专利名称：罐用钢板及其制造方法
技术领域：
本发明是关于作为镀锡钢板(电镀锡)、无锡薄钢板(镀铬)而使用的、具有良好加工性的罐用钢板，特别是适合于在涂装-烘烤等低瘟加热处理之后进行制罐加工的制度用钢板的制造方法。
近年来大量消费的饮料罐、18升罐、钟罩罐等，根据其制造方法大致可以分为由2部分组成的罐和3部分组成的罐。其中，由2部分组成的罐是对经过镀锡、镀铬、化学表面处理、涂油等处理的表面处理钢板进行浅冲压加工、DWI(Drawning and Wall Ironing)加工、DRD(Drawning and Redrawning)加工等，然后装上盖子制成的由2部分构成的罐。另外，由3部分组成的罐，是将表面处理钢板卷成圆筒状或方筒状，将其边缘连接起来形成罐体，然后安装顶盖和底盖而制成的由3部分构成的罐。
这些由2部分构成的罐和由3部分构成的罐的制造工艺，一般是将热轧板退火、酸洗，然后进行冷轧-退火-调质轧制-表面处理-剪断等工序，以这样制得的表面处理钢板作为原料，在加工后进行涂装-烘烤处理或者在加工之前进行涂装-烘烤处理。但是，近年来，一种新的工艺开始流行起来，即加工前不是采用钢板而是采用钢带，以带卷的状态进行涂装-烘烤处理，或者采用热熔合法进行薄膜层合处理等低温加热(包括干燥)，然后进行制罐加工。这种新的制造工艺比以钢板为原料的制造工艺更为合理，因而引起人们的注意。
这种新工艺与以往在剪切板状态下进行涂装-烘烤的制造工艺不同，是连续工艺过程，因而生产效率更高。特别是在原料板厚减小或使用硬质原料的情况下，其优越性更为明显，因此，与材料厚度减小和硬质化这一当前制罐材料的发展趋势相适应，成为今后制罐技术的主流技术之一。特别是，在特开平5-111674和特开平5-42605等中公布了在带卷状态下连续地层合薄膜的制罐方法。
如上所述，在带卷状态下(在约200～300℃)进行涂装-烘烤或者用热熔合法进行薄膜层合处理的罐用钢板所必须具备的性能是，在经过这样的加热过程后机械性能不会恶化，最好是还有所改善。
以往的方法需要在比较低的温度(170℃左右)下进行长时间(30分钟)的热处理，而以带卷状态进行处理时是在较高温度(200-250℃)进行短时间(几分钟)的处理。以往的钢板(低碳镇静钢)经过这种实效处理后，材质往往趋于硬化，因此在制罐过程中逐渐产生各种折皱、裂纹等。
因此，作为罐用钢板，希望在经过涂装、烘烤工序之后，不会发生上述材质硬化，最好是有所软化，从而提高成形性能。
另外，按上述工艺制造的罐制品，其成本中材料的成本所占的比例很高，因此迫切要求降低钢板的成本。降低钢板成本的途径之一，是减小所钢板的厚度和旨在减小上盖直径的减径(缩颈)成形。基于这种需求，以往曾提出了几种降低钢板成本的方案。其中有代表性的方案是，将上述工艺中退火工序中的退火方法由效率低、材料利用率和表面质量差的箱式退火改成生产效率高、材料利用率和表面质量俱佳的连续退火。这种方案的例子可以举出特公昭63-10213中公布的技术以及特开平1-52452中公布的采用连续退火法制造软质钢板的方法。上述特开平1-52452的方法，是以超低碳钢为原料，通过连续退火后的加工硬化的组合来制造各种硬度的罐用钢板。
另外，特开平4-280926中提出，为了降低成本而取消钢带的退火工序。这种技术是关于取消退火工序的超低碳钢板的制造方法。
但是，这种方法为了制造可以进行制罐加工的软制钢板而把热轧温度范围限定在相变点以下的铁素体区域中，此外在卷取后还必须进行保温处理，以使材质均匀，因此难以实现高的生产率和低的生产成本。
本发明的目的是，作为今后成为主流的、在带卷状态下涂装-烘烤处理或采用薄膜层合处理的制罐方法使用的原料，从成本考虑，取消被认为是以往的方法最常用的、上述专利的种种限制条件，即提出一种新的罐用钢板制造方法，该方法不需要将热轧温度限制在铁素体区域中，另外，在卷取处理后不进行特殊的保温，也能制造出与上述发明具有同等加工性能的罐用钢板。
为了实现上述目的，本发明人对罐用钢板所要求的各种固有性能重新进行了仔细研究，结果发现，无论由2部分组成的罐还是由3部分构成的罐，只要其各种性能俱有下列特征即可。
1)r值不需要象汽车等所使用的深冲压用钢板那样高的r值。
2)リジンゲ产生リジンゲ之类的变形不均匀性在罐成形上是不允许的。
3)组织从加工变形的均匀性考虑，最好是细微的组织。
4)时效性时效性不一定必须是象箱式退火材料(低碳铝镇静钢)那样的完全非时效，但通常的连续退火材料(低碳铝镇静钢)那样的时效性，在制罐工艺过程中及以后的缩颈、卷边加工等2次、3次工序中也会产生不适宜的情况。
5)延性与制罐工艺过程中的加工性能具有良好对应关系的性能不是用常规拉伸试验测得的延性，而是采用变形速度比常规试验快1-2个数量级的拉伸试验得到的局部延性。
6)适当范围的强度特性原板强度必须确保加工成罐后的强度。但是，原板强度增大容易产生加工时的形状不良和损伤金属模具。以往的方法，只是取消退火，材料的强度高，延性不足，不适合于实际的制罐工艺的需要。因此，需要将通常过高范围的强度特性控制在适当的范围内。
如上所述，罐用钢板必须俱备的特性已经清楚了，本发明人对取消退火、以合理方式制造满足上述必要特性的钢板的方法进行了研究，分析钢的成分和热轧条件的影响。热轧条件的研究，采用试验室规模的模拟装置是极为困难的，因此采用最新式的实机热轧设备进行试验研究。结果发现，将以C、S为首的钢成分和热轧条件适当加以组合，就可以不发生晶粒粗化，达到软制的目的。
另外，通过在制品带卷状态下的高温、短时间的涂装-烘烤或薄膜层合时的热处理，与以往的材料相反，引起材料软化(强度降低)成形性大为提高。根据上述见解完成了本发明。
即，本发明的要点如下。
(1)罐用钢板的制造方法，其特征是，将含有(重量％)C0.002％以下、Si0.02％以下、Mn0.5％以下、P0.02％以下、S0.01％以下、Al0.15％以下、N0.005％以下，余量为Fe和不可避免的杂质的钢坯，热轧成厚度为1.2mm以下，然后将经过热轧的带钢在600-750℃的温度范围内卷取，经过酸洗后，以50-90％的压下率进行冷轧。
(2)罐用钢板的制造方法，其特征是，将在上述(1)所述成分的基础上还含有(重量％)选自Nb0.002-0.02％、Ti0.005-0.02％和B0.0005-0.002％中的1种或2种以上的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下，然后在600-750℃温度范围内卷取，经过酸洗后，以50-90％的压下率进行冷轧。
(3)罐用钢板的制造方法，其特征是，将在上述(1)或(2)所述成分的基础上还含有(重量％)Cr0.1-0.5％的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下，然后在600-750℃温度范围内卷取，经过酸洗后，以50-90％的压下率进行冷轧。
另外，本发明还包括用上述方法制造的罐用钢板。
本发明的构成及其改型，通过以下的详细说明可以清楚地理解。
附图的简要说明
图1是表示抗拉强度与C、冷轧压下率的关系的曲线图。
下面，根据成分组成依次说明本发明中各种限定条件的依据。
C0.002％以下C含量限制在0.002％以下时，热轧钢板的强度较低，冷轧钢板的强度往往也很低。而且，经过成形加工后的涂装-烘烤或薄膜层合处理等的加热而显著软化，在随后进行塑性加工时可进一步改善成形加工性能。据认为，这是由于残留的固溶C较少所致。另外，由于对C含量进行上述限制，还引起局部延性的提高，减少拉伸卷边成形时产生裂纹的倾向。因此，将C含量定为0.002％以下，优选的是0.0015％以下，从拉伸卷边性能的角度考虑，最好是在0.001％以下。
Si0.02％以下Si的含量超过0.02％时，表面状态恶化，此外，还使钢硬化，因而冷轧和热轧时的变形阻力增大，操作不稳定，另外也违背本发明的目的，即在最终制品状态下尽可能将强度控制在较低水平。因此，将Si含量的上限定为0.02％，优选的是0.01％。至于下限，没有特殊限制，实际生产时精炼工艺的除去能力是0.005％左右。
Mn0.5％以下Mn可以固定S，具有防止热脆性的作用，但超过0.5％时，由于钢的硬化而导致热轧性能降低，另外在冷轧钢板的涂装-烘烤处理工序中硬化，成形加工性不好。因此，将Mn含量定为0.5％以下，优选的是0.1％以下。其下限没有限制，在实际生产时精炼工艺中的除去能力是0.05％左右。
P0.02％以下P引起耐腐蚀性恶化，还使得涂装-烘烤处理后的成形加工性降低，因此其含量必须在0.02％以下，优选的是在0.01％以下。其下限没有特别限制，在实际生产时精炼工艺中的除去能力是0.005％左右。
S0.01％以下S使钢中的夹杂物增加，并使加工性(特别是拉伸卷边性)恶化，是一种有害元素，因此其含量必须在0.01％以下，优选的是在0.007％以下。其下限没有特别限制，在实际生产时精炼工艺中的除去能力是0.002％左右。
Al0.150％以下Al是钢的脱氧剂，为了提高洁净度而添加到钢中。作为其最低限度，应含有大约0.005％以上。但含量超过0.15％时，提高洁净度的效果达到饱和，引起钢的硬质化，使制造成本提高，产生表面缺陷增大，因此Al的含量定为0.15％以下，优选的是在0.1％以下。
N0.005％以下固溶状态的N量增加时，时效性增大，导致加工性能恶化，因此N含量越低越好，特别是N含量超过0.005％时，其恶劣影响十分显著。因此将N含量限制在0.005％以下，优选的是在0.003％以下。其下限没有特别限制，在实际生产时精炼工艺中的除去能力是0.0010％左右。
Nb0.002-0.02％Nb使钢的组织均匀细化，防止发生リジンゲ，可以有效地减小时效性。为了获得这些效果，至少需要添加0.002％以上。但添加量超过0.02％时，热轧的变形阻力增大，难以制造超薄的热轧钢板，此外热轧后钢组织的不均匀性增大，不适合于作为制罐材料。因此，Nb的添加量规定为0.002-0.02％，优选的是在0.005-0.0％。
Ti0.005-0.02％Ti是使钢的组织均匀细化的有效元素，另外，它可以将一部分C固定，具有调整时效性的作用。这种效果只有在添加0.005％以上时才能体现出来，添加量超过0.02％时，这一效果达到饱合，此外钢板的表面状态恶化。因此Ti的添加量规定为0.005-0.02％，优选的是0.007-0.015％。
B0.0005-0.002％B及为稳定，具有固定N的作用，有助于材质的均匀化，另外，B还具有使钢的组织热稳定的作用，例如在制罐工艺中的焊接加热时可以有效地抑制钢组织的异常粗化。因此，B的添加量规定为0.0005-0.002％，优选的是0.0010-0.0015％。
Cr0.1-0.5％Cr具有降低钢板强度的作用，其作用机理尚不十分清楚。其固溶软化效果在添加0.1％以上时明显体现出来。添加量超过0.5％时反而引起硬化，因而是不适宜的。另外，微量添加Cr可以提高钢的耐腐蚀性。因此Cr的添加量规定为0.1-0.5％，优选的是0.2-0.3％。
下面说明对于制造方法的限定依据。
热轧条件热轧必须按下列条件进行，即浇铸成板坯(从成本的角度考虑最好是连铸板坯)后，直接热轧或经过再加热后进行热轧，使最终的板厚为1.2mm以下，然后在600-750℃温度范围内卷取。
将板厚规定为1.2mm以下是因为，板厚在这个范围内时，无论热轧的终轧温度高或低，都能得到稳定的机械性能，并且与用厚度大于1.2mm的热轧钢板为原料的情况相比，经过酸洗、冷轧后的强度水平较低，成形性能更好。这一结论是采用实机高速轧制设备反复研究而证实的新的见解。其机理尚不清楚，据认为是由于，使用目前成为薄钢板制造的主流的高速连续压延式热轧设备制造这样的极薄热轧钢板时，组织的再结晶、回复、晶粒长大等金属学现象改变了，结合在板厚方向上组织极为均匀化等几何学的效果，显现出这种新的效果。对于这种效果而言，精轧后的板厚小于1.2mm是至关重要的，板坯(薄板坯)的制造方法、板坯的厚度、粗轧的轧制程序等条件的影响几乎可以乎略不计。因此，将热轧时的最终板厚定为1.2mm以下，优选的是最终板厚在1.0mm以下。
精轧温度越高，组织越细，实际生产上以750-950℃的温度范围较为适宜。
另外，卷取温度是使热轧钢板软化的重要因素。热轧卷取温度低于600℃时，钢板不会软化。特别是，在要求软质材料时，卷取温度最好是在640℃以上。但是在超过750℃时，氧化皮厚度增大，此外还引起卷取的带卷的高温强度降低，产生带卷变形、表面状态恶化等弊端。因此将卷取温度规定为600-750℃，优选的是640-680℃。
另外，加热温度、热轧终轧温度没有特别限制，可以在满足上述条件的范围内加以选择。酸洗可以采用常规的工艺，但是氧化皮的厚度稍有增加，因此最好采取提高脱出氧化皮作用的措施。例如，在卷取成带卷后进行水冷等强制冷却，控制氧化皮的组成，或者在酸洗生产线的输入一侧以适当的范围进行校平加工，在氧化皮相中引入微裂纹等，这些措施都是十分有效的。
冷轧条件对酸洗后的热轧板，以50-90％的压下率进行冷轧。冷轧压下率低于50％时，冷轧后钢板的形状不稳定，也难以控制钢板的表面光洁度。因此将冷轧压下率的下限定为50％。另外，轧制超过90％时，钢显著硬化，延性恶化，作为罐用钢板使用有困难，此外轧制操作本身的负荷增大。因此将上限定为90％，优选的是85％。
本发明用于冷轧钢板厚度在0.50mm以下的场合较为有利，所得到的效果也比较大。这是因为，在冷轧钢板厚度大于上述值的场合往往要求更高的成形性能，本发明方法这样的全拉伸比较小的钢板难以适用，并且由于目标的强度水平显著较低，因此用本发明方法制造有困难。另外，本发明方法的效果，在钢板的抗拉强度低于75kg/mm2、特别是72kg/mm2的情况下能更好地体现出来。这是因为，抗拉强度如果过高，制罐时的回弹量增大，随着强度增加而产生所谓的形状冻结性的恶化。另外，以往这些罐用薄钢板的强度都是采用洛氏硬度(JIS Z2245)加以规定，但是，在硬质的超薄材料的情况下，硬度测定值的偏差较大，不仅数据的可靠性差，而且与实际制罐工艺过程中的回弹量、形状不良的发生率等的对应关系也不好。相比之下，抗拉强度与这些特性的对应关系良好，这是经过一系列调查而得到证实的。
上述本发明的钢板经过涂装-烘烤等的加热而软化的现象，其机理目前还不十分清楚，据认为是所谓的回复现象，由于以C为首的杂质元素减少，对上述回复现象的阻碍减小，因而产生软化。
与上述说明相符合，上述加热温度直接影响软化，该温度越高，软化的程度越大。因此，涂装-烘烤、热熔合层合处理等的加热温度越高，软化的程度越大，可进一步改变成形加工性。
总之，今后的罐用钢板，大多要在涂装后进行某种加热(包括干燥、烘烤)，然后再进行成形，因此，用本发明方法制造的钢板在成形之前软化，使成形加工容易进行，在工业生产上有良好的应用前景。
用本发明方法制造的钢板，预计主要可用于比较轻度的成形加工，但制品性能与以往的材料大致相同，只要成形方法适当，也可以用于深冲压成形等用途。另外，对于加热处理前的表面处理方法没有任何限制，无锡薄钢板用的镀铬、粘贴有机树脂薄膜等各种方法均可适用。
实施例1熔炼表1中所示成分的钢，将所得板坯(厚度220-280mm)重新加热到1180-1280℃，按表2所示条件热轧，然后冷轧，制成冷轧钢板，按常规方法电镀锡(相当15#)，然后测试各种性能
(表1)化学成分(wt％)
用260mm厚的板坯，使用具有3台机座的粗轧机和7台机座的串列式轧机的实机热轧设备进行热轧。精轧机输入一侧的厚度为35mm。精轧速度平均为1000mpm。
同样地，冷轧也采用6台机座串列式轧机、以通常的操作速度进行实机轧制。
各性能值的测试方法叙述如下。
抗拉强度(TS)使用平行部分宽12.5mm、平行部分长30mm、标距25mm的试样，使用通常的Instron型拉伸试验机以10mm/分的拉伸速度进行试验。
断面收缩率用上述试样、按上述条件进行拉伸试验，然后用光学方法放大测定断面部分的面积，根据断面减少率求出。数值越大，局部延性越好。这里所表示的局部延性，与以相当于制罐加工的高速度加工时的延性显示出良好地对应关系。
ΔYS对于表面处理钢板或原板在220℃下加热10分钟，求出该处理前、后的拉伸试验中的YS的变化量。据此计算出本发明的时效性。
リジンゲ将钢板在与轧制方向垂直的方向上拉伸变形10％，然后观察表面状态，根据表面上是否产生条纹进行评定。这种方法显示出与实际制罐工艺过程中产生的外观不良具有良好的相关性。另外，对与用本发明方法制造的钢板和按以往方法(冷轧-退火-调质)制造的钢板，在冷轧状态的钢板上涂布3g/m2市售的防锈油，在大气中(室内)放置3个月，观察锈蚀情况。
所得到的特性值结果一并列入表2中。
(表2)
其它*冷轧后形状不良好**成形时回弹过大由表2可以看出，采用本发明的方法，不会产生リジンゲ、成形时的过大回弹量等弊端，TS在75kg/mm2以下，在相当于涂装-烘烤的热处理后，YS低下，断面收缩率高，加工性提高了得到所希望的性能。
将耐蚀性作比较，用本发明方法制造的钢板明显地优于用以往方法制造的钢板，这种情况在6个月后仍然如此。作为罐用钢板具有良好的性能。这种情况的原因尚不十分清楚，据认为是由于，采用以往的方法时，在退火工序中钢中的杂质元素富集到表面上，形成诱发锈蚀的起点，相比之下，本发明的方法没有退火工序并且成分高纯度化，因此抑制了由于这种表面富集而引起的锈蚀。
实施例2用表1中的A钢、按表3所示的条件制造0.180mm的冷轧钢板，在常规条件下进行相当于#25的镀锡，在试验室中涂装-烘烤(210℃×15分钟)处理后，辊轧成形并进行高速滚焊，制成相当于由3部分构成的罐的罐体部分，用圆锥台形的冲头将卷边部位扩张15％，进行拉伸卷边加工，调查辊轧成形性和卷边加工后是否产生裂纹。另外，在预计为通常的350ml罐的条件下进行卷边成形试验，对于n＝50，评定是否产生10％以上的焊接热影响区裂纹。在评定辊轧成形时，将辊轧成形时产生局部弯曲或拉伸应变等评定为“×”。
从表3显示按照本发明的钢板可以满足制罐工艺所要求的全部特征。
(表3)<
实施例3以表1中的A钢为基本成分，改变C含量，使用由这样的成分构成的钢进行热轧(最终板厚0.8mm、卷取温度650℃)，经过酸洗后以75％、85％的压下率进行冷轧。在冷轧状态下以及冷轧后涂装-烘烤(260℃×70秒)处理的情况下测定所得钢板的抗拉强度。
结果示于图1中。由图1可以看出，C含量低于0.0020％时，只要冷轧压下率适当，就可以得到成形时的强度低、并且可用来作为实际的罐的强度的钢板。
C含量在本发明范围以外时，仅仅降低冷轧压下率，产生卷边裂纹以及辊轧成形性等问题，不适于实用。
采用本发明，不需要特别的设备，可以制造低温加热处理后软化的、具有良好成形加工性的罐用钢板。
因此，按照本发明，可以以高的生产率和低的成本制造具有良好成形加工性的罐用钢板，对工业生产作出很大贡献。
权利要求
1.罐用钢板的制造方法，其特征是，包括下列工序将含有(重量％)C0.002％以下、Si0.02％以下、Mn0.5％以下、P0.02％以下、S0.01％以下、Al0.15％以下、N0.005％以下，余量为Fe和不可避免的杂质的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下的工序；将经过热轧的带钢在600-750℃的温度范围内卷取的工序；酸洗工序；然后以50-90％的压下率进行冷轧的工序。
2.权利要求1所述的罐用钢板的制造方法，其特征是，包括下列工序将在上述权利要求1所述成分的基础上还含有(重量％)选自Nb0.002-0.02％、Ti0.005-0.02％和B0.0005-0.002％中的1种或2种以上的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下的工序；在600-750℃温度范围内卷取经过热轧的钢带的工序；酸洗工序；以50-90％的压下率进行冷轧的工序。
3.权利要求1所述的罐用钢板的制造方法，其特征是，包括下列工序将在上述权利要求1所述成分的基础上还含有(重量％)Cr0.1-0.5％的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下的工序；在600-750℃温度范围内卷取热轧的钢带的工序；酸洗工序；以50-90％的压下率进行冷轧的工序。
4.权利要求2所述的罐用钢板的制造方法，其特征是，包括下列工序将在上述权利要求1所述成分的基础上还含有(重量％)Cr0.1-0.5％的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下的工序；在600-750℃温度范围内卷取热轧的钢带的工序；酸洗工序；以50-90％的压下率进行冷轧的工序。
5.权利要求1所述的罐用钢板制造方法，其特征是，在权利要求1中的热轧工序中，将含有(重量％)C0.001％以下、Si0.02％以下、Mn0.5％以下、P0.02％以下、S0.01％以下、Al0.15％以下、N0.005％以下，余量为Fe和不可避免的杂质的钢坯提供热轧。
6.权利要求1所述的罐用钢板制造方法，其特征是，在权利要求1中的热轧工序中，将含有(重量％)C0.001％以下、Si0.01％以下、Mn0.1％以下、P0.01％以下、S0.007％ 以下、Al0.1％以下、N0.003％以下，余量为Fe和不可避免的杂质的钢坯提供热轧。
7.权利要求1所述的罐用钢板制造方法，其特征是，在权利要求1中的热轧工序中，将含有(重量％)C0.002％以下、Si0.02％以下、Mn0.5％以下、P0.02％以下、S0.01％以下、Al0.15％以下、N0.005％以下，余量为Fe和不可避免的杂质的钢坯提供热轧。
8.权利要求1所述的罐用钢板制造方法，其特征是，在热轧工序中，钢带的最终厚度是1.0mm以下。
9.权利要求1所述的罐用钢板制造方法，其特征是，在钢带的卷取工序中，钢带的卷取温度范围是640-680℃。
10.权利要求1所述的罐用钢板制造方法，其特征是，在冷轧工序中，压下率是50-85％。
11.用权利要求1-10中任一项所述的方法制造的罐用钢板。
全文摘要
罐用钢板的制造方法以及用该方法制造的罐用钢板。将含有(重量％)C0.002％以下、Si0.020％以下、Mn0.50％以下、P0.020％以下、S0.010％以下、Al0.150％以下、N0.0050％以下、必要时还含有选自Nb0.002-0.02％、Ti0.005-0.02％、B0.0005-0.020％和Cr0.10-0.50％中的1种或2种以上，余量为Fe和不可避免的杂质的钢坯，热轧至厚度为1.2mm以下，然后将经过热轧的带钢在600-750℃的温度范围内卷取，经过酸洗后，以50-90％的压下率进行冷轧。
文档编号C22C38/06GK1135940SQ96105968
公开日1996年11月20日 申请日期1996年3月9日 优先权日1995年3月10日
发明者登坂章男, 奥田金晴, 加藤俊之, 久久湊英雄 申请人:川崎制铁株式会社