桶用钢板及其制造方法和桶的制作方法

专利名称：桶用钢板及其制造方法和桶的制作方法
技术领域：
本发明是关于桶用钢板及其制造方法和桶，更详细地说，是关于使该钢板达到比以往薄壁、轻量、高温强度和低温韧性优良的技术，以及用这样的钢板制造再使用频度高的桶的技术。
背景技术：
桶大致分为在日本工业标准(以下，为JIS)Z 1600中规定的敞开型桶和在JIS Z 1601中规定的密封型桶。这些桶以钢板作为原材料，以成为盖的圆盘状顶盖、成为底的圆盘状底板和以弯曲成形及焊缝焊接形成圆筒状地桶体的桶体板而形成。而且，敞开型桶仅在上述圆筒状桶体板的一端以“卷边接缝加工”(以下，称为卷边接缝)接合底板，在另一端可脱离地安装顶盖。密封型桶是在上述圆筒状桶体板的两端分别以卷边接缝接合顶盖和底板的密封容器。这里，所谓“卷边接缝加工”是将两块钢板彼此相互接合时，使这些钢板的端部重合，通过向同一方向卷边而接合。再者，由于卷边次数不同，有叫做“2层卷边接缝”或“3层卷边接缝”等方式。
这些桶在其外面以及根据需要在内面进行化学处理和涂装。另外，该桶是物体的搬运、保存容器，因此要求尺寸精度、焊接部和接合部(卷边接缝部)的健全性。进而，在搬运等经受外力时，若桶体变形，不仅在堆积等时产生故障，而且也损害外观，因而要求作为桶体的强度。为此，在JIS标准中规定了该桶的气密试验(水压试验)、落下试验、堆积试验等。
作为这种桶的顶盖、底板、桶体板的原材料，以往一般使用在JIS G3131中规定的热轧软钢板(钢带)，或者在JIS G 3141中规定的冷轧钢板(钢带)。具体地说，是以“装箱退火装置”或者“连续退火装置”将低碳铝镇静冷轧钢板进行处理的钢板。其典型的成分是C0.05～0.10重量％、Mn0.2～0.5重量％、Si低于0.05重量％、Al0.02～0.06重量％、N0.0015～0.0030重量％。另外，该钢板大约具有屈服应力(YS)为225MPa、抗拉强度(TS)为340MPa、延伸率(EL)为42％的性能。并且，板厚是0.5～1.6mm，例如，使用频度高的200升密封型桶(1种H级)的板厚是1.6mm。板厚为厚的桶的一部分往往使用热轧钢板，但和冷轧钢板相比，热轧钢板的使用频度低。
可是，最近为了降低桶的制造成本，曾经尝试使桶用钢板的厚度比以往更薄。为了
使这种尝试成功，虽然使用薄钢板，但作为桶体的强度也要求和以往一样，必须使钢板本身的强度比以往更高。但是，对于使钢板达到高强度来说，除了一般钢材所要求的焊接性和成形性等以外，特别还有像以下必须解决的课题。
(1)钢板的“卷边接缝性”的提高
一般，若提高钢板的强度，其加工就变得困难(以下，称为加工性降低)。即使在上述卷边接缝中也是同样，已卷边接缝的部分成为不完全。因此，具有这样的不完全的卷边接缝部的桶容易产生内容物的泄漏。换言之，在上述JIS标准中规定的落下试验中是不合格的。因此，近年来，为了提高桶用钢板的“卷边接缝性”，改进迄今使用的“2层卷边接缝”，往往也采用“3层卷边接缝”。但是，卷边次数的增加，不仅卷边接缝的工序变得复杂，而且也存在用于桶用的钢板量增加等缺点。因此，目前要求在不增加卷边次数下，改善钢板本身的性能，像以往一样维持卷边接缝部的健全性。
(2)钢板的“高温下的强度”(以下，称为高温强度)的提高
一般说来，桶尽管不是同一用途，但仅1次使用，此后不作为废钢铁而废弃。即，一次放入内容物使用的桶，在使用后将内部洗净，平均4～5次反复使用。在再使用时，往往完全去除内面的附着物和外面的涂漆。该去除作业，通常使用喷丸清理进行。若实施该喷丸清理，许多钢球以高速度碰撞钢板表面，桶体发生变形。该变形量大的桶，变得不能堆放，因而不适合再使用。因此，该桶体的变形量的大小，成为决定可否再使用及再使用次数(以下，往往称为再使用性)的一个因素。根据本发明人的调查已经清楚，即使增加用于桶的钢板的室温强度(以下，称为常温强度)，也不能防止由这种喷丸清理而引起的桶体变形。即，在实施喷丸清理时，为了事先烧掉内容物而将其去除，桶体被加热到约800℃(以下，称为烧掉处理)，但往往在桶体没有完全冷却后进行喷丸清理。因此，除了由常温下的喷丸清理引起的桶体变形量小之外，虽然在高温加热时的变形和由此后的冷却过程中的喷丸清理引起的变形也小，但对桶的再使用给予重要的影响。即，即使在桶体处于大约300～600℃的温度区时，桶用钢板也必须维持高的强度。
(3)低温韧性的保证
过去，不以将桶的低温性能维持在某一值作为前提，来制造桶。可是最近，要求称为-40℃的低温的设备以及在极寒冷地区，桶的使用增加，因而要求即使在低温进行落下试验，内容物也不泄漏。为此，桶用钢板必须低温韧性，特别是卷边接缝加工后的低温韧性也优良。而且，通常韧性的保证与强度的提高相反。
上述(1)～(3)的课题，目前，即便使用施行公知的高强度化手段的桶用钢板也没有解决。即，作为钢板的高强度化手段，已知有由大量添加合金元素产生的固溶强化、加工强化(参照特开昭56-77039号公报)、析出硬化等。但是，这些手段虽然都使常温强度有某种程度的提高，但降低低温韧性和延性，使“卷边接缝性”恶化。另外，也难以确保能够满足的高温强度。
进而也知道，通过钢板的热处理使其金属组织发生变化，或使晶粒细化，或使在较低温度发生相变的生成物(贝氏体等)析出的强化的方法。但是，施行了这样的强化手段的钢板和桶，在钢板彼此焊接和上述桶内容物的烧掉处理时，强度或者韧性容易降低。
如以上所述，还没有开发出同时满足桶用原材料所要求的全部性能的钢板，现状是不能达到桶的薄壁化。本发明鉴于这样的事实，目的在于不仅提供比以往薄壁、轻量、高温强度和低温韧性优良的桶用钢板及其制造方法，而且也提供以该钢板制造的再利用频度高的桶。再者，这样的桶用钢板，要求具有常温(25℃)下的抗拉强度(TS)为370MPa以上，最好410MPa以上，延伸率值为35％以上。
发明的公开
本发明人为了达到上述的目的，对桶用钢板的成分、性能和制造方法反复进行了深入研究。于是，构思了相互不同的二个问题的解决手段，证实其任一个对达到目的都是有效的，从而完成了本发明。
一个构思(以下，称为第一个构思)基于，如果使用在桶成形时是较低的强度、在此后的涂装和烘烤工序中能够期待显著的强度上升的钢板作为桶的原材料，就同时能够满足优良的制桶性和高强度化。作为使该构思具体化的手段，是改进由以往的固溶C产生的强化，使N积极地固溶在钢中。即，在限制C、Si、Mn、Al等特定元素的含量的同时，使N(氮)的固溶量增加，而且使热处理和轧制条件适当。另一个构思(以下，称为第二个构思)是在低碳铝镇静钢中含有微量的Nb，而且使热处理条件和轧制条件最佳化，从而使金属组织上的结晶细晶粒化。
即，基于第一个构思的本发明是以在用于桶的原材料的钢板中含有C0.01～0.10重量％、Si0.01～0.20重量％、Mn0.05～1.0重量％、P0.04重量％以下、S0.03重量％以下、Al0.001～0.150重量％、N0.0050～0.0200重量％，其余为Fe和不可避免的杂质组成为特征的桶用钢板。
另外，本发明是以在上述的N中，作为固溶N含有0.0010重量％以上、具有35％以上的延伸率值为特征的桶用钢板。
进而，本发明是以上述钢板是冷轧钢板或者是带黑皮的热轧钢板为特征的桶用钢板。
关于这些钢板的制造方法的本发明是桶用钢板的制造方法，其特征在于，将含有C0.01～0.10重量％、Si0.01～0.20重量％、Mn0.05～1.0重量％、P0.04重量％以下、S0.03重量％以下、Al0.001～0.150重量％、N0.0050～0.0200重量％，其余为Fe和不可避免的杂质组成的钢原材料在精轧温度800℃以上进行热轧，在该热轧终了后，在2秒以内进行加速冷却，然后在卷取温度680℃以下进行卷取。
另外，本发明是桶用钢板的制造方法，其特征在于，在上述制造方法中，进而增加酸洗，或在酸洗后进行冷轧，将得到的钢板在其再结晶温度以上进行退火，或者再进行光整冷轧。
基于第二个构思的本发明是桶用钢板，其特征在于，在桶的原材料中使用的钢板含有C0.01～0.10重量％、Si0.01～0.20重量％、Mn0.05～1.0重量％、P0.04重量％以下、S0.01重量％以下、Al0.001～0.150重量％、N0.0050重量％以下、Nb0.003～0.10重量％，其余为Fe和不可避免的杂质组成。
另外，本发明是桶用钢板，其特征在于，在上述钢板中，还含有Ti0.005～0.10重量％，或者在该钢板的金属组织中出现的铁素体相的平均粒径是10μm以下。
此外，本发明是桶用钢板，其特征在于，上述钢板是带黑皮的热轧钢板，其黑皮是按体积率含有80％以上的四氧化三铁的保护膜，或者黑皮的厚度是5μm以下。
此外，本发明是以上述钢板是冷轧钢板为特征的桶用钢板。
关于与这些第二个构思有关的钢板制造的本发明是桶用钢板的制造方法，其特征在于，对含有C0.01～0.10重量％、Si0.01～0.20重量％、Mn0.05～1.0重量％、P0.04重量％以下、S0.01重量％以下、Al0.001～0.150重量％、N0.0050重量％以下、Nb0.003～0.10重量％，其余为Fe和不可避免的杂质组成的钢原材料在精轧温度750℃以上进行热轧，在该热轧终了后，在2秒以内进行加速冷却，然后在卷取温度700℃以下进行卷取。
另外，本发明是桶用钢板的制造方法，其特征在于，在上述制造方法中，还增加酸洗，或者在酸洗后进行冷轧，将得到的钢板在其再结晶温度以上的温度进行退火，或者再进行光整冷轧。
而且，有关桶的本发明以下述为特征，即，在以圆筒状桶体板、安装在该桶体板的端部的分别是圆盘状的成为盖的顶盖板和成为底的底板而形成的桶中，用上述的任一种桶用钢板形成上述桶体板、顶盖板和底板的一个或者二个以上。
实施发明的最佳方式
首先，说明有关本发明的桶用钢板的化学成分。在进行该说明时，先记载基于第一个构思和第二个构思的钢板中的共同的元素，后记载不共同的元素。
C0.01～0.10重量％
C固溶于基体的铁中，增加钢板的强度，但超过0.10重量％，就大量形成碳化物而析出，使该钢的延性劣化。另外，在焊接该钢板时，焊接部的硬化显著，在桶的制作时作为凸缘部形成的部分多发生裂纹。因此，本发明从该成形性的观点看，C含量的上限规定为0.10重量％。再者，进而为了使成形性良好，最好C含量限定在0.08重量以下。另外，C含量低于0.01重量％，钢板的强度(常温及高温)就显著降低，不能确保作为目标的强度。并且，焊接部的强度也下降。因此，本发明将C含量的下限规定在0.01重量％。
Si0.010～0.20重量％
Si作为强化钢板的元素是有用的，为了发挥其效果，需要含有0.01重量％以上。但是，若多量的含有，热轧和冷轧就困难，除此之外，钢板的表面处理性(特别是化学处理性)和耐蚀性也劣化。若再增加量，焊接部的硬化就变得显著，这是不令人满意的。因此，本发明将Si含量的上限规定在0.20重量％。再者，特别桶在要求耐蚀性用途中使用时，最好将Si含量限定在0.10重量％以下。
Mn0.05～1.0重量％
Mn是防止钢板由S引起的热裂的元素，所以应根据钢板的S含量而变化。另外，Mn在钢板的金属组织上具有细化晶粒的作用，因此最好含有0.05重量％以上。但是，含量过多，有钢板的耐蚀性劣化的倾向，并且使钢板硬质化，冷轧相当困难。进而，若含有多量的Mn，存在钢板的焊接性和焊接部的成形性都劣化的倾向，因此本发明将Mn含量限制在1.0重量％以下。再者，在要求钢板具有良好的耐蚀性、成形性时，Mn含量最好达到0.60重量％以下。
Al0.001～0.150重量％
Al作为在炼钢阶段进行钢水脱氧的元素添加在钢水中，是对提高钢的纯净度有用的元素。另外，在金属组织上也具有细化晶粒的作用，在本发明的桶用钢板中，积极地含有0.001重量％以上。但是，Al含量超过0.150重量％，钢板的表面性状(起因于氧化铝聚集的表面缺陷增加等)劣化，因此，本发明将Al含量的上限规定在0.150重量％。再者，从材质的稳定(由制造因素变动引起的屈服应力的偏差等)的观点考虑，最好是0.010～0.08重量％的范围。
P0.04重量％以下
P若多量地含有，使钢显著地硬质化，使在桶制造时的凸缘的成形加工困难，同时也显著劣化钢板的耐蚀性。另外，P在钢中的偏析倾向强，造成焊接部的脆化。因此，本发明要将P限制在0.04重量％以下。最好是0.02％(重量)以下。
S0.03重量％以下
S在钢中以化合物形态、作为伸长的非金属夹杂物存在，因而降低钢板的延性、弯曲、弯曲回复等加工性，并且也降低耐蚀性，因此最好尽可能减低。但是，根据本发明人的研究，可以允许至0.03重量％。再者，在对钢板要求良好的加工性时，希望达到0.007重量％以下。
关于N含量，由于基于第一个构思(由促进N的固溶而产生的强化)和第二个构思(由添加Nb而引起的晶粒细化)的任一个构思，在有关本发明的钢板中含有的量不同。即，前者的钢板，N的含量是发明的重要的因素，而后者，不太重视。因此，将N含量在两者加以区别记载在下面。
基于第一个构思的钢板的N0.0050～0.0200重量％
N固溶在钢中，具有增加钢板的强度的作用。基于第一个构思的本发明确保在钢中某量以上的固溶N，利用所谓“固溶强化”现象，增加钢板的强度。为此，N含量必须至少达到0.0050重量％以上。但是，超过0.0200重量％的含有，在钢板内部大量产生缺陷(气孔等)。另外，在铸造钢水时在铸锭上发生裂纹。因此，基于第一个构思的本发明将N含量限定在0.0050～0.0200重量％的范围。再者，从钢板材质的稳定(伴随制造条件变动的材质变动)和成品率提高的观点看，0.0070～0.0170重量％的范围是合适的。
再者，上述范围内量的N，完全不妨碍桶的制作时要求的焊接性和焊接部的加工性，有效地有助于钢板的强度增加。另外，例如，在制作桶的圆筒状桶体时，即使将所使用的钢板进行缝焊，也没有看到其焊接部显著的硬度增加。在此，本发明所说的固溶N是除了在钢中以氮化物等存在的N，其量是从钢中的全N含量的值，将以使用试料的溴酯溶解的“析出N分析法”得到的值扣除的值。
基于第二个构思的钢板的N0.0050重量％以下
该钢板，因为不利用由N产生的固溶强化，所以不必要特别提高N。若N多，就阻碍由含有Nb产生的钢板的材质改善效果，在钢锭制造时有产生裂纹的可能性，因此希望尽可能降低。但是，按照本发明人的研究，可以允许至0.0050重量％的含有，因而以该值作为上限。从提高作为桶体的强度和钢板的低温韧性的观点出发，希望达到0.0040重量％以下。
进而，基于第二个构思，代替上述N的固溶，钢板含有Nb和Ti，因此叙述关于这些元素量的限定。
Nb0.003～0.10重量％
Nb以微量的含有，使钢板的金属组织中的晶粒(具体地说，铁素体相的结晶)细化，显著地改善钢板的强度和施行“卷边接缝加工”部分的低温韧性。另外，具有抑制桶的桶体部的所谓“缝焊接部”中的晶粒粗化的效果。在桶的制作时，在缝焊接的桶体端部将顶盖板和底板进行卷边接缝，但在该卷边接缝部分预先成形凸缘。上述晶粒的细化有效地防止在该凸缘的成形时产生裂纹。进而，Nb以微量的含有，在遍及钢板的300～600℃的温度区域的强度增加，作为桶的桶体的高温蠕变强度、高温耐压强度也增加。除此之外，在钢板的制造中，在将轧制过的钢带卷成带卷后，产生Nb碳化物的“沉淀强化”现象，因此对钢板的强度，特别是屈服强度的上升是有效的。这样的Nb含有效果，以0.003重量％以上含有可以看到，因此本发明以该量作为下限。另一方面，超过0.10重量％，热轧下的变形抗力增加，热轧变得相当困难。因此，本发明将Nb含量的上限规定在0.10重量％。再者，对于钢板的制造容易，即抑制变形抗力的上升来说，最好使Nb含量达到0.003～0.030重量％。
Ti0.005～0.10重量％
Ti对防止在成为钢板的原材料的铸锭中发生裂纹是有效的，基于第二个构思的钢板，可以根据需要含有Ti。以0.005重量％以上的含有可以看到该含有效果。另一方面，超过0.10重量％的含有，桶的缝焊接部的成形相当困难，特别“卷边接缝部”的健全性降低。因此，本发明将Ti含量限定在0.005～0.10重量％的范围。
上述元素以外的剩余，基于第一个构思和第二个构思的任何种钢板都由Fe和不可避免的杂质组成。作为相当于该不可避免的杂质的元素，最好将Cu限制在0.2重量％以下的范围、将Ni限制在0.2重量％以下的范围、将Cr限制在0.2重量％以下的范围、将Mo限制在0.2重量％以下的范围。由于含有这些元素，钢板的强度增加，但是钢板的焊接性、焊接部的加工性和化学处理性显著劣化。
再者，有关本发明的桶用钢板，如果满足上述的化学成分，则既可以是进行热轧的所谓“热轧钢板”，又可以是在热轧后再进行冷轧的所谓“冷轧钢板”。因此，考虑构思的不同，有关本发明的钢板基本上为四种。而且，若将在它们的制造过程进行各种不同的处理(例如，酸洗、光整冷轧等)也加以区分的话，合计成为六种。其次，说明有关本发明的桶用钢板的制造方法。
首先，制造中必要工序的基本流程是钢坯(铸锭)的制造工序→钢坯的加热工序→钢坯的热轧工序→加速冷却工序→钢带的卷取工序，以及钢坯(铸锭)的制造工序→钢坯的加热工序→钢坯的热轧工序→加速冷却工序→钢带的卷取工序→热轧钢带的冷轧工序→退火工序的二种。而且，在这些流程中根据需要附加酸洗工序或者光整冷轧工序。
以下，叙述这些各个工序中的作用和操作条件。此时，也适当说明制造基于第一个构思和第二个构思的钢板时的不同点。
钢坯(铸锭)的制造工序
使用转炉、电炉等熔炼具有上述化学成分的钢水，利用连铸法、铸锭法、薄板坯铸造法等使该钢水凝固，形成钢锭。作为铸造法，为了防止在铸锭中产生的C、Mn等的宏观偏析，最好采用连铸法。
钢坯的加热工序
在加热炉中加热上述钢锭，作为热轧的准备。此时，该钢锭的加热温度，在本发明中没有特别的限制，但限定在1000～1300℃的范围。超过1300℃，钢锭的晶粒粗化，有以轧制得到的热轧钢板的延伸率性能劣化的危险。另外，低于1000℃时，在热轧时钢锭的变形抗力变高，轧制所需要的负荷增加，因此轧制变得困难。
再者，如上所述，一旦将钢锭冷却到室温，此后不进行再加热，本发明不将钢锭冷却到室温，以温锭原封不动地装入加热炉中，或者也可以进行稍微的保温后，直接进行热轧(称为不进行中间加热的轧制或无锭轧制)。
钢坯的热轧工序
对上述已加热的钢锭施行公知的热轧。但是，本发明将精轧时的钢板温度(以下称为精轧温度)限定在以下的值。
在制造基于第一个构思的钢板(N固溶)时，以800℃作为该精轧温度。因为按照此温度，得到均匀、细小的热轧钢板的金属组织(主要是铁素体相)。另外，在热轧钢板中确保固溶N，其机械性能稳定。另一方面，在制造基于第二个构思的钢板(含有Nb)时，以750℃以上作为该精轧温度。因为按照此温度，不仅可以得到均匀、细小的热轧钢板的金属组织(主要是铁素体相)，而且能够防止Nb的不均匀析出，也使该热轧钢板的机械性能稳定。
再者，精轧温度超过1000℃，基于任何构思的钢板在其表面产生的氧化铁皮(氧化铁)都显著，多发生起因于氧化铁皮的缺陷，钢板表面的健全性降低，因此作为桶用钢板是不令人满意的。因此，希望以1000℃作为精轧温度的上限。并且，从材质的均匀性(特别是钢板的宽度方向)考虑，精轧温度最好是800～920℃的范围。
加速冷却工序
钢锭的热轧终了后，将所得到的热轧钢板(实际上是钢带)进行加速冷却。因为通过加速冷却，能够使热轧钢板的金属组织细化。并且，防止因轧制产生的加工应变而容易促进AlN的析出，产生能够确保有效的固溶N量的基体。
对于加速冷却，在冷却介质中最好使用水或者水雾，冷却速度最好是50℃/s以上。另外，为了细化热轧钢板的晶粒，提高其常温强度和高温强度，希望在热轧终了后的2秒以内开始冷却。进而，从增加钢板的强度，或者调整氧化铁皮的厚度的观点看，该加速冷却更好是在热轧终了后的1.5秒内开始。除此之外，为了使在热轧钢板的表面产生的所谓“黑皮”的厚度达到5μm以下，以在轧制终了后的0.5秒内开始为佳。黑皮的成分是像后面详述的氧化铁。
钢带的卷取工序
在制造基于第一个构思的钢板(N固溶)时，在加速冷却后，在680℃以下的温度卷取钢带。因为通过此卷取，使热轧钢板的固溶N达到所希望的值，此后，即使进行冷轧，也能够确保0.0010重量％以上的值。另一方面，在制造基于第二个构思的钢板(含有Nb)时，该卷取温度是700℃以下。因为超过700℃，在热轧钢板的组织中晶粒粗化，并且，在刚卷取后，由于在钢板中不可避免的产生不均匀应变，发生异常的晶粒长大，有表面性状劣化的危险。
但是，两种钢板在卷取温度低于400℃时，钢板的形状都恶化，在钢板宽度方向产生硬度的不均匀分布。其结果，用这样的钢板制成的桶，形状恶化，作为容器的机械性能降低。因此，在制造基于第一个构思的钢板时，以该卷取温度达到400～680℃为佳，在制造基于第二个构思的钢板时，达到400～700℃为佳。再者，为了使带黑皮的热轧钢板上的黑皮厚度达到5μm以下，卷取温度最好达到600℃以下的低温。
本发明在桶的制造中利用以依次经过以上所述工序得到的热轧钢板。即，能够以带有经热轧的原样的上述“黑皮”使用。即使以坯料的原样状态使用，在桶的内表面也附着致密的氧化铁相(黑皮)，因此该钢板的耐蚀性、耐磨性良好。
该黑皮的组成希望是含有80％(体积率)以上的四氧化三铁的覆膜。四氧化三铁的量，在钢带的上述卷取时调整钢带温度和保护气氛，能够达到促进从维氏体的转变。在四氧化三铁的量低于80％时，黑皮容易剥离，具有这样的黑皮的钢板不适用于桶。另外，黑皮的厚度超过5μm，黑皮有容易剥离的倾向。因此，黑皮的厚度最好是5μm以下。本发明的热轧钢板也可以去除黑皮使用。为了去除该黑皮，利用酸洗。另外，在一定面积的钢板上，用添加像不溶解铁素体的抑制剂的盐酸去除该钢板表面的氧化铁皮层，以钢板的面积和比重除以该去除前后的重量变化，求出黑皮的厚度。
热轧钢板的酸洗工序
热轧钢板的酸洗不必要规定特别的条件，只要是去除钢板表面的氧化铁皮就可以。因此，酸洗钢板的一般方法，例如可以用盐酸、硫酸等酸去除表面氧化铁皮。再者，酸洗过的钢板，为了防止以后的生锈，希望在表面涂油。另外，利用酸洗去除氧化铁皮的热轧钢板，通常进行下述的光整冷轧。
热轧钢板的光整冷轧
上述卷取终了后的热轧钢板，在进行光整冷轧后可以用于桶的制造。该热轧钢板的光整冷轧是为了消灭或者减轻钢板的屈服点延伸，进而为了表面光洁度的调整和形状的改善(例如，耳子的发展和波腹等的减低)而实施。在本发明中，光整冷轧的压下率最好达到5％以下。压下率超过5％，不仅钢板的延性劣化，而且上述屈服点的变动变大，因此在向桶的成形时，产生钢板的弹性变形回复量(成形部分通过弹性力回复到成形前的状态的程度)波动等问题。再者，在仅调整钢板的表面光洁度时，该压下率最好达到1％以上、5％以下。
去除黑皮的热轧钢板还根据需要，进行另外的表面处理后用于桶。作为这种表面理，可以使用镀锡、镀铬、镀镍、镀镍·铬、镀锌等。另外，在桶的制造后，不用说，通常也可以利用适用于桶内外面的磷酸锌、磷酸铁等的化学处理。在这些镀敷和化学处理后，即使在钢板上涂装或者贴有机树脂薄膜，在向桶的成形时也没有任何问题。
按照上述条件，基于第一个构思制造成的热轧钢板含有0.0010重量％以上的固溶N，显示35％以上的高延伸率值。这里，延伸率值以拉伸试验测定，从钢板切取试样时，试样的纵向要和桶的圆筒状桶体的成形时成为圆周方向的方向一致。
另外，以该热轧钢板作为原材料的桶，与以以往的钢板作为原材料的桶相比，显示高的常温强度和高温强度(300～800℃)。为了能使这些强度稳定，固溶N量最好在0.0015～0.0100重量％，利用钢水中含有的全N量和热轧条件的组合可以调整此量。这里，高温强度是包括蠕变强度的在300～800℃的强度，其值以通常的高温拉伸试验测定。
该热轧钢板具有3Kgf/mm2以上的时效指数。时效指数的值，在从该热轧钢板切取的拉伸试样上给予7.5％的拉伸预变形，去除载荷，进行100℃×60min的时效后，进行再次拉伸试验，求出屈服应力，作为时效前的变形应力和时效后的屈服应力的差。再者，该时效指数是可以通过调整固溶N量进行变化的，对于作为在局部变形显示高抵抗力、而且高温强度高的钢板，达到5Kgf/mm2以上。
另一方面，基于第二个构思的热轧钢板具有由平均粒径10μm以下、均匀且细小的铁素体构成的金属组织。而且显示35％以上的高延伸率值。为了稳定地进行桶的制造，桶原材料的延性是重要的因素，有关本发明的钢板满足该延伸率值。
桶制造厂所希望的钢板强度比通常高时，调整C、Mn和Nb的含量及卷取温度，可以使上述平均粒径达到7μm以下。使用这样的热轧钢板制成的桶，与使用以往的钢板相比，制成桶后的常温强度和高温强度(具体地是300～600℃)高，即使-40℃的落下试验，也不发生内容物的泄漏。这里，高温强度是包括蠕变强度的在300～600℃范围的强度。其测定方法使用以通常的高温试验(十字头速度约1mm/min)得到的值。
以上说明了有关本发明的钢板是热轧钢板时的制造方法和所得到的钢板的性能。但是，本发明也包括冷轧钢板，其制造方法在以下进行说明。
其制造方法是，将酸洗后的上述热轧钢板再进行冷轧的同时，施行像以下的退火等处理。
冷轧工序
进行冷轧的热轧钢板(也叫做母板)的合适板厚推荐为3.7～1.8mm。热轧钢板的酸洗条件如上所述，因而省略。压下率最好是60～85％。带有黑皮的厚度达到5μm以下的所谓薄氧化铁皮的热轧钢板，省略酸洗，可以原封不动地进行冷轧。另外，以冷轧制造的冷轧钢板在此后进行退火。
冷轧钢板的退火工序
该退火在钢板的再结晶终了温度以上的温度进行。因为低于再结晶终了温度时，在退火后得到的钢板的金属组织成为未再结晶或者部分再结晶组织。这样的钢板虽然形成高强度，但缺乏延性，不仅在高温有显著软化的倾向，而且钢板的宽度方向、长度方向材质不均匀，成形变得困难。因此，本发明将冷轧钢板的退火温度规定在再结晶终了温度以上。退火适合使用所谓的连续退火。
作为退火的热循环，可以是进行单纯加热冷却处理的循环。但是，在退火后即使在400～450℃的温度缓冷或者进行保温的所谓过时效处理，除了钢板的时效性稍微降低以外，材质不发生显著的变化，因此即使使用进行过时效处理的退火循环，也没有任何问题。
退火过的冷轧钢板，可以原封不动地用于桶的原材料。但是，本发明进而根据需要进行光整冷轧和表面处理，能够使材质更加良好。关于该光整冷轧工序和表面处理工序，和上述热轧钢板的情况相同，因而省略说明。
基于第一个构思，经上述冷轧和退火工序得到的冷轧钢板都和上述热轧钢板相同地具有0.0010重量％以上的固溶N，35％以上的高延伸率值。因此，用这样的冷轧钢板制造的桶，在制成桶后，若进行涂装·烘烤，则由于烘烤硬化，已经具有高的常温强度和高温强度。为此，通过钢水中的全N量、钢坯的热轧和冷轧条件及退火条件的组合调整上述固溶N量。
另外，这样的冷轧钢板显示5Kgf/mm2以上的时效指数。关于该时效指数的值和调整方法在上述热轧钢板的场合，已作了说明，因而省略。
另一方面，基于第二个构思的冷轧钢板都和其热轧钢板相同地具有平均粒径为7μm以下、细小且均匀的金属组织，显示35％以上的高延伸率值。因此，以这样的冷轧钢板作为原材料的桶和热轧钢板时相同，常温和高温强度是优良的。
接着，关于桶若进行补充，则有关本发明的桶，在其桶体板、顶盖和底板的原材料中使用带有上述黑皮的热轧钢板、去除黑皮的热轧钢板或者冷轧钢板。即，是厚度薄、轻量的钢板，制成具有像过去的质量或者此质量以上的桶。在此情况下，桶体板、顶盖、底板全部都使用本发明的钢板，但是不管限于使用哪一种钢板的桶都归入本发明。桶的用途是多种复杂的，因此钢板不要保持必要以上的过剩性能。在适材适所地配置有关本发明的钢材，因此能够达到桶的轻量化，也能够降低制造成本。在桶的制造中使用的成形、加工、焊接和表面处理技术，都可以利用迄今实行的技术。
首先，说明基于第一个构思的钢板的实施例。
实施例1
用转炉熔炼表1所示化学成分的钢水，连续铸造该钢水，制成数个260mm厚的钢锭。热轧这些钢锭，轧制终了后，经过0.5～1.5秒后，开始水冷，或者不进行水冷，卷取成板卷状，作为1.22mm厚的热轧钢板。接着对这些热轧钢板施行光整冷轧，得到最终板厚1.20mm的热轧钢板。在表2中示出热轧条件和卷取温度。另外，在表1中记载的钢D相当于目前存在的桶用钢板。在表1的元素的值和表2的钢种符号下划线者，表示在有关本发明的“元素限定范围”以外，在以下所述的全部实施例中也是一样。
对这些热轧钢板测定拉伸性能(常温(25℃)和600℃的抗拉强度)和时效指数。这些测定结果都一概示于表2中。
表1 (重量％)
表2
从表2可知，有关发明的热轧钢板(符号1-1～1-4)显示39％以上的延伸率值，并不伴随延性的降低，常温(25℃)下的抗拉强度和600℃下的高温强度增加。另外，这些热轧钢板，时效指数也有5Kg/mm2以上，与目前存在的钢板(符号1-5)相比，显示高的时效性。
接着，用这些热轧钢板冲压加工桶的顶盖，底板，制成桶的盖和底。将桶体板弯曲成圆筒状，将两端部进行缝焊焊接制成桶的桶体部。在桶体部的两端用“卷边接缝”接合上述顶盖和底板，制成容量200升的密封型桶。用环氧系涂料涂装桶的外面，内面作为黑皮的原样状态。进而在涂装后进行涂料的烘烤处理(170℃)。
在形成该桶的制桶时，调查上述热轧钢板的弯曲加工性、焊接性等，以叫做制桶性的表现定性地评价其良否。另外，在桶的内部装入水，从1.2m的高度落下，调查漏水和桶体的变形量(落下试验)。在该落下试验中的变形量，以D钢(符号1-5)的变形量作为1.00的相对值表示。进而，作为桶的再使用试验，制作所谓的敞开型桶，对这些桶反复数次进行“高温加热(残留内容物的烧掉)→喷丸清理→冷却”的一系列处理。此时，喷丸清理使用钢砂粒(钢球)，喷丸条件对全部桶达到相同。实施该处理后，测定桶体的变形量，将至判断此测定值成为不能再使用的变形量的处理次数作为再使用极限次数。对这些桶的各种测定测定结果都示于表2的桶体特性栏中。
从表2可知，本发明的热轧钢板，在形成桶的制桶性上不引起任何问题，并且在桶的落下试验中也不产生水泄漏。而且知道，落下试验时的桶体的变形量比目前的桶减少，达到桶体的高强度化。进而，本发明的桶的再使用极限次数比目前的桶增加。
除此之外，本发明的热轧钢板像由烘烤处理产生时效那样，即使不进行人工的促进时效处理，若在室温进行大约1天的自然时效，也发生充分的硬化。另外，在制成桶后施行的上述“涂装后烘烤”的条件即使微妙地变动，对该变动也是不敏感的，能够确保稳定的桶体强度。即，在大致100℃以上的温度保持约10分钟，就显示和目前的桶同等以上的桶体强度。目前，从省能的观点看，志向是该烘烤温度的低温化，但如果使用本发明的热轧钢板制造桶，即使这样的低温烘烤也成为具有高的桶体强度的桶。
实施例2
制造数个钢锭，这些钢锭以0.041重量％C-0.005重量％Si-0.015重量％Mn-0.009重量％P-0.005重量％S-0.039重量％Al作为基本化学成分，仅以表3所示的0.0020～0.0142重量％的范围变化N含量。热轧这些钢锭，轧制终了后进行水冷，卷取成板卷。轧制条件和卷取温度示于表3中。
在热轧时，为了使所得到的热轧钢板的固溶N量变化，而变化加热条件和精轧时的钢板温度。另外，这些热轧钢板全部进行光整冷轧，制成最终的板厚为0.8mm的热轧钢板。使用这些热轧钢板和实施例1同样地制成容量200升的密封型桶。再者，在该桶的外面涂装密胺系树脂，涂装后，进行烘烤处理(200℃)。另一方面，桶的内面是黑皮的原样状态。
这些桶在常温(25℃)和300℃，从其外部，成为圆周方向的压缩应力地施加集中载荷，测定此时产生的桶体变形。其结果示于表3中。
表3
注)*自轧制终了后的经过时间
从表3可知，使用本发明的钢板的桶(符号2-1～2-7)，由荷载负荷产生的变形量在高温和常温共同显著地减少。在桶体内部施加水压，也测定桶的内部压力变高时的桶体变形量。其结果，像从外部施加压缩应力负荷时一样，虽然不甚清楚，但有关本发明桶的变形量与以往的桶的变形量相比，可以证实有小变形量倾向。即，使用本发明钢的桶，在内压、外压方面都具有高的桶体强度。
实施例3
用表4所示化学成分的钢水，和上述相同地制成数个200mm厚的钢锭。热轧这些钢锭，从轧制终了后，在0.5～1.5s时间开始冷却，然后卷取成板卷，作为1.22mm厚的热轧钢板。接着，对这些热轧钢板进行酸洗处理和光整冷轧，最终的板厚是1.2mm，作为在表面不带黑皮的热轧钢板。轧制条件和卷取温度示于表5中。
和实施例1相同地求出这些热轧钢板的拉伸性能和时效指数，其结果示于表5中。表4 (重量％)
表5
注)*自轧制终了的经过时间
这些钢板(符号3-1和3-2)显示35％以上的延伸率值，不伴随延伸的降低，常温(25℃)下的抗拉强度和450℃的高温强度增加。另外，这些钢板时效指数是5Kg/mm2以上，与上述的以往的钢板(符号1-5)(参照表2)相比，具有高的时效性。
另外，使用这些钢板，和上述相同地制成容量200升的密封型桶，在外面涂装密胺树脂，内面是黑皮的原样状态，进行“涂装后烘烤处理(180℃)”。并且，在制桶时调查钢板的弯曲加工性、焊接性等，作为制桶性进行定性的评价。此外，和实施例1同样地也进行桶的落下试验和再使用试验。
这些结果示于表5的桶体特性的栏内。从表5可知，本发明的钢板制桶性都没有问题，在桶的落下试验时不发生水泄漏，并且，落下试验的变形量也比以往的桶减少，达到桶体的高强度化。桶的再使用极限次数比以往的桶增加，由此也清楚，有关本发明桶的桶体强度增加。
实施例4
使用表6所示化学成分的钢水，制成数个260mm厚的钢锭。热轧这些钢锭，从轧制终了后的0.1～1.5s进行水冷，然后卷取，作成热轧钢板。接着，酸洗这些热轧钢板后，进行冷轧，轧成1.21mm厚的冷轧钢板。将这些冷轧钢板进行连续退火的同时，进行光整冷轧，使最终的板厚达到1.2mm。轧制条件、卷取温度和退火条件示于表7中。
和上述相同地求出这些冷轧钢板的拉伸性能(常温(25℃)和500℃的抗拉强度、以0.5％变形应力代替)和时效指数。这些测定结果一概示于表8中。
表6(重量％)
表7
注)*使连续退火炉的过时效带的炉温达到300℃以下，进行退火。
表8
注)*高温强度测定温度 500℃、0.5％变形应力
从表8可知，本发明的钢板(符号J～L)显示40％以上的延伸率值，不伴随延性的降低，常温(25℃)下的抗拉强度和500℃的高温强度增加。另外，本发明的钢板的时效指数也具有5Kg/mm2以上，与以往的钢板(符号M)相比，具有高的时效性。并且，化学成分与本发明的钢板不同的比较例(符号N～P)的钢板，延伸率值低，延性降低。
接着，以这些钢板作为原材料，制成容量200升的封闭型桶。在该桶的外面涂装密胺，在内面施行利用磷酸锌的化学处理。此后，也进行“涂装后烘烤处理(180℃)”。在形成桶的制桶时，调查钢板的加工性、焊接性等，作为制桶性进行定性的评价。
使用这些桶和实施例1同样地进行“落下试验”和“再使用试验”。
这些结果示于表8的桶体特性的栏中。
从表8清楚，本发明的钢板制桶性都没有问题，在落下试验不产生水泄漏，而且落下试验时的桶体的变形量也比以往例小。即，达到桶体的高强度化。另外，制造相同的敞开型的桶进行比较时，本发明的桶的再使用极限次数比以往例增加。由此也可知，有关本发明的桶，桶体强度确实增加。
进而，在成形桶体后，不进行烘烤处理、直接进行“落下试验”时和烘烤处理后进行“落下试验”时比较桶体的变形。其结果，以往例的桶体，通过烘烤处理顶多有约3％的变形量的改善，而有关本发明的桶有约20％的显著的变形量的改善。由此可知，本发明的钢板具有优良的烘烤硬化性，这有助于有效地提高桶体强度。
除此之外，本发明的钢板，在制桶后即使不进行上述“促进时效处理”，通过在室温的约一天的自然时效，也硬化至由完全烘烤时的时效产生的强度上升的80％以上。另外，对“涂装后烘烤”条件的微妙变动也是不敏感的，以此制造的桶，能够确保稳定的桶体强度。
除此之外，以本发明的钢板制造的桶，在约100℃以上加热数分钟，为完全时效状态(经过210℃×20分的时效的状态)的95％以上的桶体强度，即使上升到此以上的温度，强度的变化率也小。因此，如果是使用本发明的钢板的桶，涂装.烘烤条件如果加热至100℃(虽然在该温度烘烤本身是不充分的)以上，就能够确保所希望的桶体强度，即使有制造工序中的温度变动等，也稳定地确保桶体强度。
但是，用以往的钢板制成的桶，这样的低温、短时间的烘烤，不能确保充分的桶体强度。大概必须在170℃±10℃进行20分钟烘烤。
另外，在使用本发明的钢板的桶内部装入油类，在-40℃的低温进行落下试验(以下，称为低温落下试验)，得到与常温下的落下试验相同的结果。
实施例5
使用以0.035重量％C-0.01重量％Si-0.35重量％Mn-0.008重量％P-0.005重量％S-0.035重量％Al作为基本化学成分，以表9所示的0.0020～0.0150重量％的范围变化N含量的钢水，和上述条件相同的制造数个钢锭。热轧这些钢锭，经水冷后进行卷取，作为热轧钢板。此时，为了变化最终制品的冷轧钢板的固溶N量，加热条件、热轧条件和精轧条件进行种种变化。接着，酸洗这些热轧钢板后依次进行冷轧、连续退火(均热时间40s，是一定的)、光整冷轧，使最终板厚达到1.0mm。轧制条件、卷取温度和退火条件示于表9中。
使用这些冷轧钢板，和上述同样地制成容量200升的密封型桶。并且，在桶的外面涂装密胺，在内面施行利用磷酸锌的化学处理，在涂装后进行烘烤处理(150℃)。
对这些桶，在常温(25℃)和300℃，从桶的外部成为圆周方向的压缩应力地施加集中载荷，测定此时产生的桶体变形量。另外，也进行和实施例4相同的再使用试验。
这些测定和实验结果一概示于表9中。
表9
注)*自热轧终了后的经过时间
从表9可知，使用本发明钢板的桶(符号5-1～5-7)由施加负荷产生的变形量，与比较例的桶相比，在常温和高温都显著变小。另外，在桶体的再使用试验下的极限次数比比较例显著增加。
也测定使桶内部的压力增高时的桶体的变形量，但与从外部施加压缩应力负荷时相比没有看到明显的不同，能够证实有关本发明的桶的变形量比比较例的变形量有小的倾向。另外，根据桶的用途，在温度高的状态(大概70℃)装入内容物，在不完全冷却时往往盖上盖。在这样的情况下，在冷却过程中桶的内部形成负压，若桶体不具有充分的强度，由于大气压或者小的压缩应力，有可能发生压曲现象。使用本发明的钢板的桶与使用以往的钢的桶相比，得到高约10％的桶体强度。因此认为，即使在更高温度或者更不利的条件下装入内容物，使用本发明钢板的桶，也难以发生压曲现象，能够更高效率地进行装入内容物，也难以发生由大气压引起的桶体形状不良。
这样，以具有35％以上的延伸率值、而且基于含有0.0010重量％以上的固溶N的第一个构思的本发明热轧钢板和冷轧钢板作为原材料，制造桶，可以谋求制桶性不降低、常温和高温的桶体强度提高。其结果也能够期待再使用次数增加。
下面，说明基于第二个构思的钢板的实施例。
实施例6
从表10所示化学成分的钢水，和上述同样地进行，制成数个260mm厚的钢锭。将这些钢锭热轧、冷却后，卷取成板卷状。根据需要，再对这些热轧钢板进行光整冷轧，轧成最终板厚2.4mm的热轧钢板。热轧后的钢板的冷却速度全部是以下的实施例，达到60℃/s。
接着，这些热轧钢板进行酸洗处理后，以下述表11所述的条件进行冷轧。然后对如此得到的钢板进行连续退火和光整冷轧，轧成1.2mm厚的最终冷轧钢板。轧制条件、卷取温度和退火条件示于表11中。
调查这些冷轧钢板的平均粒径、拉伸性能(常温和600℃的抗拉强度)和弯曲性能·反复弯曲性能。
根据ASTM(American Society for Testing & Materials)方法E112-82中规定的公称粒径，按照从和钢板的轧制方向垂直方向的断面切取的试样的光学显微镜或电子显微镜照片，求出平均粒径。拉伸性能使用在桶的成形时从成为圆周方向的方向切取的JIS5号试样。600℃的高温强度使用以通常进行的高温拉伸试验得到的值。弯曲性能·反复弯曲性能为了钢板的“卷边接缝性”的评价进行，在从垂直轧制方向切取的弯曲试样上进行叠板弯曲和叠板弯曲返回，以有无破断进行评价(表11中，无破断以○表示，有破断以×表示)。
这些调查结果一概示于表11中。
表10 (重量％)
表11
*使过时效带的炉温达到300℃以下进行退火
在表11中，本发明的冷轧钢板(符号6-1～6-4)具有7μm以下的平均粒径，而且显示41％以上的延伸率值。另外，不伴随延性的降低，常温(25℃)的抗拉强度和600℃的高温强度，比不添加Nb的冷轧钢板(以往例)增加。进而，本发明的冷轧钢板弯曲性能也良好，在卷边接缝性上没有问题。
接着，以这些冷轧钢板作为原材料，和上述相同地制成容量200升的密封型桶。在桶的外面进行通常使用的涂装(环氧系涂料)，在内面进行利用磷酸锌的化学处理。在制桶时，调查该冷轧钢板的弯曲加工性、形状冻结性(原样地保持已成形的状态的性质)和焊接性等，将这些作为制桶性进行定性的评价。另外，为了调查桶的强度性能，以内部空的原样状态，从轴方向和圆周方向进行压缩，以产生宏观的压缩压曲时的负荷作为压曲负荷进行测定。并且，用这些桶也进行上述的低温落下试验。该落下试验的变形量，以以往桶(使用符号6-5的钢板)的变形量作为1.00，以对以往桶的相对值表示。JIS中规定的室温下从高1.8m的落下试验，如果是在上述低温落下试验中合格的桶，则认为是没问题合格的，可以不进行。
这些调查的结果作为桶体特性一概示于表11中。
从表11可知，本发明的冷轧钢板(符号6-1～6-4)，制桶性都没有问题，强度性能试验中的压曲负荷也比以往的钢板高。另外可知，桶的低温落下试验的变形量也比以往的桶(使用符号6-5的钢板)的值减少，达到桶体的高强度化。进而，在低温落下试验中，有关本发明的桶，尽管钢板高强度化，但不发生液漏，能够安全地确保内容物。这暗示，不管卷边接缝方式如何，都能确保卷边接缝部的可靠性。
实施例7
使用含有0.035重量％C-0.01重量％Si-0.25重量％Mn-0.006重量％P-0.005重量％S-0.0030重量％N-0.035重量％Al-0.015重量％Nb，其余由Fe和不可避免的杂质组成的钢水，制造数个钢锭。将这些钢锭热轧、水冷后，卷取成板卷状，作为3.4～2.5mm厚的热轧钢板。接着，将这些热轧钢板酸洗处理后，进行冷轧、连续退火。将得到的冷轧钢板再进行酸洗和光整冷轧，轧成1.0mm厚的冷轧钢板(符号7-1～7-7)。进行连续退火时，退火炉的过时效带的温度达到350℃以下，实质上没有进行过时效处理。轧制、卷取温度和退火条件示于表12中。
再者，从另外途径制造含有0.035重量％C-0.01重量％Si-0.25重量％Mn-0.006重量％P-0.005重量％S-0.0020重量％N-0.035重量％Al-0.005重量％Nb，其余由Fe和不可避免的杂质构成的钢锭。而且，对该钢锭进行像以下的轧制和处理，制成用于比较的钢板。
即，对进行热轧、水冷后，卷取的2.6mm厚的热轧钢板(符号7-8)进行酸洗后，进行冷轧，制成1.0mm厚的冷轧钢板。作为退火，将该冷轧钢板以700℃×40s均热后，以50℃/s的冷却速度冷却，然后进行400℃×60s的过时效处理。
使用这些冷轧钢板以和上述相同的要领制造容量200升的密封型桶，调查此时的制桶性。制桶后，在桶的外面用环氧系涂料涂装，内面进行化学处理。另外，对这些桶在常温(15℃)、从桶外部成为圆周方向的压缩应力地施加集中载荷，测定此时产生的桶体变形量。其测定结果也示于表12中。
表12
从表12可知，使用本发明钢板(符号7-1～7-7)的桶由荷载负荷产生的变形量比比较例(符号7-8)的值显著地减小。即，本发明的桶呈现高强度。另外，和实施例6同样地也进行“低温落下试验”，但也不发生泄漏等。使桶内部的压力变高，测定桶体的变形量，与从上述外部施加压缩应力负荷的情况相比，虽然没有看到明显的不同，但可以证实，有关本发明桶的变形量比比较例1变形量变小的倾向。
实施例8
用表13所示化学成分的钢水、和上述相同地制造数个钢锭。将这些钢锭进行热轧，水冷或者不进行水冷，卷取成板卷状，作为2.9～3.4mm厚的热轧钢板。接着，对这些热轧钢板进行酸洗处理后，进行冷轧，作为冷轧钢板。此后，将这些冷轧钢板进行连续退火和光整冷轧，作为1.0mm厚的冷轧钢板。在连续退火中不进行过时效处理。轧制条件、卷取温度、退火条件和光整冷轧条件等示于表14中。
将这些冷轧钢板加工成桶的桶体板、顶盖。此时，桶体板弯曲成形成圆筒状，将两端进行缝焊焊接。为了使该缝焊焊接的条件最合适，以焊接以往的低碳铝镇静钢板(1.0mm厚)的条件(焊接1次电流220A，焊接速度15m/min，以液压缸压力调整的电极加压力530Kgf(相当液压缸压力3.0Kgf/cm2))作为基准，使焊接1次电流进行各种变化。此后，按照通常的制桶工序，在桶体板的两端部进行凸缘成形和环带的扩径成形，调查裂纹等的不良情况的发生，确定合适的焊接电流范围。以该合适范围的焊接电流进行缝焊焊接，制成容量200升的密封型桶(顶盖、底板都双层卷边)。这些桶进行桶体的压缩试验(轴向的静压缩试验)，测定其静压垮强度。
这些结果和钢板的平均粒径及其他机械性能一起都示于表14中。
表13 (重量％)
表14
*有裂纹
**以钢板No.8-6作为1.00
从表14可知，虽然本发明的钢板(符号8-1～8-3)比以往的钢板(符号8-6)具有高的强度，但能够以和以往的钢板相同的电流范围进行焊接，并且在制桶性上也不发生问题。进而，以此制造的本发明的桶，静压垮强度比以往的桶高。这对应于钢板的强度增加。即，如果将本发明的冷轧钢板作为桶用原材料，就不伴随焊接性的劣化，能够达到桶体强度的增加。
实施例9
使用表15所示化学成分的钢水，和上述同样地制造数个260mm厚的钢锭。将这些钢锭热轧、冷却后，卷取成板卷状，作为1.22mm厚的热轧钢板。根据需要，对这些热轧钢板进行酸洗或者光整冷轧，轧成最终板厚1.20mm的热轧钢板。轧制条件和卷取条件示于表16中。
调查这些热轧钢板的平均粒径、拉伸性能(常温(25℃)和600℃的抗拉强度)和弯曲性能·反复弯曲性能。
和上述相同地根据光学显微镜或者电子显微镜照片测定平均粒径。另外，从同一张照片测定黑皮的厚度。拉伸性能、600℃的抗拉强度、弯曲性能和反复弯曲性能都和上述相同地进行测定。
这些测定结果一概示于表16中。再者，以往例是和上述实施例6中所示的表11的钢板(符号6-5)相同。
表15 (重量％)
表16
*以钢板No.6-5作为1.00
本发明的钢板(符号9-1～9-4)具有10μm以下的平均粒径，而且显示38％以上的延伸率值。另外，不伴随延性的降低，常温(25℃)的抗拉强度和600℃的高温强度比以往的钢板(符号6-5)增加。而且弯曲性能也良好。
接着，使用这些钢板和上述相同地制造容量200升的密封型桶。在该桶的外面涂装环氧系树脂涂料，在内面施行利用磷酸锌的化学处理。在制桶时，调查钢板的弯曲加工性、形状冻结性、焊接性等，作为制桶性进行定性的评价。另外，为了调查这些桶的强度性能，以内部空的状态，从轴向和圆周方向压缩桶体，以产生宏观压缩压曲时的负荷作为压曲负荷进行测定。也进行“低温落下试验”。
这些调查结果一概示于表16的桶体特性的栏中。
从表16可知，本发明的钢板制桶性良好，强度性能试验中的压曲负荷也比以往例钢高，低温落下试验中的变形量也比以往例减少。另外也清楚，有关本发明的桶，在“低温落下试验”不产生液漏，能够安全地确保内容物，卷边接缝部的可靠性高。即，使用本发明的钢板不按照叫做2层卷边接缝、3层卷边接缝的卷边接缝方式，并且即使在称为低温的严酷条件下，也常常得到能信赖的卷边接缝部。
实施例10
使用含有0.032重量％C-0.01重量％Si-0.15重量％Mn-0.003重量％P-0.004重量％S-0.045重量％Al-0.017重量％Nb～0.0021重量％N，其余由Fe和不可避免的杂质组成的钢水，和上述同样地得到数个钢锭。将这些钢锭热轧、水冷后，卷取成板卷状，作为热轧钢板。接着，酸洗这些热轧钢板后，进行光整冷轧，轧成最终板厚1.2mm的热轧钢板。轧制条件和卷取温度示于表17中。
使用这些热轧钢板，以和上述相同的要领，制造容量200升的密封型桶，调查此时的制桶性。制桶后，在桶的外面进行环氧系的涂装。对这些桶在常温(15℃)、从外部成为圆周方向的压缩应力地施加集中载荷，测定此时产生的桶体变形量。该测定结果一概示于表17中。
表17
从表17可知，使用本发明钢板的桶(符号10-1～10-7)由荷载负荷产生的变形量在高温和常温都显著小。而使用比较例钢板(符号10-8)的桶由荷载负荷产生的变形量大。使桶内部的压力增高，测定桶体的变形量，与从上述外部施加压缩应力负荷的场合相比，虽然未看到明显的不同，但可以证实有关本发明的桶的变形量比使用比较钢的桶的变形量小的倾向。
实施例11
用表18所示化学成分的钢水，和上述相同地制造数个钢锭。将这些钢锭进行热轧、水冷，卷取成板卷状，形成热轧钢板后，再进行酸洗处理，并根据需要进行光整冷轧，轧成最终板厚1.0mm的不带黑皮(在表面不存在氧化铁皮)的热轧钢板。
另外，使用含有0.035重量％C-0.01重量％Si-0.18重量％Mn-0.006重量％P-0.005重量％S-0.045重量％Al-0.0021重量％N，其余由Fe和不可避免的杂质组成的钢水(表18的A9钢)，制造数个另外的钢锭。将这些钢锭热轧、水冷后，卷取成板卷状，作为热轧钢板。接着，酸洗该热轧钢板后，一部分进行光整冷轧，一律轧成1.0mm的冷轧钢板。将A9钢轧成2.9mm，然后进行冷轧，轧成1.0mm的冷轧钢板。将该冷轧钢板退火，作为目前存在的冷轧钢板(符号11-6)。退火是进行690℃×40s的均热后，以30℃/s的冷却速度冷却，实质上是不进行过时效处理。另外，上述的轧制条件、卷取温度和光整冷轧条件都示于表19中。
使用这些热轧钢板和冷轧钢板，加工成桶的桶体板、顶盖。此时，将桶体板弯曲成形成圆筒状，将两端部进行缝焊焊接。为了使桶体板的缝焊焊接条件最佳化，和上述实施例8相同地进行，确定合适的焊接电流的范围，以此电流进行焊接，制成容量200升的密封型桶。这些桶供给桶体压缩试验(轴向的静压缩试验)，测定其静压垮强度。测定结果和钢板的平均粒径及机械性能一起示于表19中。
表18 (重量％)
表19
11-6冷轧钢板*有裂纹
**以钢板No.11-6作为1.00
从表19可知，虽然本发明的钢板比以往的钢板具有高的强度，但具有和以往的钢板同等的可焊接电流范围的幅度(上下限发生偏移)，制桶性和焊接性均良好。另外，有关本发明的桶，静压垮强度也比以往的桶高，与钢板强度的增加相对应。即，如果将本发明的高强度热轧钢板作为桶用原材料使用，在不伴随焊接性的劣化下，能够达到桶体的强度增加。特别是已证实，在原材料中使用本发明钢板的桶的卷边接缝部，即使在强制地给予和以往的钢板相同的变形量的场合，至更大的应变区也能确保气密性。该结果即使在低温的严酷条件下也不变化。
实施例12
使用表15所示的Al的化学成分的钢水，和上述相同地制造数个钢锭。热轧这些钢锭后，卷取成板卷状，作为1.0mm厚的热轧钢板。省略酸洗，作为带黑皮(表面氧化铁皮)的原样状态。使用这些热轧钢板，和上述相同地制造容量200升的桶。桶体部的缝焊焊接，以比无黑皮时低的焊接电流进行焊接。另外，对桶的涂装，省略化学处理，直接在表面的黑皮上进行。轧制条件和卷取温度示于表20中。
这些热轧钢板的制桶性和轧制条件、平均粒径、黑皮(氧化层)厚度和黑皮组成(四氧化三铁量)一起示于表20中。黑皮的四氧化三铁的含量按照X射线衍射法测定。
表20
自轧制终了的经过时间 *以钢板11-6作为1.00。
表20可知，氧化层(黑皮)厚度厚，四氧化三铁量少的本发明的钢板，在制桶时多发生稍微剥离。但是，若氧化层的厚度达到5μm以下，则制桶时的剥离减少至无问题的程度。另外，在氧化层的厚度较薄的场合，与无黑皮的场合相比，将桶的桶体部进行缝焊焊接时，看到电极的损耗稍有增加的倾向。但是，若使氧化层的厚度达到5μm以下，则电极的损耗和通常的冷轧钢板相等，大幅度地得到改善。为了使氧化层的厚度达到5μm以下，最好是使热精轧的温度达到920℃以下，从精轧终了至冷却开始的时间为0.5s以下，卷取温度达到600℃以下。
如上所述，基于第二个构思，如果以具有35％以上的延伸率值、含Nb的平均粒径细小的钢板作为原材料制造桶，则制桶性都没有问题，还可以谋求常温和高温的桶体强度的增加。并且，也能够期待桶的再使用频度的增加。
产业上的应用性
如果使用本发明的高强度钢板作为原材料制造桶，则比使用以往的钢板时，没有制桶性的恶化，能够提高常温和高温的桶体强度，使板厚比以往更薄。因此，能够谋求桶的低成本化、轻量化，卷边接缝部的可靠性也更提高，因而认为本发明对产业的发展有很大的贡献。另外，本发明也提高桶的再使用频度，又极大地有助于资源再循环。
权利要求
1.桶用钢板的制造方法，其特征在于，将含有
C0.01～0.10重量％、Si0.01～0.20重量％、
Mn0.05～1.0重量％、P0.04重量％以下、
S0.01重量％以下、 Al0.001～0.150重量％、
N0.0050重量％以下， Nb0.003～0.10重量％，其余为Fe和不可避免的杂质的钢坯在精轧温度是750℃以上进行热轧，在该热轧终了后的2秒以内进行加速冷却后，在卷取温度700℃以下进行卷取。
2.权利要求1所述的桶用钢板的制造方法，其特征在于，还进行酸洗。
3.权利要求1所述的桶用钢板的制造方法，其特征在于，在酸洗后再进行冷轧，所得到的钢板在其再结晶温度以上进行退火。
4.权利要求1～3之任一项所述的桶用钢板的制造方法，其特征在于，再进行光整冷轧。
全文摘要
作为制造桶的钢板，新颖地开发了特别使N含量达到0.0050－0.0200重量％、增加固溶N以及使Nb含量达到0.003－0.10重量％、钢板的平均粒径细化的桶用钢板。该桶用钢板，常温和高温强度比以往的钢板高，而且具有低温韧性优良的特性。其结果能够新颖地提供比以往的再利用频度高、薄壁、轻量的桶。进而，也提供可靠地制造该钢板的方法。
文档编号C22C38/06GK1399001SQ0210851
公开日2003年2月26日 申请日期1998年9月3日 优先权日1997年9月4日
发明者登坂章男, 荒谷昌利, 清水哲雄, 西村惠次, 荻野厚, 荒谷诚, 加藤安功, 绯田泰宏, 山下至 申请人:川崎制铁株式会社, 川铁金属容器株式会社