JPH08269568A - フランジ成形性に優れた製缶用鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐ストレッチャーストレイン性および強度特
性に優れた製缶用鋼板を安価に製造する。 【構成】 特定成分の極低炭素鋼を溶製してスラブとな
し、スラブ加熱温度を1150℃以下として、仕上げ温度が
600℃以上、 Ar₃変態点以下となるように熱間圧延を終
了し、640 〜 750℃の温度で巻取り、スケール除去後、
40〜85％の圧下率で冷間圧延を行い、その後温度200 〜
500℃で10分間以上熱処理する。 【効果】 冷間圧延後の焼鈍工程を省略できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐ストレッチャースト
レイン性に優れ、かつ強度特性に優れた極薄ぶりき厚板
やティンフリースチルなどの製缶用鋼板の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】飲料缶および、18リットル缶、ベール缶
などの容器缶は、その製法（工程）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
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、浅絞り缶、ＤＷＩ加工、ＤＲＤ加工などの加工
を施して、缶底と缶胴を一体成形し、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同士を接合して
缶胴を接合したのち、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。

【０００３】これらの缶は、いずれも缶コストに占める
素材コストの割合が高いため鋼板のコスト低減への要求
は強い。そのため、製缶用鋼板の製造を非効率的で材料
の歩留まりや表面品質の劣る箱焼鈍で行うのではなく、
生産効率が高く歩留まりや表面品質に優れた連続焼鈍で
行うことが望まれる。このため例えば、特公昭63− 102
13号公報に開示されているように再結晶後、目的とする
調質度となるように二次圧延を行う従来技術があり、さ
らにそれらに改善を加えた技術が開発され、ロックウェ
ル硬さ（HR30Ｔ）の値をもって表される調質度でＴ２
（50−56）程度の軟質な缶用鋼板の製造が行われてい
た。

【０００４】さらに軟質な鋼板を連続焼鈍で製造するた
めの開発も行われ、例えば、特公平１− 52452号公報の
ごとく極低炭素鋼板を適用するとともに、焼鈍後の加工
硬化の組合せで種々の硬さの製缶用鋼板を作りわける技
術が開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの種の製缶用
鋼板においても、より一層のコストダウンが要求されて
おり、これに応えるためには新たな製造プロセスならび
に新たな素材を開発する必要があった。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の
縮径（ネックイン）成形の強化の動きもあり、これらの
手法は要求する材料特性をさらに厳しいものとしている
が、上記の従来プロセス以外の方法では、厳しい条件下
での加工に対して、良好な加工性を有する製缶用鋼板を
製造する方法が存在しなかった。

【０００６】本発明の目的は、厳しい条件下での加工を
行っても良好な加工性を有し、製缶用鋼板としての使用
特性を維持しつつ、従来とは異なる鋼組成およびより合
理的な製造方法によって、より一層のコストダウンを図
ることを可能にするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、鋼組成および製造条件を検討しつ
つ、さらに製缶用鋼板の使用特性についてそれを支配す
る冶金的な検討を行い以下の知見を得た。製缶用鋼板と
して要求される重要な特性は次の通りである。（２ピー
ス缶と３ピース缶の双方に適用可能） １）自動車などに用いられる深絞り用鋼板と異なり、高
いｒ値は必須条件ではない。 ２）ｒ値の面内異方性（Δｒ）はいずれも小さい方が望
ましい。 ３）リジングのような変形の不均一性が生じないことが
望ましい。 ４）微細な組織が変形の均一面で望ましい。 ５）製造された鋼板は、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）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じるの
で時効しないのが望ましい。 ６）通常の引張試験で得られるような延性でなく、それ
らより１桁から２桁程度速い速度で局部延性を有するこ
とが望ましい。

【０００８】これらの特性を満足すべく、低コストであ
る合理的な製造工程として、従来冷間工程の後に行って
いる焼鈍工程を省略する製造方法について種々の検討を
行い以下の知見を得た。すなわち本発明は、重量％（以
下単に％で示す）で、Ｃ ： 0.003％以下、Si ： 0.0
2 ％以下、Mn ： 0.05 〜 0.3％、Ｐ ： 0.02 ％以
下、Ｓ ： 0.005％以下、sol Al：0.08％以下、Nb ：
0.002〜0.02％、Ｎ ： 0.0030 ％以下、を含み、さら
にCa、Ｙ、希土類金属（La、Ce、Pr、Nd、Sm）のうち１
種または２種を全部で 0.2％以下を含み、残部はFeおよ
び不可避的不純物よりなる組成の鋼を溶製し、スラブと
なし、スラブ加熱温度を1150℃以下として、仕上げ温度
が 600℃以上、 Ar₃変態点以下となるように熱間圧延を
終了し、640 〜 750℃の温度で巻とり、スケール除去
後、40〜85％の圧下率で冷間圧延を行い、その後温度20
0 〜 500℃で10分間以上熱処理することを特徴とするフ
ランジ成形性に優れた製缶用鋼板の製造方法であり、さ
らに鋼成分として、Ti ： 0.005〜0.020 ％、Ｂ： 0.0
005 〜 0.0020 ％を含有せせることが望ましい。

【０００９】

【作用】ｒ値を向上させるためには、冷間圧延を行いそ
の後に再結晶焼鈍を行うことが必要であるが、ｒ値を大
きくする必要がなければ、再結晶焼鈍工程を省くことが
可能である。しかし、従来法で製造した冷間圧延のまま
の材料は、延性が缶用鋼板としては不充分なため、とく
にある程度の絞り性が要求される用途に対してはその要
求を満足させることができなかった。

【００１０】本発明は、前述のように成分を適正に抑制
した鋼を用いること、および熱間圧延工程の加工熱処理
条件を最適にすることにより、冷間圧延後の焼鈍工程を
省略するものである。ここに、本発明において鋼組成お
よび製造条件を限定する理由についてさらに説明する。

【００１１】Ｃ ： 0.003％以下 Ｃ含有量が 0.003％を超えると、缶成形時に必要な局部
延性は十分に得ることができず、例えば、製缶の最終工
程である巻き締め部の伸びフランジ成形時の割れを生じ
るため好ましくない。これは、残存する固溶炭素量が増
加することによる。また、これ以上炭素量が多くなると
加工硬化量が大きくなり、材料が高強度化し、口絞り加
工時にしわの要因となり溶接時に問題となる。さらに、
時効劣化の面からもＣ量を制限する必要がある。なお、
特に成形性に優れた鋼板を得るためにはＣ量を0.0020％
以下にすることが望ましい。

【００１２】Si ： 0.02％以下 Siは鋼板の表面性状を劣化させる元素であり、添加量が
多いと表面処理鋼板として望ましくないばかりでなく、
鋼を硬化させ熱間圧延工程を困難にし最終製品としての
鋼を硬化させる。以上の観点よりSiは0.02％以下とする
ことが望ましい。特に表面性状の要求が厳格な用途では
0.010％とすることが望ましい。

【００１３】Mn ： 0.05 〜 0.3％ Mn含有量を0.05％以上にしないと、Ｓ含有量を低下させ
た場合でも、いわゆる熱間脆性を回避することが困難
で、表面割れなどの問題を生じることがある。また、0.
30％を超えると変態点が低下し過ぎて好ましい熱延板を
得ることが困難である。したがってMn含有量を 0.05 〜
0.3％とした。なお、軟質な缶用素材を得るためには0.
20％以下にするのが好ましく、より好ましくは0.10％以
下にする。

【００１４】Ｐ ： 0.02％以下 Ｐ含有量の低減により、耐食性の改善効果が狙えるが、
過度の低減は製造コストの増加につながるため、これら
の兼ね合から、Ｐ含有量を0.02％以下とした。なお、加
工性を顕著に改善するためには、 0.010％以下がより好
ましい。Ｓ ： 0.005％以下 Ｓ含有量が多くなると MnS等の介在物が増加し、伸びフ
ランジ性に代表される局部延性を低下させる原因となる
こと、さらに従来の鋼板よりもさらに低減することによ
り全伸びが著しく向上する。そのためＳ含有量は 0.005
％以下に制限する必要がある。なお、加工性を顕著に改
善するためには、 0.003％以下にすることが好ましい。

【００１５】sol Al：0.08％以下 sol Alは脱酸に必要な元素であるが、0.08％を超えると
脱酸効果が飽和するだけでなく、介在物が発生し成形性
に悪影響を及ぼす。このためsol Alの含有量は0.08％以
下とする。なお、安定した製造条件を確保するために
は、0.02〜0.06％の範囲にすることが好ましい。

【００１６】Nb ： 0.002〜0.02％ Nbは炭素の固着により、時効性の低減、鋼の軟質に有用
な元素である。しかし0.02 ％を超えて添加すると、熱
延板に不均一な組織をもたらすばかりでなく、熱延時の
負荷を大きくする。このためNbの含有量を 0.002〜0.02
％とする。なお、加工性を重視する場合には、0.005 〜
0.015％の範囲にすることが望ましい。

【００１７】Ti ： 0.005 〜 0.020％ TiはNbと同様の効果をもたらし、Nbとの複合添加によ
り、成形性を向上させる元素である。しかし、 0.020％
を超えて添加するとその効果は飽和し、コスト増加とな
るだけである。このためTiの含有量を0.005 〜 0.020％
とする。 Ｎ ： 0.0030％以下 Ｎは不可避的に鋼中に浸入する不純物元素であり析出物
を形成し伸びを低下させる原因となる。また、固溶状態
で残存した場合鋼を非常に硬質化させる。本発明の鋼板
の用途には、本製造工程では強度は十分であり、むしろ
より軟質なものが望まれる。そのため上限を 0.0030 ％
とした。なお加工性の面から0.0020％以下にすることが
より好ましい。

【００１８】Ｂ ： 0.0005〜0.0020％ Ｂは、二次加工脆性の防止、熱延条件と併せて熱延板の
組織の軟質化に有用な元素である。しかし過剰に添加し
ていくと、熱間圧延時にオーステナイトの再結晶を遅ら
せ、圧延時の負荷が大きくなり、しかも焼鈍材の材質を
劣化させるためにＢ添加量は0.0005〜0.0020％とする。

【００１９】Ca、Ｙ、希土類金属（La、Ce、Pr、Nd、S
m） Ca、Ｙ、希土類金属（La、Ce、Pr、Nd、Sm）は本発明で
重要な元素となる。本製造工程では、最近の缶用素材を
取り巻く環境、つまり、ゲージダウンにマッチした高強
度鋼板を安価に製造できるメリットがある。しかし、缶
成形時には延性特にフランジ成形に代表される局部伸び
が要求され、従来より本製造工程の１つの問題点となっ
ていた。局部延性は介在物の制御が重量であり、１つは
介在物の量自体を低減すること。もう１つは介在物が存
在しても局部延性に影響の小さい形状、状態に存在させ
ることが重要である。その点Ca、Ｙ、希土類金属（La、
Ce、Pr、Nd、Sm）は介在物の中でも、重要な MnSなどの
硬化物について熱間圧延後の形態を制御し、その後の冷
延工程においても望ましい状態にする元素として有用で
ある。しかし、過剰の添加は逆に加工性の低下につなが
るため、Ca、Ｙ、希土類金属（La、Ce、Pr、Nd、Sm）の
うち１種または２種の含有量を全部で 0.2％以下とす
る。

【００２０】次に、製造法における条件限定の理由につ
いて述べる。 （１）熱間圧延条件 スラブ加熱温度 スラブ加熱温度は高すぎると析出物が細かくなり、熱延
板の粒径を細かくするため、硬質化しやすく局部変形能
を低下させるので好ましくない。そのため1150℃以下と
し、析出物を粗大化させ成形性と軟質化を両立させるこ
とが望ましい。 仕上げ温度 熱延の仕上げ温度は Ar₃変態点以下となるように終了す
る必要がある。これは熱延板の組織、粒径を粗大にさせ
るためである。その点では、変態点より十分高い温度で
終了させる手法もあるが、本成分では変態点が高いこ
と、スラブ加熱温度が低いことから製造上不可能であ
る。また、より好ましくは変態点より十分低い温度、フ
ェライト単相域で熱延を終了させることが好ましいが、
その場合は圧延の負荷が大きくなるので油潤滑圧延を行
うことが望ましい。一方、600 ℃未満になると熱延時の
ひずみが容易に解放されなくなるので 600℃以上の仕上
げ温度とする。仕上げ温度を変態点以下としたため、熱
延後の材料にはかなりの歪が蓄積されている。もし、そ
のまま冷延した場合非常に硬質でしかも延性の低いもの
となってしまう。このため巻き取り温度は、高いことが
望ましいが 750℃以上になるとスケール厚みが顕著に増
大し、酸洗時の脱スケール性が圧下する。また仕上げ温
度が低いため、実操業上 750℃以上で巻き取ることは困
難である。このため、巻き取り温度を640 〜 750℃とす
る。 （２）酸洗後の冷間圧延条件 40〜85％の圧下率で冷間圧延を行う必要がある。本発明
鋼は、熱延板がかなり粒径が大きいため40％以上冷間圧
延を行わないと材質の不均一を生じる恐れがある。また
上限は、用途から考えて強度は十分であり局部延性の面
から85％とした。 （３）冷間圧延後の熱処理条件 通常、自動車用鋼板においては焼付け硬化により耐デン
ト性を向上させることを行っているが、本発明において
はその逆で冷間圧延後、熱処理を施すことにより軟質
化、局部変形能の増加が可能となり、その後の製缶工程
でフランジ成形などの成形がしやすくなる。その場合、
熱処理条件としては温度が 200℃以上、時間を10分以上
の工程とする必要がある。温度や時間がこれ以下である
と、冷間圧延より蓄積された歪が回復せず軟化しない。
そればかりか、鋼中に残存している炭素、窒素によりむ
しろ硬化が生じる恐れがあるので好ましくない。逆に 5
00℃を超えると再結晶して目的の調質度よりもさらに軟
化してしまうので、 500℃以下とする。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る製缶用鋼板の実施例を説
明する。表１に示す化学成分の鋼を溶製した後、これを
表２に示す条件で熱間圧延を行い、巻取り、酸洗を行
い、同表２に示す圧下率CR％にて冷間圧延を行い、 210
℃−20分の熱処理を施したのち引張特性およびロックウ
ェル硬さを調査した。表２には併せて各製造条件におけ
る引張特性、平均ｒ値およびフランジ成形性も示した。

【００２２】引張試験は、 JIS５号試験片により行い、
ｒ値はJIS に定める弾性率の異方性より評価する方法に
より行った。またフランジ成形性は、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３Ｐ缶の缶胴部相当に成形し、これに伸
びフランジ加工を施し割れ発生の有無で判断を行った。
なお、表２において、 SRT：加熱温度、 FET：仕上げ温
度、CT：巻取り温度、CR：圧下率、ｔ：板厚、YS／MP：
降伏点、ｒ：ランクフォード値（鋼板の成形性を評価す
る材料特性値）を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表２からもわかるように、スラブ加熱温度
を1150℃以下として、仕上げ温度がAr₃ 変態点以下とな
るように熱間圧延を終了し、640 〜 750℃の温度で巻き
取ることにより、軟質で延性の高い鋼板が得られてい
る。さらにCa、Ｙ、希土類金属を添加することによりフ
ランジ成形性が向上している。図１には熱処理温度に対
する（ａ）伸びEl％と（ｂ）降伏点YS／MPa の関係を、
また図２には熱処理時間に対する（ａ）伸びEl％と
（ｂ）降伏点YS／MPa の関係を示したが、図１および図
２に示すように、熱処理温度が 200℃以上で、また熱処
理時間を10分以上とすることにより、伸びEl％の上昇に
よる軟質化および降伏点YS／MPa の下降による延性の増
加が図られることがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明では前述のような成分に適正に限
定した鋼を用いること、および熱間圧延工程の加工熱処
理条件を最適にすることにより、冷間圧延後の焼鈍工程
を省略しても耐ストレッチャーストレイン性に優れ、か
つ強度特性に優れた製缶用鋼板を製造することができ、
その効果には多大なものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱処理温度に対する伸びEl％および降伏点YS／
MPa の関係を示す特性図である。

【図２】熱処理時間に対する伸びEl％および降伏点YS／
MPa の関係を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 鉄株式会社技術研究所内 (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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ： 0.003％以下、 Si ： 0.02 ％以下、 Mn ： 0.05 〜 0.3％、 Ｐ ： 0.02 ％以下、 Ｓ ： 0.005％以下、 sol Al：0.08％以下、 Nb ： 0.002〜0.02％、 Ｎ ： 0.0030 ％以下、を含み、さらにCa、Ｙ、希土類
   金属（La、Ce、Pr、Nd、Sm）のうち１種または２種を全
   部で 0.2％以下を含み、残部はFeおよび不可避的不純物
   よりなる組成の鋼を溶製し、スラブとなし、スラブ加熱
   温度を1150℃以下として、仕上げ温度が 600℃以上、 A
   r₃変態点以下となるように熱間圧延を終了し、640 〜 7
   50℃の温度で巻とり、スケール除去後、40〜85％の圧下
   率で冷間圧延を行い、その後温度200 〜 500℃で10分間
   以上熱処理することを特徴とするフランジ成形性に優れ
   た製缶用鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 さらに鋼成分として、 Ti ： 0.005〜0.020 ％ Ｂ ： 0.0005 〜 0.0020 ％ を含むことを特徴とする請求項１記載のフランジ成形性
   に優れた製缶用鋼板の製造方法。