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技術 缶用鋼板およびその製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 楊霊玲齋藤勇人小島克己中丸裕樹
出願日 2015年2月26日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-036845
公開日 2016年9月5日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2016-160438
状態 特許登録済
技術分野 金属圧延一般 薄鋼板の熱処理
主要キーワード 平均ヤング率 空気導入バルブ 加圧チャンバー 集積強度 ロックウェル硬さ試験 板厚面 飲料品等 ライン張力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月5日)のものです。
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図面 (3)

課題

板厚極薄の場合でも、缶胴部が座屈変形しにくく、缶底部の機械的強度に優れる缶用鋼板およびその製造方法を提供する。

解決手段

質量%で、C:0.0100%以下、Si:0.01〜0.10%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.020%以下、N:0.0050%以下、S:0.03%以下、Al:0.02〜0.10%を含有し、さらに、Nb:0.01〜0.10%および/またはTi:0.01〜0.20%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、フェライト組織を有し、フェライト結晶粒アスペクト比が1.1〜2.0であり、((111)<1−10>方位集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比が0.30以下、平均ヤング率が210GPa以上、ロックウェル硬度が50以上、|Δr|が0.50以下であるようにする。

概要

背景

近年、スチール缶コスト削減の観点から、スチール缶用鋼板の薄肉化が進められている。鋼板板厚を低減しつつ、内容物の加熱殺菌処理等におけるの外部からかかる圧力の増加による缶胴部の変形、座屈を防止するため、缶体パネリング強度を向上させた鋼板の開発が求められている。

缶の座屈は弾性変形により発生するため、従来は素材ヤング率を高め、缶体パネリング強度を向上させることで、座屈を回避できると考えられてきた。

例えば、特許文献1には、極低炭素鋼熱延板を85%以上の圧延率冷延し、再結晶温度以上780℃以下の温度で焼鈍を行い、強い集合組織を形成させ、圧延方向および圧延方向から90°方向のヤング率を高めることにより缶胴部の座屈強度(パネリング強度)を向上させる方法が開示されている。

また、特許文献2には、極低炭素鋼の熱延板を87%以上の圧延率で冷延し、強い集合組織を形成させ、圧延方向に対して0°、45°、90°方向のヤング率を高めることにより缶胴部の座屈強度(パネリング強度)を上げる方法が開示されている。

概要

板厚が極薄の場合でも、缶胴部が座屈変形しにくく、缶底部の機械的強度に優れる缶用鋼板およびその製造方法を提供する。質量%で、C:0.0100%以下、Si:0.01〜0.10%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.020%以下、N:0.0050%以下、S:0.03%以下、Al:0.02〜0.10%を含有し、さらに、Nb:0.01〜0.10%および/またはTi:0.01〜0.20%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、フェライト組織を有し、フェライト結晶粒アスペクト比が1.1〜2.0であり、((111)<1−10>方位集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比が0.30以下、平均ヤング率が210GPa以上、ロックウェル硬度が50以上、|Δr|が0.50以下であるようにする。

目的

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、板厚が極薄の場合でも、缶胴部が座屈変形しにくく、缶底部の機械的強度が高い缶用鋼板およびその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

質量%で、C:0.0100%以下、Si:0.01〜0.10%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.020%以下、N:0.0050%以下、S:0.03%以下、Al:0.02〜0.10%を含有し、さらに、Nb:0.01〜0.10%および/またはTi:0.01〜0.20%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、フェライト組織を有し、フェライト結晶粒アスペクト比が1.1〜2.0であり、以下の式(1)で表される((111)<1−10>方位集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)が0.30以下、以下の式(2)で表される平均ヤング率(Eave)が210GPa以上、ロックウェル硬度(HR30T)が50以上、以下の式(3)で表される|Δr|が0.50以下であることを特徴とする缶用鋼板。 Eave=(E0+E90+2E45)/4・・・(2)ここで、E0、E90、E45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のヤング率である。|Δr|=|(r0+r90−2r45)/2|・・・(3)ここで、r0、r90、r45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のランクフォード値である。

請求項2

フェライト平均結晶粒径が3.0〜15.0μmであり、前記平均ヤング率(Eave)が215GPa以上、前記|Δr|が0.40以下であることを特徴とする請求項1に記載の缶用鋼板。

請求項3

板厚が0.300mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の缶用鋼板。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載の缶用鋼板の製造方法であり、鋼スラブを、840℃以上の仕上げ温度熱間圧延し、500℃以上の巻き取り温度巻き取り酸洗し、圧下率:80%以上、ライン張力最大値:20kg/mm2以下で冷間圧延し、790℃以下の温度で焼鈍を行い、0.6〜6.0%の圧下率で調質圧延を行うことを特徴とする缶用鋼板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、食品飲料品等容器材料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。

背景技術

0002

近年、スチール缶コスト削減の観点から、スチール缶用鋼板の薄肉化が進められている。鋼板板厚を低減しつつ、内容物の加熱殺菌処理等におけるの外部からかかる圧力の増加による缶胴部の変形、座屈を防止するため、缶体パネリング強度を向上させた鋼板の開発が求められている。

0003

缶の座屈は弾性変形により発生するため、従来は素材ヤング率を高め、缶体パネリング強度を向上させることで、座屈を回避できると考えられてきた。

0004

例えば、特許文献1には、極低炭素鋼熱延板を85%以上の圧延率冷延し、再結晶温度以上780℃以下の温度で焼鈍を行い、強い集合組織を形成させ、圧延方向および圧延方向から90°方向のヤング率を高めることにより缶胴部の座屈強度(パネリング強度)を向上させる方法が開示されている。

0005

また、特許文献2には、極低炭素鋼の熱延板を87%以上の圧延率で冷延し、強い集合組織を形成させ、圧延方向に対して0°、45°、90°方向のヤング率を高めることにより缶胴部の座屈強度(パネリング強度)を上げる方法が開示されている。

先行技術

0006

特開2013−139626号公報
特開2012−233255号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、特許文献1に記載の技術によって得られた鋼板は、異方性が大きくなりやすく、缶胴部の周方向板厚分布が不均一になり、絞り加工のときに、缶胴部が破胴しやすくなるという問題があった。

0008

また、特許文献2に記載の技術によって得られた鋼板は、薄肉化した際の強度を確保することについては考慮されていない。この鋼板は、軟質の極低炭素鋼を用いており、板厚が薄い場合、缶底部の強度が低くなるため、運送中に缶が変形し、破損する可能性があった。

0009

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、板厚が極薄の場合でも、缶胴部が座屈変形しにくく、缶底部の機械的強度が高い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。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成するためには、本発明者らは、鋼板の高ヤング率化だけでは十分ではないことに着目した。また、成形時に発生する異方性はできる限り小さいことが望ましいことにも着目した。異方性が大きくなるほど、|Δr|が大きくなり、成形後の缶円周方向の缶高さが不揃いになるので、缶胴部の板厚が不均一になり、パネリング強度が低下し、座屈変形しやすくなる。また、極低炭素鋼は、炭素が少ないため軟質であり、特に板厚が薄い場合、缶底部の機械的強度が低くなり、パネリング強度が高くても、缶が変形し、破損する可能性があることにも着目した。

0011

上より、Ti、Nb添加の成分組成熱間圧延における仕上げ温度巻取り温度冷間圧延圧下率、冷間圧延中のライン張力焼鈍温度調質圧延の圧下率を最適化することで、缶胴部が座屈変形しにくくなり、缶底部の機械的強度が高い鋼板を製造することができることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は次のとおりである。

0012

[1]質量%で、
C:0.0100%以下、Si:0.01〜0.10%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.020%以下、N:0.0050%以下、S:0.03%以下、Al:0.02〜0.10%を含有し、
さらに、Nb:0.01〜0.10%および/またはTi:0.01〜0.20%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる缶用鋼板であり、
フェライト組織を有し、
フェライト結晶粒径アスペクト比が1.1〜2.0であり、
以下の式(1)で表される((111)<1−10>方位集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)が0.30以下、
以下の式(2)で表される平均ヤング率(Eave)が210GPa以上、
ロックウェル硬度(HR30T)が50以上、
以下の式(3)で表される|Δr|が0.50以下であることを特徴とする缶用鋼板。

0013

Eave=(E0+E90+2E45)/4 ・・・(2)
ここで、E0、E90、E45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のヤング率である。
|Δr|=|(r0+r90−2r45)/2| ・・・(3)
ここで、r0、r90、r45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のランクフォード値である。

0014

[2]フェライト平均結晶粒径が3.0〜15.0μmであり、前記平均ヤング率が215GPa以上、前記|Δr|が0.40以下であることを特徴とする前記[1]に記載の缶用鋼板。

0015

[3]板厚が0.300mm以下であることを特徴とする前記[1]または前記[2]に記載の缶用鋼板。

0016

[4]前記[1]〜[3]のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法であり、鋼スラブを、840℃以上の仕上げ温度で熱間圧延し、500℃以上の巻き取り温度巻き取り酸洗し、圧下率:80%以上、ライン張力の最大値:20kg/mm2以下で冷間圧延し、790℃以下の温度で焼鈍を行い、0.6〜6.0%の圧下率で調質圧延を行うことを特徴とする缶用鋼板の製造方法。

発明の効果

0017

本発明によれば、板厚が極薄の場合でも、缶胴部が座屈変形しにくく、缶底部は高い機械的強度を有することができる。

図面の簡単な説明

0018

結晶粒のアスペクト比と|△r|との関係を示すグラフである。
結晶粒のアスペクト比と平均ヤング率との関係を示すグラフである。

0019

本発明に係る缶用鋼板は、質量%で、C:0.0100%以下、Si:0.01〜0.10%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.020%以下、N:0.0050%以下、S:0.03%以下、Al:0.02〜0.10%を含有し、さらに、Nb:0.01〜0.10%および/またはTi:0.01〜0.20%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、フェライト組織を有し、フェライト結晶粒のアスペクト比が1.1〜2.0であり、((111)<11−0>方位の集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)が0.30以下、平均ヤング率(Eave)(=(E0+E90+2E45)/4)が210GPa以上、ロックウェル硬度(HR30T)が50以上、|Δr|(=|(r0+r90−2r45)/2|)が0.50以下である。以下、本発明の缶用鋼板について説明する。

0020

<C:0.0100%以下>
鋼板の高ヤング率化に有利な結晶方位発達のために、C含有量を低減するとともに、NbまたはTiによりCを炭化物(NbCまたはTiC)として固定して、固溶C量を低減することが有効である。C含有量が0.0100%を超えると、集合組織の発達を抑制し、高ヤング率が得られなくなるため、C含有量は0.0100%以下とする。なお、鋼板の缶胴部のパネリング強度および缶底部の機械的強度を確保するため、好ましくは、C含有量は0.0020%以上である。

0021

<Si:0.01〜0.10%>
Siは、固溶強化により鋼板の硬度を高める作用を有する元素である。引張強さを安定的に確保するために、Siは0.01%以上の含有を必要とする。一方、Siは缶用鋼板の耐食性劣化させる元素であるので、Si含有量の上限は0.10%とする。

0022

<Mn:0.10〜1.00%>
Mnは、固溶強化により鋼板の硬度を高める作用を有する元素である。引張強さを安定的に確保すると共に、フェライト粒微細化のために、Mnは0.10%以上の含有を必要とする。一方、Mn含有量が多くなると、原料のコストが上昇するので、Mn含有量の上限は1.00%とする。ただし、食品容器に用いられるブリキ原板のMnの上限は0.60%以下と規定されているので、食品容器として用いる場合、好ましくは、Mn含有量は0.60%以下である。

0023

<P:0.020%以下>
Pは、粒界偏析して、鋼板の延性および靱性を低下させる。また、耐食性を低下させる有害な元素でもある。よって、P含有量の上限は0.020%とする。一方、Pは、固溶強化により鋼板の硬度を高める作用を有する元素である。よって、P含有量の下限は、0.010%とすることが好ましい。

0024

<N:0.0050%以下>
Nを多量に含有すると、過剰な窒化物が生成し、鋼板の延性や靱性が低下する。また、加工性を劣化させる。よって、N含有量の上限は0.0050%とする。

0025

<S:0.03%以下>
Sは、Mnと結合して粗大なMnSを形成し、表面性状を劣化させるとともに、熱間圧延での延性を低下させるため、S含有量の上限は0.03%とする。

0026

<Al:0.02〜0.10%>
Alは脱酸剤として作用する有用な元素であり、その効果を得るために、0.02%以上含有させる必要がある。一方、Al含有量が0.10%を超えると、鋼板の表面欠陥を誘発するため、Al含有量の上限は0.10%とする。

0027

<Nb:0.01〜0.10%および/またはTi:0.01〜0.20%>
Nbは、Cと結合し、炭化物NbCとして析出し、鋼中に存在する固溶Cの一部を固定し、鋼板の集合組織を発達させ、ヤング率の向上およびr値の絶対値の低減に寄与する。また、Nbの微細な炭窒化物は、硬度の上昇に効果がある。この効果を得るため、Nbを含有する場合には、その含有量は0.01%以上にする必要がある。一方、Nb含有量が0.10%を超えると、合金のコストの増加だけではなく、再結晶終了温度が上昇し、集合組織が発達しなくなる。また、圧延負荷を高めるため、安定した鋼板製造が困難になる。そのため、Nbを含有する場合には、Nb含有量は0.01〜0.10%の範囲に限定する。

0028

また、TiはNbと同様、Cと結合し、炭化物TiCとして析出し、鋼中に存在する固溶Cの一部を固定し、鋼板の集合組織を発達させ、ヤング率の向上およびr値の絶対値の低減に寄与する。また、Tiの微細な炭窒化物は、硬度の上昇に効果がある。この効果を得るため、Tiを含有する場合には、その含有量は0.01%以上にする必要がある。一方、Ti含有量が0.20%を超えると、合金のコストの増加だけではなく、再結晶終了温度が上昇し、集合組織が発達しなくなる。また、圧延負荷を高めるため、安定した鋼板製造が困難になる。そのため、Tiを含有する場合には、Ti含有量は0.01〜0.20%の範囲に限定する。

0029

上述した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物とする。

0030

本発明の缶用鋼板は、フェライトを主相とした組織からなる。また、本発明の缶用鋼板は、フェライト以外に、パーライトマルテンサイトベイナイトおよびセメンタイトを総量で鋼板中面積%以下有することができる。組織については、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面組織写真撮影し、得られた組織写真データにおいて所望の領域を画像解析により抽出し、市販の画像解析ソフトを用い、暗色のコントラストを持つ領域をフェライトと判定し、それ以外をパーライト、マルテンサイト、ベイナイトまたはセメンタイトと判定する。

0031

以上、鋼板の成分組成範囲について説明したが、本発明で期待した効果を得るには、成分組成を上記の範囲に調整するだけでは不十分であり、フェライト結晶粒のアスペクト比について、以下に述べるように特定条件満足する範囲に制御することが重要である。

0032

<フェライト結晶粒のアスペクト比:1.1〜2.0>
本発明の缶用鋼板では、フェライト結晶粒のアスペクト比を1.1〜2.0の範囲とする。アスペクト比が1.1未満の場合、またはアスペクト比が2.0超えの場合、|Δr|が0.50を超え、異方性が大きくなる。また、集合組織の集積度が小さくなり、ヤング率が小さくなるため、パネリング強度が低下する。

0033

上記のフェライト結晶粒のアスペクト比を測定する方法は、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面の組織写真を400倍で撮影し、板厚方向、圧延方向にそれぞれ6本の線を実際の長さで50μm以上の間隔で引き、粒界と線との交点の数を数え、圧延方向の全線長を交点の数で割ったものをフェライト結晶粒一つあたりの線分長とし、板厚方向の全線長を交点の数で割ったものをフェライト結晶粒一つあたりの圧延方向の線分長とする。そして、これらの圧延方向の線分長と板厚方向の線分長の比(圧延方向の線分長/板厚方向の線分長)をアスペクト比とする。

0034

<フェライト平均結晶粒径:3.0〜15.0μm>
フェライト平均結晶粒径が15.0μmを超えると、鋼板の缶底部の機械的強度が低下する場合がある。また、缶胴部のパネリング強度が低下する場合がある。フェライト平均結晶粒径が3.0μm未満になると、異方性が大きくなり、パネリング強度が低下する場合がある。そのため、フェライト平均結晶粒径は、3.0〜15.0μmとすることが好ましい。

0035

ここで、上記のフェライト平均結晶粒径は、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面の組織写真を400倍で撮影し、JIS G 0552の鋼−結晶粒度顕微鏡試験方法準拠して、切断法により測定したフェライト平均粒径である。

0036

なお、上記のフェライト結晶粒のアスペクト比およびフェライトの平均結晶粒径は、本発明の所定の成分を有する鋼とし、熱間圧延の仕上げ温度を840℃以上とし、焼鈍温度を790℃以下とすることで所望の範囲に制御することができる。

0037

<集合組織:((111)<1−10>方位の集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)が0.30以下>
次に、本発明の缶用鋼板の集合組織について説明する。本発明の缶用鋼板では、式(1)に示す((111)<1−10>方位の集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)を0.30以下とする。

0038

0039

鉄のヤング率は集合組織に強く支配され、(001)<1−10>方位は平均ヤング率を低下させる方位である。(111)<1−10>方位と(111)<−1−12>方位は平均ヤング率を増加させる方位であるため、((111)<1−10>方位の集積度+(111)<1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)が平均ヤング率を制御する指標となる。本発明では望ましいヤング率を得る条件として、上記の比(f)を0.30以下にする必要がある。なお、集積度の測定には、まず、X線回折装置を使用し、Schulzの反射法により(110)、(200)、(211)、(222)極点図を作成する。そして、これらの極点図から級数展開法にて結晶方位分布関数ODF:Orientation Distribution Function)を算出し、(001)<1−10>方位、(111)<1−10>方位、(111)<−1−12>方位の集積度を求めることができる。

0040

<平均ヤング率(Eave)が210GPa以上>
平均ヤング率(Eave)は、パネリング強度の向上に大きく影響している。パネリング強度を向上させ、缶胴部の座屈変形と缶底部の破損を防ぐため、平均ヤング率(Eave)を210GPa以上とする必要がある。また、平均ヤング率(Eave)は、好ましくは215GPa以下である。

0041

なお、ヤング率は、横振動型の共振周波数測定装置を用いて、American Society for Testing Materialsの基準(C1259)に従って測定することができる。そして、平均ヤング率(Eave)は、以下の式(2)に基づいて、算出することができる。
Eave=(E0+E90+2E45)/4 ・・・(2)
ここで、E0、E90、E45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のヤング率である。

0042

<|Δr|が0.50以下>
本発明の鋼板では、異方性の指標として、以下の式(3)に示すΔrを用いる。
Δr=(r0+r90−2r45)/2 ・・・(3)
ここで、r0、r90、r45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のランクフォード値である。

0043

成形後の良好な形状を確保するためには、鋼板の異方性はできる限り小さいことが望ましい。|Δr|が大きくなるほど、異方性が大きくなり、成形後の缶円周方向の缶高さが不揃いになる。これにより、缶胴部の板厚が不均一になり、パネリング強度が低下し、座屈変形しやすくなる。そのため、|Δr|は0.50以下とする必要がある。また、|Δr|は、好ましくは0.40以下である。

0044

<ロックウェル硬度(HR30T)が50以上>
本発明の缶用鋼板を2ピース缶に用いる場合、素材の強度は缶底部の機械的強度に影響する。特に、より薄い缶の場合、運送中に缶胴部の変形と缶底部の破損を防ぐため、ロックウェル硬度を50以上にする必要がある。なお、ロックウェル硬度は、JIS Z 2245の方法に準拠して測定することができる。

0045

<板厚が0.300mm以下>
本発明の缶用鋼板は、板厚が薄い場合、効果が顕著にでるため、板厚を0.300mm以下とすることが好ましい。より好ましくは、板厚は、0.225mm以下である。

0046

[製造方法]
次に、本発明の缶用鋼板の製造方法の一例について説明する。本発明の缶用鋼板の製造方法では、前述した成分組成からなるスラブを、粗圧延および840℃以上の仕上げ温度の仕上げ圧延からなる熱間圧延をし、500℃以上の巻き取り温度で巻き取り、酸洗し、80%以上の圧下率、ライン張力の最大値:20kg/mm2以下として冷間圧延し、790℃以下の温度で焼鈍を行い、0.6〜6.0%の調質圧延を行う。

0047

仕上げ圧延温度:840℃以上>
仕上げ圧延温度が840℃を下回ると、圧延方向に展伸した結晶粒が生じやすくなり、冷延鋼板の集合組織の発達が低下する。また、本発明の鋼板を、板厚が薄い缶用鋼板として使用する場合、仕上げ圧延温度が840℃を下回ると、コイルエッジ側の温度が下がりやすくなる。そのため、仕上げ圧延温度は840℃以上とする。

0048

一方、フェライト平均結晶粒径をより小さくし、フェライト結晶粒のアスペクト比を所定の範囲にするために、仕上げ圧延温度は、950℃以下とすることが好ましく、930℃以下であることがより好ましい。

0049

巻取温度:500℃以上>
巻取温度が500℃を下回ると、異方性が大きくなり、成形性が低下する。そのため、巻取温度は500℃以上とする。一方、巻取温度が750℃を超えると熱延板段階でのフェライト結晶粒が粗大となり、硬度が低下し、所望の集合組織が発達しなくなり、ヤング率が低下する場合があるため、巻取温度は、好ましくは750℃以下である。

0050

<冷間圧延における圧下率:80%以上、ライン張力の最大値:20kg/mm2以下>
熱間圧延工程後、冷間圧延の前に、酸洗し、表層スケールを除去する。酸洗の条件は特に限定するものではなく、常法により酸洗して表層スケールを除去すればよい。酸洗により、好適に表層スケールが除去できるが、酸洗に限らず、物理的な除去等、他の方法で表層スケールを除去してもよい。

0051

その後、圧下率80%以上、ライン張力の最大値20kg/mm2以下で冷間圧延を行う。

0052

冷間圧延における圧下率が80%に満たないと、ヤング率を向上させる集合組織が十分に発達しない。また、異方性も大きくなる可能性がある。その結果、成形性が劣化し、薄肉化した際、十分なパネリング強度が得られない。そのため、冷間圧延における圧下率は80%以上とする。

0053

冷間圧延におけるライン張力の最大値が20kg/mm2を上回ると、冷間圧延による結晶回転が起こりにくくなり、ヤング率を向上させる集合組織が発達しない場合があり、その場合、パネリング強度が低下する。そのため、冷間圧延におけるライン張力の最大値は20kg/mm2以下とする。また、冷間圧延におけるライン張力の最大値は、所望の集合組織をより発達させ、また結晶粒を微細化させるため、15kg/mm2以下とすることが好ましい。一方、冷間圧延におけるライン張力が小さすぎると通板上の問題が発生する場合があるため、ライン張力は4.5kg/mm2以上とすることが好ましい。
なお、ここでいうライン張力とは、鋼板のライン方向(圧延方向)の単位面積当り張力のことを指す。

0054

<焼鈍温度:790℃以下>
焼鈍温度が790℃を上回ると、結晶粒が粗大化し、硬度が低下する。また、焼鈍温度が790℃を上回ると、パネリング強度が低下する。そのため、焼鈍温度は790℃以下とする。一方、焼鈍温度が700℃を下回ると、圧延方向に展伸したフェライト結晶粒が残留して成形性が劣化する可能性があるため、好ましくは、700℃以上である。

0055

また、焼鈍での保持時間は、フェライト平均結晶粒径およびフェライト結晶粒のアスペクト比を本発明の範囲内とするため、10秒以上であることが好ましい。一方、この保持時間は、長すぎるとフェライト結晶粒径が大きくなりすぎる場合があるため、60秒以下であることが好ましい。

0056

<調質圧延の圧下率:0.6〜6.0%>
調質圧延は板形状の調整と表面粗さおよび硬度の調節のために行う。調質圧延の圧下率は0.6%未満では調質圧延の効果が十分でなく、6.0%を超えると、加工硬化により伸びが低下するため、成形性が低下する。そのため、調質圧延の圧下率は、0.6〜6.0%とする。また、調質圧延の圧下率は、好ましくは1.0%以上である。また、調質圧延の圧下率は、好ましくは3.0%以下である。

0057

以上、説明した本発明の缶用鋼板は、高ヤング率、かつ低異方性であり、缶胴部の外圧に対する耐座屈強度であるパネリング強度を高めると共に、缶底部を高硬度にすることができる。本発明の缶用鋼板は、例えば2ピース缶用として適用することができる。

0058

以下、本発明の実施例について説明する。

0059

表1に示す成分組成を有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼のスラブを表2に示す条件で、熱間圧延し、次いで酸洗にてスケールを除去した後、表2に示す条件で、冷間圧延し、表2に示す条件で焼鈍および調質圧延を施して表2に記載の板厚の鋼板を製造した。評価方法および評価結果は以下の通りである。

0060

0061

0062

(1)組織観察
得られた冷延鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を鏡面研磨して、ナイター腐食液でフェライト結晶粒を現出させた。

0063

フェライト平均結晶粒径については、前記断面試料の組織写真を400倍で撮影し、JIS G 0552の鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法に準拠して、切断法によりフェライト平均結晶粒径を測定した。算出したフェライト平均結晶粒径を表3に示す。

0064

フェライト結晶粒の圧延方向と板厚方向の長さの比については、板厚方向、圧延方向にそれぞれ6本の線を実際の長さで50μm以上の間隔で引き、圧延方向に引いた線と粒界の交点の数を数え、圧延方向の全線長を交点の数で割ったものをフェライト結晶粒一つあたりの圧延方向の線分長とした。また、同様にしてフェライト結晶粒一つあたりの板厚方向の線分長を求めた。そして、これらの圧延方向の線分長と板厚方向の線分長との比(圧延方向の線分長/板厚方向の線分長)をアスペクト比として示した。

0065

(2)r値測定
得られた冷延鋼板から、引張方向が圧延方向(0°)、斜め方向(45°)、垂直方向(90°)となるようにJIS5号引張試験片採取し、予歪み15%で歪みを与え、r値を測定した。|Δr|を、以下の式に従って、算出した。算出結果を表3に示す。
|Δr|=|(r0+r90−2r45)/2|
ここで、r0、r90、r45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のランクフォード値である。

0066

(3)ヤング率の測定
ヤング率の測定は圧延方向および圧延方向から45°、90°方向を、それぞれ長手方向として10mm×35mmの試験片切り出し、横振動型の共振周波数測定装置を用いて、American Society for Testing Materialsの基準(C1259)に従い、ヤング率(GPa)を測定した。そして、平均ヤング率(Eave)を以下の式に従って算出した。算出結果を表3に示す。
Eave=(E0+E90+2E45)/4
ここで、E0、E90、E45:圧延方向に対してそれぞれ0°、45°、90°方向のヤング率である。

0067

(4)硬度の測定
ロックウェル硬度(HR30T)は、JIS Z 2245のロックウェル硬さ試験方法に準拠して、ロックウェル30T硬さ(HR30T)を測定した。その結果を表3に示す。

0068

(5)集積度の測定
鋼板の1/4板厚における板面の式(1)に示す((111)<1−10>方位の集積度+(111)<−1−12>方位の集積度)に対する(001)<1−10>方位の集積度の比(f)を以下の計算式に従って、計算した。

0069

0070

鋼板を表面から1/4板厚面まで研磨し、加工歪みの影響を除去するため化学研磨シュウ酸エッチング)を行った後、集積強度fを測定した。測定にはX線回折装置を使用し、Schulzの反射法により(110)、(200)、(211)、(222)極点図を作成した。これらの極点図から級数展開法にて結晶方位分布関数(ODF:Orientation Distribution Function)を算出し、(001)<1−10>方位、(111)<1−10>方位、(111)<−1−12>方位の集積度を求めた。

0071

(6)パネリング強度の測定
製缶後の缶体特性を評価するために、鋼板に対して、2ピース缶成形を行った。具体的には、上記鋼板に表面処理としてクロムめっきティフリー)処理を施した後、有機皮膜被覆したラミネート鋼板を作製した。次いで、円形に打抜いた後、深絞り加工、しごき加工等を施して、飲料缶で適用されている2ピース缶(直径:52.4mm、缶胴長さ:100mm)の缶体を成形した。

0072

パネリング強度の測定方法は以下のとおりである。缶体を加圧チャンバーの内部に設置し、加圧チャンバー内部の加圧を、空気導入バルブを介してチャンバーに0.035MPa/sで加圧空気を導入することで行った。チャンバー内部の圧力の確認は、圧力ゲージ圧力センサ、その検出信号増幅するアンプ、検出信号の表示、データ処理などを行う信号処理装置を介して行った。限界座屈圧力、つまりパネリング強度は座屈に伴う加圧チャンバー内部の圧力変化点の圧力とした。一般的に、加熱殺菌処理による圧力変化に対して、パネリング強度は0.147MPa以上を有すればよいとされている。よって、本発明では、パネリング強度が0.147MPa未満を不可(×)、0.147MPa以上〜0.157MPa未満を良(○)、0.157MPa以上を特に優(◎)として評価した。その結果を表3に示す。

0073

0074

図1は、上記の表3の結果に基づいて得られたフェライト結晶粒のアスペクト比(=長軸方向長さ/短軸長さ)と|Δr|の関係を示す。図1に示すように、アスペクト比が小さいほど|Δr|が小さく、異方性がよくなることがわかった。また、アスペクト比が1.1〜2.0であると共に、|Δr|が0.50以下であると、パネリング強度が0.147MPa以上であった。

0075

図2は、上記の表3の結果に基づいて得られたフェライト結晶粒のアスペクト比と平均ヤング率(Eave)の関係を示す。図2に示すように、アスペクト比が小さいほど所望の集合組織が発達し、ヤング率が増加する。また、アスペクト比が1.1〜2.0であると共に、平均ヤング率が210GPa以上であると、パネリング強度が0.147MPa以上であった。

0076

表3より、本発明の範囲内の缶用鋼板では、所望のパネリング強度および硬度を得ることができた。

0077

一方、比較鋼No.4は、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、|Δr|が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度が低かった。

0078

また、比較鋼No.7は、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、|Δr|が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0079

また、比較鋼No.8は、Mn含有量が本発明の範囲未満であり、パネリング強度および硬度が低かった。

0080

また、比較鋼No.9は、N含有量が本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であったため、パネリング強度が低かった。

0081

また、比較鋼10は、P含有量が本発明の範囲超えであり、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度が低かった。

0082

また、比較鋼11は、S含有量が本発明の範囲超えであり、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、パネリング強度が低かった。

0083

また、比較鋼12は、Nb含有量が本発明の範囲超えであり、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、|Δr|が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0084

また、比較鋼16は、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0085

また、比較鋼17は、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0086

また、比較鋼18は、Alの含有量が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0087

また、比較鋼No.19は、Mn含有量が本発明の範囲超えであり、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0088

また、比較鋼No.22は、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、|Δr|が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度および硬度が低かった。

0089

また、比較鋼No.23は、平均ヤング率が本発明の範囲未満であったため、パネリング強度が低かった。

0090

また、比較鋼No.24は、C含有量が本発明の範囲超えであり、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、|Δr|が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度が低かった。

実施例

0091

また、比較鋼No.25は、C含有量が本発明の範囲超えであり、fが本発明の範囲超えであり、フェライト結晶粒のアスペクト比が本発明の範囲超えであり、平均ヤング率が本発明の範囲未満であり、|Δr|が本発明の範囲超えであったため、パネリング強度が低かった。

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