高強度高加工性鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種高強度高加工性鋼板，以鋼板質量％計，含有：C：大于0.020％且低于0.040％、Si：0.003％以上且0.100％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.001％以上且0.100％以下、S：0.001％以上且0.020％以下、A1：0.005％以上且0.100％以下、N：大于0.0130％且低于0.0170％，余量由Fe及不可避免的雜質構成，該鋼板在軋制方向的拉伸強度為520MPa以上、埃氏值為5.0mm以上，且至少在將成為罐內面的一側具有樹脂薄膜層。
【專利說明】高強度高加工性鋼板及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及適用于易開蓋用鋼板的適合的高強度高加工性鋼板及其制造方法。

【背景技術】
[0002]在飲料罐或罐頭所用的鋼板中，蓋部或底部、三片罐的罐體、拉伸罐等有時使用被 稱為DR(Double Reduce)材料的鋼板。通過在退火后再次進行冷乳的DR法所制造的DR材 料，與僅通過軋制率小的調質軋制制造的SR (Single Reduce)材料相比，更容易將板厚度變 薄。因此，通過使用DR材料，可以降低制罐成本。另一方面，根據冊法，由于是通過在退火 后再次進行冷軋而產生加工硬化，所以雖然能制造既薄又硬的鋼板，但相反與R材料相比 其加工性較差。
[0003]作為飲料罐或罐頭的蓋，廣泛使用容易開罐的E〇E(Easy Open End:易開蓋）。在 制造 E0E時，需要通過伸出加工使鉚釘成形以用于安裝勾掛手指的翼片。另一方面，作為制 罐材料的鋼板需要與板厚度相對應的強度，在DR材料的情況下，為了確保做薄帶來的經濟 效果，需要約 520MPa以上的拉伸強度。在現有的DR材料中，很難兼顧上述的加工性與強度， 因此，E0E逐漸使用了 SR材料。但是，現在根據降低成本的觀點，對于E0E使用DR材料的 要求也在變高。
[0004] 在這樣的背景下，在專利文獻1中公開了一種鉚釘成形性優異的易開蓋的罐蓋 用鋼板及其制造方法，所述罐蓋用鋼板的特征在于，碳的含量為0.02%以下，硼的含量為 0.010?0.020 %的范圍內；該制造方法的特征在于，在壓下率30 %以下進行二次冷乳。另 夕卜，在專利文獻2中公開了一種DR材料，其特征在于，時效處理后的平均蘭克福特值為L 〇 以下，該文獻還記載了該DR材料對E0E的鉚釘成形性優異。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本專利第3740779號公報
[0008] 專利文獻2 :國際公開第2008/018531號


【發明內容】

[0009] 發明要解決的課題
[0010] 但是，上述現有技術均存在問題。s卩，適用的罐蓋的直徑越大則鋼板需要越大的 強度，但是專利文獻1記載的鋼板由于碳含量少，所以要得到較大的強度，需要增加氮的含 量。然而，由于該鋼板含有一定量以上的硼，所以如果氮的含量變大，會導致高溫延展性降 低，連續鑄造時會產生板坯裂紋。因此，專利文獻1記載的鋼板無法適用于大直徑的Ε0Ε。
[0011] 另一方面，專利文獻2記載的鋼板通過減少平均蘭克福特值而實現了良好的鉚釘 成形性。但是，只有通過接近圓柱狀的伸出加工來成形鉚釘的情況該方法才能發揮效果，在 通過接近球狀的伸出加工來成形鉚釘的情況下，鉚釘成形性不充分。因此，希望提供一種拉 伸強度為520MPa以上且埃氏值為5. 0mm以上的高強度高加工性鋼板。
[0012]本發明是鑒于上述課題而創進行的，其目的在于，提供一種高強度高加工性鋼板 及其制造方法，可得到拉伸強度為520MPa以上且埃氏值為5. Omni以上的高強度高加工性鋼 板。
[0013] 解決課題的方法
[0014]本發明的發明人等反復進行深入研究的結果發現，為了兼顧鋼板的加工性與強 度，將碳的含量限制在適當的范圍以防止加工性降低，并通過增加氮的含量來確保強度，并 且將退火后的二次冷軋率限制在適當范圍內的方式很有效。本發明的發明人等還發現，如 果熱軋后的卷取溫度較髙，則析出的滲碳體會變得粗大，局部延伸會降低，因此，需要將卷 取溫度也限制在適當的溫度范圍內。并且，本發明的發明人等發現，通過將適當厚度的樹脂 薄膜層設置在將成為罐內面的一側，會使伸出加工的鉚釘成形性顯著提升。
[0015]本發明涉及的高強度高加工性鋼板的特征在于，以質量％計，含有，c :大于 0· 020 % 且低于 0. 040 %、Si :0· 003 % 以上且 0· 100 % 以下、Μη :0· 10 % 以上且 〇· 60 % 以 下、P :0.001 %以上且0. 100%以下、s :0.001 %以上且0.020%以下、Α1 :0. 005 %以上且 0. 100%以下、N:大于0.0130%且低于0.0170%，余量由Fe及不可避免的雜質構成，并且至 少所述鋼板在將成為罐內面的一側具有樹脂薄膜層，乳制方向的拉伸強度為 520MPa以上、 埃氏值為5. Oram以上。
[0016] 優選的樹脂薄膜層的厚度在5?100 μ m的范圍內。
[0017] 本發明涉及的高強度高加工性鋼板的制造方法包括：
[0018]通過連續鑄造將鋼做成板坯，將板坯在加熱溫度設為1150-C以上進行熱乳，在 600°C以下的溫度卷取，接著進行一次冷軋，然后以均熱溫度600?7〇〇。〇、均熱時間1〇? 5〇秒鐘進行連續退火，再以8.0?15.0%的軋制率進行二次冷軋，通過電解法形成表面 處理被膜，然后至少在將成為罐內面的一側粘貼樹脂薄膜，制造乳制方向的拉伸強度為 520MPa以上、埃氏值為5. 0mm以上的鋼板，
[0019]所述鋼板以質量％計，含有：
[0020] C :大于 〇· 020%且低于 0· 040%、Si :0· 003% 以上且 0· 100% 以下、Μη :0· 10% 以 上且0_60%以下、？：〇.〇〇1%以上且〇.1〇〇%以下、3:0.001%以上且 0.020%以下、八1: 0.005%以上且0·100%以下、N:大于0·0130%且低于0·0170%，余量由Fe及不可避免的 雜質所構成。
[0021] 發明的效果
[0022]根據本發明的高強度高加工性鋼板及其制造方法，可得到拉伸強度為520MPa以 上，且埃氏值為5. 0圓以上的高強度高加工性鋼板。另外，其結果，在E0E的鉚釘成形時不 會產生裂紋，能夠采用板厚較薄的DR材料來制蓋，從而可實現E0E用鋼板的大幅薄片化。

【具體實施方式】
[0023] 以下，對本發明進行詳細說明。
[0024] 本發明的高強度高加工性鋼板可適用于拉伸強度為520MPa以上、且埃氏值為 5. Omm以上的易開蓋用鋼板。這種鋼板可如下制造：使用含有低于〇· 040%的碳的鋼，將熱 乳后的卷取溫度及二次冷乳率設定為適當的條件，并且在將成為罐內面的一側粘貼樹脂薄 膜。以下對本發明的高強度高加工性鋼板的成分組成進行說明。
[0025][高強度高加工性鋼板的成分組成]
[0026] (1)C:大于 0.020%且低于 0.040%
[0027] 在本發明的高強度高加工性鋼板中，通過將C (碳）含量抑制得較低來發揮高加工 性。如果c含量為〇· 040%以上，則鋼板會變得過硬，無法在確保加工性不變的同時以二次 冷軋制造薄鋼板。因此，C含量的上限為低于0.040%。另一方面，如果C含量為0.020%以 下，則無法得到獲得鋼板薄片化的顯著經濟效果所需要的520MPa的拉伸強度。因此，C含 量的下限為大于0.020%。
[0028] (2) Si :0.003% 以上且 0· 100% 以下
[0029] 如果Si(硅）的含量超過0· 100%，則引起表面處理性降低、耐腐蝕性變差等問題。 因此，Si含量的上限為0· 100%。另一方面，如果Si含量低于0.003%，則精煉成本過大。 因此，Si含量的下限為〇· 003%。Si含量優選為〇. 003%以上且0· 035%以下的范圍內。
[0030] (3)Μη :0· 10% 以上且 0.60% 以下
[0031] Μη(猛）是用于防止S(硫）導致的熱軋中的紅熱脆性，具有使晶粒微細化的作用， 是確保得到理想材質所必需的元素。為了發揮這些效果，需要添加至少0. 10%以上的Μη。 另一方面，如果將Μη添加過量，則導致耐腐蝕性變差，或者鋼板過度硬質化。因此，Μη含量 的上限為0.60%。Μη含量優選為0· 19%以上且0.60%以下的范圍內。
[0032] (4) P :0.001% 以上且 〇· 100% 以下
[0033] p(磷）是使鋼硬質化，使加工性變差并且使耐腐蝕性也變差的有害元素。因此，P 含量的上限為0.100%。另一方面，P含量低于0.001 %時，脫磷成本會過大。因此，p含量 的下限為〇· 001%。P含量優選為0· 001%以上〇. 015%以下的范圍內。
[0034] (5) S :0.001 % 以上且 0.020 % 以下
[0035] S是在鋼中作為夾雜物存在，是使加工性變差并且使耐腐蝕性變差的有害元素。因 此，s含量的上限為0.〇2〇%。另一方面，S含量低于0.001%時，則脫硫成本會過大。因此， S含量的下限為0.001%。S含量優選為0.007%以上且0.014%以下的范圍內。
[0036] (6) A1 :0· 005 % 以上且 〇· 1〇〇 % 以下
[0037] A1 (鋁）是制鋼時作為脫氧材料所需要的元素。如果A1含量少，則脫氧不充分，夾 雜物增加，加工性變差。A1含量只要在0.005%以上，就能夠充分進行脫氧。另一方面，如 果A1含量大于0. 100%，則由氧化鋁簇等導致的表面缺陷的產生頻率增加。因此，A1含量 為0. 005%以上且0· 100%以下。
[0038] (7)N :大于 0· 0130%且低于 〇. 0170%
[0039]本發明的高強度高加工性鋼板中，雖然降低了 c含量但是提高了 N(氮）含量，來 確保強度。由N帶來的強化對伸出加工性的影響較小，所以可以無損埃氏值而將鋼板高強 度化。如果N含量為0.0130%以下，則無法得到罐蓋所需要的強度。另一方面，如果添加大 量N，則熱延展性變差，在連續鑄造中會產生板坯的裂紋。因此， N含量的上限為〇. 〇17〇%。 [0040] (8)其它成分
[0041]除上述成分以外，余量為Fe (鐵）及不可避免的雜質，可以含有在公知的焊接罐 用鋼板中通常含有的成分元素。例如，根據目的可含有：Cr(鉻）：〇.1〇%以下、 Cu(銅）： 0.20%以下、奶（鎳）：0.15%以下、]?〇(鉬）：〇.〇5%以下、11(鈦） ：0_3%以下、吣（鈮）： 0.3%以下、Zr(鋯）：0.3%以下、V(釩）：〇_3%以下、Ca(鈣）：0.01%以下等成分元素。
[0042][高強度高加工性鋼板的特性]
[0043] 以下對本發明的高強度高加工性鋼板的機械性質進行說明。
[0044] 本發明的高強度高加工性鋼板的拉伸強度為520MPa以上。如果拉伸強度低于 520MPa，則為了確保作為制蓋材料的鋼板的強度，而無法將鋼板做薄到獲得顯著經濟效果 的程度。因此，拉伸強度為520MPa以上。需要說明的是，上述拉伸強度可以通過文獻"JIS Z2241"所示的金屬材料拉伸試驗方法測定。
[0045] 本發明的高強度高加工性鋼板的埃氏值為5. 0mm以上。如果埃氏值低于5. Omm，則 在鉚釘成形時會產生裂紋。因此，埃氏值為5. 0mm以上。埃氏值通過文獻"JIS Z2247"所 示的埃氏值試驗方法測定。在鉚釘成形時，對鋼板施加的加工的方式為伸出加工，可認為是 朝與板面平行的所有方向的拉伸變形。為了評價鋼板對于該加工的變形能力，需要做同樣 的伸出加工試驗，以單純的單軸拉伸試驗的總伸長率值或蘭克福特值無法評價。
[0046][高強度高加工性鋼板的表面包覆]
[0047]以下對本發明的高強度高加工性鋼板的表面包覆進行說明。
[0048] 鉚釘成形通過伸出加工進行，對將成為罐外面的一側實施伸出加工。因此，在進行 加工時，工具接觸作為罐內面的一側使鋼板變形。通過將樹脂薄膜夾在該工具和鋼板之間 使其接觸，提升工具和鋼板之間的潤滑性。由此，提升了伸出加工的均勻性，能夠有效地防 止裂紋的產生。此外，將樹脂薄膜不只夾在工具和鋼板之間，更適合將樹脂薄膜覆蓋于鋼板 表面，有助于提高耐腐蝕性。
[0049] 作為樹脂薄膜，沒有特別限定，可以使用各種熱塑性樹脂或熱固化性樹脂。例如可 以是聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚 物、離聚物等烯烴類樹脂薄膜、或聚對苯二甲酸丁二醇酯等聚酯薄膜、或尼龍6、尼龍66、尼 龍11、尼龍12等聚酰胺薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜等熱塑性樹脂薄膜的未拉 伸或經過二軸拉伸而成的薄膜。
[0050] 對鋼板粘貼樹脂薄膜時使用粘接劑的情況下，優選使用聚氨酯類粘接劑、環氧類 粘接劑、酸改性烯烴樹脂類粘接劑、共聚聚酰胺類粘接劑、共聚聚酯類粘接劑（厚度：0. 1? 5·0μπι)等。并且也可以對鋼板一側或樹脂薄膜一側涂布熱固性涂料，將其作為粘接劑，涂 布的厚度在〇. 05?2. 0 μ m的范圍內。另外，也可以單獨或組合使用兩種以上的苯酚環氧、 氨基-環氧等改性環氧涂料、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化 物、氯乙烯-乙酸乙烯酯-順丁烯二酸酐共聚物、環氧改性乙烯基涂料、環氧氨基改性乙烯 基涂料、環氧苯酚改性乙烯基涂料等改性乙烯基涂料、丙烯酸類涂料、苯乙烯-丁二烯類共 聚物等合成橡膠類涂料等熱塑性或熱固性涂料。
[0051] 樹脂薄膜層的厚度優選為5?100 μ m的范圍內。如果樹脂薄膜的厚度低于5 μ m， 則伸出加工時容易斷裂，很可能不能發揮充分的效果。如果樹脂薄膜的厚度超過100 μ m，則 使鋼板變形量增加的效果變大，容易產生鋼板裂紋。
[0052][高強度高加工性鋼板的制造方法]
[0053] 接著，對本發明的高強度高加工性鋼板的制造方法進行說明。
[0054] 本發明的高強度高加工性鋼板如下制造：使用通過連續鑄造所制造的由上述組分 構成的鋼板坯，將板坯再加熱溫度設為1150°C以上進行熱乳，之后在600°C以下的溫度卷 取，接著進行一次冷軋，然后以均熱溫度600? 7〇(TC、均熱時間10?50秒進行連續退火， 再以8. 0?15. 0%的軋制率進行二次冷乳，在通過電解法形成表面處理被膜之后，至少在 將成為罐內面的一側粘貼樹脂薄膜。
[0055] 通常只進行一次冷乳很難達到有顯著經濟效果的薄板厚度。即，通過一次冷乳得 到較薄的板厚度，對乳機的負荷過大，就設備能力來說是不能實現的。例如，在要將最終板 厚度設為〇. 15mra的情況下，如果使熱軋后的板厚度為2. 0圓，則需要92. 5%這樣大的一次 冷札率。另外，為了使冷軋后的板厚度減小，雖然也可考慮在熱乳的階段軋制得比平常更 薄，但如果使熱軋的乳制率增大，則乳制中的鋼板的溫度會降低過多，無法達到給定的精乳 溫度。另外，如果退火前的板厚度減小，則在實施連續退火的情況下，在退火中產生鋼板斷 裂或變形等問題的可能性變大。由于這些原因，在本發明中，優選在退火后實施第二次的冷 軋（二次冷軋），得到極薄的鋼板。
[0056] 如果熱乳后的卷取溫度超過600°C，則所形成的珠光體組織會變得粗大，這會成為 脆性斷裂的起點，導致局部伸長率降低，很難得到5. Omm以上的埃氏值。因此，熱乳后的卷 取溫度優選設為600°C以下，更優選為550?600°C的范圍內。
[0057] 如果連續退火的均熱溫度低于600°C或均熱時間低于10秒鐘，則再結晶會不充 分，很難得到5. Omm以上的埃氏值。另一方面，如果均熱溫度超過7〇〇°C或均熱時間超過50 秒鐘，則再結晶導致的晶粒成長過大，很難得到拉伸強度520MPa。因此，理想的連續退火在 均熱溫度600?700°C、均熱時間10?50秒鐘的條件下進行。
[0058] 如果二次冷乳率超過15. 0%，則二次冷軋導致的加工硬化過大，很難得到5. Omm 以上的埃氏值。因此，二次冷軋率優選為15.0%以下。另一方面，如果二次冷軋率低于 8. 0%，則很難達到罐蓋所需要的強度。因此，二次冷軋率的下限優選為8. 0%。
[0059] 在二次冷乳的后，通過電解法形成表面處理被膜。作為被膜，可以應用廣泛用于罐 蓋的馬口鐵或無錫薄鋼板的電解鍍錫被膜、或電解鉻酸處理被膜等。通過設置這些被膜，可 提高樹脂薄膜與鋼板的密合性。
[0060] 在形成表面處理被膜后，至少在將成為罐內面的一側粘貼樹脂薄膜。作為粘貼的 方法，可以是將鋼板加熱使樹脂薄膜熱熔接的方法、或使用粘接劑粘貼的方法等。
[0061] [實施例]
[0062] 將含有表1所示成分組成且余量為Fe及不可避免的雜質的鋼用轉爐熔制，通過連 續鑄造得到鋼坯。將所得到的鋼坯進行再加熱后，以表2所示的條件實施熱軋。熱軋的精 乳溫度為880°C，乳制后實施酸洗。接著以軋制率90%進行一次冷乳后，以表2所示的條件 實施連續退火及二次冷乳。在如上得到的鋼板的兩面連續實施電解鉻酸處理，得到單面鉻 附著量為l〇〇mg/m 2的無錫薄鋼板。而且，將共聚比12mol%的間苯二甲酸共聚聚對苯二甲 酸乙二醇酯薄膜層壓于兩面，得到樹脂包覆鋼板。層壓是以一對橡膠輥夾著加熱至245°C的 鋼板和薄膜，將薄膜熔接于金屬板，在通過橡膠輥后1秒鐘以內進行水冷。此時，鋼板的進 給速度為40m/min，橡膠輥的夾持長度為17mm。夾持長度為橡膠輥和鋼板相接的部分的輸 送方向的長度。將薄膜層的厚度示于表1。
[0063] σ> "[表 ?] ,_,_,

【權利要求】
1. 一種高強度高加工性鋼板，其以質量％計，含有： C :大于0.020%且低于0· 040%、Si :0.003%以上且0· 100%以下、Μη :0· 10%以上且 0.60% 以下、P :0.001% 以上且 0. 100% 以下、S :0.001% 以上且 0.020% 以下、A1 :0.005% 以上且0. 100 %以下、N:大于0.0130 %且低于0. 0170%，余量由Fe及不可避免的雜質構 成， 所述鋼板至少在將成為罐內面的一側具有樹脂薄膜層，且軋制方向的拉伸強度為 520MPa以上、埃氏值為5. 0mm以上。
2. 如權利要求1所述的高強度高加工性鋼板，其中樹脂薄膜層的厚度在5?100 μ m的 范圍內。
3. -種高強度高加工性鋼板的制造方法，該方法包括： 通過連續鑄造將鋼做成板坯，將板坯在加熱溫度設為1150°C以上進行熱軋，在600°C 以下的溫度卷取，接著進行一次冷軋，然后以均熱溫度600?700°C、均熱時間10?50秒鐘 進行連續退火，再以8. 0?15. 0%的軋制率進行二次冷軋，通過電解法形成表面處理被膜， 然后至少在將成為罐內面的一側粘貼樹脂薄膜，制造軋制方向的拉伸強度為520MPa以上、 埃氏值為5. 0mm以上的鋼板， 所述鋼板含有： C:大于0.020%且低于0. 040%、Si :0.003%以上且0. 100%以下、Μη :0. 10%以上且 0. 60% 以下、P :0.001 % 以上且 0. 100% 以下、S :0.001 % 以上且 0. 020% 以下、A1 :0.005% 以上且0. 100%以下、N :大于0. 0130%且低于0. 0170%，余量由Fe及不可避免的雜質所構 成。
【文檔編號】C21D9/46GK104245985SQ201380017624
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月3日 優先權日:2012年4月6日
【發明者】田中匠, 小島克己, 飛山洋一 申請人:杰富意鋼鐵株式會社