专利名称：制罐用钢板的制造方法
技术领域：
本发明涉及板厚精度优良的制罐用钢板的制造方法，特别是涉及适合如下用途的 制罐用钢板的制造方法，上述用途包括对罐高进行与罐体直径相同程度的拉深加工的用 途、或者弯曲成圆筒状或方形筒状并将端部彼此接合而形成罐体后进行凸缘加工的用途。
背景技术：
饮料罐、食品罐、18升罐、桶等罐根据其制造方法(工序)大致可分为二片罐和三 片罐。二片罐由2个部件构成，对实施了镀锡、镀铬、金属氧化物包覆处理、化学转化处 理、无机被膜包覆处理、有机树脂被膜包覆处理、涂油等处理的表面处理钢板，实施浅的拉 深加工、DffI加工、DRD加工等加工从而使罐底和罐体一体成型，再给其安装盖子。三片罐由3个部件构成，将表面处理钢板弯曲成圆筒状或方形筒状，并将端部彼 此接合而形成罐体，然后给其安装顶盖和底盖。这些罐的原材料成本占罐成本的比例比较高。因此，为了降低罐成本而强烈要求 降低钢板的成本。这里，在钢板的制造中，处理工序越多成本越高，这一点自不必说。其中， 使钢板在高温下再结晶的退火工序，为了加热而耗费大量能源成本，因此是使制造成本提 高的工序。因此，考虑通过省略该工序来实现降低成本的方法。但是，冷轧后没有进行再结 晶的钢板由于加工硬化而处于强度过高的状态，不适合制罐加工。因此，以往研究了通过适 当控制钢成分、热轧条件来得到具有适当强度的钢板的方法。例如，专利文献1公开了罐用钢板的制造方法，其特征在于，在极低碳钢中添加作 为碳氮化物形成元素的Nb，在Ar3点以下的所谓α区域进行热轧，且在冷轧后不进行退火。 但是，由专利文献1的技术得到的钢板处于冷轧的状态，因此延展性差，某些用途下不具备 充分的加工性。作为改善上述方面的技术，专利文献2公开了改善延展性的技术，通过在极低碳 钢中添加作为碳氮化物形成元素的Nb、Ti，在Ar3点以下进行热轧，并在冷轧后进行低温退 火来实现。这里所说的低温退火是在没有发生再结晶的温度下进行的，因此降低了用于加 热的能源成本。而且，专利文献3公开了在极低碳钢中添加作为碳氮化物形成元素的Nb、Ti、Zr、 V、B，在Ar3点以下进行热轧，冷轧后，在再结晶温度以下的温度下进行退火的技术。专利文献1 日本特开平4-280926号公报专利文献2 日本特开平8-41549号公报专利文献3 日本特开平6-248339号公报
发明内容
专利文献1 3的背景技术中共同的特征是，使用极低碳钢作为钢，进而添加碳氮 化物形成元素，并在Ar3点以下的温度下进行热轧。但是，在上述条件下制造的钢板，存在钢板卷材长度方向的板厚均勻性差的问题。而且，专利文献2和专利文献3中进行的冷轧 后的退火，根据实施例在高于400°C的温度下进行，虽然与现有的再结晶退火相比在比较低 的温度下进行，但仍为高温下的处理，在充分降低加热所需的能源成本方面并不充分。本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供制罐用钢板的制造方法，其在通过 省略再结晶退火工序来实现钢板制造成本的降低时，避免由冷轧时的加工硬化导致的过度 高强度化，抑制钢板卷材长度方向的板厚变化，并使再结晶退火工序的省略所带来的成本 降低效果得到最大限度的发挥。本发明的主旨如下。[1] 一种制罐用钢板的制造方法，其特征在于，将钢通过连铸制成钢坯，在Ar3相 变点以下的终轧温度下进行热轧，并在卷取、酸洗后，以50 96%的轧制率进行冷轧，所述 钢的钢成分以质量％计，含有C 0. 005%以下、Mn 0. 05 0. 5%, Al 0. 01 0. 12%, N 0. 0010 0. 0070%,B 0. 15XN 0. 75XN(以原子比计为 0. 20XN 0. 97XN)，而且含有 Nb :4XC 20XC(以原子比计为0. 52XC 2. 58XC)、Ti :2XC 10XC(以原子比计为 0. 50XC 2. 51XC)的1种或2种，余量由Fe及不可避免的杂质构成。[2]如上述[1]所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在640 750°C的温度下进 行所述卷取。[3]如上述[1]或[2]所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在所述冷轧后，在 150 400°C的温度下进行热处理。另外，在本发明中，表示钢的成分的％均为质量％。根据本发明，通过省略再结晶退火工序实现钢板制造成本的降低。而且，能够得到 抑制了钢板卷材长度方向上的板厚变化的钢板。如上所述，通过省略再结晶退火能得到抑制了钢板卷材长度方向上的板厚变化的 钢板，由此能够制造成本低于以往的钢板，还能够有助于降低罐体自身的成本。
具体实施例方式
以下，对本发明进行详细说明。本发明人对钢板卷材长度方向上的板厚变化进行了研究，从而完成了本发明，其 中，上述钢板卷材为在Ar3点以下的温度下对添加了碳氮化物形成元素的极低碳钢进行热 轧、进而进行冷轧时的钢板卷材。以下对本发明进行详细说明。首先，分别对钢成分的限定理由进行叙述。C :0· 005% 以下本发明是通过省略再结晶退火工序来实现成本降低的制罐用钢板的制造方法。但 是，冷轧后没有进行再结晶的钢板因加工硬化而处于强度过高的状态，并且延展性变差，因 此不适合制罐加工。因此，需要使用钢本身的强度低的钢。因此，需要使用降低了固溶强化 能力高的碳的极低碳钢来作为钢成分。若C超过0. 005%，则冷轧后变为强度过高、延展性 也变差的状态，因而不适合制罐加工。因此，使C含量为0. 005%以下。优选为0. 003%以下。 另外，从使用钢本身强度低的钢的观点出发，C的含量越低越优选，但为了降低C的含量，脱 碳操作需要较长时间，从而导致制造成本上升。因此，优选使C含量的下限为0. 0005%以 上，更优选为0. 0015%以上。
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Mn 0. 05 ~ 0. 5%若Mn含量小于0. 05%，则即使降低S含量也难以避免所谓的热脆性，因而可能产 生表面裂纹等问题。另一方面，若超过0. 50%，则相变点过度降低，在进行相变点以下的轧 制的情况下难以得到所期望的组织。因此，使Mn含量为0.05%以上且0.50%以下。另外， 在特别重视加工性的情况下，优选使其含量为0. 20%以下。S :0· 008%以下(优选条件)S对本发明的钢板特性没有特别的影响。但是，若S量超过0. 008%，则在添加N量 超过0. 0044%的情况下，以大量生成的MnS为析出核，作为氮化物及碳氮化物的BN、Nb (C, N)、AlN析出，使热延展性降低。因此，优选使S量为0. 008%以下。Al :0· 01 0. 12%若Al量小于0. 01 %则不能充分地得到脱氧效果。而且，由于形成N和A1N，因此 不能充分地得到使钢中的固溶N减少的效果。另一方面，若超过0. 12%则这些效果饱和，而 且容易产生氧化铝等夹杂物。因此，使Al量为0. 01%以上且0. 12%以下。N :0· 0010 0. 0070%若使N小于0. 0010%，则钢板的制造成本上升，稳定的制造也变得困难。而且，在 本发明中，如后所述虽然B和N的比重要，但如果N量少，则用于将B和N的比保持在一定 范围内的B量的控制变得困难。另一方面，若N超过0.0070%，则钢的热延展性变差。这是 因为若N量大于0. 0070%,则BN、Nb (N, C)、AlN等氮化物及碳氮化物析出而引起脆化的缘 故，特别是连铸时发生钢坯裂纹的危险性增加。若发生钢坯裂纹，则需要对钢坯裂纹的部分 进行角部的切割或利用研磨机的研磨作业的工序，从而耗费大量的劳力和成本，因此大大 阻碍了生产率。因此，使N量为0.0010%以上且0.0070%以下。优选为0.0044%以下。B :0· 15XN 0. 75XNB在本发明中，是对钢板的特性具有较大影响力的重要的元素。由于本发明是通 过省略再结晶退火工序来实现成本降低的制罐用钢板的制造方法，因此(1)使用极低碳钢 作为钢、(2)添加碳氮化物形成元素、(3)在Ar3点以下的温度下进行热轧。但是，在上述条 件下制造的钢板，存在钢板卷材长度方向上的板厚均勻性差的问题。因此，在本发明中，对 该现象进行了详细的研究，结果得到了通过在钢中添加适量的B来良好地保持钢板卷材长 度方向上的板厚均勻性的见解。认为这基于以下的机制。首先，钢板卷材长度方向上的板 厚的不均勻性在热轧钢板的阶段发生。可以认为，添加了碳氮化物形成元素的极低碳钢，在 Ar3点下由奥氏体相变为铁素体时变形抗力不连续地变化，因此如果热轧台间发生相变，则 台间发生张力、轧制载荷的变化，结果导致板厚的变化。认为通过添加B，这样的变形抗力的 不连续变化得到抑制，板厚均勻性改善。总而言之，本发明的重点是适当地规定B的添加量 来抑制变形抗力的不连续变化。由研究的结果可知，B的添加量需要按照与形成BN的N添 加量适当的关系添加，为了得到上述效果，需要添加以质量比计0. 15XN以上的B。另一方 面，若以质量％计添加0.75XN以上的B，则上述效果饱和，而且导致成本上升。因此，使B 的添加量为0. 15XN 0. 75XN(以原子比计为0. 20XN 0. 97XN)。Nb :4XC 20XC(以原子比计为 0. 50XC 2. 51 XC)、Ti :2XC 10XC(以原 子比计为0. 50XC 2. 51XC)的1种或2种Nb为碳氮化物形成元素，以析出物的形式固定钢中的C、N,由此具有使钢的强度降低的效果。为了充分发挥该效果，需要以质量比计4XC以上的添加量。另一方面，若Nb 添加量过多，则使固溶C减少的作用饱和，而且由于Nb比较昂贵，因此生产升本上升。因此， 需要将Nb量抑制为20XC以下。因此，使Nb量以质量比计为4XC 20XC(以原子比计 为0. 52XC 2. 58XC)的范围。Ti是碳氮化物形成元素，以析出物的形式固定钢中的C、N,由此具有使钢的强度 降低的效果。为了充分发挥其效果，需要以质量比计2XC以上的添加量。另一方面，若Ti 添加量过多，则使固溶C减少的作用饱和，而且由于Ti比较昂贵，因此生产成本上升。因此， 需要将Ti量抑制在IOXC以下。因此，使Ti量以质量比计为2XC 10XC(以原子比计 为0. 50XC 2. 51XC)的范围。另外，上述成分以外的余量由Fe及不可避免的杂质构成。作为不可避免的杂质， 例如，可以在不损害本发明的作用效果的范围内含有以下的元素。Si :0· 020% 以下Si含量若超过0. 020%，则钢板的表面性状变差，对于表面处理钢板而言不但不 优选，而且钢硬化进而使热轧工序困难化。因此，Si含量优选为0. 020%以下。P :0· 020% 以下通过降低P的含量，能够得到改善加工性和改善耐腐蚀性的效果，但过度的降低 导致制造成本的增加，因此从上述方面的平衡出发，优选使P含量为0. 020%以下。除上述成分之外，还可以含有Cr、Cu等不可避免的杂质，但由于这些成分对本发 明的钢板特性没有特别的影响，因此可在对其它特性没有影响的范围内适当含有。而且，在 不给钢板的特性带来不良影响的范围内，还可以进行上述以外的元素的添加。下面，对制造条件的限定理由进行叙述。本发明的制罐用钢板如下得到通过连铸将调整至上述化学成分范围的钢制成钢 坯，在Ar3相变点以下的终轧温度下进行热轧，卷取、酸洗后，以50 96%的轧制率进行冷 轧。优选在640 750°C的卷取温度下进行上述卷取。而且，优选在上述冷轧后，在150 400 0C的温度下进行热处理。下面对这些工序进行详细说明。热轧条件热轧的终轧温度=Ar3相变点以下在本发明中，热轧的终轧温度是重要的条件。通过在Ar3相变点以下的终轧温度 下对本发明中规定了成分的钢进行热轧，能够得到可承受制罐加工的钢板材质。认为这是 由于通过进行Ar3相变点以下的热轧，热轧钢板的粒径变得足够粗大，冷轧下的加工硬化受 到抑制，冷轧后的强度没有变得过大的缘故。另外，Ar3相变点可以作为实施了加工热处理试验时的、伴随Ar3相变体积发生变 化的温度求出，其中上述加工热处理试验再现了热轧时的加工及热历史。本发明中规定的 钢成分的Ar3相变点大约在900°C附近，终轧温度低于该温度即可，但为了确实地实现该条 件，优选设为860°C以下。而且，虽然详细的机制不明，但通过使Ar3相变点以下的总轧制率为40%以上、且 使最终轧制率为25%以上，组织的均勻性优良，材质稳定性提高。为了进一步提高上述效 果，优选使总轧制率为50%以上、且使最终轧制率为30%以上。另外，通过使精轧机入口侧温度为950°C以下，能够确实地使热轧为Ar3相变点以下，而且能够实现组织的均勻化，因此在本发明中更为优选。虽然无法充分阐明详细的机 制，但推测与刚开始终轧前的奥氏体粒径有关。从防止产生锈皮瑕疵的观点出发，进一步优 选为920°C以下。卷取温度640 750°C (优选条件)卷取温度，需要以不给作为后续工序的酸洗/冷轧造成障碍的方式进行设定。艮口， 在高于750°C的温度下卷取时，钢板的锈皮厚度显著增大，酸洗时的脱锈皮性变差，而且伴 随钢板本身的高温强度的降低，有可能产生卷材变形等问题。另一方面，若低于640°C，则卷 取后的保温效果不充分，热轧钢板的粒径难以充分地粗大化。为了在进行冷轧前除去锈皮，对酸洗卷取后的热轧钢板实施酸洗。酸洗根据常用 方法进行即可。酸洗后的冷轧条件轧制率50 96 %使酸洗后的冷轧的轧制率为50 96%。若轧制率小于50%，则结晶组织变得不 均勻，因此在进行制罐加工时变形变得不均勻，制品的表面产生粗糙。而且，该冷轧还能实 现调整钢板的形状/粗糙度的作用，因此在这些方面，进行约50%以上的轧制是必要条件。 另外，上限依赖于所需制品的强度和厚度、热轧/冷轧的设备能力，但超过96%进行轧制则 难以避免局部延展性变差，因此除极特殊的用途外，并不适用。冷轧后的热处理温度150 400°C (优选条件)冷轧后进行热处理时，使热处理的温度为150 400°C。对本发明的成分而言，再 结晶温度为约730°C以上，因此在150 400°C不会发生再结晶，但根据本发明中规定的C、 Nb、N、B的量化关系，能够通过在上述温度范围内进行热处理来实现强度的降低和延展性的 改善。认为该现象是由于在比较低的温度下发生软化，因而在该温度下容易扩散的C、N等 固溶元素与冷轧中导入的位错的相互作用所引起的现象。总而言之，认为根据本发明中规 定的C、Nb、Ti、N、B的量化关系，铁素体相中的固溶C、N达到理想状态，由此在比较低的温 度下能够得到强度的降低和延展性的改善。特别是认为能够如下地得到强度的降低和延展 性的改善由本发明中规定的B的添加条件产生的影响大，B和N形成BN从而固溶N降低； 由于固溶B向晶界偏析，因此阻碍C、N向晶界的偏析；通过热处理，使C、N固定位错的状态 变为该固定被释放的状态，其中，上述位错是在基体中通过冷轧而导入的。能够期待上述改 善效果的下限温度为150°C。另一方面，若使温度为400°C以上，则在冷轧下的应变能蓄积 大的部分晶粒中优先开始发生回复，进行制罐加工时变形变得不均勻，制品的表面产生粗 糙。由此，使冷轧后的热处理温度为150 400°C。另外，为了稳定地得到强度、延展性，优 选200 350°C的范围。另外，关于热处理时间，只要固溶元素使位错从本发明所推测的元 素脱离所需的时间充分即可，没有特别的限定，优选为10 90s的范围。实施例实施例1以下，对实施例进行说明。将表1所示的各种钢熔炼而制成钢坯，在1100 1250°C的加热温度下加热后，在 表1所示的终轧温度下进行热轧，在680°c的卷取温度下卷取。接着，酸洗后，以90%的轧 制率进行冷轧。对如上得到的钢板的板厚变化进行评价。板厚变化如下进行评价通过设置在冷
7轧设备上的X射线板厚仪对于钢板卷材长度的全长测定冷轧后的板厚，并以其相对于平均 板厚的变化率进行评价。将变化率达到作为制品能够允许的士3%以下的钢板设为合格并 以〇表示，将超过士3%的钢板设为不合格并以X表示。 而且，在表1中，将热轧的终轧温度为本发明所规定的Ai^H变点以下的钢板设为 〇，除本发明外的超过Ar3相变点的钢板设为X。将以上所得的结果与条件一并示于表1。
权利要求
一种制罐用钢板的制造方法，其特征在于，将钢通过连铸制成钢坯，在Ar3相变点以下的终轧温度下进行热轧，并在卷取、酸洗后，以50～96％的轧制率进行冷轧，所述钢的钢成分以质量％计，含有C0.005％以下、Mn0.05～0.5％、Al0.01～0.12％、N0.0010～0.0070％、B0.15×N～0.75×N，而且含有Nb4×C～20×C、Ti2×C～10×C的1种或2种，余量由Fe及不可避免的杂质构成，其中，B以原子比计为0.20×N～0.97×N，Nb以原子比计为0.52×C～2.58×C，Ti以原子比计为0.50×C～2.51×C。
2.如权利要求1所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在640 750°C的温度下进行所 述卷取。
3.如权利要求1或2所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在所述冷轧后，在150 400°C的温度下进行热处理。
全文摘要
提供一种制罐用钢板的制造方法，其在通过省略再结晶退火工序来实现钢板制造成本的降低时，避免由冷轧时的加工硬化导致的过度高强度化，并抑制钢板卷材的长度方向的板厚变化。钢成分以质量％计，含有C0.005％以下、Mn0.05～0.5％、Al0.01～0.10％、N0.0010～0.0070％、B0.15×N～0.75×N，而且含有Nb4×C～20×C、Ti2×C～10×C的1种或2种，余量由Fe及不可避免的杂质构成，其中，B以原子比计为0.20×N～0.97×N，Nb以原子比计为0.52×C～2.58×C，Ti以原子比计为0.50×C～2.51×C。将上述钢通过连铸制成钢坯，在Ar3相变点以下的终轧温度下进行热轧，并在卷取、酸洗后，以50～96％的轧制率进行冷轧。
文档编号C21D8/02GK101983246SQ20098011215
公开日2011年3月2日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月31日
发明者多田雅毅, 小岛克已, 岩佐浩树, 田中匠, 荒谷诚 申请人:杰富意钢铁株式会社