JP6455640B1 - 2ピース缶用鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[N as BN]/[N]>0.5 …(1)
本発明に係る2ピース缶用鋼板は、質量%で、C:0.010%以上0.050%未満、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上0.40%未満、P:0.02%以下、S:0.020%以下、Al:0.030%超え0.100%以下、N:0.0005%以上0.0030%未満、B:0.0005%以上0.0030%以下を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、BNとなっているN量([N as BN])と全N量([N])が以下に示す数式(1)を満たす。
Cは、所望の引張強さ、降伏伸び、及びΔrを同時に得るために重要な元素である。C含有量が0.050%以上では、炭化物が過剰に生成して伸びが低下し、成形性が低下する。加えて、固溶Cが残存しやすくなるために降伏伸びが3%より大きくなり、ストレッチャーストレインの原因となる。さらに、Δrが低下し(マイナス側に大となり)、大きなイヤリングが発生してしまう。このため、C含有量の上限は0.050%未満とする。Δrをほぼ0として異方性を極めて小さくする場合は、C含有量の上限は0.020%未満とすることが好ましい。一方、C含有量が0.010%未満では、引張強さが420MPa以下となり、缶体の耐圧強度を確保することが困難になる。また、焼鈍時にフェライト粒径が過剰に粗大になって、製缶加工時に肌荒れが発生するため、ラミネート鋼板とする場合、フィルムラミネート層と鋼板との密着性が低下して耐食性が低下する。このため、C含有量の下限は0.010%以上とする。
Siを多量に含有すると、表面濃化により表面処理性が劣化し、耐食性が低下する。加えて、固溶強化によって降伏点が上昇する。このため、Si含有量の上限は0.04%以下、好ましくは0.03%以下である。
Mnは、固溶強化によって鋼板の引張強さを向上させる効果を有し、420MPa以上の引張強さを確保することが容易となる。また、MnがMnSを形成することにより、鋼中に含まれるSに起因する熱間延性の低下を防止できる。さらに、セメンタイトを安定化させることで固溶C量の低減に寄与し、降伏伸びを安定して低下させることができる。これらの効果を得るためにはMn含有量の下限を0.10%以上にする必要がある。一方、Mn含有量が0.40%以上では、材料の異方性が大きくなり、Δrの絶対値が大きくなるため、Mn量の上限は0.40%未満、好ましくは0.30%以下とする。
Pを多量に含有すると過剰な硬質化や中央偏析によって成形性が低下する。また、Pを多量に含有すると耐食性が低下する。このため、P含有量の上限は0.02%以下とする。
Sは、鋼中で硫化物を形成して熱間延性を低下させる。よって、S含有量の上限は0.020%以下とする。一方、Sは孔食を抑制する効果があるため、S含有量の下限は0.008%以上とすることが好ましい。
Alは、NとAlNを形成することにより鋼中の固溶Nを減少させ、降伏伸びを低下させ、ストレッチャーストレインを抑制する。このため、Al含有量の下限は0.030%超えにする必要がある。降伏伸びを低減して製缶性を向上させる観点から、Al含有量の下限は0.040%以上であることが好ましい。一方、Al含有量が過剰になるとアルミナが多量に発生して、アルミナが鋼板内に残存して製缶性が低下する。このため、Al含有量の上限は0.100%以下とする必要がある。
Nは固溶Nとして存在すると、降伏伸びが増加し、しぼり加工時にストレッチャーストレインが発生して表面外観が不良となることに加え、板厚が不均一になっているために次工程での製缶トラブルの要因となり製缶性が低下する。このため、N含有量の上限は0.0030%未満、好ましくは0.0025%以下とする。一方、N含有量を安定して0.0005%未満とすることは難しく、N含有量を0.0005%未満にしようとすると製造コストも上昇する。このため、N含有量の下限は0.0005%以上とする。
Bは、NとBNを形成して固溶Nを減少させて、降伏伸びを低下させる。このため、Bを含有することが好ましく、B添加の効果を得るためにはB含有量の下限は0.0005%以上とする必要がある。一方、Bを過剰に含有しても、上記の効果が飽和するだけでなく、材料の異方性が劣化してΔrの絶対値が大きくなってイヤリングが発生する。このため、B含有量の上限は0.0030%以下とする。加えて、BNとして存在するN量[N as BN]と全N含有量[N]との比[N as BN]/[N]を0.5超えとすることにより、降伏伸びを3%以下にしつつ、引張強さを420MPa以上にすることができる。好ましくは[N as BN]/[N]≧0.6である。
引張強さの下限を420MPa以上とすることにより、缶体の耐圧強度を確保することができる。一方、引張強さが540MPaを超えると、伸びとΔrとの両立が著しく困難になるため、引張強さの上限は540MPa以下とする。
伸びを5%以上とすることにより、ネック・フランジ加工や、ビードやエンボスのような缶胴加工でのワレ等の成形不良を防ぐことができる。好ましくは8%以上、さらに好ましくは10%以上である。伸びの上限は特に定めないが、引張強さとの両立のため25%以下とすることが好ましい。
降伏伸びの下限が3%以下であれば、しぼり加工でのストレッチャーストレインの発生を抑制することができる。さらに好ましくは2%以下である。
しぼり加工でのイヤリングの発生を抑制するためには、Δrの絶対値が小さいことが必要であり、Δrが−0.50以上0.10以下であれば、イヤリングの発生は実用上問題無いレベルとなる。好ましくは−0.30以上0.10以下である。加えて、しぼり加工性を向上させる観点から平均ランクフォード値(平均r値)が1.1以上であることが好ましい。平均r値は、Δrと同様、ASTM A623Mに記載の固有振動法によって測定することができる。
塗装工程を省略し、且つ、耐食性を確保することができるため、本発明の鋼板の両面又は片面に厚さ5μm以上40μm以下のフィルムラミネート層を貼り、ラミネート鋼板とすることが好ましい。フィルムラミネート層の厚さが5μm未満では、製缶後に十分な耐食性が得られないため、厚さの下限は5μm以上とする。一方、フィルムラミネート層の厚さを40μm以上としても、効果が飽和するのみならず、製造コストが上昇してしまうため、厚さの上限は40μm以下とする。
〔加熱温度:1100℃以上〕
加熱工程とは、スラブを加熱温度1100℃以上にて加熱する工程である。熱間圧延前の加熱温度が低すぎると、窒化物の一部が未溶解となる。この未溶解は、製缶性を低下させる粗大AlN発生の要因となる。そこで、加熱工程における加熱温度は、1100℃以上、好ましくは1130℃以上とする。加熱温度の上限は特に規定しないが、加熱温度が高すぎるとスケールが過剰に発生して製品表面の欠陥になる。そこで、加熱温度の上限は1250℃以下とすることが好ましい。
熱延仕上げ温度が820℃未満となると、材料の異方性が大きくなり、Δrの絶対値が大きくなって製缶性が低下する。このため、熱延仕上げ温度の下限は、820℃以上、好ましくは850℃以上とする。一方、熱延仕上げ温度が920℃よりも高くなると、熱延板におけるフェライト粒径が粗大になって、焼鈍板のフェライト粒径が粗大になり、降伏点が低下する。このため、熱延仕上げ温度の上限は920℃以下とする。
巻取り温度が700℃を超えると、熱延板におけるフェライト粒径が粗大になって、焼鈍板のフェライト粒径が粗大になり、焼鈍板のフェライト粒径が粗大になり、降伏点が低下する。このため、巻取り温度の上限は700℃以下とする。一方、巻取り温度が600℃未満となると、熱延板での炭化物の生成が不十分になり、熱延板中の固溶C量が増加することで焼鈍板のΔrの絶対値が大きくなり、しぼり加工時にイヤリングが発生する。このため、巻取り温度の下限は600℃以上、より好ましくは640℃以上、さらに好ましくは670℃超えとする。
酸洗工程とは、巻取り工程後の熱延板を酸洗する工程である。酸洗条件は表層スケールを除去できればよく、特に条件は規定しない。常法により酸洗することができる。
冷間圧延の圧延率は、しぼり加工時のイヤリングの発生を防止するためにΔrの絶対値を小とするために重要な製造条件である。冷間圧延の圧延率が85%未満では、Δrがプラスに大となる。このため、冷間圧延の圧延率の下限は85%以上とする。一方、冷間圧延における圧延率が大きくなりすぎると、Δrがマイナスに大となり、イヤリングが発生する場合がある。このため、冷間圧延の圧延率の上限は90%以下とすることが好ましい。
焼鈍中に十分に再結晶させ、異方性の小さい集合組織を形成させるため、また炭化物を一度固溶させて、後述する過時効処理にて炭化物を再析出させるために、焼鈍温度の下限は650℃以上、好ましくは680℃以上、さらに好ましくは690℃超えとする。特に高い伸びが要求される場合には、焼鈍温度の下限を720℃超えとすることがさらに好ましい。一方、焼鈍温度が高すぎると、フェライト粒径が粗大化して降伏点が低下するため、焼鈍温度の上限は750℃以下とする必要がある。また、コイル内にて均一に加熱する観点から焼鈍時間を15s以上とすることが好ましい。
二次圧延では引張強さを420MPa以上とするため、圧延率の下限は5%以上とする。一方、圧延率が大きすぎると伸びが著しく低下するため、圧延率の上限は20%以下とする。また、高い伸びを安定的に確保する観点から、圧延率の上限は15%未満とすることが好ましい。また、Δrの絶対値を小さくする観点からは、冷間圧延と二次圧延とを合わせた全冷圧率((熱延厚−二次圧延後の板厚)/熱延厚×100)を90.0%以下とすることが好ましい。
上記ラミネート鋼板から濃硫酸にてPETフィルムを除去した後、鋼板を臭素メタノール溶液にて溶解し、残渣を硫酸・リン酸混合溶液にて分解させ、溶液中のB量を測定し、得られたB量が全量BNを形成しているとしてN量に換算した。
上記ラミネート鋼板から濃硫酸にてPETフィルムを除去した後、圧延方向からJIS5号引張試験を採取し、JIS Z2241に従って降伏応力、引張強さ、伸び(全伸び)、及び降伏伸びを評価した。降伏応力は、上降伏点、又は、上降伏点が見られない場合は0.2%耐力で評価した。
上記ラミネート鋼板から濃硫酸にてPETフィルムを除去した後、圧延方向、圧延方向から45度方向、及び圧延方向から直角方向についてJIS5号引張試験片を切り出し、ASTM A623Mに記載の固有振動法によりΔrを測定した。
製缶性を評価するため、上記ラミネート鋼板を円形に打抜いた後、しぼり比1.88のしぼり加工によって円筒カップを成形した。カップ縁部の高さを15度間隔で測定し、(最大縁高さ−最小縁高さ)/平均縁高さ×100にて耳率を算出し、耳率が3%以下であれば「○」、2%以下であれば「◎」、3%超えであれば「×」とした。また、カップを目視で観察し、ストレッチャーストレインがほとんど見えないものを「◎」、軽微なストレッチャーストレインが認められるものを「○」、ストレッチャーストレインの顕著なものを「×」とした。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.010%以上0.050%未満、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上0.40%未満、P:0.02%以下、S:0.020%以下、Al:0.030%超え0.100%以下、N:0.0005%以上0.0030%未満、B:0.0005%以上0.0030%以下を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、BNとして存在するN量([N as BN])と全N量([N])とが下記数式(1)式を満たし、引張強さが420MPa以上540MPa以下であり、伸びが5%以上であり、降伏伸びが3%以下であり、Δrが−0.50以上0.10以下であることを特徴とする2ピース缶用鋼板。
[N as BN]/[N]>0.5 …(1) - 両面又は片面に厚さ5μm以上40μm以下のフィルムラミネート層を有することを特徴とする請求項1に記載の2ピース缶用鋼板。
- 請求項1又は2に記載の2ピース缶用鋼板の製造方法であって、
スラブを加熱温度1100℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後のスラブを熱延仕上げ温度820℃以上920℃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600℃以上700℃以下にて巻取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を酸洗する酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板を圧延率85%以上90%以下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650℃以上750℃以下の条件で焼鈍する連続焼鈍工程と、
前記連続焼鈍工程で得られた焼鈍板を圧延率5%以上20%以下の条件で圧延する二次圧延工程と、
を含むことを特徴とする2ピース缶用鋼板の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の2ピース缶用鋼板の製造方法であって、
スラブを加熱温度1100℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後のスラブを熱延仕上げ温度820℃以上920℃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600℃以上700℃以下にて巻取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を酸洗する酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板を圧延率85%以上90%以下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650℃以上750℃以下の条件で焼鈍した後、380℃以上500℃以下の温度域での滞留時間を30s以上とする過時効処理を行う連続焼鈍工程と、
前記連続焼鈍工程で得られた焼鈍板を圧延率5%以上20%以下の条件で圧延する二次圧延工程と、
を含むことを特徴とする2ピース缶用鋼板の製造方法。
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