JP5104413B2 - 缶用鋼板用原板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、缶用鋼板用原板の製造方法に関し、特に、すずめっき後の表面光沢に優れる缶用鋼板用原板の製造方法に関する。また、本発明は、前記缶用鋼板用原板からの缶用鋼板の製造方法にも関する。

ぶりきやティンフリースチール等の缶用鋼板は、各種の飲料缶、食缶、菓子缶等の化粧缶、ガロン缶、ぺール缶およびその他雑缶などに広く用いられている。これら缶用鋼板は、消費者の嗜好に合った表面（表面粗度、表面光沢、表面色調）とするために、用途によりその表面仕上げをＢ（ブライト仕上げ）、Ｒ（粗面仕上げ）、Ｓ（シルバー仕上げ）およびＭ（マット仕上げ）に区別して製造されている。

ところで、近年、消費者の好みの多様化に伴い、表面光沢に優れる缶用鋼板（特にぶりき）が要求されることが多くなった。また、鋼板の表面にすず（Sn）を電気めっきしたぶりきの場合、めっき金属であるSnが希少金属であることから、できるだけ目付量を低減したいという要求がある。しかし、目付量を減らすことは、表面粗度の低下（劣化）を招くという問題がある。

表面光沢を改善する方法としては、調質圧延（スキンパス圧延）において使用するロールの粗度を調整することにより、めっき原板の表面粗度を低減する方法が一般的である。例えば、特許文献１には、鋼板を複数スタンドの圧延機に通して調質圧延を行うに当たり、少なくとも最前段の圧延ロールを粗さRa1.2μｍ以下のスクラッチブライトロールとし、少なくとも最後段の圧延ロールを、粗さRa0.5μｍ以下のブライトロールとして調質圧延を行うことにより、高光沢の缶用鋼板を得る技術が開示されている。
特開２０００−１９７９０２号公報

しかしながら、上記従来技術のように、調質圧延ロールの粗度を制御して調質圧延を行っていても、工程的に生産している缶用鋼板の中には、時としてすずめっき後の光沢不良が大量に発生することがあった。また、調質圧延後の鋼板（すなわち、めっき原板）の表面粗度は調質圧延ロールを交換した当初は低粗度であっても、調質圧延距離の増加（延長）に伴い、調質圧延ロールの粗度が幅方向に不均一になり、光沢差が発生し、ロール交換を頻繁に行わざるを得ないという問題もあった。特に、その傾向は、Ｃが0.0050mass％以下の極低Ｃ材で、Mnを0.4〜0.5mass％と比較的高めに含有する缶用鋼板において多発する傾向があった。

上記のように、従来技術だけでは、調質圧延後の鋼板の表面粗度を安定して小さい範囲に制御できないという問題があった。
この問題に対しては、調質圧延後の鋼板コイルを、抜き取りで試験的にめっき工程に流したり、各鋼板コイルからサンプルを採取してめっき試験を行い事前に評価を行ったりしていたため、生産性の低下の原因となっていた。そのため、安定して、めっき原板の表面粗度を小さい範囲に制御できる技術の開発が求められていた。

本発明の目的は、上記のような極低Ｃ材を素材とする缶用鋼板においても、めっき原板の表面粗度を安定して均一に制御でき、すずめっき後の光沢不良を引き起こすことのない缶用鋼板用原板の製造方法、ならびにその原板からの缶用鋼板の製造方法を提案することにある。

発明者らは、極低Ｃ材における上記光沢不良の発生原因について種々の調査を行った。
始めに、めっき後の鋼板の光沢不良部と正常部とについて、めっき前（調質圧延後）の鋼板対応箇所の分析等により比較調査したが、板面粗度や付着物質を比較しても、その差を検出することはできなかった。
そこで次に、調質圧延に使用したロール表面の付着物を分析した結果、光沢の低い部分ではMnの検出量が多く、光沢の高い部分ではMnの検出量が少ないことがわかった。このことから、鋼中のMnが調質圧延前の焼鈍中に表面濃化し、該表面濃化したMnが、調質圧延に使用中のロールに堆積することにより微小な凹凸を形成し、この凹凸の転写により形成された板面の凹凸が、光の乱反射の違いから光沢不良（光沢差）を発生させることがわかった。

極低Ｃ材において、かかる光沢不良を防止するためには、Mnの含有量を少なくすることが有効であると考えられる。しかし、単にMn量を低減するだけでは、鋼板の強度が低下し、所定の調質度（表面硬さ）を達成できない。
そこでさらに、光沢不良を招かずに所定の調質度を達成する手段を鋭意検討し、その結果、表面濃化せずに強度を確保しうる成分系として、Ｂ含有量を制御した成分系が、表面光沢の安定性向上に顕著な効果を発揮することを見出し、以下の要旨構成になる本発明をなすに至った。
（請求項１）
mass％で、Ｃ：0.0015〜0.0050％、Mn：0.2〜0.4％、Al：0.01〜0.12％、Ｎ：0.0010〜0.0070％、Nb：４×Ｃ〜20×Ｃ、Ｂ：0.04−0.08×Mn〜0.07−0.08×Mnを含み残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を、複数スタンドの圧延機にて、少なくとも第1スタンドの圧延ロールを粗度Ra0.6μｍ以下のスクラッチブライトロールとし、少なくとも最終スタンドの圧延ロールを粗度Ra0.5μｍ以下のブライトロールとして、調質圧延することを特徴とする缶用鋼板用原板の製造方法。
（請求項２）
請求項１に記載の製造方法で製造された缶用鋼板用原板にすずめっきを施すことを特徴とする缶用鋼板の製造方法。
（請求項３）
前記すずめっきを電気すずめっきとすることを特徴とする請求項２に記載の缶用鋼板の製造方法。

本発明によれば、缶用鋼板用原板の表面粗度を均一に小さい範囲に制御することができ、経時的にも表面粗度の変化を少なくすることが可能となる。その結果、調質圧延における圧延ロールの交換頻度を大幅に低減できると共に、表面光沢に優れた缶用鋼板（すずめっき鋼板、特に電気すずめっき鋼板）を安定して製造することが可能となる。

以下に、本発明要件の限定理由を説明する。
（対象鋼板の組成）
まず、調質圧延に供する鋼板の組成の限定理由について以下に説明する。以下の説明において、組成の成分含有量の単位はmass％であり、％と略記される。
Ｃ：0.0015〜0.0050％
すずめっきした缶用鋼板の光沢不良は、極低Ｃ材において主に発生する。そこで、本発明においては、対象材をＣが0.0050％以下の極低Ｃ材に限定する。また、Ｃが0.0050％超では固溶Ｃが多くなりすぎて時効性等の材質劣化を引き起こし、また、固溶Ｃを固定するためのNb等の炭窒化物形成元素の増加を招くため実用上好ましくない。一方、精錬コストの観点からＣ量の下限を0.0015％とした。

Mn：0.2〜0.4％
Mn量が0.2％未満では熱間脆性を生じることがある。また、0.4％超においてはMnの表面濃化による光沢の不均一が発生する。それゆえ、Mn量は0.2〜0.4％の範囲とした。
Al：0.01〜0.12％
Al量が0.01％未満では脱酸効果が十分に得られない。また、ＮとAlNを形成することにより、鋼中の固溶Ｎを減少させる効果も十分に得られなくなる。一方、0.12％超になるとこの効果が飽和するばかりか、アルミナ等の介在物を生じやすくなる。よって、Al量は0.01〜0.12％の範囲とした。なお、好ましくは0.01〜0.10％の範囲である。

Ｎ：0.0010〜0.0070％
Ｎを0.0010％未満とすると、鋼の製造コストが上昇し、安定的な製造も困難になる。一方、Ｎが0.0070％を超えると溶接性を確保するために必要なＢ量が増加する。よって、Ｎ量は、0.0010〜0.0070％の範囲とした。なお、好ましくは0.0015〜0.10％の範囲である。
Nb：４×Ｃ〜20×Ｃ
Nbは非時効性を確保するために必要な元素である。NbはNbCを形成することで鋼中の固溶Ｃを減少させる働きがあるが、その効果を十分に発揮させるために、４×Ｃ(％)以上の添加量(添加後の鋼中含有量の意。以下同じ)が必要である。一方、Nb添加量が多すぎる（20×Ｃ(％)超である）と、固溶Ｃを減少させる働きが飽和するのに対して、再結晶温度を上昇させる欠点が生じる。したがって、Nb量は、４×Ｃ〜20×Ｃ(％)の範囲とする。

Ｂ：0.04−0.08×Mn〜0.07−0.08×Mn
Ｂの一部は鋼中で固溶状態で存在することにより、固溶強化により鋼板の強度を上げる働きを持つ。本発明の最も重要な特徴は、MnをＢに置き換えることで同等の硬さを維持しつつMn量を減少させることにある。Mnの減少による硬さの低下を補うために、等価となるＢ量として0.04−0.08×Mn〜0.07−0.08×Mn(％)の範囲とする。

組成から上記各成分を除いた残部はFeおよび不可避的不純物からなる。不可避的不純物は極力低減することが望ましい。なお、Si、Ｐ、Ｓについては、製鋼コストの観点から、Si：0.2％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.03％以下をそれぞれ許容範囲とするのが好ましい。
（第１スタンドの圧延ロール）
調質圧延に際し、少なくとも第１スタンドの圧延ロールは、粗度Ra 0.6μｍ以下のスクラッチブライトロールとする必要がある。ダルロールや粗度Ra 0.6μｍ超のスクラッチブライトロールでは、圧延距離の増加に伴う光沢差の増加が大きくなる。なお、好ましくは粗度Ra 0.20μｍ以上である。粗度Ra 0.20μｍ以上とすると、調質度が未達となりにくい。ロール表面処理についてはとくに限定されないが、耐摩耗の面から例えばCrめっきを施してもよい。

なお、本発明において粗度RaはJIS B 0601-1994に規定される算術平均粗さRaである。
（最終スタンドの圧延ロール）
所定のレベル以上の光沢度を確保するために、調質圧延の少なくとも最終スタンドの圧延ロールは粗度Ra 0.5μｍ以下のブライトロールとする必要がある。ブライトロールは、目標の粗度に応じてミラー、スクラッチのいずれでもよいが、粗度がRa 0.5μｍ超であると光沢度（めっき後含む）が確保できない。ロール表面処理についてはとくに限定されないが、耐摩耗の面から例えばCrめっきを施してもよい。
（全３スタンド以上の場合の第１および最終のスタンド以外のスタンドの圧延ロール）
調質圧延を全３スタンド以上の圧延機で行う場合、第１および最終のスタンド以外のスタンドの圧延ロールは、高光沢度を確保するために粗度Ra1.2μｍ以下のブライトロールが好ましい。より好ましくは、粗度Ra0.5〜0.6μｍのブライトロールである。ロール表面処理についてはとくに限定されないが、耐摩耗の面から例えばCrめっきを施してもよい。
（調質圧延のその他の条件）
調質圧延は、鋼板の潤滑を行なう潤滑圧延としても、潤滑圧延を行なわないドライ圧延としてもよい。とくに本発明の効果はドライ圧延の場合に発揮されるのでドライ圧延とすることが好ましい。

延伸率は、要求される硬度に応じて適宜選択すればよいが、３％以下が好ましい。より好ましくは0.5〜2.5％、さらに好ましくは1.0〜2.0％である。
（調質圧延後のめっき）
調質圧延後のめっきについては、缶用鋼板製造用として一般的な、すずめっき、Crめっき、あるいはこれらにNi下地処理やクロメート処理を施すなど、諸種のめっき法を適用することができるが、本発明の効果顕現性の面からは、すずめっきが好ましく、より好ましくは電気すずめっきである。
（光沢度）
光沢度は、光沢度計を用い入射角20°で測定した。鋼板の幅方向について光沢度を測定し、その測定データの最大値と最小値の平均値を光沢度とした。

表１に示す組成になる鋼材を、同一の条件で熱間圧延し、次いで冷間圧延して板厚0.32ｍｍ×板幅850ｍｍの冷延コイルとし、該冷延コイルを、760℃×10秒で連続焼鈍後、全２スタンドの調質圧延機にて延伸率2.0％で調質圧延（ドライ圧延）し、缶用鋼板用原板（略して原板）とした。調質圧延では第１スタンドに粗度Ra0.5μｍのスクラッチブライトロールを使用し、第２スタンドには粗度Ra0.18μｍのブライトロールを使用した。

このとき、鋼板を100ｔ調質圧延した際の原板の光沢差発生状況を、◎、○、△、×、××の５段階に評価した。光沢差の評価基準を以下に示す。
光沢差の評価基準
Ａ＝（100ｔ調質圧延後の光沢度）／（調質圧延開始時の光沢度）×100（％）
◎：Ａ≧95％
○：95％＞Ａ≧90％
△：90％＞Ａ≧70％
×：70％＞Ａ≧50％
××：50％＞Ａ
また、原板の硬さを測定した。これらの結果を表１に併記した。

比較例No.１，２では、Mnが多すぎるため硬さの低下はないが、100ｔ調質圧延した後には程度の悪い光沢差が発生していた。比較例No.６では、Mnを適量にしたため光沢差の発生はほとんどないが、Ｂが少なすぎて硬さが低下した。これらに比べ、本発明例No.３〜５では、Mn,Ｂを適量としたので、100ｔ調質圧延した後も光沢差の発生はほとんどなく、硬さも十分なレベルを維持した。

また、上記各原板から採取したサンプルにすずめっき（目付量2.8ｇ/ｍ^２）を施した後、光沢差発生状況を原板と同様に評価し、それぞれ対応する原板と同様の評価結果を得た。

Claims (3)

1. mass％で、Ｃ：0.0015〜0.0050％、Mn：0.2〜0.4％、Al：0.01〜0.12％、Ｎ：0.0010〜0.0070％、Nb：４×Ｃ〜20×Ｃ、Ｂ：0.04−0.08×Mn〜0.07−0.08×Mnを含み残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を、複数スタンドの圧延機にて、少なくとも第1スタンドの圧延ロールを粗度Ra0.6μｍ以下のスクラッチブライトロールとし、少なくとも最終スタンドの圧延ロールを粗度Ra0.5μｍ以下のブライトロールとして、調質圧延することを特徴とする缶用鋼板用原板の製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法で製造された缶用鋼板用原板にすずめっきを施すことを特徴とする缶用鋼板の製造方法。
3. 前記すずめっきを電気すずめっきとすることを特徴とする請求項２に記載の缶用鋼板の製造方法。