(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー陰極線管の磁気シールドに用いられる板厚０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の鋼板であって、重量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．１％以上２％以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上１％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｖ：０．０１％以下、Ｎｂ：０．０１％以下、Ｃｕ：０．００５％以上０．５％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．３％以下、Ｎｉ：０．００５％以上２％以下、Ｃｒ：０．００４％以上０．２％以下、Ｍｏ：０．３％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）≧０．１の関係を満たし、非履歴透磁率が７５００以上であることを特徴とするカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板。
【請求項２】
鋼板表面にＣｒおよび／またはＮｉめっきを有することを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気シールド用鋼板、特に、カラー陰極線管の内部または外部にあって、電子線の通過方向に対して側面から覆うように設置される磁気シールド部品の素材として好適な磁気シールド用鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー陰極線管の基本構成は、電子線を射出する電子銃および電子線照射により発光して映像を構成する蛍光面からなる。電子線は地磁気の影響によって偏向し、その結果映像に色ずれを生じさせるため、偏向を防止するための手段として、一般的に内部磁気シールド（インナーシールド、インナーマグネティックシールドとも称する）が設置されている。また、外部磁気シールド（アウターシールド、アウターマグネティックシールドとも称する）が、カラー陰極線管外部に設置される場合もある。以下、これらの内部磁気シールドおよび外部磁気シールドを総称して磁気シールドと称する。
【０００３】
近年、民生用ＴＶは大型化、ワイド化、および画面の平面化が進められ、電子線の走行距離および走査距離は大きくなり、地磁気による影響を受けやすくなっている。すなわち、地磁気により偏向した電子線の蛍光面到達地点の、本来到達すべき地点からのずれ（地磁気ドリフトと称される）が従来より大きくなっているため、その抑制が要望されている。また、パーソナルコンピュータ等のモニタ用の陰極線管では、より高精細の静止画像が求められるため、地磁気ドリフトによる色ずれは極力抑制しなければならない状況である。
【０００４】
このような中で従来は、カラー陰極線管の磁気シールドとして使用される鋼板の特性については、地磁気に相当する低磁場での透磁率を指標として評価される場合が多かった。この場合、不純物、析出物等によって透磁率が著しく劣化するのを防止するため、磁気シールド材料には不純物を極力低減した鋼板が用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような高透磁率の鋼板を製造するためには、製鋼段階で高精度の成分調整が必須であり、製造上歩留まりが悪くコストアップを招く。さらに、近年の環境問題に対する社会の要請から資源の有効利用を推進していく必要があり、スクラップ鉄の使用量増加が見込まれている中で、磁気シールド素材となる高透磁率の鋼の製造はますます困難になりつつある。
【０００６】
一方で、実際に高透磁率の鋼板を使用しても、現状では地磁気による色ずれを十分に抑えているとは言い難い。地磁気シールド性と材料特性との関係については、これまでいくつか検討がなされており、例えば電子情報通信学会論文誌、Vol.J79-C-II  No.6,  ｐ311〜319,  ’96.6によれば、カラー陰極線管に適用された磁気シールド用鋼板は、地磁気中で消磁されるのが一般的であり、この場合透磁率よりも消磁後の磁化の大きさ、または、これを地磁気の大きさで除した値である、いわゆる非履歴透磁率が地磁気シールド性能を表す重要な因子と考えられる。ところが、この非履歴透磁率が高められた材料を得るための手段については、これまで何ら考慮されていない。
【０００７】
このような理由から、より高性能の磁気シールド性を有する磁気シールド用鋼板が強く求められているのが現状である。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、地磁気による色ずれを抑制して高精細な画像を得るために有効な、地磁気シールド性に優れ、かつ安価で資源の有効利用に対応可能なカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
一般に、カラー陰極線管の内部、場合によっては内部および外部には、強磁性体である鋼板が使われている。カラー陰極線管は通常地磁気に曝されているため、カラー陰極線管内外の鋼板は不均一に磁化されており、これが色ずれを引きおこす一因となっている。そして、最近のカラー陰極線管にはこれら強磁性材料に残留した磁化を取り除くために交流消磁回路が組み込まれている。
【００１０】
ところで、この消磁は地磁気中で行われるため、消磁後のカラー陰極線管内外の鋼板には地磁気の方向に沿って比較的高い磁化が生じている。この磁化によって形成される反磁界がカラー陰極線管内の地磁気をうち消すことにより、高い地磁気シールド性が発現する。一般に、直流磁界中で消磁した後の材料の磁化は、その直流磁界に対応した非履歴磁化（または理想磁化）に収束することが知られており、この非履歴磁化状態の磁束密度をその直流磁界の大きさで除した値を非履歴透磁率という。前記の電子情報通信学会論文誌、Vol.J79-C-II No.6, ｐ311〜319, ’96.6に述べられているように、磁気シールド用途に適した鋼板とは、この「非履歴透磁率」が高い鋼板であると考えられる。本発明者等は、この知見をもとに、地磁気相当の直流バイアス磁界２７．９Ａ／ｍにおける非履歴透磁率を高めるための条件を調査し、磁気シールド用として優れた鋼板について検討した結果、以下の▲１▼〜▲５▼を見出した。
【００１１】
▲１▼  通常の磁気シールド材においては、透磁率を高めるために析出物低減、高温での熱処理等により結晶粒の粗大化が図られているが、非履歴透磁率の場合はこれと傾向が異なり、析出物がある程度存在し、結晶粒が微細であっても高い値を取り得ること
▲２▼  カラー陰極線管のように、地磁気中での交流消磁により発生する材料の磁化を積極的に利用した磁気シールドシステムにおいては、非履歴透磁率が７５００以上の鋼板をシールド材として用いれば地磁気の影響を効果的に抑制できること
▲３▼  適量のＢ添加により非履歴透磁率が向上すること
▲４▼  保磁力が２３９Ａ／ｍ以上に増加すると、本来の非履歴磁化に達するのに必要な消磁電力が大きくなり、消電力化の観点から好ましくないこと
▲５▼  Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）の比率を調整することにより、高い非履歴透磁率を維持しつつ保磁力を下げることが可能であること
【００１２】
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであり、以下の（１）〜（２）を提供する。
（１）  カラー陰極線管の磁気シールドに用いられる板厚０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の鋼板であって、重量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．１％以上２％以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上１％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｖ：０．０１％以下、Ｎｂ：０．０１％以下、Ｃｕ：０．００５％以上０．５％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．３％以下、Ｎｉ：０．００５％以上２％以下、Ｃｒ：０．００４％以上０．２％以下、Ｍｏ：０．３％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）≧０．１の関係を満たし、非履歴透磁率が７５００以上であることを特徴とするカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板。
【００１４】
（２）  上記（１）において、鋼板表面にＣｒおよび／またはＮｉめっきを有することを特徴とするカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板。
【００１７】
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％はすべて重量％である。また、本発明における非履歴透磁率とは、バイアス磁界（地磁気相当の２７．９Ａ／ｍ）中で材料を交流消磁して得られる磁束密度を、そのバイアス磁界（２７．９Ａ／ｍ）で割り、さらに無次元化のため真空透磁率で割った値である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
まず、鋼の成分組成について説明する。
本発明の磁気シールド用鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．１％以上２％以下、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上１％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｖ：０．０１％以下、Ｎｂ：０．０１％以下、Ｃｕ：０．００５％以上０．５％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．３％以下、Ｎｉ：０．００５％以上２％以下、Ｃｒ：０．００４％以上０．２％以下、Ｍｏ：０．３％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる。以下、各成分をこのように規定した理由について説明する。
【００１９】
Ｃ：０．０６％以下
比較的多量の炭化物が存在しても高い非履歴透磁率を実現することは可能であるが、Ｃ量が０．０６％を超えると保磁力が２３９Ａ／ｍ以上となり、ブラウン管シールド材として使用する際、消磁過程で大きな電力が必要となってしまい、家電製品の省エネルギー化の観点から好ましくない。よって、Ｃ量を０．０６％以下とする。
【００２０】
Ｓｉ：１％以下
Ｓｉは、鋼板の強度を高める安価な元素であり、シールド板を組み立てる際のハンドリング性向上に有効であるが、１％を超えるＳｉ添加は溶接性、めっき性を劣化させる。よって、Ｓｉ量を１％以下とする。
【００２１】
Ｍｎ：０．１％以上２％以下
Ｍｎは、鋼板強度を高め、また熱間延性を改善する元素であり、０．１％以上でその作用が有効に発揮される。一方、２％を超えて添加すると、焼入れ組織を形成しやすくなって非履歴透磁率を低下させるおそれがあり、またコストアップを招く。このため、Ｍｎ量を０．１％以上２％以下とする。
【００２２】
Ｐ：０．１％以下
鋼板強度を高めるのに有効な元素であるが、多すぎると編析により鋼板の脆化を招き、冷間加工時の不良率を上げてしまう。よって、Ｐ量を０．１％以下とする。
【００２３】
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは熱間延性を低下させる元素であり、熱間延性に悪影響を及ぼさない観点からＳ量を０．０２％以下とする。
【００２４】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上１％以下
Ａｌは鋼板強度を高める元素であり、また酸化物中のＡｌ２Ｏ３比率を高めることにより保磁力低減に効果がある。これらの効果はｓｏｌ．Ａｌ量を０．００１％以上とした場合に有効に発揮されるが、、多量の添加はコストアップを招く。よって、ｓｏｌ．Ａｌ量を１％以下とする。
【００２５】
Ｎ：０．００６％以下
鋼板の強度を高める元素であるが、過度の添加は表面のふくれ傷を発生させるため、Ｎ量を０．００６％以下とする。
【００２６】
Ｔｉ：０．０１％以下
Ｖ  ：０．０１％以下
Ｎｂ：０．０１％以下
Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂは、Ｃ，Ｎを炭化物、窒化物として固定し、加工の際に発生するストレッチャーストレインを抑制するのに有効である。しかしながら、過剰添加は再結晶温度を上昇させたり過度に硬質化する等の問題を生じ、またコストアップを招くため、それぞれＴｉ：０．０１％以下、Ｖ：０．０１％以下、Ｎｂ：０．０１％以下とする。
【００２７】
Ｃｕ：０．００５％以上０．５％以下
近年、様々な電機部品、自動車部品の中に、例えばモータの巻き線としてＣｕが含まれており、これらスクラップを材料として用いる場合、高炉銑主体の場合の一般的なＣｕ含有量（例えば０．００５％未満）を超えた０．００５％以上のＣｕ含有量となる。一方、Ｃｕ量の増減によって非履歴透磁率は大きく変化しないが、０．５％を超える多量のＣｕ添加は保磁力増加、表面欠陥増加を招く。このため、Ｃｕ量を０．００５％以上０．５％以下とする。
【００２８】
Ｓｎ：０．００１％以上０．３％以下
Ｓｎは、食缶用のブリキ屑等に含まれており、これらをスクラップ材料として用いる場合に混入する元素である。従来は０．００１％未満であったところ、スクラップ利用の観点から下限を０．００１％とする。しかしながら、多量に含まれると保磁力増大を招くため、上限を０．３％とする。
【００２９】
Ｎｉ：０．００５％以上２％以下
Ｎｉは、ステンレス鋼等から混入する元素である。従来は０．００５％未満とされていたが、スクラップ利用の観点から下限を０．００５％とする。また、Ｎｉ含有量を２％まで増加させても非履歴透磁率および保磁力の変化は殆どみられないため、上限を２％とする。
【００３０】
Ｃｒ：０．００４％以上０．２％以下
Ｃｒは、Ｎｉと同様に、ステンレス鋼等から混入する元素である。従来は０．００４％未満とされていたが、スクラップ利用の観点から下限を０．００４％とする。また、Ｃｒ含有量が過度に増えると保磁力を劣化させるため、上限を０．２％とする。
【００３１】
Ｍｏ：０．３％以下
Ｍｏは、スクラップ中のステンレス鋼等から混入する元素であり、０．３％を超えて含まれると保磁力増大を招くため、０．３％以下とする。
【００３３】
本発明では、鋼中の酸化物について、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）≧０．１を満たすこととする。この値が０．１未満では保磁力の増大を招き、所望の磁気特性が得られない。Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）の値を０．１以上に制御する有効な手段としては、公知の方法ではあるが、製鋼での真空脱ガス処理での脱炭後、成分を添加する際にＡｌで先行脱酸してから、他のＭｎ、Ｓｉ等の脱酸剤を添加する方法、ｓｏｌ．Ａｌ量として０．００１％以上のＡｌを添加する方法等がある。
【００３４】
次に、板厚について説明する。
磁気シールド鋼板としての板厚下限は、薄肉化しすぎると非履歴透磁率の高い鋼板であっても磁気シールド性が不十分となること、また、磁気シールド部品としての剛性が得られなくなることから、０．０５ｍｍ以上とする。一方、磁気シールド性を高めるためには板厚は大きい方が望ましいが、昨今のカラーテレビの大型化、ワイド化に伴い、テレビセットの軽量化が望まれているため、上限を０．５ｍｍとする。
【００３５】
次に、製造方法について説明する。
まず、前記成分組成を有する鋼を溶製して、連続鋳造等により鋳造してスラブとし、これを熱間圧延する。熱間圧延は、例えば連続鋳造したスラブに対して、直接行っても、あるいは若干加熱した後に行ってもよいし、一旦冷却したスラブを再加熱してから行ってもよい。
【００３６】
次に、熱間圧延した鋼板を酸洗し、冷間圧延した後、フェライト単相域またはＡｃ１変態点未満の温度で再結晶焼鈍する。このようにフェライト単相温度域またはＡｃ１変態点未満の温度で再結晶焼鈍することにより、７５００以上の非履歴透磁率を得ることができる。
【００３７】
再結晶焼鈍後、必要に応じて調質圧延を施す。高い非履歴透磁率を確保するためには調質圧延の伸長率は小さい方が好ましく、磁気特性の観点からは調質圧延を行わないほうが望ましい。ただし、鋼板形状を矯正する目的等でやむを得ず調質圧延を行う場合には、伸長率はできるだけ小さくすべきであり、このため上限を１．５％とする。鋼板の形状に対する問題が軽微な場合には、１．０％以下とすることが好ましく０．５％以下とすることがさらに好ましい。
【００３８】
以上のようして得られたカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板には、その後、耐食性を向上させるためにＣｒめっきおよび／またはＮｉめっきを施してもよい。これらのめっきは単層で使用しても複層化して使用してもよく、めっき層を形成する面は鋼板の一方の面であっても両方の面であってもよい。めっき層を形成することにより、鋼板の錆発生を抑制することができるとともに、陰極線管に組み込まれたときに鋼板からのガス発生を抑制することができ、有効である。めっき層の付着量については特に限定する必要がなく、鋼板表面を実質的に被覆できる付着量が適宜選択される。また、部分的にＮｉめっきを施した後にクロメート処理を施して鋼板表面を被覆するようにしてもよい。
【００３９】
【実施例】
［実施例１］
表１に示す成分を有する供試鋼を溶製後、鋳造してスラブとし、板厚１．８ｍｍまで熱間圧延し、冷間圧延率８３〜９４％で冷間圧延を行い板厚を０．１〜０．３ｍｍとした。次いで、得られた冷延鋼板に窒素＋水素雰囲気中で７００℃×５０秒の再結晶焼鈍を施した後、鋼の両面にＣｒめっきを施してＮｏ．１〜Ｎｏ．２２の供試材を得た。Ｃｒめっきは、下層を付着量９５〜１２０ｍｇ／ｍ２の金属Ｃｒ層とし、上層を付着量（金属Ｃｒ換算）１２〜２０ｍｇ／ｍ２の水和酸化物Ｃｒ層を下層とした。なお、表１のＡｌ２Ｏ３比率の欄は、化学分析により得られたＡｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）の重量比の値を示す。
【００４０】
以上のようにして得られたＮｏ．１〜２２の供試材から３０ｍｍ×２８０ｍｍの短冊状サンプルをコイル圧延方向およびその垂直方向で切り出し、ＪＩＳＣ２５５０に準拠したエプスタイン試験法により、透磁率および保磁力を測定した。また、エプスタイン試験枠にバイアス磁界用のコイルを追加して、下記の手順により非履歴透磁率を測定した。このようにして測定された透磁率、保持力および非履歴透磁率を表１に併せて示す。
【００４１】
非履歴透磁率測定方法
１）励磁コイルに減衰する交流電流を流して試験片を完全消磁する。
２）バイアス磁界用コイルに直流電流を流して２７．９Ａ／ｍの直流磁界を発生させた状態で、再度励磁コイルに減衰する交流電流を流して試験片を消磁する。
３）バイアス磁界をかけたまま、最大磁化力３１８０Ａ／ｍでＢ−Ｈループを測定する。
４）Ｂ−Ｈループの非対称性より非履歴透磁率を算出する。
【００４２】
表１に示すように、本発明の鋼組成を有する実施例であるＮｏ．１，３〜７，９，１１，１３，１５，１７，２１の供試材は、いずれも非履歴透磁率が７５００以上であり、かつ、保磁力が２３９Ａ／ｍ未満であって、優れた地磁気シールド性を有していた。これに対して、いずれかの成分が本発明の範囲から外れる比較例であるＮｏ．２，８，１０，１２，１４，１６，１８〜２０，２２の供試材は、いずれかの特性が劣っており、優れた磁気シールド性が得られなかった。具体的には、Ｎｏ．２の供試材はＭｎ量が本発明範囲を超えて高く、非履歴透磁率が劣っていた。また、Ｎｏ．８の供試材はＴｉ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．１０の供試材はＶ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．１２の供試材はＮｂ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．１４の供試材はＣｕ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．１６の供試材はＣｒ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．１８の供試材はＳｎ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．１９の供試材はＭｏ量が本発明範囲を超えて高く、Ｎｏ．２０はＡｌ２Ｏ３比率が本発明範囲よりも低く、Ｎｏ．２２はＣ量が本発明範囲を超えて高く、いずれも保磁力が２３９Ａ／ｍを超えていた。
【００４３】
【表１】
0004273657.tif 000002
【００４４】
［実施例２］
重量％で、Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．４５％、Ｐ：０．０３％、Ｓ：０．００３％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０６％、Ｎ：０．００３％、Ｔｉ：０．００２％、Ｖ：０．００３％、Ｎｂ：０．００２％、Ｃｕ：０．０１１％、Ｓｎ：０．００４％、Ｎｉ：０．０３％、Ｃｒ：０．０２％、Ｍｏ：０．０２％を含み、残部が実質的にＦｅからなり、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｎＯ＋ＳｉＯ２）＝０．３５であるスラブを１２００℃で加熱し、仕上げ温度８８０℃、巻取温度６４０℃で熱間圧延して板厚１．８ｍｍとした後、酸洗し、次いで冷間圧延で板厚０．１ｍｍとした。これを窒素＋水素雰囲気中で５５０℃〜８８０℃の温度で５０秒間焼鈍し、さらに１．８％以下の伸長率の調質圧延を行うか、あるいは調質圧延を行わずに、鋼板表面にＣｒめっきを施してＮｏ．２３〜３３の供試材を得て、透磁率、保持力および非履歴透磁率を実施例１と同様の方法により測定した。それぞれの供試材の焼鈍温度、再結晶の有無、調質圧延の伸長率、透磁率、保持力および非履歴透磁率を表２に併せて示す。なお、この供試材のＡｃ１点はフォーマスターで測定した結果、７５０℃付近であった。
【００４５】
表２に示すように、Ａｃ１点以下で再結晶焼鈍を行い、かつ、伸長率１．５％以下の調質圧延を施した実施例であるＮｏ．２４〜２８，３０，３１の供試材は、７５００以上の非履歴透磁率および２３９Ａ／ｍ未満の保磁力を有しており、磁気特性が極めて優れていた。これに対して、どちらかの条件が本発明の範囲を外れた比較例であるＮｏ．２３，２９，３２，３３の供試材は、いずれかの磁気特性が劣っていた。具体的には、焼鈍温度がＡｃ１点を超えていたＮｏ．３２および３３の供試材においては、調質圧延を施さなかったにも関わらず、非履歴透磁率がＮｏ．３２では６０００、Ｎｏ．３３では５８００であり、どちらも低い値を示した。また、焼鈍温度が５５０℃であったＮｏ．２３の供試材は、再結晶が起こらず、非履歴透磁率が５５００と低い値を示した。さらに、調質圧延の伸長率が本発明の範囲を超えたＮｏ．２９の供試材は、非履歴透磁率が７０００まで低下した。
【００４６】
【表２】
0004273657.tif 000003
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、地磁気による色ずれを抑制して高精細な画像を得るために有効な、地磁気シールド性に優れ、かつ安価で資源の有効利用に対応可能なカラー陰極線管磁気シールド用冷延鋼板を得ることができる。本発明に係る鋼板をカラー陰極線管の磁気シールドとして用いることによって、消磁後、十分な磁気シールド性が確保され、さらに地磁気ドリフトによる色ずれが抑制される。よって、本発明の鋼板を用いることによりＴＶやコンピュータ等の高精細な画質を得るために有効な磁気シールドを得ることができる。