JPH0629465B2 - フランジ加工性の良好な焼付硬化性を有するｄｉ缶用鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は各種缶に使用される２ピース缶としてのＤＩ
缶に使用されるスズメッキ鋼板（ぶりき）の製造方法に
関し、特に焼付硬化性を有しかつフランジ加工性に優れ
たＤＩ缶用鋼板を連続焼鈍法を適用して製造する方法に
関するものである。

従来の技術 従来から、ビーム缶や清涼飲料缶等の食缶にはＤＩ缶が
使用されている。このＤＩ缶は、円形に内抜いた金属素
板を絞り加工によってカップ状に成形し、次いでそのカ
ップ状成形品のカップ外径よりも小さい内径のダイスを
数段通過させて缶胴壁厚を減少させるとともに缶高を増
大させるアイオニング加工（しごき加工）を行なうこと
によって製缶されるものであり、継ぎ目のない胴壁と底
とが一体に製造されるところから、２ピース缶として使
用されいる。

このようなＤＩ缶用の素材としては一般にアルミニウム
とＳｎメッキ鋼板すなわちぶりきとが使用されており、
従来はこれらのうち展伸加工性の良好なアルミニウムを
主な素材とすることが多かったが、最近ではぶりきの高
品質化に伴なってスチール化が進んでいる。しかしなが
らスチール化に再しては、缶ぶたを取付ける過程での缶
胴フランジ加工時におけるフランジ割れ発生率がアルミ
ニウムの場合よりも高くなるという材質面での問題があ
った。したがってぶりきを用いてＤＩ缶をスチール化す
るに際しては、フランジ加工性に優れたＳｎメッキ鋼板
の開発が強く望まれている。

ところで既にＤＩ製缶用のフランジ加工性の良好な鋼板
としては、特公昭55-2461 号公報に開示されているも
の、および特開昭58-141364 号公報に開示されているも
のがある。すなわち前者の公報においては、結晶粒軸比
を１．８以下に小さくしたものはしごき成形不良率とフ
ランジ成形不良率を大幅に減少することができると説明
され、また後者の公報においては、結晶粒度がＧ．Ｓ．
Ｎｏ．で9.2以上でしかも板面の中心線あらさＲａ（μ
ｍ）との差を9.0以下として硬さＨ_Ｒ30Ｔで46〜60の範
囲内にすることにより製缶性に優れる極薄冷延鋼板が製
造できる旨記載されている。そしてこれらの方法では、
いずれも焼鈍法としては実施例中に記載されているよう
に焼鈍温度580 〜765 ℃、昇温速度20〜2000℃／hr程度
の箔焼鈍法が適用されている。

しかしながら箔焼鈍法は長い処理時間を要するため作業
能率が低いばかりでなく、コイル状態で熱処理されるた
めコイル半径方向で加熱および冷却速度に差異を生じ、
その結果コイル全体にわたって均一な材質を得ることが
できず、歩留りが低下する等の欠点があり、そこで連続
焼鈍法を適用してしかもフランジ加工性の優れたＤＩ缶
要鋼板を製造する方法の確立が望まれている。

連続焼鈍材をＤＩ缶に適用しようとする試みも従来から
なされているが、従来の通常の連続焼鈍法と通常のＳｎ
メッキ法との組合せでは、連続焼鈍における均熱後の冷
却が急速冷却であるため鋼中の固溶Ｃがほとんど炭化物
として析出せずに固溶状態で残存し、しかもＳｎメッキ
後のリフロー処理時に固溶Ｃによって硬化が生じ、その
結果ＤＩ製缶時の缶胴壁部に破断を生じる危険性が高い
という問題があり、またＤＩ加工に先立つ絞り加工時に
おけるイヤリングの問題、すなわち耳発生が大きいとい
う問題がある。

このように耳発生が大きい場合、ＤＩ製缶時に耳部に伸
びが助長され、円周方向に板厚の変動が大きくなってト
リミング後のフランジ加工時に板厚の薄い部分に割れを
生じる危険性がある。

そこで特開昭58-151426 号公報では、熱延仕上温度をＡ
ｒ_３点以上とし、巻取温度を580 〜740 ℃とする組合せ
で面内異方性の小さい極薄鋼板を製造する方法を開示し
ている。しかしながらこの提案の方法では、巻取温度を
580 ℃以上の中温〜高温とするため、必然的に結晶粒径
が大きくなり、例えば特開昭58-141364 号公報中で説明
されているようにフランジ加工性は劣化する傾向を示
す。さらに、上記提案のように巻取温度を高目とした場
合、粗大な凝集セメンタイトが鋼板内に析出して耐食性
を劣化させるばかりでなく、フランジ割れの原因にもな
りかねない。また巻取温度を高目とすれば、巻取中に鋼
板表面の酸化層が厚くなって酸洗工程でのライン速度の
低下を招き、生産性が悪くなる問題がある。

発明が解決すべき問題点 前述のように箱焼鈍法を適用した場合、作業能率の問題
および材質の均一性、歩留りの問題があり、そのため連
続焼鈍法を適用してＤＩ缶用Ｓｎメッキ鋼板を製造する
ことが望まれるが、従来の通常の連続焼鈍法と通常のＳ
ｎメッキ法との組合せでは、ＤＩ製缶時において胴缶壁
部に破断のおそれがあるとともに、ＤＩ加工に先立つ絞
り加工時において耳発生が大きくなるという問題があっ
た。そして耳発生を小さくしようとする前記特開昭58-1
51426 号公報の方法では、熱間圧延後の巻取温度が高目
であるため結晶粒径が大きくなり、フランジ加工性が劣
化し、また耐食性の低下や酸洗工程のライン速度低下な
どの問題も生じている。

そこでこの発明では、連続焼鈍法を適用ししかも熱間圧
延後の巻取温度を従来よりも低目として、フランジ割れ
および耳発生が小さく、かつ焼付硬化性を有するＤＩ缶
用スズメッキ鋼板を製造する方法を提供することを目的
とするものである。

なお既に特開昭59-38336号公報および特開昭59-38338号
公報には、連続焼鈍法を適用して耳発生の小さい表面処
理用原板を製造する方法が開示されているが、これらの
方法は連続焼鈍工程でいわゆる過時効処理を施して鋼中
の固溶Ｃを充分に析出させ、これにより時効硬化の極め
て少ない軟質（すなわちＪＩＳ Ｇ 3303で規定する調
質度でＴ１〜Ｔ３級）な表面処理用原板を得ようとする
ものであり、これに対しこの発明では固溶Ｃを相光量残
存させることによって、ＤＩ缶製造後の塗装、印刷後の
乾燥・焼付中に時効硬化させ得るようなＳｎメッキ鋼
板、すなわち焼付硬化性を有するＴ４級程度以上のＳｎ
メーキ鋼板を得ようとするものであり、その意味で前記
提案の目的とは基本的に異なるものである。

問題点を解決するための手段 前述の目的を達成するべく本発明者等が鋭意実験・検討
を重ねた結果、特定成分の鋼素材を用いてその熱間圧延
前の加熱温度を1200℃以上の高温とし、かつ熱間圧延後
の巻取温度を580 ℃未満の低温とし、さらに連続焼鈍後
の冷却速度を適切に制御し、さらにその他の条件を適切
に制御することによって、結晶粒が微細でフランジ加工
性が優れかつ耳率の小さい、焼付硬化性を有するＳｎメ
ッキ鋼板が得られることを見出し、この発明をなすに至
ったのである。

具体的には、この発明のＤＩ缶用鋼板の製造方法は、重
量％にしてＣ0.01〜0.10％、Ｍｎ0.50％以下、sol.Ａｌ
0.003 〜0.050 ％、Ｎ0.0040％以下を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を素材とし、その鋼
素材を1200℃以上の温度に加熱して熱間圧延し、かつそ
の熱間圧延を終了した熱延板を580 ℃未満の温度域で巻
取り、さらに冷間圧延を行なった後に連続焼鈍を施すに
際して、再結晶温度Ａｃ_１点以下の温度に均熱し、その
後の冷却過程において500 〜400 ℃の温度域を10秒以上
で冷却し、連続焼鈍終了後、調質圧延を行ない、引続い
て電気スズメッキを施すことを特徴とするものである。

作 用 先ずこの発明をなすに至る基礎となった実験について説
明する。

Ｃ0.05％、Ｍｎ0.21％、Ｓｉ0.009 ％、Ｐ0.012 ％、Ｓ
ｉ0.007 ％、sol.Ａｌ0.035 ％、Ｎ0.0020％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼のスラブを
1270℃もしくは1100℃に加熱した後、仕上温度850 ℃で
熱間圧延を終了し、500 〜650 ℃の種々の温度で巻取っ
た。その後、加熱昇温速度20℃／sec 、均熱温度670
℃、均熱時間20sec 、冷却速度 8℃／sec もしくは15℃
／sec の条件で連続焼鈍を施し、さらに圧下率１．５％
の調質圧延を施した後、＃20の電気Ｓｎメッキを施して
からＤＩ加工を行ない、耳発生状況を調べた。その結果
を巻取温度に対応して第１図に示す。なおここで耳の高
さ△Ｈは、 △Ｈ＝［山部の高さ］−［谷部の高さ］ で評価し、また同時に結晶粒径も調べて、その値も第１
図に併せて示した。

第１図から明らかなように、スラブ加熱温度が低温（11
00℃）の場合には巻取温度が低温となされば耳の高さ△
Ｈが著しく大きくなるのに対し、スラブ加熱温度が高温
（1270℃）の場合には巻取温度が低温となっても耳の高
さ△Ｈはさほど大きくならず、△Ｈが小さい鋼板を製造
し得ることが判明した。またスラブ加熱温度が高くかつ
巻取温度が低い条件下では結晶粒径も小さくなることが
判明した。

次にＣ0.041 ％、Ｓｉ0.011 ％、Ｍｎ0.22％、Ｓｉ0.00
8 ％、sol.Ａｌ0.025 ％、Ｎ0.0025％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる鋼のスラブを、1100
℃もしくは1250℃で30分間加熱して熱間圧延を施し、86
0 ℃で熱間圧延を終了させて板厚を2.5mm とした後、53
0 〜700 ℃の種々の温度で巻取った。酸洗後、板厚0.30
mmまで冷間圧延した後、加熱昇温速度20℃／sec、均熱
温度660 〜720 ℃、均熱時間20sec 、冷却速度10℃／se
cもしくは25℃／secの条件下の連続焼鈍、または加熱昇
温速度30℃／hr、均熱温度630 ℃、均熱時間３hr、冷却
速度30℃／hrの条件下での箱焼鈍を施し、さらに圧下率
1.5 ％の調質圧延を施した後、＃15の電気Ｓｎメッキを
施してＤＩ加工を行なった。その後フランジ加工を施し
て、フランジ割れ発生に至るまでの拡缶率を調べ、結晶
粒径と拡缶率との関係を第２図に示した。なおここでフ
ランジ加工における拡缶率は、加工前の初期缶外径をｄ
_ｏ、フランジ割れ発生時の缶外径をｄとし、 拡缶率＝｛（ｄ−ｄ_ｏ）／ｄ_ｏ｝×100 とした。

第２図から、結晶粒径が小さいほど拡缶率が高く、フラ
ンジ加工性が優れていること、また高温スラブ加熱−低
温巻取−連続焼鈍低速冷却材（本発明鋼）は、箱焼鈍材
および低温スラブ加熱−高温巻取−連続焼鈍高速冷却材
（比較鋼）と比較して拡缶率が高く、特に同じ結晶粒径
で比較しても比較鋼より拡缶率が高く、フランジ加工性
が優れていることが明らかである。

上記各実験から明らかなように、この発明の方法により
得られた鋼板は耳発生が小さくかつフランジ加工時の拡
缶率が良好（すなわちフランジ加工性が良好）となる。
その理由は未だ明らかではないが概ね次のように考えら
れる。

すなわちほとんど耳の発生がない理由としては、鋼中に
含まれるＮ量を0.004 ％以下に規制し、さらに巻取温度
を580 ℃未満の低温としたことから、熱延コイル内での
ＡｌＮの析出が抑制され、その結果冷延鈍後に（111 ）
集合組織が余り発達せず、その他の方位が発達して内面
異方性が小さくなったためと考えられる。

またフランジ加工時における拡缶率が高くフランジ加工
性が良好となった理由としては、高温スラブ加熱−低温
巻取により熱延母板の結晶粒が微細となったことと、Ｎ
量を減少させかつ連続焼鈍の冷却速度を10℃／sec 以下
とすることにより固溶Ｃ、Ｎが比較的少なくなってフラ
ンジ加工時における転位の自由度が高くなったことに起
因しているものと考えられる。

次にこの発明の方法における鋼素材の成分限定理由につ
いて説明する。

Ｃ0.01〜0.10％： Ｃはその含有量が多いほど、素材の結晶粒を微細化し
て、フランジ加工における拡缶性が良好となる。0.01％
未満では結晶粒が大きく、拡缶性が劣化するから、下限
を0.01％とした。一方Ｃが0.10％を越えれば、粗大なセ
メンタイトが析出して拡缶性を低下させることから、上
限を0.10％とした。

Ｍｎ 0.50％以下： Ｍｎは熱間割れの原因となるＳを固定するに有効な元素
であるが、0.5 ％を越えて含有することは素材を硬化さ
せ、ＤＩ加工を困難にすることから、Ｍｎの上限は0.50
％とした。

sol.Ａｌ 0.003〜0.050 ％： Ａｌは通常の製鋼過程において脱酸剤として有効な元素
であり、そのためにはsol.Ａｌとして少なくとも0.003
％の含有が必要である。しかしながらsol.Ａｌが0.05％
を越えるように多量にＡｌを添加することはコスト上昇
を招くことから、上限を0.05％とした。

Ｎ 0.0040％以下： ＮはＣと同様に結晶粒を微細化させることからフランジ
加工時の拡缶率を高めるに有効ではあるが、この発明の
方法の場合、巻取温度を低目とするため熱延コイル状態
でのＡｌＮとしての析出が少ないから、Ｎ量は可及的に
少なくすることが加工性を良好にするために重要であ
る。充分な加工性を得るめにはＮを0.0040％以下に規制
する必要があり、より好ましくは0.0030％以下とする。

その他鋼中には不可避的不純物としてＳｉ、Ｓ、Ｐ等が
含有され、これらは極力低減することが望ましいが、こ
の発明では特に規定しない。

次いでこの発明の方法における製造条件について説明す
る。

先ず前述のような成分の鋼のスラブを加熱して熱間圧延
を行なうが、この熱間圧延前のスラブ加熱温度は1200℃
以上の高温とする必要がある。その理由は、前述の実験
結果からも明らかなように、結晶粒を小さくしてフラン
ジ加工時の拡缶性を良好にするためには低温巻取とあわ
せて高温でのスラブ加熱が有利であり、特に1200℃以上
のスラブ加熱温度が結晶粒微細化に有効であるからであ
る。

スラブ加熱後の熱間圧延は常法にしたがって行えば良い
が、熱間圧延後の巻取は580 未満の低温で行なう必要が
ある。このように巻取温度を580 ℃未満とした理由は、
前述の実験結果からも明らかなように、高温スラブ加熱
と相俟って結晶粒を微細化するに有効であってかつ粗大
なセメンタイトの析出を防止するに有効であり、したが
ってフランジ加工性の向上に有効であるからである。

巻取後には通常は酸洗した後、冷間圧延を施すが、これ
らは常法に従って行なえば良い。冷間圧延後には連続焼
鈍を行なう。連続焼鈍は、その均熱温度を再結晶温度以
上Ａｃ_１点以下とする。再結晶温度より低い温度で焼鈍
した場合、加工組織が残って延性や絞り性が劣り、その
ためＤＩ製缶における絞り過程で鋼板が破断するおそれ
があることから、焼鈍均熱温度の下限を再結晶温度とし
た。またＡｃ_１点を越える温度での加熱は固溶Ｃ量の増
加、結晶粒径の増大を招くことから、焼鈍均熱温度の上
限はＡｃ_１点とした。さらに連続焼鈍における冷却に際
しては、500 〜400 ℃の間を10秒以上の時間をかけて冷
却する必要がある。その理由は、500 〜400 ℃の温度域
が炭化物を析出させ易い温度域であってその温度域を10
℃／sec以上で緩やかに冷却することが固溶Ｃ量の減少
に有効であるからである。

連続焼鈍後には調質圧延を行なってメッキ性の向上を図
るとともに硬さ調整を行なう。この調質圧延の圧下率は
特に限定しないが、通常は0.5 〜3.0 ％とする。

調質圧延後、電気Ｓｎメッキを施す。従来一般の電気Ｓ
ｎメッキ工程ではＳｎメッキ後に表面光沢を得るための
リフロー処理を行なうことが多いが、この発明の方法の
場合は、リフロー処理は行なわないことが望ましい。す
なわち、リフロー処理を行なった場合、硬質なＳｎ−Ｆ
ｅ合金層が生成されて、しごき加工性が劣化し、また鋼
板表面の凹凸が減少して缶の内・外面の摩擦が大きくな
ることもしごき加工が困難となる一因となり、その結果
しごき加工時に鋼板が破断してしまう危険がある。また
リフロー処理を行なった場合その時点で母材鋼板の時効
硬化が生じて加工性が低下し、また焼付時における硬化
能が少なくなってしまう。これらの観点から、この発明
の目的とす焼付硬化能を有するＤＩ缶用鋼板としてはリ
フロー処理を行なわないことが望ましい。なおリフロー
処理を行なわないことは、フランジ加工時において拡缶
率を高めるためにも有効である。

以上のようにして得られたＤＩ缶用のＳｎメッキ鋼板
は、既に述べたところから明らかなように、ＤＩ製缶時
における耳発生が少なく、かつフランジ加工時において
フランジ割れ発生に至るまでの拡缶率が大きいためフラ
ンジ割れ発生の危険が少ない。

なおＤＩ缶製造後には塗装・印刷後に焼付・乾燥を行な
うのが通常であるが、この発明の鋼板の場合は焼付硬化
性を有する。すなわち、この発明の鋼板は連続焼鈍法に
よって製造されるため、連続焼鈍後の500 〜400 ℃の温
度域を徐冷はしているものの、鋼中に固溶状態で残留す
るＣ、Ｎの量は箱焼鈍の場合と比較すれば格段に多く、
そのため焼付・乾燥中にＣ、Ｎが析出して時効硬化し、
缶の耐圧性が増加するのである。

実施例 第１表に示す成分組成の鋼Ａ、Ｂ、Ｃについて、その溶
鋼を連続鋳造により厚さ200mm のスラブとした後、第２
表中に示すように、1100〜1280℃の種々の温度でスラブ
を30分間加熱した後、熱間圧延を施し、780 〜850 ℃の
温度域で熱間圧延を終了して板厚2.5mm とした後、500
〜660 ℃の種々の温度で巻取った。酸洗後冷間圧延を施
して板厚0.32mmの冷延板とした。その後連続焼鈍法（均
熱：650 〜740 ℃×20〜30sec、冷却：５〜22℃／sec）
もしくは箱焼鈍（均熱：630 ℃×３hr、冷却：30℃／h
r）によって再結晶焼鈍を行ない、圧下率1.5 ％の調質
圧延を施した。次いで＃20の電気Ｓｎメッキも行なっ
た。なおこの電気Ｓｎメッキはいずれもリフロー処理は
施さなかった。

Ｓｎメッキ後の各鋼板に対しＤＩ加工を施して耳発生状
況（△Ｈ）、硬さ（Ｈ_Ｒ30Ｔ）およびフランジ加工時の
拡缶率を調べた。その結果を第２表中に示す。なおここ
で耳発生状況の△Ｈ値およびフランジ加工時の拡缶率の
定義は既に述べた通りである。

第２表から明らかなようにこの発明の成分範囲内の鋼
Ａ、Ｂについて、この発明の製造条件に従って処理した
場合（No.１、２、５）には、いずれも耳発生が少なく
しかもフランジ加工時の拡缶率が高いことが判明した。
これに対しこの発明の成分範囲内の鋼Ａ、Ｂであって
も、熱延板巻取温度が高い場合（No.３）には耳発生が
大きく、またスラブ加熱温度が低い場合や連続焼鈍の冷
却速度が大きい場合（No.４、No.６、No.７）にはいず
れもフランジ加工時の拡缶率が小さかった。また製造条
件はこの発明の範囲内であってもＮ含有量が高い鋼Ｃの
場合（No.８）には耳発生は少ないが拡缶率が低かっ
た。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明の方法によれ
ば、連続焼鈍によって耳発生が少なくかつフランジ加工
性に優れ、しかも焼付硬化性を有するＤＩ缶用鋼板を得
ることができる。そしてまたこの発明の方法では連続焼
鈍法を適用するため、生産性が高いとともに均質な材料
の鋼板を得ることができる。さらにこの発明では熱延板
巻取温度が低いため、前述のようにフランジ加工性に優
れるばかりでなく、粗大なセメンタイトの凝集がないた
め耐食性が優れるとともに巻取中における酸化層の生成
が少なくなって酸洗能率が向上する効果も得られる。な
おまた、この発明の方法により得られる鋼板の焼付硬化
性を有するため、ＤＩ缶製造後の塗装・印刷の乾燥・焼
付けにおいて時効硬化して耐圧を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱延板巻取温度とＤＩ製缶時の耳高さ（△
Ｈ）、鋼板の結晶粒径の関係を示すグラフ、第２図は鋼
板の結晶粒径とフランジ加工時の拡缶率との関係を示す
グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関田 貴史 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭58−27930（ＪＰ，Ａ) 東洋 鋼板著「ぶりきとティンフリー・ スチール」（1970．９．30 アグネ発行) 25頁、63頁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％にしてＣ0.01〜0.10％、Ｍｎ0.50％
   以下、sol.Ａｌ0.003 〜0.050 ％、Ｎ0.0040％以下を含
   有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を素
   材とし、その鋼素材を1200℃以上の温度に加熱して熱間
   圧延し、かつその熱間圧延を終了した熱延板を580 ℃未
   満の温度域で巻取り、さらに冷間圧延を行なった後に連
   続焼鈍を施すに際して、再結晶温度以上Ａｃ_１点以下の
   温度に均熱し、その後の冷却過程において500 〜400 ℃
   の温度域を10秒以上で冷却し、連続焼鈍終了後、調質圧
   延を行ない、引続いて電気スズメッキを施すことを特徴
   とするフランジ加工性の良好な焼付硬化性を有するＤＩ
   缶用鋼板の製造方法。