JP2000345242A - 長手方向の板厚精度に優れたシャドウマスク用鋼板の製造方法 - Google Patents

長手方向の板厚精度に優れたシャドウマスク用鋼板の製造方法

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Tadashi Inoue
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正哉 森田
Kenji Tawara
健司 田原
Kenichi Mitsuzuka
賢一 三塚
Chihiro Taki
千博 滝
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哲男 河原
Masazumi Mori
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コスト増加をまねくことなく、長手方向の板厚
精度の優れたシャドウマスク用鋼板の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｃ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．０５
ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．０
３以下、Ｓ：０．００１〜０．０５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００２〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００８ｗｔ
％以下、残部が実質的にＦｅからなる鋼を熱間圧延し、
その熱延鋼板を脱炭焼鈍した後、冷間圧延によって所望
板厚とする長手方向の板厚精度の優れたシャドウマスク
用鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】カラーテレビ、カラーディス
プレイ等のブラウン管に色選別機構として使用される極
低炭素アルミキルド鋼のシャドウマスク用鋼板の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カラーテレビ、カラーディスプレイ等の
ブラウン管には色選別機構としてシャドウマスクが使用
されている。このシャドウマスクは低炭素、極低炭素ア
ルミキルド鋼を熱間圧延、冷間圧延、箱型炉で脱炭焼
鈍、二次冷間圧延する（特開昭５５−６２１２３号公
報）、あるいは極低炭素鋼アルミキルド鋼を熱間圧延、
一次冷間圧延、連続焼鈍、二次冷間圧延する（特開平９
−５３１２２号公報）ことによってシャドウマスクとし
て所望の板厚を有するシャドウマスク用鋼板とし、フォ
トエッチング法により多数の孔をあけた後、二次焼鈍、
レベラー加工、プレス成形、黒化処理して製造される。
【０００３】近年、シャドウマスク高精細化に伴い、シ
ャドウマスクの板厚は非常に薄くなっており、シャドウ
マスク用鋼板のコイルの幅方向、長手方向の板厚精度に
対する要求度も厳しいものになっている。
【０００４】シャドウマスク用鋼板のコイルの幅方向、
長手方向の板厚精度向上のためには、その前工程である
一次冷間圧延、熱間圧延後の材料の板厚精度向上が必要
である。
【０００５】従来、熱間圧延の仕上圧延において、ワー
クロールをクロスして圧延する方法が採られ、熱延鋼板
の幅方向の板厚精度向上が図られており、効果をあげて
いる。
【０００６】しかし板厚精度の良好な一次冷間圧延材を
得るためには、熱延鋼板の幅方向、長手方向の板厚精度
向上だけでなく、熱延鋼板のコイル長手方向の機械的特
性の均質化が必要である。通常の熱延鋼板は、コイルの
トップ、ボトムの仕上温度や巻取温度、冷却速度が中間
部と差があるため、コイル長手方向の機械的特性が大き
くばらついており、一次冷間圧延においては圧延荷重制
御が難しく、板厚精度の良い一次冷間圧延材を高歩留ま
りで得ることは必ずしもできなかった。このため板厚精
度の悪い一次冷間圧延材を高精細シャドウマスクに適用
するために、二次冷間圧延の通板回数を増やして板厚精
度の改善を図ったり、コイルトップ部、ボトム部のカッ
ト長さを長くするなどを行っており、製造コストの増
加、歩留まり低下の原因となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところはコスト増
加をまねくことなく、長手方向の板厚精度の優れたシャ
ドウマスク用鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、 Ｃ：
０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．０５ｗｔ％以下、Ｍｎ：
０．１〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．０３以下、Ｓ：０．０
０１〜０．０５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００２〜
０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００８ｗｔ％以下、残部が実
質的にＦｅからなる鋼を熱間圧延し、その熱延鋼板を脱
炭焼鈍した後、冷間圧延によって所望板厚とすることを
特徴とする長手方向の板厚精度の優れたシャドウマスク
用鋼板の製造方法、第２の発明は、熱間圧延は、粗圧延
後に粗圧延材を再加熱してから、仕上圧延を行う第１の
発明に記載のシャドウマスク用鋼板の製造方法、第３の
発明は、熱間圧延は、Ａｒ３点以上で粗圧延し、少なく
とも圧延最終スタンドでＡｒ３点未満となるように温度
制御して仕上圧延を行う第１又は第２の発明に記載のシ
ャドウマスク用鋼板の製造方法、第４の発明は、冷間圧
延は、一次冷間圧延工程と二次冷間圧延工程とを備えて
いる第１〜第３のいずれかに記載の発明のシャドウマス
ク用鋼板の製造方法、第５の発明は、冷間圧延は、一回
の冷間圧延のみである第１〜第３のいずれかに記載の発
明のシャドウマスク用鋼板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の態様】以下本発明を詳細に説明する。
【００１０】本発明の目的、すなわち、長手方向の板厚
精度を向上した高精細シャドウマスク用鋼板を製造する
には一次冷間圧延材の板厚精度向上を果たす必要があ
る。そこで、本発明者らは一次冷間圧延材を板厚精度良
く製造する方法を検討した結果、熱延鋼板コイルのトッ
プ部およびボトム部の機械的特性が中間部と大きく違う
場合には、タンデム式で行われる一次冷間圧延の板厚制
御機能によって圧延荷重がハンチングし、長手方向の板
厚が変動しやすいことを突き止めた。
【００１１】更に鋭意研究をした結果、従来一次冷間圧
延後に行っていたオープンコイルによる脱炭焼鈍に代え
て、これを熱間圧延後、一次冷間圧延前に行えば、多大
なコストアップを回避しながら、熱延鋼板の長手方向の
機械的特性を非常に均質化できるため、板厚精度の優れ
た一次冷間圧延材が得られること、さらにこの製造法に
より従来は必須であった二次冷間圧延を省略することも
可能となり、大幅な製造コスト削減につながることを見
出した。
【００１２】本発明は、この知見に基づいてなされたも
ので、熱間圧延ままでは長手方向に不均一なコイルの機
械的特性を、脱炭焼鈍によって均一化し、一次冷間圧延
における圧延荷重制御を容易にするとともに、板厚精度
の良好な冷延鋼板を得ることにある。
【００１３】本発明によれば、板厚精度の優れたシャド
ウマスク用鋼板が二次冷間圧延の通板回数を少なくして
得られる。さらには、二次冷間圧延を省略することもで
きる。
【００１４】次に、熱間圧延される鋼材の組成及び冷間
圧延に供せられる脱炭焼鈍後の組成に関して説明する。
【００１５】Ｃ：本発明方法で得られるシャドウマスク
用鋼板は、フォトエッチング法により穿孔した後、二次
焼鈍（プレス成形前焼鈍）し、プレス成形される。プレ
ス成形後にスプリングバックやストレッチャーストレイ
ンが発生した場合には、曲面形状や孔形状が変化し、色
ズレや画像のゆがみなどを引き起こす。そのため、シャ
ドウマスク用鋼板の二次焼鈍後の特性としては、降伏強
度が低く、降伏点伸びが小さいことが求められる。近
年、省エネや合理化指向から二次焼鈍温度は低温化する
傾向にあり、鋼板の再結晶温度を上げるようなＴｉ、Ｎ
ｂ、Ｚｒなどの炭化物形成元素の添加は極力避ける必要
がある。さらに二次焼鈍の低温化により鋼板が二次焼鈍
時に脱炭されにくくなるため、シャドウマスク用鋼板は
一次焼鈍において十分に脱炭する必要がある。脱炭焼鈍
前の鋼板のＣ量が高いと、脱炭焼鈍に要する時間が長く
なり、製造コストの増加をまねくため、一次焼鈍に供す
る熱延鋼板のＣ量は０．１ｗｔ％以下とする。
【００１６】Ｓｉ：Ｓｉは非金属介在物を形成してエッ
チング性を劣化させるため、０．０５％以下とする。
【００１７】Ｍｎ：Ｍｎ量はＳによる熱間脆性を防止す
るため、０．１ｗｔ％以上添加する必要があるが、その
量が０．５ｗｔ％を超えると鋼が硬化し、プレス成形性
を悪くするため、０．１〜０．５ｗｔ％とする。
【００１８】Ｐ：Ｐは鋼を硬化させる元素であるととも
に、偏析に起因するエッチングムラを発生しやすい元素
である。シャドウマスク用鋼板として適したＰ量は０．
０３％以下とする。
【００１９】Ｓ：Ｓは不可避的に鋼中に含有される元素
であり、Ｓ量が多い場合には熱間脆性の原因となるとと
もに、Ｓの偏析に起因するエッチングムラが発生する。
逆にＳ量が０．００１ｗｔ％未満であると焼鈍時に窒化
しやすくなり、窒化はプレス時に形状不良をまねく。し
たがって、Ｓ量は窒化しない範囲でできるだけ少なくし
た方がよく、好ましい範囲は０．００１〜０．０５ｗｔ
％である。
【００２０】Ｓｏｌ．Ａｌ：Ａｌは固溶ＮをＡｌＮとし
て固定し、降伏点伸びを低下させるとともに、時効を抑
制するため必要となるが、必要以上に添加してもコスト
増加をまねくので、０．００２〜０．１５ｗｔ％とす
る。
【００２１】Ｎ：Ｎは降伏点伸びの増大や時効によるプ
レス時の孔の形状不良をまねくため、少ない方がよく、
０．００８０ｗｔ％以下とする。
【００２２】ついで、本発明の製造方法について述べ
る。
【００２３】（熱間圧延）上述の組成の鋼を熱間圧延す
る。この熱間圧延は、常法に従うことができるが、粗圧
延材の幅方向、長手方向の温度の均一化と仕上圧延時の
温度制御を目的として、粗圧延材を再加熱してから仕上
圧延を行うと、熱延鋼板の幅方向、長手方向の板厚精度が
良好となる。再加熱の方法としては特に限定するもので
はないが、誘導加熱方式、直火方式、粗圧延材をコイル
に巻き取って箱型炉に入れて加熱する方式等がある。
【００２４】また粗圧延後に粗圧延材の温度がＡｒ３点
未満となってから仕上圧延を行う、又は仕上圧延中にＡ
ｒ３点未満となるように温度制御して仕上圧延を行え
ば、熱延鋼板の結晶粒粗大化を図ることができ、二次焼
鈍（ブレス成形前焼鈍）後の特性をよりいっそう軟質化
できる。ここで、熱延鋼板の板厚は、厚くなるほど脱炭
焼鈍に時間が要するとともに、冷間圧延において強圧化
を必要とする。冷間圧延率の増加は二次焼鈍後の組織の
微細化をまねき、鋼板の硬質化の原因となる。従って、
熱延鋼板板厚はできるだけ薄い方がよく、特に限定しな
いが、Ｃ量が０．０１ｗｔ％以下の鋼では２.８mm以
下、Ｃ量が０．０１ｗｔ％を超え、０．１ｗｔ％以下の
鋼では２.３ｍｍ以下が好ましい。このとき数本の粗圧
延材を溶接してつなげ、連続的に仕上圧延を行えば、薄
物熱延材の通板が安定し、熱延鋼板の長手方向の板厚精
度の改善が可能である。
【００２５】なお、熱間圧延においてワークロールをク
ロスさせて圧延する従来の手法を併せて用いれば、熱延
鋼板の幅方向の板厚精度をさらに向上でき、より高い板
厚精度のシャドウマスク用鋼板が得られる。
【００２６】（脱炭焼鈍）鋼板は、Ｃ量が多いとセメン
タイトが析出し、エッチング性が悪くなるとともに、降
伏強度が高くなり、成形後のスプリングバックが大きく
なる。脱炭焼鈍は、Ｃ量を極力少なくするために行う。
さらに、本発明の熱間圧延後の脱炭焼鈍は、熱間圧延材
の長手方向の機械的特性を均一化するためにおこなう。
脱炭焼鈍条件は常法に従うことができ、例えば、焼鈍雰
囲気：水素と窒素の混合気体、焼鈍温度：６５０〜８０
０℃、露点：１０〜３０℃でおこなう。焼鈍時間は、目
標とする脱炭レベル、コイル重量、板厚等に条件により
適宜設定されるが、二次焼鈍（プレス成形前焼鈍）時に
脱炭されにくい場合を考慮すると、成形性の観点からＣ
量が０．００１５ｗｔ％以下となるまで脱炭することが
望ましい。なお、熱延鋼板を脱炭焼鈍に供するに際して
は、酸洗いして、オープンコイル巻き直すが、場合によ
っては酸洗前あるいは後にスキンパスで鋼板に歪みを加
えて脱炭焼鈍中に粒成長させ、脱炭焼鈍後の鋼板の軟質
化を図ってもよい。
【００２７】（冷間圧延）冷間圧延は、冷間圧延材の板
厚などの条件に応じて行われ、通常は一次冷間圧延のみ
で所望の板厚精度が得られ、二次冷間圧延の必要はな
い。但し、鋼板の表面粗さ調整が必要な場合や、より厳
格な板厚精度が要求される場合には、二次冷間圧延をお
こなう。しかし、この場合も圧延回数は一回、多くても
二回程度ですむ。その理由は、本発明の冷間圧延材は、
長手方向の板厚精度が優れているため、容易に所望の板
厚精度が得られるためである。
【００２８】なお、本発明において一次冷間圧延材の板
厚、シャドウマスク用鋼板の板厚は特に限定するもので
はないが、近年では高精細化用シャドウマスクとして、
０．００２０〜０．２０ｍｍの鋼板が用いられる。
【００２９】
【実施例】表１に示す成分の鋼Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに熱間圧延
を施し、熱間圧延材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７２を得た。この
うち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３７の熱延鋼板のみに脱炭焼鈍
を施した。脱炭焼鈍は熱延鋼板をオープンコイルにし
て、Ｈ2 、Ｎ2 の混合気体、露点３０℃、温度７００℃
の雰囲気の箱型炉で行い、炉内雰囲気中のＣＯ濃度が
０．０５％以下（計算上、鋼板中のＣ量が０．００１５
ｗｔ％以下となる）となった時点で終了とした。なお、
供試した熱延鋼板は幅方向、長手方向ともに、板厚のば
らつきが±３０μｍ以下の比較的良好なコイルである。
【００３０】次に、脱炭焼鈍したコイル(No.1〜No.37)
と焼鈍しなかったコイル（No.38〜No.72）に、一次冷間
圧延を施した。一次冷間圧延材の板厚は、二次冷間圧延
省略を想定した０．１５ｍｍ(No.１〜No.33，No.38〜N
o.68)と、二次冷間圧延を行う場合を想定した０．２５m
m(No.34,35,69,70)、０．４０mm(No.36,71)、０．６５
ｍｍ(No.37,72)の計４種類とした。一次冷間圧延材の許
容板厚精度を高精細シャドウマスク用鋼板として求めら
れる板厚精度、二次冷間圧延で比較的容易に矯正できる
板厚精度等を考慮して、各板厚種類ごとに設定し、その
許容範囲から外れた部分の長さをオフゲージ部長さとし
て測定した。
【００３１】さらに熱延鋼板の段階で脱炭焼鈍を行った
一次冷間圧延材(No.１〜 No.３７)に対しては、板厚
０．１５ｍｍのものはそのままで、板厚０．２５ｍｍ以
上のものには二次冷間圧延を施し、すべて板厚０．１５
ｍｍとした後、小サンプルを切出して、１００％Ａｒ雰
囲気中で７００℃、１５ｍｉｎの二次焼鈍を施した場合
の降伏強度を調査した。
【００３２】熱間圧延条件、脱炭焼鈍後の鋼板中のＣ
量、一次冷間圧延材の板厚、一次冷間圧延材としての許
容板厚精度を表２、３に、一次冷間圧延材の板厚とオフ
ゲージ部長さの関係を図１に示す。またNo.3,14,22,29
の熱間鋼板について、脱炭焼鈍前後の長手方向の降伏強
度変化を図２に示す。表２から脱炭焼鈍後の熱延鋼板の
Ｃ量はほとんどが０．００１５ｗｔ％以下であったが、
焼鈍時の板厚が厚かった熱延鋼板ではＣ量が０．００１
５ｗｔ％をわずかに超えているものもあった。
【００３３】図１において、一次冷間圧延材の板厚ごと
に比較すると、熱延鋼板に脱炭焼鈍を施した実施例(No.
１〜 No.３７)の方が施さなかった比較例(No.38〜 No.7
2)に比べてオフゲージ長さが小さく、コイル長手方向に
均一な板厚の冷間圧延材が得られていることがわかっ
た。また図２から、脱炭焼鈍後のＮｏ．３，１４，２
２，２９は、脱炭焼鈍前に比べて軟質化しており、しか
も降伏強度の長手方向のバラツキが非常に小さい範囲に
収まっていた。熱延鋼板コイルの長手方向での材質の均
質化が一次冷間圧延材の板厚精度向上につながっている
ことが明らかになった。
【００３４】熱間圧延において、粗圧延材を再加熱せず
に仕上圧延を行ったＮｏ．５，１５と再加熱して仕上圧
延を行ったNo.6,16の熱延鋼板の長手方向の板厚精度
（目標板厚と実板厚の差）を比較して図３に示す。粗圧
延材を再加熱して仕上圧延を行ったNo.６,１６の熱延鋼
板の板厚精度は再加熱しなかったNo.5,15よりも良好で
あり、このことにより表２のように一次冷間圧延後のオ
フゲージ長さを大幅に低減できることが分かった。
【００３５】脱炭焼鈍時間（炉内のＣＯ濃度が０.０５
％以下となるのに要した時間）に及ぼす熱延鋼板板厚と
鋼の初期Ｃ量の影響を図４に示す。脱炭時間は脱炭焼鈍
前のＣ量が少ないほど、熱延鋼板の板厚が薄いほど短
い。製造コストを考慮すると、脱炭焼鈍は２０時間以内
が適当であり、Ｃ量０.０１ｗｔ％以下の鋼では熱延鋼
板板厚を２.８ｍｍ以下、Ｃ量０.０１ｗｔ％超え、０.
１ｗｔ％以下の鋼では熱延鋼板板厚を２.３ｍｍ以下と
することが望ましいことが分かった。
【００３６】二次焼鈍材の降伏強度について、一次冷間
圧延と二次冷間圧延の全冷圧率の影響、熱間圧延の仕上
温度の影響、脱炭焼鈍後のＣ量の影響を図５に示す。全
冷圧率が小さいほど二次焼鈍材の軟質化が図られ、また
全冷圧率が同じ場合でも、熱間圧延において粗圧延材の
温度がＡｒ３点未満となってから仕上圧延を行う、又は
仕上圧延中にＡｒ３点未満となるように温度制御した材
料はＡｒ３点以上で仕上圧延を行った材料よりも二次焼
鈍材の軟質化が図られることも明らかになった。また、
一次焼鈍後のＣ量が０.００１５ｗｔ％を超えていた材
料では二次焼鈍後の降伏強度が比較的高いことが分かっ
た。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
熱間圧延後に脱炭焼鈍を行うことで、長手方向の板厚精
度の良いシャドウマスク用鋼板を安価に製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱延鋼板を脱炭焼鈍した場合（実施例）としな
い場合（比較例）の一次冷間圧延材の板厚とオフゲージ
部長さの関係を示す図。
【図２】No.3,14,22,29の熱延鋼板について、脱炭焼鈍
前後の長手方向の降伏強度を示す図。
【図３】No.5,6,15,16の熱延鋼板の長手方向の板厚精度
（目標値と実板厚との差）を示す図。
【図４】脱炭焼鈍時間に及ぼす熱延鋼板板厚と鋼の初期
Ｃ量の影響を示す図。
【図５】二次焼鈍材の降伏強度に及ぼす一次冷間圧延と
二次冷間圧延の全冷圧率の影響と熱間圧延の仕上温度の
影響、脱炭焼鈍後のＣ量の影響を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 正 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 森田 正哉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 田原 健司 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 三塚 賢一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 滝 千博 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 日鉱金 属株式会社内 (72)発明者 河原 哲男 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 日鉱金 属株式会社内 (72)発明者 森 正澄 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 日鉱金 属株式会社内 Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA04 EA05 EA15 EA18 EA23 EA25 EA27 FB04 FB06 FF00 5C031 EE05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｃ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．０５
    ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．０
    ３以下、Ｓ：０．００１〜０．０５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
    ｌ：０．００２〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．００８ｗｔ
    ％以下、残部が実質的にＦｅからなる鋼を熱間圧延し、
    その熱延鋼板を脱炭焼鈍した後、冷間圧延によって所望
    板厚とすることを特徴とする長手方向の板厚精度の優れ
    たシャドウマスク用鋼板の製造方法。
  2. 【請求項２】 熱間圧延は、粗圧延後に粗圧延材を再加
    熱してから、仕上圧延を行なう請求項１に記載のシャド
    ウマスク用鋼板の製造方法。
  3. 【請求項３】 熱間圧延は、Ａｒ３点以上で粗圧延し、
    少なくとも圧延最終スタンドでＡｒ３未満となるように
    温度制御して仕上圧延を行なう請求項１又は２に記載の
    シャドウマスク用鋼板の製造方法。
  4. 【請求項４】 冷間圧延は、一次冷間圧延工程と二次冷
    間圧延工程とを備えている請求項１〜３のいずれかに記
    載のシャドウマスク用鋼板の製造方法。
  5. 【請求項５】 冷間圧延は、一回の冷間圧延のみである
    請求項１〜３のいずれかに記載のシャドウマスク用鋼板
    の製造方法。
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