JP3756833B2

JP3756833B2 - ブラウン管インナーフレームと、そのためのフェライト系ステンレス鋼板と、その製造方法

Info

Publication number: JP3756833B2
Application number: JP2002070596A
Authority: JP
Inventors: 昭仁山岸; 信二柘植
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP2003268507A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビのブラウン管等に用いるインナーフレームと、それに使用されるフェライト系ステンレス鋼板と、その製造方法に関する。特に、ばね特性と耐クリープ伸び性が優れることから大型テレビのインナーフレームの薄肉軽量化を可能にするフェライト系ステンレス鋼板とその製造方法、ならびにそのような材料から構成される大型ブラウン管インナーフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近における、DVD やDVなどのデジタル技術やデジタル衛星放送の普及、そして高精細方式の放送方式の採用等により、ブラウン管映像にも高画質要求が見られる。一方、プロジェクターやPDP 等の新しい映像装置との競合によりブラウン管においても画面の大型化が求められている。したがって、これらの要求に伴って、高精細方式により高画質を実現する大型ブラウン管が要求されるようになってきた。
【０００３】
ところで、ブラウン管のインナーフレームは、シャドーマスクと呼ばれる円形、楕円形など所定の形状に孔があけられた薄いシートやアパーチヤグリルと呼ばれる簾状のスリットを貼り付けるための額縁状の四角形の架台であるが、シャドーマスクやアパーチヤグリル（以下両者を併せてマスクと称する）のゆがみやたるみはブラウン管の色むらや像の精細性を低下させるため、マスクはフレームにゆがみやたるみがないように貼り付ける必要がある。
【０００４】
これまでの厚肉のインナーフレームではこのゆがみやたるみは、主としてマスクを貼り付けた後、フレームやマスクの熱輻射低減とさび防止のためにおこなわれる熱処理時のフレームのクリープ変形により発生することが知られており、従来にあってもすでに、こようなフレームのクリープ変形を抑制するために鋼材の強度を高める技術が開示されている。
【０００５】
特開2001−181801号公報ではフェライト系ステンレス熱延鋼材の成分を調整するとともに、その鋼材の熱処理条件を工夫することで、部分的な特性のばらつきのない安定した特性の熱延鋼材とその量産技術が開示されている。また特開2000−234293号公報では鋼材の成分を調整するとともに軽度の冷間圧延によりその強度を高めた鋼材およびその製造方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方法により開示された鋼材は、その従来例との比較で高い強度が達成され、しかも鋼帯の部分的な強度の不均一が抑制できるものの、鋼材は熱延鋼帯を焼鈍、酸洗したものか、あるいはそれらに冷間圧延で軽度の圧下を付加したものであり、インナーフレームをさらに薄く軽くするにはこれら方法では不十分である。
【０００７】
なぜならば、熱延鋼帯はJIS G 4304に示されているように板厚や板幅により異なるものの、おおよそプラスマイナス１０％の板厚許容差を有しており、板厚が薄い熱間圧延鋼材やそれらに軽度の圧下を付加した鋼材をインナーフレームに適用すると、製鋼や熱間圧延での部分的な温度の変動などにより鋼材に固溶するＣ、Ｎなどの元素の固溶量が変動することや、酸化物や、Cr、Ti、Nbの炭窒化物などの析出物の量や大きさが局部的に異なることによる影響を従来以上に大きく受け、インナーフレームに部分的な強度不均一が発生し、マスクのゆがみやたるみの原因となってしまう。
【０００８】
また薄肉の鋼材であるため、フレームにマスクを貼り付ける際の張力確保が必要となり、これまでの厚肉鋼材ではあまり問題視されなかったばね性に関してより高い特性を確保する必要があることが分かった。
【０００９】
このように、ブラウン管の大型化に対処するには、まず、フレームの強度確保のために厚肉の鋼材を使用しなければならず、そのため質量の増加、コストアップが予想される。
【００１０】
また、特開平９−323126号公報にも示されているように、Ｌ形断面形状でフレーム強度を維持するには、５〜６mm厚のフレームが必要であり、大型ブラウン管では鋼材の体積増加によりインナーフレーム、マスクに蓄積される熱量が大きくなるためフレーム温度が上昇しやすく、フレームと接合されているマスクの部分的な熱膨張により画像の色むらが発生しやすいという問題があった。この点、前記公報の開示する発明では、フレームを鋼パイプあるいは鋼板のロールフォーミングにより得た概三角形の中空断面形状鋼材から構成することで強度確保を図っているが、従来に比べ加工方法や接合方法が複雑となる問題がある。
【００１１】
ここに、本発明の課題は、板厚精度が高く、従来同様にＬ形または凹型断面形状鋼材から構成することができ、フレームにマスクを貼り付けた時に降伏しない高い降伏応力を有するブラウン管インナーフレームを提供することであり、またそのための鋼材、そしてその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題を達成すべく、合金成分を所定の範囲に調整したスラブに熱間圧延、焼鈍を行い、得られた熱延板の焼鈍後の組織がフェライト相素地にCr炭窒化物が分散した充分な加工性を有する冷延母材とする。さらにその冷延母材に適度の圧下率の冷間圧延を行うことで板厚精度を高め、さらに所定の温度で調質熱処理をすることで、高い降伏応力、強度とともに十分な加工性を備え、精度よく成形できるフェライト系ステンレス鋼材を得ることができる。
【００１３】
本発明の好適態様にあっては、従来のSUS410系鋼が特徴として有している特性、すなわち熱膨張係数が低く、450 ℃前後のクリープ変形が小さいという特性を備えるとともに、インナーフレームにマスクを貼り付けた後に行われる黒化処理用の加熱処理による変形量を小さく抑えるために、SUS410S 系鋼と同様に12％前後のCr量を含有し、フェライト相素地にCr炭化物を主体とする炭窒化物が分散した組織とするとともに、鋼材の強度を高めるために、固溶強化に有効なSi、Ni、Mn、Mo、Cuを１種以上所定範囲で添加する。
【００１４】
さらに、熱間圧延中の組繊をオーステナイト相の比率の高いフェライト相とオーステナイト相の混合組織かまたはオーステナイト相のみとして熱間圧延中の静的再結晶を促進するために、下記式で計算されるGP値を20以上、好ましくは30以上とする。
【００１５】

GP値は、オーステナイト形成元素とフェライト形成元素の含有量から計算される値であり、GP値が高いほど熱間圧延中のオーステナイト相分率が大きくなり、それに続く熱延板の焼鈍後に微細で均一なフェライト相とCrを主体とする炭窒化物とを含む組繊を得ることが可能となる。
【００１６】
このようにして得られた熱延鋼板には、さらに強度を高めるとともに板厚精度を向上させ、フレーム用鋼材として均一なばね特性と耐クリープ性を付与するために、冷間圧延を行い、次いで、フレームとしての加工性を確保するために調質熱処理を行う。
【００１７】
よって、ここに、本発明は次の通りである。
(1) 質量％で、Ｃ：0.005 〜0.35％、Si：0.8 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Cr：9.0 〜14.0％、 Al：0.001 〜0.10％、Ｎ：0.01〜0.10％、Cu：０超〜1.0 ％、Ni：０超〜1.0 ％、Nb：０超〜0.10％、Ti：０〜0.05％、Ｖ：０〜0.50％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、下記式（１）で計算されるGPが50超であり、フェライト相に炭窒化物が分散した組織よりなり、面内の任意の１方向の常温における耐力が550MPa以上でその方向に対して垂直な方向の伸びが12％以上であり、かつ、面内の１方向の450℃における耐力が499MPa以上であることを特徴とするブラウン管インナーフレーム用フェライト系ステンレス冷延鋼板。
GP＝700C+800N+20Ni+10(Cu＋Mn)-6.2Cr-9.2Si-9.3Mo-4.5W-14V-74.4Ti
-37.2Al+63.2 ・・・（１）
【００１８】
(2) 前記鋼の面内の任意の１方向の耐力が620MPa以上で、その方向に対して垂直な方向の伸びが12％以上であり、かつ、面内の１方向の450℃における耐力が485MPa以上であることを特徴とする請求項１記載のブラウン管インナーフレーム用フェライト系ステンレス冷延鋼板。
【００２１】
(3)上記(1)記載の鋼組成を有するスラブに熱間圧延、熱延板焼鈍、そして脱スケールを行い、次いで全圧下率が20％以上50％以下の冷間圧延を行った後、600 ℃以上750 ℃以下の温度に３分以下の時間保持する熱処理を行うことを特徴とするブラウン管インナーフレーム用フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【００２３】
(4)上記(1) ないし(2) のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板から構成されるブラウン管インナーフレーム。
(5)板厚3.0mm 以下である上記(4) 記載のブラウン管インナーフレーム。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明するに当たって、まず、本発明において規定する鋼組成の限定理由、製造方法の限定理由についてそれぞれ述べる。
【００２５】
Ｃ：0.005 〜0.35％
Ｃは鋼の強度とクリープ特性を高めるため0.005 ％以上、好ましくは0.010 ％以上添加する。
【００２６】
ＣはＮやNiなどとともに高温で鋼中に固溶し、ステンレス鋼組織をオーステナイト相化する。
熱間圧延中の組織をオーステナイト相比率の高いフェライト相とオーステナイト相の混合組織かまたはオーステナイト相のみの組織とするためにも、Ｃ量は多いほうが良いが、Ｃを過剰に添加すると鋳込みや熱間圧延後の冷却時に粗大なCr炭化物が析出する。この炭化物は熱延板の焼鈍後に粗大な炭化物となり、鋼板の部分的な強度差発生の原因となる。そこでＣの上限を0.35％とする。望ましくは0.03％から0.10％である。
【００２７】
Si：0.8 ％以下
Siは鋼材の脱酸剤として有効なだけでなく鋼の強度を高める作用を有する。しかし、Siは冷間加工による強度に対する影響が特に強く、伸びを低下させる。本発明のように調質熱処理を行う冷延鋼板では、Siを過剰に添加すると強度調整のための調質熱処理の温度範囲が著しく狭くなってしまうことからSiの上限を0.8 ％とする。望ましくは0.5 ％以下である。その下限は特に規定されないが、好ましくは、0.1 ％以上である。
【００２８】
Mn：2.0 ％以下
Mnはオーステナイト安定化元素であるとともに鋼材の強度を高める作用があるが、これらの作用は他元素でも代用できる。2.0 ％超含有させると鋼材が硬質となり、加工性が低下することから添加量の上限を2.0 ％とした。
【００２９】
Cr：9.0 〜14．O ％
Crは本発明において鋼の耐食性と耐熱性を向上させるための主要元素である。また、鋼の熱膨張率を低減しブラウン管の熱による画像のにじみを抑制する効果がある。この性能を確保するためには9.0 ％以上含有させる。しかしCrを多量に含有させるとコスト増になることからCrの含有量は9.0 〜14.0％とした。好ましくは、9.0 〜13.0％である。
【００３０】
Al：0.001 〜0.10％
AlはAl窒化物として鋼中に析出し鋼材の強度を高める件用があることから積極的に添加する。AlはTiに比べると窒素との親和力が弱くTiN より低温で析出するためTiN より析出サイズが小さくなる。このためTiN が粗大析出物となって靭性を低下させるのに対しAIN はその悪影響が小さく強度、加工性改善に有効に作用する。この効果を得るためには0.001 ％以上、好ましくは0.003 ％以上添加する。しかし、Ti、Caなどとともに粗大酸化物系介在物となって加工性を低下させることになることから、上限を0.10％、好ましくは0.05％とした。
【００３１】
Ｎ：0.01〜0.10％
Ｎは鋼の強度および耐クリープ伸び性を改善する元素である。これらの効果を得るためにはＮを0.01％以上含有させる。しかし、Ｎを過剰に含有させると鋼板の加工性を阻害するようになることからＮの含有量は0.01〜0.10％とした。好ましくは0.015 〜0.07％である。
【００３２】
本発明においては、必要に応じて適宜合金元素をさらに添加してもよく、そのような合金元素としては次のような元素を挙げることができる。
Cu、Ni、NbおよびTiはいずれも鋼の強度を高める効果を有し、そのために少なくとも１種以上含有してもよい。
【００３３】
Cu：０〜1.0 ％
Cuは鋼の強度を上げる効果を有することから本発明鋼に添加しても良い。また熱間圧延中の組織におけるオーステナイト相比率を高めるために添加することもできる。しかし、Cuを1.0 ％超含有させると鋼が硬くなり加工性が損なわれることからその含有量の上限は1.0 ％とする。好ましくは、その下限は、0.05％である。
【００３４】
Ni：０〜1.0 ％
Niは鋼の強度を上げるとともに、靭性を向上させることで製造性を改善できることから本発明鋼に含有させても良い。また、オーステナイト形成元素であり、熱間圧延中組織におけるオーステナイト相比率を高めるために添加することもできる。しかし、Niは高価な元素であり、その多量の添加はコストアップになることから上限を1.0 ％とする。
【００３５】
本発明にかかる鋼では、Siなどの鋼の強度を高める元素を積極的に添加していることから熱延ままや熱延板の焼鈍後の鋼帯の靭性確保の観点から、Niを0.1 ％以上添加することが望ましい。
【００３６】
Nb：０〜0.1 ％
NbはＣ、Ｎと親和力が強く、高温でNb炭窒化物を形成して鋼中に分散析出することで鋼の強度を高める働きがあることから含有させてもよい。この効果を得るために0.01％以上含有させるのが好ましいが、過剰の添加はコストアップになることから上限を0.1 ％とする。好ましくは、その下限は、0.01％である。
【００３７】
Ti：０〜0.05％
TiもNbと同様にＣ、Ｎと親和力が強く高温でTi炭窒化物として析出して鋼の強度を高める効果を有することから本発明鋼中に添加しでもよい。しかし、Tiは酸素との親和力が強く、製鋼の段階でCaやAlなどとともに大型の介在物となって鋼の加工性を低下させる。そこで上限を0.05％とした。好ましくは、その下限は、0.01％である。
【００３８】
Mo、Ｖ、Ｗ
これらの元素はいずれも耐クリープ伸び性と常温、高温での強度を高める作用を有することから好ましくは少なくとも１種鋼中に含有させてもよい。この効果を得るためには、Moは0.02％以上、Ｖは0.05％以上、Ｗは0.02％以上含有させるのが好ましい。しかし、過剰な添加は加工性を低下させるとともにコストアップになるため、上限をそれぞれMoは0.50％、Ｖは0.50％、好ましくは0.030 ％以下、Ｗは1.0 ％とした。
【００３９】
Ｂ：0.0002〜0.005 ％
Ｂは鋼材の強度、クリープ特性をより高めるとともにフレーム成形時の加工性確保の観点から添加する。Ｂを添加することで鋼板の強度を高めるとともに加工性を向上させることが可能になる。本発明において、フェライト相素地にCr炭化物が分散した組織を実現させるために、熱延板の焼鈍でＣはCr炭化物として凝集、固定されており、冷間圧延後におこなわれる調質熱処理によるＣ、Ｎの固溶量は少ない。このような鋼材をプレス加工でＬ型形状や凹型形状に成形すると粒界の結合力が弱く加工時に割れに至る場合がある。Ｂは粒界の結合強度を高める作用がありプレス加工での粒界割れを抑制することができる。Ｂ添加は特に冷間圧延での加工歪をより強く残したままの降伏応力が高い鋼板に対して有効である。この効果を得るためにはＢを0.0002％以上含有させる。しかし、過剰に添加すると鋼板の加工性を低下させることから上限を0.005 ％とする。
【００４０】
GP：20以上

この(1) 式で規定されるGP値は、溶鋼を鋳造して得られる結晶組織でのマルテンサイト相の比率を表す指標であるとともに熱間圧延中のオーステナイト相とフェライト相の分率を表す指標となっておリ、GP＝０はフェライト相のみからなる組織を意味する。
【００４１】
本発明の高い加工性と強度を得るためには熱延板の焼鈍後に微細で均一なフェライト相とCr炭窒化物の組織を得る必要があり、熱間圧延中に再結晶を促進し、粗大なフェライト展伸組織の生成を防止する必要がある。
【００４２】
粗大なフェライト展伸組織が鋼板中に生成する原因はフェライト系ステンレス鋼の再結晶が遅いことに原因がある。
フェライト系ステンレス鋼の熱間圧延中のフェライト相の再結晶を促進するためには熱間圧延中にフェライト相に歪を付与しなければならず、このためには熱間圧延中に変形抵抗が高く、変形しづらいオーステナイト相を多くする必要がある。本発明において、熱延板焼鈍後に均一なフェライト相にCr炭窒化物が分散した組織を得るためにはGPを20以上にする。
【００４３】
GP値が高いほど熱間圧延中のオーステナイト相の分率が高くなり、微細なフェライト相組織を得やすくなるため好ましいが、GP値を高くするためにはＣ、Ｎなどを過剰に添加しなければならないため、加工性を低下させる要因となる。GPの望ましい範囲は30〜90である。
【００４４】
本発明の好適態様にあっては、鋼板の任意の方向の降伏応力を550MPa以上とし、その方向に垂直な方向の伸びを12％以上とする。これはインナーフレームを構成したときの曲げ加工を考慮して、１の方向での降伏応力とそれに対する直角方向での伸び率を規定する。
【００４５】
本発明にかかる鋼板は、20インチ以上の大型高精細方式のブラウン管に使用することを想定して設計した。降伏応力を550MPa以上にすることで鋼板板厚を従来の５〜６mmに対して３mm以下とすることが可能となる。さらに、降伏応力を600MPa以上にすることで鋼板板厚2.5mm 以下でも断面形状Ｌ形もしくは凹形のインナーフレームとしての強度、クリープ伸びを抑制することが可能となる。
【００４６】
また、フレームとするためのＬ形形状および凹形形状への加工は曲率半径が非常に長い曲面を有するがほぼ単純な曲げ加工とみなすことができ、加工をおこなうには内側半径を適正にすることで調整可能である。厳しい加工条件を想定して内側半径ｒ＝０で90°曲げをおこなうには伸びは10％以上あればよいが、加工硬化した部位でヘアクラックが発生する場合がある。Ｌ形形状、凹形形状に安定して加工するため、伸びの下限を12％とした。
【００４７】
次に、製造方法の限定理由を述べる。
溶鋼は電気炉溶解、高炉溶銑のいずれに由来するものでもよく、それに続く精錬で鋼材の合金成分の調整をおこなう。精錬はステンレス鋼で一般的におこなわれているAOD 法やVOD 法の単一またはそれらを複合化した方法のいずれでもよく、所定の範囲に合金元素を調整するとともにＳ、Ｐ、Ｏなどの鋼の耐食性や加工性に有害な元素を低減できれば良く、例えばＳは0.010 ％以下、Ｐは0.050 ％以下、Ｏは0.080 ％以下にする。
【００４８】
それに続き、連続鋳造法またはインゴット法により鋼片、つまりスラブとして、この鋼片を再度加熱して熱間圧延を行う。鋼片は熱間圧延により所定の板厚に圧下できればよく、鋼片の加熱温度は一般的におこなわれている1100〜1280℃とすればよい。また、熱間圧延中の温度や巻取り温度についても特に規定はしないが、鋼板の組織を均一微細化するとの観点からは熱間圧延完了の温度を1050℃以下にするのが好ましい。
【００４９】
この熱延鋼帯の焼鈍は箱型焼鈍炉により行う。これは熱延鋼帯中に固溶しているＣ、ＮをCr炭窒化物として凝集し、加工性を高めるためである。箱型焼鈍炉は鋼帯をバウムクーヘン状に巻いたまま熱処理を行うため、鋼帯の部分的な焼鈍不均一が起こりやすいが、本発明では熱延板焼鈍に引き続き、冷間圧延と調質熱処理をおこなうことでそのような部分的な不均一を解消するものである。
【００５０】
冷間圧延の圧下率は鋼板の板厚精度を高めるとともに、それに続く調質熱処理で所定の降伏応力に調整するために重要である。鋼板の部分的な強度のばらつきを抑制するため、板厚精度は狙い板厚に対して３％以内とした。素材熱延鋼板は熱延板の焼鈍酸洗ままでの板厚のばらつきと熱延板の焼鈍での箱焼鈍による部分的な差異が発生する。圧下率が小さいと荷重を充分付与することができず、板厚精度を狙い板厚の３％以内にすることができないばかりか、熱延板焼鈍で発生した鋼板強度の部分的な差異を解消できない。このため、圧下率の下限を20％にする。好ましくは25％以上、より好ましくは30％以上である。
【００５１】
また、圧下率を50％超にすると、鋼板の加工硬化が著しくそれに続く調質熱処理温度を高めなければならないが、調質熱処理温度を高めると一気に再結晶化が起こり、強度が大幅に低下してしまうため安定して製造することができない。そこで、圧下率の上限を50％とする。
【００５２】
調質熱処理は冷間加工により高められた強度の低下を最小に押さえながら、加工性を高めることを目的に行うものであり、本発明の重要な技術ポイントである。本発明の好適態様によれば、調質熱処理を行うのに、製造効率の観点から連続熱処理炉を使用する。
【００５３】
鋼中にＢを含有しない鋼では600 ℃未満の熱処理では短時間熱処理では軟化が不十分で加工性を高めることができないため下限温度を600 ℃とする。また、750 ℃超の温度に加熱すると、短時間でも再結晶により強度が低下してしまう。このため、上限を750 ℃とした。熱処理温度を650 ℃以上にすることで伸びを14％以上まで高めることも可能である。
【００５４】
鋼中にＢを含有する鋼では鋼中Ｂの影響で強度が高く軟化しづらいためＢ含有鋼より熱処理温度を高めなければならない。Ｂ添加鋼の適正な熱処理温度は620 ℃以上780 ℃以下であり、望ましくは670 ℃以上である。熱処理時間は３分以下である。
【００５５】
なお、このときの加熱時間は鋼板、鋼帯がその温度範囲に到達してからの合計時間である。
次に、本発明の作用効果を実施例によって具体的に説明するが、それは単なる例示であって、それにより本発明を制限するためのものではない。
【００５６】
【実施例】
【００５７】
【実施例１】
表１に示す化学組成を有する鋼を実験室で真空溶解炉にて溶解し、質量が17Kgの鋼塊に鋳造した。この鋼塊を熱間鍛造して厚さ50mm、幅100mm 、長さ150mm の鋼片とした。この鋼片を1100℃から1250℃の温度範囲に加熱し、熱延仕上温度が800 〜1000℃となるようにして厚さ3.0mm に熱間圧延を行った。このようにして得られた熱延鋼板を約300 ℃/minの冷却速度で750 〜700 ℃まで冷却し、その後、熱延鋼帯としてコイル状に巻き取られた状態での除冷を模擬して、700 ℃に保定した加熱炉に挿入し、−40℃/hr の冷却速度で室温まで徐冷した。さらに箱焼鈍を模擬して＋40℃/hr で750 〜800 ℃に加熱後、４時間均熱して−40℃/hで室温まで徐冷した。
【００５８】
このようにして熱延板を焼鈍して得られた熱延焼鈍鋼板の表面の酸化スケールを研削除去したのち、試験室ミルにより２パスから６パスで33％から47％の圧下率の冷間圧延を行い、さらに、680 ℃から740 ℃で調質熱処理を行って冷延調質熱処理鋼板（以下「調質材」という）を製造した。
【００５９】
得られた鋼板の圧延直角方向、圧延方向、圧延方向に対して45°方向の３方向よりそれぞれの板厚、平行部の形状が幅６mm、長さ50mmである引張試験片を切り出し、JIS Z 2241に規定される方法に従って常温での引張試験を行った。この結果を「常温特性」として表２に示す。
【００６０】
さらに、圧延直角方向、圧延方向、圧延方向に対して45°方向の３方向よりJIS Z 2204に規定される３号試験片に相当する試験片としてそれぞれの板厚、幅15mm、長さ80mmのサンプルを採取してJIS Z 2248に規定されるＶブロック法に準じて、押し金具の内側半径を２mm、Ｖブロックの開角(180°−θ）を70°で試験をおこなった。この結果を「曲げ試験」として表２に示す。
【００６１】
また、調質材を黒化処理を模擬する熱処理として550 ℃に加熱して30分保持後空冷する処理を行い、得られた鋼板から圧延直角方向、圧延方向、圧延方向に対して45°方向の３方向よりそれぞれの板厚、平行部の形状が幅６mm、長さ50mmである引張試験片を切り出し、JIS Z 2241に規定される方法に従って450 ℃での引張試験とクリープ試験を行った。
【００６２】
クリープ試験は上記550 ℃熱処理材の圧延直角方向より切り出したそれぞれの板厚、平行部の形状が幅６mm、長さ50mmである試験片にゲージ長30mmの伸び歪計を装着し、450 ℃に加熱しその温度で均熱した後、294MPaの応力を負荷して１時間保持し、応力が294MPaの一定値を示しているときに増加した伸びを測定した。
【００６３】
この結果を「450 ℃特性」、「クリープ伸び」として表２に示す。
これらの結果から明らかなように、本発明例では圧延方向、圧延直角方向、圧延方向に対して45°方向のいずれか１つの方向またはいずれの方向においても伸びが12％以上を満足し、かつ伸びが12％を満足する方向に直交する方向の降伏応力(0.2％耐力）が550MPaを超える。
【００６４】
実際にこれら鋼板を用いた曲げ試験の結果、内側半径を２mmとし、内角を70°とした厳しい曲げ条件でも割れを発生せず、Ｌ形形状や凹形形状に加工するに充分な加工性を有していることが判る。
【００６５】
さらに550MPaを超える降伏応力を有する方向に450 ℃で294MPaの加重をかけた状態でのクリープ伸びを調査した結果、いずれの鋼でもクリープ伸びが0.1 ％以下であり良好なクリープ伸び性を有していた。
【００６７】
一方、No.15 、No.16 に示す鋼板はGP値が本発明範囲から外れる鋼であり加工性は満足するものの降伏応力が低く、クリープ伸び性が劣っている。鋼板組織には圧延方向に展伸した粗大な結晶粒がみられ、これがクリーび伸び性を低下させた原因と考えられる。
【００６８】
また、No.17 鋼板はSi量が本発明の請求範囲を外れるため、鋼板の降伏応力、強度が高く伸びが低い。結果として曲げ加工で割れが発生した。
【００６９】
【表１】

【００７０】
【表２−１】

【００７１】
【表２−２】

【００７２】
【実施例２】
表３に示す化学組成を有する鋼をAOD 法により溶製して、連続鋳造により厚さ200mm 、幅1220mmで質量が17.5トンであるスラブをそれぞれ４本鋳造した。
【００７３】
これらのスラブを1200℃に加熱し、仕上げ温度を840 〜950 ℃の範囲とする熱間圧延を施し、680 〜740 ℃で巻き取り、厚さ3.5mm の熱延鋼帯とした。これら熱延鋼帯を３段積みの箱型焼鈍炉の台座上に積み、台座の温度（最下段の鋼帯の下面温度）が765 ℃に達してから７時間保持し、765 ℃から500 ℃までの平均冷却速度を−35℃/hr で冷却した後に台座より鋼帯を移動し、室温中で空冷して熱延焼鈍鋼帯とした。
【００７４】
この熱延焼鈍鋼帯を連続酸洗ラインでベンディング、ショットブラストによる機械式デスケーリングおよび硫酸と弗硝酸の組み合わせによる化学的デスケーリングによりスケールオフして冷延母材とした。
【００７５】
この冷延母材よりそれぞれ狙い板厚3.0mm 、2.5mm 、2.0mm 、1.5mm で冷延鋼帯を製造した。この冷延鋼帯は鋼帯の切断ラインで２分割し、さらに連続焼鈍酸洗ラインにて600 〜780 ℃の調質熱処理を行った後、アルカリ溶融塩浸漬と中性塩電解、硝酸浸漬の組み合わせ酸洗をおこなって調質熱処理鋼板とした。
【００７６】
なお、熱処理時間は炉内に設置した放射温度計が600 ℃以上を指示してから炉を通過するまでの時間とした。
これら調質熱処理鋼板から実施例１で切り出した試験片と同一寸法の試験片を切り出し、実施例１と同一の方法で「常温引張」、「450 ℃引張」、「曲げ試験」、「クリープ伸び」試験をおこなった。また、鋼帯の先端部と後端部の幅方向の幅端部から25mm部、125mm 部、250mm 部と幅中央部の計８箇所の板厚測定をマイクロメーターで行い、板厚の精度を下記式により求めた。
【００７７】
結果を表４に示す。
板厚精度(%) ＝（板厚の最大値−板厚の最小値）／狙い板厚×100
No.18 の鋼板を本発明の範囲内で製造した鋼帯より採取したサンプルはフレームとして充分な加工性、強度と耐クリープ伸び性を有している。しかし、No.18 の鋼板で圧下率が14％となった3.Omm の鋼帯では、ホットコイル厚さの部分的な不均一の影響が解消できず、板厚のばらつきが５％を超える。このため、フレームとして使用した場合に強度バランスが崩れ、ねじれなどにより画像の歪みが懸念される。また、調質熱処理温度が本発明範囲をはずれた鋼帯は強度が低くなり耐クリープ伸び性も劣る。
【００７８】
No.19 の鋼板はクリープ伸びが大きくフレームとしての要求を満足できない。
【００７９】
【表３】

【００８０】
【表４】

【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、ブラウン管インナーフレームとするためにＬ形形状および凹形形状に加工するに充分な加工性を有するとともに、優れた耐クリープ伸び性を有するフェライト系ステンレス鋼材を提供できる。
【００８２】
この鋼材は、薄肉化により従来にはないレベルにまでの薄肉化が可能であり、インナーフレームとしてブラウン管に装着したとき、熱膨張による画像の歪みを抑制できるとともに、耐力、板厚精度が優れるため、ねじれによる画像の歪みも小さく、高精細の大型テレビフレーム部材として極めて好適である。
【００８３】
また、本発明の製造方法によれば特性値の変動が小さいフレーム用フェライト系ステンレス鋼材を安価に製造できる。

Claims

質量％で、Ｃ：0.005 〜0.35％、Si：0.8 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Cr：9.0 〜14.0％、 Al：0.001 〜0.10％、Ｎ：0.01〜0.10％、Cu：０超〜1.0 ％、Ni：０超〜1.0 ％、Nb：０超〜0.10％、Ti：０〜0.05％、Ｖ：０〜0.50％を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、下記式（１）で計算されるGPが50超であり、フェライト相に炭窒化物が分散した組織よりなり、面内の任意の１方向の常温における耐力が550MPa以上でその方向に対して垂直な方向の伸びが12％以上であり、かつ、面内の１方向の450℃における耐力が499MPa以上であることを特徴とするブラウン管インナーフレーム用フェライト系ステンレス冷延鋼板。
GP＝700C+800N+20Ni+10(Cu＋Mn)-6.2Cr-9.2Si-9.3Mo-4.5W-14V-74.4Ti
-37.2Al+63.2 ・・・（１）
前記鋼の面内の任意の１方向の耐力が620MPa以上で、その方向に対して垂直な方向の伸びが12％以上であり、かつ、面内の１方向の450℃における耐力が485MPa以上であることを特徴とする請求項１記載のブラウン管インナーフレーム用フェライト系ステンレス冷延鋼板。
請求項１記載の鋼組成を有するスラブに熱間圧延、熱延板焼鈍、そして脱スケールを行い、次いで全圧下率が20％以上50％以下の冷間圧延を行った後、600 ℃以上750 ℃以下の温度に３分以下の時間保持する熱処理を行うことを特徴とするブラウン管インナーフレーム用フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
請求項１または２のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板から構成されるブラウン管インナーフレーム。
板厚3.0mm 以下である請求項４記載のブラウン管インナーフレーム。