％以上の条件で冷間圧延を施す（冷間圧延工程）。冷間圧延により、焼鈍後のフェライト結晶粒が微細化し、引張強さが向上する。この効果を得るために、冷間圧延の圧延率を８５％以上とする。圧延率は、好ましくは８７％以上である。冷間圧延率が大きくなると鋼板の面内異方性が大きくなり、製缶性が低下することがあるので、冷間圧延率は９１．２％以下とすることが好ましい。
巻取り工程後もしくは酸洗工程後の熱延板に圧延率８５％以上の条件で冷間圧延を施す（冷間圧延工程）。冷間圧延により、焼鈍後のフェライト結晶粒が微細化し、引張強さが向上する。この効果を得るために、冷間圧延の圧延率を８５％以上とする。圧延率は、好ましくは８７％以上である。冷間圧延率が大きくなると鋼板の面内異方性が大きくなり、製缶性が低下することがあるので、冷間圧延率は９１．２％以下とすることが好ましい。
焼鈍温度：７００℃以上７８０℃以下
冷間圧延工程で得られた冷延板に焼鈍温度７００℃以上７８０℃以下の条件で焼鈍を施す（焼鈍工程）。再結晶焼鈍により高い伸びを得るためには焼鈍温度を７００℃以上とすることが必要である。焼鈍温度は、好ましくは７２０℃以上である。一方、焼鈍温度が７８０℃を超えるとＮｂ炭化物等の合金炭化物が粗大化するのに加え、フェライト結晶粒も粗大化して引張強さが低下し、缶体強度も低下してしまう。そのため、焼鈍温度の上限を７８０℃とする必要がある。焼鈍温度は、好ましくは７６０℃以下である。焼鈍方法は材質の均一性の観点から連続焼鈍が好ましい。焼鈍時間は特に限定されないが、１０ｓ以上とすることが好ましい。焼鈍時間は、フェライト結晶粒の細粒化の観点から、好ましくは６０ｓ以下である。フェライト組織に加えてパーライトまたは粒状セメンタイトのいずれか１種以上を分散させるためには、焼鈍後の冷却工程において７００℃から５００℃までの平均冷却速度を１００℃/s未満とすることが好ましい。さらに好ましくは３０℃/ｓ未満である。
冷間圧延工程で得られた冷延板に焼鈍温度７００℃以上７８０℃以下の条件で焼鈍を施す（焼鈍工程）。再結晶焼鈍により高い伸びを得るためには焼鈍温度を７００℃以上とすることが必要である。焼鈍温度は、好ましくは７２０℃以上である。一方、焼鈍温度が７８０℃を超えるとＮｂ炭化物等の合金炭化物が粗大化するのに加え、フェライト結晶粒も粗大化して引張強さが低下し、缶体強度も低下してしまう。そのため、焼鈍温度の上限を７８０℃とする必要がある。焼鈍温度は、好ましくは７６０℃以下である。焼鈍方法は材質の均一性の観点から連続焼鈍が好ましい。焼鈍時間は特に限定されないが、１０ｓ以上とすることが好ましい。焼鈍時間は、フェライト結晶粒の細粒化の観点から、好ましくは６０ｓ以下である。フェライト組織に加えてパーライトまたは粒状セメンタイトのいずれか１種以上を分散させるためには、焼鈍後の冷却工程において７００℃から５００℃までの平均冷却速度を１００℃/s未満とすることが好ましい。さらに好ましくは３０℃/ｓ未満である。
伸長率：０．５％以上５．０％以下
焼鈍工程で得られた焼鈍板に、伸長率０．５％以上５．０％以下の条件で圧延を施す（調質圧延工程）。焼鈍後の調質圧延により、表面粗さの調整や板形状の矯正を行うとともに、鋼板に歪みを導入することで引張強さを向上させる。このような効果を得るため、調質圧延の圧延率（伸長率）の下限を０．５％とする。伸長率は、１．２％以上が好ましい。一方、伸長率が５．０％を超えると歪みが過剰に導入され、均一伸びが低下する。このため、伸長率の上限を５．０％とする。伸長率は、３．０％以下が好ましい。
焼鈍工程で得られた焼鈍板に、伸長率０．５％以上５．０％以下の条件で圧延を施す（調質圧延工程）。焼鈍後の調質圧延により、表面粗さの調整や板形状の矯正を行うとともに、鋼板に歪みを導入することで引張強さを向上させる。このような効果を得るため、調質圧延の圧延率（伸長率）の下限を０．５％とする。伸長率は、１．２％以上が好ましい。一方、伸長率が５．０％を超えると歪みが過剰に導入され、均一伸びが低下する。このため、伸長率の上限を５．０％とする。伸長率は、３．０％以下が好ましい。
表１に示す鋼Ｎｏ．１〜１１の成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製し、鋼スラブを得た。得られた鋼スラブを表２に示す条件にて、加熱後、熱間圧延し、巻き取り、酸洗にてスケールを除去した後、冷間圧延し、連続焼鈍炉にて焼鈍し、調質圧延を行い、缶用鋼板（鋼板Ｎｏ．１〜１６）を得た。
得られた缶用鋼板について、引張強さおよび伸びを評価した。また、鋼板組織の判別と缶体の軸座屈強度の評価を行った。評価方法は以下のとおりである。
（引張強さ、伸びの評価）
得られた缶用鋼板から、圧延方向に沿ってＪＩＳ５号引張試験片を採取し、２１０℃で２０分の時効熱処理後にＪＩＳ Ｚ ２２４１に従い、引張強さ、伸びを評価した。
（鋼板組織の評価）
鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察できるように、得られた缶用鋼板より切り出し、サンプルの観察面を研磨後、ナイタールにて腐食して組織を現出し、走査型電子顕微鏡にて倍率３０００倍で板厚の１/２位置で鋼板組織を撮影し判別した。
（缶体の軸座屈強度の評価）
得られた缶用鋼板から、板幅方向を缶周方向として、ブランクを採取し、缶高さが１０４ｍｍ、外径が５２．３ｍｍになるように溶接し、ネック・フランジ加工、および、缶体上下に蓋を巻き締めて、缶体を作製した。缶体の缶高さ方向に対して荷重を負荷し、座屈変形する荷重を測定し、３５００Ｎ以上であれば、軸座屈強度が良好として〇、３５００Ｎ未満であれば×とした。
（引張強さ、伸びの評価）
得られた缶用鋼板から、圧延方向に沿ってＪＩＳ５号引張試験片を採取し、２１０℃で２０分の時効熱処理後にＪＩＳ Ｚ ２２４１に従い、引張強さ、伸びを評価した。
（鋼板組織の評価）
鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察できるように、得られた缶用鋼板より切り出し、サンプルの観察面を研磨後、ナイタールにて腐食して組織を現出し、走査型電子顕微鏡にて倍率３０００倍で板厚の１/２位置で鋼板組織を撮影し判別した。
（缶体の軸座屈強度の評価）
得られた缶用鋼板から、板幅方向を缶周方向として、ブランクを採取し、缶高さが１０４ｍｍ、外径が５２．３ｍｍになるように溶接し、ネック・フランジ加工、および、缶体上下に蓋を巻き締めて、缶体を作製した。缶体の缶高さ方向に対して荷重を負荷し、座屈変形する荷重を測定し、３５００Ｎ以上であれば、軸座屈強度が良好として〇、３５００Ｎ未満であれば×とした。
評価結果を表３に示す。
発明例はいずれも引張強さが５００ＭＰａ以上で、伸びが１０％以上で、缶体の軸座屈が良好である。よって高強度かつ高加工性の缶用鋼板である。一方、比較例では、引張強さ、伸び、または、軸座屈強度のいずれか一つ以上が劣っていた。
Claims (4)
- 質量％で、
Ｃ：０．０２０％以上、０．１３０％以下、
Ｓｉ：０．０４％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上、０．６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．００５％以上、０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、０．１０％以下、
Ｎ：０．００５０％以上、０．０１８０％以下、
Ｎｂ：０．００７％以上、０．０３０％以下、
Ｍｏ：０．０１０％以上、０．０５０％以下、
残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、
引張強さが５００ＭＰａ以上であり、
伸びが１０％以上である、
缶用鋼板。 - 成分組成として、さらに質量％で、
Ｂ：０．０００５％以上、０．００４０％以下、
Ｃｒ：０．０４％以上、０．２０％以下
のうち一種以上を含有する、
請求項１に記載の缶用鋼板。 - 金属組織はフェライトを有し、かつ、パーライトまたは粒状セメンタイトのいずれか１種以上からなる、
請求項１または２に記載の缶用鋼板。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼スラブを加熱温度１１００℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の鋼スラブを熱延仕上げ温度８３０℃以上９５０℃以下の条件で熱間圧延する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度４５０℃以上６５０℃以下にて巻き取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を圧延率８５％以上の条件で冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程で得られた冷延板を焼鈍温度７００℃以上７８０℃以下の条件で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍板を伸長率０．５％以上５．０％以下の条件で圧延する調質圧延工程と、
を有する缶用鋼板の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020055326 | 2020-03-26 | ||
| JP2020055326 | 2020-03-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021155849A true JP2021155849A (ja) | 2021-10-07 |
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ID=77916971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021040182A Pending JP2021155849A (ja) | 2020-03-26 | 2021-03-12 | 缶用鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021155849A (ja) |
-
2021
- 2021-03-12 JP JP2021040182A patent/JP2021155849A/ja active Pending
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