JPH08269627A - シャドウマスク用冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング性とプレス加工性に優れ、材質が
均一なシャドウマスク用冷延鋼板を高い生産率で製造す
る。 【構成】 Ｃ：0.0025％以下とした特定成分の極低炭素
鋼を素材とし、連続焼鈍工程で雰囲気を制御することで
脱炭反応を促進し、焼鈍後の残存Ｃ量を0.0010％以下と
したので、エッチング性とプレス加工性に優れ、材質が
均一なシャドウマスク用冷延鋼板を高い生産効率で生産
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビブラウン
管用シャドウマスクに使用するシャドウマスク用冷延鋼
板およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーテレビブラウン管用シャドウマス
クは通常次のような工程を経て製造される。素材メーカ
ーにて低炭素鋼を冷間仕上げ圧延し、所望の板厚の鋼板
コイルとする。鋼板コイルは、エッチング穿孔メーカー
にてフォトエッチングされた後、所定の寸法に切断さ
れ、さらに焼鈍、レベリング、プレス、黒化処理、ブラ
ウン管への組み込みの工程を経る。

【０００３】このカラーテレビブラウン管のシャドウマ
スク用素材として、低炭素アルミキルド冷延鋼板が用い
られている。アルミキルド冷延鋼板を使用することによ
って従来のリムド鋼に比べて、フォトエッチング時のエ
ッチング特性・焼鈍後の機械的性質、すなわちプレス成
形性は大幅に改善されることが例えば特開昭56−139624
号公報に開示されている。この製造法は、低炭素アルミ
キルドを素材とし、湿水素雰囲気の箱焼鈍（脱炭焼鈍）
を行うことで鋼板中の固溶Ｃ量を0.0010％以下となし、
製品の時効特性を改善するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年テレビが
大型化することによってシャドウマスクの面積や板厚が
増加してきており、従来の0.20mm未満から0.20mm以上へ
と、板厚の主流が移っている。さらに高品位テレビの出
現により高精細度化の要求が増加している。すなわち、
従来に比して大きくかつ深い孔を、従来より数多く高精
度に穿けることが多くなってきている。これらの傾向は
素材に対して次のような要求をもたらしている。

【０００５】（１） 600℃程度の低温でも短時間に再結
晶し、良好なプレス加工性を示す材料：大型マスクで
は、従来のマスクに比べて焼鈍時の温度が上昇しにくく
なる。かつ自重が大きいため、従来のような 700℃〜 9
00℃の高温で長時間焼鈍すると熱歪みが大きくなる。ま
た加熱炉の燃料原単位の面からもより低温の焼鈍が望ま
しい。そこで、低温かつ短時間で再結晶する材料が望ま
れる。

【０００６】（２）従来より安定したエッチング特性を
持つ材料：孔が大きくなり、従来は寸法むらにならなか
った寸法変動が、寸法むらとして問題視される。また孔
の数が多くなりエッチング特性むらによる不良の発生率
が増加する傾向になる。そのため、従来より均一な孔を
エッチングできる材料が望まれる。

【０００７】（３）従来よりもさらに良好な形状均一性
を有する材料：形状の不均一はエッチング工程での作業
性を阻害する。マスクの面積が増加すれば、当然マスク
内の均一性はより高いものが要求される。前記公報に開
示された従来技術では焼鈍工程が煩雑で、生産効率が低
いこと、またコイルの幅方向・長手方向の材質の均一性
が低いこと、さらには「圧着」「密着」などの箱焼鈍工
程の慢性的欠陥のため製品の歩留りが著しく低いことな
どの大きな問題があり、前記（１）〜（３）の要求に対
応することが困難であった。

【０００８】本発明では、箱焼鈍による製造法ではな
く、生産効率、材質均一性、形状性、その他の多くの利
点を有する連続焼鈍法に置き換えることを目的とするも
のであり、これにより製品の低生産コスト化、短納期
化、品質向上などが達成される。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらにこ
たえるべく鋭意研究を行い、鋼の成分の制御ならびに製
造条件とくに連続焼鈍条件を最適化することで、エッチ
ング性とプレス加工性に優れ、かつ材質が均一なシャド
ウマスク用冷延鋼板およびそれを高生産効率で製造する
方法を開発したものであり、その要旨とするところは下
記の通りである。

【００１０】本発明は、重量％（以下単に％で示す）
で、Ｃ ： 0.0025％以下、Mn ： 1.00 ％以下、Al
： 0.100 ％以下、Ｎ ： 0.008 ％以下、Ｓ ：
0.010 ％以下、さらに必要に応じて、Nb ： 0.0150％
以下、Sb ： 0.001 〜 0.010％、を含み、残部は鉄お
よび不可避的不純物よりなり、焼鈍後の残存Ｃ量が0.00
10％以下であることを特徴とするシャドウマスク用冷延
鋼板である。

【００１１】また、本発明は、重量％で、Ｃ ： 0.00
25％以下、Mn ： 1.00 ％以下、Al ： 0.100 ％以
下、Ｎ ： 0.008 ％以下、Ｓ ： 0.010 ％以下、さ
らに必要に応じて、Nb ： 0.0150％以下、Sb ： 0.
001 〜 0.010％、を含み、残部は鉄および不可避的不純
物よりなる鋼スラブを素材とし、熱間圧延仕上げ温度を
（Ar₃ 変態点−20℃）以上とし、熱延巻取温度を 540〜
680℃とし、酸洗・冷間圧延を行い冷延板を製造し、そ
の連続焼鈍工程において連続焼鈍雰囲気中の水素濃度を
３％以上、露点を−20℃以上として温度 730℃以上、時
間20ｓ以上、焼鈍後の残存Ｃ量が0.0010％以下となる脱
炭処理を行うことを特徴とするシャドウマスク用冷延鋼
板の製造方法であり、さらには連続焼鈍工程に引き続
き、圧下率１〜40％の２次冷間圧延を施すことが望まし
い。

【００１２】

【作用】以下、前記本発明の成分および製造条件の限定
理由について述べる Ｃ ： 0.0025％以下 原板のＣ量は焼鈍時の再結晶挙動に大きな影響を与え
る。Ｃ量を0.0025％以下に調整することで、再結晶焼鈍
温度を低下させることができるため製造においては有利
となる。また、最終的に固溶状態で残留するＣ量は、マ
スク製造工程の焼鈍後プレス成形時に生ずる不均一変形
（ストレッチャーストレイン）の原因となる。Ｃ量が0.
0025％を超える場合は、連続焼鈍工程で脱Ｃを行い製品
のプレス工程で不具合を生じることなく、残留固溶Ｃ量
を0.0010％以下とすることが困難となる。しかし、実際
の工程設備において、さらに高効率で脱炭反応を行おう
とする場合は、0.0020％以下とすることがより好まし
い。

【００１３】Mn ： 1.00％以下 原板のMn量は鋼の熱間脆性を回避するために必要な元素
であり、 0.100％程度以上の添加が必要である。また、
Mn添加によって鋼の変態点が低下する結果、熱延条件
（特に仕上げ圧延温度の下限）の規制を大幅に緩和でき
る。しかし過度の添加は、脱炭反応の遅延につながり、
またエッチングむらの原因となるＡ系非金属介在物の増
加をもたらす。これらの問題を生じない上限のMn添加量
は1.00％であるが、さらに望ましくは0.50％以下であ
る。

【００１４】Al ： 0.100 ％以下 原板のAl量はプレス成形時にストレッチャーストレイン
の原因となる固溶ＮをAlN として固定するために0.01％
以上の添加が必要である。しかし過度の添加は再結晶温
度の上昇、介在物量の増加、表面疵発生の危険増加など
をもたらすため望ましくない。この上限値は概ね 0.100
％であるが、特に厳格な表面性状が要求される場合は
0.060％以下とすることが望ましい。

【００１５】Ｎ ： 0.008 ％以下 原板のＮはＣと同様に、ストレッチャーストレインの原
因となるため低減することが望ましい。概ね、 0.008％
以下とすることで、AlN で固定安定化できる。従って上
限を 0.008％とするが、実生産条件のばらつきを考慮す
ると、さらに安定な上限は0.0040％である。

【００１６】Ｓ ： 0.010 ％以下 Ｓ含有量は介在物に起因するエッチング不良を発生させ
るので 0.010％以下にする必要がある。さらに必要に応
じて添加する元素についての限定理由を以下に示す。 Nb ： 0.0150％以下 Nbの添加は再結晶終了温度の顕著な増加をもたらすので
好ましくない場合もあるが、それ以上に組織の微細化に
よるエッチング特性の改善、固溶Ｃを固定安定化するこ
とによる時効性の低減（ストレッチャーストレインの発
生防止）に有効である。これらを勘案した場合、適正な
添加量は概ね0.0150％以下である。しかし、再結晶温度
の低いことが特に重要な要求特性である場合は0.0050％
以下とすることが望ましい。

【００１７】Sb ： 0.001 〜 0.010％ Sbはプレス成形後の焼鈍工程に発生する「浸窒」の防止
に有効である。この効果が発揮されるのは概ね 0.001％
以上の添加からであるが、 0.010％を超えて添加した場
合は効果が飽和傾向となることに加え、表面性状の劣化
の問題が発生する。従って、添加量は 0.001〜 0.010％
とした。

【００１８】次いで、プロセス条件の限定理由について
述べる。 熱間圧延仕上げ温度 （Ar₃ 変態点−20℃）以上とする。熱延仕上げ圧延温度
がこれより低下した場合は特異な集合組織が形成される
結果、鋼板のエッチング特性にムラを生ずるもととな
る。さらに望ましくは Ar₃変態点以上とすることが操業
の安定化につながる。

【００１９】熱延巻取温度 熱延巻取温度は熱延母板組織の均一化、微細化の観点か
ら重要である。概ね 540℃以上とすることで、鋼板の形
状の安定性が向上する。また一方、 680℃を超える場合
は、異常な粗大粒を生ずる危険が高まることに加えて、
酸洗性の劣化も顕著となる。従って熱延巻取温度は 540
℃〜 680℃とする。

【００２０】酸洗及び冷延法については特に限定はな
い。通常法にて酸洗・冷間圧延を行い冷間圧延鋼板を製
造するものとする。次に連続焼鈍工程における諸条件に
ついて説明する。 連続焼鈍雰囲気中の水素濃度及び露点；水素濃度３％以
上、露点−20℃以上 この条件は本発明において最も重要な案件の１つであ
る。短時間の連続焼鈍工程ではあっても、水素濃度と露
点を制御することによって、残留する固溶Ｃ量を実用上
無害な量にできる。水素濃度は３％以上で、露点は−20
℃以上であることが必要である。この条件を満たさない
場合は上記の目的が達成されない。望ましい条件は水素
濃度５％以上で、露点は−10℃以上である。

【００２１】焼鈍温度 焼鈍温度は：上記の脱炭反応の促進とエッチング性の改
善の観点から決定される。焼鈍温度が 730℃未満では、
脱炭反応の進行が遅いため高能率で目標とする超極低炭
素鋼を製造することができないばかりか、組織の均一性
が充分に高くないためエッチングも不均一に起こり、ム
ラの危険性が増大する。材質の安定性の観点からさらに
望ましいのは 750℃以上である。

【００２２】焼鈍時間 20ｓ以上の焼鈍時間の焼鈍を行うことにより、素材の再
結晶が安定して進むことに加え、脱炭反応も安定して進
むため、最終的に安定した組織・組成の鋼板を得ること
ができる。20ｓ未満の場合は、一部に未再結晶組織が残
存したり、幅方向の材質の変動が増大したりして好まし
くない。特に上限の時間は規定しないが通常の連続焼鈍
炉において実現される範囲であれば問題はない。ただ
し、あまりに高温の温度域に長時間保持された場合は、
結晶粒が顕著に粗大化し、エッチングむら等のトラブル
となることもあるので好ましくない。

【００２３】焼鈍後の残存Ｃ量 0.0010％以下となるように脱炭処理を行うことが必要で
あり、残存する固溶Ｃ量がこれを超えた場合は、マスク
の製造工程であるプレス加工時にストレッチャー・スト
レインの発生不具合を生ずる危険性が極めて大きい。 焼鈍後の２次冷間圧延圧下率；１〜40％ 圧下率１％以上の冷間圧延を焼鈍後に付与することによ
り、降伏点伸びを消減させることができ良好なプレス加
工に好適となる。また最終的により高強度が必要な場
合、あるいはより薄物材が必要な場合は冷間圧延を付与
することで薄肉化対応が可能である。しかし、40％を超
える圧下率は表面欠陥の発生につながるとともに、延性
の劣化も顕著となり、種々の成形過程で不具合を生ずる
可能性が大きくなる。従って上限を40％としたが、より
良成形性を確保するには20％未満がさらに望ましい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と併せて説明
する。 実施例１ 成分0.0020％Ｃ−0.30％Mn−0.008 ％Ｓ−0.03％Al−
0.005％Ｎの鋼を溶製し、連続鋳造によってスラブとし
た。スラブをホットストリップミルにより板厚2.6mm の
熱延コイルにし、酸洗の後、板厚0.8mm までコールドス
トリップミルで冷間圧延した。ついで連続焼鈍法により
以下の表１に示す種々の条件で焼鈍した。表１には、残
存する固溶Ｃ量の調査結果も併せて示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】この各種冷延鋼板をさらに板厚0.25mmまで
冷延してシャドウマスク用鋼板を製造した。この冷間圧
延板をフォトエッチングで穿孔し、非酸化性雰囲気中で
500〜900 ℃の広い温度範囲で焼鈍（保持時間は約10
分）を行い、板端部より引張試験片を切り出して引張試
験を行った。また、穿孔、焼鈍処理を経た板をプレスに
よりマスク形態に加工して、外観検査を行った。

【００２７】図１に焼鈍温度と、プレス成形性に最も重
要である降伏応力、降伏伸びの関係を示す。本発明の条
件で焼鈍した結果、残留固溶Ｃ量が0.0010％以下となっ
た実施例の場合では、 600℃の低温で完全に再結晶を終
了しており、降伏伸びが０となっている。また通常のシ
ャドウマスクの焼鈍に適用される温度である 800℃〜90
0℃まで極めてばらつきの少ない降伏応力依存性であ
り、材質安定性の観点から有利であることがわかる。こ
れに対して、比較条件で焼鈍したものについては、 600
℃の焼鈍では降伏伸びが残存し、なおかつ焼鈍温度に伴
う降伏応力の依存性が大きい。

【００２８】マスク形態に加工後の外観検査において
も、本発明の実施例では、ストレッチャーストレインの
発生もなく、また寸法精度についても良好であった。一
方、比較例の場合は、残存する固溶Ｃ量が高いためと推
定されるが、 600℃の焼鈍では若干のストレッチャース
トレインを生じ、さらに焼鈍温度の変動によって寸法誤
差が生じて実使用上問題となった。 実施例２ 表２に示す種々の成分の供試材鋼を転炉にて溶製し、板
厚0.2mm 冷延鋼板とした後、表３に示す条件で焼鈍を行
い、その後、板厚 0.15mm に冷間圧延してシャドウマス
クの製造に供試した。表２、３の条件による処理での残
存固溶Ｃ量とシャドウマスク形態加工後における最終検
査工程での不良率を表４に示した。

【００２９】本発明の実施例では、いずれも残存固溶Ｃ
量が0.0010％以下となっており、最終検査工程での不良
率は、比較例に比べて約1/10と格段に低いことがわか
る。また、焼鈍の前後の厚みを変化させ、２次冷間圧延
の圧下率について種々の調査を行ったが、圧下率１〜40
％の範囲ではすべて良好なシャドウマスクが製造でき
た。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【発明の効果】本発明は、Ｃ：0.0025％以下など、特定
成分の極低炭素鋼を素材とし、連続焼鈍工程で雰囲気を
制御することで脱炭反応を促進し、焼鈍後の残存Ｃ量を
0.0010％以下としたので、エッチング性とプレス加工性
に優れ、材質が均一なシャドウマスク用冷延鋼板を高い
生産効率で生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷延鋼板の焼鈍温度に対する降伏応力（kgf/mm
² ）および降伏伸び（％）の関係を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 29/07 Ｈ０１Ｊ 29/07 Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ ： 0.0025％以下、Mn
   ： 1.00 ％以下、Al ： 0.100 ％以下、Ｎ ：
   0.008 ％以下、Ｓ ： 0.010 ％以下、さらに必要に応
   じてNb ： 0.0150％以下、Sb ： 0.001 〜 0.010
   ％、を含み、残部は鉄および不可避的不純物よりなり、
   焼鈍後の残存Ｃ量が0.0010％以下であることを特徴とす
   るシャドウマスク用冷延鋼板。
2. 【請求項２】 重量％で、Ｃ ： 0.0025％以下、Mn
   ： 1.00 ％以下、Al ： 0.100 ％以下、Ｎ ：
   0.008 ％以下、Ｓ ： 0.010 ％以下、さらに必要に応
   じて、Nb ： 0.0150％以下、Sb ： 0.001 〜 0.010
   ％、を含み、残部は鉄および不可避的不純物よりなる鋼
   スラブを素材とし、熱間圧延仕上げ温度を（Ar₃ 変態点
   −20℃）以上とし、熱延巻取温度を 540〜 680℃とし、
   酸洗・冷間圧延を行い冷延板を製造し、その連続焼鈍工
   程において連続焼鈍雰囲気中の水素濃度を３％以上、露
   点を−20℃以上として温度 730℃以上、時間20ｓ以上、
   焼鈍後の残存Ｃ量が0.0010％以下となる脱炭処理を行う
   ことを特徴とするシャドウマスク用冷延鋼板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 連続焼鈍工程に引き続き、圧下率１〜40
   ％の２次冷間圧延を施すことを特徴とする請求項２記載
   のシャドウマスク用冷延鋼板の製造方法。