JPH1081919A

JPH1081919A - ノンイヤリング性および耐肌荒れ性に優れる２ピース缶用鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH1081919A
Application number: JP23487996A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Araya; 昌利荒谷; Akio Tosaka; 章男登坂; Osamu Furukimi; 古君　　修; Hideo Kukuminato; 英雄久々湊
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-05
Also published as: JP3915146B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高圧下率の２次冷間圧延でも、２ピース缶の
成形に十分な深絞り性をそなえるとともに、イヤリング
発生が小さく、プレス成形後の耐肌荒れ性に優れる２ピ
ース缶用の鋼板を製造する。【構成】Ｃ：0.0005〜0.0150wt％、Si：0.10wt％以
下、 Mn：0.1 〜0.6 wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 Al：0.015 〜0.15wt％、Ｎ：0.02wt％以下を含み、かつ Nb：0.020 wt％以下、 Ti：0.020 wt％以下Ｂ：0.0001〜0.0030wt％から選ばれるいずれか１種または２種を含有し、残部が
Fe及び不可避的不純物からなる鋼スラブに、熱間圧延、
冷間圧延および焼鈍を施して、ＡＳＴＭ結晶粒度番号１
０以上、かつ結晶粒軸比1.2 以下の再結晶粒となし、次
いで、圧下率0.5〜４０％の２次冷間圧延を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品、飲料缶等の
缶容器用材料に関し、特に深絞り性に加えて、ノンイヤ
リング性（耳発生が少ない）、プレス加工後の耐肌荒れ
性に優れる２ピース缶用鋼板の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】深絞り加工等のプレス成形を施して製造
される深絞り缶、ＤＲＤ（Drawn andRedrawn ）缶、Ｄ
Ｉ（Drawn and Ironined）缶などの２ピース缶に用いら
れる冷延鋼板には、主に次のような特性が要求される。１）加工時に割れ等の欠陥が発生することなく成形可能
なこと。２）プレス加工後の鋼板表面の肌荒れが小さく、仕上が
り外観の良好なこと。３）素材の異方性が小さく深絞り加工後の耳発生（イヤ
リング）が小さいこと。なかでも、イヤリングが発生した部分は缶の深絞り成形
後に切り捨てる必要がある。このため、イヤリングが大
きいと材料歩留まりが悪くなるばかりか、場合によって
は必要な成形高さが得られず、成形品全体を廃棄しなく
てはならなくなるという事態も生ずる。したがって、深
絞り成形時に発生するイヤリングはできるかぎり小さい
ことが望ましい。ところで、イヤリングの高さは冷延錮
板のｒ値（ランクフォード値）の面内異方性△ｒと良い
相関があり、△ｒ＝０であればイヤリング高さは０にな
ることが知られている。ここに、△ｒ＝（ｒ₀＋ｒ₉₀−
ｒ₄₅）／２（ただし、ｒ₀、ｒ₉₀、ｒ₄₅はそれぞれ圧延
方向に０度、９０度、４５度の方向のｒ値）である。

【０００３】ところで、イヤリングの小さい深絞り用冷
延鋼板の製造技術については、これまでにもいくつかの
提案がなされてきた。例えば、特開昭58-151426 号公報
には、低炭素Alキルド鋼をＡr₃変態点以上の高温で仕上
圧延し、高温巻取する熱延と圧下率８０〜９５％の冷延
を行なうことによって、平均ｒ値の向上と△ｒの改善を
図る技術が開示されている。この技術によれば、それな
りの効果がみられ、面内異方性はある程度減少する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、未だイ
ヤリングの抑制が十分であるとは言い難く、特に、２次
冷延圧下率が高い場合には、耐イヤリング性が不十分で
あった。このような現象は、製缶コスト低減を目的とす
る素材の薄肉化に対処するために、２次冷延圧下率を高
めようとする場合に、製缶工程の障害となっていた。特
に、極低炭素鋼の場合には、焼鈍後の鋼板強度が低いた
め、缶の薄肉化を達成するためには、焼鈍後に数％〜４
０％程度の高い圧下率で２次冷間圧延を施す必要がある
ので、２次冷間圧延後の△ｒは負の方向に大きくなり、
イヤリングを発生しやすくする要因となっていた。

【０００５】そこで、本発明の主たる目的は、高圧下率
で２次冷間圧延して製造する場合でも、２ピース缶の成
形に十分な深絞り性をそなえるとともに、イヤリング発
生が小さく、プレス成形後の耐肌荒れ性に優れる２ピー
ス缶用の鋼板を製造することにある。本発明の他の目的
は、２０％以上の高圧下率で２次冷間圧延して製造する
場合でも、ｒ値が 1.5以上で、Δｒが±0.2 以内にある
上記２ピース缶用の鋼板を製造することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の目的
を達成するための基礎実験として、先ず、冷延鋼板の結
晶粒度、結晶粒の形態とプレス加工性、イヤリング性、
肌荒れ性との関係を調査した。その結果を図１および図
２に示す。図１は、結晶粒の軸比（＝長軸方向長さ／短
軸方向長さ）とΔｒとの関係を調べたものであり、これ
から、等軸粒組織の△ｒは延伸粒組織のそれに比して小
さくノンイヤリング性に優れていることがわかった。ま
た、また図２は、耐肌荒れ性と結晶粒度との関係を示す
ものであり、結晶粒度が小さい程良好であった。発明者
らは、これらの調査結果をもとに、さらに仕上げ圧延後
の冷却等の熱間圧延条件について詳細な研究を重ねた結
果、これらの条件を適切に制御すれば、熱延後の結晶粒
が等軸、微細粒な均一組織となり、その効果は冷延、焼
鈍の後でも継承され、焼鈍後の結晶粒も均一で微細な等
軸粒となり、ノンイヤリング性に優れ、また、プレス加
工後の耐肌荒れ性にも優れる鋼板を製造することができ
ることを知見し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明の要旨構成は下記のとお
りである。 (1) Ｃ：0.0005〜0.0150wt％、Si：0.10wt％以下、 Mn：0.1 〜0.6 wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 Al：0.015 〜0.15wt％、Ｎ：0.02wt％以下を含み、かつ Nb：0.020 wt％以下、 Ti：0.020 wt％以下Ｂ：0.0001〜0.0030wt％から選ばれるいずれか１種または２種を含有し、残部が
Fe及び不可避的不純物からなる鋼スラブに、熱間圧延、
冷間圧延および焼鈍を施して、ＡＳＴＭ結晶粒度番号１
０以上、かつ結晶粒軸比1.2 以下の再結晶粒となし、次
いで、圧下率0.5〜４０％の２次冷間圧延を行うことを
特徴とするノンイヤリング性および耐肌荒れ性に優れる
２ピース缶用鋼板の製造方法。

【０００８】(2) Ｃ：0.0005〜0.0150wt％、Si：0.10wt
％以下、 Mn：0.1 〜0.6 wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 Al：0.015 〜0.15wt％、Ｎ：0.02wt％以下を含み、かつ Nb：0.020 wt％以下、 Ti：0.020 wt％以下Ｂ：0.0001〜0.0030wt％から選ばれるいずれか１種または２種を含有し、残部が
Fe及び不可避的不純物からなる鋼スラブを、平均温度Ａ
c₃点以上に加熱し、終了温度（Ａr₃点＋150 ℃）〜（Ａ
r₃点＋５０℃）で粗圧延し、引き続き、終了温度Ａr₃点
以上で仕上げ圧延し、仕上げ圧延終了後 0.5秒以内に急
冷を開始し、750 〜550 ℃で巻き取り、次いで、酸洗、
冷間圧延および焼鈍を施して、ＡＳＴＭ結晶粒度番号１
０以上、かつ結晶粒軸比1.2 以下の再結晶粒となし、さ
らに、圧下率0.5 〜４０％の２次冷間圧延を行うことを
特徴とするノンイヤリング性および耐肌荒れ性に優れる
２ピース缶用鋼板の製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について説明する。 (1) 鋼成分について；Ｃ：0.0005〜0.0150wt％Ｃは、伸び、プレス加工性には少ない方が有利である
が、反面少なすぎると鋼板が過度に軟質化して缶体とし
ての強度を確保できなくなるため0.0005wt％以上含有す
る必要がある。一方、0.0150wt％を超えて含有すると鋼
板の硬質化のために、伸びが低下し、プレス加工性が劣
化するので、0.0005〜0.0150wt％、好ましくは0.0005〜
0.0090の範囲とする。

【００１０】Si：0.10wt％以下 Siは、缶用としての耐食性に有害な元素であり、材料を
極端に硬質化する元素でもあるので、その上限を0.10wt
％とする。

【００１１】Mn：0.1 〜0.6 wt％ Mnは、Ｓによる熱延中の赤熱脆性を防止するうえで有用
な元素であり、0.1 wt％以上の添加が必要であるが、0.
6 wt％を超えて添加すると熱間圧延中に割れを生じた
り、鋼板を過度に硬質化する。したがって、Mnの添加量
は0.1 〜0.6 wt％の範囲とする。

【００１２】Ｐ：0.02wt％以下Ｐは、耐食性を低下させる有害な元素であり、とくに0.
02wt％を超えるとその影響が顕著になる。したがって、
上限を0.02wt％とする。

【００１３】Ｓ：0.02wt％以下Ｓは、熱延中における赤熱脆性を引き起こす有害な元素
であり、極力少ないことが望ましいが、0.02wt％までは
許容できる。

【００１４】Al：0.015 〜0.15wt％ Alは、製鋼に際し、脱酸材として必要な元素である。添
加量が少ないと安定した脱酸効果が得られないので、0.
015 wt％以上添加する必要がある。一方、0.15wt％を超
えて添加してもさらなる効果はなく、経済的に好ましく
ないので上限を0.15wt％とする。

【００１５】Ｎ：0.02wt％以下Ｎは、0.02wt％を超えると鋼板の硬質化および伸びの低
下をもたらし、プレス加工性を劣化させるために、上限
を0.02wt％とする。

【００１６】Nb：0.020 wt％以下 Nbは、炭窒化物を形成し、固溶Ｃ、Ｎの低減による伸
び、ｒ値の向上に有用な元素である。しかし、その添加
量が0.020 wt％を超えると再結晶終了温度を上昇させ、
連続焼鈍で再結晶不足を生じて加工性の劣化を招くの
で、0.020 wt％を上限とする。

【００１７】Ti：0.020 wt％以下 Tiも、Nbと同様に炭窒化物を形成する元素であり、固溶
Ｃ、Ｎの低減による伸び、ｒ値の向上に有用な元素であ
る。しかし、その添加量が0.020 wt％を超えると再結晶
終了温度を上昇させ、連続焼鈍で再結晶不足を生じて加
工性の劣化を招くほか、鋼板の表面性状を劣化させるの
で、0.020 wt％を上限とする。

【００１８】Ｂ：0.0001〜0.0030wt％Ｂは、熱間圧延における巻取温度が低くてもＮを固定す
るため、巻き取り後に温度低下が大きい熱延鋼帯の先、
後端部での材質不良を防ぐことができる。この効果を得
るためには少なくとも0.0001wt％は必要であるが、0.00
30wt％を超えて添加すると機械的性質の面内異方性が大
きくなる。このため、Ｂ添加量は0.0001〜0.0030wt％の
範囲とする。

【００１９】(2) 製造条件について；・スラブ圧延素材となるスラブは成分のマクロな偏析を最小限に
するために連続鋳造法で製造されることが望ましい。・熱間圧延工程熱延前の鋼スラブの加熱はＡc₃点以上に加熱されればよ
い。具体的には1050〜1350℃の範囲が適する。粗圧延は
（Ａr₃点＋１５０℃）〜（Ａr₃点＋５０℃）の温度範囲
で終了する。（Ａr₃点＋５０℃）未満の低い温度で粗圧
延した場合には、必然的に仕上げ圧延がα域での圧延と
なり、焼鈍板は粗大な結晶粒と比較的微細な粒の混粒組
織となるために、２次冷間圧延後に十分な加工性、加工
後の耐肌荒れ性が得られなくなる。一方、（Ａr₃点＋１
５０℃）を超える高温で粗圧延をすると、圧延ロール寿
命の短命化を招くことになる。従って、粗圧延は（Ａr₃
点＋１５０℃）〜（Ａr₃点＋５０℃）の温度範囲で終了
する。

【００２０】仕上げ圧延では、Ａr₃変態点以上の温度で
圧延を終了し、圧延終了後 0.5秒以内に熱延鋼帯の水冷
を開始し少なくとも７５０℃まで冷却した後、７５０〜
５５０℃で巻き取る必要がある。というのは、仕上げ圧
延工程で、Ａr₃変態点未満で圧延された場合には、圧延
方向に伸びた粗大な加工組織となり、この組織は冷延、
焼鈍後も継承されるために、結晶粒の軸比が 1.2以下の
等軸粒とはならずイヤリング発生が大きくなるためであ
る。また、仕上げ圧延終了後は 0.5秒以内に冷却を開始
すると均一な等軸、微細粒になる。 0.5秒を超えてから
水冷した場合には、オーステナイト粒の粒成長が進み、
微細粒とならず、しかも、鋼帯の板幅方向の温度差が大
きくなるので、温度の高い幅中央部は粒成長速度が速い
ので粗大粒となり、温度の低い幅端部近傍は逆に比較的
微細な結晶粒となって一層不均一な組織となる。図２
は、仕上げ圧延終了から水冷開始までの時間とｒ値、Δ
ｒとの関係を示したものである。図２から、仕上げ圧延
終了後 0.5秒以内に水冷を開始することによって、これ
ら両特性が顕著に改善されることが分かる。なお、上記
急冷において、冷却速度７０℃／秒以上で、１秒以内に
Ａr₃変態点以下までに冷却するのがよい。このような冷
却から外れると、結晶粒は高温に滞留する時間が長くな
るために、再結晶・粒成長あるいは回復・粒成長が進行
し、粗大な熱延組織となり、さらに冷延工程で粗大な粒
はより展伸しやすいために、焼鈍後は軸比の大きい粒と
なり、イヤリング発生が大きくなるからである。

【００２１】また、巻き取り温度は、５５０℃以下の低
温になると、AlＮやNbＣの析出が十分に起こらず、これ
が焼鈍時の再結晶、粒成長を阻害し、ｒ値、△ｒを悪化
させる。また、７５０℃を超えると、巻き取り後のスケ
ールの成長が著しくなって酸洗性が低下するほか、結晶
粒が異常に粗大化して材質が低下したり、耐肌あれ性が
劣化するなどの不具合が生じる。したがって、巻取温度
は７５０〜５５０℃の温度範囲とする。

【００２２】・冷間圧延工程このようにして得られた熱延板に酸洗（脱スケール）を
施し、冷間圧延を行う。酸洗の条件は常法に従い、塩
酸、硫酸等の酸で表面スケールを除去すればよい。冷間
圧延の圧下率は、低コスト化を目指した薄肉化のために
は、高圧下ほど望ましい。圧下率が８０％未満ではこの
ような目的に応えられないほか、焼鈍工程で結晶粒が異
常に粗大化したり、混粒化し、材質が劣化するほか、深
絞り性に有効な集合組織を発達させることができない。
しかし、圧下率が９５％を超える高圧下率になると、ｒ
値が低下し、△ｒが増大してイヤリングが大きくなる。
したがって、この圧下率は８０〜９５％の範囲とするの
が望ましい。

【００２３】・焼鈍工程焼鈍は、生産性、コストの面から連続焼鈍によるのがよ
い。焼鈍温度は再結晶終了温度以上が必要であるが、高
すぎると結晶粒が異常に粗大化し、加工後の肌荒れが大
きくなるほか、薄物材特有の炉内破断やバックリング発
生の危険が大きくなる。したがって、焼鈍温度は７５０
℃を上限とすることが望ましい。

【００２４】以上の方法により製造された焼鈍鋼板は、
ＡＳＴＭ粒度Ｎｏ．１０以上の微細粒で軸比１．２以下
の等軸の結晶粒からなる組織とすることができる。結晶
粒の軸比は△ｒを小さくし、ノンイヤリング性をよくす
るために１．２以下である必要があり、加工後の耐肌荒
れ性を良くするためには粒度Ｎｏ．１０以上である必要
がある。なお、ノンイヤリング性の鋼板であるには△ｒ
が±０．２以内である必要がある。

【００２５】・２次冷間圧延焼鈍後、加工強化により素材の強度増加をはかり、また
表面粗度を調整するために２次冷間圧延を行う。２次冷
間圧延の圧下率は鋼板の調質度により随時決定される
が、ストレッチヤーストレインの発生を防止するために
は、0.5 ％以上の圧下率で圧延する必要がある。一方、
４０％を超える圧下率で圧延すると鋼板が過度に硬質化
して、加工性が低下するほか、ｒ値の低下、△ｒの増大
を引き起こす。したがって、２次冷間圧延の圧下率は0.
5 〜４０％の範囲とする。

【００２６】

【実施例】表１に示す成分の鋼を連続鋳造して得たスラ
ブを用いて、表２に示す条件で、熱延、冷延、焼鈍およ
び２次冷間圧延を施して缶用鋼板を製造した。さらに、
この鋼板に２５番目付で錫めっきを施し、各種の特性を
調査した。これらの調査方法は次のとおりである。（Ａ）金属組織焼鈍後の鋼板断面を研磨、エツチング後、光学顕微鏡観
察して調査した。調査の項目は結晶粒の軸比およびＡＳ
ＴＭ結晶粒度No. であり、いずれも最表面から板厚１／
２位置までの板厚方向の平均をもとめた。（Ｂ）機械的特性ＪＩＳ５号試験片を用いて引張試験を実施した。また、
ｒ値およびｒ値の面内異方性△ｒを、それぞ次式により
求めた。ｒ＝（ｒ₀＋ｒ₉₀＋２ｒ₄₅）／４ △ｒ＝（ｒ₀＋ｒ₉₀−ｒ₄₅）／２ただし、ｒ₀、ｒ₉₀、ｒ₄₅は、それぞれ圧延方向に０
度、９０度、４５度の方向のｒ値を表す。（Ｃ）肌荒れ性ＪＩＳ５号の試験片に２０％引張歪みを付与した後、鋼
板の表面粗度を粗度計にて測定した。なお、引張前の製
品表面粗度Ｒａは全て同一で0.21μｍであった。なお、
発明者らの実験により、２０％引張テスト後の表面粗度
Ｒａが0.60μｍ以下であればプレス加工後の肌荒れによ
る問題は発生しないことが確認されている。（Ｄ）円筒加工テスト深絞り加工時の加工性、肌荒れ性、イヤリング性を総合
的に調査するために円筒加工テストを行なった。直径１
００ｍｍの円形プランクを絞り比2.2 でカップ状に成形
し、加工時の割れ発生状態、肌荒れ状態およびイヤリン
グ発生状態を，○；発生なしまたは微小、△；軽度〜中
度、×；実用不可の３段階で評価した。これらの測定結
果を表３にまとめて示す。また、２次冷間圧延における
圧下率を広範囲に変えて，ｒ値、△ｒを調査した結果を
従来法と対比して図４に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】表３から、本発明により製造した缶用鋼板
は、良好な成形性のほか、特にΔｒが０．２以下、引張
後の表面粗度が０．６以下であり良好な特性を示してい
ることがわかる。また、円筒加工テストにおいても、加
工時の割れ、肌荒れ、イヤリングのいずれにおいても何
ら問題のないことが明らかである。また、図４より、本
発明法で製造すれば、２次冷間圧下率が高い領域におい
てもｒ値は高く、また、従来法によって製造した鋼板に
比べて、圧下率の増加に対する△ｒの低下が小さいため
に、２０％を超える高圧下率域においても△ｒは±０．
２以内と小さく、プレス加工性、ノンイヤリング性とも
に良好であることがわかった。また、このため、２次冷
間圧延における圧下率のとりうる範囲が広くなり、調質
度の対応範囲も広くなった。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、プレス加工性のほかに、耐肌荒れ性、ノンイヤリン
グ性にもに優れた缶用鋼板が提供可能になる。したがっ
て、本発明によれば、深絞り加工を施す食缶や飲料缶等
における表面性状の改善、歩留りの向上に大きく寄与す
る。また、本発明による鋼板の適用範囲は、各種金属缶
のみならず、乾電池内装缶、各種家電・電器部品、自動
車部品等の幅広い範囲への活用も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】結晶粒の軸比と△ｒの絶対値との関係を示すグ
ラフである。

【図２】結晶粒度番号と肌荒れとの関係を示すグラフで
ある。

【図３】仕上げ圧延終了から水冷開始までの時間とｒお
よび△ｒとの関係を示すグラフである。

【図４】２次冷間圧下率とｒおよび△ｒとの関係を示す
グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古君修千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者久々湊英雄千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.0005〜0.0150wt％、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.1 〜0.6 wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 Al：0.015 〜0.15wt％、Ｎ：0.02wt％以下を含み、かつ Nb：0.020 wt％以下、 Ti：0.020 wt％以下Ｂ：0.0001〜0.0030wt％から選ばれるいずれか１種または２種を含有し、残部が
Fe及び不可避的不純物からなる鋼スラブに、熱間圧延、
冷間圧延および焼鈍を施して、ＡＳＴＭ結晶粒度番号１
０以上、かつ結晶粒軸比1.2 以下の再結晶粒となし、次
いで、圧下率0.5〜４０％の２次冷間圧延を行うことを
特徴とするノンイヤリング性および耐肌荒れ性に優れる
２ピース缶用鋼板の製造方法。
【請求項２】Ｃ：0.0005〜0.0150wt％、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.1 〜0.6 wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、 Al：0.015 〜0.15wt％、Ｎ：0.02wt％以下を含み、かつ Nb：0.020 wt％以下、 Ti：0.020 wt％以下Ｂ：0.0001〜0.0030wt％から選ばれるいずれか１種または２種を含有し、残部が
Fe及び不可避的不純物からなる鋼スラブを、平均温度Ａ
c₃点以上に加熱し、終了温度（Ａr₃点＋150 ℃）〜（Ａ
r₃点＋５０℃）で粗圧延し、引き続き、終了温度Ａr₃点
以上で仕上げ圧延し、仕上げ圧延終了後 0.5秒以内に急
冷を開始し、750 〜550 ℃で巻き取り、次いで、酸洗、
冷間圧延および焼鈍を施して、ＡＳＴＭ結晶粒度番号１
０以上、かつ結晶粒軸比1.2 以下の再結晶粒となし、さ
らに、圧下率0.5 〜４０％の２次冷間圧延を行うことを
特徴とするノンイヤリング性および耐肌荒れ性に優れる
２ピース缶用鋼板の製造方法。