JPH10280094A - イヤリングが小さく耐ネックしわ性に優れた2ピース容器用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

イヤリングが小さく耐ネックしわ性に優れた2ピース容器用鋼板およびその製造方法

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JPH10280094A
JPH10280094A JP10681197A JP10681197A JPH10280094A JP H10280094 A JPH10280094 A JP H10280094A JP 10681197 A JP10681197 A JP 10681197A JP 10681197 A JP10681197 A JP 10681197A JP H10280094 A JPH10280094 A JP H10280094A
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less
present
wrinkle resistance
steel
piece container
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JP10681197A
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Hidekuni Murakami
英邦 村上
Kazuhisa Kusumi
和久 楠見
Masaharu Kameda
正春 亀田
Tetsuo Takeshita
哲郎 竹下
Seiichi Tanaka
聖市 田中
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イヤリングが小さく、かつ焼鈍工程での腰折
れによる生産性の低下、缶胴の開口部を縮径する際のし
わ発生を回避できる、絞りおよびしごきまたは引き延ば
し加工を経て製造される2ピース容器に使用される鋼板
を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.002%以下、N:
0.004%以下を含み、B/N:0.8〜1.4、
(AlNとして存在するN)/(BNとして存在する
N)<0.4であることを特徴とし、必要に応じてAl
/B:20以下、Al:0.02%以下、O:0.00
1〜0.007%を含有する鋼板であって、熱間圧延に
おけるスラブ加熱温度を1100℃以下として製造す
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2ピース缶の製造に
代表される絞り、しごきおよび引き延ばし加工、それに
続く縮径成形により製造される缶用材料として利用され
る鋼板の製造方法に関するものである。鋼板製造分野、
製缶分野において、イヤリングが小さく耐ネックしわ性
が良好で、かつ高生産性にて製造できる極薄容器材料を
提供するものである。
【0002】
【従来の技術】飲料缶、食品缶などの製造分野では2ピ
ース缶と呼ばれる、底と胴部を−体成形した容器の製造
量が増加しつつある。通常2ピース缶では絞り成形工程
の後、必要缶高さを得るため、DI缶やDTR缶に代表
されるような、しごきまたは引き延ばしなどにより缶壁
高さを高くする方法が採られる。これらの成形時には、
鋼板歩留まりやしごきまたは引き延ばし成形性を低下さ
せるイヤリング発生を低く抑えることが望まれている。
イヤリングの小さい鋼板の製造方法として、IF鋼にB
を添加させた鋼板の製造方法が特開平6ー41683号
公報に開示されている。しかし、この方法には以下に述
べるような耐ネックしわ性やヒートバックルの抑制につ
いては考慮が払われていない。
【0003】2ピース缶では、絞りおよびしごきや引き
延ばし加工のため材料が硬化しているため、製造された
缶胴の開口部に缶蓋を捲き締める目的で缶開口部の径を
縮める加工(ネック加工)において、しわの発生が著し
くなる(耐ネックしわ性の劣化)という問題が起きる。
【0004】一般に、耐しわ性を向上させるには、降伏
応力(降伏点が観測されない場合には0.2%耐力)を
低くすることが有効とされるため、C含有量を低減した
極低炭素鋼の適用が検討されている。特開平5−287
443ではTi添加によるIF化により塗装焼き付け時
の硬化を抑止し、ネック加工部を軟質に保つことで耐ネ
ックしわ性の劣化を避けている。しかし、TiやNbを
含有したIF鋼を容器材料に適用した場合、TiやNb
添加により形成する微細な炭窒化物や固溶Ti、Nb
が、鋼板の再結晶温度を上昇させるため冷間圧延後の再
結晶焼鈍温度を―般的なアルミキルド鋼より高くせねば
ならず、容器に利用されるような厚さ0.3mm以下の
薄手材料においては、焼鈍時にヒートバックルと呼ばれ
る鋼板の腰折れが発生し生産効率が低下する。
【0005】このためTi添加量を低減し、再結晶温度
の上昇を抑えた鋼板が、特開昭59ー7423、特開平
7ー316719などで開発されている。しかし、これ
らの鋼板では薄手容器材料で問題となる耐ネックしわ性
に対する考慮がなされていない。
【0006】ヒートバックル対策としては、焼鈍時には
目的の板厚より厚い鋼板を通板し、その後再冷延(2C
R)を施し目的とする板厚を得る方法が実用化されてい
る。この方法は缶強度を確保する観点で、本来軟質とな
る極低炭素IF鋼の適用による強度低下分を加工硬化に
より補うため都合のよい製造法であるが、絞り、しごき
や引き延ばしに加え、2CRによる加工も重なるため、
耐ネックしわ性は顕著に劣化する。
【0007】また、これまでの開発鋼においては通常の
2P缶の缶胴部形成時のしごきや、引き延ばしといった
強加工による材料の加工硬化挙動、および加工硬化によ
る耐ネックしわ性の劣化についての考慮がなされておら
ず、2ピース容器という深い絞りとしごきや引き延ばし
という大きな加工を受けた後の材料における縮径時のし
わ発生については、これを抑制する有効な手段はこれま
でに見いだされていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高い絞り性を
有し、かつ (1)焼鈍工程での腰折れによる生産性の低下 (2)缶胴の開口部を縮径する際のしわ発生 を回避した、絞りおよびしごきまたは引き延ばし加工を
経て製造される2ピース容器に使用される鋼板及びその
製造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、深絞り性の
良好なTi添加極低炭素鋼をベースに、2CR、絞り、
しごき、引き延ばし加工後のネック縮径時のしわ発生抑
制について検討する内、Bの添加量としわ発生に相関が
あることを知見した。このメカニズムについては明確で
はないが、焼鈍後の結晶粒径、集合組織、析出物形態が
複合して、主として材料の加工硬化挙動に影響を及ぼす
ことで、耐ネックしわ性に関与していると考えられる。
特に焼鈍後の冷延、絞り、しごき、引き延ばし、縮径に
おける一連の加工においては加工方向が各工程で異な
る。このため、いわゆるバウシンガー効果の要素も影響
していると考えられる。結晶粒径については粗大なほ
ど、集合組織は{100}面強度が高く、{111}面
強度が低いほど、そして、析出物については粗大かつ密
度が低いほど、耐しわ性は向上する。
【0010】これらの要因と耐しわ性についての関係を
検討し、各要因の中でも特に、AlおよびNとの関連が
強いことを知見し、さらに、焼鈍時のヒートバックルを
抑制するため比較的低い温度域で焼鈍した場合の2P缶
としての深絞り性と加工性を考慮し、本発明を達成し
た。耐しわ性が、B、AlおよびNに影響されることか
ら、さらに詳細な検討を行い、Al窒化物として存在す
るNとB窒化物として存在するNの比で、耐しわ性を判
別できるとの結果を得た。本発明の要旨とするところ
は、B添加極低炭素鋼において、Bの添加に伴い形態が
大きく変化する窒化物について、Al窒化物として存在
するNとB窒化物として存在するNの比を限定すること
で比較的低い温度域の焼鈍においても、2CR、絞り、
しごき、引き延ばし加工後のネック縮径時のしわ発生を
抑制しうる鋼板を得ることである。
【0011】本発明の具体的な手段は、以下の通りであ
る。 (1)重量%で、C:0.004%以下、N:0.00
4%以下を含み、B/N:0.6〜1.4、(AlNと
して存在するN)/(BNとして存在するN)≦0.4
である ことを特徴とするイヤリングが小さく耐ネックしわ性に
優れた2ピース容器用鋼板。 (2)さらに最適な範囲としては、Al/B:20以
下、Al:0.02%以下であること、および0:0.
001〜0.007%であることを特徴とする上記
(1)記載のイヤリングが小さく耐ネックしわ性に優れ
た2ピース容器用鋼板。 (3)O:0.001〜0.007%であることを特徴
とする上記(1)または(2)記載の2ピース容器用鋼
板。 (4)重量%で、C:0.004%以下、N:0.00
4%以下を含み、B/N:0.6〜1.4となるスラブ
を鋳造し、熱間圧延におけるスラブ加熱温度を1100
℃以下とすることで、(AlNとして存在するN)/
(BNとして存在するN)≦0.4とすることを特徴と
する2ピース容器用鋼板の製造方法。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】まず、成分について説明する。成分はすべ
て重量%である。
【0014】Cは、容器の製造過程における絞り性、し
ごき性、引き延ばし性、縮径時の耐ネックしわ性、フラ
ンジ成形性などの点から低い方が好ましく、上限を0.
004%とする。特に、しごき、引き延ばし、フランジ
成形時に延性が良好な材質が必要な場合は、0.001
5%以下まで低減すれば、特性を大幅に向上させること
が可能である。しかし、過剰な低減はコストの上昇を招
くばかりでなく、鋼板を軟質にし缶強度不足まねくの
で、下限を0.0003%とする。
【0015】Nは、本発明における重要な要件である窒
化物の形成を制御する上で、重要な元素である。多量に
含有すると窒化物が多量に生成し、本発明の目的を達成
できないため、上限を0.004%とする。真空脱ガス
処理を十分に行うことにより0.002%以下にすれ
ば、窒化物の形成が少なくなり、目標特性が向上する。
【0016】Bは、窒化物形態に影響を及ぼし耐ネック
成形性を向上させるので本発明においては必須元素とし
て添加される。しかし過剰な添加は耐ネックしわ性を劣
化させるとともに再結晶温度を上昇させ焼鈍温度上昇の
必要が生じヒートバックルを発生しやすくなる。要点は
Nとの比であるのでB/Nで0.6〜1.4とすること
である。
【0017】本発明での重要な条件が窒化物の種類と量
の制御であり、B添加極低炭素鋼中で、AlNとして存
在するNとBNとして存在するNの比が、0.4以下で
あることが必要である。その比が0.2以下であること
が好ましい。
【0018】ここでAlNとして存在するNとは、鋼板
をヨウ素アルコール溶液中で溶解した時の残滓を水酸化
ナトリウム水溶液中で溶解し、その溶液中のAl量を分
析し、これを全量AlNとしてN量に換算した値であ
る。またBNとして存在するNとは、鋼板を臭素アルコ
ール溶液中で溶解した時の残滓を、リン酸、硝酸、過塩
素酸、硫酸等の混合溶液中で溶解し、その溶液中のB量
を分析し、これを全量BNとしてN量に換算した値であ
る。
【0019】この様に窒化物を制御するにはAl、B添
加量およびその比、窒化物の析出核となる酸化物すなわ
ち鋼中Oの含有量、製造工程全般にわたる熱履歴が重要
となる。Al/B:20以下、Al:0.02%以下と
することで、鋼中に過剰に存在する固溶Nが窒化物を析
出する際に、AlよりBと優先的に結合することで窒化
物の種類と量の好ましい制御が可能となる。
【0020】また、Oは0.001〜0.007%が窒
化物制御に有効である。これは鋼中Oは、Si、Al、
Mnの酸化物として存在するが、適当な量だけ存在する
ことで窒化物の析出核として有効に働き、好ましい窒化
物制御が可能となると思われる。しかし、過剰鋼中Oは
酸化物を粗大化させ2P缶のような極薄加工で割れ起点
となり製品品質を著しく劣化させるため、上限を0.0
07%とする。
【0021】製造工程での熱履歴としては、熱延時のス
ラブ加熱温度の影響が大きく、この温度を1100℃以
下と制限することでさらに、イヤリングが小さく、耐ネ
ックしわ性を向上させることができる。この原因は明ら
かではないが、窒化物が粗大化するなど窒化物の形態の
影響または窒化物以外の析出物形態の影響と考えられ
る。
【0022】前述のように容器の製造においては容器の
強度をもたせるため焼鈍の後、2CR圧延し加工硬化に
より硬質化させた鋼板を用いる場合もあるが、この様な
鋼板においても本発明法によれば深絞り性、耐ネックし
わ性の向上効果が得られる。また、鋼板強度を高めるた
め、2CRでなく、Si、Mn、Pなどの強化元素を添
加しても、また耐食性など各種特性向上のための元素添
加をした場合にも本発明の効果が失われるものではな
い。
【0023】通常、本発明鋼板は表面処理鋼板用の原板
として使用されるが、表面処理により本発明の効果はな
んら損なわれるものではない。缶用表面処理としては通
常、錫、クロム(ティンフリー)などが施される。ま
た、近年使用されるようになっている有機皮膜を貼った
ラミネート鋼板用の原板としても発明の効果を損なうこ
となく使用できる。
【0024】
【実施例】本発明の評価は表1に示す各成分の鋼につい
て通常の熱延、冷延、焼鈍、その後硬度調整のため30
%の2CRを施した鋼板で行った。
【0025】
【表1】 図1は、式1によって表されるイヤリング率を決定する
ためのカップ周位置とカップ胴壁高さとの関係を示す図
である。イヤリングの評価においては耳発生の程度を示
す指標として、式1によって表されるイヤリング率を使
用した。イヤリング率が大きいほど耳発生が顕著とな
る。なお、通常の2ピース缶用材料としては本式による
イヤリング率で約5%以下のものが使用されている。 イヤリング率=(h maxーh min)/(缶壁平均高さ)・・・・・式1 また、耐ネックしわ性については、絞り比、しごき加工
率を一定とした缶において、通常の実製缶で行われるの
と同様の方法により縮径を行い、しわが発生する限界の
縮径量として式2による縮径限界率を求めた。縮径限界
率が高いほど実操業での材質の余裕度が大きいためしわ
発生を抑止することができる。 縮径限界率=(初期径−しわ発生径)/(初期径) ・・・・・式2 ヒートバックルについては再結晶温度+40℃で連続焼
鈍ラインを通板した際の、ヒートバックル発生の有無で
判定した。
【0026】表2から明らかなように本発明の範囲内で
製造されたものはイヤリングが小さく、耐ネックしわ
性、耐ヒートバックル性のすべてに良好な特性が得られ
ている。 図2は、スラブ加熱温度が異なる材料につい
て、(AlNとして存在するN)/(BNとして存在す
るN)の影響を見たものである。同程度の(AlNとし
て存在するN)/(BNとして存在するN)であって
も、スラブ加熱温度が1100℃以下の場合にはネック
縮径性の向上が見られる。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上述べたごとく本発明によれば、イヤ
リング率を小さくしつつ、ネック縮径時のしわ発生率を
低減することができる。さらに、本発明鋼は従来材より
低い焼鈍温度でも良好な特性を示すことから、ヒートバ
ックルの発生を回避でき、極薄容器材料の高効率な製造
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】式1によって表されるイヤリング率を決定する
ためのカップ周位置とカップ胴壁高さとの関係を示す図
である。
【図2】スラブ加熱温度が異なる材料について、(Al
Nとして存在するN)/(BNとして存在するN)の比
が限界縮径率(%)に及ぼす影響を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 哲郎 北九州市戸畑区飛幡町1−1 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 田中 聖市 北九州市戸畑区飛幡町1−1 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.004%以下、N:
    0.004%以下を含み、B/N:0.6〜1.4、
    (AlNとして存在するN)/(BNとして存在する
    N)≦0.4であることを特徴とするイヤリングが小さ
    く耐ネックしわ性に優れた2ピース容器用鋼板。
  2. 【請求項2】 Al/B:20以下、Al:0.02%
    以下であることを特徴とする請求項1記載の2ピース容
    器用鋼板。
  3. 【請求項3】 O:0.001〜0.007%であるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の2ピース容器用
    鋼板。
  4. 【請求項4】 重量%で、C:0.004%以下、N:
    0.004%以下を含み、B/N:0.6〜1.4とな
    るスラブを鋳造し、熱間圧延におけるスラブ加熱温度を
    1100℃以下とすることで、(AlNとして存在する
    N)/(BNとして存在するN)≦0.4とすることを
    特徴とする2ピース容器用鋼板の製造方法。
JP10681197A 1997-04-10 1997-04-10 イヤリングが小さく耐ネックしわ性に優れた2ピース容器用鋼板およびその製造方法 Withdrawn JPH10280094A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2360529A (en) * 2000-03-22 2001-09-26 British Steel Ltd Ultra-low carbon boron steel
WO2012144213A1 (ja) * 2011-04-21 2012-10-26 Jfeスチール株式会社 外圧に対する缶胴部の座屈強度が高く、成形性および成形後の表面性状に優れた缶用鋼板およびその製造方法

Cited By (3)

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