JP2000001721A - スジむら発生を抑えたシャドウマスク用素材の製造方法 - Google Patents

スジむら発生を抑えたシャドウマスク用素材の製造方法

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JP2000001721A
JP2000001721A JP16852498A JP16852498A JP2000001721A JP 2000001721 A JP2000001721 A JP 2000001721A JP 16852498 A JP16852498 A JP 16852498A JP 16852498 A JP16852498 A JP 16852498A JP 2000001721 A JP2000001721 A JP 2000001721A
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Takahiro Fujii
孝浩 藤井
Hisao Iwamoto
久雄 岩本
Hiroshi Morikawa
広 森川
Takashi Yamauchi
隆 山内
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マクロ偏析及びミクロ偏析を解消し、スジむ
ら発生が抑えられた高品位シャドウマスク用素材を提供
する。 【構成】 20〜45重量%のNiを含むFe−Ni系
合金溶湯を連鋳モールドに注湯し、電磁撹拌することな
くスラブに鋳造することによりNiの濃度変動が0.3
%以下のスラブを製造し、更に熱間圧延に先立ってスラ
ブを1280〜1350℃に30分以上加熱保持した
後、熱間圧延する。 【効果】 溶鋼流動を起こすことなく連鋳することによ
りマクロ偏析が抑えられ、熱延に先立つ均質化処理でミ
クロ偏析が解消される。そのため、スジむらを発生させ
ることなく、微細な均一形状の電子ビーム通過孔が穿設
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エッチングにより多数
の電子ビーム通過孔が穿孔されるシャドウマスクとして
好適な素材を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カラーテレビ用ブラウン管やOA機器の
ディスプレイ等の受像管には、多数の電子ビーム通過孔
が形成されたシャドウマスクが組み込まれている。電子
銃から放出された電子ビームは、特定のビーム通過孔を
通り、各色調に応じてそれぞれの蛍光部にビームスポッ
トを投影する。電子ビーム通過孔は、エッチングによっ
て形成される。そのため、シャドウマスク用素材として
は、正確な電子ビーム通過孔が形成されるようにエッチ
ング性に優れていることが要求され、従来から低炭素A
lキルド鋼が使用されている。しかし、シャドウマスク
は、電子ビームの衝突によって加熱され、熱膨張する。
このときの熱膨張が大きいと、電子ビーム通過孔の位置
が変り、電子ビームが所定の蛍光面に当らなくなるドー
ミング現象が発生する。
【0003】ドーミング現象は、カラーテレビ,ディス
プレイ等の高精度化,高輝度化に伴って大きな問題にな
っている。ドーミング現象は、材料の熱膨張に起因する
ものであることから、低熱膨張特性をもつ素材の使用に
よって抑制される。そこで、熱膨張率の小さなFe−N
i系合金がシャドウマスク用素材として使用されるよう
になってきている。Fe−Ni系合金は、ドーミング現
象の抑制には有効であるものの、Niを多量に含んでお
り、低炭素Alキルド鋼に比較して高価な素材である。
また、低炭素Alキルド鋼よりも強度が高いためプレス
成形性に劣り、ヤング率が低く剛性に劣る。しかも、エ
ッチング速度が低炭素鋼よりも遅く、エッチング穿孔性
にも劣っている。なかでも、エッチングされたFe−N
i系合金製シャドウマスクに現れるスジむらは、ブラウ
ン管の品位を低下させる原因となっている。
【0004】スジむらを解消するため、従来からFe−
Ni系合金を改質する方法が種々提案されている。たと
えば、特開昭60−56053号公報では、スジむらの
原因がNiの成分偏析にあり、偏析部と母材部との間に
おけるエッチング性の差に起因してスジむらが発生する
との前提で、Niの成分偏析率を規制することによりス
ジむらの発生を抑制している。具体的には、Niが紐状
に濃化した偏析部が素材中に存在するとして、紐状偏析
物の容積率及び長さを規制し、且つ偏析率を10%以下
に規制している。特開平1−252725号公報でも、
スジむらの支配的原因が成分偏析にあるとし、スラブ又
は熱延コイルを特定条件下で均質化処理することにより
スジむらを軽減している。具体的には、鋳片中のNi濃
度範囲に対する薄板製品中のNiの濃度範囲の減少率を
Niの偏析レベルとし、この数値が0.7以下であると
実用上で問題ない程度までスジむらが抑制されることを
紹介している。
【0005】特開昭60−128253号公報では、1
ヒート又は2ヒート以上で断面減少率40%以上で鋳塊
を鍛造することによりNi偏析を解消している。特開平
2−54743号公報では、連続鋳造で製造する場合、
C,Si,Mn,Cr等の不純物の成分偏析及び鋳造時
に生じる特定方位をもつ鋳造組織の残存がスジむらの主
原因であるとし、等軸晶率が規制された連鋳スラブを9
50℃又は1100℃以上の温度に1時間以上保持する
ことによってスジむらが防止されることを報告してい
る。等軸晶率の増加には、電磁撹拌や超音波振動等が採
用されている。更に、特開平2−117703号公報で
は、連続鋳造法でスラブを製造する際に主としてスラブ
の中心部でNiやMnが偏析するとして、電磁撹拌によ
って偏析を板厚方向に分散させたスラブを鋳造し、更に
得られたスラブを1100〜1400℃の温度域で加熱
してNiやMnを拡散させることによりスジむらが効果
的に解消されることを紹介している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上に掲げたように、
Ni又は他の元素の成分偏析がスジむらの原因になって
いるとして、成分偏析を解消する鋳造方法,熱間加工方
法,均質化熱処理等が検討されている。ところで、カラ
ーテレビの大型化やマルチメディア化が進められている
昨今の傾向に対応して、シャドウマスクとしても、従来
よりも小さな孔径の電子ビーム通過孔を高密度で穿孔
し、且つ孔と孔とのピッチも細かくしたものが要求され
るようになってきている。しかし、従来から提案されて
いる方法で製造される素材では、スジむらが十分に解消
されるに至っていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、連鋳モールドに
注湯された溶湯を電磁撹拌することなくスラブに鋳造
し、且つ熱間圧延に先立って特定温度条件下で均質化熱
処理することにより、エッチング時にスジむらを効果的
に抑制し、高精細化,高輝度化,大型化に適したブラウ
ン管に使用されるシャドウマスク用素材を提供すること
目的とする。本発明の製造方法は、その目的を達成する
ため、20〜45重量%のNiを含むFe−Ni系合金
溶湯を連鋳モールドに注湯し、電磁撹拌することなくス
ラブに鋳造することによりNiの濃度変動が0.3重量
%以下のスラブを鋳造し、熱間圧延に先立ってスラブを
1280〜1350℃に30分以上加熱保持した後、熱
間圧延することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明者等は、エッチングされたFe−Ni系
合金素材に観察されるスジむらの発生形態に及ぼす成分
偏析の影響について種々調査・研究した。その結果、ス
ジむらが発生した部分では、スジむらが発生していない
部分に比較して穿孔部のエッチング面に凹凸が多いこと
を見出した。そこで、圧延方向D1 に垂直な板断面に関
するNiの分布状態をX線マイクロアナライザで分析し
たところ、図1のモデルで示すように穿孔部1の凹部に
1対1に対応した位置にNi欠乏域2が生じていた。N
i欠乏域2は、圧延方向D1 に沿って素材が伸ばされる
ため、板厚方向D2 に積み重なった層状分布になる。本
発明者等は、Ni欠乏域2の層状分布がスジむらの直接
原因であると次のように推察した。層状分布したNi欠
乏域2は、マトリックス3に比較してNi濃度が低いた
め、エッチングされ易い箇所といえる。そのため、Fe
−Ni系合金素材を板厚方向D2 にエッチングすると
き、板表面4の各部でエッチング速度に差が生じる原因
となる。エッチング速度の差は、穿孔部1の表面に生じ
る微細な凹凸となって現れ、孔形状や孔径を不規則に変
動させる。不揃いの孔形状や孔径は、全体としてスジむ
らとなって観察される。
【0009】Ni欠乏域2の層状分布は、鋳造時のデン
ドライトアーム間に生じるミクロ偏析や、電磁撹拌で生
じる溶鋼流動に起因するマクロ偏析等が原因に掲げられ
る。一般に、連続鋳造法では、中心偏析を防止し、また
鋳造組織を等軸晶化するため、モールドに注湯された溶
鋼が電磁撹拌されている。ところが、熱膨張率を下げる
ために20〜45重量%のNiを含むシャドウマスク用
Fe−Ni系合金では、凝固時にNi濃度の低い初晶が
晶出し、残湯にNi成分が濃化していく。Ni濃化溶鋼
は、モールド壁から成長した凝固シェルのデンドライト
アームの間に取り込まれる。ここで、モールド内の溶鋼
が電磁撹拌されると、デンドライトアーム間からNi濃
化溶鋼が溶鋼流動によって洗い出される。その結果、電
磁撹拌の影響を受ける領域では他の部分よりもNi濃度
が低くなり、通常ホワイトバンドといわれているマクロ
的な偏析が生じる。
【0010】偏析の程度は電磁撹拌の条件や鋼種によっ
て異なるが、たとえばFe−36%Ni合金では120
0Aで約0.5〜0.8%程度の負偏析になる。この種
の偏析は、ミクロ偏析よりも大きな濃度変動を伴い、後
続工程の圧延や焼鈍によっても容易に解消せず、最終製
品に残存する傾向が強い。ホワイトバンドの発生領域
は、モールドに対する電磁撹拌装置の位置やスラブの冷
却条件によっても異なるが、一般にスラブ表面から数十
mm内側に数十mmの幅で現れる。製品に残存するホワ
イトバンドは、スジむらの発生に大きな影響を及ぼし、
ホワイトバンドの残存程度に応じて穿孔部のエッチング
面に生じる凹凸が異なり、結果としてスジむら品位が大
きく異なることを解明した。このようなことから、シャ
ドウマスク用素材として使用されるFe−Ni系合金で
は、モールドに注湯された溶鋼を電磁撹拌することなく
連続鋳造することが有効である。
【0011】更に、鋳造以降の工程において鋳造時に発
生した偏析を解消する方法について種々調査・研究した
ところ、電磁撹拌なしで連続鋳造したスラブを熱間圧延
に先立って1280〜1350℃に30分以上保持する
均質化処理により偏析が解消され、最も効果的に且つ経
済的にスジむらの発生が抑制されることを見出した。す
なわち、電磁攪拌なしで鋳造したスラブ中のNiの濃度
変動が0.3重量%以下に抑えられており、ホワイトバ
ンドに起因するスジむらが抑制される。また、1280
〜1350℃×30分以上の均質化処理は、スラブに含
まれている合金成分を熱拡散させ、ミクロ偏析を解消さ
せるために必要な条件である。1280℃に達しない加
熱温度では、十分な拡散が進行せず、ミクロ偏析に起因
するスジむらを解消する効果が小さい。しかし、135
0℃を超える加熱温度では、加熱中にスラブの表面が著
しく酸化され、加熱後に大きな研削量でスラブを表面研
削する必要が生じ、製品となる歩留りが低下する。ま
た、粒界酸化がスラブ表面から深く進行し、熱延後の鋼
帯表面に欠陥が発生し易くなる。
【0012】
【実施例】表1に示した組成をもつFe−Ni系合金を
溶製し、連続鋳造法で10トンのスラブを製造した。連
続鋳造段階では、電磁撹拌の影響を調査するため、連鋳
モールドに注湯された溶鋼を電磁撹拌することなく鋳造
したスラブ(本発明例)及び電磁撹拌しながら鋳造した
スラブ(比較例)を製造した。
【0013】
【0014】各スラブを表2の条件で均質化処理した
後、熱間圧延し、板厚6mmの熱延鋼帯を製造した。更
に、1000℃の焼鈍及び冷間圧延を数回繰り返し、最
終的に板厚0.25mmの冷延鋼帯を得た。各冷延鋼帯
から切り出された試験片にフォトレジストをパターン印
刷し、比重47ボーメ,温度60℃の塩化第二鉄溶液で
スプレーエッチングし、孔径150μmの電子ビーム通
過孔を5個/mm2 の密度で形成したシャドウマスクを
作製した。エッチングされた試験片を目視観察し、スジ
むらの発生状況を調査した。スジむらが全く観察されな
かったものを最高レベルA,スジむらがほとんど検出さ
れず高品位シャドウマスク用として使用可能なものをレ
ベルB,比較的多数のスジむらが観察されたものをレベ
ルC,明瞭で多数のスジむらが現れたものをレベルDと
して、調査結果を4段階評価した。
【0015】電磁撹拌の有無及び均質化処理温度とスジ
むら発生状況との関係を示す表2にみられるように、電
磁撹拌なしで得られたスラブを1280℃以上に30分
以上保持した後で熱間圧延を経た試験番号1〜7では、
エッチング後のスジむらレベルが何れもランクB以上で
あり、高品位が要求されるシャドウマスクに好適な素材
であることが判る。他方、電磁撹拌しながら連鋳された
スラブから得られた試験番号11〜13では、スジむら
レベルがランクC又はDに止まり、高品位シャドウマス
ク用素材としては不適当な材料であった。また、電磁撹
拌することなく連鋳されたスラブであっても、熱間圧延
前の均質化処理温度が1280℃未満の試験番号8,9
や、均質化処理時間が30分に達しない試験番号10で
は、スジむらレベルがランクC又はDに止まり、高品位
シャドウマスクとしては不適当な材料であった。
【0016】この対比から明らかなように、電磁撹拌を
伴わない連続鋳造と加熱条件が特定された均質化処理の
組合せによって初めてスジむらレベルがランクB以上に
改善されることが判った。
【0017】
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、デンドライトアームスペーシングに取り込まれてい
るNi濃化溶鋼を洗い出す溶鋼流動が生じない条件下で
連続鋳造し、得られたスラブを熱間圧延に先立って特定
条件下で均質化処理している。溶鋼流動を生じさせない
ことによりスラブ中のマクロ偏析が抑えられ、均質化処
理時の加熱拡散によってミクロ偏析が解消される。その
ため、得られたFe−Ni系合金をエッチングすると、
Niの層状偏析に起因したエッチング速度差が小さく、
微細な均一形状の電子ビーム通過孔が形成され、スジむ
らの発生が抑えられる。このようにして、本発明に従っ
て製造されたFe−Ni系合金は、高品位のシャドウマ
スク用素材として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 Fe−Ni系合金素材の内部に発生したNi
の層状偏析を示すモデル図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 広 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者 山内 隆 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 4K032 AA01 AA04 AA11 AA16 AA25 AA27 AA29 AA31 BA01 CA03 CB02 CF03 CG02 5C027 HH02 HH03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 20〜45重量%のNiを含むFe−N
    i系合金溶湯を連鋳モールドに注湯し、電磁撹拌するこ
    となくスラブに鋳造することによりNiの濃度変動が
    0.3重量%以下のスラブを製造し、熱間圧延に先立っ
    てスラブを1280〜1350℃に30分以上加熱保持
    した後、熱間圧延することを特徴とするスジむら発生を
    抑えたシャドウマスク用素材の製造方法。
JP16852498A 1998-06-16 1998-06-16 スジむら発生を抑えたシャドウマスク用素材の製造方法 Withdrawn JP2000001721A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7226515B2 (en) 2000-09-29 2007-06-05 Hippon Yakin Kogyo Co., Ltd. Fe—Ni based permalloy and method of producing the same and cast slab
JP2015169001A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 前田建設工業株式会社 フレッシュコンクリートの締固め特性の判定方法

Cited By (4)

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US7419634B2 (en) 2000-09-29 2008-09-02 Nippon Yakin Kogyo Co., Ltd. Fe-Ni based permalloy and method of producing the same and cast slab
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