JP2008545060A - 1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法 - Google Patents

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Abstract

1次冷延シャドマスク鋼帯における化学成分、製造工程、パラメータによって得られる、材質性能に優れ、表面の縦筋が著しく減少し、消滅でき、さらに板の形状が良好で生産性が高く、生産コストが低下できるカラーフラウン管用1次冷延シャドマスク鋼帯を提供する。
1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法は、精錬・鋳造・熱延した後、温度880〜900℃で最終熱延し、温度510〜610℃で巻取る工程、酸洗・冷延する工程、トリミングカット・ラインを用意し、周辺傷、バールなどの周辺部の欠陥を消滅して縁取る工程、加熱段と均熱段の板温が675〜695℃の範囲に制御し、20〜35s均熱する連続焼鈍を施す工程、ダブルスタンド六ハイスキンパッシングミルによりスキンパッシングする工程を付与する。

Description

本発明は、カラーブラウン管用シャドウマスク鋼帯およびその製造方法に関するものである。詳細的には、1次冷延シャドウマスク鋼帯における材質性能の制御技術と表面縦筋および鋼板状の制御技術に関するものである。
特許文献1において、1次冷延や連続焼鈍の方法でシャドウマスク鋼帯を製造することによって特許文献2に存在する欠陥を解消できることが提案されている。
化学成分から見て、高炭素含有量を有するシャドウマスク鋼帯はその性能が悪い。少量のNbを添加しても鋼の炭素全部を固定することが出来ない。ところが、耐時効性を著しく改善させるために、Nbの含有量を増加した後、耐時効性が改善できるが、磁性に不利であり、コストが高くなる。
製造工程では、単にNbを添加する鋼種は精錬鋳造において連続鋳造スラブが裂れやすく、熱延時のパラメータが変動しやすい。特にシャドウマスクのスクリーン最終製品の再結晶の温度を上昇させ、大幅に焼鈍温度を向上する必要があり、エネルギーが消耗してしまう。温度の上昇にシャドウマスクのスクリーンを焼鈍する後、曲げやすく、鋼板の形状が悪くなり、さらに高温焼鈍時、接着性が劣化する。
特許文献1において、その製造工法が簡便で生産性が著しく高いことが提案されている。この特許では、超低炭素鋼素材(純鉄)または超低炭素鋼素材に少量の高炭素化物形成用元素TiまたはTiとNbをIF鋼素材として添加して、その添加物に炭素を炭化物として存在する。鋼素材における固溶体の含有量を大幅に減少し、耐時効性がより優れる。プレス成形性、特に成形均一性を保持することができる。化学成分の配合設計と製造工程におけるパラーメータの調整およびその最適化処理によりシャドウマスク鋼帯の材質性能および磁性は使用できる要求が満足される。この特許技術により製造されたシャドウマスク鋼帯は、材質性能、後加工性が優れて製造工法が非常に簡便で、従来の2次冷延シャドウマスク鋼帯に比して、生産するコストが低い利点がある。しかしながら、この特許技術は、以下の問題を抱えている。まず、この技術では、化学成分の範囲は好ましくない。例えば、元素C、Mn、Ti、Al、Nbを厳格に制御しなければならない。その材質性能や製造工法が不安定するならば、ユーザの使用に影響を及ぼす。例えば、元素OとSが厳しすぎる場合、生産コストが高くなる。その次、この特許製造方法では、例えばシャドウマスク鋼帯の材質性能に影響を与える熱延スラブの加熱温度、最終熱延温度、連続焼鈍温度や時間などのパラーメータを厳格に制御することはなく、または巻取温度やスキンパッシングの伸び率などのパラーメータを制御することも適切ではない。特に表面の状態や鋼板の形状に影響を及ぼすパラメータ、例えば、作動ロールのクラウン、表面粗度、スキンパッシングの引張り、圧延力やロール曲げ力などを最適化することはない。普通のパラメータにより製造したシャドウマスク鋼帯素材の表面には極めて縦黒筋が容易に生じ、周縁のウェーブが非常に劣化する。表面粗度も要求を満足できず、外見にも使用にも極めて影響を及ぼす。
中国特許ZL01113107.1号公報 国際公開出願WO96/13618
従って、本発明の目的は、1次冷延するシャドウマスク鋼帯の材質性能や後加工性、お
よび生産性やストリップパッシングの安定性を向上し、コストを低減して、さらにシャドウマスク鋼帯の表面に縦型黒筋や周縁のウェーブに容易に生じる問題を解決するためのシャドウマスク鋼帯の表面外見およびその性能がユーザから要求されることを満足させる1次冷延するシャドウマスク鋼帯およびその製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために本発明は以下の態様を含む。
重量比にして、下記の成分:
C≦0.002%、
Ti 0.035−0.05%、
Mn 0.10−0.25%、
Al 0.03−0.06%、
Cr 0.002−0.03%、
Si≦0.03%、
N≦0.003%、
P≦0.012%、
S≦0.01%、
O≦0.004%、
残部Feおよび不可避的不純物からなる1次冷延シャドウマスク鋼帯。
本発明の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法は、以下(a)−(e)の工程を有し、
(a)精錬・鋳造・熱延した後、温度880〜900℃で最終熱延し、温度510〜610℃で巻取る工程、
(b)酸洗・冷延する工程、
(c)トリミングカット・ラインを用意し,周辺傷、バールなどの周辺部の欠陥を消滅して縁取る工程;
(d)加熱段と均熱段の板温が675〜695℃の範囲に制御し、20〜35s均熱する連続焼鈍を施す工程、
(e)作動ロールの直径が410〜460mm、作動ロールのクラウンが0.12〜0.24mm、シングルスタンドの圧延力が9,000〜12,000KN、ダブルスタンドの圧延力が6,000〜8,000KNであるダブルスタンド六ハイスキンパッシングミルによりスキンパッシングする工程を付与することを特徴とする1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
さらに、前記作動ロールの表面硬度がHs 93〜97であり、中間ロールの表面硬度がHs 81〜85である。
前記作動ロール表面に毛化する処理を施した後、さらにクロムめっき処理を施す。
前記作動ロール表面に毛化する処理は、電気火花放電処理、レーザ処理、または処理などを含む。特に電気火花放電処理が好ましい。
前記作動ロール表面に毛化する処理またはクロムめっき処理を施す後、平均表面粗さ(Ra)が0.80〜1.20μmであり、ピーク値の個数(PC)が130〜170個/cmである。
ダブルスタンドのロール曲げ力が300〜500KNである。
ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける入り口の引張りが11〜13kg/mmに制御され、中間および出口の引張りが35〜48kg/mmに制御される。
スキンパッシングの伸び率が1.3〜2.0%である。
上記の製造方法におけるパラメータは、特許ZL01113107.1で記載された熱延スラブの加熱温度が1200−1250℃、冷延変形量が87−93%であることを除いて、さらに、最終熱延温度が880−900℃、熱延巻取温度が510−610℃であることを最適化する。また、連続焼鈍を施す前、トリミングカット・ラインを用意し、円滑にストリップパッシングする。それは、後述の連続焼鈍、スキンパッシングするパラメータにも厳しく制御でき、主なパラメータは以下の通りである。焼鈍温度が675−695℃、時間が20−35s;スキンパッシングの作動ロールのクラウンが0.12−0.24mm、ロールの径が410−460mm;スキンパッシングロールの表面粗度Raが0.80−1.20μm、PC値が130−170個/cmであった。
本発明の化学成分の面では、特許文献1に比して、以下の点において相違する。1.C、Ti、MnおよびAl元素の範囲を減縮することによって主な元素が厳格に制御でき、シャドマスク鋼帯の性能がより安定できる。2.高価のNb元素を添加しないため、コストが低下する。3.OおよびS元素の範囲を大きくし、製綱工程のコストを減少する。
本発明の製造工程の面では、特許文献1に比して、以下の点において異なる。1.最終熱延温度および巻取温度を低下し、それらの温度範囲も減縮する。熱延スラブの品質を保持しつつ酸洗速度や製品の表面状態を向上し、コストを大幅に低減できる。2.連続焼鈍温度がやや下がり、その温度範囲も減縮し、均熱時間も短く、生産速度も大きくなるため、連続焼鈍温度の降下および均熱時間の縮短はコストを低下するとともに生産性と製品の品質も向上できる。3.トリミングカット・ラインを用意し、鋼帯の周辺傷やバルなどを効率よく除去し、スリトップパッシングの安定性およびその有効性を向上し、特に広い薄肉鋼板のスリトップパッシングの安定性も向上できる。4.スキンパッシングする方式、作動ロールの直径、ロールのクラウン、ロールの表面を毛化して後処理する方式、表面硬度、表面粗度、伸び率、圧延力、引張りやロール曲げ力などのパラメータを一系に提供し、鋼帯表面の状態や鋼板の形状をより良好することが最も重要な一つである。
本発明の化学成分および生産パラメータによって製造されるシャドマスク鋼帯は、優れる材質性能および表面状態を有し、表面の縦筋をも消去した。さらに、鋼板の形状も良好する。本発明に提供される化学成分および生産パラメータによって、例えば、幅が490mmである2倍のシャドマスク鋼帯を製造できる。特許文献1に記載された製造工法を使用すると、1倍幅のシャドマスク鋼帯しか製造できず、生産性も低下し、製材率も低い。これに対して本発明の製造工法を用いて2倍幅のシャドマスク鋼帯(490mm×2)を製造でき、生産性も元の2倍となって、製材率も元の70%から90%に向上することが出来る。
本発明の制御方法およびその原理について、以下に説明する。
比較的に低い最終熱延温度および巻取温度により鋼帯表面の酸化鉄膜を減少させることによって、前の製造工程から表面状態を厳格に制御され、熱延段階で生じた鋼帯の欠陥を最小限にして、温度範囲の減縮も精確にし、鋼帯の品質を安定することができる。
本発明によれば、トリミングカット・ラインを用意する。これはシャドマスク鋼帯のスキンパッシング工程において、引張りが大きい場合、バルや亀裂などの鋼帯周縁部の欠陥に起因する鋼帯が破損されやすいためである。本発明のシャドマスク鋼帯の中間製品は、CAPLおよびを経る先にたって、CPL縁取ることを経て、完全に前の工程で生じた周辺傷やバルを消去し、スキンパッシングする時、引張りが大きすぎると鋼帯が断裂されることもなく、シャドマスク鋼帯が大きい引張りや圧延力のもとで鋼帯の表面状態をより効
率よく改善させて、筋を消去することができる。
トリミングカット・ラインを用意した後、シャドマスク鋼帯に連続焼鈍を施す。それは、実質的に冷延後、加工硬化した鋼帯を回復焼鈍することによって、鋼帯鋼板の形状およびその微細組織を改善させ、加工硬化を部分に除去するものである。素材の再結晶温度に近いところに高温回復焼鈍することから、鋼帯素材が焼鈍温度に高感度すると考えれる。従って、加熱段階および均熱段階における板温および均熱時間は連続焼鈍を施す鍵なパラメータである。これらの段階の温度が高いほど縦筋の制御に有利がある。しかしながら、温度が高すぎると、鋼帯の局所を再結晶し、コアとなるおそれがある。局所に再結晶を発生し、しかも結晶成長する。これは、シャドマスク鋼帯製品材質性の制御に不利であって、エッチング後のシャドマスク・スクリーンを2次焼鈍する場合、組織性の制御に不利である。本発明によれば、シャドマスク鋼帯は、連続焼鈍における加熱段階と均熱段階の板温を675−695℃の範囲に調整し、均熱時間が20−35sの範囲にも制御する。焼鈍温度およびその時間はマッチングする。すなわち、焼鈍温度が低いほど時間が短くなると高温回復焼鈍による鋼板の形状や材質性能を改善する目的に達成できない。逆に、焼鈍温度が高いほど時間が長すぎると、鋼板の形状が改善できるが、鋼帯の局所を再結晶しやすく、材質が不均一でシャドマスク鋼帯のエッチング特性が劣化する。
連続焼鈍を施した後、シャドマスク鋼帯が非常に重要なスキンパッシングする工程に入って、このスキンパッシングの作用は、以下に述べる。
1.高温回復焼鈍後のシャドマスク鋼帯の強度および硬度を高めること;
2.鋼板の形を改善させ、良好な鋼帯のフラットネスが得られること;
3.鋼帯表面に適度な外見を付与し、Ra、Rmax、SmおよびRskなどを含むこと;
4.シャドマスク鋼帯の表面における各欠陥を除去すること。
上記のスキンパッシングの作用に基づいて、かならずスキンパッシングに関与するパラメータを厳格に制御しなければならない。スキンパッシングの方式、伸び率、作動ロールの直径、ロールのクラウン、表面粗度、表面処理状態、表層硬度およびダブルスタンドスキンパッシングの圧延力、各引張り、ロール曲げ力、特に後の3つのパラメータのマッチングによりシャドマスク鋼帯製品の板形、表面の外見、材質性能および表面欠陥の除去などのパラメータを含む。複数回の試験を探索したことにより、以下のようにスキンパッシングに関与するパラメータを得た。
スキンパッシングする前に、各工程ではさまざまな表面欠陥を生じる可能性があり、特にロール傷、押し込み、傷つけなどある。ところが、ダブルスタンドスキンパッシングミルにより所定の圧力で変形後、鋼帯の表面欠陥を減少または除去することが出来る。鋼帯の表面状態の改善および表面の外見の制御を確保するために、伸び率を1.3−2.0%の範囲に制御する。だが普通の硬質材の伸び率は遥かに1.3%と低い。試験の実証により伸び率を高めるために、圧延力、1当たりの引張りおよびロール曲げ力を大幅に高める必要がある。伸び率が大きすぎると、生産性が不安定で鋼帯の板形が悪くなり、ロールの使用時間も短くなる。伸び率が小さすぎると、作動ロールの表面粗度が鋼帯の表面に複製しにくいため、鋼帯の表面粗度が所望の条件を満足できない。前の工程による表面欠陥も減少あるいは消滅することができない。
シャドマスク鋼帯を圧延するダブルスタンドスキンパッシングミルにおける作動ロールのクラウンは0.12−0.24mmである。このクラウンは普通の鋼種を圧延する作動ロールのクラウンより遥かに大きい。この試験により、本発明のシャドマスク鋼帯について、クラウンが高すぎると、例えば0.24mmを超えた場合、ミッドルのウェーブが生
じやすく、クラウンが低すぎると、0.12mmより低い場合、周辺のウェーブが生じやすく鋼板の形状に不利であることがわかった。
ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける作動ロールの直径が410−460mmである。ロールの径が大きすぎると、実際の圧延力が大きくなる。スキンパッシングミルにおける駆動モータのパワーも増大する。伸び率が1.3%未満である場合、ロールの径が小さすぎると、実際の圧延力が小さすぎて、鋼帯の表面の外見および表面状態が制御しにくい。作動ロールの粗度も鋼帯の表面に適当に複製することができず、表面の欠陥を除去しにくい。
繰り返しの試験やユーザからの評価に基づいて、ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける作動ロールの平均表面粗度(Ra)が0.80−1.20μmであり、ピーク値の個数(PC)が130−170個/cmであることが明らかである。作動ロールRaおよびPC値は直接にシャドウマスク鋼帯製品のRa、Rmax、RskおよびSmに影響を及ぼす。よって、作動ロールRaおよびPC値を適度にする必要がある。表面粗度が大きすぎると、シャドウマスク・スクリーンのエッチング孔の界面に影響を与える。小さすぎると、シャドウマスク鋼帯が露光前真空を吸収時の真空度に影響を与える。
ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける作動ロールの表面は電気火花放電した後、クロムめっき処理する。クロムめっき処理した作動ロールは寿命が著しく長くなる。そして鋼帯表面を改善でき、その表面粗度の各規格値を調整できる。
ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける作動ロールの表面硬度はHs 93−97であり、中間ロールの表面硬度はHs 81−85である。ロールの表面硬度が高すぎまたは表面硬度の範囲が小さい場合、例えば、作動ロールがHs 95−97となると、ロールの使用寿命も短くなり、クロムめっきの量も増える。コストが高くなり、ロールの表面硬度が極めて低く、鋼帯表面にロール傷が生じる。
ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける入口引張りは、11−13kg/mmに、中間や出口の引張りが35−48kg/mmの範囲に制御する。引張りが大きすぎると、断裂しやすく、生産性が不安定で、引張りが小さすぎると、鋼帯鋼板の形状や表面状態が劣化する。
シングルスタンドの圧延力が9,000−12,000KNである。ダブルスタンドの圧延力が6,000−8,000KNである。圧延力が大きすぎると、鋼帯に周辺のウェーブが生じやすく、エネルギーの消耗が大きくなる。圧延力が小さすぎると、ロールの表面粗度が鋼帯の表面に複製しにくいし、伸び率を満たすために引張りを増大しなければならないので、鋼帯を断裂する虞がある。
ダブルスタンドスキンパッシングミルにおけるロール曲げ力が300−500KNである。ロール曲げ力が小さすぎると、周辺のウェーブが生じやすく、特に比較的に幅が大きいシャドマスク鋼帯を圧延するとき、周辺のウェーブがより生じやすいので、シングルスタンドおよびダブルスタンドスのロール曲げ力を設備の最大限300−500KNに制御して、ロール曲げ力が大きすぎる場合、設備はそのような要求に満たすことができない。
上記の一連のパラメータの調整によって得られたシャドマスク鋼帯が特許文献1の利点があるだけではなく、生産率も向上できるし、コストも低下できるとともに表面の欠陥も有効に除去でき、鋼板の形状も良好し、特に表面縦筋もほとんど消滅する。
以下、本発明のパラメータに基づいて、本発明を実施例によりさらに説明する。
各実施例の工程は、以下の通りである。
連鋳スラブは熱延する前に熱延分塊温度に加熱して、粗圧延、精圧延および層流冷却後、巻取って2から3日にかけて室温で冷却して、それに続いてCDCMライン(酸洗、冷間連続圧延)を経て、その後、トリミングカット・ラインを用意し、CAPLライン(連続焼鈍およびスキンパッシング)を経て、最後に内部欠陥および表面状態を検出し、縁取り、分割巻取りする工程などの仕上がる工程を経てシャドマスク帯鋼の製品を製造する。
実施例および比較例では、化学成分(wt%)が表1、各種のパラメータが表2、品質に対する評価が表3にそれぞれに示される。
Figure 2008545060
Figure 2008545060
Figure 2008545060
本発明の製造工法およびそのパラメータによって得られるシャドマスク鋼帯は表面縦筋が著しく減少し、さらに除去する。表面粗度が要求される条件を満足でき、品質が安定で生産率が大きく向上する。ところが特許ZL01113107.1に記載された製造工程により、あるパラメータが厳しく制御されていないため、製造したシャドマスク鋼帯は鋼板の形状が悪く、表面に縦筋があり、周辺傷などの欠陥もあり、表面粗度値も不安定である。

Claims (10)

  1. 重量比にして、下記の成分:
    C≦0.002%、
    Ti 0.035−0.05%、
    Mn 0.10−0.25%、
    Al 0.03−0.06%、
    Cr 0.002−0.03%、
    Si≦0.03%、
    N≦0.003%、
    P≦0.012%、
    S≦0.01%、
    O≦0.004%、
    残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする1次冷延シャドウマスク鋼帯。
  2. 重量比にして、Cが0.0017%以下、Mnが0.15〜0.25%であることを特徴とする請求項1に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯。
  3. 以下(a)−(e)の工程を有し、
    (a)精錬・鋳造・熱延した後、温度880〜900℃で最終熱延し、温度510〜610℃で巻取る工程、
    (b)酸洗・冷延する工程、
    (c)トリミングカット・ラインを用意し、周辺傷、バールなどの周辺部の欠陥を消滅して縁取る工程;
    (d)加熱段と均熱段の板温が675〜695℃の範囲に制御し、20〜35s均熱する連続焼鈍を施す工程、
    (e)作動ロールの直径が410〜460mm、作動ロールのクラウンが0.12〜0.24mm、シングルスタンドの圧延力が9,000〜12,000KN、ダブルスタンドの圧延力が6,000〜8,000KNであるダブルスタンド六ハイスキンパッシングミルによりスキンパッシングする工程を付与することを特徴とする1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  4. 前記作動ロールの表面硬度がHs93〜97であり、中間ロールの表面硬度がHs81〜85であることを特徴とする請求項3に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  5. 前記作動ロール表面に毛化する処理またはクロムめっき処理を施すことを特徴とする請求項3に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  6. 前記作動ロール表面に毛化する処理またはクロムめっき処理を施す後、平均表面粗さ(Ra)が0.80〜1.20μmであり、ピーク値の個数(PC)が130〜170個/cmであることを特徴とする請求項3または5に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  7. ダブルスタンドのロール曲げ力が300〜500KNであることを特徴とする請求項3に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  8. ダブルスタンドスキンパッシングミルにおける入り口の引張りが11〜13kg/mmに制御され、中間および出口の引張りが35〜48kg/mmに制御されることを特
    徴とする請求項3に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  9. スキンパッシングの伸び率が1.3〜2.0%であることを特徴とする請求項3に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
  10. 前記毛化する処理は電気火花放電処理であることを特徴とする請求項5または6に記載の1次冷延シャドウマスク鋼帯の製造方法。
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