JP6468406B1 - 鋼板およびその製造方法と王冠およびdrd缶 - Google Patents
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Abstract
Description
C:0.006%超0.012%以下、
Si:0.02%以下、
Mn:0.10%以上0.60%以下、
P:0.020%以下、
S:0.020%以下、
Al:0.01%以上0.07%以下および
N:0.0080%以上0.0200%以下
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2以上1.0×1015/m2以下である鋼板。
鋼素材を1200℃以上で加熱し、仕上げ圧延後に670℃以下の温度域にて巻取る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延後の熱延板に酸洗を行う酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板に冷間圧延する一次冷間圧延工程と、
前記一次冷間圧延後の冷延板に、650℃以上750℃以下の温度域で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍後の焼鈍板に、2台以上のスタンドを有する圧延設備にて各スタンド間の平均張力を98MPa以上として、10%以上30%以下の圧下率での冷間圧延を行う二次冷間圧延工程と、
を有する鋼板の製造方法。
まず、鋼板の成分組成における各成分量の限定理由から順に説明する。なお、成分に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を示す。
Cは、侵入型元素であり、微量の添加で大きな固溶強化が得られる。この固溶強化により鋼板素地の摩擦力を向上させる結果、後述の二次冷間圧延中の転位の移動速度が低下し、低い圧下率でも材料に多量の転位が導入され、転位密度が向上する。すなわち、C含有量が0.006%以下では鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉の王冠とした場合に、従来の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供して薄肉のDRD缶とした場合に、従来のDRD缶と同等の耐衝撃性が得られない。一方、C含有量が0.012%を超えると、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が1.0×1015/m2超えとなり、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、C含有量は0.006%超0.012%以下とする。好ましくは、0.007%以上0.01%以下である。
Siの含有量が0.02%を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。さらに、鋼板の表面処理性の劣化および耐食性の低下を招く。以上より、Siの含有量は0.02%以下とする。好ましくは、0.01%以下とする。なお、過剰にSiを低下させることは製鋼コストの増大を招くため、Siの含有量は0.004%以上とすることが好ましい。
Mnは侵入型元素であり、微量の添加で大きな固溶強化が得られる。この固溶強化により鋼板素地の摩擦力を向上させる結果、後述の二次冷間圧延中の転位の移動速度が低下し、低い圧下率でも材料に多量の転位が導入され、転位密度が向上する。すなわち、Mnの含有量が0.10%未満では、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉化の王冠とした場合に、従来の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供して薄肉のDRD缶とした場合に、従来のDRD缶と同等の耐衝撃性が得られない。さらに、Mnの含有量が0.10%未満では、Sの含有量を低下させても熱間脆性を回避することが困難になり、連続鋳造時に表面割れなどの問題が生じる。一方、Mn含有量が0.60%を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、Mn含有量は0.10%以上0.60%以下とする。好ましくは、Mnの含有量は0.15%以上0.50%以下である。
Pの含有量が0.020%を超えると、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合に、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。さらには、耐食性が低下する。以上より、Pの含有量は0.020%以下とする。好ましくは、0.015%以下とする。なお、Pを0.001%未満とするには脱Pコストが過大となるため、Pの含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
Sの含有量が0.020%を超えると、鋼板中で介在物を形成し、鋼板の熱間延性の低下並びに耐食性の劣化をもたらす上、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合に、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。したがって、Sの含有量は0.020%以下とする。好ましくは、0.015%以下とする。なお、Sを0.005%未満とするには脱Sコストが過大となるため、Sの含有量は0.004%以上とすることが好ましい。
Alは、製鋼時の脱酸剤として必要な元素であるが、Al含有量が0.01%未満では、脱酸が不十分となり介在物が増加し、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合に、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。一方、Alが0.07%を超えると、AlNが多量に形成されるため、鋼中のNが減少し後述するNの効果を得られなくなる。以上より、Al含有量は0.01%以上0.07%以下とする。好ましくは、0.15%以上0.55%以下とする。
Nは、侵入型元素であり、Cと同様に、微量の添加で大きな固溶強化が得られる。この固溶強化により鋼板素地の摩擦力を向上させる結果、後述の二次冷間圧延中の転位の移動速度が低下し、低い圧下率でも材料に多量の転位が導入され、転位密度が向上する。すなわち、N含有量が0.0080%未満では、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉の王冠とした場合に、従来の厚肉の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供して薄肉のDRD缶とした場合に、従来のDRD缶と同等の耐衝撃性が得られない。一方、N含有量が0.0200%を超えると、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が1.0×1015/m2超えとなり、鋼板の成形性が低下し、鋼板を例えば王冠用に供した場合、王冠成形時に襞が王冠上面から発生する形状不良をまねく。同様に、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合、DRD缶成形時にフランジ部にしわが発生する形状不良をまねく。以上より、N含有量は0.0080%以上0.0200%以下とする。好ましくは、0.0090%以上0.019%以下である。
以上の成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。
さて、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、鋼板の強度は鋼板を例えば王冠用に供した場合の王冠の耐衝撃性で評価することができ、あるいは、鋼板を例えばDRD缶用に供した場合のDRD缶の耐衝撃性で評価することができ、これらの耐衝撃性は転位密度の増加で向上することを見出した。ここで、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2以上であれば、薄肉化しても従来の厚肉の王冠やDRD缶と同等の耐衝撃性を得ることができる。この理由は明確ではないが、転位密度が増加すると転位同士によるピン止めにより変形抵抗が増加するものと考えられる。そのために、王冠に例えば瓶内圧が高い状態で外部から衝撃が加わったときにも王冠がはずれにくくなる。あるいは、例えばDRD缶に外部から衝撃が加わったときにも、缶は変形しづらくなる。従って、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度を2.0×1014/m2以上とする。
製造工程としては、熱間圧延工程と、酸洗工程と、一次冷間圧延工程と、焼鈍工程と、二次冷間圧延工程とを有する。なお、以下の説明において、温度の規定は鋼板(素材)の表面温度とする。
得られた鋼素材を、熱間圧延工程に供する。この熱間圧延工程は、上記成分組成を有する鋼素材を、1200℃以上で加熱し、仕上げ圧延後に670℃以下の温度域にて巻取る工程である。
鋼素材を再加熱する場合、鋼素材再加熱温度が1200℃未満では、AlNを十分に溶解できず、二次冷間圧延工程時に固溶Nが確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となり、鋼板を例えば王冠用に供して薄肉の王冠とした場合に、従来の厚肉の王冠と同等の耐衝撃性が得られない。あるいは、鋼板を例えばDRD缶用に供して薄肉のDRD缶とした場合に、従来のDRD缶と同等の耐衝撃性が得られない。なお、酸化重量の増加にともなうスケールロスの増大などから、スラブ加熱温度は1300℃以下とすることが望ましい。なお、スラブ加熱温度を低くしても熱間圧延時のトラブルを防止するといった観点から、シートバーを加熱する、いわゆるシートバーヒーターを活用してもよい。
熱間圧延工程の仕上圧延温度は、圧延荷重の安定性の観点から850℃以上であることが好ましい。一方、必要以上に仕上圧延温度を高くすることは薄鋼板の製造を困難にする場合がある。具体的には、仕上圧延温度は850〜960℃の温度範囲内とすることが好ましい。
巻取り温度が670℃を超えると、巻取り後に鋼中に析出するAlN量が多くなり、二次冷間圧延工程時に固溶Nが十分に確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、板厚方向で表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となる。従って、巻取り温度は670℃以下とする。好ましくは、640℃以下とする。一方、巻取り温度の下限は特に限定されないが、巻取り温度が過度に低下すると、熱間圧延工程で得た熱延鋼板の強度が増加し、一次冷間圧延工程での圧延荷重が増大し圧延の制御が困難となるため、巻取り温度は500℃以上が好ましい。
次いで、酸洗を行う。酸洗工程は、熱延工程で得た熱延鋼板の表面の酸化スケールを酸洗により除去する工程である。酸洗条件は特に限定されず、適宜設定すればよい。
前記酸洗後に、一次冷間圧延を行う。一次冷間圧延工程は、酸洗工程後の酸洗板に冷間圧延を施す工程である。冷間圧延条件は特に限定されず、例えば所望の板厚等の観点から圧下率等の条件を決定すればよい。二次冷間圧延後の鋼板の板厚を0.20mm以下にするためには、圧下率85〜94%とすることが好ましい。
次に、一次冷間圧延板に、焼鈍を行う。焼鈍工程は、一次冷間圧延工程で得た冷延鋼板を、650℃以上750℃以下の温度域で焼鈍する工程である。焼鈍温度が650℃未満では、焼鈍中にAlNが析出し、続く二次冷間圧延工程時に固溶Nが確保できないため、転位密度向上の効果が得られず、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となる。さらに、焼鈍温度が650℃未満では、未再結晶組織の面積率が5%を超えて成形性が悪化する。
前記焼鈍後の焼鈍板に二次冷間圧延を行う。二次冷間圧延工程は、前記焼鈍工程で得た焼鈍板に、2台以上のスタンドを有する圧延設備にて各スタンド間の平均張力を98MPa以上として、かつ10%以上30%以下の圧下率での冷間圧延を行う工程である。
各スタンド間の平均張力が98MPa未満の場合、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となる。各スタンド間の平均張力は127.4MPa以上であることが好ましい。一方、各スタンド間の平均張力の上限は特に限定されず、操業性の観点から決定すればよい。例えば、鋼板が破断しない程度の張力であればよい。具体的には392MPa以下が好ましい。
二次冷間圧延の圧下率が10%未満の場合、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2未満となる。一方、二次冷間圧延の圧下率が30%を超えると、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が1.0×1015/m2を超え、鋼板の成形性が低下する。以上より、二次冷間圧延の圧下率は10%以上30%以下とする。二次冷間圧延の圧下率は12%以上28%以下が好ましい。
王冠は、主に瓶の口を塞ぐ円盤状の部分と、その周囲に設けられた襞状の部分とから構成され、上述した鋼板を円形のブランクに打ち抜いた後、プレス成形により成形することができる。本発明の鋼板を素材とする王冠は、王冠として優れた成形形状を呈し、耐衝撃性に優れており、使用に伴う廃棄物の排出量を減らす効果も有する。
No.12は二次冷間圧延工程の各スタンド間の平均張力が本発明の範囲をはずれて98MPa未満であり、板厚方向で表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が本発明の範囲をはずれて2.0×1014/m2未満であり、耐衝撃性が従来の王冠とDRD缶より劣っている。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.006%超0.012%以下、
Si:0.02%以下、
Mn:0.10%以上0.60%以下、
P:0.020%以下、
S:0.020%以下、
Al:0.01%以上0.07%以下および
N:0.0080%以上0.0200%以下
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×1014/m2以上1.0×1015/m2以下であり、
板厚が0.20mm以下である鋼板。 - 質量%で、
C:0.006%超0.012%以下、
Si:0.02%以下、
Mn:0.10%以上0.60%以下、
P:0.020%以下、
S:0.020%以下、
Al:0.01%以上0.07%以下および
N:0.0080%以上0.0200%以下
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×10 14 /m 2 以上1.0×10 15 /m 2 以下である鋼板からなる王冠。 - 質量%で、
C:0.006%超0.012%以下、
Si:0.02%以下、
Mn:0.10%以上0.60%以下、
P:0.020%以下、
S:0.020%以下、
Al:0.01%以上0.07%以下および
N:0.0080%以上0.0200%以下
を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板表面から板厚の1/2深さ位置における転位密度が2.0×10 14 /m 2 以上1.0×10 15 /m 2 以下である鋼板からなるDRD缶。 - 請求項1に記載の鋼板の製造方法であって、
鋼素材を1200℃以上で加熱し、仕上げ圧延後に670℃以下の温度域にて巻取る熱間圧延工程と、
前記熱間圧延後の熱延板に酸洗を行う酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板に冷間圧延する一次冷間圧延工程と、
前記一次冷間圧延後の冷延板に、650℃以上750℃以下の温度域で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍後の焼鈍板に、2台以上のスタンドを有する圧延設備にて各スタンド間の平均張力を98MPa以上として、10%以上30%以下の圧下率での冷間圧延を行う二次冷間圧延工程と、
を有する鋼板の製造方法。
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