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    • 专利摘要:
    本發明提供一種高強度高加工性罐用鋼板及其製造方法。該罐用鋼板含有C：0.001%以上且0.080%以下、Si：0.003%以上且0.100%以下、Mn：0.10%以上且0.80%以下、P：0.001%以上且0.100%以下、S：0.001%以上且0.020%以下、Al：0.005%以上且0.100%以下、N：0.0050%以上且0.0150%以下、B：0.0002%以上且0.0050%以下，其餘部分包含Fe及不可避免之雜質。於輥軋方向剖面中，含有面積率為0.01~1.00%之結晶粒伸展度為5.0以上之結晶粒。此種罐用鋼板係藉由如下方法而獲得，即，將鋼坯再加熱溫度設為1200℃以上，熱軋後以未滿650℃之溫度捲取，進行一次冷軋，繼而以均熱溫度680~760℃、均熱時間10~20秒進行連續退火，以20%以下之軋縮率進行二次冷軋。
    公开号:TW201313348A
    申请号:TW101127171
    申请日:2012-07-27
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Takumi Tanaka；Katsumi Kojima；Yoichi Tobiyama
    申请人:Jfe Steel Corp；
    IPC主号:C21D9-00
    专利说明:
    高強度高加工性罐用鋼板及其製造方法
    本發明係關於一種高強度且具有高加工性之罐用鋼板及其製造方法。
    飲料罐或食品罐所使用之鋼板中，存在對於罐蓋或罐底、三片罐之主體、沖壓罐等使用被稱為二次冷軋(DR，Double Reduce)材之鋼板之情形。退火後再次進行冷軋之DR材與僅進行軋縮率較小之調質輥軋之一次冷軋(SR，Single Reduce)材相比，容易使板厚變薄，且藉由使用薄鋼板而可降低成本。
    製造DR材之DR法係藉由在退火後實施冷軋而產生加工硬化，因此可製造薄且硬之鋼板。然而，另一方面，藉由DR法製造之DR材缺乏延展性，因此與SR材相比，加工性較差。
    由三片構成之食品罐或飲料罐之主體材料於成形為筒狀之後，為了捲緊罐蓋或罐底而於兩端實施凸緣加工。因此，對罐體端部要求有良好之伸長率。
    另一方面，作為製罐素材之鋼板必需有對應於板厚之強度，於DR材之情形時，為了確保變薄而產生之經濟效應，必需有SR材以上之拉伸強度(約520 MPa以上)。
    於一直以來所使用之DR材中，難以兼顧如上述之加工性與強度該兩者，對於食品罐或飲料罐之主體材料主要使用SR材。然而，目前就成本降低之觀點而言，為了使板厚變薄，對於食品罐或飲料罐之主體材料亦期望使用DR材，擴大DR材之應用之要求提高。
    根據該等情況，於專利文獻1中揭示有藉由使低碳鋼中之固溶N量為固定量以上、且規定總伸長值及蘭克福特值(Lankford value)而獲得之凸緣加工性優異之DR材。
    於專利文獻2中揭示有藉由規定低碳鋼中之固溶N量及固溶C量而獲得之凸緣加工性優異之DR材。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    專利文獻1：日本專利特開2007-177315號公報
    專利文獻2：日本專利特開2002-294399號公報
    然而，上述習知技術均存在問題。
    於專利文獻1中，揭示有於將輥軋方向之總伸長值以X表示，將平均蘭克福特值以Y表示之情形時，滿足X≧10%且Y≧0.9或X<10%且Y≧-0.05X+1.4之關係之DR鋼板，但因焊接條件仍會產生熱影響區軟化(HAZ，Heat-Affected Zone softening)，產生凸緣碎裂。
    於專利文獻2所記載之製造方法中，因連續退火步驟中必需進行過時效處理，故而製造成本變得過大。
    本發明係有鑑於該情況而完成者，其目的在於提供一種適宜作為罐蓋、罐底及三片罐主體等之材料的高強度高加工性罐用鋼板及其製造方法。
    本發明者等人為解決上述問題而進行了深入研究。其結果獲得以下之發現。
    為了兼顧加工性及強度該兩者，有效的是，添加適當量之N而賦予強度，並且將退火後之二次冷軋率限制於適當之範圍而確保加工性。
    又，若熱軋前之鋼坯再加熱溫度較低，則鑄造後析出之AlN之再溶解無法充分地進行，若熱軋後之捲取溫度較高，則析出之AlN變得過多。於任一情形時，承擔強度之固溶N均為不足，因此鋼坯再加熱溫度或捲取溫度均必需限制於適當之溫度範圍。
    進而，藉由將退火溫度及退火時間限制於適當之範圍，而可實現強度與加工性良好之平衡。
    本發明係基於以上之見解而完成者，其主旨如下所述。
    [1]一種高強度高加工性罐用鋼板，其特徵在於，以質量%計含有C：0.001%以上且0.080%以下、Si：0.003%以上且0.100%以下、Mn：0.10%以上且0.80%以下、P：0.001%以上且0.100%以下、S：0.001%以上且0.020%以下、Al：0.005%以上且0.100%以下、N：0.0050%以上且0.0150%以下、B：0.0002%以上且0.0050%以下，其餘部分包含Fe及不可避免之雜質，進而，於輥軋方向剖面中，含有面積率為0.01~1.00%之結晶粒伸展度為5.0以上之結晶粒。
    [2]一種高強度高加工性罐用鋼板之製造方法，其特徵在於，藉由連續鑄造使鋼成為鋼坯，將鋼坯再加熱溫度設為1200℃以上進行熱軋後以未滿650℃之溫度捲取，繼而進行一次冷軋，繼而，以均熱溫度680~760℃、均熱時間10~20秒進行連續退火，繼而以20%以下之軋縮率進行二次冷軋；上述鋼係以質量%計含有C：0.001%以上且0.080%以下、Si：0.003%以上且0.100%以下、Mn：0.10%以上且0.80%以下、P：0.001%以上且0.100%以下、S：0.001%以上且0.020%以下、Al：0.005%以上且0.100%以下、N：0.0050%以上且0.0150%以下、B：0.0002%以上且0.0050%以下，其餘部分包含Fe及不可避免之雜質。
    再者，本說明書中，表示鋼之成分之%均為質量%。
    根據本發明，可獲得拉伸強度為520 MPa以上且斷裂伸長率為7%以上之高強度高加工性罐用鋼板。
    其結果，因原板(鋼板)之加工性提高，故而於三片罐之凸緣加工時不會產生碎裂，從而可利用板厚較薄之DR材進行製罐，達成罐用鋼板之大幅度變薄。
    以下，詳細地說明本發明。
    本發明之罐用鋼板係拉伸強度為520 MPa以上且斷裂伸長率為7%以上之高強度高加工性罐用鋼板。而且，此種鋼板可藉由使用含有0.0050%以上且0.0150%以下之N之鋼，將熱軋前之鋼坯再加熱溫度、熱軋後之捲取溫度、退火溫度、退火時間及二次冷軋率設定為適當之條件而製造。
    對本發明之罐用鋼板之成分組成進行說明。
    C：0.001%以上且0.080%以下
    若C量超出0.080%，則加工性惡化，冷軋性亦降低。又，於鑄造時容易產生亞包晶碎裂，存在鋼坯加工等成本增加之可能性。因此，C量設為0.080%以下。另一方面，若C量未滿0.001%，則結晶粒之粗大化變得明顯，加工部中產生表面粗糙不良之危險性增大。因此，C量設為0.001%以上且0.080%以下。
    Si：0.003%以上且0.100%以下
    若Si量超出0.100%，則產生表面處理性之降低、耐蝕性之惡化等問題，因此上限設為0.100%。另一方面，若未滿0.003%，則精煉成本變得過大，因此下限設為0.003%。
    Mn：0.10%以上且0.80%以下
    Mn具有防止由S導致之熱軋中之赤熱脆性，使結晶粒微細化之作用，在確保較理想之材質方面為必要之元素。為了發揮該等效果，必需添加至少0.10%以上。另一方面，若過量地添加Mn，則耐蝕性惡化，且鋼板過度地硬質化，因此上限設為0.80%。
    P：0.001%以上且0.100%以下
    P係使鋼硬質化、使加工性惡化，同時亦使耐蝕性惡化之有害元素。因此，上限設為0.100%。另一方面，若將P設為未滿0.001%，則脫P成本變得過大。因此，下限設為0.001%。
    S：0.001%以上且0.020%以下
    S係作為中介物存在於鋼中，且係導致加工性降低、耐蝕性惡化之有害元素。因此，上限設為0.020%。另一方面，若將S設為未滿0.001%，則脫S成本變得過大。因此，下限設為0.001%。
    Al：0.005%以上且0.100%以下
    Al係作為製鋼時之脫酸材而必要之元素。若添加量較少，則脫酸不充分，中介物增加，加工性惡化。若含量為0.005%以上，則可視為充分地進行脫酸。另一方面，若含量超出0.100%，則由氧化鋁簇等所致之表面缺陷之產生頻度增加。因此，Al量設為0.005%以上且0.100%以下。
    N：0.0050%以上且0.0150%以下
    於本發明之罐用鋼板中，抑制二次冷軋率而確保伸長率，另一方面，藉由提高N量而有助於高強度。若N量未滿0.0050%，則無法獲得用以獲取鋼板之薄片化產生之明顯之經濟效應所需之拉伸強度520 MPa。因此，N量設為0.0050%以上。另一方面，若N量超出0.0150%，則會過剩硬質，而難以在確保加工性之狀態下藉由二次冷軋製造較薄之鋼板。因此，N量設為0.0150%以下。
    B：0.0002%以上且0.0050%以下
    B具有抑制焊接部附近之熱影響部之晶粒生長，防止由局部性強度降低而導致之凸緣加工時之碎裂的效果。為了充分地獲得防止碎裂之效果，B量必需為0.0002%以上。另一方面，即便超出0.0050%，亦無法期望進一步之效果，成本變高。因此，B量設為0.0002%以上且0.0050%以下。
    其餘部分設為Fe及不可避免之雜質，但亦可包含公知之焊接罐用鋼板中通常所含之成分元素。例如，可視目的而含有Cr：0.10%以下、Cu：0.20%以下、Ni：0.15%以下、Mo：0.05%以下、Ti：0.3%以下、Nb：0.3%以下、Zr：0.3%以下、V：0.3%以下、Ca：0.01%以下等成分元素(各者之元素成分範圍包含0%)。
    其次，對本發明之高強度高加工性罐用鋼板之結晶粒進行說明。
    於輥軋方向剖面中，必需包含面積率為0.01~1.00%之伸展度為5.0以上之結晶粒。通常，若使用如上所示之N量之鋼製作DR材，則輥軋方向剖面之結晶粒之伸展度未滿3.0。然而，藉由將退火溫度及退火時間限制於適當之範圍，一部分結晶粒之伸展度表現為變大。而且，雖機制尚不明確，但於伸展度為5.0以上之結晶粒以0.01%以上之面積率存在之情形時，加工性提高。若面積率超出1.00%，則反而會阻礙加工性。由以上可知，伸展度為5.0以上之結晶粒之面積率設為0.01~1.00%。另一方面，伸展度超出50.0之結晶粒之加工性提高之效果較小，因此更佳為將伸展度為5.0以上且50.0以下之結晶粒之面積率設為0.01~1.00%。
    再者，輥軋方向剖面之結晶粒之伸展度可藉由應用文獻「JIS G 0551」所示之結晶粒度之顯微鏡試驗方法，對各結晶粒測定輥軋長度方向之長度及與輥軋長度方向成直角之長度，並計算其比而求得。又，根據本發明之鋼組成、製造方法，所形成之雪明碳鐵、波來鐵與肥粒鐵粒相比非常小，因此結晶粒徑、伸展度之測定係僅以肥粒鐵結晶粒作為對象而進行。
    結晶粒之面積率可藉由文獻「JIS G 0555附屬書1」所示之點算法進行測定。其目的在於測定鋼材中之非金屬中介物之面積率，但亦可用於如上述之特定形狀之結晶粒之面積率測定。又，亦可使用顯微鏡照片及任意之圖像解析裝置測定面積率。
    其次，對本發明之罐用鋼板之製造方法進行說明。
    本發明之高強度高加工性罐用鋼板係藉由以下方法而製造，即，使用藉由連續鑄造而製造出之包含上述組成之鋼坯，將熱軋前之鋼坯再加熱溫度設為1200℃以上，進行熱軋之後以未滿650℃之溫度捲取，繼而進行一次冷軋，繼而以均熱溫度680~760℃、均熱時間10~20秒進行連續退火，繼而以20%以下之軋縮率進行二次冷軋。
    通常，難以僅藉由一次冷軋而製成如可獲得明顯之經濟效應之較薄之板厚。即，為了藉由一次冷軋而獲得較薄之板厚，對輥軋機之負載變得過大，就設備能力而言無法滿足。例如，於將最終板厚設為0.15 mm之情形時，若將熱軋後之板厚設為2.0 mm，則需要92.5%之較大之一次冷軋率。又，雖亦考慮到為使冷軋後之板厚變小而於熱軋之階段較通常薄地進行輥軋，但若使熱軋之軋縮率變大，則輥軋中之鋼板之溫度降低變大，而無法獲得既定之終軋溫度。進而，若使退火前之板厚變小，則於實施連續退火之情形時，退火中產生鋼板之斷裂或變形等故障之可能性增大。因該等原因，本發明中，於退火後實施第二次冷軋，獲得極薄之鋼板。
    熱軋前之鋼坯再加熱溫度：1200℃以上
    若熱軋前之鋼坯再加熱溫度未滿1200℃，則鑄造後所析出之AlN之再溶解無法充分地進行，承擔強度之固溶N量變得不足。因此，熱軋前之鋼坯再加熱溫度設為1200℃以上。另一方面，過度之加熱關係到能量成本之上升，因此較佳為1200~1300℃。
    熱軋後之捲取溫度：未滿650℃
    若熱軋後之捲取溫度為650℃以上，則AlN過剩地析出，承擔強度之固溶N量變得不足。因此，熱軋後之捲取溫度設為未滿650℃。另一方面，設為過低之捲取溫度會導致輥軋速度之降低等成本上升，因此較佳為580~620℃。
    一次冷軋
    一次冷軋率並無特別限定，但為了最終獲得極薄之鋼板，一次冷軋之軋縮率必需以某種程度增大。即，根據上述原因，增大熱軋率之情形欠佳，二次冷軋率因下述原因而必需限制。因此，一次冷軋率較佳為超出85%。另一方面，若一次冷軋率超出92%，則對輥軋機之負載變得過大，因此，進而較佳為89~92%。
    退火
    退火係藉由連續退火而進行，均熱溫度設為680~760℃，均熱時間設為10~20秒。若均熱溫度未滿680℃，或均熱時間未滿10秒，則輥軋方向剖面之伸展度為5.0以上之結晶粒之面積率會超出1.00%，加工性變得不充分。又，若均熱溫度超出760℃，或均熱時間超出20秒，則輥軋方向剖面之伸展度為5.0以上之結晶粒之面積率未滿0.01%，無法獲得加工性提高之效果。
    二次冷軋率：20%以下
    二次冷軋率設為20%以下。若二次冷軋率超出20%，則加工硬化變得過大，無法獲得7%以上之斷裂伸長率。因此，二次冷軋率設為20%以下。另一方面，若二次冷軋率未滿10%，則由採用DR法而產生之板厚減小之經濟效應變小，因此，較佳為10%以上且20%以下。
    二次冷軋以後，按照慣用方法進行鍍敷等步驟，最終加工為罐用鋼板。 [實施例]
    將含有表1所示之成分組成、其餘部分包含Fe及不可避免之雜質之鋼於轉爐中進行熔化，藉由連續鑄造法獲得鋼坯。對於獲得之鋼坯，以表2所示之條件進行再加熱，以表2所示之條件實施熱軋、一次冷軋。熱軋之終軋溫度設為890℃，熱軋後實施酸洗。繼而，一次冷軋之後，以表2所示之條件進行連續退火，繼而，以表2所示之條件實施二次冷軋。
    對由以上所獲得之鋼板之兩面連續地實施鍍Sn，獲得單面之Sn附著量為2.8 g/m2之鍍錫鐵皮。

    對於由以上所獲得之鍍敷鋼板(鍍錫鐵皮)，進行210℃、20分鐘之與塗裝燒附相當之熱處理之後，進行拉伸試驗。拉伸試驗係使用JIS5號尺寸之拉伸試驗片，測定輥軋直角方向之拉伸強度及斷裂伸長率。
    又，使用經實施與塗裝燒附相當之熱處理之鋼板，藉由縫焊接(Seam Welding)進行外徑52.8 mm之罐體成形，對端部進行縮幅加工(Neck Forming)直至外徑為50.4mm後，進行凸緣加工直至外徑為55.4mm，評價凸緣碎裂產生之有無。罐體成形係製成190 g飲料罐尺寸，沿鋼板輥軋方向進行焊接。縮幅加工係藉由壓鑄方式(Die-neck Processing)進行，凸緣加工係藉由旋轉凸緣方式(Spin-flange Processing)進行。將凸緣加工部產生碎裂之情形評價為×，將未產生碎裂之情形評價為○。
    又，採取鍍敷鋼板之樣品，測定輥軋方向剖面之伸展度為5.0以上之結晶粒之面積率。輥軋方向剖面之結晶粒之伸展度係對鋼板之垂直剖面進行研磨並藉由硝酸浸蝕液蝕刻使晶界現出之後，應用文獻「JIS G 0551」所記載之直線試驗線之切割法，對各結晶粒進行測定。
    將獲得之結果示於表3。
    由表3可知，本發明例之No.1~5之強度優異，達成作為極薄之罐用鋼板所需之拉伸強度520 MPa以上。又，加工性亦優異，具有罐蓋或三片罐主體之加工所需之7%以上之斷裂伸長率。
    另一方面，比較例之No.6因C含量過多，故而因二次冷軋而損及加工性，斷裂伸長率不足。比較例之No.7因不含B，故而焊接熱影響部極端地軟質化，且凸緣加工中產生碎裂。比較例之No.8因鋼坯再加熱溫度過低，故而鑄造後所析出之AlN未充分地溶解，又，比較例之No.9因捲取溫度過高，故而AlN過剩地析出，因此任一者均為作為AlN存在之N量過多，拉伸強度不足。比較例之No.10因N含量過少，故而拉伸強度不足。比較例之No.11因連續退火之均熱溫度過低，故而伸展度為5.0以上之結晶粒之面積率變得過大，斷裂伸長率不足。比較例之No.12因連續退火之均熱溫度過高，比較例之No.13因連續退火之均熱時間過長，故而任一者均為伸展度為5.0以上之結晶粒之面積率均變得過小，斷裂伸長率不足。比較例之No.14因二次冷軋率過大，故而加工硬化變得過大，斷裂伸長率不足。 (產業上之可利用性)
    本發明之罐用鋼板具有520 MPa以上之拉伸強度、7%以上之斷裂伸長率，可由較薄之板厚而獲得。因此，作為用於以低成本製造罐蓋、罐底、三片罐主體等之材料而最佳。
    权利要求:
    Claims (2)
    [1] 一種高強度高加工性罐用鋼板，其特徵在於，以質量%計含有C：0.001%以上且0.080%以下、Si：0.003%以上且0.100%以下、Mn：0.10%以上且0.80%以下、P：0.001%以上且0.100%以下、S：0.001%以上且0.020%以下、Al：0.005%以上且0.100%以下、N：0.0050%以上且0.0150%以下、B：0.0002%以上且0.0050%以下，其餘部分包含Fe及不可避免之雜質，進而，於輥軋方向剖面中，含有面積率為0.01~1.00%之結晶粒伸展度為5.0以上之結晶粒。
    [2] 一種高強度高加工性罐用鋼板之製造方法，其特徵在於，藉由連續鑄造使鋼成為鋼坯，將鋼坯再加熱溫度設為1200℃以上進行熱軋後，以未滿650℃之溫度捲取，繼而進行一次冷軋，繼而以均熱溫度680~760℃、均熱時間10~20秒進行連續退火，繼而以20%以下之軋縮率進行二次冷軋；上述鋼係以質量%計包含C：0.001%以上且0.080%以下、Si：0.003%以上且0.100%以下、Mn：0.10%以上且0.80%以下、P：0.001%以上且0.100%以下、S：0.001%以上且0.020%以下、Al：0.005%以上且0.100%以下、N：0.0050%以上且0.0150%以下、B：0.0002%以上且0.0050%以下，其餘部分包含Fe及不可避免之雜質。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011166110A|JP5810714B2|2011-07-29|2011-07-29|高強度高加工性缶用鋼板およびその製造方法|
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