JPH08176674A

JPH08176674A - 缶用鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH08176674A
Application number: JP32817894A
Authority: JP
Inventors: Akio Tosaka; 章男登坂; Kaneharu Okuda; 金晴奥田; Toshiyuki Kato; 俊之加藤; Hideo Kukuminato; 英雄久々湊
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】冷間圧延ままで用いることのできるコスト
を削減した缶用鋼板の製造方法。【構成】重量比で、Ｃ≦0.0015％、Si≦0.020 ％、
Mn≦0.10％、Ｐ≦0.010％、Ｓ≦0.005 ％、Ｎ≦0.0030
％、Al≦0.150 ％を含み、さらに、Cr：0.020 ％〜0.50
0 ％、Nb：0.0020％〜0.0200％、Ti：0.0050％〜0.0200
％、Ｂ：0.0002％〜0.0020％の１種または２種以上を含
み、残部がFe及び不可避的不純物元素よりなる連続鋳造
スラブを1050℃以下に再加熱した後に熱延し、仕上げ圧
延機入り側温度を 950℃以下とし、そこでの合計圧下率
を40％以上、かつ、最終圧下率を25％以上とし、最終の
熱延母板厚みを1.2mm 以下とし、500 〜750 ℃の温度で
巻取りをおこない、通常の酸洗の後、圧下率50〜98％の
冷間圧延を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として飲料缶等に使
われる缶用鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、大量に消費されてれいる飲料缶、
18ｌ缶、ペール缶などは、その製缶法から２ピース缶と
３ピース缶に大別できる。２ピース缶は錫めっき、クロ
ームめっき、化成処理、塗油などの処理を施した表面処
理鋼板に、浅い絞り、ＤＷＩ加工、ＤＲＤ加工等の加工
を施し、これに蓋を取り付けた２部品からなる缶であ
る。３ピース缶は表面処理鋼板を円筒状または角筒状に
曲げて端部を接合して缶胴を形成したのち、これに天蓋
と底蓋を取り付けた３部品からなる缶である。しかし、
いずれの缶も缶コストに占める素材コストの割合が高い
ため、缶用鋼板のコスト低減の要求は強い。

【０００３】そこで、かっては箱焼鈍が採用されていた
が、これは製造工程が非効率的で、かつ材料の歩留り、
表面品質に劣るため、現在では生産効率が高く、歩留
り、表面品質に優れた連続焼鈍が広く採用されている。
例えば特公昭63-10213号公報のように、連続焼鈍により
Ｔ２程度までの軟質な容器用鋼板の製造が行われてき
た。また、軟質な鋼板を連続焼鈍法で製造するための開
発も行われ、例えば特公平１-52452号公報のように極低
炭素鋼を用いて、それと焼鈍後の加工硬化の組合せで種
々の硬さの缶用鋼板を作りわける技術が開発されてい
る。

【０００４】また、コストダウンの１手法として使用す
る鋼板の板厚の減少と上蓋径の縮小化をねらった縮径
（ネックイン）成形の強化の動きもあり、さらに厳しい
材料特性が要求されている。また薄肉化に伴って、缶と
して必要な強度を得るためには、硬質化も要求されてい
るが、これはネックイン加工特性とは相反する特性であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来プロセスの改良では、厳しい低コスト化要求には到
底応えられず、より画期的な手法が必要であった。そこ
で、本発明は、発想を変え、さらに厳しい低コスト化要
求に応えることのできる缶用鋼板の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、重量比で、Ｃ：0.0015％以下 Si：0.020 ％以下 Mn：0.10％以下Ｐ：0.010 ％以下Ｓ：0.005 ％以下Ｎ：0.0030％以下 Al：0.150 ％以下を含み、さらに、 Cr：0.020 ％〜0.500 ％ Nb：0.0020％〜0.0200％ Ti：0.0050％〜0.0200％Ｂ：0.0002％〜0.0020％の１種または２種以上を含み、残部がFe及び不可避的不
純物元素よりなる連続鋳造スラブを1050℃以下に再加熱
した後に熱延し、仕上げ圧延機入側温度を 950℃以下と
し、そこでの合計圧下率を40％以上、かつ、最終圧下率
を25％以上とし、最終の熱延母板厚みを1.2mm 以下と
し、500 〜750 ℃の温度で巻取りをおこない、通常の酸
洗の後、圧下率50〜98％の冷間圧延を行うことを特徴と
する缶用鋼板の製造方法である。

【０００７】また、本発明においては、仕上げ圧延機で
の圧延を潤滑圧延とすることが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明では、従来工程では材質の安定化のため
には必須であった連続焼鈍工程を省略することによっ
て、コストの低減を図れることに注目し、それに適した
成分系ならびに製造法を発見したものである。焼鈍工程
が無いため冷間圧延ままの状態でいかに鋼板の強度を低
く抑制するかが本発明の技術的ポイントである。本発明
は溶接缶、溶着缶、はんだ缶等のいわゆる３Ｐ缶素材を
対象とするが、２Ｐ缶への適用も制限するものではな
い。一般に焼鈍を省略したプロセスでは鋼板はフルハー
ド状態にあり、硬質すぎて、使用上の問題を生ずるた
め、いかに軟質化を図るかが技術的に重要である。

【０００９】本発明者らは、上記の目的を達成するため
に、成分および熱延条件を検討しつつ、さらに容器用鋼
板の使用特性についてそれを支配する冶金的な因子の検
討を行い以下の知見を得た。まず特に３ピース缶で重要
な特性は以下の通りである。１）自動車等に用いられる深絞り用鋼板とは異なり、高
いｒ値は必須条件ではない。

【００１０】２）ｒ値の面内異方向性（Δｒ）はいずれ
も小さいほうが望ましい。３）リジングのような変形の不均一性を生ずることは許
されない。４）微細な組織が変形の均一性の面で望ましい。５）時効性は必ずしも箱焼鈍材（低炭素アルミキルド
鋼）のような完全非時効である必要はないが、通常の連
続焼鈍材（低炭素アルミキルド鋼）程度の非時効性では
製缶工程およびその後の２次・３次の工程で不具合を生
ずる可能性もある。

【００１１】６）通常の引張り試験で得られるような延
性ではなく、それらより１桁から２桁速い加工速度での
局部延性が重要である。７）機械的特性としては特にＹＳ（降伏強度）の均一性
が要求される。これにより曲げ成形の際のスプリングバ
ック量が安定化し有利である。８）ゲージダウンに伴って、缶体の強度を維持するため
の鋼板強度の下限値がある。

【００１２】９）余りに高い強度（特にＹＳ）では製缶
工程で不具合を生ずるため鋼板の強度に上限値がある。これらの特性を満足しつつ、さらに低コストを達成でき
る製造工程として、従来の焼鈍工程を省略する工程につ
いて種々の検討を行い本発明を構成するに至った。

【００１３】本発明の主な特徴は、各不純物成分を極め
て低減すること、熱延条件を厳格に規定することに加え
て冷間圧延による加工硬化量を最低限に抑えるために熱
延母板を極限まで薄くすることである。以下にまず成分
の限定理由について述べる。Ｃ：Ｃ量が0.0015％を超えると冷間圧延後の最終的な
製品の強度が顕著に増加すると共に、延性の劣化も著し
い。硬質であっても、製缶後のフランジ加工等には耐え
る必要があり、Ｃ量を0.0015％以下、さらに望ましくは
0.0010％以下とすること望ましい。Ｃについては特に成
分の下限値は設定されないが工業的に製造できる数ppm
のＣ量であっても何ら支障はなく適用可能である。

【００１４】Si： Si量が0.020 ％を超えると鋼板の表
面性状が劣化し、表面処理鋼板として望ましくないばか
りでなく、鋼が硬化して熱延工程が困難化するので、0.
020％以下に限定される。しかし詳細な機構は不明であ
るが、0.005 ％程度のSiを添加することが介在物の低減
効果の面で望ましい。 Mn： Mnはある程度の量以上を添加しないといわゆる熱
間脆性が懸念されるが、本発明においては、特にスラブ
状態で高温に均熱する必要がないため、含有Ｓ量を低減
することと相まって、Mnの添加は熱間脆性の面から必ず
しも必要ではない。また詳細な理由は不明であるがMn添
加量を低減することで、冷間圧延後の鋼板の強度は顕著
に低減することが知見された。従って特に下限はない。
上限は鋼の硬質化とのバランスで決定されるが、0.10％
以下とすることで顕著な硬質化（ＹＳの上昇）を抑制す
ることができる。さらに望ましくは0.05％以下である。

【００１５】Ｐ：Ｐも鋼の強化元素であり低減するこ
とが望ましいが、さらにＰを低減することにより耐食性
の改善効果もある。加えて、Ｐの低減化は詳細な機構は
不明であるが、熱延ままの状態での鋼板の軟質化にも単
なる固溶強化の低減以上の効果をもたらすため、できる
だけ低減することが望ましい。0.010 ％以下とすればほ
ぼ満足しうる結果が得られるが、さらに望ましくは0.00
5 ％以下である。

【００１６】Ｓ：Ｓは加工性の改善の面から低減する
必要がある。特に熱延鋼板を冷延したままの本発明鋼に
おいては、鋼中に存在する非金属介在物は延性の確保の
点で極めて有害であり、極限まで低減することが望まれ
る。適正範囲はMn量との兼ね合いで決定されるが、0.00
5 ％以下とすることで十分に加工性（特に伸びフランジ
特性）が改善されるが、さらに0.003 ％以下とすること
で極めて大きな加工性の改善効果が得られる。

【００１７】Ｎ：Ｎは鋼を顕著に強化するため本発明
においては極限まで低減したい元素である。しかしなが
ら、本発明鋼ではAlも同時に含有しているため、0.0030
％以下とすることで十分な特性を得ることができる。し
かし、さらに0.0015％以下とすることで特性が改善され
用途によってはより望ましい。 Al： Alは脱酸材として、清浄度を向上させるためにそ
の添加が必須である。その最低限度として0.005 ％の添
加が望ましいが、これは特に規制されるものではない。
これ以下であっても鋼中のＯが十分に低減されていれば
固溶Ｎの延性への害は小さいので問題とはならない。し
かし0.150 ％を超えて添加した場合は、その清浄度改善
効果が飽和すると共に、鋼の硬質化、製造コストの上
昇、表面欠陥発生傾向の増大など缶用鋼板としては極め
て重大な問題を生ずるので0.150 ％以下に限定される。
さらに好適な範囲は0.040 ％以下である。

【００１８】次いで選択添加元素について述べる。 Cr： Crは添加することにより、熱延ままの状態での鋼
板の強度を低下させる効果があり、結果的に冷延後の鋼
板強度を低下させることができることを知見した。この
ような効果が発揮されるのは0.020 ％以上の添加であ
り、0.500 ％超でこの有用な効果が飽和する傾向を示
す。従って、0.020 ％〜0.500 ％の範囲に限定した。な
お、さらに材質上から好適な範囲は0.050 ％〜0.200 ％
である。

【００１９】Nb： Nbは鋼の強化元素として知られてい
るものであるが、本発明鋼のような組成鋼、熱延条件お
よび冷延条件に対して適用した場合は、詳細な機構は不
明であるが、鋼の強度を上昇させることなく、組織の微
細化に有効であることを知見した。そのような有用な効
果が顕在化するのは、0.0020％以上の添加からである。
しかしながら、0.0200％を超えて添加した場合は組織の
細粒化効果が飽和すると共に、鋼の材質も硬化してしま
う。従って0.0020％〜0.0200％の範囲とした。材質の観
点からさらに好適な範囲は0.0050％〜0.0100％である。

【００２０】Ti： TiもNbと同様に鋼の組織の微細化、
および鋼中のＮの固定安定化に有効である。このような
望ましい硬化が得られるのは0.0050％以上の添加であ
る。また0.0200％を超えて添加するとNbの場合と同様に
鋼の硬質化が起こり好ましくない。従ってTi添加量は0.
0050％〜0.0200％とした。材質上からさらに好適な範囲
は0.0070％〜0.0150％である。

【００２１】Ｂ：Ｂは特に溶接缶などに用いた場合、
熱影響部の異常な粒成長を抑制するのに有効であり添加
が望ましい。0.0002％の添加でその効果が顕在化する
が、0.0020％を超えて添加しても、その効果が飽和し、
さらには材質のばらつきを生ずる原因となって好ましく
ない。従って、0.0002％〜0.0020％に限定する。材質の
観点からさらに好適な範囲は0.0005％〜0.0015％であ
る。

【００２２】次いで熱間圧延条件についての限定理由に
ついて述べる。スラブ加熱温度：スラブ加熱温度は本発明の重要な条件
の１つであり、1050℃以下とすることが必要である。詳
細な機構は不明であるが、本発明のような低温域での熱
間圧延を行った場合、スラブ加熱温度が1050℃を超える
と、最終製品の組織が不均一化する傾向にあり、外観不
良の問題を起こす危険が高い。また、いわゆる連続鋳造
後の直接圧延、加熱炉への温片挿入圧延を適用しても問
題はないが、その場合でも、加熱温度は1050℃以下とす
る必要がある。また、加熱の燃料原単位の問題、仕上げ
圧延温度を考慮すれば従来に比して低い温度であること
が望ましいと考えられる。従って、1050℃以下が本発明
の範囲であるが、さらに材質改善の面から望ましいのは
1000℃以下である。一方、スラブ加熱温度が 900℃未満
では、熱間圧延の負荷が増大することと、温度の均一性
の確保が困難なので、スラブ加熱温度の下限は 900℃が
望ましい。しかし、これは装置に依存するもので、さら
に下げることができる。

【００２３】仕上げ圧延機入側温度および圧下率：仕上
げ圧延機入側温度は、組織の均一・微細化のために規制
が必要である。即ち、この温度が 950℃超であると、詳
細な機構については不明であるが、おそらく再結晶した
オーステナイトが容易に粒成長してしまうため、粒径が
粗大化してしまい、仕上げ圧延の段階で、目標とする均
一微細な組織状態を得ることができない。材質の面から
さらに望ましいのは 900℃以下である。ただし、仕上げ
圧延機入側温度の下限は、圧延機の負荷を考慮すると 7
00℃が望ましい。

【００２４】また、仕上げ圧延機での合計圧下率を40％
以上とし、かつ、最終の圧下率を25％以上にしないと、
組織の不均一性が充分に除去できず、製缶時にリジング
と考えられる不均一な歪みを発生し望ましくない。これ
らの圧下率の上限はスラブ厚みと製品厚みおよび付与す
べき冷間圧下率よりある程度必然的に定まるものであ
る。また当然、Ａｒ₃変態点以上での圧下率も結晶粒度
等の材質に影響を及ぼすが、Ａｒ₃変態点以下での圧下
率が支配的であり、望ましくは、Ａｒ₃変態点以下での
合計圧下率を40％以上とし、かつ、最終の圧下率を25％
以上とすることが望ましい。さらに材質面から望ましい
条件はＡｒ₃変態点以下での合計圧下率45％以上、最終
圧下率30％以上である。

【００２５】このＡｒ₃変態点以下での圧延時におい
て、潤滑圧延は必ずしも必要でないが潤滑圧延を行う方
が、圧延荷重を低減することができるので望ましく、ま
た鋼板の板厚方向での組織の均一化を達成することがで
きる。これは最終的な冷延鋼板の材質の均一化、ひいて
は、製缶工程における作業の安定化に寄与する。またこ
の際の潤滑方法等は特に規制するものではなく、どのよ
うな手法であっても、従来法よりも摩擦係数の低減が図
れる方法であれば、上記の望ましい効果を享受すること
ができる。

【００２６】最終の熱延母板厚み：また本発明において
は、熱延の仕上板厚は1.2mm 以下とする必要がある。本
来、冷間圧延の圧下率のみで材質が決定されると思われ
るが、実際には詳細な機構は不明であるが、熱延鋼板の
板厚が1.2mm を超えた場合は、良好な製品の形状を確保
することができず、かつ、実使用においても、表面性状
の劣化などの問題を生じた。これは当然、生産に用いら
れる熱間圧延設備の能力に依存するのであるが、さらに
望ましくは1.0mm 以下とすることでさらにすぐれた最終
製品特性が得られた。

【００２７】巻取り温度：巻取り温度は次工程である酸
洗・冷間圧延に支障をきたさないことに加え、冷延後の
最終的な強度をできるだけ低減できる範囲に限定され
る。少なくとも、 500℃を超える温度で巻き取らないと
鋼板が硬質化し望ましくない。さらに望ましい温度は 6
00℃以上である。一方、巻取り温度が 750℃を超える場
合は、鋼板のスケール厚みが顕著に増大し酸洗時の脱ス
ケール性が劣化することに加え、鋼板自身の高温強度の
低下にともなってコイルの変形などの問題を生ずる。ま
た750 ℃を超えるような温度で巻取りした場合は鋼板の
長手方向・幅方向の材質のばらつきが極度に増大化する
結果、冷間圧延後の鋼板形状の劣化が顕著になり好まし
くない。さらに望ましい上限は700 ℃である。

【００２８】酸洗：酸洗は通常の工程が採用でき、特に
規制はない。冷間圧延の圧下率：酸洗後の冷間圧延の圧下率は50〜98
％に限定される。50％以上の冷間圧下率をかけないと、
通常の目標となる最終板厚を得ることが困難であること
に加え、詳細な機構は不明であるが、十分に均一な材質
が得られないためである。また必要とする冷間圧下率が
50％未満となるまで熱延母板を薄くした場合は、全体的
な操業コストが増大し、むしろ好ましくない。従って、
冷間圧下率の下限は50％とした。一方、冷間圧下率が98
％を超えた場合は熱延母板の材質に関わらず、冷延後の
強度が顕著に増加し、延性の劣化も顕著になり実質的に
使用が困難な物となってしまう。従って、上限は98％と
した。材質上は90％以下であることがさらに望ましい。

【００２９】

【実施例】（実施例１）表１に示す種々の鋼を溶製し、熱延条件、
冷延条件を種々に変化させた時の冷延鋼板の特性を調査
した結果を表２に示す。このうちリジング特性は鋼板を
圧延直角方向に２％圧縮し、リジングしわを目視で判定
した。なお、ｒ値、Δｒ値はJIS G3135 に定める弾性率
の異方性より評価する方法によったが、本発明の実施例
の場合、缶用鋼板として特に問題はなかった。製品厚み
は0.170 〜0.150mm の一定とした。評価内容には板厚の
相違の効果を考慮した。

【００３０】なお、熱延時のスラブ加熱温度は1000〜10
40℃の範囲とした。また、仕上げ圧延機での圧延を潤滑
剤として、通常の鉱油ベースの潤滑剤を用いた潤滑圧延
とした。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】これから明らかなように、本発明法によれ
ば、冷間圧延ままでリジングの発生を伴わず、比較的Ｙ
Ｓが低く、延性も良好な即ち成型性の良好な缶用鋼板が
製造できることが分かる。なお、総合評価はＹＳ≦70(k
gf/mm²) 、伸び≧５％、リジング発生なしおよび形状不
良なしで行った。

【００３４】（実施例２）表１の成分の鋼を用いて表３
に示す条件で冷延鋼板を製造し、通常の条件で＃２５相
当の錫めっきを行い、これをロールフォーミング、高速
シーム溶接で３ピース缶の缶胴部相当に成形し、伸びフ
ランジ加工を行い、割れ発生の有無を調査した。通常の
350ml缶を想定した条件で行ったフランジ成形試験で３
％以上のＨＡＺ（熱影響部）割れの発生の有無を判定し
た。製品厚みは0.200mm の一定とした。またロールフォ
ーミング成形時に局部的な折れを生じたり、ストレッチ
ャーストレインが発生するなどの不具合を生じたものは
表中に×で表記した。

【００３５】なお、熱延時のスラブ加熱温度は1100〜10
50℃の範囲とした。また、仕上げ圧延機での圧延を潤滑
剤として、通常の鉱油ベースの潤滑剤を用いた潤滑圧延
とした。

【００３６】

【表３】

【００３７】本発明法の条件で製造されたものが必要特
性を満足していることが明らかである。なお、総合評価
は実施例１と同様に行った。（実施例３）表１の成分の鋼を用い、表４に示す製造条
件で冷延鋼板を製造し、表面にＣｒめっきを行い、いわ
ゆるＤＲＤ缶に成形し、表面の状態、その他を調査し
た。製品厚みは0.150mm の一定とした。

【００３８】

【表４】

【００３９】本発明法の条件で製造されたものが必要特
性を満足していることが明らかである。また、耐食性に
ついても通常の方法に従って調査したが、全く問題がな
かった。なお、熱延時のスラブ加熱温度は1050〜1000℃
の範囲とした。また、仕上げ圧延機での圧延を潤滑剤と
して、極圧添加剤を添加した潤滑剤を用いた潤滑圧延と
した。

【００４０】

【発明の効果】本発明法で製造した鋼板は、特別な表面
処理を施さない場合でも、缶または容器として成形・加
工して使用されるにあたり、従来の工程で製造されたも
のと実質的に同等な特性を有している。従って、工程が
簡略化された分だけ、コストの削減が可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤俊之千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼研究所内 (72)発明者久々湊英雄千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、Ｃ：0.0015％以下 Si：0.020 ％以下 Mn：0.10％以下Ｐ：0.010 ％以下Ｓ：0.005 ％以下Ｎ：0.0030％以下 Al：0.150 ％以下を含み、さらに、 Cr：0.020 ％〜0.500 ％ Nb：0.0020％〜0.0200％ Ti：0.0050％〜0.0200％Ｂ：0.0002％〜0.0020％の１種または２種以上を含み、残部がFe及び不可避的不
純物元素よりなる連続鋳造スラブを1050℃以下に再加熱
した後に熱延し、仕上げ圧延機入側温度を 950℃以下と
し、そこでの合計圧下率を40％以上、かつ、最終圧下率
を25％以上とし、最終の熱延母板厚みを1.2mm 以下と
し、500 〜750 ℃の温度で巻取りをおこない、通常の酸
洗の後、圧下率50〜98％の冷間圧延を行うことを特徴と
する缶用鋼板の製造方法。
【請求項２】仕上げ圧延機での圧延を潤滑圧延とする
ことを特徴とする請求項１記載の缶用鋼板の製造方法。