(57)【要約】【課題】適正量の固溶強化元素Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ、或いは析出強化元素Ｔｉ，Ｎｂを高強度化のために利用し、耐食性並びに成形加工性に優れたブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０５〜０．１８質量％，Ｓｉ：０．７質量％以下，Ｍｎ：０．５〜２．２質量％，Ｐ：０．１０質量％以下，Ｓ：０．０１５質量％以下，Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０質量％及びＣｕ：０．１〜０.３０質量％、さらに必要に応じてＴｉ及びＮｂの一種又は二種を合計で０．０３〜０．１２質量％、或いはＢ：０．０００３〜０．００５０質量％を含有する鋼板を下地鋼板とし、その上に、必要に応じてＦｅ系電気めっき層を形成した後、溶融Ａｌめっき層を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０５〜０．１８質量％，Ｓｉ：０．７質量％以下，Ｍｎ：０．５〜２．２質量％，Ｐ：０．１０質量％以下，Ｓ：０．０１５質量％以下，Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０質量％及びＣｕ：０．１〜０.３０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼板を下地鋼板とし、その上に溶融Ａｌめっき層が形成されていることを特徴とするブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板。
【請求項２】
下地鋼板が、さらにＴｉ及びＮｂの一種又は二種を合計で０．０３〜０．１２質量％含有する鋼板である請求項１に記載のブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板。
【請求項３】
下地鋼板が、さらにＢ：０．０００３〜０．００５０質量％含有する鋼板である請求項１又は２に記載のブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板。
【請求項４】
下地鋼板と溶融Ａｌめっき層との間にＦｅ系めっき層が介在されている請求項１〜３のいずれかに記載のブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の組成を有する鋼スラブを、熱延巻取り温度４００〜６００℃で熱間圧延し、酸洗及び冷間圧延の後に片面当り２〜６ｇ／ｍ2の付着量でＦｅ系の電気めっきを施した電気めっき鋼板を下地鋼板とし、その表面に溶融Ａｌめっきを施すことを特徴とするブラウン管バンド用高強度Ａｌめっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ，ＯＡ機器等に組み込まれる陰極線管（ブラウン管）のパネル部周囲を締結するブラウン管バンドとして使用される高強度溶融Ａｌめっき鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管は、内部の高真空状態によるパネル面の凹状変形や内爆を防止するために、パネル部の周囲をブラウン管バンドで締結している。ブラウン管バンドとしては、常温状態でパネル部の周長よりも０．２〜０．６％程度短い内周長さを持つ板厚０．８〜２．０ｍｍ程度の鋼板が使用されている。ブラウン管バンドの締結に際しては、４５０〜５００℃の加熱により熱膨張されたブラウン管バンドをパネル部の周囲に装着し、直ちに急冷することにより生じる熱収縮によってパネル部を緊締する焼きばめ法が採用されている。
ブラウン管バンドの緊締により締付け力が発生する。締付け力は、管内が１０-6トール程度の高真空状態であるために１００〜２００μｍ程度凹面状に変形していたパネル面の形状を補正し、凹面状変形を解消する機能を呈する。
【０００３】
このような機能を受け持つブラウン管バンドに使用される材料には、張力特性に優れていること、すなわち、降伏応力が大きいことが要求される。
さらに、近年のブラウン管のフラット化及び大型化に伴い、ブラウン管バンドの緊締による締付け力の増大が必要であることから、従来鋼板の降伏応力では、板厚１．６〜２．０ｍｍ程度の厚肉化によって技術課題を解決しているのが現状である。
ところで、このブラウン管バンドの締付け力増大に伴う使用鋼板の厚肉化は、ブラウン管の命題である軽量化に反しており、ブラウン管バンドの締付け力増大と薄肉化の両立が望まれている。
【０００４】
相反する特性であるブラウン管バンドの締付け力増大と薄肉化による軽量化を両立させるために、Ｃ：０．００５質量％以下にした極低炭素鋼組成に固溶強化元素であるＳｉを多量に添加した冷延鋼板、いわゆるケイ素鋼板（電磁鋼板）を素材として、ブラウン管バンドを製造することが特許文献１，２で提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２０８６７０号公報
【特許文献２】特開平１０−２１４５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２のように、Ｃ含有量を０．００５質量％以下のレベルまで低減して多量のＳｉを添加することは、製鋼コストを高騰させるばかりでなく、従来から知られている加工硬化によって鋼板の降伏応力を向上させる作用がある軽圧下冷延と組み合わせても、冷間圧延性の劣化による生産性の低下を招き、結果的に製造コストを上昇させることになる。また、通常の鋼板は、熱延時の不均一なスケール生成に起因した微小な表面凹凸によって表面性状が悪化されており、ブラウン管バンド用めっき鋼板の成形性にも悪影響を及ぼしている。さらに、ブラウン管バンドで多用されるスポット溶接を行うと、ナゲット内の組織が粗粒化し、搬送時にさらされる−３０℃の低温域において脆性破断が生じ、ブラウン管前面ガラスが破壊する等、安全性にも問題が生じてくる。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、適正量の固溶強化元素Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ、或いは析出強化元素Ｔｉ，Ｎｂを高強度化のために利用し、一般材と同等の生産性を有する組成の鋼種において、耐食性並びに成形加工性に優れたブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のブラウン管バンド用高強度溶融Ａｌめっき鋼板は、その目的を達成するため、Ｃ：０．０５〜０．１８質量％，Ｓｉ：０．７質量％以下，Ｍｎ：０．５〜２．２質量％，Ｐ：０．１０質量％以下，Ｓ：０．０１５質量％以下，Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０質量％及びＣｕ：０．１〜０.３０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼板を下地鋼板とし、その上に溶融Ａｌめっき層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
下地鋼板は、必要に応じて、さらにＴｉ及びＮｂの一種又は二種を合計で０．０３〜０．１２質量％、或いはＢ：０．０００３〜０．００５０質量％含有する鋼板であってもよい。そして、下地鋼板と溶融Ａｌめっき層との間にはＦｅ系めっき層が介在されていることが好ましい。
このようなブラウン管バンド用高強度Ａｌめっき鋼板は、上記の組成を有する鋼スラブを、熱延巻取り温度４００〜６００℃で熱間圧延し、酸洗及び冷間圧延の後に片面当り２〜６ｇ／ｍ2の付着量でＦｅ系の電気めっきを施した電気めっき鋼板を下地鋼板とし、その表面に溶融Ａｌめっきを施すことにより製造される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、含有Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐによる固溶強度、含有Ｔｉ，Ｎｂによる析出強化、並びに含有Ｃのセメンタイト（Ｆｅ3Ｃ）形成・析出による強化により、ブラウン管バンド用鋼管に必要な材料特性である高強度化を図ることができた。また、Ｃｕの添加により表面性状が良好となり、曲げ加工性が改善された溶融Ａｌめっき鋼板を得ることができた。さらに、含有Ｃや、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｔｉ，Ｎｂの上限値を規制することにより、スポット溶接強度の低下を抑制している。
したがって、本発明により、耐食性並びに成形加工性に優れたブラウン管バンド用高強度鋼板を低コストで提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明で下地鋼板とした鋼板の成分組成や製造条件等について説明する。
Ｃ：０．０５〜０．１８質量％
Ｃは強度向上に有効な合金成分である。固溶Ｃ及びセメンタイト（Ｆｅ3Ｃ）の形成・析出により、鋼板に高い降伏応力を付与する。このためには、０．０５質量％以上のＣを含むことが必要である。しかしＣを多く含むと、スポット溶接の熱影響部が硬化しすぎてブラウン管の海外への搬送時にさらされる−３０℃の低温域において脆性破断が生じることがある。このため、Ｃの上限値は０．１８質量％とする。
【００１１】
Ｓｉ：０．７質量％以下
Ｓｉは固溶強化によって鋼板を高強度化するために有効な成分である。しかし、Ｓｉを多く含むと、スポット溶接時にナゲット内の組織が粗粒化し、当該バンドで緊締したブラウン管の海外への搬送時にさらされる−３０℃の低温域において脆性破断が生じやすくなる。このため、Ｓｉの上限値は０．７質量％とする。
【００１２】
Ｍｎ：０．５〜２．２質量％
Ｍｎは固溶強化によって鋼板を高強度化するために有効な成分である。その作用を発揮させるためには０．５質量％のＭｎを含有させる必要がある。しかし、Ｃと同様、Ｍｎを多く含むと、スポット溶接の熱影響部が硬化しすぎ、当該バンドで緊締したブラウン管の海外への搬送時にさらされる−３０℃の低温域において脆性破断が生じることがある。このため、Ｍｎ含有量は２．２質量％を上限とする。
【００１３】
Ｐ：０．１０質量％以下
Ｐは固溶強化によって鋼板を高強度化する作用を呈する。しかし、スポット溶接の熱影響部の結晶粒界にＰが偏析し、当該バンドで緊締したブラウン管の海外への搬送時にさらされる−３０℃の低温域において脆性破断が生じることがある。このため、Ｐ含有量は０．１０質量％を上限とする。
【００１４】
Ｓ：０．０１５質量％以下
Ｓは鋼板にとって有害な成分である。ＭｎＳという介在物で鋼板中に存在すると熱間圧延性や冷間圧延性に悪影響を及ぼす。このため、Ｓ含有量は０．０１５質量％を上限とする。
【００１５】
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０質量％
脱酸剤として鋼中介在物の低減に効果的に作用する。その作用を発揮させるには０．０１質量％のＡｌを必要とするが、０．１０質量％でその作用は飽和し、過剰添加はコスト増につながる。したがって、Ｓｏｌ．Ａｌ量は０．０１〜０．１０質量％とする。
【００１６】
Ｃｕ：０．１〜０．３０質量％
Ｃｕは、本発明における特徴的な成分である。耐食性を向上させるとともに表面性状を改善し、さらに曲げ加工時のめっき剥離を抑制する。一般的に、合金元素を多量に添加すると熱延スケールを不均一に生成させ、その結果、酸洗後に不均一スケールに起因した微小凹凸が酸洗鋼板の表面に形成されやすい。Ｃｕはこの微小凹凸を激減させ、その後の溶融Ａｌめっき鋼板の表面性状を改善し、美麗な表面肌を維持する作用を発揮する。この作用が発揮される理由は必ずしも明確ではないが、熱延スケールと熱延板の界面にＣｕが偏析し、熱延スケールが均一に生成されること、並びに鋼板表面が均一に酸洗されるためであると推測している。Ｃｕを含有させることにより、鋼板のスケール残がなくなり、Ｆｅめっき性及び溶融Ａｌめっき時のめっき性を改善し、さらに曲げ加工時にスケール残を起点とした割れやめっき剥離を抑制できることになる。Ｃｕ含有量が０．１質量％に満たないと上記表面性状改善作用は発揮されず、また所望の耐食性も得られない。０．３０質量％でその作用は飽和し、過剰添加はコスト増につながる。したがって、Ｃｕ含有量は０．１〜０．３０質量％の範囲とする。
【００１７】
Ｔｉ及びＮｂの一種又は二種：合計０．０３〜０．１２質量％
Ｔｉ，Ｎｂは析出強化によって鋼板を高強度化する作用を呈する。必要に応じて添加されるが、５４０Ｎ級以上の強度を得るためには合計で０．０３質量％のＴｉ，Ｎｂを添加する必要がある。しかし、Ｔｉ，Ｎｂの作用はその合計量が０．１２質量％で飽和し、過剰添加はコスト上昇をもたらす。したがって、添加する場合は０．０３〜０．１２質量％の範囲とする。
【００１８】
Ｂ：０．０００３〜０．００５０質量％
固溶Ｂとして、フェライト粒界を強化し、強度上昇に有効な合金成分である。必要に応じて添加される。Ｂはまた、スポット溶接時の電流値が適正範囲から多少外れた場合であってもナゲット内組織の粗粒化を抑制し、結果的に当該バンドで緊締したブラウン管の海外への搬送時にさらされる−３０℃の低温域において脆性破断の発生を防止する作用を呈する。このようなＢの作用効果は０．０００３質量％の添加で発揮されるが、Ｂの作用は０．００５０質量％で飽和し、過剰添加はコスト増につながる。したがって、Ｂを添加する場合には、０．０００３〜０．００５０質量％の範囲とする。
【００１９】
溶融Ａｌめっき：
本発明の鋼板は、耐食性を改善する目的で、溶融Ａｌめっきが施された状態で使用される。
溶融Ａｌめっきの付着量に制限はないが、所望の耐食性を得、しかも必要以上のコストを掛けないためには、４０〜１２０ｇ／ｍ2程度とすることが好ましい。
また、溶融Ａｌめっき層の均一性を確保し、下地鋼とＡｌめっき層との不均質な合金化を抑制して溶融Ａｌめっき鋼板の美麗さを発揮させるためには、下地鋼板と溶融Ａｌめっき層の間にＦｅめっき層を介在させることが好ましい。このＦｅめっき層は、下地鋼板に含有されているＳｉ，Ｍｎが連続溶融めっきラインでの加熱時に鋼板表面に濃縮してめっき性を阻害する作用を抑制する。しかし、Ｓｉ，Ｍｎ含有量が過剰であると、前記めっき性阻害抑制作用にも限界がある。そして、曲げ加工時にめっきが剥離しやすくなる。
なお、溶融Ａｌめっき手段やＦｅプレめっき層の形成手段については後で詳記する。
【００２０】
次に、本発明高強度溶融Ａｌめっき鋼板の製造方法について説明する。
本発明の鋼板の製造には、一般的な鋼板製造ライン，連続溶融めっきラインが使用でき、特殊な工程は必要ない。すなわち、鋼を溶製した後、通常の分塊圧延スラブ若しくは連鋳スラブを熱間圧延し、冷間圧延，焼鈍を行い、必要に応じてさらに調質圧延を行う工程で製造される。冷間圧延と焼鈍は、目的の板厚に応じて１回または複数回繰り返して行うことができる。その後、通常の手段で連続的に溶融Ａｌめっきが施される。
【００２１】
熱間圧延時のスラブ加熱温度及び熱延仕上げ温度は特に制約されるものではないが、それぞれ１１００〜１２５０℃及び８２０〜９５０℃の温度範囲に設定することが好ましい。それぞれの温度設定は、Ｎｂ，Ｔｉの固溶促進と熱延性の向上、及び熱延結晶粒径の粗大化抑制を狙ったものである。ただし、特に溶融Ａｌめっき鋼板の美麗さを要求する場合には、熱延巻取り温度を４００〜６００℃の範囲内に規制する。６００℃を超えると熱延鋼板の粒界酸化が著しくなり、また４００℃に満たないと冷却むらに伴う熱延鋼板の材質に不均一性が生じて冷間圧延性に支障を来たし、結果的に表面性状を悪化させることになる。
【００２２】
溶融Ａｌ系めっきは、焼鈍設備とめっき設備が一体化した連続焼鈍ラインを用いて「インラインめっき」を行うことが好ましい。すなわち、連続溶融めっきラインの焼鈍設備において再結晶温度以上の還元雰囲気で最終焼鈍を行い、その冷却過程で鋼板を溶融めっき浴に浸漬してめっきを行う方法が採用できる。
溶融Ａｌめっき浴としては、浴温を６５０〜６７０℃に設定したものを使用する。
溶融Ａｌめっき浴から引き上げられためっき原板に付着している溶融めっき金属の片面当りめっき付着量をガスワイピングで調整することが好ましい。前記したように、必要な耐食性を確保するためには、溶融Ａｌめっき付着量は４０ｇ／ｍ2以上とすることが好ましい。めっき付着量が多すぎると経済的にマイナスとなるので、溶融Ａｌめっき付着量は１２０ｇ／ｍ2以下にすることが好ましい。
【００２３】
上記したように、美麗な溶融Ａｌめっき鋼板を得るためには、溶融Ａｌめっきを施す前にＦｅ系のプレめっきを施すことが好ましい。
Ｆｅ系のプレめっきは、連続溶融めっきラインの焼鈍設備の前工程に電気めっき設備を付設して行うことが好ましい。Ｆｅ系としては、純Ｆｅの他にＦｅ−Ｂであってもよい。
Ｆｅ系プレめっき層は、片面当り２〜６ｇ／ｍ2とすることが好ましい。片面当りの付着量が２ｇ／ｍ2に満たないと、後続の溶融Ａｌめっきを施した際、所望の美麗さが得られない。片面当りの付着量が多くなっても美麗さを発揮させる効果は飽和するので、経済的な観点から、付着量の上限値は６ｇ／ｍ2とする。
【実施例】
【００２４】
表１に示した組成をもつ鋼スラブを１２５０℃に加熱した後、仕上げ温度８８０℃、巻取り温度５４０℃で板厚２．４ｍｍの熱延鋼帯に熱間圧延し、酸洗の後、冷延率５０％の冷間圧延を経て板厚１．２ｍｍの冷延鋼帯を製造した。
得られた冷延鋼帯を、連続式溶融Ａｌめっきラインに通板し、ライン内のＦｅ系電気めっき設備で付着量３ｇ／ｍ2のＦｅめっき層を形成した後、再結晶温度以上で還元焼鈍し、その後付着量４０ｇ／ｍ2の溶融Ａｌめっきを施した。
【００２５】
得られた溶融Ａｌめっき鋼帯について、各種特性を評価した。
評価は、各溶融Ａｌめっき鋼帯から圧延方向に平行にＪＩＳ  Ｚ２２０１のＪＩＳ５号引張試験片を切り出してＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠した引張試験を行うとともに、９０度Ｖ曲げ試験（ポンチ先端５Ｒ）を行った。そして、引張試験で、４００Ｎ／ｍｍ2以上の降伏応力（ＹＳ），５９０Ｎ／ｍｍ2以上の引張応力（ＴＳ）が得られたものを強度良好と判定した。また、ポンチ先端５Ｒの９０度Ｖ曲げ試験では、曲げ加工時のめっき剥離の有無を目視判定で行った。
【００２６】
さらに、スポット溶接部の強度は、ＪＩＳ  Ｚ３１３６に準じたせん断引張試験を、室温並びに−３０℃の低温で実施して評価した。せん断引張強度については、母材破断で、かつ１５ｋＮ以上を良好とした。
なお、スポット溶接条件は、加圧力：３．２３ｋＮ，通電時間：２０サイクル，保持時間：１０サイクル，電極形状：φ６ＤＲ，電流値：９．５ｋＡで実施した。
評価結果を表２に示す。
表２中、降伏応力（ＹＳ）；４００Ｎ／ｍｍ2以上，引張応力（ＴＳ）；５９０Ｎ／ｍｍ2以上の強度を有するものを○で、９０度Ｖ曲げ５Ｒでめっき剥離がなかったものを○で、さらに、−３０℃におけるせん断引張強度；１５ｋＮ以上のスポット溶接状態が得られたものを○で示し、上記のような特性が得られなかったものを×で示している。
【００２７】
2007182614.tif 000002
【００２８】
表２の調査結果にみられるように、本発明に従ったＮｏ．１〜１２は、いずれもＴＳ：５９０Ｎ／ｍｍ2以上，ＹＳ：４００Ｎ／ｍｍ2以上が得られ、９０度のＶ曲げを行っても割れやめっき剥離もなかった。しかも、スポット溶接強度も１５ｋＮ以上が得られた。
これに対して、比較例であるＮｏ．１３では、含有Ｓｉ量が多いために、めっき剥離が発生し、スポット溶接強度が低下していた。また、Ｎｏ．１４は、含有Ｐ量が多いためにスポット溶接強度が低下していた。さらに、Ｎｏ．１５は、含有Ｍｎ量が多いために、めっき剥離が発生し、スポット溶接強度が低下していた。さらにまた、Ｎｏ．１６は、含有Ｃ量が多いために、スポット溶接強度が低下していた。
比較例のＮｏ．１７では、所定量のＣｕを含有させているが含有Ｓｉ量が過剰であるために、スポット溶接強度が低下しているばかりでなく、めっき剥離も発生していた。
【００２９】
2007182614.tif 000003