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TWI661053B - 鋼板及其製造方法以及王冠蓋和拉深-再拉深罐 - Google Patents

鋼板及其製造方法以及王冠蓋和拉深-再拉深罐 Download PDF

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TWI661053B
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小島克己
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山本嘉秀
Yoshihide Yamamoto
片桐哲宏
Akihiro Katagiri
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Abstract

本發明提供一種鋼板，其設為如下的成分組成，即，以質量%計而含有C：超過0.006%且為0.012%以下、Si：0.02%以下、Mn：0.10%以上且0.60%以下、P：0.020%以下、S：0.020%以下、Al：0.01%以上且0.07%以下、及N：0.0080%以上且0.0200%以下，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質，且將距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度設為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下，藉此，鋼板即便加以薄壁化亦具備充分的成形性與強度。

Description

鋼板及其製造方法以及王冠蓋和拉深-再拉深罐
本發明是有關於一種鋼板，尤其是有關於一種成形性優異的高強度薄鋼板及其製造方法。作為此種鋼板的典型例，有作為組合拉深加工與再拉深加工而成形的拉深-再拉深(Drawing and Redrawing，DRD)罐、用作玻璃瓶等的蓋的王冠蓋等的原材料而供給的薄鋼板。進而，本發明是有關於一種對所述鋼板進行成形而獲得的王冠蓋及DRD罐。
例如在軟飲料或酒類等飲料用的容器中廣泛使用被稱為王冠蓋(crown cork)的金屬製的蓋。通常，王冠蓋是將薄鋼板作為原材料而藉由壓製成形來製造，包括堵塞瓶口的圓盤狀部分、與設置於該圓盤狀部分的周圍的褶狀部分，藉由將褶狀部分緊固於瓶口而將瓶密封。
使用王冠蓋的瓶中大多填充啤酒或碳酸飲料等會產生高內壓的內含物。因此，王冠蓋必須具有高耐壓強度，以使得即便在因溫度的變化等而內壓變高的情況下，王冠蓋亦不會變形且瓶的密封不會被破壞，從而內含物不會洩漏。進而，耐衝擊性亦重要，以使得在因溫度的變化等而內壓變高的情況下，不會因運輸時的來自外部的衝擊而破壞瓶的密封。另外，即便原材料的強度充分，但在欠缺成形性的情況下褶的形狀亦會變得不均勻，從 而出現即便緊固於瓶口亦無法獲得充分的密封性的情況，因此，成形性亦必須優異。
供給至王冠蓋的原材料的薄鋼板主要使用一次軋製(Single Reduced，SR)鋼板。該SR鋼板是在藉由冷軋將鋼板薄化後實施退火，並進行調質軋製而成者。先前的王冠蓋用鋼板的板厚通常為0.22mm以上，可藉由應用將食品或飲料的罐等中使用的軟鋼作為原材料的SR材來確保充分的耐壓強度及耐衝擊性和成形性。
近年來，與罐用鋼板同樣地，針對王冠蓋用鋼板的以成本降低為目的的薄壁化要求亦高漲。若王冠蓋用鋼板的板厚成為0.20mm以下，則由先前的SR材製造的王冠蓋中，耐壓強度及耐衝擊性將變得不足。為了確保耐壓強度及耐衝擊性而應用二次軋製(Double Reduced，DR)鋼板，該DR鋼板在退火後實施二次冷軋，從而可利用彌補伴隨薄壁化的強度降低的加工硬化。
此外，王冠蓋在成形初期階段，中央部受到某種程度的拉深，其後，外緣部被成形為褶形狀。此處，若王冠蓋的原材料為成形性低的鋼板，則有時如圖1中示意性地示出般，褶2會在與恰當位置相比自更靠王冠蓋上表面1處被形成，進而產生形狀不良3。該形狀不良的王冠蓋不僅外表不佳而使消費者的購買欲降低，而且有即便壓蓋至瓶亦無法獲得耐壓強度及耐衝擊性而內含物洩漏之虞。
另一方面，DRD罐需要具有在罐內部的壓力上昇或降低 的情況下罐不會變形般的高耐壓強度。進而，若在運輸時因來自外部的衝擊而DRD罐變形，則由於內含物的洩漏或外觀受損而引起消費者的購買欲降低等，因此耐衝擊性亦重要。另外，即便作為DRD罐的原材料的鋼板的強度充分，但在該鋼板欠缺成形性的情況下，會在DRD罐成形時導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。若在凸緣部產生褶皺，則在成形為DRD罐後，當罐內部的壓力上昇或降低時，應力容易集中於褶皺產生部附近而出現無法獲得充分的耐壓強度的情況。因此，供給至DRD罐的原材料的鋼板亦必須具有優異的成形性。
而且，近年來，與王冠蓋用鋼板同樣地，DRD罐用鋼板中以成本降低為目的的薄壁化要求亦高漲。伴隨該薄壁化，確保充分的耐壓強度及耐衝擊性和成形性變得更加重要。
關於基於以上方面而成的王冠蓋用的高強度薄鋼板，例如在專利文獻1中提出了如下特徵的王冠蓋用鋼板，即，作為化學組成，以質量%計而含有C：0.0010%~0.0060%、Si：0.005%~0.050%、Mn：0.10%~0.50%、Ti：0~0.100%、Nb：0~0.080%、B：0~0.0080%，並限制為P：0.040%以下、S：0.040%以下、Al：0.1000%以下、N：0.0100%以下，剩餘部分含有Fe及雜質，相對於所述鋼板的軋製方向而為25°~65°的方向上的r值的最小值為1.80以上，且相對於所述軋製方向而為0°以上且未滿360°的方向上的所述r值的平均值為1.70以上，降伏強度為570MPa以上。
另外，例如在專利文獻2中記載了一種加工性優異的鍍 錫板及無錫鋼(Tin Free Steel，TFS)用鋼板，其特徵在於，作為化學組成，以質量%計而含有C：0.0030%~0.0060%、Si：0.04%以下、Mn：0.60%以下、P：0.005%以上且0.03%以下、S：0.02%以下、Al：超過0.005%且為0.1%以下、N：0.005%以下，且滿足既定的式子，剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質，板厚為0.2mm以下，且硬度水準(HR30T)為67±3~76±3，表示面內各向異性的△r值為±0.2以下。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利第6057023號
專利文獻2：日本專利第4559918號
藉由專利文獻1中記載的技術而製造的鋼板有尤其經薄壁化時的成形性以及強度不足的傾向，以該鋼板為原材料而成形的王冠蓋抱有其耐衝擊性較先前的王冠蓋差的問題。關於該問題，在設為DRD罐用的原材料的情況下亦同樣如此。
藉由專利文獻2中記載的技術而製造的鋼板有尤其經薄壁化時的成形性以及強度不足的傾向，以該鋼板為原材料而成形的DRD罐抱有其耐衝擊性較先前的DRD罐差的問題。關於該問題，在設為王冠蓋用的原材料的情況下亦同樣如此。
本發明是鑒於所述課題而成，其目的在於提供一種即便 加以薄壁化亦具備充分的成形性與強度的鋼板與其製造方法。
本發明者等人為解決所述課題而反覆進行了努力研究。其結果發現，藉由使合金成分與製造條件最佳化，並對距表面為板厚的1/2深度位置的差排密度(dislocation density)進行控制，可提供一種即便加以薄壁化亦具備充分的成形性與強度的鋼板。本發明源自該發現，其主旨如下。
(1)一種鋼板，其具有如下的成分組成，以質量%計而含有C：超過0.006%且為0.012%以下、Si：0.02%以下、Mn：0.10%以上且0.60%以下、P：0.020%以下、S：0.020%以下、Al：0.01%以上且0.07%以下、及N：0.0080%以上且0.0200%以下，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質，且距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
(2)如所述(1)所記載的鋼板，其板厚為0.20mm以下。
(3)一種王冠蓋，其包括如所述(1)或(2)所記載的鋼板。
(4)一種DRD罐，其包括如所述(1)或(2)所記載的鋼板。
(5)一種鋼板的製造方法，製造如所述(1)或(2)所記載的鋼板，所述鋼板的製造方法包括：熱軋步驟，以1200℃以上對鋼原材料進行加熱，並在精軋後在670℃以下的溫度區域內進行捲繞；酸洗步驟，對所述熱軋後的熱軋板進行酸洗；一次冷軋步驟，對所述酸洗後的熱軋板進行冷軋；退火步驟，在650℃以上且750℃以下的溫度區域中對所述一次冷軋後的冷軋板進行退火；以及二次冷軋步驟，對所述退火後的退火板，利用具有兩台以上的機架(stand)的軋製設備，進行將各機架間的平均張力設為98MPa以上、壓下率為10%以上且30%以下的冷軋。
根據本發明，可提供一種即便加以薄壁化亦具備充分的強度及優異的成形性的鋼板。尤其在以該鋼板為原材料來製造王冠蓋或DRD罐的情況下，即便在經薄壁化的王冠蓋或DRD罐中亦可以高水準維持耐衝擊性能。
1‧‧‧王冠蓋上表面
2‧‧‧褶
3‧‧‧形狀不良
4‧‧‧剖面形狀輪廓觀察面
10‧‧‧褶頂
12‧‧‧褶頂起點
14‧‧‧肩部
20‧‧‧褶底
30‧‧‧擊打模具
40‧‧‧承接台
50‧‧‧板按壓件
60‧‧‧變形部
62‧‧‧剖面
64‧‧‧凹陷深度
100‧‧‧圓狀鋼板
H‧‧‧垂直距離/褶頂起點深度
圖1是表示形狀不良的王冠蓋的示意圖。
圖2是表示王冠蓋的剖面形狀輪廓觀察面的圖。
圖3(a)是表示通常的王冠蓋的剖面形狀輪廓的典型例的圖。
圖3(b)是表示形狀不良的王冠蓋的剖面形狀輪廓的典型例的圖。
圖4(a)是表示對DRD罐進行耐衝擊性試驗時，試驗前的位置關係示意圖。
圖4(b)是表示對DRD罐進行耐衝擊性試驗時，擊打模具的可壓下距離的示意圖。
圖5(a)是表示對DRD罐進行耐衝擊性試驗時，試驗後的鋼板的外觀的示意圖。
圖5(b)是表示對DRD罐進行耐衝擊性試驗時，變形部的剖面形狀輪廓的示意圖。
本發明的鋼板具有如下的成分組成，即，以質量%計而含有C：超過0.006%且為0.012%以下、Si：0.02%以下、Mn：0.10%以上且0.60%以下、P：0.020%以下、S：0.020%以下、Al：0.01%以上且0.07%以下、N：0.0080%以上且0.0200%以下，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質，且距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
首先，自鋼板的成分組成中的各成分量的限定理由開始依序進行說明。再者，與成分有關的「%」表示只要無特別說明，則是表示「質量%」。
C：超過0.006%且為0.012%以下
C為填隙式元素，藉由微量的添加便可獲得大的固溶強化。藉由該固溶強化而使鋼板坯的摩擦力提高，結果，後述的二次冷軋中的差排的遷移速度降低，在低壓下率下亦會向材料中導入大量的差排，從而差排密度提高。即，若C含量為0.006%以下，則距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2，在將鋼板例如供至王冠蓋用途而製成薄壁的王冠蓋的情況下，無法獲得與先前的王冠蓋同等的耐衝擊性。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途而製成薄壁的DRD罐的情況下，無法獲得與先前的DRD罐同等的耐衝擊性。另一方面，若C含量超過0.012%，則距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度超過1.0×1015/m2，鋼板的成形性降低，在將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。根據以上所述，將C含量設為超過0.006%且為0.012%以下。較佳為0.007%以上且0.01%以下。
Si：0.02%以下
若Si的含量超過0.02%，則鋼板的成形性降低，在使鋼板例如成形王冠蓋時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。進而導致鋼板的表面處理性的劣化及耐蝕性的降低。根據以上所述，將Si的含量設 為0.02%以下。較佳設為0.01%以下。再者，過度地減少Si會導致製鋼成本的增加，因此，Si的含量較佳設為0.004%以上。
Mn：0.10%以上且0.60%以下
Mn為填隙式元素，藉由微量的添加便可獲得大的固溶強化。藉由該固溶強化而使鋼板坯的摩擦力提高，結果，後述的二次冷軋中的差排的遷移速度降低，在低壓下率下亦會向材料中導入大量的差排，從而差排密度提高。即，若Mn的含量未滿0.10%，則距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2，在將鋼板例如供至王冠蓋用途而製成薄壁化的王冠蓋的情況下，無法獲得與先前的王冠蓋同等的耐衝擊性。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途而製成薄壁的DRD罐的情況下，無法獲得與先前的DRD罐同等的耐衝擊性。進而，若Mn的含量未滿0.10%，則即便減少S的含量亦難以避免熱脆性，在連續鑄造時會產生表面破裂等問題。另一方面，若Mn含量超過0.60%，則鋼板的成形性降低，在將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。根據以上所述，將Mn含量設為0.10%以上且0.60%以下。Mn的含量較佳為0.15%以上且0.50%以下。
P：0.020%以下
若P的含量超過0.020%，則鋼板的成形性降低，在將鋼板例 如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。進而耐蝕性降低。根據以上所述，將P的含量設為0.020%以下。較佳設為0.015%以下。再者，將P設為未滿0.001%時脫P成本將變得過大，因此，P的含量較佳設為0.001%以上。
S：0.020%以下
若S的含量超過0.020%，則會在鋼板中形成夾雜物而引起鋼板的熱延性的降低以及耐蝕性的劣化，進而鋼板的成形性降低，在將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。因此，將S的含量設為0.020%以下。較佳設為0.015%以下。再者，將S設為未滿0.005%時脫S成本將變得過大，因此，S的含量較佳設為0.004%以上。
Al：0.01%以上且0.07%以下
Al是作為製鋼時的脫氧劑而必需的元素，若Al含量未滿0.01%，則脫氧變得不充分而夾雜物增加，鋼板的成形性降低，在將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。另一方面，若Al超過0.07%，則會大量形成 AlN，因此鋼中的N減少而無法獲得後述的N的效果。根據以上所述，將Al含量設為0.01%以上且0.07%以下。較佳設為0.15%以上且0.55%以下。
N：0.0080%以上且0.0200%以下
N為填隙式元素，與C同樣地，藉由微量的添加便可獲得大的固溶強化。藉由該固溶強化而使鋼板坯的摩擦力提高，結果，後述的二次冷軋中的差排的遷移速度降低，在低壓下率下亦會向材料中導入大量的差排，從而差排密度提高。即，若N含量未滿0.0080%，則距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2，在將鋼板例如供至王冠蓋用途而製成薄壁的王冠蓋的情況下，無法獲得與先前的厚壁的王冠蓋同等的耐衝擊性。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途而製成薄壁的DRD罐的情況下，無法獲得與先前的DRD罐同等的耐衝擊性。另一方面，若N含量超過0.0200%，則距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度超過1.0×1015/m2，鋼板的成形性降低，在將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。根據以上所述，將N含量設為0.0080%以上且0.0200%以下。較佳為0.0090%以上且0.019%以下。
以上成分以外的剩餘部分為Fe及不可避免的雜質。
進而，亦可在不損害本發明的效果的範圍內含有Cu、 Ni、Cr及Mo。此時，依據美國試驗材料協會(American Society for Testing Material，ASTM)A623M-11，Cu較佳設為0.2%以下，Ni較佳設為0.15%以下，Cr較佳設為0.10%以下，Mo較佳設為0.05%以下。其他元素較佳設為0.02%以下。
另外，在本發明的鋼板中，重要的是距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
此外，本發明者等人反覆進行了努力研究，結果發現：鋼板的強度可藉由將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下的王冠蓋的耐衝擊性來評價，或者可藉由將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下的DRD罐的耐衝擊性來評價，且該些耐衝擊性會因差排密度的增加而提高。此處，若距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度為2.0×1014/m2以上，則即便加以薄壁化亦可獲得與先前的厚壁的王冠蓋或DRD罐同等的耐衝擊性。其理由雖不明確，但認為在於：若差排密度增加，則藉由差排彼此的鎖住而變形阻力增加。因此，例如即便在瓶內壓高的狀態下對王冠蓋自外部施加有衝擊時，王冠蓋亦難以脫落。或者，例如在對DRD罐自外部施加有衝擊時，罐亦難以變形。因此，將距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度設為2.0×1014/m2以上。
另一方面，若距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度超過1.0×1015/m2，則鋼板的成形性降低，在將鋼板例如供至王冠蓋用途的情況下，在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面 起產生褶此種形狀不良。同樣地，在將鋼板例如供至DRD罐用途的情況下，在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。根據以上所述，將距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度設為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。更佳的範圍為3.0×1014/m2以上且9.0×1014/m2以下。再者，為了將差排密度設為所述範圍，只要將依照所述成分組成的鋼板坯供至後述的製造步驟即可。
此處，距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度是以如下方式算出：藉由化學研磨將厚度減薄至距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處為止，對所露出的表面藉由X射線繞射、使用Co射線源來測定Fe(110)(200)(211)(220)四面的峰值位置與半高寬，藉由無應變的Si單晶的半高寬對所測定的半高寬進行補正，並藉由威廉姆森霍爾(Williamson hall)法求出局部應變ε，使用下式(1)算出差排密度ρ。伯格斯向量(Burgers vector)b設為0.25nm。
再者，本發明的鋼板的組織較佳設為再結晶組織。其原因在於：若在退火後存在未再結晶組織，則材質變得不均勻，例如在王冠蓋成形時會導致自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不 良，或者例如在DRD罐成形時會導致在凸緣部產生褶皺此種形狀不良。但若未再結晶組織的面積率為5%以下，則幾乎不會對王冠蓋成形時的自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良、或DRD罐成形時在凸緣部產生褶皺此種形狀不良造成影響，因此可容許。另外，再結晶組織較佳為肥粒鐵(ferrite)相，且肥粒鐵相以外的相較佳設為未滿1.0%。
接著，對本發明的製造方法進行說明。
作為製造步驟，有熱軋步驟、酸洗步驟、一次冷軋步驟、退火步驟、以及二次冷軋步驟。再者，在以下的說明中，關於溫度的規定是設為鋼板(原材料)的表面溫度。
首先，藉由轉爐等對調整為所述成分組成的鋼進行熔製，以製成板坯等鋼原材料。為了防止成分的巨觀偏析，所使用的鋼原材料較佳為藉由連續鑄造法來製造，但亦可藉由鑄錠法、薄板坯鑄造法來製造。另外，除在製造出鋼原材料後暫時冷卻至室溫，其後再次進行加熱的先前方法以外，亦可無問題地應用不冷卻至室溫而在溫片的狀態下裝入至加熱爐、或者在稍微進行保熱後直接進行軋製的直送軋製．直接軋製等節能製程。
將所獲得的鋼原材料供至熱軋步驟。該熱軋步驟是以1200℃以上對具有所述成分組成的鋼原材料進行加熱，並在精軋後在670℃以下的溫度區域內進行捲繞的步驟。
[鋼原材料加熱溫度：1200℃以上]
在對鋼原材料進行再加熱的情況下，若鋼原材料再加熱溫度 未滿1200℃，則無法充分地溶解AlN，在二次冷軋步驟時無法確保固溶N，因此無法獲得提高差排密度的效果，距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2，在將鋼板例如供至王冠蓋用途而製成薄壁的王冠蓋的情況下，無法獲得與先前的厚壁的王冠蓋同等的耐衝擊性。或者，在將鋼板例如供至DRD罐用途而製成薄壁的DRD罐的情況下，無法獲得與先前的DRD罐同等的耐衝擊性。再者，因伴隨氧化重量的增加的鏽皮損耗(scale loss)的增大等，理想的是將板坯加熱溫度設為1300℃以下。再者，就即便降低板坯加熱溫度亦防止熱軋時的故障的觀點而言，亦可有效利用對片條進行加熱的所謂的片條加熱器(sheet bar heater)。
[精軋]
就軋製負荷的穩定性的觀點而言，熱軋步驟的精軋溫度較佳為850℃以上。另一方面，將精軋溫度提高至必要程度以上的情況有時會使薄鋼板的製造困難。具體而言，精軋溫度較佳設為850℃~960℃的溫度範圍內。
[捲繞溫度：670℃以下]
若捲繞溫度超過670℃，則在捲繞後析出至鋼中的AlN量變多，在二次冷軋步驟時無法充分確保固溶N，因此無法獲得提高差排密度的效果，在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2。因此，將捲繞溫度設為670℃以下。較佳設為640℃以下。另一方面，捲繞溫度的下限並無特別限定， 但若捲繞溫度過度降低，則在熱軋步驟中獲得的熱軋鋼板的強度增加，一次冷軋步驟中的軋製負荷增大而軋製的控制困難，因此，捲繞溫度較佳為500℃以上。
再者，在本發明中的熱軋中，為減少熱軋時的軋製負荷，亦可將精軋的一部分或全部設為潤滑軋製。進行潤滑軋製就鋼板形狀的均勻化、材質的均勻化的觀點而言亦有效。潤滑軋製時的摩擦係數較佳設為0.25~0.10的範圍。另外，較佳設為將緊鄰的片條彼此接合並連續地進行精軋的連續軋製製程。應用連續軋製製程就熱軋的作業穩定性的觀點而言亦理想。
[酸洗步驟]
繼而，進行酸洗。酸洗步驟是藉由酸洗將在熱軋步驟中獲得的熱軋鋼板的表面的氧化鏽皮去除的步驟。酸洗條件並無特別限定，適宜地進行設定即可。
[一次冷軋步驟]
在所述酸洗後進行一次冷軋。一次冷軋步驟是對酸洗步驟後的酸洗板實施冷軋的步驟。冷軋條件並無特別限定，例如只要根據所期望的板厚等觀點來決定壓下率等條件即可。為使二次冷軋後的鋼板的板厚成為0.20mm以下，較佳設為壓下率85%~94%。
[退火步驟]
接著，對一次冷軋板進行退火。退火步驟是在650℃以上且750℃以下的溫度區域中對一次冷軋步驟中獲得的冷軋鋼板進行退火的步驟。若退火溫度未滿650℃，則在退火過程中析出AlN， 在隨後的二次冷軋步驟時無法確保固溶N，因此無法獲得提高差排密度的效果，距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2。進而，若退火溫度未滿650℃，則未再結晶組織的面積率超過5%而成形性變差。
另一方面，若退火溫度超過750℃，則C向粒界偏析、凝聚而形成碳化物，因此在二次冷軋步驟時無法充分確保固溶C，故無法獲得提高差排密度的效果，在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2。根據以上所述，將退火溫度設為650℃以上且750℃以下。較佳設為660℃以上且740℃以下。再者，650℃以上且750℃以下的溫度區域的停留時間並無特別限定，但若停留時間未滿5秒，則未再結晶組織有可能超過5%，若停留時間超過120秒，則C向粒界偏析、凝聚而形成碳化物，在二次冷軋步驟時有無法充分確保固溶C之虞，進而引起成本上昇，因此較佳為5秒以上且120秒以下。
[二次冷軋步驟]
對所述退火後的退火板進行二次冷軋。二次冷軋步驟是對在所述退火步驟中獲得的退火板，利用具有兩台以上的機架的軋製設備，進行將各機架間的平均張力設為98MPa以上、且壓下率為10%以上且30%以下的冷軋的步驟。
在各機架間的平均張力未滿98MPa的情況下，距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2。各機架間的平均張力較佳為127.4MPa以上。另一方面，各機架間的平均 張力的上限並無特別限定，根據作業性的觀點來決定即可。例如可為鋼板不會斷裂的程度的張力。具體而言，較佳為392MPa以下。
在二次冷軋的壓下率未滿10%的情況下，距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度不滿2.0×1014/m2。另一方面，若二次冷軋的壓下率超過30%，則距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度超過1.0×1015/m2，鋼板的成形性降低。根據以上所述，將二次冷軋的壓下率設為10%以上且30%以下。二次冷軋的壓下率較佳為12%以上且28%以下。
再者，進行二次冷軋的軋製機架數量只要為多個即可，若為5個機架以上，則會導致設備成本的增加，因此較佳為2~4個機架。
關於如上所述般獲得的冷軋鋼板，其後視需要亦可藉由例如電鍍對鋼板表面實施鍍錫、鍍鉻、鍍鎳等鍍敷處理而形成鍍敷層，從而作為鍍敷鋼板供於使用。再者，鍍敷等表面處理的膜厚相對於板厚而言十分小，因此對鋼板的機械特性的影響為可無視的水準。
如以上所說明般，本發明的鋼板即便加以薄壁化亦可具有充分的成形性與強度。因此，本發明的鋼板最適合作為尤其是王冠蓋或DRD罐的原材料。
王冠蓋主要包括堵塞瓶口的圓盤狀部分、以及設置於該圓盤狀部分的周圍的褶狀部分，且可在將所述鋼板衝壓成圓形的坯件 後藉由壓製成形而成形。以本發明的鋼板作為原材料的王冠蓋呈現出作為王冠蓋而優異的成形形狀，耐衝擊性優異，亦具有減少伴隨使用的廢棄物的排出量的效果。
另外，DRD罐可在將所述鋼板衝壓成圓形的坯件後藉由實施拉深加工及再拉深加工而成形。將本發明的鋼板作為原材料的DRD罐的耐衝擊性優異，另外形狀均勻而不會不符合製品規格，因此DRD罐製造步驟中的良率提高，亦有減少伴隨DRD罐製造的廢棄物的排出量的效果。
[實施例]
利用轉爐對含有表1所示的成分組成且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的鋼進行熔製，並藉由連續鑄造而獲得鋼板坯。對此處所獲得的鋼板坯加熱至1220℃，並在以890℃實施精軋後在表2所示的捲繞溫度下進行捲繞。在熱軋後實施酸洗。繼而，以90%的壓下率進行進行一次冷軋，在表2所示的退火溫度下進行退火，接下來以表2所示的壓下率實施二次冷軋，獲得板厚為0.17mm的鋼板。對所獲得的鋼板連續地實施電解鉻酸處理，獲得無錫鋼。
對於藉由以上所述而獲得的鋼板，關於距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度，藉由化學研磨將厚度減薄至距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處為止，對所露出的表面藉由X射線繞射、使用Co射線源來測定Fe(110)(200)(211)(220)四面的峰值位置與半高寬。藉由無應變的Si單晶的半高寬對所測定的半高寬進行補正，並藉由威廉姆森霍爾(Williamson hall)法求出局部應變ε，使用下式(1)算出差排密度ρ。伯格斯向量b設為0.25nm。
對所獲得的鋼板進行210℃、15分鐘的相當於塗裝燒印 的熱處理後成形為王冠蓋，並對王冠蓋成形性進行評價。使用直徑37mm的圓形坯件，藉由壓製加工而成形為「日本工業標準(Japanese Industrial Standards，JIS)S9017」(1957)中記載的3種王冠蓋的尺寸(外徑32.1mm，高度6.5mm，褶的數量21)。
關於如此般獲得的王冠蓋，使用基恩士(KEYENCE)製造的三維(3D)形狀測定機VR-3000，自上表面測量3D形狀以對成形性進行評價。王冠蓋的成形性的評價是以有無自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良為指標。藉由圖2所示的剖面形狀輪廓觀察面4對該剖面形狀輪廓進行觀察。具體而言，如圖3(a)及圖3(b)中示出的剖面形狀輪廓(即褶頂10至褶底20)的典型例所示，褶頂起點12設為褶頂10開始部分的反曲點，並測定王冠蓋的肩部14的反曲點與褶頂起點12的垂直距離H。如圖3(a)所示，若垂直距離H不為0，則為正常的褶，如圖3(b)所示，若自王冠蓋上表面起產生褶，則王冠蓋的肩部與14褶頂起點12相同，因此垂直距離H為0，判定為產生了不良的褶。對21個褶全部測定褶頂起點深度H，將出現了自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良的樣本設為不良(×)，將未出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良的樣本設為良(○)。將該評價結果示於表3。
王冠蓋的耐衝擊性是使用所成形的王冠蓋並藉由落下衝擊試驗來評價。即，在市售瓶中注入市售啤酒，並在將所成形的王冠蓋壓蓋後攪拌1分鐘，使瓶角度傾斜20°，並使500g的硬質聚氯乙烯的球自王冠蓋的正上方1m的高度朝向王冠蓋自由落 下，然後對啤酒洩漏的有無進行評價。對藉由各鋼板所成形的5個王冠蓋而壓蓋的5只瓶實施落下衝擊試驗。針對每一鋼板進行該試驗，在啤酒的洩漏為0個的情況下耐衝擊性特別優異，因此設為優良(◎)，在啤酒的洩漏為1只的情況下設為與先前的王冠蓋的耐衝擊性同等的良(○)，在啤酒的洩漏為2個以上的情況下設為較先前的王冠蓋的耐衝擊性差(×)。將該評價結果示於表3。再者，作為基準的所謂先前的王冠蓋是指使用0.22mm厚的軟鋼而成形的王冠蓋。
另外，對所獲得的鋼板進行210℃及15分鐘的相當於塗裝燒印的熱處理後成形為DRD罐，並對DRD罐成形性進行評價。即，使用直徑158mm的圓形坯件，實施拉深加工及再拉深加工而成形出內徑82.8mm、凸緣徑102mm的DRD罐，並對DRD罐成形性進行評價。關於評價，將以目視在凸緣部觀察到3處以上的微細褶皺的樣本設為(×)，將目視下凸緣部的微細褶皺為2處以下的樣本設為(○)。將該評價結果示於表3。
進而，對DRD罐評價耐衝擊性。自DRD罐的底部切出直徑45mm的圓狀鋼板並供至耐衝擊性試驗。擊打模具設為直徑為12.7mm且底部平坦的形狀，在承接台與板按壓件中設有直徑13.5mm的圓狀孔。擊打模具、承接台及板按壓件與圓狀鋼板的位置關係如圖4(a)、圖4(b)所示，以擊打模具30及承接台40的孔與板按壓件50的孔和圓狀鋼板100的中心對齊的方式設置，並設為可將擊打模具30底部向下方壓下0.5mm。藉由板按壓件 50使圓狀鋼板100成為不會移動的固定狀態，使500g的錘自50cm的高度落下至擊打模具30上，對圓狀鋼板100施加衝擊而使其變形。使用基恩士(KEYENCE)製造的3D形狀測定機VR-3000測量變形部的3D形狀，將如圖5(a)、圖5(b)所示的變形部60的4個剖面62的凹陷深度的平均值作為鋼板的凹陷深度64來進行評價。在凹陷深度64未滿650μm的情況下耐衝擊性特別優異，因此設為優良(◎)，在凹陷深度64為650μm以上且未滿700μm的情況下設為與先前的DRD罐的耐衝擊性同等的良(○)，在凹陷深度64為700μm以上的情況下設為較先前的DRD罐的耐衝擊性差(×)。將該評價結果示於表3。再者，作為基準的所謂先前的DRD罐是指使用0.22mm厚的軟鋼而成形的DRD罐。
根據表3，本發明例的鋼板的在板厚方向上距表面為板 厚的1/2深度位置處的差排密度為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下，使用本發明的鋼板而成形的王冠蓋未出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，落下衝擊試驗中的啤酒洩漏為與先前的王冠蓋同等以上。另外，使用本發明的鋼板而成形的DRD罐未觀察到在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，耐衝擊性試驗中的凹陷量為與先前的DRD罐同等以上，顯示出了優異的成形性與耐衝擊性。
另一方面，脫離本發明的範圍的比較例的鋼板的在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度未滿2.0×1014/m2、或超過1.0×1015/m2，使用比較例的鋼板成形的王冠蓋與DRD罐的成形性及耐衝擊性均差。
No.3中，熱軋步驟的板坯加熱溫度脫離本發明的範圍而未滿1200℃，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.7中，二次冷軋步驟的壓下率脫離本發明的範圍而超過40%，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而超過1.0×1015/m2，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.8中，熱軋步驟的捲繞溫度脫離本發明的範圍而超過670℃，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密 度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.12中，二次冷軋步驟的各機架間的平均張力脫離本發明的範圍而未滿98MPa，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.13中，退火步驟的退火溫度未滿650℃，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，未再結晶組織超過5%，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.17中，退火步驟的退火溫度超過750℃，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.20中，二次冷軋步驟的壓下率未滿10%，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.24中，C的含量為0.006%以下，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.25中，C的含量超過0.012%，且在板厚方向上距表 面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而超過1.0×1015/m2，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.26中，N的含量未滿0.0080%，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.27中，N的含量超過0.0200%，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而超過1.0×1015/m2，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.28中，Si的含量超過0.02%，鋼板的成形性降低，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.29中，Mn的含量超過0.60%，鋼板的成形性降低，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.30中，P的含量超過0.020%，鋼板的成形性降低，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在 DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.31中，Al的含量超過0.07%，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.32中，Al的含量未滿0.01%，鋼板的成形性降低，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.33中，C的含量為0.0060以下，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.35中，Mn的含量未滿0.10%，且在板厚方向上距表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度脫離本發明的範圍而未滿2.0×1014/m2，耐衝擊性較先前的王冠蓋與DRD罐差。
No.36中，S的含量超過0.20%，鋼板的成形性降低，在王冠蓋成形時出現自王冠蓋上表面起產生褶此種形狀不良，在DRD罐成形時出現在凸緣部產生褶皺此種形狀不良，成形性較先前的王冠蓋與DRD罐差。

Claims (5)

  1. 一種鋼板，其具有如下的成分組成，以質量%計而含有C：超過0.006%且為0.012%以下、Si：0.02%以下、Mn：0.10%以上且0.60%以下、P：0.020%以下、S：0.020%以下、Al：0.01%以上且0.07%以下、及N：0.0080%以上且0.0200%以下，剩餘部分為Fe及不可避免的雜質，且距鋼板表面為板厚的1/2深度位置處的差排密度為2.0×1014/m2以上且1.0×1015/m2以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鋼板，其板厚為0.20mm以下。
  3. 一種王冠蓋，其包括如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼板。
  4. 一種拉深-再拉深罐，其包括如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼板。
  5. 一種鋼板的製造方法，製造如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼板，所述鋼板的製造方法包括：熱軋步驟，以1200℃以上對鋼原材料進行加熱，並在精軋後在670℃以下的溫度區域內進行捲繞；酸洗步驟，對所述熱軋步驟後的熱軋板進行酸洗；一次冷軋步驟，對所述酸洗步驟後的熱軋板進行冷軋；退火步驟，在650℃以上且750℃以下的溫度區域中對所述一次冷軋步驟後的冷軋板進行退火；以及二次冷軋步驟，對所述退火步驟後的退火板，利用具有兩台以上的機架的軋製設備，進行將各機架間的平均張力設為98MPa以上、壓下率為10%以上且30%以下的冷軋。
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