JP2017190469A - 絞り缶用冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絞り加工性及び耐肌荒れ性に優れる絞り缶用冷延鋼板の提供。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００６０〜０．０１１０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．７０％以下、Ｐ：０．０７０％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｎ：０．００２５〜０．００８０％、式（１）を満たすＮｂ、Ｂ：０〜０．００３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成と、結晶粒度番号が１１．０以上であるフェライト単相組織とを有し、１００℃で１時間の時効処理後、Ｌ方向の降伏点強度が２２０〜２９０ＭＰａ、引張強度が３３０〜３９０ＭＰａ、全伸びが３２％以上、降伏点伸びが０％であり、平均塑性歪比が１．３５超、及び、面内異方性が−０．３０〜＋０．１５である絞り缶用冷延鋼板。４４０Ｃ＋２．２≦Ｎｂ／Ｃ≦４４０Ｃ＋５．２（１）ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、絞り缶用冷延鋼板及びその製造方法に関するものである。

単１〜単５電池、ボタン電池、大型ハイブリッド電池等の電池缶や、各種容器は、冷延鋼板又は鋼板の表面にＮｉめっき、Ｎｉ拡散めっき、Ｓｎめっき、及びティンフリースチール（ＴＦＳ）めっき（金属Ｃｒ層とＣｒ水和酸化物層との二層からなるめっき）等の各種めっきが施されためっき鋼板（以降、冷延鋼板と呼ぶ）を厳しい多段の絞り加工やＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ：絞りしごき）加工等を行って製造される。あるいは、冷延鋼板を製缶後にＮｉめっき、Ｓｎめっき、ＴＦＳめっき等の各種めっき又は塗装が施されて缶容器となる。

これらの缶容器に用いられる冷延鋼板に要求される主な特性は、（１）プレス成形性（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）耐肌荒れ性（プレス加工後の表面肌荒れが小さいこと）、（３）イヤリング性（素材の異方性が小さく深絞り加工後の耳発生が小さいこと）、（４）非時効性（絞り加工時にストレッチャーストレインが発生しないこと）、である。

（１）のプレス成形性は一般に、平均塑性歪比ｒ_m（以降、平均ｒ値と称することがある）が高いほど良好な特性が得られることが知られており、Ｎｂ添加極低炭素鋼（Ｎｂ-ＳＵＬＣ）等に代表されるＩＦ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｆｒｅe）鋼を用いることで達成できる。しかし、一般に、ＩＦ鋼の結晶粒は低炭素鋼に比べて粗大である。そのため、平均ｒ値をより高めようとすると焼鈍時の温度を高めて結晶粒をさらに粗大化する必要がある。

（２）の耐肌荒れ性は結晶粒を細粒化するほど向上する。しかし、電池缶等の用途においては上蓋の封口部のシール性を確保する必要があるため、従来以上に極めて優れた絞り加工後の表面品位が要求され、結晶粒度番号を１１．０以上（平均結晶粒径≦７．８μｍ）とする必要がある。耐肌荒れ性は結晶粒が大きいほど悪化する。そのため、結晶粒の大きいＩＦ鋼を用いてプレス成形性と耐肌荒れ性を両立することは困難である。一方、低炭素鋼を用いれば結晶粒を細粒化することができるが、高い平均塑性歪比ｒ_mを得ることは困難である。したがって、低炭素鋼を用いてもプレス成形性と耐肌荒れ性を両立することは困難である。

（３）のイヤリング性は面内異方性Δｒ値が小さいほど良好であり、深絞り加工時の耳の発生が小さくなる。イヤリング性が良好であれば絞り缶のイヤリングに伴う鋼板歩留まりが改善し、多段の絞り加工やＤＩ加工におけるイヤリング起因の工程間の順送りトラブルやイヤリング先端のちぎれによる押し傷等を低減することができる。

（４）の非時効性とは、絞り加工時にストレッチャーストレインが発生しないことである。ストレッチャーストレインが発生すれば、缶周面及び缶底に凹凸が形成される。電池缶（絞り缶）がこのような凹凸形状を有すれば、接触電気抵抗が大きくなるので好ましくないことに加え、缶の張り剛性が低下し、缶の耐内外圧強度も低下する場合がある。そのため、絞り缶用鋼板では、絞り加工後にストレッチャーストレインが発生しないことが要求される。なお、ストレッチャーストレインは、鋼板が変形する際の降伏点伸び（ＹＰ-ＥＬ：降伏直後に降伏点よりも小さい変形抵抗で進行する定常変形の伸び量）に起因して発生する。長期にわたってストレッチャーストレインの発生を抑制するためには時効処理後の降伏点伸びが０であることが必要である。

一方、ハイブリッド自動車などに用いられる電池缶ではますます性能向上が求められており、より厳しいプレス加工に耐え得る鋼板が求められている。上述の性能向上のためには、絞り加工性に優れ、高い平均塑性歪比ｒ_m及び低い面内異方性Δｒを有し、非時効性を有し、耐肌荒れ性に優れた冷延鋼板が求められる。

従来の絞り缶用冷延鋼板はたとえば、特許第３５１６８１３号（特許文献１）、特許第３９９６７５４号（特許文献２）、特許第４３７４１２６号（特許文献３）及び特許第５３５９７０９号（特許文献４）に開示されている。

特許文献１に開示された絞り缶用鋼板は、Ｃ：≦０．００３０ｗｔ％、Ｓｉ：≦０．０５ｗｔ％、Ｍｎ：≦０．５ｗｔ％、Ｐ ：≦０．０３ｗｔ％、Ｓ ：≦０．０２０ｗｔ％、ｓｏｌＡｌ：０．０１〜０．１００ｗｔ％、Ｎ ：≦０．００７０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５０ｗｔ％、Ｎｂ：０．００８〜０．０３０ｗｔ％、Ｂ ：０．０００２〜０．０００７ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避元素からなる組成で、結晶粒度Ｎｏ．が１０．０以上、ＨＲ３０Ｔが４７〜５７であることを特徴とする。上記絞り缶用鋼板は、表面欠陥を抑制できる、と特許文献１には記載されている。

特許文献２に開示された絞り缶用鋼板は、Ｃ：０．００５０〜０．０１７０％、Ｓｉ：≦０．３５％、Ｍｎ：≦１．０％、Ｐ ：≦０．０２０％、Ｓ ：≦０．０２５％、ｓｏｌＡｌ：０．００５〜０．１００％、Ｎ ：≦０．００７０％、Ｔｉ：（６〜２０）ｘＣ％、残部がＦｅおよび不可避元素からなる組成で、Δｒ値が＋０．１５〜―０．１２の範囲、平均ｒ値≧１．２０、再結晶粒のＧＳ.ｎｏが８．５〜1１．０で、イヤリング率が１．０％以下であることを特徴とする。

特許文献３に開示された絞り缶用鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０４５〜０．１００％、Ｓｉ：≦０．３５％、Ｍｎ：≦１．０％、Ｐ：≦０．０７０％、Ｓ：≦０．０２５％、ｓｏｌＡｌ：０．００５〜０．１００％、Ｎ：≦０．００６０％、Ｂ：Ｂ／Ｎ＝０．５〜２．５、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成で、板厚ｔが０．１５〜０．６０ｍｍ、Δｒ値が＋０．１５〜−０．０８の範囲で、再結晶焼鈍時の加熱速度を５℃／ｓｅｃ以上とすることで鋼板の結晶方位をランダム化させたことを特徴とする。上記絞り缶用鋼板は特に、イヤリング性に優れる、と特許文献３には記載されている。

特許文献４に開示された絞り缶用鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００３５〜０．００８０％、Ｓｉ：≦０．３５％、Ｍｎ：≦１．０％、Ｐ：≦０．０３０％、Ｓ：≦０．０２５％、ｓｏｌＡｌ：０．００３〜０．１００％、Ｎ：≦０．０１００％、Ｎｂ≦０．０４０％で且つ（３〜６）×Ｃ％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成で、Δｒ値が＋０．１５〜−０．１５、平均ｒ値：１．００〜１．３５、再結晶粒のＧＳ．Ｎｏ：１１．０〜１３．０，イヤリング率：２．５％以下であることを特徴とする。上記絞り缶用鋼板は、イヤリング性及び絞り加工後の表面品位に優れる、と特許文献４には記載されている。

特許第３５１６８１３号公報 特許第３９９６７５４号公報 特許第４３７４１２６号公報 特許第５３５９７０９号公報

しかしながら、特許文献１の冷延鋼板の結晶粒度番号が１０．３〜１０．９（特許文献１の表２参照）、特許文献２の冷延鋼板の結晶粒度番号は８．８〜１０．８（特許文献２の表２参照）であり、いずれも粒径が大きい。また、特許文献３には、イヤリング性に優れた絞り缶用鋼板は開示されているものの、結晶粒度番号については開示がない。また、低炭素鋼なので平均塑性歪比ｒ_mが１．０程度の低い値であると推定される。特許文献４の冷延鋼板の結晶粒度番号は１１．６〜１２．１（特許文献４の表２参照）であり粒径は小さいが、平均ｒ値が１．０５〜１．３５（特許文献４の表２参照）と低い。したがって、これらの文献に開示された鋼板では、缶の耐肌荒れ性及び絞り加工性が低い場合がある。以上のとおり、従来技術ではプレス成形性（絞り加工性）と耐肌荒れ性を両立し、さらに良好なイヤリング性と非時効性を有する鋼板を得ることは困難であった。

本発明の目的は、絞り加工性及び缶の耐肌荒れ性に優れる絞り缶用冷延鋼板を提供することである

本実施形態の絞り缶用冷延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００６０〜０．０１１０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．７０％以下、Ｐ：０．０７０％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｎ：０．００２５〜０．００８０％、式（１）を満たすＮｂ、及び、Ｂ：０〜０．００３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成と、結晶粒度番号が１１．０以上であるフェライト単相組織とを有し、板厚が０．１５〜０．５０ｍｍであり、１００℃で１時間の時効処理を実施した後の絞り缶用冷延鋼板のＬ方向において、降伏点強度ＹＰが２２０〜２９０ＭＰａ、引張強度ＴＳが３３０〜３９０ＭＰａ、全伸びＥＬが３２％以上、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％であり、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５超、及び、面内異方性Δｒが−０．３０〜＋０．１５である。
４４０Ｃ＋２．２≦Ｎｂ／Ｃ≦４４０Ｃ＋５．２ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。

本実施形態による絞り缶用微細粒冷延鋼板は、絞り加工性及び缶の耐肌荒れ性に優れる。

図１は、Ｃ含有量及びＦ１（＝Ｎｂ／Ｃ）と、材質特性との関係を示す図である。 図２は、Ｎ含有量と面内異方性Δｒの関係を示す図である。

本発明者らは、絞り加工性及び缶の耐肌荒れ性について調査、検討を行い、次の知見を得た。

製缶後の冷延鋼板表面に発生する肌荒れは、製缶前の冷延鋼板の結晶粒が微細であるほど抑制できる。結晶粒が微細であればさらに、面内異方性Δｒも低くなる。

前述したように、絞り缶用冷延鋼板では、絞り加工時にストレッチャーストレインが発生するのを抑制しなければならない。ストレッチャーストレインは、過剰な固溶Ｃが鋼中に存在する場合に、コットレル効果により発生する。具体的には、冷延鋼板に外力が働いた場合、固溶Ｃによるコットレル効果により、降伏点までは転位が移動せず、降伏点で転位が一気に固溶Ｃから解放されて移動することで降伏点伸び（ＹＰ−ＥＬ）が生じる。このとき、ストレッチャーストレインが発生する。

ストレッチャーストレインの発生を抑制しつつ、絞り加工性及び耐肌荒れ性を高めるために、フェライト単相組織となる冷延鋼板において、Ｃ含有量を０．００６０〜０．０１１０％とし、かつ、Ｎｂ含有量を式（１）を満たす量とする。
４４０Ｃ＋２．２≦Ｎｂ／Ｃ≦４４０Ｃ＋５．２ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。

Ｆ１＝Ｎｂ／Ｃと定義する。Ｆ１は、Ｃ固溶量とＮｂ炭化物によるフェライト粒の微細化とに関する指標である。

Ｆ１が４４０Ｃ＋２．２よりも低ければ、鋼中のＣ含有量に対するＮｂ含有量が少なすぎる。この場合、ＮｂＣとして析出せずに鋼中に固溶したままのＣ量（固溶Ｃ量）が過剰に多くなる。そのため、固溶Ｃのコットレル効果により、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが生じるためストレッチャーストレインが発生してしまう。

一方、Ｆ１が４４０Ｃ＋５．２よりも高ければ、Ｃ含有量に対するＮｂ含有量が多すぎる。この場合、ＮｂＣが粗大化してピン止め効果が低下する。そのため、フェライト粒が粗大化して、結晶粒度番号が１１．０未満となる。この場合、面内異方性Δｒが高くなる。

Ｆ１が式（１）を満たす場合、適切な量のＮｂ炭化物が生成してフェライト粒を微細化し、結晶粒度番号が１１．０以上となる。そのため、耐肌荒れ性が高まる。さらに、固溶Ｃ量が低減されるため、ストレッチャーストレインが発生しない。さらに、フェライト粒が微細化されて、面内異方性Δｒが低く抑えられる。

図１は、Ｃ含有量及びＦ１（＝Ｎｂ／Ｃ）と、材質特性との関係を示す図である。図１は後で詳述する実施例のうちＣ含有量及びＮｂ／Ｃ以外の成分及び製造条件が本発明の範囲にあるものについて、Ｃ含有量及びＦ１と材質特性との関係を整理したものである。材質特性については、結晶粒度番号が１１．０以上であり、１００℃で１時間の時効処理を実施した後の絞り缶用冷延鋼板のＬ方向において、降伏点強度ＹＰが２２０〜２９０ＭＰａ、引張強度ＴＳが３３０〜３９０ＭＰａ、全伸びＥＬが３２％以上、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％であり、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５超、及び、面内異方性Δｒが−０．３０〜＋０．１５であるものを合格、上記材質特性のいずれかが外れた場合、不合格とした。

図１より、Ｃ含有量及びＦ１（＝Ｎｂ／Ｃ）以外の成分及び製造条件を本発明の範囲に限定した上で、Ｃ含有量を０．００６０〜０．０１０％とし、Ｆ１が式（１）を満たせば、所用の材質特性が得られることが明らかである。

さらに、本発明者らは、その他の元素の影響についても詳細に検討を行い、面内異方性ΔｒはＮ含有量の影響を大きく受けることを知見した。図２は、Ｎ含有量と面内異方性Δｒの関係を示す図である。図２は後で詳述する実施例のうちＮ含有量以外の成分及び製造条件が本発明の範囲にあるものについて、Ｎ含有量と面内異方性Δｒの関係を整理したものである。

図２より、Ｎ含有量が大きいほどΔｒ値が０に近づき、面内異方性Δｒが改善することがわかる。ただし、Ｎ含有量を過剰に大きくすると、平均塑性歪比ｒ_mが低下するため、Ｎ添加量の適正値は０．００２５〜０．００８０％であることを知見した。

以上の知見により完成した本実施形態の絞り缶用冷延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００６０〜０．０１１０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．７０％以下、Ｐ：０．０７０％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｎ：０．００２５〜０．００８０％、式（１）を満たすＮｂ、及び、Ｂ：０〜０．００３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成と、結晶粒度番号が１１．０以上であるフェライト単相組織とを有し、板厚が０．１５〜０．５０ｍｍであり、１００℃で１時間の時効処理を実施した後の絞り缶用冷延鋼板のＬ方向において、降伏点強度ＹＰが２２０〜２９０ＭＰａ、引張強度ＴＳが３３０〜３９０ＭＰａ、全伸びＥＬが３２％以上、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％であり、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５超、及び、面内異方性Δｒが−０．３０〜＋０．１５である。
４４０Ｃ＋２．２≦Ｎｂ／Ｃ≦４４０Ｃ＋５．２ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。

上記絞り缶用冷延鋼板はさらに、Ｎｉめっき層、Ｎｉ拡散めっき層、Ｓｎめっき層、及び、ティンフリースチール（ＴＦＳ）めっき層のうちのいずれかを表面に備えてもよい。

本実施形態による絞り缶用冷延鋼板の製造方法は、上記化学組成を有する鋳片を１０００℃以上に加熱し、８７０〜９６０℃で仕上げ圧延を実施し、仕上げ圧延後冷却して４５０〜７００℃未満で巻取り、熱延鋼板を製造する工程と、熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して、０．１５〜０．５０ｍｍの板厚を有する冷延鋼板を製造する工程と、冷延鋼板を７４０〜８００℃で均熱し、その後、冷却する連続焼鈍を実施する工程と、冷却した冷延鋼板を０．５〜５．０％の圧下率で調質圧延する工程を備える。

上記熱延鋼板を製造する工程では、鋳片を１１００〜１２３０℃で加熱し、６００〜６７０℃で巻取り、熱延鋼板を製造してもよい。

上記製造方法はさらに、調質工程を実施した後、冷延鋼板の少なくとも一方の表面に対して、Ｎｉめっき処理、Ｓｎめっき処理及びＴＦＳめっき処理のいずれかを実施してもよい。

上記製造方法はさらに、冷延鋼板を製造する工程後であって、連続焼鈍を実施する工程前に、冷延鋼板の少なくとも一方の表面に対して、Ｎｉめっき処理を実施してもよい。

以下、本実施形態の絞り缶用冷延鋼板について詳述する。

［化学組成］
本実施形態の絞り缶用冷延鋼板の化学組成は、次の元素を含有する。

Ｃ：０．００６０〜０．０１１０％
炭素（Ｃ）は固溶して鋼の強度を高める。Ｃ含有量が０．００６０％以上であれば、後述の他の化学組成及び製造条件を満たすことを前提に、促進時効処理後のＬ方向の降伏強度ＹＰが２２０ＭＰａ以上となり、引張強度ＴＳが３３０ＭＰａ以上となる。Ｃ含有量が０．００６０％未満であれば、この効果が得られない。一方、Ｃ含有量が０．０１１０％を超えれば、冷延鋼板の硬さが高くなりすぎる。この場合、促進時効処理後のＬ方向の全伸びＥＬが低下し、絞り加工性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．００６０〜０．０１１０％である。Ｃ含有量の好ましい下限は０．００６５％であり、さらに好ましくは０．００７０％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０，０１０５％である。

Ｓｉ：０．５０％以下
シリコン（Ｓｉ）は、本実施形態の冷延鋼板においては、不可避的に含有される不純物である。Ｓｉは、冷延鋼板のめっき密着性、及び、製缶後の冷延鋼板の塗装密着性を低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．５０％以下である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．５０％未満である。Ｓｉ含有量はなるべく低い方が好ましい。

Ｍｎ：０．７０％以下
マンガン（Ｍｎ）は、本実施形態の冷延鋼板においては、不可避的に含有される不純物である。Ｍｎは、冷延鋼板を硬質化し、冷延鋼板の全伸びＥＬを低下する。そのため、プレス成形性（絞り加工性）が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．７０％以下である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．７０％未満である。Ｍｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。

Ｐ：０．０７０％以下
りん（Ｐ）は不可避的に含有される。Ｐは冷延鋼板の強度を高める。しかしながら、Ｐ含有量が高すぎれば、プレス成形性が低下する。具体的には、缶での耐二次加工脆性割れ性が低下する。深絞り加工された缶では、たとえば、−１０℃のような低温において、落下時の衝撃又は曲げ加工歪みにより缶側壁端部が脆性破断する場合がある。このような破断のしやすさを二次加工脆性割れと称する。Ｐの過剰な含有は、二次加工脆性割れを引き起こしやすくする。したがって、Ｐ含有量は０．０７０％以下である。

Ｓ：０．０５％以下
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓは熱間圧延時の鋼板に表層脆性割れを発生させ、熱延鋼帯に耳荒れを生じさせる。したがって、Ｓ含有量は０．０５％以下である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。

Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１００％
アルミニウム（Ａｌ）は、スラブ製造時に鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が０．００５％未満であれば、上記効果が得られない。一方、Ａｌ含有量が０．１００％を超えれば、上記効果が飽和して製造コストが高くなる。したがって、Ａｌ含有量は０．００５〜０．１００％である。本明細書において、Ａｌ含有量は酸可溶Ａｌ（Ｓｏｌ．Ａｌ）の含有量である。

Ｎ：０．００２５〜０．００８０％
窒素（Ｎ）は、鋼の面内異方性Δｒを小さくする。Ｎ含有量が０．００２５％未満であれば、面内異方性が大きくなり、イヤリング性が低下する。一方、Ｎ含有量が０．００８０％を超えれば、平均塑性歪比ｒ_mが低下する。したがって、Ｎ含有量は０．００２５〜０．００８０％である。Ｎ含有量の好ましい下限は０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００４５％である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６５％である。

Ｎｂ：式（１）を満たす含有量
４４０×Ｃ＋２．２≦Ｎｂ／Ｃ≦４４０×Ｃ＋５．２ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。

Ｎｂは、微細炭化物を形成して、固溶Ｃ量を抑制し、かつ、結晶粒を微細化する。Ｆ１＝Ｎｂ／Ｃと定義する。Ｆ１は、Ｎｂ炭化物によるフェライト粒の微細化に関する指標である。Ｆ１が４４０Ｃ＋２．２よりも低ければ、鋼中のＣ含有量に対するＮｂ含有量が少なすぎる。この場合、ＮｂＣとして析出せずに鋼中に固溶したままのＣ量（固溶Ｃ量）が多くなる。そのため、固溶Ｃのコットレル効果により、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが発生してしまう。一方、Ｆ１が４４０Ｃ＋５．２よりも高ければ、Ｃ含有量に対するＮｂ含有量が多すぎる。この場合、ＮｂＣが粗大化してピン止め効果が低下する。そのため、フェライト粒が粗大化して、結晶粒度番号が１１．０未満となる。この場合、肌荒れが発生し得る。さらに、面内異方性Δｒが大きくなり、絞り加工性が低下する。

Ｆ１が４４０Ｃ＋２．２〜４４０Ｃ＋５．２であれば、鋼中のＣ含有量に対するＮｂ含有量が適切である。この場合、微細なＮｂＣが十分に析出する。これら微細ＮｂＣのピン止め効果により、フェライト粒を微細化し、結晶粒度番号が１１．０以上となる。さらに、固溶Ｃ量が抑えられるため、降伏点伸びＹＰ-ＥＬが生じない（ＹＰ-ＥＬ＝０％）。そのため、トレッチャーストレインが発生しない。

本実施形態の絞り缶用冷延鋼板の化学組成の残部はＦｅ及び不純物からなる。本明細書において、不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものを意味する。上記不純物はたとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＳｎである。これらの元素の好ましい含有量は、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下、Ｃｒ：０．３％以下、及びＳｎ：０．０５％以下である。

上記絞り缶用冷延鋼板の化学組成はさらに、Ｂを含有してもよい。

Ｂ：０〜０．００３０％
ボロン（Ｂ）は、任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｂは焼鈍時に再結晶粒を細粒化する。しかしながら、Ｂ含有量が０．００３０％を超えれば、細粒化による最適冷延率が低下して、生産性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．００３０％である。Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。Ｂ含有量の好ましい上限は０．００２０％である。

［ミクロ組織及び結晶粒度番号］
本実施形態の冷延鋼板のミクロ組織は、フェライトと、介在物及び／又は析出物とからなる。つまり、ミクロ組織のマトリクス（母相）はフェライト単相である。マトリクスがフェライト単相であるため、均一な変形を実現でき、全伸びＥＬを３０％以上とすることができる。そのため、優れた深絞り加工性が得られる。

さらに、フェライト粒の結晶粒度番号は、１１．０以上である。結晶粒が粗大であれば肌荒れが発生しやすい。また、面内異方性Δｒが大きくなり、イヤリング性が低下する。結晶粒度番号が１１．０以上であれば、缶の耐肌荒れ性に優れ、かつ、面内異方性Δｒが−０．３０〜＋０．１５となり、イヤリング性にも優れる。本実施形態の冷延鋼板のフェライト粒の粒度番号は、好ましくは１１．２以上である。

本明細書におけるフェライト粒の結晶粒度番号は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１（２０１３）に準拠した結晶粒度番号を意味する。具体的には、結晶粒度番号は比較法による測定（同規格７．２参照）で測定される。

［機械特性］
上述の絞り缶用冷延鋼板に対して、１００℃で１時間の時効処理（以下、促進時効処理という）を実施した後の、Ｌ方向における降伏点強度ＹＰ、全伸びＥＬ、降伏点伸びＹＰ−ＥＬ、平均塑性歪比ｒ_m値、面内異方性Δｒは、次のとおりである。
ＹＰ：２２０〜２９０ＭＰａ、
ＴＳ：３３０〜３９０ＭＰａ、
Ｅｌ≧３０％
ＹＰ−Ｅｌ≦０
平均塑性歪比ｒ_m＞１．３５
面内異方性Δｒ：−０．３０〜＋０．１５
本実施形態の絞り缶用冷延鋼板の平均塑性歪比ｒ_mは好ましくは、１．４０以上である。

ここで、Ｌ方向における降伏強度ＹＰ、全伸びＥＬ、及び、降伏点伸びＹＰ−ＥＬは、次の方法で得られる。絞り缶用冷延鋼板から採取した、平行部がＬ方向（圧延方向）に平行なＪＩＳ５号引張試験片を作製する。作製された試験片に対して、１００℃で１時間の時効処理（促進時効処理）を実施する。促進時効処理後の引張試験片に対して、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠して、室温（２５℃）大気中にて、引張試験を実施して、降伏強度ＹＰ（ＭＰａ）、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）、全伸びＥＬ（％）を求める。

平均塑性歪比ｒ_m及び面内異方性Δｒは次の方法で求める。絞り缶用冷延鋼板に対して、ＪＩＳ Ｚ ２２５４（２００８）に準拠した塑性歪比試験を実施し、塑性歪量が１５％の時の平均塑性歪比ｒ_m及び面内異方性Δｒを求める。

［製造方法］
本実施形態の絞り缶用冷延鋼板の製造方法の一例を説明する。本実施形態の製造方法は、鋳片を製造する工程（製鋼工程）と、熱延鋼板を製造する工程（熱延工程）と、冷延鋼板を製造する工程（冷延工程）と、冷延鋼板に対してＣＡＬ（連続焼鈍）を実施する工程（ＣＡＬ工程）と、ＣＡＬ後の冷延鋼板に対して調質圧延を実施する工程（調質圧延工程）とを備える。以下、各工程について詳述する。

［製鋼工程］
初めに、上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼から連続鋳造法により鋳片（スラブ）を製造する。

［熱延工程］
通常行われている熱延条件で、１０００℃以上の加熱温度で加熱されたスラブを熱間圧延して、熱延鋼板を製造する。より具体的には、スラブの加熱温度はたとえば、１０００℃〜１２８０℃である。スラブの加熱温度が１２８０℃を超えると、熱間圧延時に耳割れが生じやすくなる。また、平均塑性歪比ｒ_mが低下する。スラブの加熱温度が１０００℃よりも低くなると、適切な仕上げ圧延温度を確保することが困難となる。スラブの好ましい加熱温度は１１００℃〜１２３０℃である。熱間圧延ではたとえば、８７０〜９６０℃の仕上げ圧延温度ＦＴで仕上げ圧延を行う。ＦＴが９６０℃を超えると平均塑性歪比ｒ_mが低下し、ＦＴが８７０℃よりも低くなると、面内異方性Δｒが大きくなる。仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却帯で冷却後、コイルに巻取る。巻取り温度ＣＴはたとえば４５０〜７００℃未満である。ＣＴが７００℃を超えると冷延及び焼鈍後の結晶粒が粗大となり、ＣＴが４５０℃よりも低くなると、平均塑性歪比ｒ_mが低下するとともに面内異方性Δｒが大きくなる。好ましい巻取り温度ＣＴは６００〜６７０℃である。

［冷延工程］
熱延鋼板を冷間圧延して、冷延鋼板を製造する。冷間圧延は、周知の方法で実施されればよい。好ましくは、事前に、冷間圧延率を変化させて絞り缶用冷延鋼板の最適な冷間圧延率を検討し、鋼板の面内異方性Δｒが小さくなるように冷間圧延率を設定する。冷延率が８０％未満又は９０％超の場合には鋼板の面内異方性が大きくなる。したがって、冷間圧延率は８０％以上９０％未満が好ましい。

［ＣＡＬ（連続焼鈍）工程］
冷延鋼板に対して、連続焼鈍を実施する。連続焼鈍ラインを“Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ Ｌｉｎｅ”と称するため、本明細書では、連続焼鈍を「ＣＡＬ」と称する。ＣＡＬにおける焼鈍温度ＳＴは７４０〜８００℃である。焼鈍温度ＳＴが７４０℃未満であれば、鋼中で再結晶が完了せず、未再結晶組織が残存する。この場合、所望の機械特性が得られない。一方、焼鈍温度ＳＴが８００℃を超えれば、再結晶粒が粗大化して、結晶粒度番号が１１．０を超える。したがって、焼鈍温度ＳＴは７４０〜８００℃である。焼鈍温度ＳＴの好ましい下限は７６０℃である。焼鈍温度ＳＴの好ましい上限は７８０℃である。焼鈍温度ＳＴでの均熱時間はたとえば、１０〜６０秒である。

［ＢＡＦ−ＯＡについて］
本実施形態では、ＣＡＬ後に箱焼鈍での過時効処理（箱焼鈍は“Ｂｏｘ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ”、過時効処理は“Ｏｖｅｒ Ａｇｉｎｇ”、以降、ＢＡＦ−ＯＡと称する）を実施しなくても、本実施形態の高強度冷延鋼板では、促進時効処理後の降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％であり、ストレッチャーストレインが発生しない。したがって、本実施形態では、ＣＡＬ後にＢＡＦ−ＯＡを実施しない。そのため、生産性が高まる。

［調質圧延工程］
ＣＡＬ後の冷延鋼板に対して、調質圧延（スキンパス圧延）を実施する。調質圧延での圧下率は０．５〜５．０％である。圧下率が０．５％未満であれば、促進時効処理後の冷延鋼板において、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが発生する場合がある。圧下率が５．０％を超えれば、全伸びＥＬが３０％未満となり、プレス成形性（絞り加工性）が低下する。圧下率が０．５〜５．０％であれば、ストレッチャーストレインが発生せず、優れたプレス成形性（絞り加工性）も得られる。

以上の製造工程により、本実施形態の絞り缶用冷延鋼板が製造される。上記絞り缶用冷延鋼板の板厚は０．１５〜０．５０ｍｍである。板厚が０．５０ｍｍを超えれば、優れた絞り加工性が得られにくくなる。板厚が０．１５ｍｍ未満であれば、熱延鋼板の板厚を薄くしなければならず、この場合、上述の熱間圧延時の仕上げ温度を確保できない。したがって、冷延鋼板の板厚は０．１５〜０．５０ｍｍである。

［めっき処理］
上述の絞り缶用冷延鋼板に対して、めっき処理を実施してもよい。めっき処理はたとえば、Ｎｉめっき処理、Ｎｉ拡散めっき処理、Ｓｎめっき処理、及び、ティンフリースチール（ＴＦＳ）めっき処理のいずれか１種である。Ｎｉめっき処理、Ｓｎめっき処理及びＴＦＳめっき処理についてはたとえば、調質圧延工程後の冷延鋼板に対して実施する。

Ｎｉめっき処理を実施する場合、冷延鋼板の表面に形成されるＮｉめっき層の好ましい厚さは、０．５〜５．０μｍ（Ｎｉ付着量として、４．４５〜４４．５ｇ／ｍ²）である。

Ｎｉ拡散めっき処理を実施する場合、冷延工程後であって、ＣＡＬ工程前に、Ｎｉめっき処理を実施する。この場合、Ｎｉめっき層が形成された冷延鋼板に対してＣＡＬが実施される。ＣＡＬ実施時において、Ｎｉめっき層のＮｉが拡散して、Ｎｉ拡散めっき層が形成される。

種々の化学組成を有する冷延鋼板を種々の製造条件で製造し、機械特性及びｒ値について調査した。

［供試材の製造方法］
表１に示す化学組成の鋼Ａ〜Ｑのスラブを製造した。

各試験番号のスラブを、表２に示す熱延条件（スラブ加熱温度（℃）、仕上げ圧延温度ＦＴ（℃）、巻取り温度ＣＴ（℃））で熱間圧延を実施して、熱延鋼板を製造した。

熱延鋼板を酸洗した後、表２に示す冷延条件（冷延率）で冷間圧延を実施して、板厚０．２５ｍｍの冷延鋼板を製造した。試験番号４の冷延鋼板に対しては、Ｎｉ拡散めっき処理を実施した。具体的には、ＣＡＬ前に、冷延鋼板の表裏面に電気めっき法によりＮｉめっき皮膜を形成した。表面及び裏面のＮｉめっき皮膜の膜厚はいずれも２μｍであった。試験番号４以外の他の試験番号の冷延鋼板では、めっき処理を実施しなかった。

得られた冷延鋼板に対して、ＣＡＬ（連続焼鈍）を実施した。焼鈍温度ＳＴ（℃）は表２に示すとおりであった。各試験番号の冷延鋼板に対して、焼鈍温度ＳＴ（℃）で２５秒間均熱した。その後、窒素ガスによるガス冷却を実施した。ガス冷却において、焼鈍温度ＳＴ（℃）から５０℃以下になるまでの平均冷却速度はいずれも２５℃/秒とした。

試験番号８の冷延鋼板ではさらに、ＣＡＬ後、ＢＡＦ−ＯＡを実施した。ＢＡＦ−ＯＡでは、冷延鋼板を４５０℃で５時間均熱した後、７２時間徐冷した。その他の試験番号の冷延鋼板に対しては、ＢＡＦ−ＯＡを実施しなかった。表２中の「焼鈍方式」欄において、「ＣＡＬ＋ＢＡＦ-ＯＡ」は、ＣＡＬ後にＢＡＦ−ＯＡを実施したことを示す。「ＣＡＬ」は、ＣＡＬを実施し、ＢＡＦ−ＯＡを実施しなかったことを示す。

焼鈍後の冷延鋼板に対して、調質圧延を実施した。調質圧延での圧下率はいずれも、１．８％であった。以上の製造工程により、供試材となる冷延鋼板を製造した。

［試験方法］
［ミクロ組織観察及び結晶粒度番号測定］
調質圧延実施後の冷延鋼板のＬ断面にて、光学顕微鏡観察を行い、冷延鋼板の組織を特定した。特定された結果を表２に示す。ミクロ組織はいずれも、フェライト単相組織であった。さらに、各試験番号の冷延鋼板のフェライト粒の結晶粒度番号を、ＪＩＳ Ｇ ０５５２（２０１３）に準拠して、上述の方法で求めた。得られた結果を表２に示す。

［機械特性評価試験］
各試験番号の冷延鋼板から、ＪＩＳ５号引張試験片を作製した。引張試験片の平行部は、冷延鋼板のＬ方向（圧延方向）と平行であった。作製された引張試験片に対して、促進時効処理を実施した。具体的には、各引張試験片に対して、１００℃で１時間の時効処理を実施した。

促進時効処理後の引張試験片に対して、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠して、室温（２５℃）大気中にて、引張試験を実施して、降伏強度ＹＰ（ＭＰａ）、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）、全伸びＥＬ（％）、降伏点伸びＹＰ−ＥＬ（％）、を求めた。得られた結果を表２に示す。

［ｒ_m値及びΔｒ値測定試験］
各試験番号の冷延鋼板に対して、ＪＩＳ Ｚ ２２５４（２００８）に準拠した塑性歪比試験を実施し、塑性歪量が１５％の時の平均塑性歪比ｒ_m及び面内異方性Δｒを求めた。求めた結果を表２に示す。

［試験結果］
表２を参照して、試験番号１〜６の化学組成は適正であり、Ｆ１も式（１）の範囲内であった。さらに、製造条件も適切であった。そのため、これらの試験番号の冷延鋼板では、結晶粒度番号が１１．０以上と高く、フェライト粒が微細であった。そのため、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５超、面内異方性Δｒが−０．３０〜＋０．１５であり、プレス成形性及び耐肌荒れ性が高かった。

さらに、いずれの試験番号においても、促進時効処理後の冷延鋼板のＬ方向において、降伏点強度ＹＰが２２０〜２９０ＭＰａ、引張強度ＴＳが３３０〜３９０ＭＰａ、全伸びＥＬが３２％以上、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％であり、優れた機械特性が得られた。

一方、試験番号７では、Ｃ含有量が高すぎ、Ｎ含有量が低すぎた。さらに、焼鈍工程において、ＣＡＬ及びＢＡＦ−ＯＡを実施し、焼鈍温度ＳＴも７４０℃未満と低かった。その結果、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５以下と低く、プレス成形性が低かった。

試験番号８では、Ｃ含有量が低すぎた。その結果、結晶粒度番号が１１．０未満となり、耐肌荒れ性が低かった。さらに、降伏点強度も２２０ＭＰａ未満と低かった。さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号９では、Ｆ１が式（１）の下限未満であった。そのため、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％よりも高く、ストレッチャーストレインが発生した。

試験番号１０では、Ｆ１が式（１）の上限を超えた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満であり、耐肌荒れ性が低かった。さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号１１では、Ｆ１が式（１）の下限未満であった。そのため、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％よりも高く、ストレッチャーストレインが発生した。さらに、降伏点強度ＹＰが３９０ＭＰａを超え、全伸びＥＬが３２％未満であった。Ｆ１が式（１）の下限未満となり、固溶Ｃ量が過剰に多くなったため、ストレッチャーストレインが発生し、かつ、強度が過剰に高くなり、その結果、全伸びＥＬが低かったと考えられる。

試験番号１２では、Ｃ含有量が高すぎた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満であり、耐肌荒れ性が低かった。さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号１３では、Ｎ含有量が低すぎた。そのため、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号１４では、Ｎ含有量が高すぎた。そのため、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５以下と低く、プレス成形性が低かった。また、結晶粒度番号が１１．０未満であり、耐肌荒れ性が低かった。

試験番号１５では、Ｆ１が式（１）の上限を超えた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満であり、耐肌荒れ性が低かった。さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号１６では、Ｆ１が式（１）の上限を超えた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満であり、耐肌荒れ性が低かった。さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号１７では、Ｆ１が式（１）の下限未満であった。そのため、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％よりも高く、ストレッチャーストレインが発生した。

試験番号１８では焼鈍温度ＳＴが低すぎた。そのため、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５以下と低く、さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。さらに、降伏点強度ＹＰが２８０ＭＰａよりも高く、引張強度ＴＳも３９０ＭＰａよりも高かった。

試験番号１９では焼鈍温度ＳＴが高すぎた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満となり、耐肌荒れ性が低かった。

試験番号２０では熱延仕上げ温度ＦＴが高すぎた。そのため、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５以下と低く、プレス成形性が低かった。

試験番号２１では熱延仕上げ温度ＦＴが低すぎた。そのため、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。

試験番号２２では熱延巻取温度ＣＴが高すぎた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満となり、耐肌荒れ性が低かった。

試験番号２３では熱延巻取温度ＣＴが低すぎた。そのため、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５以下と低く、さらに、面内異方性Δｒが−０．３０よりも低く、プレス成形性が低かった。さらに、引張強度ＴＳが３９０ＭＰａを超えた。

試験番号２４ではスラブ加熱温度が高すぎた。そのため、結晶粒度番号が１１．０未満となり、耐肌荒れ性が低かった。さらに、平均塑性歪比ｒ_mが１．３５以下と低く、プレス成形性が低かった。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (6)

1. 絞り缶用冷延鋼板であって、
   質量％で、
   Ｃ：０．００６０〜０．０１１０％、
   Ｓｉ：０．５０％以下、
   Ｍｎ：０．７０％以下、
   Ｐ：０．０７０％以下、
   Ｓ：０．０５％以下、
   Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．１００％、
   Ｎ：０．００２５〜０．００８０％、
   式（１）を満たすＮｂ、及び、
   Ｂ：０〜０．００３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成と、
   結晶粒度番号が１１．０以上であるフェライト単相組織とを有し、
   板厚が０．１５〜０．５０ｍｍであり、
   １００℃で１時間の時効処理を実施した後の前記絞り缶用冷延鋼板のＬ方向において、降伏点強度ＹＰが２２０〜２９０ＭＰａ、引張強度ＴＳが３３０〜３９０ＭＰａ、全伸びＥＬが３２％以上、降伏点伸びＹＰ−ＥＬが０％であり、
   平均塑性歪比ｒ_mが１．３５超、及び、面内異方性Δｒが−０．３０〜＋０．１５である、絞り缶用冷延鋼板。
   ４４０Ｃ＋２．２≦Ｎｂ／Ｃ≦４４０Ｃ＋５．２ （１）
   ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
2. 請求項１に記載の絞り缶用冷延鋼板であってさらに、
   Ｎｉめっき層、Ｎｉ拡散めっき層、Ｓｎめっき層、及び、ティンフリースチール（ＴＦＳ）めっき層のうちのいずれかを表面に備える、絞り缶用冷延鋼板。
3. 請求項１に記載の化学組成を有する鋳片を１０００℃以上に加熱し、８７０〜９６０℃で仕上げ圧延を実施し、仕上げ圧延後冷却して４５０〜７００℃未満で巻取り、熱延鋼板を製造する工程と、
   前記熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して、０．１５〜０．５０ｍｍの板厚を有する冷延鋼板を製造する工程と、
   前記冷延鋼板を７４０〜８００℃で均熱し、その後、冷却する連続焼鈍を実施する工程と、
   冷却した前記冷延鋼板を０．５〜５．０％の圧下率で調質圧延する工程を備える、絞り缶用冷延鋼板の製造方法。
4. 請求項３に記載の製造方法であって、
   前記熱延鋼板を製造する工程では、前記鋳片を１１００〜１２３０℃で加熱し、６００〜６７０℃で巻取り、前記熱延鋼板を製造する、絞り缶用冷延鋼板の製造方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載の絞り缶用冷延鋼板の製造方法であってさらに、
   前記調質工程を実施した後、前記冷延鋼板の少なくとも一方の表面に対して、Ｎｉめっき処理、Ｓｎめっき処理及びティンフリースチール（ＴＦＳ）めっき処理のいずれかを実施する、絞り缶用冷延鋼板の製造方法。
6. 請求項３又は請求項４に記載の絞り缶用冷延鋼板の製造方法であってさらに、
   前記冷延鋼板を製造する工程後であって、前記連続焼鈍を実施する工程前に、前記冷延鋼板の少なくとも一方の表面に対して、Ｎｉめっき処理を実施する、絞り缶用冷延鋼板の製造方法。

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