高強度罐用鋼板及其制造方法

專利名稱：高強度罐用鋼板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及適合作為在焊接等三片加工和DI等二片加工后進行直徑形狀的縮小或擴大加工的罐用原材的高強度罐用鋼板及其制造方法。
背景技術：
近年來，為了降低成本，以及為了減少利用資材和減輕環境負荷，正在進行用于使作為原材的鋼材(鋼板)的制品板厚變薄的制品開發。另外，由于若使制品板厚變薄則剛性降低，因此為了彌補該剛性降低，還需要謀求鋼材的高強度化。但是，在謀求鋼材的高強度化時，由于硬質化，因而存在在凸緣加工和縮徑加工中產生裂紋的問題。針對上述情況，目前提出了各種制造方法。例如，在專利文獻I中，提出了在將鋼中成分控制在一定范圍內的基礎上，在(Ar3相變點_30°C )以上實施熱軋，并在冷軋后進行連續退火的方法。但是，在專利文獻I的方法中，由于為了不使凸緣加工性、縮徑加工性和耐腐蝕性變差而使P為0.02重量％以下、進而使2次冷軋的軋制率為15 30%，因此有效地處理薄的制品是困難的，難以進行生產，而且存在容易發生外觀不良的問題。而且，難以穩定地進行制造，需要改善。`另外，在專利文獻2中，提出了在將鋼中成分和固溶N控制在一定范圍內的基礎上，在(Ar3相變點_30°C)以上實施熱軋，并進行預定的冷卻，繼而進行卷取、水冷，在進行了冷軋之后進行預定加熱曲線的連續退火，從而制造涂裝燒結處理后的屈服應力為550MPa以上的罐用鋼板的方法。但是，在專利文獻2的方法中，存在如下問題:是半極低碳材料，而且為了確保預定的固溶N而提高連續退火的溫度、進而使加熱曲線難以嚴格管理，從而難以進行生產。而且，僅僅通過確保鋼中N的80%以上的固溶N，由于鋼中N含量的偏差而難以穩定地制造預定強度的鋼板，因而需要改善。另外，專利文獻2的方法中總延伸率變小，加工性變差。而且，作為高強度罐用鋼板的代表性的制造方法，提出了下述方法，根據退火種類適當地選擇使用(例如非專利文獻I)。熱軋一酸洗一冷軋一罩式退火(BAF)—第2次冷軋(軋制率:20 50%)熱軋一酸洗一冷軋一連續退火(CAL)—第2次冷軋(軋制率:20 50%)但是，在上述方法中，由于第2次冷軋中的軋制率高達20 50%，軋制載荷高，因而操作效率降低。而且，由于以提高軋制時的潤滑性為目的使用粘度高的各種軋制油，因而存在由軋制油的濃度偏差和部分油附著引起的軋制后外觀不良的問題。而且，在軋制率高的情況下，總伸長率變小，加工性變差，而且鋼板由于軋制而被拉伸，因此與原材的制造方向和加工方向對應的寬度方向和長度方向的耐力差增大。對此，可以考慮將第2次冷軋中的軋制率抑制得較低的方法。但是，在降低軋制率的情況下，難以得到所需要的耐力。專利文獻1:日本專利第3108615號公報專利文獻2:日本特開2001-107187號公報非專利文獻I ^好國匕杉It石缶用表面処理鋼板O技術史”，日本鋼鐵協會，平成10年10月30日發行，P.188如上所述，在希望得到制品板厚薄的罐用鋼板的情況下，沒有能夠兼顧強度和生產率的制造方法，因而現狀是期望這樣的制造方法。本發明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供具有涂裝/燒結處理后的屈服應力YP為500MPa以上的強度的罐用鋼板及其制造方法。

發明內容
本發明如下。[I] 一種高強度罐用鋼板，其特征在于，以質量％計，含有C:大于0.02%且在0.10%以下、S1:0.10% 以下、Mn:1.5% 以下、P:0.20% 以下、S:0.20% 以下、Al:0.10% 以下、N:
0.0120 0.0250%,并且在該N中固溶N為0.0100%以上，余量由Fe及不可避免的雜質構成。[2]如[I]所述的高強度罐用鋼板，其特征在于，表面具有鍍層。

[3] 一種高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，對鋼坯實施鋼坯抽出溫度為12000C以上、終軋溫度為比Ar3相變點溫度低30°C的溫度以上的熱軋，在650°C以下進行卷取，并在酸洗之后實施冷軋，然后進行連續退火，所述鋼坯以質量％計，含有C:大于0.02%且在 0.10% 以下、S1:0.10% 以下、Mn:1.5% 以下、P:0.20% 以下、S:0.20% 以下、Al:0.10%以下、N:0.0120 0.0250%，余量由Fe及不可避免的雜質構成。[4]如[3]所述的高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，在所述連續退火之后，進行軋制率為10%以上且小于20%的第2次冷軋。[5]如[3]或[4]所述的高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，將所述連續退火的均熱溫度設為Ar1相變點溫度以上。[6]如[3] [5]中任一項所述的高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，在所述連續退火或所述第2次冷軋之后，實施鍍敷處理。另外，在本說明書中，表示鋼的成分的％，全部為質量％。而且，在本發明中，“高強度罐用鋼板”是指具有涂裝/燒結處理后的屈服應力YP為500MPa以上的強度的罐用鋼板。另外，本發明的高強度罐用鋼板以罐用原材為對象。而且，不論有無表面處理，均可實施鍍錫、鍍鎳錫、鍍鉻(所謂的無錫鍍)或有機包覆等，可以應用在極廣范圍的用途中。另外，對于鋼板的厚度沒有特殊限制，但從最大限度地活用本發明而得到效果的方面出發，優選板厚為0.3mm以下，更優選為0.2mm以下。特別優選為0.170mm以下。
具體實施例方式本發明人為了解決上述問題而進行了深入研究。結果得到以下見解。發明人發現，通過以低碳材料作為成分組成，確保固溶N量的絕對量為一定值以上，并在制罐加工前實施的印刷工序或膜層壓工序、干燥/燒結工序等中通過淬火時效和應變時效進行硬化，能夠確保高強度的材質。如上所述，在本發明中，通過基于上述見解控制成分，從而制成了高強度罐用鋼板。下面詳細地說明本發明。本發明的高強度罐用鋼板是具有涂裝/燒結處理后的屈服應力YP為500MPa以上的強度的罐用鋼板。而且，在本發明中，通過使用低碳材料，確保固溶N量的絕對量為一定值以上，進而通過涂裝燒結處理后的時效硬化不進行2次冷軋或進行低軋制率的2次冷軋，能夠提高罐用鋼板的生產率，且高強度化成為可能。另外，不進行2次冷軋，即連續退火后實施約1%的表面光軋而得到的罐用鋼板，涂裝/燒結處理后的總伸長率El為20%以上。另外，以10%以上且小于15%的軋制率進行2次冷軋的罐用鋼板，涂裝/燒結處理后的總伸長率El超過10%。對本發明的容器用鋼板的成分組成進行說明。C:超過0.02%且在0.10%以下C是通過固溶強化使鋼的強度增加的有效的元素，但另一方面形成碳化物，使鋼板的延展性降低，進而使加工性降低。 C成分多時，使2次冷軋后的鋼板硬質化，從而使制罐性和縮徑加工性變差。另外，由于焊接部的顯著的硬質化，成為在凸緣加工時產生HAZ裂紋的元素。若C超過0.10%，則這些影響變得顯著，因此使C為0.10%以下。另一方面，若C成分變得極低，則存在必須在2次冷軋的軋制率為20%以上的強壓下才能確保強度的問題，因此使C含量大于0.02%。優選C為0.03%以上且0.05%以下。Si:0.10% 以下Si是通過固溶強化使鋼的強度增加的元素，但大量的添加會產生表面處理性變差、耐腐蝕性變差等問題，因此將Si限定為0.10%以下。另外，特別是要求優良的耐腐蝕性時，優選使Si為0.02%以下。Mn:1.5% 以下Mn是對于利用S防止熱裂有效的元素。而且，通過根據S量適當添加Mn，能夠得到防止裂紋的效果。為了發揮上述效果，優選添加0.20%以上的Mn。另外，Mn還具有使結晶粒微細化的作用。另一方面，若大量添加，則耐腐蝕性顯示出變差的傾向，而且使鋼板硬質化至需要以上，從而使凸緣加工性、縮徑加工性變差，因此使其上限為1.5%。優選Mn為
0.20%以上且0.30%以下。P:0.20% 以下P使鋼顯著地硬質化，但還使凸緣加工性和縮徑加工性變差，而且顯著地使耐腐蝕性變差。因此，在本發明中，將P限定為0.20%以下。優選P為0.001%以上且0.018%以下。S:0.20% 以下S在鋼中以夾雜物的形式存在，是使鋼板的延展性減少、進而使耐腐性變差的元素。因此，使S為0.20%以下。優選S為0.001%以上且0.018%以下。Al:0.10% 以下Al與固溶N結合而形成A1N，具有降低固溶N量的效果。而且，Al含量的增加導致再結晶溫度的上升，需要將退火溫度設為高溫。在高溫退火中，由于形成A1N，固溶N量降低，時效硬化量降低，因此導致鋼板強度的降低。在低碳材料的情況下，在Al含量超過
0.10%時這種現象變得顯著。因此，將Al限定為0.10%以下。另外，從在鋼的熔煉工序中穩定操作的觀點出發，優選使Al為0.020%以上。優選Al為0.020%以上且0.060%以下。N:0.0120 0.0250%N是使時效硬化性增加的元素，在本發明中積極地含有。認為在低碳材料的情況下含有0.0120%以上的N時，時效硬化性顯著增加。另一方面，N含量超過0.0250%時，軋制原材(鋼坯)上產生裂紋缺陷的危險性顯著增大。因此，將N限定為0.0120%以上且0.0250%以下。罐用鋼板(冷軋鋼板)的固溶N:0.0100%以上為了確保作為本發明特征的大的時效硬化性，需要使罐用鋼板(冷軋鋼板)中的固溶N量為0.0100%以上。這在本發明中是最重要的要素。本發明的冷軋鋼板，優選在將熱軋板酸洗后冷軋，然后進行連續退火，并根據需要進行第2次冷軋而制造，但在該連續退火工序中AlN存在析出傾向，因此重要的是控制罐用鋼板(冷軋鋼板)中的固 溶N量不低于0.0100%。另外，在本發明中，通過通常實施的利用溴代酯(bromoester)溶解處理后的提取分析求出成為AlN的N量(以下稱為N as AlN),將從總N量中減去N as AlN而得到的值作為固溶N量。另外，優選上述的固溶N量和固溶C量總計為0.0150%以上。固溶C量還可以根據內耗測定或從總C量中減去從鋼板中提取的析出物中的C量而求出。余量為Fe和不可避免的雜質。除上述成分以外的余量為Fe和不可避免的雜質。而且，作為不可避免的雜質，例如可以容許Sn:0.01%以下。下面對本發明的高強度罐用鋼板的制造方法進行說明。本發明的高強度罐用鋼板通過以下的方法得到。首先，將由上述組成構成的鋼水通過使用了轉爐等的通常公知的熔煉方法熔煉，通過連鑄法等通常公知的鑄造方法制成軋制原材(鋼坯)。然后，使用這些軋制原材，通過熱軋制成熱軋板。此時，使鋼坯抽出溫度為1200°C以上，使終軋溫度為(Ar3相變點溫度-30) V以上(優選為Ar3相變點溫度以上)。接著，在650°C以下進行卷取，實施酸洗后，進行冷軋，再實施連續退火。進而根據需要，實施軋制率為10%以上且小于20%(優選10%以上且小于15%)的第2次冷軋。另外，還可以實施鍍敷處理。下面詳細地進行說明。鋼坯抽出溫度:1200°C以上為了使罐用鋼板的固溶N量為0.0100%以上，將鋼坯插入加熱爐進行加熱，使從加熱爐抽出的溫度為1200°C以上。這是為了促進AlN的分解，確保預定量的固溶N量。優選將鋼坯插入保持在該溫度的加熱爐中進行加熱。終軋溫度:(Ar3相變點溫度_30°C )以上在本發明中，為了有效地抑制AlN的析出，進而不發生各向異性和加工性的變差，使熱軋中的終軋溫度為(Ar3相變點溫度-30°C )以上。終軋溫度低于(Ar3相變點溫度-30°C)時，AlN的析出變得顯著，固溶N減少，發生各向異性和加工性的變差。而且，優選終軋溫度為Ar3相變點以上。另外，優選在終軋后通過水冷進行強制冷卻。由此，能夠抑制AlN的析出。卷取溫度:650°C以下為了抑制N被Al固定，使卷取溫度為650°C以下。卷取溫度超過650°C時，AlN析出量顯著增加，固溶N減少，結果不能得到作為目標的時效硬化性。而且，為了穩定地得到高的時效硬化性，更優選使卷取溫度為600°C以下。另外，在本發明中，優選在卷取后卷材狀態下進行空冷或水冷。在水冷的情況下，生產率提高成為可能，但為了鋼板的板寬方向和長度方向的材質的均勻性，優選進行空冷。酸洗、冷軋對如上制得的熱軋板進行酸洗、冷軋，制成冷軋板。酸洗只要根據常法用鹽酸、硫酸等酸除去表面銹皮即可。冷軋率也根據常法設定，板厚越薄冷軋率越高。連續退火的均熱溫度:600°C以上(優選條件)在連續退火工序中，優選在600°C以上的溫度范圍內進行均熱。均熱溫度為600°C以上時，再結晶的進行快，冷軋中導入的加工應變不殘留，延展性高，適合沖壓加工。而且，在Ar1相變點以上進行均熱時，能進一步提高強度，因此優選。在Ar1相變點以上進行均熱時，推測部分地成為珠光體組織對強度有貢獻。另外，只要在該溫度范圍內即可，沒有必要特別地保持為一定的溫度。從操作的穩定性出發，有IOs以上的均熱相當時間就足夠。優選在連續退火后進 行約1%的表面光軋，進行表面粗糙度和硬度的調整。經以上的工序得到的冷軋鋼板，成為涂裝/燒結處理后的總伸長率El為20%以上且加工性極優良的罐用鋼板。連續退火后，可以進一步實施軋制率為10%以上且小于20%的第2次冷軋。該第2次冷軋以進一步高強度化為主要目的。通過使軋制率為10%以上，能夠實現進一步高強度化。通過使軋制率小于20%,能確保伸長率(涂裝/燒結處理后的總伸長率El為8%以上 15%以下)且不使加工性變差地得到上述高強度化的效果。特別是，通過使第2次冷軋的軋制率為10%以上且小于15%，能夠確保涂裝/燒結處理后的總伸長率El超過10%。通過使軋制率小于20%，能確保伸長率且不使加工性變差地得到上述高強度化的效果。實施了軋制率為10%以上且小于20%的第2次冷軋的冷軋鋼板，成為涂裝/燒結處理后的總伸長率El為8%以上 15%以下、具有優良的加工性且強度極高的罐用鋼板。車L制率優選為10%以上且小于15%，得到涂裝/燒結處理后的總伸長率El為10%以上的冷軋鋼板。經以上的工序得到冷軋鋼板。然后，通過制罐加工前(沖壓加工前)的涂裝/燒結處理制成硬質材料，在應用于板厚為0.3mm以下的極薄鋼板時能更有效地發揮其優越性。另外，通過上述工序制造的冷軋鋼板，成為固溶N量為0.0100%以上、涂裝/燒結處理后的屈服應力YP為500MPa以上的高強度罐用鋼板。而且，本發明的罐用鋼板能夠得到大的伸長率，因此加工性優良。本發明的罐用鋼板，通過固溶N而得到大的時效硬化性。因此，涂裝/燒結處理后的屈服應力YP為500MPa以上，能夠有利于鋼板的薄壁化。另外，本發明的冷軋鋼板，通過有效地利用固溶N的作用，在鍍敷后的回流處理后強度也增加，而且在沖壓成形后的涂裝燒結工序時也發生顯著的時效硬化現象，能夠帶來罐體強度的飛躍性的增加。在本發明中，可以在如上得到的冷軋鋼板的表面(至少單面)上形成鍍層，制成鍍敷鋼板。表面上形成的鍍層可以采用應用于罐用鋼板的任意鍍層。作為鍍層，可以例示鍍錫、鍍鉻、鍍鎳、鍍鎳鉻。另外，在上述鍍敷處理后涂裝、粘貼有機樹脂膜等也沒有任何問題。實施例1將由表I所示的成分構成的鋼在轉爐中熔煉，通過連鑄法制成鋼坯。然后，對這些鋼坯在表2所示的條件下進行熱軋，制成板厚為2.0mm的熱軋板。接著，對如上得到的熱軋板實施利用酸洗的脫銹皮處理，進而實施冷軋，在表2所示的條件下進行連續退火以及部分進行2次軋制，制成終軋板厚為0.17mm的冷軋鋼板。表權利要求
1.一種高強度罐用鋼板，其特征在于，以質量％計，含有C:大于0.02%且在0.10%以下、S1:0.10% 以下、Mn:1.5% 以下、P:0.20% 以下、S:0.20% 以下、Al:0.10% 以下、N:0.0120 0.0250%,并且在該N中固溶N為0.0100%以上，余量由Fe及不可避免的雜質構成。
2.如權利要求1所述的高強度罐用鋼板，其特征在于，表面具有鍍層。
3.一種高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，對鋼坯實施鋼坯抽出溫度為1200°C以上、終軋溫度為比Ar3相變點溫度低30°C的溫度以上的熱軋，在650°C以下進行卷取，并在酸洗之后實施冷軋，然后進行連續退火，所述鋼坯以質量％計，含有C:大于0.02%且在0.10% 以下、S1:0 .10% 以下、Mn:1.5% 以下、P:0.20% 以下、S:0.20% 以下、Al:0.10% 以下、N:0.0120 0.0250%，余量由Fe及不可避免的雜質構成。
4.如權利要求3所述的高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，在所述連續退火之后，進行軋制率為10%以上且小于20%的第2次冷軋。
5.如權利要求3或4所述的高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，將所述連續退火的均熱溫度設為Ar1相變點溫度以上。
6.如權利要求3 5中任一項所述的高強度罐用鋼板的制造方法，其特征在于，在所述連續退火或所述第2次冷軋之后，實施鍍敷處理。
全文摘要
本發明提供具有涂裝/燒結處理后的屈服應力為500MPa以上的強度的罐用鋼板及其制造方法。所述鋼板以質量%計，含有C大于0.02%且在0.10%以下、Si0.10%以下、Mn1.5%以下、P0.20%以下、S0.20%以下、Al0.10%以下、N0.0120～0.0250%，并且在該N中固溶N為0.0100%以上，余量由Fe及不可避免的雜質構成。通過確保固溶N量的絕對量為一定值以上，并在制罐加工前實施的印刷工序或膜層壓工序、干燥/燒結工序等中通過淬火時效和應變時效進行硬化，能夠確保高強度的材質。而且，在進行制造時，實施鋼坯抽出溫度為1200℃以上、終軋溫度為(Ar3相變點溫度-30)℃以上的熱軋，并在650℃以下進行卷取。
文檔編號C21D8/02GK103205657SQ20131010812
公開日2013年7月17日 申請日期2009年4月1日 優先權日2008年4月3日
發明者荒谷誠, 加藤壽勝, 河村勝人, 田中匠, 小島克己, 佐藤覺, 筋田成子, 小泉正樹 申請人:杰富意鋼鐵株式會社