JPH01306527A - 異方性の小さい硬質薄鋼板の製造方法 - Google Patents

異方性の小さい硬質薄鋼板の製造方法

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JPH01306527A
JPH01306527A JP13646288A JP13646288A JPH01306527A JP H01306527 A JPH01306527 A JP H01306527A JP 13646288 A JP13646288 A JP 13646288A JP 13646288 A JP13646288 A JP 13646288A JP H01306527 A JPH01306527 A JP H01306527A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は異方性の小さい硬質薄鋼板の製造方法に関し、
より詳しくは絞り加工に適した所謂耳発生の小さい硬質
薄鋼板の製造方法に関する。
〔従来技術及び問題点〕
従来JISにおいて、ぶりき、ティンフリースチール(
T F S )等の缶用鋼板の調質度は製造方法により
1回圧延製品(S R: Single Co1d−r
educedProduct )と、2回圧延製品(D
 R: Double Co1d−reduced P
roduct )とに分類され、さらにSRはHR30
Tの硬度で第1表の様に規定され、DRはHR30Tお
よび耐力で第2表の様に規定されている。
ぶりき、TFS等を素材とした缶には蓋部、胴部、底部
からなる3ピ一ス缶と、胴部と底部を絞り、シゴキ加工
等により一体成形したD I (drawnand 1
roned)缶やD RD (drawn and r
edrawn )缶およびD T R(draw / 
thin/ redraw)缶等の2ピ一ス缶がある。
2ピ一ス缶は接合部が少ないだけに耐リーク性などの点
で優れた缶機能を有するので、アルミ、鋼基材共に増加
傾向にある。
〔発明が解決すべき課題〕
軽量化、省資源およびコストダウンの観点より2ピ一ス
缶の薄ゲージ化が要請されているが、薄ゲージ化すると
製缶時、搬送時の強度低下が生じ、内容物充填後の耐圧
低下による変形さえ生じる傾向がある。強度低下並びに
耐圧低下を解決するため調質度の高いDRによる製缶が
試みられている。しかしながらDRは一般に絞り加工時
基材の異方性に起因する耳の発生が大きく、歩留の低下
、品質低下を不可避的にもたらしている。この耳の発生
原因は製缶上の要因もあるが、主として鋼板の異方性に
起因するもので、現状ではこの硬質薄鋼板の異方性の問
題は十分に解決されているとは云い難い。
この問題解決のため、仕上温度830〜900℃、巻取
温度580〜730℃にて熱間圧延し、一次冷間圧延圧
下率R1を60〜79.9%とし、二次冷間圧延圧下率
R2を一〇、92R+ + 8.1≦R2≦−0,75
RIモ98とする異方性を改善した超硬質極薄冷延鋼板
製造方法が提案されている(特開昭59−113123
)が、追試の結果、酸洗でのスケール残留による表面不
良、鋼板の耐力不足が認められ、従来技術の問題は必ず
しも充分に解決されていなかった。
DI缶成形法は、シート又はコイル状冷延鋼板から平板
状の被成形材料(ブランク)を打抜き、カップ状の成形
体(1stカツプ)に絞り、続く2〜3回のシゴキ加工
により、1stカツプ側壁の厚みを減少加工することに
より造られる。
また、DRD缶成形成形法ランクを絞り加工によって製
缶される缶である点でDI缶成形法と共通する点を有す
るが、DI缶成形法のようにカップ側壁缶素材の積極的
な厚み減少加工であるシゴキ加工を行なわず、二次加工
も絞り加工のみである点で異なる。
さらに、DTRTR形成形法ブランクを絞り加工により
成形する点においてDRD缶成形成形法通するが、深絞
り加工時ブランクに高いシワ押え力を付与し缶側壁の絞
り一張出し加工を行なう点において上記二つの製缶法と
異なる。
DI、DRD、DTR缶の製造において、素材の異方性
が高く、塑性加工による素材の流れが一様でないと、カ
ップの縁高さが不揃いとなり、所謂[耳jが発生する。
この耳は、成形缶を成形ポンチから抜き取る時に抜は不
良の原因を生じさせるのみならず、成形後除去を要する
全くの不要部分である。
本発明は、上記3種の2ピ一ス缶の中でも特にDRD、
DTR缶用素材として優れた鋼板を提供するものである
すなわち、DRD缶やDTRTR形成形いては、その製
缶工程においてシゴキ加工による素材の板厚減少はない
ので、素材としてDI缶用素材よりも板厚の薄い鋼板を
用いる必要がある。またDRD缶やDTR缶は製品板厚
の薄ゲージ化を目的として開発されたものであるので、
その素材は高い耐力を保持した調質度が要求される。
また、DRD缶やDTR缶はその加工工程においてシゴ
キ加工を行なわないので、シートやコイル状態で予め印
刷塗装された各種表面処理鋼板(プレコート鋼板)や、
あらかじめ印刷されたプラスチックフィルムを張り合わ
せた鋼板(ラミネート鋼板)を用いることが可能となる
。しかしながらこのようなプレコート鋼板乃至ラミネー
ト鋼板等を用いてDRD缶やDTR缶を成形した場合、
異方性が大きいと素材の塑性流れが均一でないため耳や
シワの発生や、缶表面の印刷歪みの発生という不都合を
招来する。このため異方性の小さい素材が強く望まれて
いた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、DI、DRD、DTR等の絞り、しご
き加工によって2ピ一ス缶を製造する際、耳発生が少な
くかつ製品強度に優れた2ピ一ス缶製造の可能な面内異
方性の小さい硬質薄鋼板の製造方法を提供するにある。
本発明の第2の目的は、上記2ピ一ス缶を可能な限り経
済的に量産するための薄ゲージの素材を提供するにある
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は鋭意研究の結果C,Mn、N成分
をやや富化し、さらに高めの一次冷間圧下率R1を組み
合せることにより、本課題の解決がなされることを見出
した。
また、さらに二次冷間圧延圧下率R2をC,Mn、  
N各成分との関係で限定される一定の範囲にすることを
組み合せることによって著しく耐力および異方性の改善
がなされることを見出した。
すなわち本発明により、 連続鋳造鋼片をAr3点以上の仕上圧延温度で熱間圧延
し、次いで620℃以下の温度で巻取った後、酸洗、一
次冷間圧延、連続焼鈍、二次冷間圧延を順に行なう硬質
薄鋼板の製造方法において、連続鋳造鋼片が、C: 0
.11〜0.20%、Mn:0.5〜0.9%、P≦0
.03%、S≦0.03%、Al: 0.02〜0.0
7%、N: 0.009〜0.014%、残部Feおよ
び不可避的不純物より成る連続鋳造鋼片であり、一次冷
間圧延圧下率R1が75〜85%でありかつ二次冷間圧
延圧下率R2が5〜40%1であることを特徴とする異
方性の小さい硬質薄鋼板の製造方法、および 二次冷間圧延圧下率R2(%)が、次式の範囲である前
記硬質薄鋼板の製造方法、 すなわちC:C成分(%)、M:Mn成分(%)、N:
N成分(%)とするとき、 なる式で与えられる範囲である前記異方性の小さい硬質
薄鋼板の製造方法 が提供される。
以下に本発明の詳細な説明する。
肚裟溌 Cは製品冷延鋼板に高い調質度を与えるために重要な成
分である。少なくともCは0.11%に達しないと本発
明目的において必要な製品冷延鋼板の耐力を保証出来な
い。
従ってC成分下限値を0.11%とした。
一方でC成分が0.20%を超えると炭化物析出量が増
大し製品冷延鋼板の耐食性の低下をもたらすため、本発
明ではC成分の上限値を0.20%としな。
Mnは不純物であるSによる熱延中の赤熱脆性を防止す
るために必要な成分である。
本発明では製品冷延鋼板の耐力保証の見地からMn下限
値を0.50%とし、一方0.90%を超えるとスラブ
圧延中に割れを生ずるので、上限値を0.90%とした
Pは結晶を微細化し強度を高める作用があり、高張力鋼
板にP富化法が用いられる場合もあるが、一方でPは耐
食性を阻害する成分である。
本発明鋼板の主用途である飲料缶乃至食缶用材料として
は、Pが0.03%を超えると耐食性、特に耐孔明性が
著しく低下するため上限値を0.03%とした。
Sは前述した様に熱延中において赤熱脆性を生じる不純
物成分であり、極力少ないことが望ましいが、鉄鉱石等
からの混入を完全に防止することが出来ず、工程中の脱
硫も困難なためある程度の残留もやむを得ない。少量の
残留Sによる赤熱脆性はMnにより軽減できるため、S
成分の上限値は、 0.03%とした。
A1は製鋼に際し脱酸剤として鋼浴に添加され、スラブ
として除かれるが、添加量が少ないと安定した脱酸効果
が得られないため、0.02%以上必要である。一方で
0.07%を超えるAlは、固溶Nと反応してAlNと
して析出する傾向を促すので、N成分による強化作用が
乏し゛くなる。従ってAl酸成分0.02〜0.07%
としな。
NはC,Mnと同様に製品冷延鋼板に高い調質度を与え
る、すなわち耐力強化のために有効な成分であるが、0
..009%に達しないと調質効果が認められず、また
一方0.014%を超える添加は製鋼時に添加するフェ
ロ窒化物の歩留の低下が著しく、安定性に欠けるため本
発明ではN成分範囲を0.009〜0.014%とした
SLは展伸性および耐食性を阻害する不純物成分として
鋼中に残留するが、通常Alキルト連鋳鋼に含有する程
度であれば缶用材料として用いるのには差し支えない。
このためSi成分は、通常のA1ギルド連鋳鋼の範囲で
ある0、 03%以下とした。
連ILr直IL片 連続鋳造は品質面、生産性、製造コストともに従来のイ
ンゴット鋳造鋼片よりも優れているため、現在は缶用材
料鋼板のほぼ全量に採用されている。
すなわち連続鋳造鋼片は非金属介在物、表面疵等が少な
く、見栄えを要求される缶用材料としては極めて優位な
材料である。また、成分の幅方向及び長手方向での偏析
が少ないことから、機械的性質(強度、伸び、絞り性)
が安定していることも本発明において特定した理由であ
る9 更に、連続鋳造鋼片の製造に先立ち、DH法乃至RH法
等の脱ガス工程を採用すれば、非金属介在物の低減を図
ることができ、より良好な品質を得る上で望ましい。
へ冊且1 熱間圧延工程における鋼片加熱温度は本発明において特
定するものではないが、Nの′fR極的公的分解固溶熱
間仕上圧延温度の安定的確保の見地がら1100℃以上
とするのが望ましい。
熱間仕上圧延温度をAr3点以下とすると、熱延鋼帯の
結晶組織が混粒化するとともに粗大化し、製品冷延鋼板
において肌荒れが生じかつ耐力が低下するので、熱間仕
上圧延温度はAr3点以上とした。
また巻取温度が620℃を超えると、酸洗性の低下、ス
ケール残留による欠陥の増大等をす召き望ましくない。
さらに、高調質度を確保するため添加したNがAlNと
して析出し、所期の調質効果がなくなる。このため巻取
温度は620℃以下とした。
■ 酸洗は、熱間圧延工程で生成した酸化スケールが一次冷
間圧延工程でスケール疵となり製品冷延鋼板の耐食性を
著しく低下させるため、一次冷間圧延に先立ち酸化スゲ
ールを除去する工程である。
酸洗は通常の冷延鋼板におけるそれと同様塩酸もしくは
硫酸等を用いて行なうが、本発明においては表面清浄性
のすぐれた鋼板が要求されるので、本工程は必須である
二久推澗11 一次冷間圧延は、酸洗後の熱延鋼板の厚みを薄くし、表
面を美麗に仕上げるだけでなく、更に本発明ではやや高
めの圧下率範囲を特定することによって製品冷延鋼板の
耳発生を抑制し、耐力を保証するに重要な工程である。
第1図は二次冷間圧延圧下率を一定とした場合の、一次
冷間圧延圧下率(R1)と1stカップ耳高さ(以下耳
高さという。)との関係を示したグラフである。
第1図に示すように、耳高さは一次冷間圧延圧下率に影
響され、一次冷間圧延圧下率を低減させることが耳高さ
を減少させ、面内異方性の小さい絞り用硬質薄鋼板を製
造することができることが知見される。
第1図においてR+が85%を超えると耳高さが5mm
を超え、歩留の低下が著しい。
一方、RI7’ll’75%未満では焼鈍工程で1■大
化もしくは混粒化した結晶粒を十分微細化することがで
きず、製品である缶の耐力を十分確保する事ができない
。従って、本発明では一次冷間圧延圧下率を75〜85
%とする。
なお、ここで耳高さとは1stカツプ成形後における耳
高さの大きさの程度をいい、具体的には次の様にして測
定する。
二次冷間圧延後の原板を表面処理してTFSに仕上げ、
絞り比2にて直径90I!Iraφのカップに深絞り加
工し、 1stカップとした。この1stカツプ側壁の
最大高さ(Hmax)と最小高さ(Hmin)を測定し
、耳高さ=Hmax−Hminとする。
異方性の評価方法としては、圧延方向と平行、直角、4
5度方向にそれぞれのヤング率を測定し、その結果から
面内異方性を統計解析によって推定するモジュールr法
を採用することもあるが、本発明においてはその用途が
主として缶であり、実際の倍加工法に対応した評価法と
して、圧延方向に関係なく耳発生の程度を評価できるカ
ップ耳高さ法を採用した。
1且立1 焼鈍は、一次冷間圧延後の素材を再結晶温度以上A1変
解点以下の温度に加熱し、素材の軟質化を図り、加工性
を付与する工程である。
焼鈍方法の中で箱焼鈍(バッチ焼鈍)法は、加熱、均熱
、冷却に80時間〜100時間を要するため、結晶粒を
粗大化させる。また、C,Nを炭窒化物として析出させ
、材質の軟質化を来し強度の低下を来す傾向がある。こ
の強度低下を補償し、缶強度を確保するには、二次冷間
圧延率を高くする必要があり、これは必然的にコスト高
を招く、また素材の結晶粒の粗大化は、製品である缶の
表面m度を悪化させ、缶の外観が悪くなるため、本発明
において箱焼鈍法は採用し難い。
一方、連続焼鈍法では、鋼板の加熱及び冷却速度を大き
くすることができ、鋼板が高温度にさらされている時間
が1〜2分と短い。このため、結晶粒の粗大化を防止で
き、固溶C,N量も多く保持することができるから、焼
鈍後の強度の低下防止を図ることが可能となる。従って
、その後の二次冷間圧延率を低くすることができ、結果
的に面内異方性を小さくすることが出来る。
二次金ユ且に 二次冷間圧延は焼鈍で軟化した鋼板の機械的特性の向上
、最終板厚調整、板形状制御、表面粗度改良等を目的と
した工程であるとともに、本発明においては鋼成分との
関係においてその冷間圧延圧下率が決定イ戯れる重要な
工程である。
第2図は二次冷間圧延圧下率と耳高さとの関係を示すグ
ラフである。すなわち、第3表に示す鋼板を圧下率75
%にて一次冷間圧延後、連続焼鈍、種種の圧下率で二次
冷間圧延を施し、90mmφの1stカツプに絞り成形
加工し、耳高さを測定した結果である。
第  3  表(重量%) 第2図から、二次冷間圧延圧下率の増加は耳高さの増大
をもたらすことが知見される。
すなわち、第2図において、二次冷間圧延圧下率R2が
40%以下であれば、耳高さを5mm以内とすることが
出来ることが判る。
またR2は5%未満では二次冷間圧延の効果が表れない
従って、本発明では二次冷間圧延圧下率を5〜40%拗
年とした。
第3図は、第4表に示す鋼成分の鋼板を用いて、二次冷
間圧延 圧下率と耐力との関係を調査したグラフである
第   4   表  (重量%) 第3図において、各試料の実測値より、二次冷間圧延圧
下率(横軸)と耐力(縦軸)との関係式%式% なる関係が見られ、第3図中の曲線で表わすことが出来
る。上記式中Aの増加に伴い曲線は矢印方向に移動する
さらに式中Aは鋼成分の変化によって変動する数値であ
り、耐力に及ぼず影響が特に大であったC,Mn、  
Nについてその回帰式を求めた。その結果、 A−C十0.05M+6N+a(a=10〜137M:
 Mn成分、単位は重量%) なる関係が得られた。
この関係をC,Mn、  Nを本発明の成分範囲内で変
化させ上記(1)式に代入しR2の変動する範囲を求め
ると次(2)式のようになる。
・・・・・・(2) さらに缶用鋼板として必要とされる耐力は通常153〜
73Kgf/mm2であるから、二次冷間圧延圧下率の
許容範囲は、上記(2)式、耐力および最低二次冷間圧
延圧下率5%を勘案すると、第3図において交点! 、
 II 、II[、IV、Vを結ぶ変形多角形内の斜線
で示した範囲であり、これが請求項(2)で特定される
発明条件に他ならない。
耐力を53〜73Kgf/mm2とした理由は、耐力が
73Kgf/mm2を超えると1stカツプ成形の際、
フランジまたはカップ底部分に割れを生じさせたりしわ
が発生しやすくなるからであり、  一方、耐力が53
Kgf/n+m2未満では製缶後、内容物を充填した場
合に変形化が生ずるおそれが大である。
以上の結果より、C,N、Mnの含有量から、耐力およ
び異方性のより優れた缶用鋼板をFA造するための二次
冷間圧延圧下率を決定することが出来る。
〔発明の効果〕
本発明の実施により、DI、DRD、DTR等のごとく
、絞りまたはしごき加工によって2ピ一ス缶を製造する
際、耳発生が少なくかつ製品強度に優れた2ピ一ス缶を
製造することが出来る。
また、上記2ピ一ス缶を可能な限り経済的に量産するた
めの薄ゲージの素材を提供することができる。
さらに、プレコート鋼板やラミネート鋼板を用いて、D
I缶、DRD缶、DTR缶を成形することができる。
〔実施例〕
第5表に本発明の実施例と比較例の一覧を示す。
本発明の欄に示した実施例は、いずれも本発明において
特定した範囲内で実施した結果を示したものであり、耳
高さはいずれも小さな値に納まっており、また加工時の
割れ等も生じておらず缶用鋼板としての優れた特性を備
えている(総合評価の欄に○印で表示〉。
また、実施例7および8については、それぞれプレコー
ト鋼板、ポリエチレンテレフタレートフィルムをラミネ
ートしたラミネート鋼板を用いてカップ成形した例を示
す。この結果、塗料の剥離、フィルム膜の破断はなく、
鋼板単独の場合と同様に耳高さの小さい良好な結果かえ
られた。
これに対し比較例では、本発明とは一部異なる条件で製
造した結果を示した。比較例においてはいずれも耳高さ
が大きく、また加工時に割れ等が発生し缶用鋼板として
用いるのは不適当であった一次冷間圧延、二次冷間圧延
のことをいう。
【図面の簡単な説明】
第1図は一次冷間圧延圧下率と耳高さとの関係を示すグ
ラフ、第2図は二次冷間圧延圧下率と耳高さとの関係を
示すグラフ、第3図は二次冷間圧延圧下率と耐力との関
係を示すグラフである。 第1図 76   □88Q   82  84   86  
 B+1−・次冷間圧延R:↑千Ra (%) 第 2 口 二次冷間圧延圧下皐Rλ (?≦) 第 3 口 1X(f/++m2) 0   り+0    20    30    40
    50二L″に冷間圧延圧下率R:(5’;)手
続補正書 (自発) 昭和63年7り十日 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住  所  東京都千代田区霞が関−丁目4番3号名 
称 東洋鋼鈑株式会社 4、代理人 郵便番号  744 住  所  山口県下松市東豊井1302番地5、補正
の対象 明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の詳細な説明」
の6、補正の内容 〔1〕  特許請求の範囲の瀾 別紙の通り。 〔2〕  発明の詳細な説明の欄 (1〕  明細書第2頁下から9行目に「〔従来技術及
び問題点〕」とあるを、「〔従来の技術〕」と訂正する
。 (2)同第9頁6行乃至7行に とあるな と訂正する。 [3) 同第19頁3行に [A = C+0.05 M +6 N 十a−−−−
−−Jとあルヲ、r A −100CC十o、o 5M
+6N+a−Jと訂正f6゜〔4〕  同第19頁9行
乃至10行にとあるな、 と訂正する。 (別紙) 〔訂正後の特許請求の範囲〕 l)連続鋳造鋼片をAr3点以上の仕上圧延温度で熱間
圧延し、次いで620℃以下の温度で巻取った後、酸洗
、一次冷間圧延、連続焼鈍、二次冷間圧延を順に行なう
硬質薄鋼板の製造方法において、連続鋳造鋼片が、C:
 0.11〜0.20%(重量%、成分系以下同様)、
Mn : 0.5〜0.9%、P≦0.03%、S≦0
.03%、Al:0.02〜0.07%、N:0.00
9〜0.014%、残gA5F eおよび不可避的不純
物より成る連続鋳造鋼片であり、一次冷間圧鉦圧下率R
1が75〜85%であってかつ二次冷間圧延圧下率R2
が5〜40%であることを特徴とする異方性の小さい硬
質薄鋼板の製造方法。 2)二次冷間圧延圧下率R2(%)が、次式の範囲であ
る特許請求の範囲第1項記載の硬質薄循板の製造方法。 すなわちC:C成分(%)、M:Mnf!i、分(%)
、N:N成分(%)とするとき。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)連続鋳造鋼片をAr3点以上の仕上圧延温度で熱間
    圧延し、次いで620℃以下の温度で巻取った後、酸洗
    、一次冷間圧延、連続焼鈍、二次冷間圧延を順に行なう
    硬質薄鋼板の製造方法において、連続鋳造鋼片が、C:
    0.11〜0.20%(重量%、成分系以下同様)、M
    n:0.5〜0.9%、P≦0.03%、S≦0.03
    %、Al:0.02〜0.07%、N:0.009〜0
    .014%、残部Feおよび不可避的不純物より成る連
    続鋳造鋼片であり、一次冷間圧延圧下率R_1が75〜
    85%であってかつ二次冷間圧延圧下率R_2が5〜4
    0%であることを特徴とする異方性の小さい硬質薄鋼板
    の製造方法。 2)二次冷間圧延圧下率R_2(%)が、次式の範囲で
    ある特許請求の範囲第1項記載の硬質薄銅板の製造方法
    。 すなわちC:C成分(%)、M:Mn成分(%)、N:
    N成分(%)とするとき、 {[40−(C+0.05M+6N)]/10}^2^
    .^5≦R_2≦{[63−(C+0.05M+6N)
    ]/10}^2^.^5
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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