JPH09209081A - 欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板およびその製造方法

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JPH09209081A
JPH09209081A JP1800596A JP1800596A JPH09209081A JP H09209081 A JPH09209081 A JP H09209081A JP 1800596 A JP1800596 A JP 1800596A JP 1800596 A JP1800596 A JP 1800596A JP H09209081 A JPH09209081 A JP H09209081A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2ピース缶などの製缶に際し、割れなどの欠
陥の発生が少なく、時効性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】 重量%で、Ti: 0.002〜0.030 %、Nb:
0.003〜0.070 %を含有し、かつTi(%)+(48/93) ×
Nb(%)≧(48/12) × C(%)+(48/14) × N(%)、
C:0.0002〜0.0080%、Si: 0.001〜0.10%、Mn:0.05
〜1.0 %、 P: 0.001〜0.050 %、 S: 0.001〜0.030
%、 N:0.0005〜0.0080%を含有し、残部鉄および不可
避的不純物からなる鋼において、鋼中にチタン系酸化
物、マンガン系酸化物、シリコン系酸化物が主成分の酸
化物系介在物を有する欠陥が少なく時効性に優れた缶用
鋼板およびその製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製缶加工時に欠陥
発生が少なくかつ時効性に優れた缶用鋼板およびその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常2ピース缶用鋼板は転炉で溶製され
た未脱酸の溶鋼をAlで脱酸を行うAlキルド鋼で製造
されている。このようなAl脱酸鋼では、脱酸時に添加
したAlと溶鋼中の酸素が反応したり、脱酸後に鋼中に
残留したAlがスラグや空気中等の酸素によって酸化し
てアルミナが生じる。このアルミナは硬質のため圧延や
加工等で破砕されずに鋼板に塊状で残存し、製缶時に割
れや疵等の欠陥発生の原因となる。そこでこれらのアル
ミナに対してスラグ中や雰囲気中の酸素の制御による溶
鋼中のAlの酸化によるアルミナの生成防止や、溶鋼中
へのガスやフラックスの吹き込みによる溶鋼中のアルミ
ナの浮上促進による低減と、溶鋼中へのCaの添加によ
ってアルミナを圧延・加工時に破砕されやすいカルシウ
ムアルミネートへ形態制御することによる無害化が行わ
れてきた。
【0003】しかし、Alで脱酸を行っている限りはア
ルミナの生成は皆無にはできず、除去も不十分である。
そして、Ca添加による方法もCaは高価であるととも
に歩留まりがきわめて悪いために合金コストが高くな
る。また介在物にアルミナを含有するため冷却時に介在
物中に固いアルミナが部分的に晶出し、圧延等によって
も破砕されずに残存し欠陥が発生する。さらに、Caを
添加して生成するカルシウムアルミネートは肥大化しや
すく、このような介在物が浮上しきれず残留した場合に
は欠陥となる。これらの問題を解決するためにはAl以
外の元素で脱酸することが考えられ、特公昭48−29
005号公報に見られるようにAlもSiも全く添加せ
ずにTiのみで脱酸する方法があるが、この場合Mnの
みによる脱酸のためにTi添加前の溶鋼中酸素は非常に
高い値となり、この様な溶鋼にTiを添加すると粒径の
大きなチタン酸化物が多量に生成して溶鋼中に残存し、
これはアルミナと同様に固く破砕されにくいため欠陥と
なる。このため、特公平2−9646号公報に見られる
ようにTi添加前にAlを添加して予備脱酸を行い、溶
鋼酸素を低減した後にTiを添加する方法がある。
【0004】上記のごとき方法ではAlを添加している
ため多量のアルミナが生成してそのまま残留したり、ア
ルミナを含有する複合介在物が生成して冷却時に介在物
中の一部にアルミナが晶出し、この部分が圧延等によっ
ても破砕されずに残存し欠陥が発生する。また、Alは
脱酸力が強いので酸素のコントロールが不安定である。
さらに、Tiを添加した際にTiと溶鋼中の酸素との反
応によって生成したチタン酸化物の一部は複合介在物と
なるが、この複合酸化物はアルミナを含むために冷却時
に介在物中に晶出するアルミナが破砕されずに残存し欠
陥が発生する。一方、生成したチタン酸化物の大部分は
粒径が大きくかつ、破砕されにくいチタン酸化物となっ
て溶鋼中に存在し、その一部は浮上しきれずに残留して
欠陥となる等の課題がある。
【0005】また、一般の低炭素Alキルド鋼では、連
続焼鈍による焼鈍を施した場合、C,Nの大部分が固溶
状態で存在する。この固溶Cおよび固溶Nによる時効の
防止のため、熱間圧延での高温巻き取り、連続焼鈍での
急冷・過時効処理により固溶Cおよび固溶Nの析出固定
を促して時効の防止を行っているが、その析出固定が十
分でないため、固溶C,固溶Nによる時効が抑えきれな
いのが実状であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような課
題を解決するためになされたものであり、鋼中の介在物
を微細でかつ、部分的に固い晶出相がなく介在物全体が
変形・破砕しやすい組成の介在物にコントロールし、低
コストで介在物欠陥を少なくして、さらにTiおよびN
bによって鋼中の固溶Nおよび固溶CをTiおよびNb
の炭窒化物として析出固定し、鋼中の固溶Nおよび固溶
C含有量を低減させるため、時効によるストレッチャー
ストレインが発生しないなどの時効性に優れた缶用鋼板
およびその製造方法を提供することにある。すなわち、
本発明では、鋼中の介在物を微細でかつ、部分的に固い
晶出相がなく介在物全体が変形・破砕しやすい組成の介
在物にコントロールし、低コストで介在物性欠陥が少な
い時効性に優れた缶用鋼板およびその製造方法を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、(1)重量%で、C :0.0002〜
0.0080%、Si:0.001〜0.10%、M
n:0.05〜1.0%、P :0.001〜0.05
0%、S :0.001〜0.030%、N :0.0
005〜0.0080%、Ti:0.002〜0.03
0%、Nb:0.003〜0.065%、を含有し、か
つ Ti(%)+(48/93)×Nb(%) ≧(48/12)×C(%)+(48/14)×N(%)…(A) を満足し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼にお
いて、鋼中にチタン系酸化物、マンガン系酸化物、シリ
コン系酸化物が主成分の酸化物系介在物を有することを
特徴とする欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板、
(2)重量%で、C :0.0002〜0.0080
%、Si:0.001〜0.10%、Mn:0.05〜
1.0%、P :0.001〜0.050%、S :
0.001〜0.030%、N :0.0005〜0.
0080%、Ti:0.002〜0.030%、Nb:
0.003〜0.065%を含有し、かつ Ti(%)+(48/93)×Nb(%) ≧(48/12)×C(%)+(48/14)×N(%)…(A) を満足し、さらに、B :0.0002〜0.0050
%を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼に
おいて、鋼中にチタン系酸化物、マンガン系酸化物、シ
リコン系酸化物が主成分の酸化物系介在物を有すること
を特徴とする欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板、
(3)精錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300ppm 以下に脱
酸し、ついでTiを添加して前記(1)または(2)記
載の成分の鋼とし、この鋼を連続鋳造−熱間圧延の後、
600℃〜750℃で巻取って、ついで脱スケール処
理、冷間圧延後、650℃〜900℃で連続焼鈍を施
し、めっき工程を経て缶用鋼板とする欠陥が少なく時効
性に優れた缶用鋼板の製造方法、(4)精錬後の溶鋼を
真空脱ガス処理および/またはSi,Mnの1種または
2種を添加して鋼中酸素量を300ppm 以下に脱酸した
後、Tiを添加することを特徴とする前記(3)記載の
欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法、
(5)精錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300ppm 以下に脱
酸した後、化学組成がTi:10〜75%、残りFe,
Mn,Siの1種〜3種および不可避的不純物からなる
合金を添加することを特徴とする前記(3)記載の欠陥
が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法にある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者らは、種々の組成の介在
物を人工的に合成して鋼中に埋め込み、実験室的に圧延
実験を行った。その結果、介在物中にアルミナを含まな
いチタン酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物を主
成分とする組成の介在物とすれば、融点が低く、冷却時
に高融点で固い晶出相が生成せず、圧延等によって微細
に破砕されることを知見した。このような介在物を分散
させた鋼を実験室的に溶製、鋳造し、通常の方法で熱間
圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延、めっきを行っ
て鋼板とし、製缶を行ったが一部の鋼板で割れ等の欠陥
が発生した。この欠陥の部分の調査を行った結果、欠陥
部には伸延した介在物が検出され、介在物サイズを測定
した結果、その大きさは鋳片での大きさに換算するとい
ずれも50μmより大きかったことが判った。欠陥が発
生しなかった部分を切断し鋼中の介在物の大きさを測定
すると、これには50μm以下の介在物が検出された。
50μmより大きな介在物では圧延等による圧下で伸展
・変形を受けても、破砕されずに連続したまま残った
り、破砕されてもその粒が大きく連続して存在するため
に製缶時に欠陥となると考えられる。
【0009】以上のことより、50μm以下の介在物で
あれば欠陥とならないことが推測されたため、50μm
以下のアルミナを含まないチタン酸化物、マンガン酸化
物、シリコン酸化物を主成分とする組成の介在物のみを
分散させた鋼を実験室的に溶製、鋳造し、通常の方法で
熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延、めっきを
行って、鋼中の固溶Cおよび固溶Nを析出固定した鋼板
とし、製缶を行ったところ時効性が良好で欠陥の発生が
ないことが確認できた。
【0010】さらに添加するTi濃度を変化させて実験
を行った結果、アルミナを含まないチタン酸化物、マン
ガン酸化物、シリコン酸化物を主成分とする組成の介在
物とするには、Ti濃度を0.030%以下にすること
が必要である。これはTiが高すぎるとTiの脱酸力が
MnやSiに比べて高いのでこれらの酸化物と複合せ
ず、アルミナと同様な高融点のチタン酸化物含有量の高
い介在物が生成するためである。一方、Tiの下限を
0.002%としたのは連続鋳造時に脱酸不足による気
泡の発生を防止するためである。脱酸に使用された残り
のTiは脱酸後の添加されるNbとともに鋼中の固溶C
および固溶Nを析出固定するために用いられるので、T
i添加量は前出の(A)式から算出される量に脱酸に必
要な0.002%を加えた量以上とする。(A)式を満
足することにより、めっき後にて鋼中の固溶Cおよび固
溶N量が4ppm 以下となり、時効性が良好となる。
【0011】また、アルミナをほとんど含まない介在物
とするためにはAlは一切添加せずに不可避的に混入す
る程度とすることが望ましい。Alを添加するとAlの
脱酸力はTiより高いので、マンガン酸化物、シリコン
酸化物は還元されてしまい、安定して本発明の複合介在
物とすることはできない。また、鋼中にアルミナが生成
し、介在物中にアルミナが含まれてしまい、融点が高く
破砕されにくい介在物となる。
【0012】次に本発明の製造法について詳述しながら
説明する。まず、転炉で目標とする0.0002〜0.
0080%のCを含む溶鋼を溶製する。この際、溶鋼中
のCが目標とするC濃度より高い場合には出鋼後に真空
脱ガス装置等による脱炭処理を行い所定のC濃度まで低
減し、目標とするC濃度より低い場合には出鋼後にCを
添加して所定のC濃度とする。C量は、0.0002%
未満に下げることはコスト上昇を伴い経済性を大きく損
ねるので、0.0002%を下限とし、0.0080%
を超えると鋼中の固溶C量を固定するためのTiあるい
はNbの添加量が多くなり、炭窒化物の析出による硬化
が著しくなるため、缶としての加工ができなくなるの
で、0.0080%を上限とする。
【0013】次に、出鋼した溶鋼をMn,Siおよび/
または真空脱ガス処理による予備脱酸を行って溶鋼中の
酸素を300ppm 以下とする。アルミナを介在物中に含
ませないためにはAlは添加しないことが必要であり、
Fe−MnやFe−Siを添加してMn,Siにより脱
酸を行う。Mn,Siの添加量は脱酸時に添加するTi
合金中に含まれるSiやMnによって増加する量を考慮
して添加する。また、MnやSiは脱酸力が弱いので製
品によっては目標範囲内では溶鋼中の酸素を300ppm
以下にすることが困難な場合があるので、その際には真
空脱ガス処理により真空脱酸を行い酸素を下げる。この
際、必要があればC源を溶鋼中に添加してもよい。溶鋼
中の酸素が300ppm より高くなると、Ti合金を多量
に添加することが必要になり、後述するように脱酸時の
過飽和度が大きくなり、Ti添加時にアルミナと同様の
高融点のチタン酸化物が多数生成し、複合介在物が安定
して生成しない。また、これらが凝集して大きな介在物
となる。
【0014】このようにして溶鋼中の酸素を300ppm
以下に調整した溶鋼に、化学組成がTi:10〜75重
量%の成分と残部はFe,Mn,Siのうち1種から3
種および不可避的不純物とからなる合金を添加して、T
iを溶鋼成分として0.002〜0.030%含有させ
る。溶鋼中のTi濃度を0.030%以下とすることで
チタン酸化物、マンガン酸化物、シリカを主成分とする
組成の複合介在物とすることが可能となる。溶鋼中のT
i濃度が高すぎるとTiの脱酸力がMnやSiに比べて
高いのでこれらの酸化物と複合せず、アルミナと同様な
高融点のチタン酸化物が主成分の介在物となる。
【0015】さらに、脱酸時の過飽和度を小さくすれば
核生成速度が遅くなり、生成する介在物の個数および介
在物径が小さくなる。過飽和度はTiと酸素の積で決ま
るので、過飽和度を小さくする方法として脱酸合金中の
Ti含有量を低くすることと脱酸時の溶鋼中の酸素を低
くすることが有効である。脱酸合金中のTi含有量が高
い場合には溶鋼中に添加した脱酸合金の周囲にTi濃度
の高い部分が生成して過飽和度が高くなるので、Ti含
有量の低い脱酸合金を使用する。酸素濃度および合金中
Ti含有量が低くなるにしたがって介在物径は小さくな
り、酸素を300ppm 以下とし、かつ、Ti含有量が7
5%以下の合金で脱酸することで、最大でも50μm以
下の介在物となる。Ti含有量が高くなると介在物径が
大きくなるとともに、脱酸時にチタン酸化物の割合の高
い介在物が生成し、それが溶鋼中に残存し混在する。T
i濃度が低すぎると脱酸合金の投入量が多くなりすぎ、
溶鋼温度の低下が起こって溶鋼の凝固や鋳造が困難にな
ったり、添加に時間がかかり生産性に障害を与える。ま
た、Ti含有量が高い場合には少量ずつ添加すると部分
的に過飽和度の高い部分が少なくなり有効である。ま
た、TiをFeやSi,Mnとの合金とすることで、T
iの活量を下げるとともに部分的に濃度の高い領域を減
少させるために、過飽和度が一層減少し、チタン酸化
物、マンガン酸化物、シリコン酸化物の複合介在物の生
成を促進する。
【0016】最終的に鋼中に含有されるMnの含有量
は、0.05%未満に下げるのは精錬時間が長くなり経
済性を大きく損ねるので、0.05%を下限とし、1.
0%を超えると鋼板の加工性が大きく劣化し缶としての
加工ができなくなるので、1.0%を上限とする。Si
量は、0.001%未満に下げるのは十分な予備処理等
が必要で精錬に大幅なコスト負担をかけ経済性を損ねる
ので0.001%を下限とし、0.1%を超えるとめっ
きの際にめっき不良が発生し、表面性状、耐食性を損ね
るので0.1%を上限とする。
【0017】Pは、0.001%未満に下げることは溶
銑予備処理に時間とコストがかかり、経済性を大きく損
ねるので、0.001%を下限とし、0.050%を超
えると加工性が劣化し、缶としての加工に支障をきたす
ので0.050%を上限とする。Sは、0.001%未
満に下げることは溶銑予備処理に時間とコストがかか
り、経済性を大きく損ねるので、0.001%を下限と
し、0.030%を超えると加工性・耐食性が劣化し、
缶としての加工・性能に支障をきたすので0.030%
を上限とする。
【0018】Nは、0.0005%未満に下げることは
精錬の段階での大幅なコスト上昇を伴い経済性を大きく
損ねるので、0.0005%を下限とし、0.0080
%を超えると、固溶NをなくすためのTi添加量が多く
必要で、本願の目的である介在物の形態制御が不可能に
なるので、0.0080%を上限とする。Nbは添加量
が0.07%を超えると、連続焼鈍時の再結晶温度の上
昇を招くため、上限を0.070%とする。また、0.
002%未満では結晶粒が粗大化し、缶の成形性が劣る
ため、0.002%を下限とする。Bは窒化物形成元素
であり、Tiが添加されている場合には、NはTiと優
先的に結合するため、Bは粒界に析出し粒界割れを防止
する。その効果は0.0002%以上で現れ、0.00
50%を超えると時効性を劣化させるため、その範囲を
0.0002%〜0.0050%とした。
【0019】このようにして溶製した溶鋼を常法でタン
ディッシュを通して、連続鋳造機で鋳造する。さらに、
適宜、熱間圧延に先立って加熱を施し、この鋳片を常法
で熱間圧延した後、600℃〜750℃の温度範囲で巻
取りを行う。600℃未満ではTiおよびNbによる固
溶Nおよび固溶Cの析出固定が不十分であり、製品での
時効性が劣化するので600℃を下限とし、750℃を
超えると粗大粒となり製缶後肌荒れを起こして外観を損
ねるので750℃を上限とする。ついで、脱スケール処
理を行う。一般には酸洗を施すが、機械的にスケール除
去を行っても良い。その後、冷間圧延を行い、連続焼鈍
を行う。連続焼鈍の温度は、650℃〜900℃とす
る。650℃未満では再結晶せず、加工性が劣化するの
で650℃を下限とし、900℃を超えると鋼板の高温
強度が弱まり、連続焼鈍炉内で絞りと呼ばれる現象を起
こし、破断するなどの問題が生じやすくなるので900
℃を上限とする。その後、スキンパス圧延あるいは5〜
40%程度のダブル・レデュース圧延を施し、クロムめ
っきあるいは錫めっきなどの表面処理を施し、缶用の鋼
板とする。また、表面に樹脂フィルムを貼り付けた鋼板
とすることも可能である。これらの鋼板は特に2ピース
缶用の鋼板として好適である。
【0020】
【実施例】270トン転炉で表2に示す合金組成の脱酸
用合金を用いて、各成分の鋼を溶製し連続鋳造した。製
造した鋼の成分および鋼中の介在物組成を合わせて表1
に示す。ついで、加熱−熱間圧延を行った。その際の、
仕上圧延および巻取は、表2に示す温度で行った。つい
で、酸洗、冷間圧延を行った後、表2に示す温度で焼鈍
を行った。焼鈍の後、一部のものについては、DR圧延
(ダブルレデュース圧延)を施した。ついでクロムめっ
きまたは錫めっきを施し、さらに一部の鋼板については
表裏面にポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを貼
り付け、缶用鋼板となした。
【0021】その鋳片の一部および冷延鋼板の一部を採
取し、断面を調査し、介在物の組成、大きさ、形状を調
査した。その結果を表1に示す。本発明法では鋳片内に
はチタン酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物を主
成分とする組成で、ほぼ球形の介在物が検出されてお
り、アルミナを含む介在物やチタン酸化物の濃度の高い
介在物は検出されなかった。また、冷延鋼板ではこれら
の介在物が破砕され微細分散化していた。
【0022】さらに、得られた缶用鋼板を用いて、3段
絞りにより成形した絞り缶と絞りとしごきを加えたDI
缶を製造し、このときの割れが発生した欠陥率を調査し
た。この結果を表2に示す。本発明鋼では、比較鋼に比
べて欠陥率が少なくなっていることがわかる。また、缶
底部に発生するストレッチャーストレインの有無を調査
したが、本発明鋼ではストレッチャーストレインの発生
がなく、時効性に優れた性能を示すことが確認された。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】本発明によって、製缶時の欠陥発生の少
ない時効性に優れた缶用鋼板の製造が可能となった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.0002〜0.0080%、 Si:0.001〜0.10%、 Mn:0.05〜1.0%、 P :0.001〜0.050%、 S :0.001〜0.030%、 N :0.0005〜0.0080%、 Ti:0.002〜0.030%、 Nb:0.003〜0.070% を含有し、かつ Ti(%)+(48/93)×Nb(%) ≧(48/12)×C(%)+(48/14)×N(%)…(A) なる条件を満足し、残部鉄および不可避的不純物よりな
    る鋼において、鋼中にチタン系酸化物、マンガン系酸化
    物、シリコン系酸化物が主成分の酸化物系介在物を有す
    ることを特徴とする欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼
    板。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.0002〜0.0080%、 Si:0.001〜0.10%、 Mn:0.05〜1.0%、 P :0.001〜0.050%、 S :0.001〜0.030%、 N :0.0005〜0.0080%、 Ti:0.002〜0.030%、 Nb:0.003〜0.070%、 を含有し、かつ Ti(%)+(48/93)×Nb(%) ≧(48/12)×C(%)+(48/14)×N(%)…(A) なる条件を満足し、さらに、 B :0.0002〜0.0050% を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼にお
    いて、鋼中にチタン系酸化物、マンガン系酸化物、シリ
    コン系酸化物が主成分の酸化物系介在物を有することを
    特徴とする欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板。
  3. 【請求項3】 精錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300ppm
    以下に脱酸し、ついでTiを添加して請求項1または2
    記載の成分の鋼とし、この鋼を連続鋳造−熱間圧延の
    後、600℃〜750℃で巻取り、ついで脱スケール処
    理、冷間圧延後、650℃〜900℃で連続焼鈍を施
    し、めっき工程を経て缶用鋼板とすることを特徴とする
    欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 精錬後の溶鋼を真空脱ガス処理および/
    またはSi,Mnの1種または2種を添加して鋼中酸素
    量を300ppm 以下に脱酸した後、Tiを添加すること
    を特徴とする請求項3記載の欠陥が少なく時効性に優れ
    た缶用鋼板の製造方法。
  5. 【請求項5】 精錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300ppm
    以下に脱酸した後、化学組成がTi:10〜75%、残
    りFe,Mn,Siの1種〜3種および不可避的不純物
    からなる合金を添加することを特徴とする請求項3記載
    の欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法。
JP01800596A 1996-02-02 1996-02-02 欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板およびその製造方法 Expired - Fee Related JP3548314B2 (ja)

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