WO2000073518A1 - Procede de production de feuilles d'acier pour masques perfores d'une epaisseur extremement precise dans le sens longitudinal - Google Patents

Description

明 細 書

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

技術分野

本発明 は、 カ ラ 一テ 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。

背景技術

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 5 5 - 6 2 1 2 3 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 一 5 3 1 2 2 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 オ ト エ ッ チン グ法に よ り 多数の孔をあけた後、 二次焼鈍、 レ ベラ一加工、 プ レス成形、 黒化処理して製造される。

近年、 シャ ド ウ マ ス ク 高精細化に伴レ、、 シャ ド ウ マ ス ク の 板厚は非常に薄 く なつ てお り 、 シ ャ ド ウマ ス ク 用鋼板の コ ィ 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 のになつている。

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。 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。

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 、 コィノレ 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。

発明の開示

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。

第 1 の発明は、 C : 0 . 1 質量％以下、 S i : 0 . 0 5 質 量 ⁰/。以下、 M n : 0 . ：! 〜 0 . 5 質量。/。、 P ： 0 . 0 3 質 量 ⁰/。以下、 S : 0 . 0 0 1 〜 0 . 0 5 質量％、 S o l . A 1 : 0 . 0 0 2 〜 0 . 1 5 質量％、 ？^ : 0 . 0 0 8 質量％以 下、 残部が実質的に F e 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、 A r 3 点以上で粗圧延 し、 少 な く と も圧延最終ス タ ン ドで A r 3 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 ゥマス 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。

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 は、 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 さの関係を示す図である。

図 2 は、 実施例 N o . 3 , 1 4 , 2 2 , 2 9 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である _t 図 3 は、 実施例 N o . 5 ， 6 , 1 5 ， 1 6 の熱延鋼板につ いて、 その長手方向の板厚精度 （ 目標値 と 実板厚 と の差） を 示す図である。

図 4 は、 脱炭焼鈍時間に及ぼす熱延鋼板板厚 と 鋼の初期 C 量の影響を示す図である。

図 5 は、 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量の影響を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下本発明を詳細に説明する。

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。

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。

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。

そ して、 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。

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。

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 ゃス ト レ ツ チヤ 一ス ト レイ ンが発生 した場合には、 曲面 形状ゃ孔形状が変化 し、 色ズレゃ画像のゆがみな 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 T i 、

N b 、 Z r 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 . 1 質量％以下と する。

S i ： S i 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 . 0 5 質量％以下とする。

M n ： M n 量は S に よ る熱間脆性を防止する た め、 0 . 1 質量。 /。以上添加する 必要がある が、 その量が 0 . 5 質量。 /。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 . 5 質量％ とする。

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 . 0 3 質量％以下 とする。

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 . 0 0 1 質 量％未満であ る と焼鈍時に窒化 しゃす 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 . 0 0 1 〜 0 . 0 5 質量％である。

S o l . A 1 ： A 1 は固溶 N を A 1 N 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、 必要以上に添カ卩 して も コ ス ト増加をまね く ので、 0 . 0 0 2 〜 0 . 1 5 質量％ とする。

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 . 0 0 8 質量％以 下とする。

ついで、 本発明の製造方法について述べる。

(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。 また粗圧延後に粗圧延材の温度が A r 3 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 r 3 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。 従つ 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 . 0 1 質量％以下の鋼では 2 . 8 m m以下、 C量が 0 . 0 1 質量％を超え、 0 . 1 質量％以下の鋼では 2 3 m m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。

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。

(脱炭焼鈍）

鋼板は、 C量が多い と セ メ ンタ イ 卜 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 ： 6 5 0 〜 8 0 0 °C、 露点 ： 1 0 〜 3 0 °C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 . 0 0 1 5 質量％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。

(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。

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 . 0 0 2 0 〜 0 . 2 0 m IBの鋼板が用い られる。

以下に本発明の実施例を説明する。

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 N o . l 〜 N o . 7 2 を得た。 こ の う ち、 N o . 1 〜 N o . 3 7 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、 H ₂ 、 N 2 の混合 気体、 露点 3 0 °C、 温度 7 0 0 °Cの雰囲気の箱型炉で行い、 炉内雰囲気中の C O濃度が 0 . 0 5 %以下 （計算上、 鋼板中 の C 量力 S 0 . 0 0 1 5 質量％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 ± 3 0 m以下の比較的良好な コ イル である。

次に、 脱炭焼鈍 した コ イ ル （ N o . 1 〜 N o . 3 7 ) と 焼 鈍 しな力 つ た コ ィ ノレ （ N o . 3 8 〜 N o . 7 2 ) 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 . 1 5 m m ( N o . l 〜 N o . 3 3 , N o . 3 8 〜 N o . 6 8 ) と 、 二次冷間圧延を行 う 場合を想定 した 0 . 2 5 m m ( N o . 3 4 ， 3 5 ， 6 9 ， 7 0 ) 、 0 . 4 0 m m ( N o . 3 6 , 7 1 ) 、 0 . 6 5 m m ( N o . 3 7 ， 7 2 ) 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。

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 ( o . l 〜 N o . 3 7 ) に対 しては、 板厚 0 . 1 5 m m の ものはそのま ま で、 板厚 ◦ . 2 5 m m以上の も のには二次冷 間圧延を施 し、 すべて板厚 0 . 1 5 m m と した後、 小サンプ ルを切出 して、 1 0 0 % 1" 雰囲気中で 7 0 0 °じ、 1 5 m i n の二次焼鈍を施 した場合の降伏強度を調査 した。

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 N o . 3 ， 1 4 , 2 2 , 2 9 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 . 0 0 1 5 質量％以下であつ たが、 焼鈍時の板厚が厚かった熱延鋼 板では C 量が 0 . 0 0 1 5 質量％をわずかに超えてレヽる も の もあった。

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 （ N o · 1 〜 N o . 3 7 ) の方が施さ なかっ た比較例 （ N o . 3 8 〜 N o . 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 N o . 3 , 1 4 ， 2 2 ， 2 9 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 てレ、た。 熱延鋼板コ ィ 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 向上につながつている こ と が明 らかになった。

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 つた N o . 5 ， 1 5 と 再加熱 して仕上圧延を行っ た N o . 6 1 6 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 N O . 6 , 1 6 の熱延鋼板の板厚精度は再加熱 しな かっ た N o . 5 , 1 5 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。

脱炭焼鈍時間 （炉内の C 〇濃度が 0 . 0 5 %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 2 0 時間以内が適当 であ り 、 C 量 0 . 0 1 質量。 /。 以下の鋼では熱延鋼板板厚を 2 . 8 m m以下、 C量 0 . 0 1 質量。 /。超え、 0 . 1 質量％以下の鋼では熱延鋼板板厚を 2 . 3 m m以下とする こ と が望ま しレ、こ と が分かった。

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 A r 3 点未満 と なつ てか ら 仕上圧延を行 う 、 又は仕上圧延中 に A r 3 点未満 と な る よ う に温度制御 した材料は A r 3 点以上で仕上圧延を行つ 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 . 0 0 1 5 質量％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 が分かつた

表 1

表 2

(続く）

表 3

(続く)

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 質量。/。で、 C ： 0 . 1 以下、 S i ： 0 . 0 5 %以下、

M n ： 0 . ：! 〜 0 . 5 %、 P ： 0 . 0 3 %以下、 S ： 0 . 0

0 1 〜 0 . 0 5 %、 S o l . A 1 : 0 . 0 0 2 〜 0 . 1 5 %

N ： 0 . 0 0 8 %以下、 残部が実質的に F e カゝ 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 つ 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 . 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 . 熱間圧延は、 A r 3 点以上で粗圧延 し、 少な く と も圧 延最終ス タ ン ドで A r 3 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 . 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 . 冷問圧延は、 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。