JP6028884B1 - 缶用鋼板及び缶用鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

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、缶用鋼板およびその製造方法。（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）／（板厚方向に表面から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）≦０．９６・・・（式１）

Description

本発明は、缶用鋼板及び缶用鋼板の製造方法に関する。特に、本発明は、高加工度の缶胴加工により成形される３ピース缶、耐圧強度を必要とする２ピース缶等の素材として用いられる缶用鋼板およびその製造方法に関するものである。

近年、スチール缶の需要を拡大するため、製缶コストを低減する策、異形缶のような新規缶種にスチール缶を投入する策がとられている。

前記製缶コストの低減策としては、素材の低コスト化が挙げられる。絞り加工により成形される２ピース缶はもとより、単純な円筒成形が主体の３ピース缶であっても、使用する鋼板の薄肉化が進められている。

ただし、単に鋼板を薄肉化すると缶体強度が低下する。したがって、再絞り缶（ＤＲＤ缶）や溶接缶の缶胴部のような高強度材が用いられている箇所には、単に薄肉化したのみの鋼板を用いることができない。そこで、高強度で極薄の缶用鋼板が望まれている。

現在、極薄で硬質な缶用鋼板は、焼鈍後に圧下率が２０％以上の２次冷間圧延を施すＤｕｂｌｅ Ｒｅｄｕｃｅ法（以下、ＤＲ法と称す）で製造されている。ＤＲ法を利用して製造した鋼板（以下、ＤＲ材とも称する。）は高強度であるが、全伸びが小さいという特徴がある。

また、異形缶のような、強い加工度の缶胴加工により成形される缶の素材として、延性に乏しいＤＲ材を用いることは、加工性の観点から困難である。

こうしたＤＲ材の欠点を回避するため、種々の強化法を用いた高強度鋼板の製造方法が下記特許文献に提案されている。

特許文献１では、Ｃ、Ｎを多量に添加して焼付け硬化させることで、高強度缶用鋼板を得る技術が提案されている。特許文献１に記載の缶用鋼板は、塗装焼付け処理後の降伏応力が５５０ＭＰａ以上と高い。また、特許文献１の缶用鋼板では、Ｎの添加量、熱処理で硬度を調整できるとしている。

特許文献２でも、特許文献１と同様に、塗装後焼付け処理によって＋５０ＭＰａ程度の高強度化を実現している。

特許文献３では、Ｎｂ炭化物による析出強化やＮｂ、Ｔｉ、Ｂの炭窒化物による微細化強化を複合的に組み合わせることで、強度と延性のバランスがとれた鋼板を提案している。

特許文献４では、Ｍｎ、Ｐ、Ｎ等の固溶強化を用いて高強度化する方法が提案されている。

特許文献５では、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂの炭窒化物による析出強化を用いて引張強度が５４０ＭＰａ未満であり、酸化物系介在物の粒子径を制御することで介在物や析出物による変形能の劣化を防止し、溶接部の成形性を改善する缶用鋼板が提案されている。

特開２００１−１０７１８６号公報 特開平１１−１９９９９１号公報 特開平８−３２５６７０号公報 特開２００４−１８３０７４号公報 特開２００１−８９８２８号公報

まず、薄ゲージ化（薄肉化）するために強度確保が必要である。一方、拡缶加工のような缶胴加工により成形される缶体、フランジ加工により成形される缶体に鋼板を用いる場合には、高延性の鋼を適用する必要がある。

例えば、２ピース缶製造時のボトム加工、拡缶加工を代表とする３ピース缶製造時の缶胴加工およびフランジ加工において、鋼板の割れが発生しないように全伸びの大きい鋼板を素材として用いる必要がある。

さらに、腐食性の強い内容物への耐性も考慮すると耐食性が良好な鋼板にする必要がある。そこで、耐食性を阻害する過剰な元素添加は行うことができない。

上記特性について、前述の従来技術では、強度、延性、耐食性の中のいずれかを満たす鋼板を製造することは可能であるが、全てを満足する鋼板は製造できない。

例えば、特許文献１、２に記載のＣ、Ｎを多量に添加して焼付硬化性により強度を上昇させる方法は、強度上昇には有効な方法ではあるが、鋼中の固溶Ｃ、Ｎ量が多いことから、降伏伸びが大きくなる。そして降伏伸びが大きくなるがゆえに、加工時にストレッチャーストレインと呼ばれるシワが発生することで表面外観を損ねる。よって、特許文献１、２に記載の技術には、改善の余地がある。

特許文献３では析出強化により高強度化を実現しており、強度と延性バランスのとれた鋼が提案されているが、表面外観を損ねる降伏伸びについて記載されておらず、通常の製造方法では本発明で目標とする降伏伸びは得られない。

特許文献４では、固溶強化による高強度化を提案しているが、一般に耐食性を阻害する元素として知られているＰ、Ｍｎが過剰に添加されているため、耐食性を阻害する恐れが高い。

特許文献５では、Ｎｂ、Ｔｉ等の析出、細粒化強化を用いることで目標強度を得ている。しかし、溶接部の成形性、表面性状の観点から特許文献５ではＴｉのみならず、Ｃａ、ＲＥＭの添加も必須である。さらに、特許文献５に記載の発明のもとでは、Ａｌで脱酸する従来方法に比べると、Ｔｉ合金の歩留りが悪い課題が考えられる。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、高強度で、優れた延性を有し、さらに腐食性の強い内容物に対しても耐食性が良好な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。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、以下の知見を得た。

析出強化、固溶強化、加工強化の複合的な組み合わせに着目し、Ｎによる固溶強化およびＮｂ、Ｔｉ、Ｂによる析出強化を図ることで延性が劣ることなく高強度化できる。

また、鋼板の板厚方向表面側と中央側で固溶Ｎ量に差をつけて、優れた延性と高強度化の並立をはかれる。

また、耐食性に支障のない範囲の元素添加量で原板の成分設計を行うことで、腐食性の強い内容物に対しても良好な耐食性を示す。

さらに、製造方法においては、熱間圧延工程の巻き取り温度及び巻き取り後の冷却速度を適切に調整し、全伸びを低下させることなく高強度化できる。

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

［１］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。
（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）／（板厚方向に表面から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）≦０．９６・・・（式１）
［２］前記フェライト相が再結晶組織である、［１］に記載の缶用鋼板。

［３］前記フェライト相の面積率が７０％以上である、［１］又は［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、
鋼を、仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点以上で圧延し、巻き取り温度が５００〜６２０℃で巻き取り、巻取り後に冷却速度が１０℃／ｈｒ以下で冷却する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程後に、圧下率が８０％以上で圧延する１次冷間圧延工程と、
前記１次冷間圧延工程後に、均熱温度が６６０〜８００℃、均熱時間が５５ｓ以下で連続焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程後に、圧下率が１〜１９％で圧延する２次冷間圧延工程と、を有する、缶用鋼板の製造方法。

本発明によれば、高強度で、優れた延性を有し、さらに腐食性の強い内容物に対しても耐食性が良好な缶用鋼板が得られる。

さらに、本発明であれば、鋼板の高強度化により、溶接缶を薄ゲージ化しても高い缶体強度を確保することが可能となる。また、優れた延性により、溶接缶で用いられる拡缶加工のような強い缶胴加工やフランジ加工を行うことも可能となる。

さらに、本発明であれば、耐食性に支障を生じないように、成分組成が設定されている。その結果、本発明の缶用鋼板は、強度、延性、耐食性いずれにおいても優れる。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

本発明の缶用鋼板は、２１０℃、２０分の熱処理後における、上降伏強度（以下、Ｕ−ＹＰと称することもある。）が４８０〜７００ＭＰａ、全伸びが１２％以上であり、優れた耐食性を有する。また、本発明の缶用鋼板では、時効性を小さくすることもできる。

本発明では、析出強化元素、固溶強化元素を含有しつつ、成分組成、組織等を適正化することで、上記のように上降伏強度が４８０〜７００ＭＰａ、全伸びが１２％以上、かつ、耐食性に優れた缶用鋼板が得られる。

次に、本発明の缶用鋼板の成分組成について説明する。本発明の缶用鋼板は、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する。以下、各成分について説明する。なお、本明細書において、成分組成の説明における「％」は「質量％」を意味する。

Ｃ：０．０２０％以上０．１３０％以下
本発明の缶用鋼板においては、所定以上の上降伏強度（４８０〜７００ＭＰａ）を達成すると同時に１２％以上の全伸びを有することが必須である。そのためにはＮｂ添加で生成するＮｂＣによる析出強化、Ｔｉ添加で生成するＴｉＣによる析出強化、Ｂ添加で生成するＢＮによる析出強化を利用することが重要となる。ＮｂＣ、ＴｉＣによる析出強化を利用するためには、缶用鋼板のＣ含有量が重要となる。具体的には、Ｃ含有量の下限を０．０２０％とすることが必要である。好ましくは、Ｃ含有量の下限は０．０３０％である。一方、Ｃ含有量が０．１３０％を超えると、鋼の溶製中冷却過程の中で亜包晶割れを起こす。このため、Ｃ含有量の上限は０．１３０％とする。好ましくは、Ｃ含有量の上限は０．０８０％である。

Ｓｉ：０．０４％以下
Ｓｉは固溶強化により鋼板を高強度化させる元素である。しかし、Ｓｉ含有量が０．０４％を超えると耐食性が著しく損なわれる。よって、Ｓｉ含有量は０．０４％以下とする。好ましくは、Ｓｉ含有量は０．０２％以下である。なお、本発明ではＳｉ以外の元素や製造条件の調整により上降伏強度を高めることが可能であるため、Ｓｉによる固溶強化を利用する必要はない。このため、本発明においてはＳｉを含まなくてもよい。Ｓｉ含有量について、あえて下限側の好ましい例をあげるなら、０．００１％以上である。

Ｍｎ：０．１０％以上１．２％以下
Ｍｎは固溶強化により鋼板の強度を増加させ、フェライト平均結晶粒径も小さくする。フェライト平均結晶粒径を小さくする効果が顕著に生じるのはＭｎ含有量が０．１０％以上である。また、目標の上降伏強度を確保するにはＭｎ含有量を０．１０％以上にする必要がある。よって、Ｍｎ含有量の下限を０．１０％とする。好ましくは、Ｍｎ含有量の下限は０．２０％である。一方、Ｍｎ含有量が１．２％を超えると耐食性、表面特性が劣る。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．２％とする。好ましくは、Ｍｎ含有量の上限は０．８０％である。

Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下
Ｐは固溶強化能が大きい元素ではある。しかし、Ｐの含有量が０．１００％を超えると耐食性が劣る。このため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。Ｐ含有量は好ましくは０．０８０％以下であり、より好ましくは０．０３０％以下である。また、Ｐ含有量を０．００７％未満とするには脱りん時間が大幅に上昇する。このため、Ｐ含有量は０．００７％以上とする。

Ｓ：０．０３％以下
本発明の缶用鋼板はＣ、Ｎ含有量が高く、また、スラブ割れの原因となる析出物を形成するＮｂ、Ｔｉ、Ｂから選ばれる一種または二種以上を含むため、連続鋳造時矯正帯でスラブエッジが割れやすくなる。スラブ割れを防止する点からＳ含有量は０．０３％以下にする。好ましくはＳ含有量は０．０２％以下である。より好ましくは、Ｓ含有量は０．０１％以下である。

Ａｌ：０．００１０％以上０．１０％以下
Ａｌ含有量を増加すると、再結晶温度の上昇がもたらされるため、Ａｌ含有量の増加分だけ焼鈍温度を高く設定する必要がある。本発明においては、上降伏強度を増加させるために添加する他の元素の影響で再結晶温度が上昇し、焼鈍温度を高く設定しなければならない。そこで、Ａｌによる再結晶温度の上昇を極力回避することが必要であり、Ａｌ含有量を０．１０％以下とする。Ａｌ含有量は好ましくは０．０７０％以下である。一方、固溶Ｎを完全に除去するのは困難であるため、介在物制御の観点から、Ａｌ含有量を０．００１０％以上とする。なお、Ａｌは脱酸剤として添加することが好ましく、この効果を得るためにはＡｌ含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。

Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下
Ｎは固溶強化を増加させるために必要な元素である。固溶強化の効果を発揮させるためには、Ｎ含有量を０．０１２０％超えとする必要がある。一方、Ｎ含有量が多すぎると、連続鋳造時の温度が低下する下部矯正帯でスラブ割れが生じやすくなる。よって、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。

Ｎｂ：０．０１０％以上０．０５０％以下
Ｎｂは炭化物生成能の高い元素であり、微細な炭化物を析出させる。これにより、上降伏強度が上昇する。本発明では、Ｎｂ含有量によって上降伏強度を調整することができる。Ｎｂ含有量が０．０１０％以上のときにこの効果が生じるため、Ｎｂ含有量の下限は０．０１０％に限定する。好ましくは、下限は０．０１５％である。一方、Ｎｂは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｎｂ含有量が０．０５０％を超えると、６６０〜８００℃の焼鈍温度、５５ｓ以下の均熱時間での連続焼鈍では未再結晶組織が多量に残存するなど、焼鈍し難くなる。このため、Ｎｂ含有量の上限を０．０５０％に限定する。

Ｔｉ：０．０１０％以上０．０５０％以下
ＴｉについてもＮｂと同様の理由で上降伏強度、降伏伸びを得ることを目的として添加する。０．０１０％以上含有するときにこの効果が生じるので、下限を０．０１０％とする。好ましくは下限は０．０１５％である。上限についてもＮｂと同様に、再結晶温度の観点から０．０５０％とする。好ましくは上限は０．０３０％である。

Ｂ：０．００１０％以上０．０１０％以下
Ｂはフェライト粒内のＢ系析出物を核としてセメンタイト析出を促進させるため、降伏伸びを小さくする効果を示す。０．００１０％以上含有するときにこの効果が生じるので、下限を０．００１０％とする。好ましくは下限は０．００１２％である。上限については再結晶温度の観点から０．０１０％とする。好ましくは上限は０．００５０％である。

上記成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物とする。

次に本発明の缶用鋼板の組織について説明する。

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
本発明の缶用鋼板はフェライト相を有する。強度と延性確保の観点から、本発明の缶用鋼板ではフェライト相の面積率が５０％以上である。好ましくはフェライト相の面積率が７０％以上であり、より好ましくは１００％である。フェライト相の面積率は圧延方向に平行な断面を研摩後にナイタル液で腐食して撮影した組織写真より、板厚方向に鋼板表面から４／８深さ位置の視野において圧延加工組織とフェライト相を分別して、フェライト相の面積を全面積で割算することで求める。

全伸びを１２％以上とする観点から、本発明のフェライト相は、好ましくは再結晶組織である。本発明は、再結晶組織の他、高強度な未再結晶組織である圧延加工組織を含んでもよい。ナイタル液で腐食して撮影した組織写真（光学顕微鏡観察）では、未再結晶組織である圧延加工組織は圧延加工により結晶粒が潰された組織で腐食のため黒く見え、再結晶組織であるフェライト相は再結晶により結晶粒が成長しているため結晶粒は腐食されずに真っ白く見える。

（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）／（板厚方向に表面から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）≦０．９６
板厚方向に表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域の固溶Ｎ量を増やして上降伏強度をより上昇させることができる。一方、板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域では固溶Ｎ量を減らして軟質とし良好な全伸びを得ることができる。これらより、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、板厚方向に表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域における固溶Ｎ量の比を０．９６以下とする。板厚方向で材質差をつけることで、良好な耐食性を保ちつつ、延性と強度を極めて優れた状態で両立させることができると考えられる。材質差は大きいほど延性と強度のバランスに優れ、高強度でかつ高延性を両立することができる。このため、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、板厚方向に表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域における固溶Ｎ量の比は、好ましくは０．９３以下であり、より好ましくは０．９１以下であり、さらにより好ましくは０．８９以下である。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量は、熱延の巻き取り温度を低くすれば大きな値になり、熱延の巻き取り温度を高くすれば小さな値になる。また、巻き取り後の冷却速度を小さくすれば、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量は小さな値になる。

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量は、好ましくは０．０１１４〜０．０１９０質量％である。板厚方向に表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域における固溶Ｎ量は、好ましくは、０．０１１８〜０．０１９８質量％である。

板厚方向の表面から板厚の１／８の深さまでの間の固溶Ｎ量は、板厚の１／８の深さまで、１０％Ｂｒメタノールで抽出し、ＡｌＮ、ＢＮ等として析出しているＮ量を分析し、その後、トータルのＮ量からＡｌＮ、ＢＮ等として析出しているＮ量を減じて算出する。

板厚方向に表面から３／８の深さ位置から４／８の深さ位置までの間の固溶Ｎ量は、板厚の３／８の深さ位置までシュウ酸研磨を実施した後、引き出して洗浄し、１０％Ｂｒメタノールで抽出し、ＡｌＮ、ＢＮ等として析出しているＮ量を分析し、その後、トータルのＮ量からＡｌＮ、ＢＮ等として析出しているＮ量を減じて算出する。トータルＮ量は質量％で表され、表面から板厚方向の中心である４／８の深さ位置まで連続的に含まれるサンプルを用いて、表面から板厚方向の中心である４／８の深さ位置までの平均Ｎ質量％を算出した。

本発明では、２１０℃、２０分の熱処理後における、上降伏強度および全伸びを規定する。
上降伏強度：４８０〜７００ＭＰａ
０．１９ｍｍ程度の板厚材について、溶接缶のデント強度、２ピース缶の耐圧強度を確保するために、上降伏強度を４８０ＭＰａ以上とする。上降伏強度は、好ましくは５００ＭＰａ以上である。一方、７００ＭＰａ超えの上降伏強度を得ようとすると多量の元素添加が必要となる。多量の元素添加は本発明の缶用鋼板の耐食性を阻害するおそれがある。そこで、上降伏強度は７００ＭＰａ以下とする。上記成分組成を採用するとともに、例えば後述する製造条件を採用することで、缶用鋼板の上降伏強度を４８０〜７００ＭＰａに制御することができる。

全伸び：１２％以上
缶用鋼板の全伸びが１２％を下回ると、例えば、拡缶加工のような缶胴加工により成形される缶の製造においてクラックなどの割れ発生等の不具合が発生するおそれがある。また、全伸びが１２％を下回ると、缶のフランジ加工時にクラックが発生するおそれがある。従って、全伸びの下限は１２％とする。全伸びは好ましくは１３％以上であり、より好ましくは１４％以上である。例えば、再結晶組織であるフェライト相の量を特定の範囲とした後、焼鈍後の２次冷間圧延の圧下率を特定の範囲にすることにより全伸び１２％以上に制御することができる。２次冷間圧延の圧下率制御で製造する場合に得られる全伸びは、好ましくは３５％以下であり、より好ましくは２５％以下である。

本発明の缶用鋼板の板厚は特に限定されないが、０．４ｍｍ以下としてよく、０．３ｍｍ以下としてよく、０．２ｍｍ以下としてよい。

本発明の缶用鋼板には、更にめっき層が備えられてもよい。該めっき層として、例えば、Ｓｎめっき層、ティンフリーなどのＣｒめっき層、Ｎｉめっき層、Ｓｎ−Ｎｉめっき層等がある。

次に本発明の缶用鋼板の製造方法について説明する。本発明の缶用鋼板は、熱間圧延工程と、１次冷間圧延工程と、焼鈍工程と、２次冷間圧延工程とを有する製造方法で製造されることが好ましい。以下、各製造工程について説明する。

熱間圧延工程
熱間圧延工程とは、鋼を、仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点以上で圧延し、巻き取り温度が５００〜６２０℃で巻き取り、巻取り後に冷却速度が１０℃／ｈｒ以下で冷却する工程である。

圧延素材となる鋼について説明する。鋼は、上述の成分組成に調整された溶鋼を、転炉等を用いた公知の溶製方法により溶製し、次に連続鋳造法等の通常用いられる鋳造方法で圧延素材とすることで得られる。

上記により得られた鋼に対して熱間圧延を施し、熱延鋼板を製造する。熱間圧延の圧延開始時には、鋼の温度を１２００℃以上にするのが好ましい。

また、熱間圧延における仕上げ圧延温度はＡｒ３変態点以上とする。本発明においてＡｒ３変態点は加工フォーマスターでサンプルを１２００℃に加熱後に徐冷する過程でサンプルの体積がγ→α変態によりで膨張した温度で求める。熱間圧延における仕上げ圧延温度は、上降伏強度を確保する上で重要条件となる。仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点未満では、γ＋αの２相域熱延により粒成長し、冷間圧延し、焼鈍した後の結晶粒が粗大化するため、上降伏強度が低下する。よって、熱間圧延における仕上げ圧延温度はＡｒ３変態点以上に限定する。熱間圧延における仕上げ圧延温度（仕上圧延終了温度）は、好ましくは、Ａｒ３変態点〜Ａｒ３変態点＋２０℃の範囲内である。なお、仕上げ圧延温度の上限は特に限定されないが、スケール発生を抑制するという理由で９８０℃を上限とすることが好ましい。

熱間圧延工程における巻取り温度は、本発明で重要となる上降伏強度、全伸びを制御する上で重要な条件である。巻取り温度を５００℃未満にすると、表層が早く冷却されるため、表層のＡｌＮ量が少なくなり、表層の固溶Ｎ量が増加する。このため、巻き取り温度の下限は５００℃とする。好ましくは、巻取り温度の下限は、５５０℃である。一方、巻取り温度が６２０℃を超えると、固溶強化のために添加したＮがＡｌＮとなって中央層に析出して、固溶Ｎ量が低下し、その結果、上降伏強度が低下する。このため、巻取り温度の上限を６２０℃とする。好ましくは、巻取り温度の上限は、６００℃である。

熱間圧延工程における巻取り後の冷却速度１０℃／ｈｒ以下は重要な条件である。巻取り後の冷却速度は１０℃／ｈｒを超えると、表層が急冷されることで表層のＡｌＮ析出が減り固溶Ｎ量が増え全伸びが低下する。一方、冷却速度の下限は特に限定されないが、鋼板の製造効率の観点から２℃／ｈｒ以上が好ましい。

１次冷間圧延工程
１次冷間圧延工程は、熱間圧延工程後に、圧下率が８０％以上で冷間圧延する工程である。なお、熱間圧延工程後１次冷間圧延工程前に適宜他の工程が含まれても良いし、熱間圧延工程の直後に１次冷間圧延工程を行っても良い。

例えば、熱間圧延工程で形成された表層スケールを除去することが好ましい。表層スケールの除去の方法は特に限定するものではないが、例えば、酸洗のような化学的な除去や、物理的な除去等種々の方法が適用できる。

１次冷間圧延工程における圧下率は、本発明において重要な条件の一つである。１次冷間圧延工程での圧下率が８０％未満では、上降伏強度が４８０ＭＰａ以上の鋼板を製造することは困難である。さらに、本工程での圧下率を８０％未満とした場合、２次冷間圧延工程の圧下率を２０％以上とした従来のＤＲ材並みの板厚（０．１７ｍｍ程度）を得るためには、少なくとも熱延板の板厚を０．９ｍｍ以下にまでする必要がある。しかし、操業上、熱延板の板厚を０．９ｍｍ以下とすることは困難である。従って、本工程での圧下率は８０％以上とする。１次冷間圧延工程における圧下率の上限は特に限定しないが、表面欠陥抑制の観点から圧下率９５％以下が好ましい。

焼鈍工程
焼鈍工程とは、１次冷間圧延工程後に、均熱温度が６６０〜８００℃、均熱時間が５５ｓ以下で連続焼鈍する工程である。ここで、単位「ｓ」は「秒」を意味する。なお、１次冷間圧延工程後焼鈍工程前に適宜他の工程が含まれても良いし、１次冷間圧延工程の直後に焼鈍工程を行っても良い。

焼鈍には連続焼鈍装置を用いる。鋼板の組織をより均一にするためには、均熱温度を６６０℃以上にする。一方、均熱温度が８００℃超えの条件で連続焼鈍するためには、鋼板の破断を防止するために極力搬送速度を落とす必要があり、生産性が低下する。以上の点から、均熱温度を６６０〜８００℃の範囲とする。均熱温度は好ましくは６６０〜７１０℃であり、より好ましくは６６０〜７０５℃である。

均熱時間が５５ｓ超えになるような速度では、生産性を確保できないため、均熱時間は５５ｓ以下とする。均熱時間は４０ｓ以下が好ましい。均熱時間の下限は特に限定されないが、均熱時間を短くするためには、搬送速度を速くすることが必要なため蛇行させずに安定的搬送することが難しくなるという理由で、１０ｓを下限とすることが好ましい。

２次冷間圧延工程
２次冷間圧延工程とは、上記焼鈍工程後に、圧下率が１〜１９％で冷間圧延する工程である。なお、焼鈍工程後２次冷間圧延工程前に適宜他の工程が含まれても良いし、焼鈍工程の直後に２次冷間圧延工程を行っても良い。

焼鈍後の２次冷間圧延での圧下率を通常のＤＲ材製造条件と同様（２０％以上）にすると、加工時に導入される歪が多くなるため全伸びが低下する。本発明では極薄材で全伸び１２％以上を確保する必要があるため、２次冷間圧延での圧下率は１９％以下とする。また、２次冷間圧延には鋼板の表面粗さ付与の役割があり、均一に鋼板に表面粗さを付与するために２次冷間圧延の圧下率は１％以上にする必要がある。２次冷間圧延工程での圧下率は８〜１９％としても良い。

２次冷間圧延工程後について
本発明の製造方法では、２次冷間圧延後においても、種々の工程を行いうる。例えば、めっき工程、塗装焼付け処理工程、フィルムラミネート等の工程を行ってもよい。

表１に示す成分組成を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼を実機転炉で溶製し、鋼スラブを得た。得られた鋼スラブを再加熱した後、熱間圧延し、巻取った。次いで、酸洗後、１次冷間圧延し、薄鋼板を製造した。得られた薄鋼板を、加熱速度１５℃／ｓｅｃで加熱し表２に記載の均熱条件で連続焼鈍を行った。次いで、冷却後、二次冷間圧延を施し、通常のＳｎめっきを連続的に施して、ぶりきを得た。なお、詳細な製造条件を表２に示す。表２における「最終板厚」はＳｎめっき層を含まない厚さである。

以上により得られたＳｎめっき鋼板（ぶりき）に対して、２１０℃、２０分の塗装焼付け処理に相当する熱処理を行った後、引張試験を行い上降伏強度及び全伸びを測定し、また、フェライト相の結晶組織についても調査した。測定方法、調査方法は以下の通りである。

引張試験は、ＪＩＳ５号サイズの引張試験片を用いて行い、ＪＩＳ Ｚ ２２４１により上降伏強度（Ｕ−ＹＰ）を測定し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１により全伸び（Ｅｌ）を測定した。得られた結果を表３に示す。

結晶組織は、サンプルを研磨して、ナイタルで結晶粒界を腐食させて、光学顕微鏡で観察した。結晶組織を観察したところ、発明例の缶用鋼板はいずれもフェライト相の面積率が５０％以上であった。なお、該フェライト相は再結晶組織であった。

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、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量をトータルＮ量から窒化物のＮ量を減じる方法で測定した。測定結果を表４に示した。

耐圧強度：鋼板を用いてロールフォーム、溶接、ネック成形、フランジ成形後に蓋を巻き締めて空缶サンプルを作成後、チャンバーに入れ、圧縮空気で加圧後にサンプルが座屈した圧力を測定した。座屈時の圧力が０．２ＭＰａ以上を◎、０．１４〜０．１３ＭＰａを○、０．１３ＭＰａ未満を×（不合格）とした。

成形性：鋼板を用いてロールフォーム、溶接、ネック成形したときのネック成形時のシワを観察した。目視で全くシワが無い場合を◎、目視で微細なシワが１箇所見られる場合を○、目視で微細なシワが２箇所以上見られる場合を×（不合格）とした。

耐食性：電気めっきブリキの耐食性評価に用いられているアロイ・ティン・カップル（ＡＴＣ）試験設備を用いて評価した。ＡＴＣ値が０．０５μＡ／ｃｍ^２未満のものを◎、０．０５〜０．１２μＡ／ｃｍ^２のものを○、０．１２μＡ／ｃｍ^２を超えるものを×（不合格）とした。

本発明によれば、高強度で、優れた延性を有し、さらに腐食性の強い内容物に対しても耐食性が良好な缶用鋼板が得られる。本発明は、高加工度の缶胴加工を伴う３ピース缶、ボトム部が数％加工される２ピース缶を中心に缶用鋼板として最適である。

Claims (4)

1. 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。
   （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）／（板厚方向に表面から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）≦０．９６・・・（式１）
2. 前記フェライト相が再結晶組織である、請求項１に記載の缶用鋼板。
3. 前記フェライト相の面積率が７０％以上である、請求項１又は２に記載の缶用鋼板。
4. 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、
   鋼を、仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点以上で圧延し、巻き取り温度が５００〜６２０℃で巻き取り、巻取り後に冷却速度が１０℃／ｈｒ以下で冷却する熱間圧延工程と、
   前記熱間圧延工程後に、圧下率が８０％以上で圧延する１次冷間圧延工程と、
   前記１次冷間圧延工程後に、均熱温度が６６０〜８００℃、均熱時間が５５ｓ以下で連続焼鈍する焼鈍工程と、
   前記焼鈍工程後に、圧下率が１〜１９％で圧延する２次冷間圧延工程と、を有する、缶用鋼板の製造方法。