JP4378840B2 - 缶用鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、飲料缶の用途、特に絞り加工の行われる２ピース缶に使用して好適なｒ値の面内異方性の小さい缶用鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絞り用途の缶用鋼板については、従来から種々の製造方法が提案されている。
例えば、特開昭62−161919号公報には、低炭素アルミキルド鋼の製造工程中、特に巻取り温度と冷延圧下率、再結晶焼鈍温度を調整することによって、ｒ値の面内異方性の小さい絞り加工性に優れる缶用鋼板の製造法が開示されている。
【０００３】
上記したような絞り用途の缶用鋼板において、ｒ値の面内異方性が大きいすなわちΔｒの絶対値が大きいと、絞り加工後にイヤリングと呼ばれるカップ高さの不均一が生じ、歩留りが低下するだけでなく、用途によっては、印刷がゆがむ不都合が生じたり、その後のフランジ加工において欠陥を誘発する原因となるため、この種鋼板では、ｒ値の面内異方性を小さくすることが特に重要とされる。
【０００４】
なお、ここでΔｒとは、次式で定義される値であり、正値あるいは０あるいは負値をとる。ｒ値の面内異方性が小さいとは、Δｒが０に近いすなわちΔｒの絶対値が小さいことを意味する。
Δｒ＝（ｒ0 ＋ｒ90−２ｒ45）／２
ここで、ｒ0 ：圧延方向のｒ値
ｒ90：圧延方向と90°の傾きをなす方向のｒ値
ｒ45：圧延方向と45°の傾きをなす方向のｒ値
【０００５】
面内異方性に影響を与える因子としては、種々考えられるけれども、その中でも、冷延圧下率と二次圧延率の影響が大きいとされ、「鉄と鋼Vol.86(2000)No.1P.32〜37）や特開平９−184018号公報に開示されているように、製品板厚に応じて熱延仕上げ厚みを調整する必要があった。
【０００６】
また、缶用鋼板は、コイルの長手方向および幅方向にわたって、安定した機械的性質を有することも必要とされる。
このため、特開平９−104919号公報では、熱延板の板厚については記載されていないものの、0.0050mass％以下の極低炭素鋼板において、一旦コイルに巻き取り、ついで巻き戻されたシートバーのエッジを加熱すること、ならびに摩擦係数が0.15以下の潤滑圧延を行うことが推奨されている。
しかしながら、上記したような極低炭素鋼板では、結晶粒が粗大化し易く、最終的に微細な結晶組織が得られないので、絞り加工後に肌荒れが生じる不利があった。
【０００７】
さらに、缶用鋼板では、最近、コストダウンのために、素材の薄肉化が進み、これに伴って従来にない高い冷延圧下率、二次圧延率が要求されているが、このような状況下でも面内異方性が小さいことが望まれている。
上記の要請に応えるものとして、特開平10−237592号公報には、炭素量が0.02mass％以下の鋼種について、板厚が 1.8mm以下の熱延板としたのち、冷間圧下率：75％以下で一次圧延を行い、焼鈍後、20％以下の圧下率で二次圧延を施す技術が開示されている。
しかしながら、この技術にしても、炭素量が極低炭の領域では上記と同様に、結晶粒が粗大化して肌荒れが生じ易いという問題があり、また0.01〜0.02mass％の低炭素域では、固溶Ｃの制御が極めて難しいため、製造条件のわずかなバラツキによっても炭化物の析出状態が変化し、それに伴い強度のバラツキが生じ易いという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、絞り加工後に肌荒れが生じることがなく、また素材を薄肉化した場合であっても特性にバラツキが生じることのない、ｒ値の面内異方性の小さい缶用鋼板の有利な製造方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、結晶粒を微細化して、絞り加工後の肌荒れを防止するには、ある程度炭素を含有させた方が有利であること、また薄肉化しても面内異方性の劣化を防止するためには、熱延仕上げ厚みを 1.5mm以下にする必要があることの知見を得た。
【００１０】
また、さらに研究を進めた結果、このような薄物の圧延においては、フェライト域だけでなくオーステナイト域においても潤滑圧延を活用しないと、表層に異常な集合組織が発達して、ｒ値およびその面内異方性が劣化することの知見を得た。
なお、潤滑圧延については、前述した特開平９−l04919号公報にも開示されているが、同公報では、鋼種がＣ≦0.005 mass％の極低炭素鋼板に限定されており、またその目的は、ｒ値などのコイル長手方向および幅方向にわたるバラツキを小さくすることであった。
また、潤滑圧延については、特開平10−237592号公報にも開示されているが、この技術もＣ量は0.02mass％以下と、炭素含有量が比較的低い鋼種に関する技術である。
【００１１】
しかしながら、上記のような潤滑圧延を施すと、コイル内でのばらつき以外に、特にこの発明のように炭素をある程度含有させて微細化を図った材料では、ｒ値とその面内異方性の絶対値が、炭素が低い場合から予測されるよりも大きく変動することが判明した。
そして、かかる場合に、Δｒを制御するためには、熱延板の板厚および摩擦係数をはじめとして、種々の製造条件を所定の範囲に制御する必要があることが究明されたのである。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１２】
すなわち、この発明は、質量百分率で、
Ｃ：0.020 〜0.050 ％、
Si：0.04％以下、
Mn：0.6 ％以下、
Al：0.005 〜0.1 ％、
Ｐ：0.02％以下、
Ｓ：0.02％以下、
Ｎ：0.0005〜0.010 ％
を含み、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になる鋼スラブを、仕上げ圧延温度：Ａr3〜（Ａr3＋100 ℃）、少なくとも仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板の摩擦係数：0.20以下の条件で熱間圧延して 0.8〜1.5 mm厚の熱延板としたのち、 500〜750 ℃の温度でコイルに巻き取り、酸洗後、圧下率：80〜88.3％で冷間圧延し、ついで再結晶温度以上で焼鈍を施したのち、9.8％以下の圧下率で二次圧延を施すことによって缶用鋼板を製造するものとし、その際、炭素量をＣ（mass％）、熱延板の板厚をｔ(mm)、熱間仕上げ圧延最終３スタンドにおける摩擦係数の最大値をμ、巻取り温度をCT（℃）、冷延圧下率をCR（％）、二次圧延圧下率をDR（％）とするとき、これらの関係式として次式(1)
Ａ＝7.882 −3.5 Ｃ−0.088 CR−0.014 DR
＋0.005(CT−700)−４μ(1.6−ｔ)2 --- (1)
で示されるＡの絶対値が0.30以下となるように、上記の各製造条件を調整することを特徴とする面内異方性の小さい缶用鋼板の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体的に説明する。
まず、この発明において、素材の成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、各元素の含有量の表示に用いた「％」は、特に断わりがない限り質量百分率（mass％）を表すものとする。
Ｃ：0.020 〜0.050 ％
Ｃは、組織の微細化や鋼の強化に有効な元素であるが、含有量が 0.020％未満では、固溶炭素の制御が難しく、炭化物の析出状態が熱延条件の影響を受け易くなって材質バラツキが生じ易くなる。また、結晶粒を微細化して、絞り加工後の肌荒れを抑制し、表面外観を向上させるためにも、Ｃ量は 0.020％以上とする必要がある。
さらに、この発明の主要な点である、オーステナイト域での極薄の熱間圧延において、潤滑圧延による面内異方性とｒ値の改善効果という点からも、 0.020％以上より好ましくは 0.025％以上のＣ含有下で潤滑圧延を施すことが重要である。
とはいえ、Ｃ量が 0.050％を超えると、炭化物が多くなりすぎて成形性が低下するので、Ｃ量は 0.020〜0.050 ％の範囲に限定した。
【００１４】
Si：0.04％以下
Siは、多量に含有されるとスケール欠陥などを誘発し、また材質を極端に硬質化して冷延圧延性が損なわれるので、Si量は0.04％以下、より好ましくは0.02％以下に限定した。
【００１５】
Mn：0.6 ％以下
Mnは、ＳをMnＳとして固定する働きがあるため、0.05％以上含有させることが好ましいが、0.6 ％を超えると材質が硬化して、冷間圧延性が悪化したり、伸びやｒ値の低下を招くので、Mn量は 0.6％以下に限定した。
【００１６】
Al：0.005 〜0.1 ％
Alは、溶製段階で脱酸剤として有効に寄与するだけでなく、固溶ＮをAlＮとして固定する上でも有用な元素である。このためには、少なくとも 0.005％の含有を必要とするが、 0.1％を超えるとその効果は飽和に達するだけでなく、伸びの低下を招くので、Alは 0.005〜0.1 ％の範囲で含有させるものとした。
【００１７】
Ｐ：0.02％以下
Ｐは、鋼の硬質化や加工性の低下を招くので、その混入は極力低減することが好ましいが、0.02％以下であれば許容される。
【００１８】
Ｓ：0.02％以下
Ｓ量が0.02％を超えると熱間割れなどを誘発するだけでなく、伸び等の低下を招くので、Ｓ量は0.02％以下に限定した。
【００１９】
Ｎ：0.0005〜0.010 ％
成形性を確保するためには、Ｎ量は 0.010％以下まで低減する必要がある。しかしながら、現状の溶製技術では0.0005％を下回る値まで低減することは極めて難しいので、Ｎ量は0.0005〜0.010 ％の範囲に限定した。
【００２０】
次に、この発明の製造条件について説明する。
まず、スラブの製造方法としては、連続鋳造法が有利に適合するが、造塊−分塊法であってもかまわないのはいうまでもない。
スラブ加熱温度も、同様に、特に限定されることはないが、1000〜1250℃程度が好適である。
【００２１】
上記のスラブ加熱後、熱間圧延を施すが、この熱間圧延においては、仕上げ厚み、仕上げ圧延温度および仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板との摩擦係数が重要である。
１) 熱間圧延の仕上げ厚み：0.8 〜1.5 mm
缶用鋼板は、素材の薄肉化が進み、最終製品のΔｒを制御するためには、板厚が 1.5mm以下の熱延板とする必要がある。 また、この発明で制御項目とした、オーステナイト域での潤滑圧延において、潤滑不良によりｒ値の面内異方性が大きく変化するのが、1.5 mm以下であり、それ以上の板厚では、従来より予測されるΔｒの制御で十分であることも、仕上げ厚みを 1.5mm以下にした理由である。
しかしながら、0.8 mmを下回る厚みまで仕上げるのは、現状の設備では極めて難しいので、熱間圧延における仕上げ厚みは 0.8〜1.5 mmの範囲に限定した。
なお、コイル長手方向および幅方向の材質の均質化のために、粗圧延後のシートバーを一旦コイルに巻き取り、これを巻き戻す際に、先行のシートバーと後行のシートバーを接合する方法、またシートバーをエッジを含めて加熱する方法等を、必要に応じて組み合わせることができるのはいうまでもない。
【００２２】
２) 仕上げ圧延温度：Ａr3〜（Ａr3＋100 ℃）
仕上げ圧延温度がＡr3変態点未満では、表層に粗大粒が形成され、肌荒れやｒ値の面内異方性が大きくなる原因となり、一方（Ａr3＋100 ℃）を超えると、スケール欠陥が多発するので、仕上げ圧延温度はＡr3〜（Ａr3＋100 ℃）の範囲に限定した。
【００２３】
３) 少なくとも仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板との摩擦係数：0.20以下
熱間圧延における仕上げ厚みが、上記１) に示したように薄くなると、γ域においても、圧延ロールと鋼板の摩擦係数が重要となり、特に板厚が薄くなる少なくとも仕上げ圧延の最終３スタンドについては、各スタンドにおける摩擦係数を0.20以下とする必要がある。
というのは、少なくとも最終３スタンドの摩擦係数が0.20を超えると、熱延板表層に異常な集合組織が形成され、板厚が薄いが故にこの集合組織が鋼板の主要な集合組織となるからである。 この集合組織は、冷延−再結晶焼鈍後も残存し、ｒ値の面内異方性を変化させ、Δｒ値を負値とする傾向にあるだけでなく、平均ｒ値を下げるために好ましくない。
【００２４】
また、この効果は、前述したような、Ｃ量が0.02％以上の低炭素鋼板で顕著である。
すなわち、Ｃ量が 0.020％以下、特に0.0050％以下の極低炭素域は、元々ｒ値が高く、かような成分系では特に潤滑圧延を行わなくても、缶用鋼板の絞り性に十分なｒ値を得ることができ、また焼鈍後のΔｒ値は正値であり、二次圧延によりΔｒは負値の方向に変化することから、Δｒをゼロにすることも、一次圧延率と二次圧延率の調整で、それほど困難ではなかった。 これに対し、Ｃ量が0.02％以上になると、本来、平均ｒ値が低く、またΔｒも負値になり易いので、薄物のγ域での潤滑圧延が非常に有効であることが判明した。
この場合、熱延板の板厚ｔと摩擦係数μのΔｒへの寄与について種々検討した結果、次式で示される関数
４μ(1.6−ｔ)2
ただし、μ：最終３スタンドの摩擦係数の最大値
ｔ：熱延板の板厚（mm）
として表されることが見出された。
【００２５】
４) 巻取り温度：500 〜750 ℃
巻取り温度が、500 ℃未満では、巻き取り後、固溶炭素が残り易いため、面内異方性が大幅に低下するおそれがあり、一方 750℃を超えると、低炭素鋼板では特に表層に粗大粒の形成が懸念されるので、巻取り温度は 500〜750 ℃の範囲に限定した。
【００２６】
ついで、酸洗後、冷延圧延を行う。
５) 冷延圧下率：80〜88.3％
缶用鋼板の場合、製品板厚を薄くする必要があり、熱延仕上げ厚みとの兼ね合いで少なくとも80％の冷間圧延率を必要とする。しかしながら、冷延圧下率が88.3％を超えるとΔｒ値が負値でしかも大きな値となり、イヤリングが大きくなって歩留りの低下を招くので、冷延圧下率は80〜88.3％の範囲に限定した。
【００２７】
６) 焼鈍温度：再結晶温度以上
焼鈍温度は、鋼板の再結晶温度以上とする必要がある。とはいえ、800 ℃を超えると結晶粒が粗大化し、製品を成形した場合に肌荒れの原因となるので、焼鈍温度の上限は 800℃程度とすることが好ましい。なお、焼鈍が連続焼鈍とすることが好ましい。
【００２８】
７) 二次圧延圧下率：9.8％以下
この二次圧延（調質圧延ともいう）は、所定の硬さに調整する目的で行われる。しかしながら、二次圧延圧下率が9.8％を超えると、加工性が低下し、プレス成形に耐えなくなるだけでなく、ｒ値の面内異方性が大きくなり、イヤリングが大きくなって歩留りの低下を招くので、二次圧延圧下率は9.8％以下に制限した。
【００２９】
以上、Δｒに影響を及ぼす種々の製造条件について、その適正範囲を説明したが、これらのΔｒへの寄与を考慮して、Δｒを総合的に判断できる指標を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、炭素量をＣ（mass％）、熱延板の板厚をｔ(mm)、熱間圧延における仕上げ最終３スタンドの摩擦係数のうちの最大の摩擦係数をμ、巻取り温度をCT（℃）、冷延圧下率をCR（％）、二次圧延圧下率をDR（％）とするとき、次式(1)
Ａ＝7.882 −3.5 Ｃ−0.088 CR−0.014 DR
＋0.005(CT−700)−４μ(1.6−ｔ)2 --- (1)
で示されるＡを指標として、μを0.20以下、かつ仕上げ圧延温度をＡr3〜（Ａr3＋100 ℃）とした場合に、このＡの絶対値が0.30以下となるように各製造条件を調整すれば、Δｒの絶対値が0.30以下と良好な面内異方性を確保できることが究明された。
そして、絞り用途となる２ピース缶では、ｒ値の面内異方性すなわちΔｒが特に重要であるが、このＡ値の絶対値で0.30以下に制御してやれば, 極めて良好な結果を得ることができるのである。
【００３０】
【実施例】
表１に示す成分組成になる鋼スラブを、表２に示す条件で処理することにより、缶用鋼板を製造した。表２中、水準a 〜ｆは熱延条件の影響を、水準ｇ〜ｎは二次圧延の影響を、水準ｏ〜ｓはＣ量の影響を、それぞれ調査したものである。なお、表２の摩擦係数μは、仕上げ最終３スタンドの摩擦係数のうち、最大の摩擦係数である。
かくして得られた缶用鋼板について、引張特性、平均ｒ値、Δｒおよびカップ成形後に肌荒れの有無（目視）について調査した結果を表２に併記する。
【００３１】
ここで、平均ｒ値は、次式で定義される値である。
平均ｒ値＝（ｒ0 ＋ｒ90＋２ｒ45）／４
また、表２における平均ｒ値およびΔｒは、Contorol products 社（ＵＳＡ）の Module Drawability testerを用いて求めた。この方法は、Steel Met. Ind.,50 (1973), 328に示されるように、ｒ値とヤング率の間に相関関係があることから、ヤング率を「磁歪振動方式」により求め、測定したヤング率から平均ｒ値およびΔｒを求めるものである。
さらに、肌荒れ有無を評価する際のカップ形式は、打ち抜き径：150 mm、絞り比（打ち抜き径／成形後のカップ径）：２として行った。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２中、水準a 〜ｇは、鋼記号Ａの鋼種を用い、主に熱延時の摩擦係数を変化させた時の特性を調査したものであるが、水準ｄ，ｅのように熱延時の摩擦係数が0.20を超えた場合には、平均ｒ値が 1.0以下と低いか、あるいはΔｒが−0.30を超える負で大きな値となった。 また、水準ｆは、フェライト域での圧延であったため、熱延板の結晶粒が大きくなり、肌荒れの発生が見られた。さらに、水準ｇは、Ａ値の絶対値が0.30を超え、Δｒが−0.30を超える負で大きな値となった。
水準ｈ〜ｏは、同じく鋼記号Ａの鋼種を用い、主に二次圧延率を変化させた場合であるが、水準ｌ〜ｏのように摩擦係数が0.20を超えた場合は、摩擦係数の小さい水準ｈ〜ｊに比べて、全体的に平均ｒ値が低く、またΔｒも負で大きな値となった。
水準ｐ〜ｔは、鋼記号Ａ〜Ｅの鋼種を用い、主にＣ量の影響を見たものであるが、水準ｓに示したように使用鋼スラブの炭素量が高い場合には、潤滑性がよくてもｒ値が低く、またΔｒも負で大きくなっている。 一方、水準ｔのように使用鋼スラブの炭素量が低すぎる場合には、平均ｒ値が低く、またΔｒも負で大きな値となっている。
【００３５】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、平均ｒ値が 1.0以上と高く、しかもその面内異方性すなわちΔｒの絶対値が0.30と小さく、従って特性のバラツキが小さく、さらに絞り加工後に肌荒れが生じることなく、美麗な外観を呈する缶用鋼板を安定して得ることができる。
【発明の属する技術分野】
この発明は、飲料缶の用途、特に絞り加工の行われる２ピース缶に使用して好適なｒ値の面内異方性の小さい缶用鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絞り用途の缶用鋼板については、従来から種々の製造方法が提案されている。
例えば、特開昭62−161919号公報には、低炭素アルミキルド鋼の製造工程中、特に巻取り温度と冷延圧下率、再結晶焼鈍温度を調整することによって、ｒ値の面内異方性の小さい絞り加工性に優れる缶用鋼板の製造法が開示されている。
【０００３】
上記したような絞り用途の缶用鋼板において、ｒ値の面内異方性が大きいすなわちΔｒの絶対値が大きいと、絞り加工後にイヤリングと呼ばれるカップ高さの不均一が生じ、歩留りが低下するだけでなく、用途によっては、印刷がゆがむ不都合が生じたり、その後のフランジ加工において欠陥を誘発する原因となるため、この種鋼板では、ｒ値の面内異方性を小さくすることが特に重要とされる。
【０００４】
なお、ここでΔｒとは、次式で定義される値であり、正値あるいは０あるいは負値をとる。ｒ値の面内異方性が小さいとは、Δｒが０に近いすなわちΔｒの絶対値が小さいことを意味する。
Δｒ＝（ｒ0 ＋ｒ90−２ｒ45）／２
ここで、ｒ0 ：圧延方向のｒ値
ｒ90：圧延方向と90°の傾きをなす方向のｒ値
ｒ45：圧延方向と45°の傾きをなす方向のｒ値
【０００５】
面内異方性に影響を与える因子としては、種々考えられるけれども、その中でも、冷延圧下率と二次圧延率の影響が大きいとされ、「鉄と鋼Vol.86(2000)No.1P.32〜37）や特開平９−184018号公報に開示されているように、製品板厚に応じて熱延仕上げ厚みを調整する必要があった。
【０００６】
また、缶用鋼板は、コイルの長手方向および幅方向にわたって、安定した機械的性質を有することも必要とされる。
このため、特開平９−104919号公報では、熱延板の板厚については記載されていないものの、0.0050mass％以下の極低炭素鋼板において、一旦コイルに巻き取り、ついで巻き戻されたシートバーのエッジを加熱すること、ならびに摩擦係数が0.15以下の潤滑圧延を行うことが推奨されている。
しかしながら、上記したような極低炭素鋼板では、結晶粒が粗大化し易く、最終的に微細な結晶組織が得られないので、絞り加工後に肌荒れが生じる不利があった。
【０００７】
さらに、缶用鋼板では、最近、コストダウンのために、素材の薄肉化が進み、これに伴って従来にない高い冷延圧下率、二次圧延率が要求されているが、このような状況下でも面内異方性が小さいことが望まれている。
上記の要請に応えるものとして、特開平10−237592号公報には、炭素量が0.02mass％以下の鋼種について、板厚が 1.8mm以下の熱延板としたのち、冷間圧下率：75％以下で一次圧延を行い、焼鈍後、20％以下の圧下率で二次圧延を施す技術が開示されている。
しかしながら、この技術にしても、炭素量が極低炭の領域では上記と同様に、結晶粒が粗大化して肌荒れが生じ易いという問題があり、また0.01〜0.02mass％の低炭素域では、固溶Ｃの制御が極めて難しいため、製造条件のわずかなバラツキによっても炭化物の析出状態が変化し、それに伴い強度のバラツキが生じ易いという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、絞り加工後に肌荒れが生じることがなく、また素材を薄肉化した場合であっても特性にバラツキが生じることのない、ｒ値の面内異方性の小さい缶用鋼板の有利な製造方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、結晶粒を微細化して、絞り加工後の肌荒れを防止するには、ある程度炭素を含有させた方が有利であること、また薄肉化しても面内異方性の劣化を防止するためには、熱延仕上げ厚みを 1.5mm以下にする必要があることの知見を得た。
【００１０】
また、さらに研究を進めた結果、このような薄物の圧延においては、フェライト域だけでなくオーステナイト域においても潤滑圧延を活用しないと、表層に異常な集合組織が発達して、ｒ値およびその面内異方性が劣化することの知見を得た。
なお、潤滑圧延については、前述した特開平９−l04919号公報にも開示されているが、同公報では、鋼種がＣ≦0.005 mass％の極低炭素鋼板に限定されており、またその目的は、ｒ値などのコイル長手方向および幅方向にわたるバラツキを小さくすることであった。
また、潤滑圧延については、特開平10−237592号公報にも開示されているが、この技術もＣ量は0.02mass％以下と、炭素含有量が比較的低い鋼種に関する技術である。
【００１１】
しかしながら、上記のような潤滑圧延を施すと、コイル内でのばらつき以外に、特にこの発明のように炭素をある程度含有させて微細化を図った材料では、ｒ値とその面内異方性の絶対値が、炭素が低い場合から予測されるよりも大きく変動することが判明した。
そして、かかる場合に、Δｒを制御するためには、熱延板の板厚および摩擦係数をはじめとして、種々の製造条件を所定の範囲に制御する必要があることが究明されたのである。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１２】
すなわち、この発明は、質量百分率で、
Ｃ：0.020 〜0.050 ％、
Si：0.04％以下、
Mn：0.6 ％以下、
Al：0.005 〜0.1 ％、
Ｐ：0.02％以下、
Ｓ：0.02％以下、
Ｎ：0.0005〜0.010 ％
を含み、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になる鋼スラブを、仕上げ圧延温度：Ａr3〜（Ａr3＋100 ℃）、少なくとも仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板の摩擦係数：0.20以下の条件で熱間圧延して 0.8〜1.5 mm厚の熱延板としたのち、 500〜750 ℃の温度でコイルに巻き取り、酸洗後、圧下率：80〜88.3％で冷間圧延し、ついで再結晶温度以上で焼鈍を施したのち、9.8％以下の圧下率で二次圧延を施すことによって缶用鋼板を製造するものとし、その際、炭素量をＣ（mass％）、熱延板の板厚をｔ(mm)、熱間仕上げ圧延最終３スタンドにおける摩擦係数の最大値をμ、巻取り温度をCT（℃）、冷延圧下率をCR（％）、二次圧延圧下率をDR（％）とするとき、これらの関係式として次式(1)
Ａ＝7.882 −3.5 Ｃ−0.088 CR−0.014 DR
＋0.005(CT−700)−４μ(1.6−ｔ)2 --- (1)
で示されるＡの絶対値が0.30以下となるように、上記の各製造条件を調整することを特徴とする面内異方性の小さい缶用鋼板の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体的に説明する。
まず、この発明において、素材の成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、各元素の含有量の表示に用いた「％」は、特に断わりがない限り質量百分率（mass％）を表すものとする。
Ｃ：0.020 〜0.050 ％
Ｃは、組織の微細化や鋼の強化に有効な元素であるが、含有量が 0.020％未満では、固溶炭素の制御が難しく、炭化物の析出状態が熱延条件の影響を受け易くなって材質バラツキが生じ易くなる。また、結晶粒を微細化して、絞り加工後の肌荒れを抑制し、表面外観を向上させるためにも、Ｃ量は 0.020％以上とする必要がある。
さらに、この発明の主要な点である、オーステナイト域での極薄の熱間圧延において、潤滑圧延による面内異方性とｒ値の改善効果という点からも、 0.020％以上より好ましくは 0.025％以上のＣ含有下で潤滑圧延を施すことが重要である。
とはいえ、Ｃ量が 0.050％を超えると、炭化物が多くなりすぎて成形性が低下するので、Ｃ量は 0.020〜0.050 ％の範囲に限定した。
【００１４】
Si：0.04％以下
Siは、多量に含有されるとスケール欠陥などを誘発し、また材質を極端に硬質化して冷延圧延性が損なわれるので、Si量は0.04％以下、より好ましくは0.02％以下に限定した。
【００１５】
Mn：0.6 ％以下
Mnは、ＳをMnＳとして固定する働きがあるため、0.05％以上含有させることが好ましいが、0.6 ％を超えると材質が硬化して、冷間圧延性が悪化したり、伸びやｒ値の低下を招くので、Mn量は 0.6％以下に限定した。
【００１６】
Al：0.005 〜0.1 ％
Alは、溶製段階で脱酸剤として有効に寄与するだけでなく、固溶ＮをAlＮとして固定する上でも有用な元素である。このためには、少なくとも 0.005％の含有を必要とするが、 0.1％を超えるとその効果は飽和に達するだけでなく、伸びの低下を招くので、Alは 0.005〜0.1 ％の範囲で含有させるものとした。
【００１７】
Ｐ：0.02％以下
Ｐは、鋼の硬質化や加工性の低下を招くので、その混入は極力低減することが好ましいが、0.02％以下であれば許容される。
【００１８】
Ｓ：0.02％以下
Ｓ量が0.02％を超えると熱間割れなどを誘発するだけでなく、伸び等の低下を招くので、Ｓ量は0.02％以下に限定した。
【００１９】
Ｎ：0.0005〜0.010 ％
成形性を確保するためには、Ｎ量は 0.010％以下まで低減する必要がある。しかしながら、現状の溶製技術では0.0005％を下回る値まで低減することは極めて難しいので、Ｎ量は0.0005〜0.010 ％の範囲に限定した。
【００２０】
次に、この発明の製造条件について説明する。
まず、スラブの製造方法としては、連続鋳造法が有利に適合するが、造塊−分塊法であってもかまわないのはいうまでもない。
スラブ加熱温度も、同様に、特に限定されることはないが、1000〜1250℃程度が好適である。
【００２１】
上記のスラブ加熱後、熱間圧延を施すが、この熱間圧延においては、仕上げ厚み、仕上げ圧延温度および仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板との摩擦係数が重要である。
１) 熱間圧延の仕上げ厚み：0.8 〜1.5 mm
缶用鋼板は、素材の薄肉化が進み、最終製品のΔｒを制御するためには、板厚が 1.5mm以下の熱延板とする必要がある。 また、この発明で制御項目とした、オーステナイト域での潤滑圧延において、潤滑不良によりｒ値の面内異方性が大きく変化するのが、1.5 mm以下であり、それ以上の板厚では、従来より予測されるΔｒの制御で十分であることも、仕上げ厚みを 1.5mm以下にした理由である。
しかしながら、0.8 mmを下回る厚みまで仕上げるのは、現状の設備では極めて難しいので、熱間圧延における仕上げ厚みは 0.8〜1.5 mmの範囲に限定した。
なお、コイル長手方向および幅方向の材質の均質化のために、粗圧延後のシートバーを一旦コイルに巻き取り、これを巻き戻す際に、先行のシートバーと後行のシートバーを接合する方法、またシートバーをエッジを含めて加熱する方法等を、必要に応じて組み合わせることができるのはいうまでもない。
【００２２】
２) 仕上げ圧延温度：Ａr3〜（Ａr3＋100 ℃）
仕上げ圧延温度がＡr3変態点未満では、表層に粗大粒が形成され、肌荒れやｒ値の面内異方性が大きくなる原因となり、一方（Ａr3＋100 ℃）を超えると、スケール欠陥が多発するので、仕上げ圧延温度はＡr3〜（Ａr3＋100 ℃）の範囲に限定した。
【００２３】
３) 少なくとも仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板との摩擦係数：0.20以下
熱間圧延における仕上げ厚みが、上記１) に示したように薄くなると、γ域においても、圧延ロールと鋼板の摩擦係数が重要となり、特に板厚が薄くなる少なくとも仕上げ圧延の最終３スタンドについては、各スタンドにおける摩擦係数を0.20以下とする必要がある。
というのは、少なくとも最終３スタンドの摩擦係数が0.20を超えると、熱延板表層に異常な集合組織が形成され、板厚が薄いが故にこの集合組織が鋼板の主要な集合組織となるからである。 この集合組織は、冷延−再結晶焼鈍後も残存し、ｒ値の面内異方性を変化させ、Δｒ値を負値とする傾向にあるだけでなく、平均ｒ値を下げるために好ましくない。
【００２４】
また、この効果は、前述したような、Ｃ量が0.02％以上の低炭素鋼板で顕著である。
すなわち、Ｃ量が 0.020％以下、特に0.0050％以下の極低炭素域は、元々ｒ値が高く、かような成分系では特に潤滑圧延を行わなくても、缶用鋼板の絞り性に十分なｒ値を得ることができ、また焼鈍後のΔｒ値は正値であり、二次圧延によりΔｒは負値の方向に変化することから、Δｒをゼロにすることも、一次圧延率と二次圧延率の調整で、それほど困難ではなかった。 これに対し、Ｃ量が0.02％以上になると、本来、平均ｒ値が低く、またΔｒも負値になり易いので、薄物のγ域での潤滑圧延が非常に有効であることが判明した。
この場合、熱延板の板厚ｔと摩擦係数μのΔｒへの寄与について種々検討した結果、次式で示される関数
４μ(1.6−ｔ)2
ただし、μ：最終３スタンドの摩擦係数の最大値
ｔ：熱延板の板厚（mm）
として表されることが見出された。
【００２５】
４) 巻取り温度：500 〜750 ℃
巻取り温度が、500 ℃未満では、巻き取り後、固溶炭素が残り易いため、面内異方性が大幅に低下するおそれがあり、一方 750℃を超えると、低炭素鋼板では特に表層に粗大粒の形成が懸念されるので、巻取り温度は 500〜750 ℃の範囲に限定した。
【００２６】
ついで、酸洗後、冷延圧延を行う。
５) 冷延圧下率：80〜88.3％
缶用鋼板の場合、製品板厚を薄くする必要があり、熱延仕上げ厚みとの兼ね合いで少なくとも80％の冷間圧延率を必要とする。しかしながら、冷延圧下率が88.3％を超えるとΔｒ値が負値でしかも大きな値となり、イヤリングが大きくなって歩留りの低下を招くので、冷延圧下率は80〜88.3％の範囲に限定した。
【００２７】
６) 焼鈍温度：再結晶温度以上
焼鈍温度は、鋼板の再結晶温度以上とする必要がある。とはいえ、800 ℃を超えると結晶粒が粗大化し、製品を成形した場合に肌荒れの原因となるので、焼鈍温度の上限は 800℃程度とすることが好ましい。なお、焼鈍が連続焼鈍とすることが好ましい。
【００２８】
７) 二次圧延圧下率：9.8％以下
この二次圧延（調質圧延ともいう）は、所定の硬さに調整する目的で行われる。しかしながら、二次圧延圧下率が9.8％を超えると、加工性が低下し、プレス成形に耐えなくなるだけでなく、ｒ値の面内異方性が大きくなり、イヤリングが大きくなって歩留りの低下を招くので、二次圧延圧下率は9.8％以下に制限した。
【００２９】
以上、Δｒに影響を及ぼす種々の製造条件について、その適正範囲を説明したが、これらのΔｒへの寄与を考慮して、Δｒを総合的に判断できる指標を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、炭素量をＣ（mass％）、熱延板の板厚をｔ(mm)、熱間圧延における仕上げ最終３スタンドの摩擦係数のうちの最大の摩擦係数をμ、巻取り温度をCT（℃）、冷延圧下率をCR（％）、二次圧延圧下率をDR（％）とするとき、次式(1)
Ａ＝7.882 −3.5 Ｃ−0.088 CR−0.014 DR
＋0.005(CT−700)−４μ(1.6−ｔ)2 --- (1)
で示されるＡを指標として、μを0.20以下、かつ仕上げ圧延温度をＡr3〜（Ａr3＋100 ℃）とした場合に、このＡの絶対値が0.30以下となるように各製造条件を調整すれば、Δｒの絶対値が0.30以下と良好な面内異方性を確保できることが究明された。
そして、絞り用途となる２ピース缶では、ｒ値の面内異方性すなわちΔｒが特に重要であるが、このＡ値の絶対値で0.30以下に制御してやれば, 極めて良好な結果を得ることができるのである。
【００３０】
【実施例】
表１に示す成分組成になる鋼スラブを、表２に示す条件で処理することにより、缶用鋼板を製造した。表２中、水準a 〜ｆは熱延条件の影響を、水準ｇ〜ｎは二次圧延の影響を、水準ｏ〜ｓはＣ量の影響を、それぞれ調査したものである。なお、表２の摩擦係数μは、仕上げ最終３スタンドの摩擦係数のうち、最大の摩擦係数である。
かくして得られた缶用鋼板について、引張特性、平均ｒ値、Δｒおよびカップ成形後に肌荒れの有無（目視）について調査した結果を表２に併記する。
【００３１】
ここで、平均ｒ値は、次式で定義される値である。
平均ｒ値＝（ｒ0 ＋ｒ90＋２ｒ45）／４
また、表２における平均ｒ値およびΔｒは、Contorol products 社（ＵＳＡ）の Module Drawability testerを用いて求めた。この方法は、Steel Met. Ind.,50 (1973), 328に示されるように、ｒ値とヤング率の間に相関関係があることから、ヤング率を「磁歪振動方式」により求め、測定したヤング率から平均ｒ値およびΔｒを求めるものである。
さらに、肌荒れ有無を評価する際のカップ形式は、打ち抜き径：150 mm、絞り比（打ち抜き径／成形後のカップ径）：２として行った。
【００３２】
【表１】
【表２】
表２中、水準a 〜ｇは、鋼記号Ａの鋼種を用い、主に熱延時の摩擦係数を変化させた時の特性を調査したものであるが、水準ｄ，ｅのように熱延時の摩擦係数が0.20を超えた場合には、平均ｒ値が 1.0以下と低いか、あるいはΔｒが−0.30を超える負で大きな値となった。 また、水準ｆは、フェライト域での圧延であったため、熱延板の結晶粒が大きくなり、肌荒れの発生が見られた。さらに、水準ｇは、Ａ値の絶対値が0.30を超え、Δｒが−0.30を超える負で大きな値となった。
水準ｈ〜ｏは、同じく鋼記号Ａの鋼種を用い、主に二次圧延率を変化させた場合であるが、水準ｌ〜ｏのように摩擦係数が0.20を超えた場合は、摩擦係数の小さい水準ｈ〜ｊに比べて、全体的に平均ｒ値が低く、またΔｒも負で大きな値となった。
水準ｐ〜ｔは、鋼記号Ａ〜Ｅの鋼種を用い、主にＣ量の影響を見たものであるが、水準ｓに示したように使用鋼スラブの炭素量が高い場合には、潤滑性がよくてもｒ値が低く、またΔｒも負で大きくなっている。 一方、水準ｔのように使用鋼スラブの炭素量が低すぎる場合には、平均ｒ値が低く、またΔｒも負で大きな値となっている。
【００３５】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、平均ｒ値が 1.0以上と高く、しかもその面内異方性すなわちΔｒの絶対値が0.30と小さく、従って特性のバラツキが小さく、さらに絞り加工後に肌荒れが生じることなく、美麗な外観を呈する缶用鋼板を安定して得ることができる。
Claims (1)
- 質量百分率で、
Ｃ：0.020〜0.050 ％、
Si：0.04％以下、
Mn：0.6 ％以下、
Al：0.005〜0.1 ％、
Ｐ：0.02％以下、
Ｓ：0.02％以下、
Ｎ：0.0005〜0.010 ％
を含み、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になる鋼スラブを、仕上げ圧延温度：Ａr3〜（Ａr3＋100 ℃）、少なくとも仕上げ最終３スタンドにおける圧延ロールと鋼板の摩擦係数：0.20以下の条件で熱間圧延して 0.8〜1.5 mm厚の熱延板としたのち、 500〜750 ℃の温度でコイルに巻き取り、酸洗後、圧下率：80〜88.3％で冷間圧延し、ついで再結晶温度以上で焼鈍を施したのち、9.8％以下の圧下率で二次圧延を施すことによって缶用鋼板を製造するものとし、その際、炭素量をＣ（mass％）、熱延板の板厚をｔ(mm)、熱間仕上げ圧延最終３スタンドにおける摩擦係数の最大値をμ、巻取り温度をCT（℃）、冷延圧下率をCR（％）、二次圧延圧下率をDR（％）とするとき、これらの関係式として次式(1)
Ａ＝7.882 −3.5 Ｃ−0.088 CR−0.014 DR
＋0.005(CT−700)−４μ(1.6−ｔ)2 --- (1)
で示されるＡの絶対値が0.30以下となるように、上記の各製造条件を調整することを特徴とする缶用鋼板の製造方法。
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