桶用鋼板及其制造方法和桶的制作方法

專利名稱：桶用鋼板及其制造方法和桶的制作方法
技術領域：
本發明是關于桶用鋼板及其制造方法和桶，更詳細地說，是關于使該鋼板達到比以往薄壁、輕量、高溫強度和低溫韌性優良的技術，以及用這樣的鋼板制造再使用頻度高的桶的技術。
背景技術：
桶大致分為在日本工業標準(以下，為JIS)Z 1600中規定的敞開型桶和在JIS Z 1601中規定的密封型桶。這些桶以鋼板作為原材料，以成為蓋的圓盤狀頂蓋、成為底的圓盤狀底板和以彎曲成形及焊縫焊接形成圓筒狀地桶體的桶體板而形成。而且，敞開型桶僅在上述圓筒狀桶體板的一端以“卷邊接縫加工”(以下，稱為卷邊接縫)接合底板，在另一端可脫離地安裝頂蓋。密封型桶是在上述圓筒狀桶體板的兩端分別以卷邊接縫接合頂蓋和底板的密封容器。這里，所謂“卷邊接縫加工”是將兩塊鋼板彼此相互接合時，使這些鋼板的端部重合，通過向同一方向卷邊而接合。再者，由于卷邊次數不同，有叫做“2層卷邊接縫”或“3層卷邊接縫”等方式。
這些桶在其外面以及根據需要在內面進行化學處理和涂裝。另外，該桶是物體的搬運、保存容器，因此要求尺寸精度、焊接部和接合部(卷邊接縫部)的健全性。進而，在搬運等經受外力時，若桶體變形，不僅在堆積等時產生故障，而且也損害外觀，因而要求作為桶體的強度。為此，在JIS標準中規定了該桶的氣密試驗(水壓試驗)、落下試驗、堆積試驗等。
作為這種桶的頂蓋、底板、桶體板的原材料，以往一般使用在JIS G3131中規定的熱軋軟鋼板(鋼帶)，或者在JIS G 3141中規定的冷軋鋼板(鋼帶)。具體地說，是以“裝箱退火裝置”或者“連續退火裝置”將低碳鋁鎮靜冷軋鋼板進行處理的鋼板。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，該鋼板大約具有屈服應力(YS)為225MPa、抗拉強度(TS)為340MPa、延伸率(EL)為42％的性能。并且，板厚是0.5～1.6mm，例如，使用頻度高的200升密封型桶(1種H級)的板厚是1.6mm。板厚為厚的桶的一部分往往使用熱軋鋼板，但和冷軋鋼板相比，熱軋鋼板的使用頻度低。
可是，最近為了降低桶的制造成本，曾經嘗試使桶用鋼板的厚度比以往更薄。為了
使這種嘗試成功，雖然使用薄鋼板，但作為桶體的強度也要求和以往一樣，必須使鋼板本身的強度比以往更高。但是，對于使鋼板達到高強度來說，除了一般鋼材所要求的焊接性和成形性等以外，特別還有像以下必須解決的課題。
(1)鋼板的“卷邊接縫性”的提高
一般，若提高鋼板的強度，其加工就變得困難(以下，稱為加工性降低)。即使在上述卷邊接縫中也是同樣，已卷邊接縫的部分成為不完全。因此，具有這樣的不完全的卷邊接縫部的桶容易產生內容物的泄漏。換言之，在上述JIS標準中規定的落下試驗中是不合格的。因此，近年來，為了提高桶用鋼板的“卷邊接縫性”，改進迄今使用的“2層卷邊接縫”，往往也采用“3層卷邊接縫”。但是，卷邊次數的增加，不僅卷邊接縫的工序變得復雜，而且也存在用于桶用的鋼板量增加等缺點。因此，目前要求在不增加卷邊次數下，改善鋼板本身的性能，像以往一樣維持卷邊接縫部的健全性。
(2)鋼板的“高溫下的強度”(以下，稱為高溫強度)的提高
一般說來，桶盡管不是同一用途，但僅1次使用，此后不作為廢鋼鐵而廢棄。即，一次放入內容物使用的桶，在使用后將內部洗凈，平均4～5次反復使用。在再使用時，往往完全去除內面的附著物和外面的涂漆。該去除作業，通常使用噴丸清理進行。若實施該噴丸清理，許多鋼球以高速度碰撞鋼板表面，桶體發生變形。該變形量大的桶，變得不能堆放，因而不適合再使用。因此，該桶體的變形量的大小，成為決定可否再使用及再使用次數(以下，往往稱為再使用性)的一個因素。根據本發明人的調查已經清楚，即使增加用于桶的鋼板的室溫強度(以下，稱為常溫強度)，也不能防止由這種噴丸清理而引起的桶體變形。即，在實施噴丸清理時，為了事先燒掉內容物而將其去除，桶體被加熱到約800℃(以下，稱為燒掉處理)，但往往在桶體沒有完全冷卻后進行噴丸清理。因此，除了由常溫下的噴丸清理引起的桶體變形量小之外，雖然在高溫加熱時的變形和由此后的冷卻過程中的噴丸清理引起的變形也小，但對桶的再使用給予重要的影響。即，即使在桶體處于大約300～600℃的溫度區時，桶用鋼板也必須維持高的強度。
(3)低溫韌性的保證
過去，不以將桶的低溫性能維持在某一值作為前提，來制造桶。可是最近，要求稱為-40℃的低溫的設備以及在極寒冷地區，桶的使用增加，因而要求即使在低溫進行落下試驗，內容物也不泄漏。為此，桶用鋼板必須低溫韌性，特別是卷邊接縫加工后的低溫韌性也優良。而且，通常韌性的保證與強度的提高相反。
上述(1)～(3)的課題，目前，即便使用施行公知的高強度化手段的桶用鋼板也沒有解決。即，作為鋼板的高強度化手段，已知有由大量添加合金元素產生的固溶強化、加工強化(參照特開昭56-77039號公報)、析出硬化等。但是，這些手段雖然都使常溫強度有某種程度的提高，但降低低溫韌性和延性，使“卷邊接縫性”惡化。另外，也難以確保能夠滿足的高溫強度。
進而也知道，通過鋼板的熱處理使其金屬組織發生變化，或使晶粒細化，或使在較低溫度發生相變的生成物(貝氏體等)析出的強化的方法。但是，施行了這樣的強化手段的鋼板和桶，在鋼板彼此焊接和上述桶內容物的燒掉處理時，強度或者韌性容易降低。
如以上所述，還沒有開發出同時滿足桶用原材料所要求的全部性能的鋼板，現狀是不能達到桶的薄壁化。本發明鑒于這樣的事實，目的在于不僅提供比以往薄壁、輕量、高溫強度和低溫韌性優良的桶用鋼板及其制造方法，而且也提供以該鋼板制造的再利用頻度高的桶。再者，這樣的桶用鋼板，要求具有常溫(25℃)下的抗拉強度(TS)為370MPa以上，最好410MPa以上，延伸率值為35％以上。
發明的公開
本發明人為了達到上述的目的，對桶用鋼板的成分、性能和制造方法反復進行了深入研究。于是，構思了相互不同的二個問題的解決手段，證實其任一個對達到目的都是有效的，從而完成了本發明。
一個構思(以下，稱為第一個構思)基于，如果使用在桶成形時是較低的強度、在此后的涂裝和烘烤工序中能夠期待顯著的強度上升的鋼板作為桶的原材料，就同時能夠滿足優良的制桶性和高強度化。作為使該構思具體化的手段，是改進由以往的固溶C產生的強化，使N積極地固溶在鋼中。即，在限制C、Si、Mn、Al等特定元素的含量的同時，使N(氮)的固溶量增加，而且使熱處理和軋制條件適當。另一個構思(以下，稱為第二個構思)是在低碳鋁鎮靜鋼中含有微量的Nb，而且使熱處理條件和軋制條件最佳化，從而使金屬組織上的結晶細晶粒化。
即，基于第一個構思的本發明是以在用于桶的原材料的鋼板中含有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％，其余為Fe和不可避免的雜質組成為特征的桶用鋼板。
另外，本發明是以在上述的N中，作為固溶N含有0.0010重量％以上、具有35％以上的延伸率值為特征的桶用鋼板。
進而，本發明是以上述鋼板是冷軋鋼板或者是帶黑皮的熱軋鋼板為特征的桶用鋼板。
關于這些鋼板的制造方法的本發明是桶用鋼板的制造方法，其特征在于，將含有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％，其余為Fe和不可避免的雜質組成的鋼原材料在精軋溫度800℃以上進行熱軋，在該熱軋終了后，在2秒以內進行加速冷卻，然后在卷取溫度680℃以下進行卷取。
另外，本發明是桶用鋼板的制造方法，其特征在于，在上述制造方法中，進而增加酸洗，或在酸洗后進行冷軋，將得到的鋼板在其再結晶溫度以上進行退火，或者再進行光整冷軋。
基于第二個構思的本發明是桶用鋼板，其特征在于，在桶的原材料中使用的鋼板含有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％，其余為Fe和不可避免的雜質組成。
另外，本發明是桶用鋼板，其特征在于，在上述鋼板中，還含有Ti0.005～0.10重量％，或者在該鋼板的金屬組織中出現的鐵素體相的平均粒徑是10μm以下。
此外，本發明是桶用鋼板，其特征在于，上述鋼板是帶黑皮的熱軋鋼板，其黑皮是按體積率含有80％以上的四氧化三鐵的保護膜，或者黑皮的厚度是5μm以下。
此外，本發明是以上述鋼板是冷軋鋼板為特征的桶用鋼板。
關于與這些第二個構思有關的鋼板制造的本發明是桶用鋼板的制造方法，其特征在于，對含有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％，其余為Fe和不可避免的雜質組成的鋼原材料在精軋溫度750℃以上進行熱軋，在該熱軋終了后，在2秒以內進行加速冷卻，然后在卷取溫度700℃以下進行卷取。
另外，本發明是桶用鋼板的制造方法，其特征在于，在上述制造方法中，還增加酸洗，或者在酸洗后進行冷軋，將得到的鋼板在其再結晶溫度以上的溫度進行退火，或者再進行光整冷軋。
而且，有關桶的本發明以下述為特征，即，在以圓筒狀桶體板、安裝在該桶體板的端部的分別是圓盤狀的成為蓋的頂蓋板和成為底的底板而形成的桶中，用上述的任一種桶用鋼板形成上述桶體板、頂蓋板和底板的一個或者二個以上。
實施發明的最佳方式
首先，說明有關本發明的桶用鋼板的化學成分。在進行該說明時，先記載基于第一個構思和第二個構思的鋼板中的共同的元素，后記載不共同的元素。
C0.01～0.10重量％
C固溶于基體的鐵中，增加鋼板的強度，但超過0.10重量％，就大量形成碳化物而析出，使該鋼的延性劣化。另外，在焊接該鋼板時，焊接部的硬化顯著，在桶的制作時作為凸緣部形成的部分多發生裂紋。因此，本發明從該成形性的觀點看，C含量的上限規定為0.10重量％。再者，進而為了使成形性良好，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％，鋼板的強度(常溫及高溫)就顯著降低，不能確保作為目標的強度。并且，焊接部的強度也下降。因此，本發明將C含量的下限規定在0.01重量％。
Si0.010～0.20重量％
Si作為強化鋼板的元素是有用的，為了發揮其效果，需要含有0.01重量％以上。但是，若多量的含有，熱軋和冷軋就困難，除此之外，鋼板的表面處理性(特別是化學處理性)和耐蝕性也劣化。若再增加量，焊接部的硬化就變得顯著，這是不令人滿意的。因此，本發明將Si含量的上限規定在0.20重量％。再者，特別桶在要求耐蝕性用途中使用時，最好將Si含量限定在0.10重量％以下。
Mn0.05～1.0重量％
Mn是防止鋼板由S引起的熱裂的元素，所以應根據鋼板的S含量而變化。另外，Mn在鋼板的金屬組織上具有細化晶粒的作用，因此最好含有0.05重量％以上。但是，含量過多，有鋼板的耐蝕性劣化的傾向，并且使鋼板硬質化，冷軋相當困難。進而，若含有多量的Mn，存在鋼板的焊接性和焊接部的成形性都劣化的傾向，因此本發明將Mn含量限制在1.0重量％以下。再者，在要求鋼板具有良好的耐蝕性、成形性時，Mn含量最好達到0.60重量％以下。
Al0.001～0.150重量％
Al作為在煉鋼階段進行鋼水脫氧的元素添加在鋼水中，是對提高鋼的純凈度有用的元素。另外，在金屬組織上也具有細化晶粒的作用，在本發明的桶用鋼板中，積極地含有0.001重量％以上。但是，Al含量超過0.150重量％，鋼板的表面性狀(起因于氧化鋁聚集的表面缺陷增加等)劣化，因此，本發明將Al含量的上限規定在0.150重量％。再者，從材質的穩定(由制造因素變動引起的屈服應力的偏差等)的觀點考慮，最好是0.010～0.08重量％的范圍。
P0.04重量％以下
P若多量地含有，使鋼顯著地硬質化，使在桶制造時的凸緣的成形加工困難，同時也顯著劣化鋼板的耐蝕性。另外，P在鋼中的偏析傾向強，造成焊接部的脆化。因此，本發明要將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在鋼中以化合物形態、作為伸長的非金屬夾雜物存在，因而降低鋼板的延性、彎曲、彎曲回復等加工性，并且也降低耐蝕性，因此最好盡可能減低。但是，根據本發明人的研究，可以允許至0.03重量％。再者，在對鋼板要求良好的加工性時，希望達到0.007重量％以下。
關于N含量，由于基于第一個構思(由促進N的固溶而產生的強化)和第二個構思(由添加Nb而引起的晶粒細化)的任一個構思，在有關本發明的鋼板中含有的量不同。即，前者的鋼板，N的含量是發明的重要的因素，而后者，不太重視。因此，將N含量在兩者加以區別記載在下面。
基于第一個構思的鋼板的N0.0050～0.0200重量％
N固溶在鋼中，具有增加鋼板的強度的作用。基于第一個構思的本發明確保在鋼中某量以上的固溶N，利用所謂“固溶強化”現象，增加鋼板的強度。為此，N含量必須至少達到0.0050重量％以上。但是，超過0.0200重量％的含有，在鋼板內部大量產生缺陷(氣孔等)。另外，在鑄造鋼水時在鑄錠上發生裂紋。因此，基于第一個構思的本發明將N含量限定在0.0050～0.0200重量％的范圍。再者，從鋼板材質的穩定(伴隨制造條件變動的材質變動)和成品率提高的觀點看，0.0070～0.0170重量％的范圍是合適的。
再者，上述范圍內量的N，完全不妨礙桶的制作時要求的焊接性和焊接部的加工性，有效地有助于鋼板的強度增加。另外，例如，在制作桶的圓筒狀桶體時，即使將所使用的鋼板進行縫焊，也沒有看到其焊接部顯著的硬度增加。在此，本發明所說的固溶N是除了在鋼中以氮化物等存在的N，其量是從鋼中的全N含量的值，將以使用試料的溴酯溶解的“析出N分析法”得到的值扣除的值。
基于第二個構思的鋼板的N0.0050重量％以下
該鋼板，因為不利用由N產生的固溶強化，所以不必要特別提高N。若N多，就阻礙由含有Nb產生的鋼板的材質改善效果，在鋼錠制造時有產生裂紋的可能性，因此希望盡可能降低。但是，按照本發明人的研究，可以允許至0.0050重量％的含有，因而以該值作為上限。從提高作為桶體的強度和鋼板的低溫韌性的觀點出發，希望達到0.0040重量％以下。
進而，基于第二個構思，代替上述N的固溶，鋼板含有Nb和Ti，因此敘述關于這些元素量的限定。
Nb0.003～0.10重量％
Nb以微量的含有，使鋼板的金屬組織中的晶粒(具體地說，鐵素體相的結晶)細化，顯著地改善鋼板的強度和施行“卷邊接縫加工”部分的低溫韌性。另外，具有抑制桶的桶體部的所謂“縫焊接部”中的晶粒粗化的效果。在桶的制作時，在縫焊接的桶體端部將頂蓋板和底板進行卷邊接縫，但在該卷邊接縫部分預先成形凸緣。上述晶粒的細化有效地防止在該凸緣的成形時產生裂紋。進而，Nb以微量的含有，在遍及鋼板的300～600℃的溫度區域的強度增加，作為桶的桶體的高溫蠕變強度、高溫耐壓強度也增加。除此之外，在鋼板的制造中，在將軋制過的鋼帶卷成帶卷后，產生Nb碳化物的“沉淀強化”現象，因此對鋼板的強度，特別是屈服強度的上升是有效的。這樣的Nb含有效果，以0.003重量％以上含有可以看到，因此本發明以該量作為下限。另一方面，超過0.10重量％，熱軋下的變形抗力增加，熱軋變得相當困難。因此，本發明將Nb含量的上限規定在0.10重量％。再者，對于鋼板的制造容易，即抑制變形抗力的上升來說，最好使Nb含量達到0.003～0.030重量％。
Ti0.005～0.10重量％
Ti對防止在成為鋼板的原材料的鑄錠中發生裂紋是有效的，基于第二個構思的鋼板，可以根據需要含有Ti。以0.005重量％以上的含有可以看到該含有效果。另一方面，超過0.10重量％的含有，桶的縫焊接部的成形相當困難，特別“卷邊接縫部”的健全性降低。因此，本發明將Ti含量限定在0.005～0.10重量％的范圍。
上述元素以外的剩余，基于第一個構思和第二個構思的任何種鋼板都由Fe和不可避免的雜質組成。作為相當于該不可避免的雜質的元素，最好將Cu限制在0.2重量％以下的范圍、將Ni限制在0.2重量％以下的范圍、將Cr限制在0.2重量％以下的范圍、將Mo限制在0.2重量％以下的范圍。由于含有這些元素，鋼板的強度增加，但是鋼板的焊接性、焊接部的加工性和化學處理性顯著劣化。
再者，有關本發明的桶用鋼板，如果滿足上述的化學成分，則既可以是進行熱軋的所謂“熱軋鋼板”，又可以是在熱軋后再進行冷軋的所謂“冷軋鋼板”。因此，考慮構思的不同，有關本發明的鋼板基本上為四種。而且，若將在它們的制造過程進行各種不同的處理(例如，酸洗、光整冷軋等)也加以區分的話，合計成為六種。其次，說明有關本發明的桶用鋼板的制造方法。
首先，制造中必要工序的基本流程是鋼坯(鑄錠)的制造工序→鋼坯的加熱工序→鋼坯的熱軋工序→加速冷卻工序→鋼帶的卷取工序，以及鋼坯(鑄錠)的制造工序→鋼坯的加熱工序→鋼坯的熱軋工序→加速冷卻工序→鋼帶的卷取工序→熱軋鋼帶的冷軋工序→退火工序的二種。而且，在這些流程中根據需要附加酸洗工序或者光整冷軋工序。
以下，敘述這些各個工序中的作用和操作條件。此時，也適當說明制造基于第一個構思和第二個構思的鋼板時的不同點。
鋼坯(鑄錠)的制造工序
使用轉爐、電爐等熔煉具有上述化學成分的鋼水，利用連鑄法、鑄錠法、薄板坯鑄造法等使該鋼水凝固，形成鋼錠。作為鑄造法，為了防止在鑄錠中產生的C、Mn等的宏觀偏析，最好采用連鑄法。
鋼坯的加熱工序
在加熱爐中加熱上述鋼錠，作為熱軋的準備。此時，該鋼錠的加熱溫度，在本發明中沒有特別的限制，但限定在1000～1300℃的范圍。超過1300℃，鋼錠的晶粒粗化，有以軋制得到的熱軋鋼板的延伸率性能劣化的危險。另外，低于1000℃時，在熱軋時鋼錠的變形抗力變高，軋制所需要的負荷增加，因此軋制變得困難。
再者，如上所述，一旦將鋼錠冷卻到室溫，此后不進行再加熱，本發明不將鋼錠冷卻到室溫，以溫錠原封不動地裝入加熱爐中，或者也可以進行稍微的保溫后，直接進行熱軋(稱為不進行中間加熱的軋制或無錠軋制)。
鋼坯的熱軋工序
對上述已加熱的鋼錠施行公知的熱軋。但是，本發明將精軋時的鋼板溫度(以下稱為精軋溫度)限定在以下的值。
在制造基于第一個構思的鋼板(N固溶)時，以800℃作為該精軋溫度。因為按照此溫度，得到均勻、細小的熱軋鋼板的金屬組織(主要是鐵素體相)。另外，在熱軋鋼板中確保固溶N，其機械性能穩定。另一方面，在制造基于第二個構思的鋼板(含有Nb)時，以750℃以上作為該精軋溫度。因為按照此溫度，不僅可以得到均勻、細小的熱軋鋼板的金屬組織(主要是鐵素體相)，而且能夠防止Nb的不均勻析出，也使該熱軋鋼板的機械性能穩定。
再者，精軋溫度超過1000℃，基于任何構思的鋼板在其表面產生的氧化鐵皮(氧化鐵)都顯著，多發生起因于氧化鐵皮的缺陷，鋼板表面的健全性降低，因此作為桶用鋼板是不令人滿意的。因此，希望以1000℃作為精軋溫度的上限。并且，從材質的均勻性(特別是鋼板的寬度方向)考慮，精軋溫度最好是800～920℃的范圍。
加速冷卻工序
鋼錠的熱軋終了后，將所得到的熱軋鋼板(實際上是鋼帶)進行加速冷卻。因為通過加速冷卻，能夠使熱軋鋼板的金屬組織細化。并且，防止因軋制產生的加工應變而容易促進AlN的析出，產生能夠確保有效的固溶N量的基體。
對于加速冷卻，在冷卻介質中最好使用水或者水霧，冷卻速度最好是50℃/s以上。另外，為了細化熱軋鋼板的晶粒，提高其常溫強度和高溫強度，希望在熱軋終了后的2秒以內開始冷卻。進而，從增加鋼板的強度，或者調整氧化鐵皮的厚度的觀點看，該加速冷卻更好是在熱軋終了后的1.5秒內開始。除此之外，為了使在熱軋鋼板的表面產生的所謂“黑皮”的厚度達到5μm以下，以在軋制終了后的0.5秒內開始為佳。黑皮的成分是像后面詳述的氧化鐵。
鋼帶的卷取工序
在制造基于第一個構思的鋼板(N固溶)時，在加速冷卻后，在680℃以下的溫度卷取鋼帶。因為通過此卷取，使熱軋鋼板的固溶N達到所希望的值，此后，即使進行冷軋，也能夠確保0.0010重量％以上的值。另一方面，在制造基于第二個構思的鋼板(含有Nb)時，該卷取溫度是700℃以下。因為超過700℃，在熱軋鋼板的組織中晶粒粗化，并且，在剛卷取后，由于在鋼板中不可避免的產生不均勻應變，發生異常的晶粒長大，有表面性狀劣化的危險。
但是，兩種鋼板在卷取溫度低于400℃時，鋼板的形狀都惡化，在鋼板寬度方向產生硬度的不均勻分布。其結果，用這樣的鋼板制成的桶，形狀惡化，作為容器的機械性能降低。因此，在制造基于第一個構思的鋼板時，以該卷取溫度達到400～680℃為佳，在制造基于第二個構思的鋼板時，達到400～700℃為佳。再者，為了使帶黑皮的熱軋鋼板上的黑皮厚度達到5μm以下，卷取溫度最好達到600℃以下的低溫。
本發明在桶的制造中利用以依次經過以上所述工序得到的熱軋鋼板。即，能夠以帶有經熱軋的原樣的上述“黑皮”使用。即使以坯料的原樣狀態使用，在桶的內表面也附著致密的氧化鐵相(黑皮)，因此該鋼板的耐蝕性、耐磨性良好。
該黑皮的組成希望是含有80％(體積率)以上的四氧化三鐵的覆膜。四氧化三鐵的量，在鋼帶的上述卷取時調整鋼帶溫度和保護氣氛，能夠達到促進從維氏體的轉變。在四氧化三鐵的量低于80％時，黑皮容易剝離，具有這樣的黑皮的鋼板不適用于桶。另外，黑皮的厚度超過5μm，黑皮有容易剝離的傾向。因此，黑皮的厚度最好是5μm以下。本發明的熱軋鋼板也可以去除黑皮使用。為了去除該黑皮，利用酸洗。另外，在一定面積的鋼板上，用添加像不溶解鐵素體的抑制劑的鹽酸去除該鋼板表面的氧化鐵皮層，以鋼板的面積和比重除以該去除前后的重量變化，求出黑皮的厚度。
熱軋鋼板的酸洗工序
熱軋鋼板的酸洗不必要規定特別的條件，只要是去除鋼板表面的氧化鐵皮就可以。因此，酸洗鋼板的一般方法，例如可以用鹽酸、硫酸等酸去除表面氧化鐵皮。再者，酸洗過的鋼板，為了防止以后的生銹，希望在表面涂油。另外，利用酸洗去除氧化鐵皮的熱軋鋼板，通常進行下述的光整冷軋。
熱軋鋼板的光整冷軋
上述卷取終了后的熱軋鋼板，在進行光整冷軋后可以用于桶的制造。該熱軋鋼板的光整冷軋是為了消滅或者減輕鋼板的屈服點延伸，進而為了表面光潔度的調整和形狀的改善(例如，耳子的發展和波腹等的減低)而實施。在本發明中，光整冷軋的壓下率最好達到5％以下。壓下率超過5％，不僅鋼板的延性劣化，而且上述屈服點的變動變大，因此在向桶的成形時，產生鋼板的彈性變形回復量(成形部分通過彈性力回復到成形前的狀態的程度)波動等問題。再者，在僅調整鋼板的表面光潔度時，該壓下率最好達到1％以上、5％以下。
去除黑皮的熱軋鋼板還根據需要，進行另外的表面處理后用于桶。作為這種表面理，可以使用鍍錫、鍍鉻、鍍鎳、鍍鎳·鉻、鍍鋅等。另外，在桶的制造后，不用說，通常也可以利用適用于桶內外面的磷酸鋅、磷酸鐵等的化學處理。在這些鍍敷和化學處理后，即使在鋼板上涂裝或者貼有機樹脂薄膜，在向桶的成形時也沒有任何問題。
按照上述條件，基于第一個構思制造成的熱軋鋼板含有0.0010重量％以上的固溶N，顯示35％以上的高延伸率值。這里，延伸率值以拉伸試驗測定，從鋼板切取試樣時，試樣的縱向要和桶的圓筒狀桶體的成形時成為圓周方向的方向一致。
另外，以該熱軋鋼板作為原材料的桶，與以以往的鋼板作為原材料的桶相比，顯示高的常溫強度和高溫強度(300～800℃)。為了能使這些強度穩定，固溶N量最好在0.0015～0.0100重量％，利用鋼水中含有的全N量和熱軋條件的組合可以調整此量。這里，高溫強度是包括蠕變強度的在300～800℃的強度，其值以通常的高溫拉伸試驗測定。
該熱軋鋼板具有3Kgf/mm2以上的時效指數。時效指數的值，在從該熱軋鋼板切取的拉伸試樣上給予7.5％的拉伸預變形，去除載荷，進行100℃×60min的時效后，進行再次拉伸試驗，求出屈服應力，作為時效前的變形應力和時效后的屈服應力的差。再者，該時效指數是可以通過調整固溶N量進行變化的，對于作為在局部變形顯示高抵抗力、而且高溫強度高的鋼板，達到5Kgf/mm2以上。
另一方面，基于第二個構思的熱軋鋼板具有由平均粒徑10μm以下、均勻且細小的鐵素體構成的金屬組織。而且顯示35％以上的高延伸率值。為了穩定地進行桶的制造，桶原材料的延性是重要的因素，有關本發明的鋼板滿足該延伸率值。
桶制造廠所希望的鋼板強度比通常高時，調整C、Mn和Nb的含量及卷取溫度，可以使上述平均粒徑達到7μm以下。使用這樣的熱軋鋼板制成的桶，與使用以往的鋼板相比，制成桶后的常溫強度和高溫強度(具體地是300～600℃)高，即使-40℃的落下試驗，也不發生內容物的泄漏。這里，高溫強度是包括蠕變強度的在300～600℃范圍的強度。其測定方法使用以通常的高溫試驗(十字頭速度約1mm/min)得到的值。
以上說明了有關本發明的鋼板是熱軋鋼板時的制造方法和所得到的鋼板的性能。但是，本發明也包括冷軋鋼板，其制造方法在以下進行說明。
其制造方法是，將酸洗后的上述熱軋鋼板再進行冷軋的同時，施行像以下的退火等處理。
冷軋工序
進行冷軋的熱軋鋼板(也叫做母板)的合適板厚推薦為3.7～1.8mm。熱軋鋼板的酸洗條件如上所述，因而省略。壓下率最好是60～85％。帶有黑皮的厚度達到5μm以下的所謂薄氧化鐵皮的熱軋鋼板，省略酸洗，可以原封不動地進行冷軋。另外，以冷軋制造的冷軋鋼板在此后進行退火。
冷軋鋼板的退火工序
該退火在鋼板的再結晶終了溫度以上的溫度進行。因為低于再結晶終了溫度時，在退火后得到的鋼板的金屬組織成為未再結晶或者部分再結晶組織。這樣的鋼板雖然形成高強度，但缺乏延性，不僅在高溫有顯著軟化的傾向，而且鋼板的寬度方向、長度方向材質不均勻，成形變得困難。因此，本發明將冷軋鋼板的退火溫度規定在再結晶終了溫度以上。退火適合使用所謂的連續退火。
作為退火的熱循環，可以是進行單純加熱冷卻處理的循環。但是，在退火后即使在400～450℃的溫度緩冷或者進行保溫的所謂過時效處理，除了鋼板的時效性稍微降低以外，材質不發生顯著的變化，因此即使使用進行過時效處理的退火循環，也沒有任何問題。
退火過的冷軋鋼板，可以原封不動地用于桶的原材料。但是，本發明進而根據需要進行光整冷軋和表面處理，能夠使材質更加良好。關于該光整冷軋工序和表面處理工序，和上述熱軋鋼板的情況相同，因而省略說明。
基于第一個構思，經上述冷軋和退火工序得到的冷軋鋼板都和上述熱軋鋼板相同地具有0.0010重量％以上的固溶N，35％以上的高延伸率值。因此，用這樣的冷軋鋼板制造的桶，在制成桶后，若進行涂裝·烘烤，則由于烘烤硬化，已經具有高的常溫強度和高溫強度。為此，通過鋼水中的全N量、鋼坯的熱軋和冷軋條件及退火條件的組合調整上述固溶N量。
另外，這樣的冷軋鋼板顯示5Kgf/mm2以上的時效指數。關于該時效指數的值和調整方法在上述熱軋鋼板的場合，已作了說明，因而省略。
另一方面，基于第二個構思的冷軋鋼板都和其熱軋鋼板相同地具有平均粒徑為7μm以下、細小且均勻的金屬組織，顯示35％以上的高延伸率值。因此，以這樣的冷軋鋼板作為原材料的桶和熱軋鋼板時相同，常溫和高溫強度是優良的。
接著，關于桶若進行補充，則有關本發明的桶，在其桶體板、頂蓋和底板的原材料中使用帶有上述黑皮的熱軋鋼板、去除黑皮的熱軋鋼板或者冷軋鋼板。即，是厚度薄、輕量的鋼板，制成具有像過去的質量或者此質量以上的桶。在此情況下，桶體板、頂蓋、底板全部都使用本發明的鋼板，但是不管限于使用哪一種鋼板的桶都歸入本發明。桶的用途是多種復雜的，因此鋼板不要保持必要以上的過剩性能。在適材適所地配置有關本發明的鋼材，因此能夠達到桶的輕量化，也能夠降低制造成本。在桶的制造中使用的成形、加工、焊接和表面處理技術，都可以利用迄今實行的技術。
首先，說明基于第一個構思的鋼板的實施例。
實施例1
用轉爐熔煉表1所示化學成分的鋼水，連續鑄造該鋼水，制成數個260mm厚的鋼錠。熱軋這些鋼錠，軋制終了后，經過0.5～1.5秒后，開始水冷，或者不進行水冷，卷取成板卷狀，作為1.22mm厚的熱軋鋼板。接著對這些熱軋鋼板施行光整冷軋，得到最終板厚1.20mm的熱軋鋼板。在表2中示出熱軋條件和卷取溫度。另外，在表1中記載的鋼D相當于目前存在的桶用鋼板。在表1的元素的值和表2的鋼種符號下劃線者，表示在有關本發明的“元素限定范圍”以外，在以下所述的全部實施例中也是一樣。
對這些熱軋鋼板測定拉伸性能(常溫(25℃)和600℃的抗拉強度)和時效指數。這些測定結果都一概示于表2中。
表1 (重量％)
表2
從表2可知，有關發明的熱軋鋼板(符號1-1～1-4)顯示39％以上的延伸率值，并不伴隨延性的降低，常溫(25℃)下的抗拉強度和600℃下的高溫強度增加。另外，這些熱軋鋼板，時效指數也有5Kg/mm2以上，與目前存在的鋼板(符號1-5)相比，顯示高的時效性。
接著，用這些熱軋鋼板沖壓加工桶的頂蓋，底板，制成桶的蓋和底。將桶體板彎曲成圓筒狀，將兩端部進行縫焊焊接制成桶的桶體部。在桶體部的兩端用“卷邊接縫”接合上述頂蓋和底板，制成容量200升的密封型桶。用環氧系涂料涂裝桶的外面，內面作為黑皮的原樣狀態。進而在涂裝后進行涂料的烘烤處理(170℃)。
在形成該桶的制桶時，調查上述熱軋鋼板的彎曲加工性、焊接性等，以叫做制桶性的表現定性地評價其良否。另外，在桶的內部裝入水，從1.2m的高度落下，調查漏水和桶體的變形量(落下試驗)。在該落下試驗中的變形量，以D鋼(符號1-5)的變形量作為1.00的相對值表示。進而，作為桶的再使用試驗，制作所謂的敞開型桶，對這些桶反復數次進行“高溫加熱(殘留內容物的燒掉)→噴丸清理→冷卻”的一系列處理。此時，噴丸清理使用鋼砂粒(鋼球)，噴丸條件對全部桶達到相同。實施該處理后，測定桶體的變形量，將至判斷此測定值成為不能再使用的變形量的處理次數作為再使用極限次數。對這些桶的各種測定測定結果都示于表2的桶體特性欄中。
從表2可知，本發明的熱軋鋼板，在形成桶的制桶性上不引起任何問題，并且在桶的落下試驗中也不產生水泄漏。而且知道，落下試驗時的桶體的變形量比目前的桶減少，達到桶體的高強度化。進而，本發明的桶的再使用極限次數比目前的桶增加。
除此之外，本發明的熱軋鋼板像由烘烤處理產生時效那樣，即使不進行人工的促進時效處理，若在室溫進行大約1天的自然時效，也發生充分的硬化。另外，在制成桶后施行的上述“涂裝后烘烤”的條件即使微妙地變動，對該變動也是不敏感的，能夠確保穩定的桶體強度。即，在大致100℃以上的溫度保持約10分鐘，就顯示和目前的桶同等以上的桶體強度。目前，從省能的觀點看，志向是該烘烤溫度的低溫化，但如果使用本發明的熱軋鋼板制造桶，即使這樣的低溫烘烤也成為具有高的桶體強度的桶。
實施例2
制造數個鋼錠，這些鋼錠以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作為基本化學成分，僅以表3所示的0.0020～0.0142重量％的范圍變化N含量。熱軋這些鋼錠，軋制終了后進行水冷，卷取成板卷。軋制條件和卷取溫度示于表3中。
在熱軋時，為了使所得到的熱軋鋼板的固溶N量變化，而變化加熱條件和精軋時的鋼板溫度。另外，這些熱軋鋼板全部進行光整冷軋，制成最終的板厚為0.8mm的熱軋鋼板。使用這些熱軋鋼板和實施例1同樣地制成容量200升的密封型桶。再者，在該桶的外面涂裝密胺系樹脂，涂裝后，進行烘烤處理(200℃)。另一方面，桶的內面是黑皮的原樣狀態。
這些桶在常溫(25℃)和300℃，從其外部，成為圓周方向的壓縮應力地施加集中載荷，測定此時產生的桶體變形。其結果示于表3中。
表3
注)*自軋制終了后的經過時間
從表3可知，使用本發明的鋼板的桶(符號2-1～2-7)，由荷載負荷產生的變形量在高溫和常溫共同顯著地減少。在桶體內部施加水壓，也測定桶的內部壓力變高時的桶體變形量。其結果，像從外部施加壓縮應力負荷時一樣，雖然不甚清楚，但有關本發明桶的變形量與以往的桶的變形量相比，可以證實有小變形量傾向。即，使用本發明鋼的桶，在內壓、外壓方面都具有高的桶體強度。
實施例3
用表4所示化學成分的鋼水，和上述相同地制成數個200mm厚的鋼錠。熱軋這些鋼錠，從軋制終了后，在0.5～1.5s時間開始冷卻，然后卷取成板卷，作為1.22mm厚的熱軋鋼板。接著，對這些熱軋鋼板進行酸洗處理和光整冷軋，最終的板厚是1.2mm，作為在表面不帶黑皮的熱軋鋼板。軋制條件和卷取溫度示于表5中。
和實施例1相同地求出這些熱軋鋼板的拉伸性能和時效指數，其結果示于表5中。表4 (重量％)
表5
注)*自軋制終了的經過時間
這些鋼板(符號3-1和3-2)顯示35％以上的延伸率值，不伴隨延伸的降低，常溫(25℃)下的抗拉強度和450℃的高溫強度增加。另外，這些鋼板時效指數是5Kg/mm2以上，與上述的以往的鋼板(符號1-5)(參照表2)相比，具有高的時效性。
另外，使用這些鋼板，和上述相同地制成容量200升的密封型桶，在外面涂裝密胺樹脂，內面是黑皮的原樣狀態，進行“涂裝后烘烤處理(180℃)”。并且，在制桶時調查鋼板的彎曲加工性、焊接性等，作為制桶性進行定性的評價。此外，和實施例1同樣地也進行桶的落下試驗和再使用試驗。
這些結果示于表5的桶體特性的欄內。從表5可知，本發明的鋼板制桶性都沒有問題，在桶的落下試驗時不發生水泄漏，并且，落下試驗的變形量也比以往的桶減少，達到桶體的高強度化。桶的再使用極限次數比以往的桶增加，由此也清楚，有關本發明桶的桶體強度增加。
實施例4
使用表6所示化學成分的鋼水，制成數個260mm厚的鋼錠。熱軋這些鋼錠，從軋制終了后的0.1～1.5s進行水冷，然后卷取，作成熱軋鋼板。接著，酸洗這些熱軋鋼板后，進行冷軋，軋成1.21mm厚的冷軋鋼板。將這些冷軋鋼板進行連續退火的同時，進行光整冷軋，使最終的板厚達到1.2mm。軋制條件、卷取溫度和退火條件示于表7中。
和上述相同地求出這些冷軋鋼板的拉伸性能(常溫(25℃)和500℃的抗拉強度、以0.5％變形應力代替)和時效指數。這些測定結果一概示于表8中。
表6(重量％)
表7
注)*使連續退火爐的過時效帶的爐溫達到300℃以下，進行退火。
表8
注)*高溫強度測定溫度 500℃、0.5％變形應力
從表8可知，本發明的鋼板(符號J～L)顯示40％以上的延伸率值，不伴隨延性的降低，常溫(25℃)下的抗拉強度和500℃的高溫強度增加。另外，本發明的鋼板的時效指數也具有5Kg/mm2以上，與以往的鋼板(符號M)相比，具有高的時效性。并且，化學成分與本發明的鋼板不同的比較例(符號N～P)的鋼板，延伸率值低，延性降低。
接著，以這些鋼板作為原材料，制成容量200升的封閉型桶。在該桶的外面涂裝密胺，在內面施行利用磷酸鋅的化學處理。此后，也進行“涂裝后烘烤處理(180℃)”。在形成桶的制桶時，調查鋼板的加工性、焊接性等，作為制桶性進行定性的評價。
使用這些桶和實施例1同樣地進行“落下試驗”和“再使用試驗”。
這些結果示于表8的桶體特性的欄中。
從表8清楚，本發明的鋼板制桶性都沒有問題，在落下試驗不產生水泄漏，而且落下試驗時的桶體的變形量也比以往例小。即，達到桶體的高強度化。另外，制造相同的敞開型的桶進行比較時，本發明的桶的再使用極限次數比以往例增加。由此也可知，有關本發明的桶，桶體強度確實增加。
進而，在成形桶體后，不進行烘烤處理、直接進行“落下試驗”時和烘烤處理后進行“落下試驗”時比較桶體的變形。其結果，以往例的桶體，通過烘烤處理頂多有約3％的變形量的改善，而有關本發明的桶有約20％的顯著的變形量的改善。由此可知，本發明的鋼板具有優良的烘烤硬化性，這有助于有效地提高桶體強度。
除此之外，本發明的鋼板，在制桶后即使不進行上述“促進時效處理”，通過在室溫的約一天的自然時效，也硬化至由完全烘烤時的時效產生的強度上升的80％以上。另外，對“涂裝后烘烤”條件的微妙變動也是不敏感的，以此制造的桶，能夠確保穩定的桶體強度。
除此之外，以本發明的鋼板制造的桶，在約100℃以上加熱數分鐘，為完全時效狀態(經過210℃×20分的時效的狀態)的95％以上的桶體強度，即使上升到此以上的溫度，強度的變化率也小。因此，如果是使用本發明的鋼板的桶，涂裝.烘烤條件如果加熱至100℃(雖然在該溫度烘烤本身是不充分的)以上，就能夠確保所希望的桶體強度，即使有制造工序中的溫度變動等，也穩定地確保桶體強度。
但是，用以往的鋼板制成的桶，這樣的低溫、短時間的烘烤，不能確保充分的桶體強度。大概必須在170℃±10℃進行20分鐘烘烤。
另外，在使用本發明的鋼板的桶內部裝入油類，在-40℃的低溫進行落下試驗(以下，稱為低溫落下試驗)，得到與常溫下的落下試驗相同的結果。
實施例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作為基本化學成分，以表9所示的0.0020～0.0150重量％的范圍變化N含量的鋼水，和上述條件相同的制造數個鋼錠。熱軋這些鋼錠，經水冷后進行卷取，作為熱軋鋼板。此時，為了變化最終制品的冷軋鋼板的固溶N量，加熱條件、熱軋條件和精軋條件進行種種變化。接著，酸洗這些熱軋鋼板后依次進行冷軋、連續退火(均熱時間40s，是一定的)、光整冷軋，使最終板厚達到1.0mm。軋制條件、卷取溫度和退火條件示于表9中。
使用這些冷軋鋼板，和上述同樣地制成容量200升的密封型桶。并且，在桶的外面涂裝密胺，在內面施行利用磷酸鋅的化學處理，在涂裝后進行烘烤處理(150℃)。
對這些桶，在常溫(25℃)和300℃，從桶的外部成為圓周方向的壓縮應力地施加集中載荷，測定此時產生的桶體變形量。另外，也進行和實施例4相同的再使用試驗。
這些測定和實驗結果一概示于表9中。
表9
注)*自熱軋終了后的經過時間
從表9可知，使用本發明鋼板的桶(符號5-1～5-7)由施加負荷產生的變形量，與比較例的桶相比，在常溫和高溫都顯著變小。另外，在桶體的再使用試驗下的極限次數比比較例顯著增加。
也測定使桶內部的壓力增高時的桶體的變形量，但與從外部施加壓縮應力負荷時相比沒有看到明顯的不同，能夠證實有關本發明的桶的變形量比比較例的變形量有小的傾向。另外，根據桶的用途，在溫度高的狀態(大概70℃)裝入內容物，在不完全冷卻時往往蓋上蓋。在這樣的情況下，在冷卻過程中桶的內部形成負壓，若桶體不具有充分的強度，由于大氣壓或者小的壓縮應力，有可能發生壓曲現象。使用本發明的鋼板的桶與使用以往的鋼的桶相比，得到高約10％的桶體強度。因此認為，即使在更高溫度或者更不利的條件下裝入內容物，使用本發明鋼板的桶，也難以發生壓曲現象，能夠更高效率地進行裝入內容物，也難以發生由大氣壓引起的桶體形狀不良。
這樣，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的第一個構思的本發明熱軋鋼板和冷軋鋼板作為原材料，制造桶，可以謀求制桶性不降低、常溫和高溫的桶體強度提高。其結果也能夠期待再使用次數增加。
下面，說明基于第二個構思的鋼板的實施例。
實施例6
從表10所示化學成分的鋼水，和上述同樣地進行，制成數個260mm厚的鋼錠。將這些鋼錠熱軋、冷卻后，卷取成板卷狀。根據需要，再對這些熱軋鋼板進行光整冷軋，軋成最終板厚2.4mm的熱軋鋼板。熱軋后的鋼板的冷卻速度全部是以下的實施例，達到60℃/s。
接著，這些熱軋鋼板進行酸洗處理后，以下述表11所述的條件進行冷軋。然后對如此得到的鋼板進行連續退火和光整冷軋，軋成1.2mm厚的最終冷軋鋼板。軋制條件、卷取溫度和退火條件示于表11中。
調查這些冷軋鋼板的平均粒徑、拉伸性能(常溫和600℃的抗拉強度)和彎曲性能·反復彎曲性能。
根據ASTM(American Society for Testing & Materials)方法E112-82中規定的公稱粒徑，按照從和鋼板的軋制方向垂直方向的斷面切取的試樣的光學顯微鏡或電子顯微鏡照片，求出平均粒徑。拉伸性能使用在桶的成形時從成為圓周方向的方向切取的JIS5號試樣。600℃的高溫強度使用以通常進行的高溫拉伸試驗得到的值。彎曲性能·反復彎曲性能為了鋼板的“卷邊接縫性”的評價進行，在從垂直軋制方向切取的彎曲試樣上進行疊板彎曲和疊板彎曲返回，以有無破斷進行評價(表11中，無破斷以○表示，有破斷以×表示)。
這些調查結果一概示于表11中。
表10 (重量％)
表11
*使過時效帶的爐溫達到300℃以下進行退火
在表11中，本發明的冷軋鋼板(符號6-1～6-4)具有7μm以下的平均粒徑，而且顯示41％以上的延伸率值。另外，不伴隨延性的降低，常溫(25℃)的抗拉強度和600℃的高溫強度，比不添加Nb的冷軋鋼板(以往例)增加。進而，本發明的冷軋鋼板彎曲性能也良好，在卷邊接縫性上沒有問題。
接著，以這些冷軋鋼板作為原材料，和上述相同地制成容量200升的密封型桶。在桶的外面進行通常使用的涂裝(環氧系涂料)，在內面進行利用磷酸鋅的化學處理。在制桶時，調查該冷軋鋼板的彎曲加工性、形狀凍結性(原樣地保持已成形的狀態的性質)和焊接性等，將這些作為制桶性進行定性的評價。另外，為了調查桶的強度性能，以內部空的原樣狀態，從軸方向和圓周方向進行壓縮，以產生宏觀的壓縮壓曲時的負荷作為壓曲負荷進行測定。并且，用這些桶也進行上述的低溫落下試驗。該落下試驗的變形量，以以往桶(使用符號6-5的鋼板)的變形量作為1.00，以對以往桶的相對值表示。JIS中規定的室溫下從高1.8m的落下試驗，如果是在上述低溫落下試驗中合格的桶，則認為是沒問題合格的，可以不進行。
這些調查的結果作為桶體特性一概示于表11中。
從表11可知，本發明的冷軋鋼板(符號6-1～6-4)，制桶性都沒有問題，強度性能試驗中的壓曲負荷也比以往的鋼板高。另外可知，桶的低溫落下試驗的變形量也比以往的桶(使用符號6-5的鋼板)的值減少，達到桶體的高強度化。進而，在低溫落下試驗中，有關本發明的桶，盡管鋼板高強度化，但不發生液漏，能夠安全地確保內容物。這暗示，不管卷邊接縫方式如何，都能確保卷邊接縫部的可靠性。
實施例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和不可避免的雜質組成的鋼水，制造數個鋼錠。將這些鋼錠熱軋、水冷后，卷取成板卷狀，作為3.4～2.5mm厚的熱軋鋼板。接著，將這些熱軋鋼板酸洗處理后，進行冷軋、連續退火。將得到的冷軋鋼板再進行酸洗和光整冷軋，軋成1.0mm厚的冷軋鋼板(符號7-1～7-7)。進行連續退火時，退火爐的過時效帶的溫度達到350℃以下，實質上沒有進行過時效處理。軋制、卷取溫度和退火條件示于表12中。
再者，從另外途徑制造含有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和不可避免的雜質構成的鋼錠。而且，對該鋼錠進行像以下的軋制和處理，制成用于比較的鋼板。
即，對進行熱軋、水冷后，卷取的2.6mm厚的熱軋鋼板(符號7-8)進行酸洗后，進行冷軋，制成1.0mm厚的冷軋鋼板。作為退火，將該冷軋鋼板以700℃×40s均熱后，以50℃/s的冷卻速度冷卻，然后進行400℃×60s的過時效處理。
使用這些冷軋鋼板以和上述相同的要領制造容量200升的密封型桶，調查此時的制桶性。制桶后，在桶的外面用環氧系涂料涂裝，內面進行化學處理。另外，對這些桶在常溫(15℃)、從桶外部成為圓周方向的壓縮應力地施加集中載荷，測定此時產生的桶體變形量。其測定結果也示于表12中。
表12
從表12可知，使用本發明鋼板(符號7-1～7-7)的桶由荷載負荷產生的變形量比比較例(符號7-8)的值顯著地減小。即，本發明的桶呈現高強度。另外，和實施例6同樣地也進行“低溫落下試驗”，但也不發生泄漏等。使桶內部的壓力變高，測定桶體的變形量，與從上述外部施加壓縮應力負荷的情況相比，雖然沒有看到明顯的不同，但可以證實，有關本發明桶的變形量比比較例1變形量變小的傾向。
實施例8
用表13所示化學成分的鋼水、和上述相同地制造數個鋼錠。將這些鋼錠進行熱軋，水冷或者不進行水冷，卷取成板卷狀，作為2.9～3.4mm厚的熱軋鋼板。接著，對這些熱軋鋼板進行酸洗處理后，進行冷軋，作為冷軋鋼板。此后，將這些冷軋鋼板進行連續退火和光整冷軋，作為1.0mm厚的冷軋鋼板。在連續退火中不進行過時效處理。軋制條件、卷取溫度、退火條件和光整冷軋條件等示于表14中。
將這些冷軋鋼板加工成桶的桶體板、頂蓋。此時，桶體板彎曲成形成圓筒狀，將兩端進行縫焊焊接。為了使該縫焊焊接的條件最合適，以焊接以往的低碳鋁鎮靜鋼板(1.0mm厚)的條件(焊接1次電流220A，焊接速度15m/min，以液壓缸壓力調整的電極加壓力530Kgf(相當液壓缸壓力3.0Kgf/cm2))作為基準，使焊接1次電流進行各種變化。此后，按照通常的制桶工序，在桶體板的兩端部進行凸緣成形和環帶的擴徑成形，調查裂紋等的不良情況的發生，確定合適的焊接電流范圍。以該合適范圍的焊接電流進行縫焊焊接，制成容量200升的密封型桶(頂蓋、底板都雙層卷邊)。這些桶進行桶體的壓縮試驗(軸向的靜壓縮試驗)，測定其靜壓垮強度。
這些結果和鋼板的平均粒徑及其他機械性能一起都示于表14中。
表13 (重量％)
表14
*有裂紋
**以鋼板No.8-6作為1.00
從表14可知，雖然本發明的鋼板(符號8-1～8-3)比以往的鋼板(符號8-6)具有高的強度，但能夠以和以往的鋼板相同的電流范圍進行焊接，并且在制桶性上也不發生問題。進而，以此制造的本發明的桶，靜壓垮強度比以往的桶高。這對應于鋼板的強度增加。即，如果將本發明的冷軋鋼板作為桶用原材料，就不伴隨焊接性的劣化，能夠達到桶體強度的增加。
實施例9
使用表15所示化學成分的鋼水，和上述同樣地制造數個260mm厚的鋼錠。將這些鋼錠熱軋、冷卻后，卷取成板卷狀，作為1.22mm厚的熱軋鋼板。根據需要，對這些熱軋鋼板進行酸洗或者光整冷軋，軋成最終板厚1.20mm的熱軋鋼板。軋制條件和卷取條件示于表16中。
調查這些熱軋鋼板的平均粒徑、拉伸性能(常溫(25℃)和600℃的抗拉強度)和彎曲性能·反復彎曲性能。
和上述相同地根據光學顯微鏡或者電子顯微鏡照片測定平均粒徑。另外，從同一張照片測定黑皮的厚度。拉伸性能、600℃的抗拉強度、彎曲性能和反復彎曲性能都和上述相同地進行測定。
這些測定結果一概示于表16中。再者，以往例是和上述實施例6中所示的表11的鋼板(符號6-5)相同。
表15 (重量％)
表16
*以鋼板No.6-5作為1.00
本發明的鋼板(符號9-1～9-4)具有10μm以下的平均粒徑，而且顯示38％以上的延伸率值。另外，不伴隨延性的降低，常溫(25℃)的抗拉強度和600℃的高溫強度比以往的鋼板(符號6-5)增加。而且彎曲性能也良好。
接著，使用這些鋼板和上述相同地制造容量200升的密封型桶。在該桶的外面涂裝環氧系樹脂涂料，在內面施行利用磷酸鋅的化學處理。在制桶時，調查鋼板的彎曲加工性、形狀凍結性、焊接性等，作為制桶性進行定性的評價。另外，為了調查這些桶的強度性能，以內部空的狀態，從軸向和圓周方向壓縮桶體，以產生宏觀壓縮壓曲時的負荷作為壓曲負荷進行測定。也進行“低溫落下試驗”。
這些調查結果一概示于表16的桶體特性的欄中。
從表16可知，本發明的鋼板制桶性良好，強度性能試驗中的壓曲負荷也比以往例鋼高，低溫落下試驗中的變形量也比以往例減少。另外也清楚，有關本發明的桶，在“低溫落下試驗”不產生液漏，能夠安全地確保內容物，卷邊接縫部的可靠性高。即，使用本發明的鋼板不按照叫做2層卷邊接縫、3層卷邊接縫的卷邊接縫方式，并且即使在稱為低溫的嚴酷條件下，也常常得到能信賴的卷邊接縫部。
實施例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和不可避免的雜質組成的鋼水，和上述同樣地得到數個鋼錠。將這些鋼錠熱軋、水冷后，卷取成板卷狀，作為熱軋鋼板。接著，酸洗這些熱軋鋼板后，進行光整冷軋，軋成最終板厚1.2mm的熱軋鋼板。軋制條件和卷取溫度示于表17中。
使用這些熱軋鋼板，以和上述相同的要領，制造容量200升的密封型桶，調查此時的制桶性。制桶后，在桶的外面進行環氧系的涂裝。對這些桶在常溫(15℃)、從外部成為圓周方向的壓縮應力地施加集中載荷，測定此時產生的桶體變形量。該測定結果一概示于表17中。
表17
從表17可知，使用本發明鋼板的桶(符號10-1～10-7)由荷載負荷產生的變形量在高溫和常溫都顯著小。而使用比較例鋼板(符號10-8)的桶由荷載負荷產生的變形量大。使桶內部的壓力增高，測定桶體的變形量，與從上述外部施加壓縮應力負荷的場合相比，雖然未看到明顯的不同，但可以證實有關本發明的桶的變形量比使用比較鋼的桶的變形量小的傾向。
實施例11
用表18所示化學成分的鋼水，和上述相同地制造數個鋼錠。將這些鋼錠進行熱軋、水冷，卷取成板卷狀，形成熱軋鋼板后，再進行酸洗處理，并根據需要進行光整冷軋，軋成最終板厚1.0mm的不帶黑皮(在表面不存在氧化鐵皮)的熱軋鋼板。
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和不可避免的雜質組成的鋼水(表18的A9鋼)，制造數個另外的鋼錠。將這些鋼錠熱軋、水冷后，卷取成板卷狀，作為熱軋鋼板。接著，酸洗該熱軋鋼板后，一部分進行光整冷軋，一律軋成1.0mm的冷軋鋼板。將A9鋼軋成2.9mm，然后進行冷軋，軋成1.0mm的冷軋鋼板。將該冷軋鋼板退火，作為目前存在的冷軋鋼板(符號11-6)。退火是進行690℃×40s的均熱后，以30℃/s的冷卻速度冷卻，實質上是不進行過時效處理。另外，上述的軋制條件、卷取溫度和光整冷軋條件都示于表19中。
使用這些熱軋鋼板和冷軋鋼板，加工成桶的桶體板、頂蓋。此時，將桶體板彎曲成形成圓筒狀，將兩端部進行縫焊焊接。為了使桶體板的縫焊焊接條件最佳化，和上述實施例8相同地進行，確定合適的焊接電流的范圍，以此電流進行焊接，制成容量200升的密封型桶。這些桶供給桶體壓縮試驗(軸向的靜壓縮試驗)，測定其靜壓垮強度。測定結果和鋼板的平均粒徑及機械性能一起示于表19中。
表18 (重量％)
表19
11-6冷軋鋼板*有裂紋
**以鋼板No.11-6作為1.00
從表19可知，雖然本發明的鋼板比以往的鋼板具有高的強度，但具有和以往的鋼板同等的可焊接電流范圍的幅度(上下限發生偏移)，制桶性和焊接性均良好。另外，有關本發明的桶，靜壓垮強度也比以往的桶高，與鋼板強度的增加相對應。即，如果將本發明的高強度熱軋鋼板作為桶用原材料使用，在不伴隨焊接性的劣化下，能夠達到桶體的強度增加。特別是已證實，在原材料中使用本發明鋼板的桶的卷邊接縫部，即使在強制地給予和以往的鋼板相同的變形量的場合，至更大的應變區也能確保氣密性。該結果即使在低溫的嚴酷條件下也不變化。
實施例12
使用表15所示的Al的化學成分的鋼水，和上述相同地制造數個鋼錠。熱軋這些鋼錠后，卷取成板卷狀，作為1.0mm厚的熱軋鋼板。省略酸洗，作為帶黑皮(表面氧化鐵皮)的原樣狀態。使用這些熱軋鋼板，和上述相同地制造容量200升的桶。桶體部的縫焊焊接，以比無黑皮時低的焊接電流進行焊接。另外，對桶的涂裝，省略化學處理，直接在表面的黑皮上進行。軋制條件和卷取溫度示于表20中。
這些熱軋鋼板的制桶性和軋制條件、平均粒徑、黑皮(氧化層)厚度和黑皮組成(四氧化三鐵量)一起示于表20中。黑皮的四氧化三鐵的含量按照X射線衍射法測定。
表20
自軋制終了的經過時間 *以鋼板11-6作為1.00。
表20可知，氧化層(黑皮)厚度厚，四氧化三鐵量少的本發明的鋼板，在制桶時多發生稍微剝離。但是，若氧化層的厚度達到5μm以下，則制桶時的剝離減少至無問題的程度。另外，在氧化層的厚度較薄的場合，與無黑皮的場合相比，將桶的桶體部進行縫焊焊接時，看到電極的損耗稍有增加的傾向。但是，若使氧化層的厚度達到5μm以下，則電極的損耗和通常的冷軋鋼板相等，大幅度地得到改善。為了使氧化層的厚度達到5μm以下，最好是使熱精軋的溫度達到920℃以下，從精軋終了至冷卻開始的時間為0.5s以下，卷取溫度達到600℃以下。
如上所述，基于第二個構思，如果以具有35％以上的延伸率值、含Nb的平均粒徑細小的鋼板作為原材料制造桶，則制桶性都沒有問題，還可以謀求常溫和高溫的桶體強度的增加。并且，也能夠期待桶的再使用頻度的增加。
產業上的應用性
如果使用本發明的高強度鋼板作為原材料制造桶，則比使用以往的鋼板時，沒有制桶性的惡化，能夠提高常溫和高溫的桶體強度，使板厚比以往更薄。因此，能夠謀求桶的低成本化、輕量化，卷邊接縫部的可靠性也更提高，因而認為本發明對產業的發展有很大的貢獻。另外，本發明也提高桶的再使用頻度，又極大地有助于資源再循環。
權利要求
1.桶用鋼板的制造方法，其特征在于，將含有
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％，其余為Fe和不可避免的雜質的鋼坯在精軋溫度是750℃以上進行熱軋，在該熱軋終了后的2秒以內進行加速冷卻后，在卷取溫度700℃以下進行卷取。
2.權利要求1所述的桶用鋼板的制造方法，其特征在于，還進行酸洗。
3.權利要求1所述的桶用鋼板的制造方法，其特征在于，在酸洗后再進行冷軋，所得到的鋼板在其再結晶溫度以上進行退火。
4.權利要求1～3之任一項所述的桶用鋼板的制造方法，其特征在于，再進行光整冷軋。
全文摘要
作為制造桶的鋼板，新穎地開發了特別使N含量達到0.0050－0.0200重量％、增加固溶N以及使Nb含量達到0.003－0.10重量％、鋼板的平均粒徑細化的桶用鋼板。該桶用鋼板，常溫和高溫強度比以往的鋼板高，而且具有低溫韌性優良的特性。其結果能夠新穎地提供比以往的再利用頻度高、薄壁、輕量的桶。進而，也提供可靠地制造該鋼板的方法。
文檔編號C22C38/06GK1399001SQ0210851
公開日2003年2月26日 申請日期1998年9月3日 優先權日1997年9月4日
發明者登坂章男, 荒谷昌利, 清水哲雄, 西村惠次, 荻野厚, 荒谷誠, 加藤安功, 緋田泰宏, 山下至 申請人:川崎制鐵株式會社, 川鐵金屬容器株式會社