JPH0478714B2

JPH0478714B2 -

Info

Publication number: JPH0478714B2
Application number: JP63006933A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Maruoka; Takeshi Kono; Yasuhiko Yamashita
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1988-01-18
Publication date: 1992-12-11
Also published as: JPH01184252A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明はDI缶（Draw ＆ Ironed Can）用
鋼板に関し、DI加工後の伸びフランジ成形性に
優れ、DI加工が容易であり、DI加工後の塗装焼
付時に硬化することによつて耐圧強度が向上する
DI缶用鋼板に関するものである。（従来の技術）鋼板に錫めつきを施したブリキ鋼板あるいはク
ロム酸処理を施したテイン・フリー・スチールの
ごとき表面処理鋼板が食缶やエアゾール缶、イー
ジーオープン缶に多用されている。これら表面処理鋼板は近年多段絞り加工あるい
はDI加工（Draw ＆ Ironing加工すなわち深
絞り加工後にしごき加工が施される）など、きび
しい加工が行なわれるようになり、単に耐食性の
みならず、優れた加工性をも要求されるようにな
つている。 DI缶の製缶加工は、鋼板をポンチとダイスを
用いて浅絞りしてカツプを成形後、このカツプの
側壁の厚さよりクリアランスが小さいポンチとダ
イスを用いて側壁をしごき引伸し、側壁の厚さを
減少させることにより所定深さの容器（カツプ）
を成形し、さらにカツプ端に蓋を巻締めるための
フランジ出し加工が行なわれる。 DI缶用鋼板に要求される特性としては、まず
DI加工時の加工性がよく、かじりの発生がなく
加工エネルギーが小さいこと、および缶体として
耐圧強度が高いことが要求される。かかるDI缶用材料としては、従来は、例えば
Ｂ添加Alキルド鋼の箱焼鈍したもの（特開昭53
−48913）、Cu添加低炭素鋼を箱焼鈍したもの
（特公昭52−16965）のようにほとんど箱焼鈍材が
適用されていた。それは箱焼鈍材の方が伸び、深
絞り性に優れており、一般にDI加工用途にも適
していると考えられていたからである。特に、DI缶の成形加工では伸びフランジ成形
性の良いことはきわめて重要視され、その不良率
は数10ppm以下に抑える必要がある。そのため鋼
板として伸び、ｒ値の優れた箱焼鈍材が従来から
適用されていた。（発明が解決しようとする問題点）一方近年DI缶は板厚がますます薄手化されつ
つあり、耐圧強度を高めることの要求も非常に強
くなりつつある。缶体の耐圧強度は（板厚）²×（強度）で決り、
薄手化するには素材強度を高める必要があるが、
箱焼鈍材は一般に軟質であり、薄手化への対応が
難しい。強度の向上を図ろうとすれば強化元素を
添加し比較的高合金の成分にする必要があり、こ
の場合にはDI加工性が劣化する問題がある。ま
た鋼板を高強度化するとDI加工時にかじりが発
生しやすくなり、また加工エネルギーも増加する
欠点が生ずる。最近では、DI缶用鋼板を連続焼鈍にて製造す
ることが検討されているが、DI加工時のフラン
ジ成形の小さいクラツクの発生防止を満足し得る
までに至らず、またかじり発生も散見される。本発明の目的は、伸びフランジ成形性に優れ、
かじりが発生せずDI加工が容易でありかつDI加
工後の耐圧強度の高いDI缶用容器材料を提供す
ることにある。（問題点を解決するための手段）本発明者らは、DI缶に要求される諸特性につ
いて種々研究した結果、DI缶用鋼板については、
DI成形性およびDI缶の実用特性を総合すると、
箱焼鈍材よりも、むしろ鋼板の強度、結晶粒度、
析出物寸法を特定した連続焼鈍材の方が優れてい
ることを新規に知見し、本発明を完成したもので
ある。本発明者らはまずDI加工後の伸びフランジ成
形性について深く研究した結果、DI加工後すな
わち著しい加工後の伸びフランジ成形性は鋼板そ
のものの伸びフランジ成形性と異なり、むしろ従
来の知見とは逆に鋼板の抗張力が42Kgｆ／mm²以
下、結晶粒度番号が8.5〜11.5，0.02μｍ以上0.40μ
ｍ以下の平均寸法のMnSおよび0.005μｍ以上
0.20μｍ以下の平均寸法のAlNの析出物組織を有
し、Ｃ：0.0040〜0.0600％、Mn：0.05〜0.50％、
Ｐ：0.02％以下、Ｓ：0.015％以下、酸可溶Al：
0.020〜0.100％、Ｎ：0.0070％以下、ただし、
〔Mn重量％〕と〔Ｐ重量％〕との間に 10〔Ｐ重量％〕−0.03≦〔Mn重量％〕≦20〔Ｐ重量
％〕＋0.14 なる関係を有する鋼成分の連続焼鈍材の方が、固
溶Ｃを有するにもかかわらずDI加工後の伸びフ
ランジ成形性の優れていることを新規に知見し
た。該連続焼鈍材では、DI加工後施される塗装焼
付によつて缶体の強度が著しく上昇し、その結
果、耐圧強度も上昇する（以下この特性をBH性
と称する）ことを本発明者らは見出した。すなわ
ち箱焼鈍材より軟質の該連続焼鈍材を使用するこ
とによりDI加工時はやわらかく従つてDI加工性
にすぐれ、塗装焼付後耐圧強度が箱焼鈍材以上に
できるという優れた特徴が得られることが判明し
た。このことは、素材強度が同一であれば缶体の
耐圧強度は連続焼鈍材の方が高くできることを意
味するもので、この工業的価値は非常に大きい。以下本発明を詳細に説明する。まず製品板（鋼板）の抗張力について第１図を
参照し説明する。抗張力が大きいとDI加工時の
成形荷重および成形エネルギーが大きくなつて加
工しにくく、またかじりが発生しやすくなるの
で、その上限を42Kgｆ／mm²とする。好ましい範囲
は抗張力40Kgｆ／mm²以下である。第１図はＣ：0.0040〜0.080％、Mn：0.15〜
0.60％、Ｐ：0.006〜0.030％、Ｓ：0.005〜0.015
％、酸可溶Al：0.005〜0.070％、Ｎ：0.0070％以
下の鋼を真空溶解炉で溶製し、実験室パイロツト
ラインにて製造したDI加工用鋼板について、製
品板の抗張力とDI試験成形機における全成形エ
ネルギー、成形後塗装焼付処理を行つたDI缶の
耐圧強度の関係を焼鈍方法との関連で示す。第１図からわかるように、抗張力が42Kgｆ／mm²
を越えると全成形エネルギーが著しく上昇し、か
じりが多発する結果、DI加工が困難となる。全
成形エネルギーを安定して低く抑えるためには、
抗張力を40Kgｆ／mm²以下、降伏点を36Kgｆ／mm²以
下、より好ましくは抗張力37Kgｆ／mm²以下、降伏
点30Kgｆ／mm²以下にすることが好ましい。また耐圧強度は抗張力が大きいほど増大する
が、連続焼鈍材は箱焼鈍材に比べて抗張力が同じ
でも耐圧強度は約１〜２Kgｆ／cm²高い。このよう
なBH性を確保するために鋼板の固溶Ｃ量は
5.0ppm以上含むことが好ましい。次に、結晶粒度について説明する。第２図はＣ：0.0044〜0.076％、Mn：0.16〜
0.57％、Ｐ：0.008〜0.030％、Ｓ：0.005〜0.015
％、酸可溶Al：0.007〜0.080％、Ｎ：0.0020〜
0.0070％以下の鋼を真空溶解炉で溶製し、実験室
パイロツトラインにて製造したDI加工用鋼板に
ついて、JIS結晶粒度番号とDI加工後の伸びフラ
ンジ成形における破断発生までの加工率および耐
圧強度の関係を焼鈍方法との関係で示す。伸びフランジ加工率は、本発明者らの実験室に
おける測定法の場合9.0％以上が需要家において
も合格と評価されることがわかつている。第２図からわかるように、伸びフランジ加工率
は細粒であるほど（結晶粒度番号が大きいほど）
向上し、伸びフランジ加工率9.0％以上を確保す
るには連続焼鈍材の場合、結晶粒度番号8.5以上
が必要である。また予想に反し連続焼鈍材の方が
箱焼鈍材よりむしろ伸びフランジ成形性が良好で
ある。一方細粒になるほど伸びフランジ成形性お
よび耐圧強度は向上するが鋼が硬質化し、結晶粒
度番号が11.5番を越えるとDI加工時の全成形エネ
ルギーが著しく増大し、かじりが発生するため
DI加工が困難となる。したがつて結晶粒度番号
を8.5〜11.5に特定する。好ましくは範囲9.0〜
11.0番である。次に鋼板の析出物寸法について説明する。第３図はＣ：0.021〜0.045％、Mn：0.16〜0.30
％、Ｓ：0.005〜0.04％、Ｐ：0.008〜0.017％、酸
可溶Al：0.005〜0.100％、Ｎ：0.0010〜0.0070％
の鋼を真空溶解炉で溶製し、熱間圧延前および熱
間圧延巻き取り後に種々の条件で熱処理を行つて
MnSおよびAlNの析出物寸法を変化させ、実験
室パイロツトラインにて製造したDI加工用鋼板
について、膨大な枚数の電子顕微鏡写真から求め
たMnSおよびAlNの析出物平均寸法とDI加工後
の伸びフランジ成形における破断発生までの加工
率の関係を示す。図中の数字はその点のMnSお
よびAlNの平均寸法の析出物組織を持つ試料の
伸びフランジ加工率を表し、曲線は伸びフランジ
加工率の等高線を表す。第３図からわかるように、MnSの平均析出物
寸法が0.02μｍ未満または0.40μｍ超、またはAlN
の平均析出物寸法が0.005μｍ未満または0.20μｍ
超になると伸びフランジ加工率が劣化する。した
がつてMnSの平均析出物寸法を0.02μｍ以上0.40μ
ｍ以下、AlNの平均析出物寸法を0.005μｍ以上、
0.20μｍ以下に特定する。次に鋼成分について説明する。Ｃは鋼を硬化するので、その上限を0.0600％と
する。Ｃをより少なくすることは軟質化に有効で
あるが、Ｃを0.0040％未満に減じると固溶Ｃが著
しく減少しBH性が得られないので下限を0.0040
％とする。好ましい範囲は0.0040〜0.0400％であ
る。 MnはＳによる熱間脆性を防止するため0.05％
以上含有させる必要があるが、0.50％を越えると
Ｃと同様に鋼を硬質化し、本発明の特徴と失う。
好ましい範囲は0.10〜0.30％である。 Alは加工性に有害である酸化物系介在物を低
減するため、脱酸剤として、また鋼中のＮ固定を
通じて、表面処理時の歪時効による硬質化を抑制
するため、少なくとも酸可溶Alとして0.020％含
有させる必要がある。しかし0.100％を越えると
鋼を硬質化し、また表面疵も増加する。好ましい
範囲は0.030〜0.080％である。ＰとＮはともに鋼を著しく硬化させる元素であ
り、ＰとＮをともに低くすることによつて従来考
えられていた以上の顕著な軟質化の効果が得られ
る。本発明特定のDI缶用鋼板を得るためには、
Ｐの上限を0.020％、Ｎの上限を0.0070％とする。
Ｎの好ましい範囲は0.0030％以下である。しかもMnとＰには伸びフランジ成形性に関し
て特殊な相互作用があり、それぞれの含有量が上
記の範囲にあつても、Mn量およびＰ量がそれぞ
れ他方の量に比してアンバランスに多い場合は伸
びフランジ成形性が劣化することがわかつた。実
験により回帰式を求めた結果、良好な伸びフラン
ジ成形性を安定して確保するには、MnとＰの含
有量の間に 10〔Ｐ重量％〕−0.03≦〔Mn重量％〕≦20〔Ｐ重量
％〕＋0.14 なる関係が成立する必要がある。特に抗張力37Kgｆ／mm²以下、降伏点30Kgｆ／mm²
以下のより軟質でDI加工性に優れた鋼板を製造
する場合は、Ｃ：0.0040〜0.0400％、Mn：0.10〜
0.25％、酸可溶Al：0.030〜0.080％、Ｐ：0.015％
以下、Ｓ：0.015％以下、Ｎ：0.0025％以下とす
ることが好ましい。Ｓは鋼中の介在物となり、鋼板の表面欠陥、加
工時のわれ、伸びフランジわれ発生、過大の平均
析出物寸法のMnS生成の原因となるので、上限
を0.015％とする。本発明における鋼成分は上述の通りであるが、
必要により、本発明の鋼成分にさらに炭窒化物形
成元素である0.0050％以下のＢおよび0.10％以下
のCrのうち一種または二種を添加することも可
能である。これらの元素を添加することにより
DI加工性の優れた鋼板が安定して製造可能であ
る。本発明の製造方法について述べる。前記特定成分の鋼を通常の方法で溶製し、連続
鋳造法または造塊および分塊圧延法にて鋼片と
し、熱間圧延に供する。熱間圧延に先立つ鋼片の
熱処理条件は通常行なわれるいかなる方法もとり
得る。すなわち熱片を直送して圧延してもよく、
加熱炉で再加熱してもよい。特に軟質でDI加工
性および伸びフランジ成形性の優れたDI缶用鋼
板を製造するには、連続鋳造法で鋼片とし、Ar₃
変態点未満まで冷却したのちＴ＊＝6875／（3.865−log〔Al％＋0.015〕）−
250を満たす温度Ｔ＊℃以下の温度域に再加熱し
て熱間圧延に供することが好ましい。熱間圧延は通常行なわれるいかなる方法もとり
得るが、600〜710℃の温度で巻き取ることが好ま
しい。次いで通常の方法で脱スケール後冷間圧延し、
連続焼鈍に供する。連続焼鈍は、製品板の抗張力が42Kgｆ／mm²以
下、結晶粒度番号が8.5〜11.5を満たす限りいか
なる方法もとり得るが、再結晶温度以上850℃以
下の温度で５秒〜180秒間の再結晶焼鈍を行つた
のち、５〜250℃／秒の冷却速度で冷却し、300〜
500℃の温度で30〜180秒の過時効処理を施すこと
が好ましく、以上の範囲内で製品板の特性を満た
すごとく焼鈍条件を決定すればよい。次いで通常の方法で調質圧延し、通常行なわれ
る表面処理を施す。（実施例）第１表に本発明の実施例を示す。第１表記載の成分を有する鋼を転炉で溶製し、
連続鋳造した鋼片を3.0mmまで熱間圧延し、酸洗
し、次いで0.32mmまで冷間圧延し、次いで第１表
記載の焼鈍条件で焼鈍し、次いで1.0％の調質圧
延を行ない、電気すずめつきを行つた。同じく第
１表にそれぞれの条件で製造された電気すずめつ
き製品板の結晶粒度、抗張力を示した。このようにして製造された電気すずめつき鋼板
を実験室のDI加工機にてDI缶に成形した場合の
全成形エネルギーを第１表に示す。該全成形エネ
ルギーが小さいほど、またかじり発生のないほど
DI加工性に優れることを表す。さらに該DI缶の耐圧強度および伸びフランジ
加工率を実験室にて測定した結果を同じく第１表
に示す。伸びフランジ加工率は本発明者らの実験
室における測定法の場合9.0％以上が需要家にお
いても合格と評価されることがわかつている。第１表からわかるように、本発明鋼は全成形エ
ネルギーが小さく、かじりが発生せず、耐圧強度
が充分高く、伸びフランジ加工率がきわめて高く
伸びフランジ成形性に優れていることがわかる。
一方比較鋼については、箱焼鈍材（No.13〜14）は
全成形エネルギーが小さく、かじり発生もない
が、伸びフランジ加工率および耐圧強度が劣る。
箱焼鈍材（No.15）は結晶粒度番号が本発明外であ
るため全成形エネルギーが高く、かじりが発生す
る。比較鋼の連続焼鈍材のNo.16は、全成形エネル
ギーが小さく、かじり発生もないが、結晶粒度番
号が本発明外の粗粒であるため伸びフランジ成形
性が劣る。比較鋼の連続焼鈍材のNo.17〜18は耐圧
強度が高く伸びフランジ成形性にも優れるが、抗
張力が本発明外であるため全成形エネルギーが高
く、かじりが発生する。比較鋼の連続焼鈍材のNo.
19〜20はMnとＰの含有量のバランスが本発明外
であるため、伸びフランジ成形性がやや劣る。比
較鋼の連続焼鈍材のNo.21〜24はMnSおよびAlN
の析出物平均寸法が本発明外であるため、伸びフ
ランジ成形性がきわめて劣る。なお、本発明鋼はBH硬化により耐圧強度のみ
ならず、缶の垂直方向での座屈強度も上昇するの
で、箱焼鈍材に比して素材強度が同一であれば座
屈強度も優れていることを付言しておく。さらに
本発明鋼は伸びフランジ成形性に特に優れるた
め、単に伸びフランジ成形での不良率が低いばか
りでなく、さらに厳しい伸びフランジ成形にも耐
える性能を有するものである。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は、連続焼鈍で製造できるので製造コス
トが安く、製品材質の均一性に優れ、かつかじり
の発生がなく、DI加工が容易であり、DI加工後
の伸びフランジ成形性に優れ、DI加工後の塗装
焼付時に硬化することによつて耐圧強度が著しく
向上するDI缶用鋼板を提供するものであり、そ
の工業的効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実験室パイロツト・ラインにて製造
したDI缶用鋼板について、製品板の抗張力、DI
試験成形機における全成形エネルギー、成形後塗
装焼付処理を行つたDI缶の耐圧強度、および焼
鈍方法の関係を示した図、第２図は、実験室パイ
ロツト・ラインにて製造したDI缶用鋼板につい
て、JIS結晶粒度番号、DI缶の耐圧強度、DI加工
後の伸びフランジ成形における破断発生までの加
工率、および焼鈍方法の関係を示した図、第３図
は、製品板のMnS析出物平均寸法、AlN析出物
平均寸法、DI加工後の伸びフランジ成形におけ
る破断発生までの加工率の関係を示した図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でＣ：0.0040〜0.0600％ Mn：0.05〜0.50％Ｐ：0.02％以下Ｓ：0.015％以下酸可溶Al：0.020〜0.100％Ｎ：0.0070％以下、ただし、〔Mn重量％〕と〔Ｐ重量％〕との間
に 10〔Ｐ重量％〕−0.03≦〔Mn重量％〕≦20〔Ｐ重量
％〕＋0.14 なる関係を有し、残部がFeおよび不可避的不純
物からなる成分を有し、42Kgｆ／mm²以下の抗張
力、JIS結晶粒度番号8.5以上11.5以下の結晶粒組
織、0.02μｍ以上0.40μｍ以下の平均寸法のMnSお
よび0.005μｍ以上0.20μｍ以下の平均寸法のAlN
の析出物組織を有する連続焼鈍で製造された伸び
フランジ成形性の優れたDI缶用鋼板。