JP3728911B2 - 耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板用原板およびその製造方法 - Google Patents
耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板用原板およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食缶、飲料缶等の２ピース缶に用いて好適な深絞り缶用鋼板に係り、とくにポリエステル樹脂を被覆して製缶加工される缶用原板として好適な極薄鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２ピース缶では、ＤＲＤ（Draw & Redraw ）缶やＤＷＩ（Draw & Wall Ironing ）缶におけるように、成形後有機塗料を塗布して缶内容物の保護を行っている。しかし、最近では、予め樹脂フィルムを表面に被覆したフィルムラミネート鋼板を用いて成形する製缶方法が注目されている。フィルムラミネート鋼板の例として、例えば特開平2-269647号公報には、ティンフリー鋼板を原板として、原板に２軸延伸ポリエチレンテレフタレートを被覆した鋼板が開示されている。
【０００３】
予め、原板にフィルムを被覆して製缶するこの製缶方法は、
▲１▼従来、深絞り加工、あるいは深絞り・しごき加工時に必要とされていた潤滑油が必要でなくなり、そのため、その後の潤滑油を洗浄する工程が省略でき、さらに、洗浄工程の省略により洗浄排水の排出がなくなること。
▲２▼従来、缶内容物の保護のため行われていた、缶内面塗装および焼付け処理が必要でなくなり、そのため焼付け処理時に発生していた炭酸ガスの排出がなくなること。
など、地球環境保護の面で好ましい貢献が期待できる。
【０００４】
しかしながら、フィルムラミネート鋼板を用いる缶の製造コストは、従来のＤＲＤ缶、ＤＷＩ缶のそれにくらべ、全体としてコスト高となることから、コストダウンのため素材の薄肉化が要望されている。
薄肉化した２ピース缶用素材に要求される特性として
(i) ｒ値が高く、深絞り性に優れること。
【０００５】
(ii) Δｒが０に近く、成形後の耳発生率が低いこと。
(iii) 結晶粒が細かく、成形後、肌荒れの発生がないこと。
(iv) 耐時効性に優れ、成形後にストレッチャーストレインの発生がないこと。
が挙げられる。
【０００６】
耳発生率は、原板のｒ値の面内異方性を示すΔｒ（＝（r L + r C - 2 r D )/ 2）と相関があることは良く知られており、Δｒが０に近いほど耳発生が少なく素材歩留りは向上する。また、結晶粒が粗大なほど成形後に肌荒れが発生しやすくなるため、特開平4-314535号公報には、原板の結晶粒径を５μm 以下、表面粗さＲa を0.5 μm 以下に調整する方法が、成形後の肌荒れを防止する方法として開示されている。しかしながら、特開平4-314535号公報に記載された技術では、結晶粒の微細化を達成するためにＣ含有量を0.1 〜0.2 ％と高くし、さらにMn、Ｐを添加しているため鋼板が硬質化し、ｒ値が 1.1程度と深絞り性が劣化し、成形性が劣るという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
Ｃ量を極端に低減し軟質化すれば、ｒ値等の成形性は向上するが、Ｃ量を極端に低減した極低炭素鋼板では、結晶粒を微細化することが困難である。軟質化と結晶粒の微細化を両立させるために、Ｃ量を若干高めた低炭素鋼を素材とすることが考えられるが、低炭素鋼においても結晶粒の粗大化を抑制するために、焼鈍方法として箱焼鈍に代わり焼鈍時間を短くできる連続焼鈍の採用が要求される。
【０００８】
しかしながら、連続焼鈍を施した低炭素鋼板のｒ値は低く、優れた深絞り性が確保できないという問題があった。さらに、短時間の焼鈍ではセメンタイトの析出が不十分となり、耐時効性が劣化する。
原板に樹脂フィルムを被覆するフィルムラミネート鋼板の原板として、このような連続焼鈍処理を施され耐時効性が劣る低炭素鋼板を使用した場合には、フィルム被覆に際し260 ℃で10数秒〜数秒間の加熱処理をうけ、歪時効が生じ成形時にストレチャーストレインが発生しやすくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記した問題を有利に解決し、深絞り性、耐時効性に優れ、製缶加工後に肌荒れ、ストレッチャーストレインなどの外観不良が発生せず、かつ製缶加工後に耳発生率が低く、深絞り缶用ポリエステル樹脂被覆鋼板等の表面処理鋼板用原板として好適な極薄鋼板を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために鋭意検討した結果、耐時効性の向上、ｒ値の向上、およびｒ値の面内異方性の改善には、Ｂの添加が有効であることを見いだした。Ｂは、熱延工程において固溶ＮをBNとして固定し鋼板の時効性を低減する効果を有し、さらに、主として固溶Ｎ量の低減により冷間圧延後の焼鈍工程で深絞り性（ｒ値）およびｒ値の面内異方性に対し有利な（111)集合組織の形成を促進する。
【００１１】
さらに本発明者らは、ＢおよびMnを添加し、さらにＣ量を調整して連続焼鈍による短時間焼鈍を施すことにより、耐時効性が向上するとともに、結晶粒が微細化し製缶加工後の肌荒れが防止できることを見いだした。
本発明者らは、上記した技術思想に基づいてさらに検討した結果、表面処理鋼板用原板の具体的な鋼板特性として、平均結晶粒径を６μm 以下、時効性指数ＡＩ値を40MPa 以下、ｒ値を1.0 超え、ｒ値の面内異方性Δｒを±0.1 以内とすることにより、深絞り缶に成形しても、成形後の肌荒れ、ストレッチャーストレインの発生を防止でき、また成形後の耳発生率を低減できることを見いだした。
【００１２】
上記した鋼板特性は、つぎのような実験から得られたものである。
Ｃ、Mn、Ｂ、Al、Ｎ量を種々変えた鋼素材を、加熱したのち、仕上圧延温度等熱間圧延条件を種々変更した熱間圧延を施し、コイルに巻取り、酸洗、１次冷間圧延を経て、焼鈍条件を種々変更した連続焼鈍を施し、ついで２次冷間圧延を施し、0.18mm厚の鋼板とした。ついで、これら鋼板に金属クロム層とクロム酸化物層からなる表面処理層を付着させる表面処理を施し、表面処理鋼板とした。
【００１３】
これら表面処理鋼板の平均結晶粒径、ＡＩ値、平均ｒ値およびΔｒを調査した。なお、平均ｒ値およびΔｒは下記式を用いて求めた。
平均ｒ値＝（ｒL ＋ｒC ＋２ｒD ）／４
Δｒ＝（ｒL ＋ｒC −２ｒD ）／２
ただし、ｒL 、ｒC 、ｒD は、それぞれ圧延方向に対し０度、90度、45度の方向のｒ値である。平均結晶粒径は、JIS G0552 の規定に準拠して板幅中央部で板厚断面（表面 0.005mmを除く）の平均値を測定した。ＡＩ値は、引張試験で7.5 ％引張予歪を付与したのち100 ℃×30min の熱処理を施し熱処理前後の降伏応力の増加量を測定した。
【００１４】
これら表面処理鋼板の両面に、厚さ20μm のポリエステル樹脂フィルム（融点230 ℃）を熱接着により、樹脂フィルムを被覆したフィルムラミネート鋼板（ポリエステル樹脂被覆鋼板）とした。
ついで、予めパーム油を塗布したポリエステル樹脂被覆鋼板から直径179mm の円盤を打ち抜き、常法により絞り比1.56の浅絞りカップに成形した。ついで、このカップは、絞り比1.37の第１次再絞り工程、絞り比1.27の第２次再絞り工程を経て、カップ径63mm、カップ高さ127mm の深絞りカップに成形された。さらに、上記した深絞りカップに、常法によりボトム成形を施し缶底にドーム部を形成した。
【００１５】
成形後、耳高さを測定し、耳高さの平均値を耳発生量とした。また、ストレッチャーストレインの発生の有無は、缶底のドーム部外観を目視観察で評価した。なお、肉眼でストレッチャーストレイン模様が判別できた場合をストレッチャーストレイン発生ありとした。その後、深絞りカップのトリミングを行い、ついでネックイン加工を行った。ネックイン加工後の缶表面を目視で観察し、肌荒れの発生の有無を評価した。なお、目視で評価が困難な場合には、樹脂被覆を剥離して表面粗さを測定しRa≧ 1.0μm の場合に肌荒れ発生とした。
【００１６】
肌荒れの発生、ストレッチャーストレインの発生、および耳発生の度合いを鋼板各特性と関連づけて図１〜図３に示す。
図１から、鋼板の平均結晶粒径を６μm 以下とすることにより、成形後の肌荒れの発生を防止できることがわかる。図２から、鋼板のＡＩ値を40MPa 以下とすることにより、成形後のストレッチャーストレインの発生を防止できることがわかる。図３から、Δｒを-0.1〜+0.1の範囲とすることにより、耳発生の度合いが小さくなることがわかる。
【００１７】
本発明は、上記した知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Si：0.10％以下、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｎ：0.0050％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内であることを特徴とする耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板用原板である。
【００１８】
また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Si：0.10％以下、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｎ：0.0050％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内で少なくとも樹脂被覆を有することを特徴とする耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板である。
【００１９】
さらに、本発明は、重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下、Ｎ：0.0050％以下を含有し、さらにSi：0.10％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼素材を、加熱後、Ar3 変態点以上で仕上げ圧延を終了する熱間圧延を施し、巻取り温度： 650〜 700℃でコイルに巻取ったのち、圧下率：80〜88％の１次冷間圧延を行い、ついで再結晶温度以上 720℃以下の温度で60ｓ以下の連続焼鈍を行い、焼鈍後 350〜 500℃の温度域まで50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、30ｓ以上の過時効処理を施したのち、圧下率：1.0 〜８％の２次冷間圧延を施すことを特徴とする平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内である表面処理鋼板用原板の製造方法である。
【００２０】
なお、本発明でいう表面処理とは、種々のめっきや樹脂被覆等を含むものとする。本発明では、表面処理鋼板用原板に金属クロムおよびクロム酸化物層からなる表面処理層を付着させた後、樹脂被覆を施してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の鋼板は、とくに板厚0.20mm以下の極薄鋼板として好適である。
まず、本発明鋼板の化学組成の限定理由について説明する。
Ｃ：0.02％以上0.10％未満
Ｃは、鋼板の細粒化と時効性の観点から、本発明において重要な元素の１つである。時効性を低減するためには、セメンタイトを十分に析出させ、鋼中の固溶Ｃ量を少なくする必要があるが、このためには、セメンタイト間の距離を短くし固溶Ｃの拡散距離を短くするのが有効である。また、セメンタイト間の距離を短くすることにより、焼鈍時の結晶粒成長を抑制し、結晶粒の細粒化が図れる。セメンタイト間の距離を短くしセメンタイトの析出を容易にするためには、Ｃ量を適度に多くしセメンタイトの析出核を増加させるのがよく、本発明ではＣ量を0.02％以上とする。Ｃ量が0.02％未満では、短時間焼鈍である連続焼鈍を行っても平均結晶粒径を６μm 以下とすることができない。また、Ｃ量が0.10％以上では、過度に硬質化し成形性が劣化する。このようなことから、Ｃ量は0.02％以上0.10％未満に限定した。
【００２２】
Si：0.10％以下
Siは、多量に添加すると表面処理性、耐食性を劣化させるため、その上限を0.10％に限定した。とくに、優れた耐食性が要求される場合には、Siは0.02％以下とするのが好ましい。
Mn：0.4 〜1.0 ％
Mnは、Ｓによる熱間脆性を抑制するために有効な元素である。また、Mnは、セメンタイト中に濃化し、セメンタイト／フェライト界面の移動速度を低下させ、セメンタイトの凝集、粗大化を抑制し結晶粒を細粒化する効果を有する。さらにMnは、熱延工程中に析出したセメンタイトが焼鈍時に再固溶するのを防止し、耐時効性の低下を抑制する効果も有する。これらの効果は、0.4 ％以上の含有で認められるが、一方、1.0 ％を超えて多量に含有すると、耐食性が劣化する傾向にあることに加え、鋼板を硬質化させ製缶加工性を劣化させる。なお、好ましくはMnは、時効性低減の観点から 0.5〜 1.0％である。
【００２３】
Ｐ：0.04％以下
Ｐは、鋼を硬質化させ、加工性を劣化させるとともに、耐食性を劣化させる元素であり、0.04％を超えるとその影響が顕著となるため、0.04％を上限とした。なお、とくに耐食性、加工性が重視される場合には、0.01％以下とするのが好ましい。
【００２４】
Ｓ：0.02％以下
Ｓは、鋼中で介在物として存在し、鋼板の延性を低下させ、さらに耐食性を劣化させる元素であり、0.02％を上限とした。とくに、加工性が要求される用途の場合には、0.010 ％以下とするのが望ましい。
Al：0.01〜0.1 ％
Alは、AlN として鋼中の固溶Ｎを固定化するため、低時効性を得るのに有効な元素であるが、このためには、0.01％以上の含有を必要とする。なお、時効性に対し厳しい用途の場合には、0.04％以上の含有が好ましい。一方、含有量が多すぎると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が急増するため、0.1 ％を上限とした。
【００２５】
Ｎ：0.0050％以下
Ｎは、時効性を高める元素であり、ストレッチャーストレインの発生頻度を増加させるため、できるだけ低減するのが望ましい。本発明では、Ｂの添加により固溶ＮはBNとして固定されるが、0.0050％以下に制限すれば、上記した悪影響を抑制でき実用上の不具合発生を防止できる。下限はとくに限定しないが、0.0010％程度であれば、経済的、工業的に達成できる範囲といえる。なお、材質の安定確保という観点からは、0.0030％以下とするのが望ましい。
【００２６】
Ｂ：0.0010〜0.0050％
Ｂは、本発明において重要な元素である。Ｂは集合組織制御によりｒ値を向上させ、さらにΔｒを０に近づける効果、AlN として固定しきれないＮをBNとして固定し時効性を低減させる効果および結晶粒を微細化させる効果を有している。このようなＢの望ましい効果は、0.0010％以上の含有で認められるが、0.0050％を超えて含有すると、表面欠陥の発生などの不具合を生じる。このため、Ｂは0.0010〜0.0050％の範囲に限定した。なお、材質の安定性を考慮すれば、Ｂは0.0010〜0.0030％の範囲である。
【００２７】
残部はFeおよび不可避的不純物からなる。
不純物として、Sn、Cu、Crなどのトランプエレメントが混入しても、おのおのが0.10％以下程度であれば許容でき、缶としての使用特性に及ぼす影響は無視できる。
平均結晶粒径：６μm 以下
鋼板の平均結晶粒径は６μm 以下とする。平均結晶粒径が６μm を超えると、図１に示すように成形後に肌荒れが発生する。平均結晶粒径６μm 以下の細粒化は、Ｂを適量添加するほか、Ｃ、Mnを適量含有させ、巻取温度を調整することでセメンタイト分布を密に制御し、さらにこのセメンタイトが再固溶しない低温短時間の焼鈍条件を採用することで達成できる。なお、仕上圧延温度の限定も重要である。
【００２８】
時効性指数ＡＩ値：40MPa 以下
鋼板の時効性指数ＡＩ値を40MPa 以下とする。時効性指数ＡＩ値が40MPa を超えると、図２に示すように成形後にストレッチャーストレインが発生する。ＡＩ値 40MPa以下の耐時効性は、固溶Ｎおよび固溶Ｃの低減により達成できる。固溶Ｎの低減はＢ、Alを適量添加し、巻取温度を制御して十分窒化物を析出させることで、また固溶Ｃの低減は、Mnを適正量含有させてセメンタイトを安定化させる一方、巻取温度を制御してセメンタイトを粗大化しない範囲で十分析出させ、焼鈍条件もセメンタイトの再固溶を避ける低温短時間の連続焼鈍とし、さらにその後急冷および過時効処理を十分行うことで達成できる。
なお、ＡＩ値は、引張試験で 7.5 ％引張予歪を付与したのち 100 ℃× 30min の熱処理を施し熱処理前後の降伏応力の増加量をいうものとする。
【００２９】
ｒ値：1.0 超え
深絞り缶の用途に用いるためには、ｒ値は1.0 超えとする必要がある。r 値が1.0 以下では、深絞り加工が困難となり、所望の缶形状に加工できなくなる。
Δｒ：±0.1 以内
ｒ値の異方性を示すΔｒが±0.1 の範囲を超えると、製缶後に耳発生の度合いが大きくなる。ｒ値を 1.0超えとし、かつΔｒを±0.1 以内とすることは、固溶ＮをＢ、Alの適量添加および巻取温度制御によって低減する、仕上圧延温度をAr3 変態点以上で行う、さらに冷間圧延の圧下率を80〜88％の範囲に限定することにより達成できる。
【００３０】
つぎに、本発明鋼板の製造条件について説明する。
上記した組成の溶鋼を通常公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊法により凝固させ鋼素材とする。鋼素材は熱間圧延を施され熱延板とされる。なお、鋼素材は、いったん室温まで冷却したのち再加熱するか、あるいは冷却することなく加熱炉に装入されて加熱されてもよい。
【００３１】
本発明では、鋼素材の加熱温度はとくに限定されないが、好ましくは1100〜1300℃で10〜 240min 加熱保持されるのが望ましい。加熱温度が1100℃未満では、目標の圧延温度が達成されないうえ、その後の圧延時に疵を発生する危険がある。一方、加熱温度が1300℃を超えると、異常粒成長を生じ組織が不均一となるうえエネルギーコストが増加する。このため、鋼素材の加熱温度は1100〜1300℃の範囲にするのが好ましい。
【００３２】
加熱温度における保持時間が、10min 未満では、鋼素材内の温度が不均一でありシートバーの反り、曲がりなどの圧延トラブルが多発する。また、 240min を超えて保持すると、スケールロスが顕著となる。このため、加熱温度における保持時間は10〜 240min とするのが望ましい。
鋼素材は、加熱後熱間圧延を施される。本発明では、熱間圧延の仕上圧延温度（圧延終了温度）をAr3 変態点以上とするのが望ましい。
【００３３】
仕上圧延温度がAr3 変態点未満では、最終製品の結晶粒を微細化することが困難であり製缶後の表面美麗性が損なわれる。なお、Ar3 変態点＋50℃を超えて仕上圧延されると、スケールロスが増加するため、好ましくはAr3 変態点＋50℃以下とする。なお、仕上圧延後、強制冷却を行うのが望ましい。強制冷却により、材質の面内異方性が抑制され、さらに脱スケール性も改善される。
【００３４】
仕上圧延後、コイルに巻取られる。巻取り温度は、 650〜 700℃とする。巻取り温度が 650℃未満では、鋼板形状、幅方向の材質均一性が低下するため缶用極薄鋼板としては好ましくない。また、セメンタイト、AlN を十分に析出させることができず、時効性の低下および目標のｒ値が得られない。また、 700℃を超えると、セメンタイトの凝集、粗大化が生じ、結晶粒の細粒化が不十分となるとともにスケール厚が増加する。
【００３５】
熱延後、通常は酸洗を行う。
酸洗の条件はとくに限定する必要はなく、通常の塩酸、硫酸による酸洗を実施すればよい。
酸洗に続いて、冷間圧延を行う。
酸洗後の冷間圧延は、焼鈍後の冷間圧延と区別するため、１次冷間圧延と呼ぶ。１次冷間圧延の圧下率は80〜88％とする。
【００３６】
冷間圧下率は、ｒ値およびΔｒと関係があり、圧下率が80％未満あるいは88％超では、ｒ値が低下する。また、圧下率が80％未満ではΔｒが正の側に 0.1を超え、圧下率が88％を超えると負の側に 0.1を超える。なお、熱処理の負荷の観点からは85％以上とするのが好ましい。
１次冷間圧延後、焼鈍を行う。
【００３７】
焼鈍は、再結晶温度以上 720℃以下の温度で60ｓ以下の連続焼鈍を行う。本発明では、結晶粒を６μm 以下と微細化するために、短時間焼鈍である連続焼鈍法で焼鈍する。優れた成形性、とくに高いｒ値を得るため、鋼板の焼鈍は鋼板の再結晶温度以上で行い、再結晶組織とする。しかし、720 ℃を超える高温で焼鈍すると、再結晶粒の成長およびセメンタイトの再固溶による粒成長抑制力の低下により結晶粒が粗大化し、肌荒れが発生する。また、セメンタイトの再固溶により時効性が劣化する。このため、焼鈍温度は再結晶温度以上 720℃以下の温度に限定した。好ましくは、再結晶温度以上 700℃以下である。
【００３８】
また、焼鈍時間（実質的な均熱時間）は60ｓ以下とする。焼鈍時間が60ｓを超えると、再結晶粒の成長およびセメンタイトの再固溶による粒成長抑制力の低下により、結晶粒が粗大化し肌荒れが発生する。なお、焼鈍時間は30ｓ以下とするのが好ましい。
焼鈍後 350〜 500℃の温度域まで50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、 500〜 350℃の温度域で30ｓ以上の過時効処理を施す。これらの条件のいずれかを外すと十分な耐時効性が得られない。
【００３９】
過時効処理後、２次冷間圧延（調質圧延）を行う。
２次冷間圧延の圧下率は1.0 〜８％とする。２次冷間圧延は、缶体強度を確保するために必要な圧下率で行う必要がある。焼鈍板の材質の均一化、可動転位の導入による時効性の低減のために、少なくとも1.0 ％以上の圧下率とする必要がある。一方、圧下率が８％を超えると、ｒ値の低下による成形性の劣化やΔｒの増加による耳発生率の増大が生じる。このため、２次冷間圧延の圧下率は1.0 〜８％とした。
【００４０】
上記した条件を適用して製造すれば、結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内である表面処理鋼板用原板が得られる。
これら表面処理鋼板用原板に、さらに表面処理を施してもよい。表面処理として、樹脂被覆や錫めっき、クロムめっき、あるいはこれらの複合めっき等が好適である。とくに本発明では、表面処理鋼板用原板に少なくとも樹脂被覆を施すのが好ましい。さらに、原板に金属クロムおよびクロム酸化物層からなる表面処理層を付着させたのち、樹脂被覆を施すのがさらに好適である。また、めっきを施さず塗油鋼板としてもよい。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す組成の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブとした。ついでこれらスラブを表２に示す条件の熱間圧延、１次冷間圧延、連続焼鈍、２次冷間圧延を行い、最終仕上げ板厚を0.18mmの極薄鋼板とした。ついで、金属クロム層とクロム酸化物層を付着させる表面処理を施し表面処理鋼板（ティンフリー鋼板）とした。
【００４２】
これら表面処理鋼板の平均結晶粒径、ＡＩ値、平均ｒ値およびΔｒ値を測定した。
なお、平均結晶粒径は、JIS G0552 の規定に準拠して板幅中央部で板厚断面の平均値を求めた。また、平均ｒ値およびΔｒは、ＪＩＳ 13 号試験片を用いて、圧延各方向のｒ値を求め、下記式を用いて、平均ｒ値およびΔｒを計算した。
【００４３】
平均ｒ値＝（ｒL ＋ｒC ＋２ｒD ）／４
Δｒ＝（ｒL ＋ｒC −２ｒD ）／２
ただし、ｒL 、ｒC 、ｒD は、それぞれ圧延方向に対し０度、90度、45度の方向のｒ値である。
ＡＩ値は、引張試験で7.5 ％引張予歪を付与したのち100 ℃×30min の熱処理を施し熱処理前後の降伏応力の増加量を測定した。
【００４４】
これら表面処理鋼板の両面に、厚さ20μm のポリエステル樹脂フィルム（融点230 ℃）を熱接着し、フィルムラミネート鋼板（ポリエステル樹脂被覆鋼板）とした。
ついで、ポリエステル樹脂被覆鋼板から直径179mm の円盤を打ち抜き、常法により絞り比1.56の浅絞りカップに成形した。ついで、このカップは、絞り比1.37の第１次再絞り工程、絞り比1.27の第２次再絞り工程を経て、カップ径63mm、カップ高さ127mm の深絞りカップに成形された。さらに、上記した深絞りカップに、常法によりボトム成形を施し缶底にドーム部を形成した。
【００４５】
成形後、耳高さを測定し、耳高さの平均値を耳発生量とした。また、深絞り成形性は割れ、しわの発生を目視で観察し評価した。また、ストレッチャーストレインの発生の有無は、缶底のドーム部外観を目視観察で評価した。 その後、深絞りカップのトリミングを行い、ついでネックイン加工を行った。ネックイン加工後の缶表面を目視で観察し、肌荒れの発生の有無を評価した。なお、評価の基準は、図１、図２における場合と同様とした。
【００４６】
これらの結果を表３に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
表３から、本発明例は、比較例にくらべ平均結晶粒が微細であり、平均ｒ値も1.0 を超える値を示し、ＡＩ値も40MPa 以下であり、耐時効性に優れ、深絞り性、耐肌荒れ性に優れ、さらに、ストレッチャーストレインの発生もなく、耳発生高さも低く、厳しい加工が施される薄肉化深絞り缶用素材として好適である。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、耐時効性、深絞り性、耐肌荒れ性の少なくともいずれか劣り、さらに、ストレッチャーストレインの発生、耳発生高さが高いなど、薄肉化深絞り缶用素材として不適である。
【００５１】
（実施例２）
表１に示す鋼No.1およびNo.2の組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブとした。ついで、これらスラブを表４に示す条件で最終仕上板厚0.13〜0.18mmの極薄鋼板とした。ついで、金属クロム層とクロム酸化物層を付着させる表面処理を施し表面処理鋼板（ティンフリー鋼板）とした。これらの表面処理鋼板について、実施例１と同様の調査を行い、その結果を表５に示す。
【００５２】
【表４】
【００５３】
【表５】
【００５４】
表５から実施例１と同様に本発明例は、比較例にくらべ平均結晶粒が微細であり、平均ｒ値も 1.0を超える値を示し、ＡＩ値も40MPa 以下であり、耐時効性に優れ、深絞り性、耐肌荒れ性に優れ、さらにストレッチャーストレインの発生もなく、耳発生高さも低く、厳しい加工が施される薄肉化深絞り缶用素材として好適である。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、耐時効性、深絞り性、耐肌荒れ性の少なくともいずれかで劣り、さらにストレッチャーストレインの発生、耳発生高さが高いなど、薄肉化深絞り缶用素材として不適である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、深絞り性、耐時効性に優れ、製缶加工後に肌荒れ、ストレッチャーストレインなどの外観不良が発生することなく、深絞り缶用表面処理鋼板の原板、、なかでもポリエステル樹脂被覆鋼板の原板として好適な極薄鋼板を製造できる。さらに、本発明の鋼板は、板厚0.20mm以下の極薄鋼板として素材費を低減できるうえ、さらに製缶加工後に耳発生率が低く、素材歩留りを向上させることができ、産業上格段の効果を奏する。また、本発明の鋼板は、ポリエステル樹脂被覆鋼板以外にも、その優れた加工性、耐時効性を生かしてＤＩ缶用鋼板、あるいは３ピース缶用鋼板として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形後肌荒れにおよぼす平均結晶粒径の影響を示すグラフである。
【図２】成形後ストレッチャーストレインの発生におよぼす製品鋼板のＡＩ値の影響を示すグラフである。
【図３】耳発生高さにおよぼすΔｒの影響を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、食缶、飲料缶等の２ピース缶に用いて好適な深絞り缶用鋼板に係り、とくにポリエステル樹脂を被覆して製缶加工される缶用原板として好適な極薄鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２ピース缶では、ＤＲＤ（Draw & Redraw ）缶やＤＷＩ（Draw & Wall Ironing ）缶におけるように、成形後有機塗料を塗布して缶内容物の保護を行っている。しかし、最近では、予め樹脂フィルムを表面に被覆したフィルムラミネート鋼板を用いて成形する製缶方法が注目されている。フィルムラミネート鋼板の例として、例えば特開平2-269647号公報には、ティンフリー鋼板を原板として、原板に２軸延伸ポリエチレンテレフタレートを被覆した鋼板が開示されている。
【０００３】
予め、原板にフィルムを被覆して製缶するこの製缶方法は、
▲１▼従来、深絞り加工、あるいは深絞り・しごき加工時に必要とされていた潤滑油が必要でなくなり、そのため、その後の潤滑油を洗浄する工程が省略でき、さらに、洗浄工程の省略により洗浄排水の排出がなくなること。
▲２▼従来、缶内容物の保護のため行われていた、缶内面塗装および焼付け処理が必要でなくなり、そのため焼付け処理時に発生していた炭酸ガスの排出がなくなること。
など、地球環境保護の面で好ましい貢献が期待できる。
【０００４】
しかしながら、フィルムラミネート鋼板を用いる缶の製造コストは、従来のＤＲＤ缶、ＤＷＩ缶のそれにくらべ、全体としてコスト高となることから、コストダウンのため素材の薄肉化が要望されている。
薄肉化した２ピース缶用素材に要求される特性として
(i) ｒ値が高く、深絞り性に優れること。
【０００５】
(ii) Δｒが０に近く、成形後の耳発生率が低いこと。
(iii) 結晶粒が細かく、成形後、肌荒れの発生がないこと。
(iv) 耐時効性に優れ、成形後にストレッチャーストレインの発生がないこと。
が挙げられる。
【０００６】
耳発生率は、原板のｒ値の面内異方性を示すΔｒ（＝（r L + r C - 2 r D )/ 2）と相関があることは良く知られており、Δｒが０に近いほど耳発生が少なく素材歩留りは向上する。また、結晶粒が粗大なほど成形後に肌荒れが発生しやすくなるため、特開平4-314535号公報には、原板の結晶粒径を５μm 以下、表面粗さＲa を0.5 μm 以下に調整する方法が、成形後の肌荒れを防止する方法として開示されている。しかしながら、特開平4-314535号公報に記載された技術では、結晶粒の微細化を達成するためにＣ含有量を0.1 〜0.2 ％と高くし、さらにMn、Ｐを添加しているため鋼板が硬質化し、ｒ値が 1.1程度と深絞り性が劣化し、成形性が劣るという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
Ｃ量を極端に低減し軟質化すれば、ｒ値等の成形性は向上するが、Ｃ量を極端に低減した極低炭素鋼板では、結晶粒を微細化することが困難である。軟質化と結晶粒の微細化を両立させるために、Ｃ量を若干高めた低炭素鋼を素材とすることが考えられるが、低炭素鋼においても結晶粒の粗大化を抑制するために、焼鈍方法として箱焼鈍に代わり焼鈍時間を短くできる連続焼鈍の採用が要求される。
【０００８】
しかしながら、連続焼鈍を施した低炭素鋼板のｒ値は低く、優れた深絞り性が確保できないという問題があった。さらに、短時間の焼鈍ではセメンタイトの析出が不十分となり、耐時効性が劣化する。
原板に樹脂フィルムを被覆するフィルムラミネート鋼板の原板として、このような連続焼鈍処理を施され耐時効性が劣る低炭素鋼板を使用した場合には、フィルム被覆に際し260 ℃で10数秒〜数秒間の加熱処理をうけ、歪時効が生じ成形時にストレチャーストレインが発生しやすくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記した問題を有利に解決し、深絞り性、耐時効性に優れ、製缶加工後に肌荒れ、ストレッチャーストレインなどの外観不良が発生せず、かつ製缶加工後に耳発生率が低く、深絞り缶用ポリエステル樹脂被覆鋼板等の表面処理鋼板用原板として好適な極薄鋼板を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために鋭意検討した結果、耐時効性の向上、ｒ値の向上、およびｒ値の面内異方性の改善には、Ｂの添加が有効であることを見いだした。Ｂは、熱延工程において固溶ＮをBNとして固定し鋼板の時効性を低減する効果を有し、さらに、主として固溶Ｎ量の低減により冷間圧延後の焼鈍工程で深絞り性（ｒ値）およびｒ値の面内異方性に対し有利な（111)集合組織の形成を促進する。
【００１１】
さらに本発明者らは、ＢおよびMnを添加し、さらにＣ量を調整して連続焼鈍による短時間焼鈍を施すことにより、耐時効性が向上するとともに、結晶粒が微細化し製缶加工後の肌荒れが防止できることを見いだした。
本発明者らは、上記した技術思想に基づいてさらに検討した結果、表面処理鋼板用原板の具体的な鋼板特性として、平均結晶粒径を６μm 以下、時効性指数ＡＩ値を40MPa 以下、ｒ値を1.0 超え、ｒ値の面内異方性Δｒを±0.1 以内とすることにより、深絞り缶に成形しても、成形後の肌荒れ、ストレッチャーストレインの発生を防止でき、また成形後の耳発生率を低減できることを見いだした。
【００１２】
上記した鋼板特性は、つぎのような実験から得られたものである。
Ｃ、Mn、Ｂ、Al、Ｎ量を種々変えた鋼素材を、加熱したのち、仕上圧延温度等熱間圧延条件を種々変更した熱間圧延を施し、コイルに巻取り、酸洗、１次冷間圧延を経て、焼鈍条件を種々変更した連続焼鈍を施し、ついで２次冷間圧延を施し、0.18mm厚の鋼板とした。ついで、これら鋼板に金属クロム層とクロム酸化物層からなる表面処理層を付着させる表面処理を施し、表面処理鋼板とした。
【００１３】
これら表面処理鋼板の平均結晶粒径、ＡＩ値、平均ｒ値およびΔｒを調査した。なお、平均ｒ値およびΔｒは下記式を用いて求めた。
平均ｒ値＝（ｒL ＋ｒC ＋２ｒD ）／４
Δｒ＝（ｒL ＋ｒC −２ｒD ）／２
ただし、ｒL 、ｒC 、ｒD は、それぞれ圧延方向に対し０度、90度、45度の方向のｒ値である。平均結晶粒径は、JIS G0552 の規定に準拠して板幅中央部で板厚断面（表面 0.005mmを除く）の平均値を測定した。ＡＩ値は、引張試験で7.5 ％引張予歪を付与したのち100 ℃×30min の熱処理を施し熱処理前後の降伏応力の増加量を測定した。
【００１４】
これら表面処理鋼板の両面に、厚さ20μm のポリエステル樹脂フィルム（融点230 ℃）を熱接着により、樹脂フィルムを被覆したフィルムラミネート鋼板（ポリエステル樹脂被覆鋼板）とした。
ついで、予めパーム油を塗布したポリエステル樹脂被覆鋼板から直径179mm の円盤を打ち抜き、常法により絞り比1.56の浅絞りカップに成形した。ついで、このカップは、絞り比1.37の第１次再絞り工程、絞り比1.27の第２次再絞り工程を経て、カップ径63mm、カップ高さ127mm の深絞りカップに成形された。さらに、上記した深絞りカップに、常法によりボトム成形を施し缶底にドーム部を形成した。
【００１５】
成形後、耳高さを測定し、耳高さの平均値を耳発生量とした。また、ストレッチャーストレインの発生の有無は、缶底のドーム部外観を目視観察で評価した。なお、肉眼でストレッチャーストレイン模様が判別できた場合をストレッチャーストレイン発生ありとした。その後、深絞りカップのトリミングを行い、ついでネックイン加工を行った。ネックイン加工後の缶表面を目視で観察し、肌荒れの発生の有無を評価した。なお、目視で評価が困難な場合には、樹脂被覆を剥離して表面粗さを測定しRa≧ 1.0μm の場合に肌荒れ発生とした。
【００１６】
肌荒れの発生、ストレッチャーストレインの発生、および耳発生の度合いを鋼板各特性と関連づけて図１〜図３に示す。
図１から、鋼板の平均結晶粒径を６μm 以下とすることにより、成形後の肌荒れの発生を防止できることがわかる。図２から、鋼板のＡＩ値を40MPa 以下とすることにより、成形後のストレッチャーストレインの発生を防止できることがわかる。図３から、Δｒを-0.1〜+0.1の範囲とすることにより、耳発生の度合いが小さくなることがわかる。
【００１７】
本発明は、上記した知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Si：0.10％以下、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｎ：0.0050％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内であることを特徴とする耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板用原板である。
【００１８】
また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Si：0.10％以下、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｎ：0.0050％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内で少なくとも樹脂被覆を有することを特徴とする耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板である。
【００１９】
さらに、本発明は、重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下、Ｎ：0.0050％以下を含有し、さらにSi：0.10％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.02％以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼素材を、加熱後、Ar3 変態点以上で仕上げ圧延を終了する熱間圧延を施し、巻取り温度： 650〜 700℃でコイルに巻取ったのち、圧下率：80〜88％の１次冷間圧延を行い、ついで再結晶温度以上 720℃以下の温度で60ｓ以下の連続焼鈍を行い、焼鈍後 350〜 500℃の温度域まで50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、30ｓ以上の過時効処理を施したのち、圧下率：1.0 〜８％の２次冷間圧延を施すことを特徴とする平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内である表面処理鋼板用原板の製造方法である。
【００２０】
なお、本発明でいう表面処理とは、種々のめっきや樹脂被覆等を含むものとする。本発明では、表面処理鋼板用原板に金属クロムおよびクロム酸化物層からなる表面処理層を付着させた後、樹脂被覆を施してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の鋼板は、とくに板厚0.20mm以下の極薄鋼板として好適である。
まず、本発明鋼板の化学組成の限定理由について説明する。
Ｃ：0.02％以上0.10％未満
Ｃは、鋼板の細粒化と時効性の観点から、本発明において重要な元素の１つである。時効性を低減するためには、セメンタイトを十分に析出させ、鋼中の固溶Ｃ量を少なくする必要があるが、このためには、セメンタイト間の距離を短くし固溶Ｃの拡散距離を短くするのが有効である。また、セメンタイト間の距離を短くすることにより、焼鈍時の結晶粒成長を抑制し、結晶粒の細粒化が図れる。セメンタイト間の距離を短くしセメンタイトの析出を容易にするためには、Ｃ量を適度に多くしセメンタイトの析出核を増加させるのがよく、本発明ではＣ量を0.02％以上とする。Ｃ量が0.02％未満では、短時間焼鈍である連続焼鈍を行っても平均結晶粒径を６μm 以下とすることができない。また、Ｃ量が0.10％以上では、過度に硬質化し成形性が劣化する。このようなことから、Ｃ量は0.02％以上0.10％未満に限定した。
【００２２】
Si：0.10％以下
Siは、多量に添加すると表面処理性、耐食性を劣化させるため、その上限を0.10％に限定した。とくに、優れた耐食性が要求される場合には、Siは0.02％以下とするのが好ましい。
Mn：0.4 〜1.0 ％
Mnは、Ｓによる熱間脆性を抑制するために有効な元素である。また、Mnは、セメンタイト中に濃化し、セメンタイト／フェライト界面の移動速度を低下させ、セメンタイトの凝集、粗大化を抑制し結晶粒を細粒化する効果を有する。さらにMnは、熱延工程中に析出したセメンタイトが焼鈍時に再固溶するのを防止し、耐時効性の低下を抑制する効果も有する。これらの効果は、0.4 ％以上の含有で認められるが、一方、1.0 ％を超えて多量に含有すると、耐食性が劣化する傾向にあることに加え、鋼板を硬質化させ製缶加工性を劣化させる。なお、好ましくはMnは、時効性低減の観点から 0.5〜 1.0％である。
【００２３】
Ｐ：0.04％以下
Ｐは、鋼を硬質化させ、加工性を劣化させるとともに、耐食性を劣化させる元素であり、0.04％を超えるとその影響が顕著となるため、0.04％を上限とした。なお、とくに耐食性、加工性が重視される場合には、0.01％以下とするのが好ましい。
【００２４】
Ｓ：0.02％以下
Ｓは、鋼中で介在物として存在し、鋼板の延性を低下させ、さらに耐食性を劣化させる元素であり、0.02％を上限とした。とくに、加工性が要求される用途の場合には、0.010 ％以下とするのが望ましい。
Al：0.01〜0.1 ％
Alは、AlN として鋼中の固溶Ｎを固定化するため、低時効性を得るのに有効な元素であるが、このためには、0.01％以上の含有を必要とする。なお、時効性に対し厳しい用途の場合には、0.04％以上の含有が好ましい。一方、含有量が多すぎると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が急増するため、0.1 ％を上限とした。
【００２５】
Ｎ：0.0050％以下
Ｎは、時効性を高める元素であり、ストレッチャーストレインの発生頻度を増加させるため、できるだけ低減するのが望ましい。本発明では、Ｂの添加により固溶ＮはBNとして固定されるが、0.0050％以下に制限すれば、上記した悪影響を抑制でき実用上の不具合発生を防止できる。下限はとくに限定しないが、0.0010％程度であれば、経済的、工業的に達成できる範囲といえる。なお、材質の安定確保という観点からは、0.0030％以下とするのが望ましい。
【００２６】
Ｂ：0.0010〜0.0050％
Ｂは、本発明において重要な元素である。Ｂは集合組織制御によりｒ値を向上させ、さらにΔｒを０に近づける効果、AlN として固定しきれないＮをBNとして固定し時効性を低減させる効果および結晶粒を微細化させる効果を有している。このようなＢの望ましい効果は、0.0010％以上の含有で認められるが、0.0050％を超えて含有すると、表面欠陥の発生などの不具合を生じる。このため、Ｂは0.0010〜0.0050％の範囲に限定した。なお、材質の安定性を考慮すれば、Ｂは0.0010〜0.0030％の範囲である。
【００２７】
残部はFeおよび不可避的不純物からなる。
不純物として、Sn、Cu、Crなどのトランプエレメントが混入しても、おのおのが0.10％以下程度であれば許容でき、缶としての使用特性に及ぼす影響は無視できる。
平均結晶粒径：６μm 以下
鋼板の平均結晶粒径は６μm 以下とする。平均結晶粒径が６μm を超えると、図１に示すように成形後に肌荒れが発生する。平均結晶粒径６μm 以下の細粒化は、Ｂを適量添加するほか、Ｃ、Mnを適量含有させ、巻取温度を調整することでセメンタイト分布を密に制御し、さらにこのセメンタイトが再固溶しない低温短時間の焼鈍条件を採用することで達成できる。なお、仕上圧延温度の限定も重要である。
【００２８】
時効性指数ＡＩ値：40MPa 以下
鋼板の時効性指数ＡＩ値を40MPa 以下とする。時効性指数ＡＩ値が40MPa を超えると、図２に示すように成形後にストレッチャーストレインが発生する。ＡＩ値 40MPa以下の耐時効性は、固溶Ｎおよび固溶Ｃの低減により達成できる。固溶Ｎの低減はＢ、Alを適量添加し、巻取温度を制御して十分窒化物を析出させることで、また固溶Ｃの低減は、Mnを適正量含有させてセメンタイトを安定化させる一方、巻取温度を制御してセメンタイトを粗大化しない範囲で十分析出させ、焼鈍条件もセメンタイトの再固溶を避ける低温短時間の連続焼鈍とし、さらにその後急冷および過時効処理を十分行うことで達成できる。
なお、ＡＩ値は、引張試験で 7.5 ％引張予歪を付与したのち 100 ℃× 30min の熱処理を施し熱処理前後の降伏応力の増加量をいうものとする。
【００２９】
ｒ値：1.0 超え
深絞り缶の用途に用いるためには、ｒ値は1.0 超えとする必要がある。r 値が1.0 以下では、深絞り加工が困難となり、所望の缶形状に加工できなくなる。
Δｒ：±0.1 以内
ｒ値の異方性を示すΔｒが±0.1 の範囲を超えると、製缶後に耳発生の度合いが大きくなる。ｒ値を 1.0超えとし、かつΔｒを±0.1 以内とすることは、固溶ＮをＢ、Alの適量添加および巻取温度制御によって低減する、仕上圧延温度をAr3 変態点以上で行う、さらに冷間圧延の圧下率を80〜88％の範囲に限定することにより達成できる。
【００３０】
つぎに、本発明鋼板の製造条件について説明する。
上記した組成の溶鋼を通常公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊法により凝固させ鋼素材とする。鋼素材は熱間圧延を施され熱延板とされる。なお、鋼素材は、いったん室温まで冷却したのち再加熱するか、あるいは冷却することなく加熱炉に装入されて加熱されてもよい。
【００３１】
本発明では、鋼素材の加熱温度はとくに限定されないが、好ましくは1100〜1300℃で10〜 240min 加熱保持されるのが望ましい。加熱温度が1100℃未満では、目標の圧延温度が達成されないうえ、その後の圧延時に疵を発生する危険がある。一方、加熱温度が1300℃を超えると、異常粒成長を生じ組織が不均一となるうえエネルギーコストが増加する。このため、鋼素材の加熱温度は1100〜1300℃の範囲にするのが好ましい。
【００３２】
加熱温度における保持時間が、10min 未満では、鋼素材内の温度が不均一でありシートバーの反り、曲がりなどの圧延トラブルが多発する。また、 240min を超えて保持すると、スケールロスが顕著となる。このため、加熱温度における保持時間は10〜 240min とするのが望ましい。
鋼素材は、加熱後熱間圧延を施される。本発明では、熱間圧延の仕上圧延温度（圧延終了温度）をAr3 変態点以上とするのが望ましい。
【００３３】
仕上圧延温度がAr3 変態点未満では、最終製品の結晶粒を微細化することが困難であり製缶後の表面美麗性が損なわれる。なお、Ar3 変態点＋50℃を超えて仕上圧延されると、スケールロスが増加するため、好ましくはAr3 変態点＋50℃以下とする。なお、仕上圧延後、強制冷却を行うのが望ましい。強制冷却により、材質の面内異方性が抑制され、さらに脱スケール性も改善される。
【００３４】
仕上圧延後、コイルに巻取られる。巻取り温度は、 650〜 700℃とする。巻取り温度が 650℃未満では、鋼板形状、幅方向の材質均一性が低下するため缶用極薄鋼板としては好ましくない。また、セメンタイト、AlN を十分に析出させることができず、時効性の低下および目標のｒ値が得られない。また、 700℃を超えると、セメンタイトの凝集、粗大化が生じ、結晶粒の細粒化が不十分となるとともにスケール厚が増加する。
【００３５】
熱延後、通常は酸洗を行う。
酸洗の条件はとくに限定する必要はなく、通常の塩酸、硫酸による酸洗を実施すればよい。
酸洗に続いて、冷間圧延を行う。
酸洗後の冷間圧延は、焼鈍後の冷間圧延と区別するため、１次冷間圧延と呼ぶ。１次冷間圧延の圧下率は80〜88％とする。
【００３６】
冷間圧下率は、ｒ値およびΔｒと関係があり、圧下率が80％未満あるいは88％超では、ｒ値が低下する。また、圧下率が80％未満ではΔｒが正の側に 0.1を超え、圧下率が88％を超えると負の側に 0.1を超える。なお、熱処理の負荷の観点からは85％以上とするのが好ましい。
１次冷間圧延後、焼鈍を行う。
【００３７】
焼鈍は、再結晶温度以上 720℃以下の温度で60ｓ以下の連続焼鈍を行う。本発明では、結晶粒を６μm 以下と微細化するために、短時間焼鈍である連続焼鈍法で焼鈍する。優れた成形性、とくに高いｒ値を得るため、鋼板の焼鈍は鋼板の再結晶温度以上で行い、再結晶組織とする。しかし、720 ℃を超える高温で焼鈍すると、再結晶粒の成長およびセメンタイトの再固溶による粒成長抑制力の低下により結晶粒が粗大化し、肌荒れが発生する。また、セメンタイトの再固溶により時効性が劣化する。このため、焼鈍温度は再結晶温度以上 720℃以下の温度に限定した。好ましくは、再結晶温度以上 700℃以下である。
【００３８】
また、焼鈍時間（実質的な均熱時間）は60ｓ以下とする。焼鈍時間が60ｓを超えると、再結晶粒の成長およびセメンタイトの再固溶による粒成長抑制力の低下により、結晶粒が粗大化し肌荒れが発生する。なお、焼鈍時間は30ｓ以下とするのが好ましい。
焼鈍後 350〜 500℃の温度域まで50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、 500〜 350℃の温度域で30ｓ以上の過時効処理を施す。これらの条件のいずれかを外すと十分な耐時効性が得られない。
【００３９】
過時効処理後、２次冷間圧延（調質圧延）を行う。
２次冷間圧延の圧下率は1.0 〜８％とする。２次冷間圧延は、缶体強度を確保するために必要な圧下率で行う必要がある。焼鈍板の材質の均一化、可動転位の導入による時効性の低減のために、少なくとも1.0 ％以上の圧下率とする必要がある。一方、圧下率が８％を超えると、ｒ値の低下による成形性の劣化やΔｒの増加による耳発生率の増大が生じる。このため、２次冷間圧延の圧下率は1.0 〜８％とした。
【００４０】
上記した条件を適用して製造すれば、結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内である表面処理鋼板用原板が得られる。
これら表面処理鋼板用原板に、さらに表面処理を施してもよい。表面処理として、樹脂被覆や錫めっき、クロムめっき、あるいはこれらの複合めっき等が好適である。とくに本発明では、表面処理鋼板用原板に少なくとも樹脂被覆を施すのが好ましい。さらに、原板に金属クロムおよびクロム酸化物層からなる表面処理層を付着させたのち、樹脂被覆を施すのがさらに好適である。また、めっきを施さず塗油鋼板としてもよい。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す組成の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブとした。ついでこれらスラブを表２に示す条件の熱間圧延、１次冷間圧延、連続焼鈍、２次冷間圧延を行い、最終仕上げ板厚を0.18mmの極薄鋼板とした。ついで、金属クロム層とクロム酸化物層を付着させる表面処理を施し表面処理鋼板（ティンフリー鋼板）とした。
【００４２】
これら表面処理鋼板の平均結晶粒径、ＡＩ値、平均ｒ値およびΔｒ値を測定した。
なお、平均結晶粒径は、JIS G0552 の規定に準拠して板幅中央部で板厚断面の平均値を求めた。また、平均ｒ値およびΔｒは、ＪＩＳ 13 号試験片を用いて、圧延各方向のｒ値を求め、下記式を用いて、平均ｒ値およびΔｒを計算した。
【００４３】
平均ｒ値＝（ｒL ＋ｒC ＋２ｒD ）／４
Δｒ＝（ｒL ＋ｒC −２ｒD ）／２
ただし、ｒL 、ｒC 、ｒD は、それぞれ圧延方向に対し０度、90度、45度の方向のｒ値である。
ＡＩ値は、引張試験で7.5 ％引張予歪を付与したのち100 ℃×30min の熱処理を施し熱処理前後の降伏応力の増加量を測定した。
【００４４】
これら表面処理鋼板の両面に、厚さ20μm のポリエステル樹脂フィルム（融点230 ℃）を熱接着し、フィルムラミネート鋼板（ポリエステル樹脂被覆鋼板）とした。
ついで、ポリエステル樹脂被覆鋼板から直径179mm の円盤を打ち抜き、常法により絞り比1.56の浅絞りカップに成形した。ついで、このカップは、絞り比1.37の第１次再絞り工程、絞り比1.27の第２次再絞り工程を経て、カップ径63mm、カップ高さ127mm の深絞りカップに成形された。さらに、上記した深絞りカップに、常法によりボトム成形を施し缶底にドーム部を形成した。
【００４５】
成形後、耳高さを測定し、耳高さの平均値を耳発生量とした。また、深絞り成形性は割れ、しわの発生を目視で観察し評価した。また、ストレッチャーストレインの発生の有無は、缶底のドーム部外観を目視観察で評価した。 その後、深絞りカップのトリミングを行い、ついでネックイン加工を行った。ネックイン加工後の缶表面を目視で観察し、肌荒れの発生の有無を評価した。なお、評価の基準は、図１、図２における場合と同様とした。
【００４６】
これらの結果を表３に示す。
【００４７】
【表１】
【表２】
【表３】
表３から、本発明例は、比較例にくらべ平均結晶粒が微細であり、平均ｒ値も1.0 を超える値を示し、ＡＩ値も40MPa 以下であり、耐時効性に優れ、深絞り性、耐肌荒れ性に優れ、さらに、ストレッチャーストレインの発生もなく、耳発生高さも低く、厳しい加工が施される薄肉化深絞り缶用素材として好適である。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、耐時効性、深絞り性、耐肌荒れ性の少なくともいずれか劣り、さらに、ストレッチャーストレインの発生、耳発生高さが高いなど、薄肉化深絞り缶用素材として不適である。
【００５１】
（実施例２）
表１に示す鋼No.1およびNo.2の組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブとした。ついで、これらスラブを表４に示す条件で最終仕上板厚0.13〜0.18mmの極薄鋼板とした。ついで、金属クロム層とクロム酸化物層を付着させる表面処理を施し表面処理鋼板（ティンフリー鋼板）とした。これらの表面処理鋼板について、実施例１と同様の調査を行い、その結果を表５に示す。
【００５２】
【表４】
【表５】
表５から実施例１と同様に本発明例は、比較例にくらべ平均結晶粒が微細であり、平均ｒ値も 1.0を超える値を示し、ＡＩ値も40MPa 以下であり、耐時効性に優れ、深絞り性、耐肌荒れ性に優れ、さらにストレッチャーストレインの発生もなく、耳発生高さも低く、厳しい加工が施される薄肉化深絞り缶用素材として好適である。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、耐時効性、深絞り性、耐肌荒れ性の少なくともいずれかで劣り、さらにストレッチャーストレインの発生、耳発生高さが高いなど、薄肉化深絞り缶用素材として不適である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、深絞り性、耐時効性に優れ、製缶加工後に肌荒れ、ストレッチャーストレインなどの外観不良が発生することなく、深絞り缶用表面処理鋼板の原板、、なかでもポリエステル樹脂被覆鋼板の原板として好適な極薄鋼板を製造できる。さらに、本発明の鋼板は、板厚0.20mm以下の極薄鋼板として素材費を低減できるうえ、さらに製缶加工後に耳発生率が低く、素材歩留りを向上させることができ、産業上格段の効果を奏する。また、本発明の鋼板は、ポリエステル樹脂被覆鋼板以外にも、その優れた加工性、耐時効性を生かしてＤＩ缶用鋼板、あるいは３ピース缶用鋼板として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形後肌荒れにおよぼす平均結晶粒径の影響を示すグラフである。
【図２】成形後ストレッチャーストレインの発生におよぼす製品鋼板のＡＩ値の影響を示すグラフである。
【図３】耳発生高さにおよぼすΔｒの影響を示すグラフである。
Claims (3)
- 重量％で、
Ｃ：0.02％以上0.10％未満、 Si：0.10％以下、
Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、 Ｐ：0.04％以下、
Ｓ：0.02％以下、 Al：0.01％以上0.1 ％以下、
Ｎ：0.0050％以下、 Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内であることを特徴とする耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板用原板。 - 重量％で、
Ｃ：0.02％以上0.10％未満、 Si：0.10％以下、
Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、 Ｐ：0.04％以下、
Ｓ：0.02％以下、 Al：0.01％以上0.1 ％以下、
Ｎ：0.0050％以下、 Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内で、少なくとも樹脂被覆を有することを特徴とする耐時効性に優れかつ耳発生率の小さい表面処理鋼板。 - 重量％で、Ｃ：0.02％以上0.10％未満、Si ： 0.10 ％以下、Mn：0.4 ％以上1.0 ％以下、Ｐ： 0.04 ％以下、Ｓ： 0.02 ％以下、Al：0.01％以上0.1 ％以下、Ｂ：0.0010％以上0.0050％以下、Ｎ：0.0050％以下を含有し、残部 Fe および不可避的不純物からなる鋼素材を、加熱後、Ar3 変態点以上で仕上げ圧延を終了する熱間圧延を施し、巻取り温度： 650〜 700℃でコイルに巻取ったのち、圧下率：80〜88％の１次冷間圧延を行い、ついで再結晶温度以上 720℃以下の温度で60ｓ以下連続焼鈍を行い、焼鈍後 350〜 500℃の温度域まで50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、30ｓ以上の過時効処理を施したのち、圧下率：1.0 〜８％の２次冷間圧延を施すことを特徴とする平均結晶粒径が６μm 以下、時効性指数ＡＩ値が40MPa 以下、ｒ値が1.0 超えで、かつｒ値の面内異方性をしめすΔｒが±0.1 以内である表面処理鋼板用原板の製造方法。
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