CN113748220B - 罐用钢板和其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种罐用钢板,作为成分组成,以质量%计含有C:0.100%以上且小于0.130%、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上且0.60%以下、P:0.020%以下、S:0.020%以下、Al:0.01%以上且0.10%以下、N:0.0005%以上且0.0040%以下、Nb:0.005%以上且0.030%以下、B:超过0.0005%且为0.0050%以下,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成,上述罐用钢板具有以面积分率计含有1.0%以上的珠光体的铁素体组织,以210℃实施20分钟的热处理的后的拉伸强度为630MPa以上且750MPa以下,屈服伸长率为3.0%以下,伸长率为3.0%以上且小于10.0%。
Description
技术领域
本发明涉及适合应用于食品罐、饮料罐等中使用的罐容器用材料的罐用钢板和其制造方法,特别是涉及能够优选应用于易开盖(Easy Open End;EOE)的制造的罐用钢板和其制造方法。
背景技术
从近年来的降低环境负荷和削减成本的观点考虑,要求削减食品罐、饮料罐中使用的钢板的使用量,无论两片罐、三片罐,均在进行钢板的薄壁化。另外,不仅对罐身部,而且对EOE这样的罐盖部的薄壁化的要求也正变得强烈。
如果将罐盖用的钢板薄壁化,则耐压强度降低,因此,需要使用高强度的钢板。作为高强度的罐用钢板,一直以来在研究加工性良好的SR(Single Reduced)的高强度化以及通常加工性低的DR(Double Reduced)材的加工性的提高。这里,SR材是指在退火后进行调质轧制而制造的材料,DR材是指在退火后再次进行冷轧(二次冷轧)而制造的钢板。
专利文献1中提出了一种罐用钢板,其特征在于,作为高强度的SR钢板,具有如下组成和铁素体组织:该组成以质量%计含有C:0.03~0.13%、Si:0.03%以下、Mn:0.3~0.6%、P:0.02%以下、Al:0.1%以下、N:0.012%以下、以及Nb:0.005~0.05%、Ti:0.005~0.05%、B:0.0005~0.005%中的1种以上,剩余部分由铁和不可避免的杂质构成,该铁素体组织的渗碳体率为0.5%以上;铁素体平均结晶粒径为7μm以下,涂装烘烤处理后的拉伸强度为450~550Mpa,总伸长率为20%以上,屈服伸长率为5%以下。
专利文献2中提出了一种高强度钢板,其特征在于,作为加工性良好的DR钢板,以质量%计含有C:0.010~0.080%、Si:0.05%以下、Mn:0.10%以上且0.70%以下、P:0.03%以下、S:0.020%以下、N:0.0120%以上且0.0180%以下、Al:0.005%以上且0.070%以下,剩余部分由铁和不可避免的杂质构成,在所含有的上述N中,作为固溶N的N含量为0.0100%以上,铁素体粒径为7.0μm以下,从表层起板厚的1/4深度位置处的位错密度为4.0×1014m-2以上且2.0×1015m-2以下,时效处理后的轧制直角方向的拉伸强度为530MPa以上,伸长率为7%以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-274332号公报
专利文献2:国际公开第2015/166646号公报
发明内容
但是,对于上述现有技术可举出下述所示的问题。
专利文献1中记载的技术仅能够应用于拉伸强度550MPa为止的钢板,无法应对进一步的薄壁化。专利文献2中记载的技术由于N含量多,因此,屈服伸长率大,在进行盖加工时产生拉伸变形而存在外观差的课题。进而,仅进行高强度化则存在打开EOE时所需的开罐力增大的课题。
本发明是鉴于上述情况而作出的,其目的在于提供具有优异的加工性和开罐性的罐用钢板和其制造方法。
为了实现上述目的,本发明的主旨如下。
(1)一种罐用钢板,作为成分组成,以质量%计含有C:0.100%以上且小于0.130%、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上且0.60%以下、P:0.020%以下、S:0.020%以下、Al:0.01%以上且0.10%以下、N:0.0005%以上且0.0040%以下、Nb:0.005%以上且0.030%以下、B:超过0.0005%且为0.0050%以下,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成,上述罐用钢板具有以面积分率计含有1.0%以上的珠光体的铁素体组织,以210℃实施20分钟的热处理的后的拉伸强度为630MPa以上且750MPa以下,屈服伸长率为3.0%以下,伸长率为3.0%以上且小于10.0%。
(2)根据(1)所述的罐用钢板,其中,作为成分组成,进一步以质量%计含有Ti:0.005%以上且0.030%以下、Mo:0.01%以上且0.05%以下、Cr:0.05%以上且0.20%以下中的一种以上。
(3)一种罐用钢板的制造方法,是制造(1)或(2)所述的罐用钢板的方法,具有:将钢板坯进行加热的工序,将加热后的钢板坯进行热轧的工序,将得到的热轧钢板卷取的工序,将卷取后的热轧钢板进行酸洗的工序,将酸洗后的热轧钢板进行一次冷轧的工序,将一次冷轧后的冷轧钢板进行退火的退火工序,以及将退火后的退火钢板进行二次冷轧的工序;在上述退火工序中,将上述一次冷轧工序中得到的冷轧钢板以720℃以上且780℃以下的退火温度进行退火处理,在上述二次冷轧工序中,将上述退火工序中得到的退火钢板以轧制率6.0%以上且30.0%以下进行冷轧。
本发明的罐用钢板具有优异的加工性和开罐性。根据本发明,能够将食品罐、饮料罐等中使用的钢板进一步薄壁化,能够实现节省资源化和低成本化。应予说明,本发明中,加工性是指制盖性,优异的制盖性是指没有拉伸变形且没有铆接裂纹。
具体实施方式
以下,依次对本发明的罐用钢板的成分组成、钢板组织、钢板特性、制造方法进行说明。应予说明,本发明并不限定于以下的实施方式。另外,以下的“开罐”是指将应用本发明的罐用钢板的EOE打开。
首先,对本发明的罐用钢板的成分组成进行说明。成分组成的说明中,表示各成分的含量的%是指质量%。
C:0.100%以上且小于0.130%
C为除提高拉伸强度以外,还通过形成珠光体而有助于减少屈服伸长率和降低开罐力的重要的元素。通过使C含量为0.100%以上,能够使珠光体为1.0%以上,使拉伸强度为630MPa以上。优选为0.105%以上。更优选为0.110%以上。另一方面,如果C含量为0.130%以上,则固溶C的增加,因而屈服伸长率增大。因此,C含量需要小于0.130%。优选为0.125%以下。
Si:0.04%以下
Si如果大量添加,则因表面稠化而表面处理性劣化,耐腐蚀性降低,因此需要使含量为0.04%以下。Si含量优选为0.03%以下。另一方面,Si有助于提高拉伸强度,因此,优选添加0.01%以上。
Mn:0.10%以上且0.60%以下
Mn不仅通过固溶强化而有助于提高拉伸强度,而且促进珠光体的生成。由此,促进加工固化,不仅有助于630MPa以上的拉伸强度,还能够有助于3.0%以下的屈服伸长率和降低开罐力。为了得到这样的效果,需要使Mn含量为0.10%以上。优选为0.20%以上。更优选为0.40%以上。另一方面,如果Mn含量超过0.60%,不仅对生成珠光体的贡献饱和,而且因过量的固溶强化作用而开罐力增大。因此,Mn含量需要为0.60%以下。优选为0.50%以下。
P:0.020%以下
P如果大量添加,则因过量的硬质化、中央偏析而加工性降低,并且耐腐蚀性降低。因此,P含量为0.020%以下。优选为0.018%以下。另一方面,P有助于提高拉伸强度,因此优选添加0.005%以上。优选为0.008%以上。
S:0.020%以下
S在钢中形成硫化物而使热轧性降低。因此,S含量为0.020%以下。优选为0.015%以下。更优选为0.012%以下。如果S含量为0.005%以上,则不论罐的内容物,均能够防止点蚀,因此,S优选添加0.005%以上。更优选为0.008%以上。
Al:0.01%以上且0.10%以下
Al作为脱氧元素有用,并且通过形成氮化物而有助于减少屈服伸长率。因此,需要含有0.01%以上。优选为0.03%。如果过量含有,则大量产生氧化铝并残留在钢板内而使加工性降低,因此,Al含量需要为0.10%以下。优选为0.09%以下。更优选为0.08%以下。
N:0.0005%以上且0.0040%以下
N如果以固溶N的形式存在,则屈服伸长率增加而加工性降低,因此,N含量需要为0.0040%以下。优选为0.0030%以下。更优选为0.0025%以下。另一方面,从难以使N稳定地小于0.0005%,且制造成本也上升的方面出发,N含量为0.0005%以上。
Nb:0.005%以上且0.030%以下
Nb是通过使铁素体晶粒微细化、形成碳化物而使拉伸强度提高的重要的元素,为了得到这样的效果,Nb需要为0.005%以上。优选为0.010%以上。更优选为0.012%以上。另一方面,含有超过0.030%时,再结晶温度过于变高,未再结晶晶粒残留,拉伸强度过量,开罐力增大。因此,Nb含量需要为0.030%以下。优选为0.023%以下。
B:超过0.0005%且为0.0050%以下
B与N形成BN而使固溶N减少,具有使屈服伸长率降低的效果。此外,通过以固溶B的形式存在,使铁素体晶粒微细化,有助于提高拉伸强度,因此B含量需要超过0.0005%。优选为0.0020%。更优选为0.0025%以上。即使过量含有B,上述的效果也饱和,而且以粒状的渗碳体的形式析出的C增加,珠光体减少,开罐性劣化,B含量需要为0.0050%以下。优选为0.0035%以下。更优选为0.0030%以下。
本发明的罐用钢板优选除上述成分以外,还含有Ti:0.005%以上且0.030%以下、Mo:0.01%以上且0.05%以下、Cr:0.05%以上且0.20%以下中的一种以上。
Ti:0.005%以上且0.030%以下
Ti以TiN的形式将N固定而具有使屈服伸长率降低的效果。另外,通过优先生成TiN而抑制BN的生成,确保固溶B,由此使铁素体晶的微细化,有助于提高屈服应力、拉伸强度。进而,通过形成微细的碳化物,也有助于提高拉伸强度。因此,优选含有0.005%以上的Ti。Ti含量进一步优选为0.010%以上。如果超过0.030%地含有Ti,则再结晶温度过于变高,未再结晶晶粒残留,拉伸强度过量。因此,Ti含量优选为0.030%以下。更优选为0.025%以下。
Mo:0.01%以上且0.05%以下
Mo通过使铁素体晶粒的微细化以及形成碳化物而有助于提高拉伸强度和增加珠光体量,因此优选含有0.01%以上。更优选为0.02%以上。如果超过0.05%地含有Mo,则这样的效果饱和,因此,Mo含量优选为0.05%以下。
Cr:0.05%以上且0.20%以下
Cr有助于增加珠光体量,因此,优选含有0.05%以上。更优选为0.08%以上。提高超过0.20%地含有Cr,则这样的效果饱和,因此Cr含量优选为0.20%以下。更优选为0.16%以下。
本发明的罐用钢板中的上述成分组成的剩余部分是Fe和不可避免的杂质。
接着,对本发明的罐用钢板的钢板组织进行说明。
珠光体的面积分率:1.0%以上
通过使珠光体分散在钢板组织内而含有,能够在开罐时促进边划线的断裂,降低开罐力。为了得到这样的效果,需要使珠光体的面积分率为1.0%以上。珠光体的面积分率优选为1.5%以上。进一步优选为1.8%以上。如果珠光体为10%以下,则可得到更良好的开罐性,因此,珠光体的面积分率优选为10%以下。进一步优选为5.0%以下。
剩余部分为铁素体相,可以含有粒状的渗碳体。虽然不需要含有马氏体、贝氏体、残留奥氏体等硬质相,但也可以在钢板组织中以面积分率的合计含有1%以下。
本发明中,以能够观察钢板的与轧制方向平行的垂直截面的方式取出样品并埋入树脂,研磨后,利用硝酸乙醇腐蚀液进行腐蚀而显现出组织后,利用扫描式电子显微镜(SEM)拍摄钢板组织。使用所拍摄的图像,通过图像处理来测定珠光体的面积分率。
接着,对本发明的罐用钢板的强度特性进行说明。
拉伸强度:630MPa以上且750MPa以下,屈服伸长率:3.0%以下,伸长率:3.0%以上且小于10.0%
为了在薄壁化的罐盖部确保充分的耐压强度,需要使罐盖部中使用的钢板的拉伸强度为630MPa以上。优选为650MPa以上。如果拉伸强度过量,则开罐力增大,因此,拉伸强度需要为750MPa以下。优选为710MPa以下。为了抑制铆接合加工时产生裂纹,伸长率需要为3.0%以上。优选为4.0%以上。如果伸长率过大,则在开罐时,EOE的缺口(边划线)不易断裂,开罐力过量,因此需要使伸长率小于10.0%。优选小于7.0%。为了防止盖加工时的拉伸变形,需要使屈服伸长率为3.0%以下。优选为2.0%以下。更优选为1.2%以下。
在本发明中,拉伸强度、屈服伸长率和伸长率是从轧制方向采取JIS 5号拉伸试验片,在210℃施加20分钟的时效热处理后,依据JIS Z 2241进行评价。
本发明的罐用钢板的板厚度没有特别限定,优选0.30mm以下。本发明的罐用钢板由于能够进行极薄的薄壁化,因此,从节省资源化和低成本化的观点考虑,更优选使板厚度为0.10~0.25mm。
接着,对本发明的罐用钢板的制造方法进行说明。可以在以下记载的条件下制造本发明的罐用钢板。应予说明,也可以适当地进行实施镀Sn、镀Ni、镀Cr等的镀覆工序、化学转化处理工序、层压等树脂膜被覆工序等工序。
加热温度:1100℃以上(优选范围)
如果使热轧前的板坯加热温度为1100℃以上,则所生成的氮化物变得微细,可得到更良好的拉伸强度,因此,板坯加热温度优选为1100℃以上。更优选为1150℃以上。含有Ti时,进一步更优选为1200℃以上。如果板坯加热温度我1280℃以下,则容易避免由氧化皮引起的表面缺陷,因此,优选为1280℃以下。板坯加热温度更优选为1250℃以下。
终轧温度:830℃以上且960℃以下(优选范围)
如果热轧的终轧温度为960℃以下,则可得到更微细的铁素体晶粒,冷轧、退火、二次冷轧后的拉伸强度变得良好,因此,优选使终轧温度为960℃以下。如果热轧的终轧温度为830℃以上,则在热轧中形成的Nb碳化物变得微细,可得到更良好的拉伸强度,因此,优选使终轧温度为830℃以上。终轧温度进一步优选为850℃以上。
卷取温度:450℃以上且小于670℃(优选范围)
如果卷取温度小于670℃,则热轧钢板中的渗碳体变得微细,在退火时充分地熔化而促进珠光体生成。此外,Nb碳化物等合金碳化物也变得微细,可得到更良好的拉伸强度。因此,卷取温度优选小于670℃。更优选为620℃以下。如果卷取温度为450℃以上,则可靠地得到Nb等的合金碳化物的析出效果,拉伸强度变得良好,因此,卷取温度优选为450℃以上。卷取温度更优选为550℃以上。
将卷取后的热轧板进行酸洗,除去表层氧化皮。酸洗条件只要能够除去表层氧化皮即可,条件没有特别规定。可以通过常规方法进行酸洗。
一次冷轧工序中的轧制率:85.0%以上(优选范围)
通过一次冷轧,退火后的铁素体晶粒微细化,拉伸强度提高。为了得到该效果,优选使一次冷轧的轧制率为85.0%以上。一次冷轧的轧制率进一步优选为87%以上。如果一次冷轧的轧制率为93%以下,则拉伸特性的各向异性小,可得到更良好的加工性。因此,一次冷轧的轧制率优选为93%以下。一次冷轧的轧制率进一步优选为90.4%以下。
退火温度:720℃以上且780℃以下
为了得到高拉伸强度和小屈服伸长率,重要的是在退火工序中生成珠光体。因此,需要使退火温度为720℃以上。退火温度优选为730℃以上。另一方面,如果退火温度超过780℃,则Nb碳化物等合金碳化物粗大化,此外铁素体晶粒也粗大化,拉伸强度降低,因此,退火温度需要为780℃以下。退火温度更优选为770℃以下。从材质的均匀性的观点考虑,退火方法优选连续退火。
退火时间没有特别限定,优选为15s以上。从铁素体晶粒的细粒化的观点考虑,退火时间优选为60s以下。更优选为40s以下。
二次冷轧工序中的轧制率:6.0%以上且30.0%以下
通过退火工序后的二次冷轧工序,提高罐盖的耐压强度所需的拉伸强度。为了得到这样的效果,二次冷轧工序的轧制率(二次轧制率)为6.0%以上。优选为10.0%以上。如果二次轧制率超过30.0%,则过量地导入应变,拉伸强度过量,开罐性劣化,因此,二次轧制率为30.0%以下。二次轧制率优选为20.0%以下。二次轧制率更优选为15.0%以下。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明。本发明的技术范围并不限定于以下的实施例。
将含有表1所示的钢No.1~30的成分且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成钢进行熔炼而制造钢板坯。将得到的钢板坯以表2所示的条件进行加热后,进行热轧、卷取,通过酸洗而除去氧化皮后,进行冷轧,利用连续退火炉进行退火,进行调质轧制,得到罐用钢板(钢板No.1~34)。
(拉伸强度、屈服伸长率、伸长率的评价)
沿着轧制方向从上述的罐用钢板采取JIS 5号拉伸试验片,在210℃进行20分钟的时效热处理后,依照JIS Z 2241评价拉伸强度、屈服伸长率和伸长率。将评价结果记载于表3。
(珠光体的面积分率的测定)
以能够观察钢板的与轧制方向平行的垂直截面的方式切出样品并埋入树脂,进行研磨。利用硝酸乙醇腐蚀液进行腐蚀而显现组织后,利用SEM以倍率3000倍拍摄随机地选择的2个视野的钢板组织。通过图像处理由所拍摄的各SEM图像测定珠光体的面积分率,求出其平均值。将测定结果记载于表3。
(加工性、开罐性的评价)
将上述的罐用钢板在210℃进行20分钟的时效热处理的后,制作63mm直径的全开放型的EOE。将没有铆接加工时的裂纹没有因拉伸变形所致的褶皱的情况设为加工性良好,设为“○”,将产生其中任一者的情况设为加工性差,设为“×”。以边划线50μm残厚对EOE进行边划线加工,拉时,测定边划线开始断裂时的力(开罐载荷),如果为25N以下,则设为开罐性良好,设为“○”,如果超过25N,则设为开罐性差,设为“×”。
本发明例均是拉伸强度为630MPa以上且750MPa以下,屈服伸长率为3.0%以下,珠光体的面积分率为1.0%以上,伸长率为3.0%以上且小于10.0%,加工性和开罐性良好。
另一方面,在比较例中,拉伸强度、屈服伸长率、珠光体的面积分率、加工性、开罐性中的任一个以上差。
Claims (3)
1.一种罐用钢板,作为成分组成,以质量%计含有C:0.100%以上且小于0.130%、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上且0.60%以下、P:0.020%以下、S:0.020%以下、Al:0.01%以上且0.10%以下、N:0.0005%以上且0.0040%以下、Nb:0.005%以上且0.030%以下、B:超过0.0005%且为0.0050%以下,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成,
所述罐用钢板具有以面积分率计含有1.0%以上的珠光体的铁素体组织,
以210℃实施20分钟的热处理后的拉伸强度为630MPa以上且750MPa以下,
屈服伸长率为3.0%以下,
伸长率为3.0%以上且小于10.0%。
2.根据权利要求1所述的罐用钢板,其中,作为成分组成,进一步以质量%计含有Ti:0.005%以上且0.030%以下、Mo:0.01%以上且0.05%以下、Cr:0.05%以上且0.20%以下中的一种以上。
3.一种罐用钢板的制造方法,是制造权利要求1或2所述的罐用钢板的方法,具有如下工序:
将钢板坯进行加热的工序,将加热后的钢板坯进行热轧的工序,将得到的热轧钢板卷取的工序,将卷取后的热轧钢板进行酸洗的工序,将酸洗后的热轧钢板进行一次冷轧的工序,将一次冷轧后的冷轧钢板进行退火的退火工序,以及将退火后的退火钢板进行二次冷轧的工序;
在所述退火工序中,将所述一次冷轧工序中得到的冷轧钢板以720℃以上且780℃以下的退火温度进行退火,
在所述二次冷轧工序中,将所述退火工序中得到的退火钢板以轧制率6.0%以上且30.0%以下进行冷轧。
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