彩色显象管荫罩框及框架构件的制作方法

专利名称：彩色显象管荫罩框及框架构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在电视接收机和显示器等中使用的彩色显象管(CRT、彩色阴极射线管)荫罩框及其制造方法。更具体地说，本发明涉及一种配置在彩色显象管内，作为在张力下支持着张力方式的荫罩的构件的彩色显象管荫罩框及其制造方法。
背景技术：
彩色显象管在其内部具有红、蓝、绿三色用的三个电子枪以及被电子枪发射的电子射线束撞击的荧光面(屏)。荧光屏的表面由按规则顺序排列的能够发射上述三色的荧光体小点形成。
按照荫罩占据着彩色显象管的大部分的荫罩方式，在靠近荧光面的前方配置有一块具有整齐排列的许多射线束通过孔的矩形荫罩。荫罩是一种用于使各电子射线束对准荧光体小点的位置的构件，以便使各电子射线束照射到与其相对应的颜色的荧光体小点上。
常规的普通荫罩由板厚为0.15～0.28mm的冷轧钢板制成，在该钢板上用蚀刻法按规定的间距形成有许多细孔。利用加压成型法将该荫罩加工成弯曲状，然后将其四周焊接和固定于荫罩框上。荫罩的弯曲是必要的，因为这样可使荫罩能够吸收荫罩的热膨胀和由外部传来的振动，因此不会引起荫罩小孔的位置偏移。因此，这种荫罩不能充分适应荫罩面平面化的要求。
最近开发的荫罩是一种张力方式的荫罩。具有代表性的张力方式的荫罩由一种厚度为0.05～0.15mm的薄钢板制成，在该薄钢板上形成有许多可让电子射线束通过的微孔，按照从其上下方向施加张力的状态来使荫罩贴附到荫罩框上。由于张力的作用，使得荫罩能够吸收其本身的热膨胀和振动，因此能够允许荫罩进行平面化。而且，从上下方向和水平方向的两个方向上施加张力的张力方式的荫罩也是可能的。
上述具有代表性的用于支持张力方式荫罩的荫罩框由用于构成上下边框的两条水平方向的长边框部件和用于构成左右边框的两条竖直方向的短边框部件通过常规的焊接方法连接在一起而组成。长边框部件一般由加压成型或辊轧成型的钢板构成。钢板的厚度在3～6mm的范围内，其厚薄可根据显象管的大小来选择。短边框部件通常用圆形或正方形的钢管或钢棒制成。
在将荫罩贴附到上述荫罩框上之前，先对荫罩框进行黑化处理。黑化处理是一种通过热处理来在钢材表面上形成由Fe3O4构成的黑化覆膜的处理。黑化覆膜能够提高材料表面的热辐射率，并能提高对电子射线的吸收和放热量，同时具有能够防止产生二次电子和锈蚀的效果。该黑化处理的加热条件通常为450～680℃×10～30分钟。
将上述张力方式荫罩贴附到荫罩框上的方法可按下述步骤进行，也就是把由长边框部件构成的荫罩框的上框部和下框部自外向内地压缩，并根据情况同时地将荫罩朝上下方向拉伸，并在拉伸状态下将荫罩的上下边缘部分分别焊接到框架的上边框和下边框上。然后除去施加在框架的上框部和下框部的压力，这样，由于框架的相互排斥力，使得荫罩在沿上下方向被拉伸的状态下支持在框架中。荫罩的左右边缘部分不固定在荫罩框左右的框部(由短边框架部件构成)中。
这样，在荫罩贴附在荫罩框的结构物(以下称为荫罩/框架构件)中，荫罩框的上框部和下框部成为负荷应力的状态，另一方面，荫罩成为沿上下方向承受张力的状态。荫罩框的左右框部起到一种支撑着承受弯曲应力的上下框部的作用。
最后对该荫罩/框架构件施加消除应力退火，以消除在贴附荫罩时产生的应力。消除应力退火一般是在400～680℃的温度下加热10～30分钟。
上述流程(以下称为流程A)的工序顺序如下
荫罩框部件的加工成型→荫罩框的组装→荫罩框的黑化处理→将荫罩贴附到荫罩框上→消除应力退火。
在上述的工序顺序中，也可以把黑化处理工序与消除应力退火工序倒转过来。在此情况下，在消除应力退火工序中就已把由于成型和焊接所引起的荫膜框架的应力除去。在黑化处理工序中，对荫罩框和荫罩一起进行黑化处理，在该黑化处理中，在贴附荫罩时产生的应力也被消除掉。该流程(以下称为流程B)的工序顺序如下加工成型→组装→消除应力退火→荫罩的贴附→黑化处理不管是在哪一个流程中，在黑化处理工序中都力求形成粘结性良好的黑化覆膜。如果黑化覆膜的粘结性差，则在彩色显象管的使用中会引起黑化覆膜的剥落，黑化覆膜的碎片落下到显象管内，就会使荫罩上的射线束通过孔堵塞等，因此显著地损害了显象管的显象特性。
在贴附荫罩后进行的热处理工序(在流程A中是消除应力退火工序，在流程B中是黑化处理工序)是在荫罩框的上下框部负荷着弯曲应力以及荫罩承受着张力的特殊情况下进行的热处理。由于进行了这种热处理，导致荫罩框上下的框部所承受的弯曲应力显著地减轻，以及存在引起荫罩框变形的可能性。由于荫罩框从上下方向给荫罩施加张力，因此，荫罩框上下框部的变形就会导致荫罩张力的降低或表面变形。其结果，就会在荫罩上产生皱纹或孔距的混乱，并会因此引起颜色不纯性等的性能劣化。因此，在该热处理中抑制荫罩框的变形是重要的。
由于在上述热处理工序中的荫罩框变形是引起张力方式的荫罩张力降低和表面变形的原因，因此，为了减少该荫罩框的变形，可以使用高温蠕变强度大的36Ni钢或42Ni钢来制造用于构成在张力下支持着荫罩的荫罩框上下框部的长边框架部件。由于这些钢材分别含有36％或42％的高价Ni，因此使荫罩框的成本增高。
另外，最近的电视机有大型化的倾向，因此荫罩框也随之增大。由于人们力图使电视机轻量化，因此对作为荫罩框材料的钢材提出了高强度化和尽量减薄其厚度的要求。

发明内容
本发明的目的是提供一种价格较低而其高温强度大并且在高温下的蠕变应力小的彩色显象管荫罩框用钢板。使用这种钢板，在把张力方式的荫罩安装到荫罩框中之后进行的消除应力退火等的热处理中可将荫罩框的变形抑制到最小限度，并且可以防止由于该热处理所引起的荫罩皱纹的产生和孔距的不均。
本发明的另一个目的是提供一种具有高强度，从而能使荫罩框轻量化，并且有良好加工性，以及可以通过黑化处理形成粘结性良好的黑化覆膜的彩色显象管荫罩框用钢板。
本发明的再一个目的是提供一种上述彩色显象管荫罩框用钢板的制造方法。
本发明是基于本发明者们所发现的下述知识而完成的。
(1)在负荷着弯曲应力的状态下进行的热处理中，荫罩框的变形一般在使用高温屈服强度大的钢材时有被抑制的倾向。但是，即使是同等高温屈服强度的钢材，其变形量也有很大的差别。
(2)关于上述荫罩框的变形，可以通过在应力196N/mm2以上和温度400℃以上的条件下测定其1小时的蠕变量来判定该钢材抗变形能力的优劣。
(3)除了添加具有高温强度改善效果的Mo之外，还添加了V和N并将铁素体的粒径和铁素体的体积百分比控制在一定数值以下的钢板，即使不含有较多量的高价Ni，也能在上述条件下显示较小的蠕变量。
本发明是一种彩色显象管荫罩框用钢板，该钢板本质上由按质量％计的C0.03～0.30％、Si0.30％以下、Mn0.05～1.5％、P0.05％以下、S0.02％以下、Mo0.02～0.50％、V0.02～0.20％、Al0.10％以下、N0.0040～0.0200％，和根据情况还有选自Cu1.0％以下、Ni1.0％以下、Cr2.0％以下、W1.0％以下、B0.003％以下、Ti0.030％以下、Nb0.030％以下中的一种或两种以上，其余为铁和不可避免的杂质构成，并且该钢板具有Al≤7.0N的钢组成，并且具有铁素体粒径在15μm以下和铁素体的体积百分比在90％以下的金属组织。
另一方面，本发明是一种彩色显象管荫罩框，它是一种由四条框架部件接合而成的呈矩形的彩色显象管荫罩框，其中至少有一部分的框架部件由上述的钢板形成。
本发明另外还涉及具有该荫罩框的彩色显象管。
再在另一方面，本发明是一种彩色显象管荫罩框用钢板的制造方法，该方法包含下列工序制造钢板坯的工序，该钢板坯本质上由按质量％计的C0.03～0.30％、Si0.30％以下、Mn0.05～1.5％、P0.05％以下、S0.02％以下、Mo0.02～0.50％、V0.02～0.20％、Al0.10％以下、N0.0040～0.0200％，和根据情况还含有选自Cu1.0％以下、Ni1.0％以下、Cr2.0％以下、W1.0％以下、B0.003％以下、Ti0.030％以下、Nb0.030％以下中的一种或两种以上，其余为铁和不可避免的杂质构成，并且该钢板具有Al≤7.0N的钢组成，以及将该钢板坯在精轧温度820～950℃和卷取温度400～700℃的条件下进行热轧以形成热轧钢板的工序。
上述方法优选还包含对在热轧工序中获得的热轧钢板施加压下率为0.2～15％的冷轧的工序。在此情况下，优选还包含在该冷轧工序之前，对热轧钢板在退火温度600～750℃、退火均热时间1～25小时的条件下施加软化退火的工序。
另外，本发明还提供了按照包含下述工序的方法制造的彩色显象管荫罩框，所说工序包括将上述钢板加工成型，然后用其形成彩色显象管荫罩框部件的工序；将作为上述荫罩框部件的四根荫罩框部件中的至少一部分接合起来以形成彩色显象管荫罩框的工序；以及在450～680℃的温度范围内对彩色显象管荫罩框施加黑化处理以形成黑化覆膜的工序；或者在400～680℃的温度范围内对该荫罩框施加消除应力退火的工序。
另外，本发明还提供了按照包含下述工序的方法由上述的彩色显象管荫罩框制造的张力方式的彩色显象管荫罩/框架构件，所说工序包括按照向荫罩施加张力的方式将荫罩固定在上述彩色显象管荫罩框上以形成荫罩/框架构件的工序；以及将该构件在400～680℃的温度范围内进行消除应力退火的工序，或者在450～680℃的温度范围内进行黑化处理以形成黑化覆膜的工序。
本发明中所说的钢板具有优良的机械强度，而且由于在最初经受了热处理(流程A中的黑化处理)，使熔体化的金属元素析出，因此可以进一步改善在室温和高温下的机械强度和蠕变特性。因此，由该钢板制造的荫罩框在安装荫膜之后在弯曲应力下进行的热处理(在流程A中为消除应力退火)中不易发生变形。其结果，可以把成为这种变形的起因的荫罩的张力降低抑制到最小限度，从而可以防止由于该热处理所导致的荫罩皱纹或孔距不均的发生。
在特开平8-67945号公报中公开了一种小孔框架(aperture frame)用钢板，该钢板用于支持作为由许多条形板构成的荫罩的小孔栅格(aperture grille)。并对该钢板在消除应力退火后仍能维持大的高温强度进行了说明。然而，在该情况下的高温强度是屈服强度，它是通过添加Mo来实现的。其中对于本发明提出的V和N的复合添加、铁素体组织的影响和高温蠕变性没有提出任何暗示。
本发明中所说的钢板，不仅高温屈服强度大，在高温下的蠕变强度也大，并且在高温下显示出低的蠕变量。在下文中使用的术语“高温强度”包含高温屈服强度和高温蠕变强度两种含义。
对附图的简单说明

图1～图4是表示相应实施例结果的曲线图。
对发明的详细说明下面更详细地说明本发明。在下文说明中的％，如无特别指定，皆是表示质量％。
本发明中所说的彩色显象管荫罩框用钢板本质上由C0.03～0.30％、Si0.30％以下、Mn0.05～1.5％、P0.05％以下、S0.02％以下、Mo0.02～0.50％、V0.02～0.20％、Al0.10％以下、N0.0040～0.0200％，和根据情况还有选自Cu1.0％以下、Ni1.0％以下、Cr2.0％以下、W1.0％以下、B0.003％以下、Ti0.030％以下、Nb0.030％以下中的一种或两种以上，其余为铁和不可避免的杂质构成，并且该钢板具有Al≤7.0N的钢组成。
C是一种能够有效地提高钢强度的元素，为了确保荫罩框的强度，C含量应在0.03％以上。C含量的上限为0.30％，如果C的添加量超过该上限，则会导致在制造荫罩框时所必需的钢板的成形性和焊接性受损。优选是C含量的下限为0.05％，上限为0.20％。
Si能够有效地作为炼钢时的脱氧剂，并且能够有效地提高钢的强度。另一方面，Si有一种导致热轧钢板表面纹理劣化和使黑化覆膜的粘结性受损的倾向。因此将Si限定在0.30％以下，优选在0.25％以下。
Mn也是一种作为脱氧剂的必要元素，而且它也能有效地提高钢的强度。另外，Mn能把作为杂质的S作为MnS固定下来，具有防止受热变脆的作用。因此将Mn的含量限定在0.05％以上。Mn含量的上限定为1.5％，如果Mn的添加量超过该上限，则会使成形性和焊接性受损。因此，优选是Mn含量的下限为0.2％，上限为1.0％。
P是一种能够提高钢强度的元素。然而，P容易偏析，因此，当含有大量P时，就会导致钢板内的强度变化增大，并使钢板的成形性和焊接性受损。因此将P的含量限定在0.05％以下，优选在0.03％以下。
S的含量如果较多，则MnS等的夹杂物也随之增多，从而使其成形性受损。因此，S的含量希望尽可能少，但是允许其上限最高达到0.02％。
Mo是一种用于提高本发明钢板的高温强度的重要元素。Mo几乎不固溶于渗碳体中，但是能够固溶于铁素体中。当对钢进行热处理时，在其升温过程中，这种固溶于渗碳体中的Mo会与渗碳体一起个别地作为Mo2C的形式析出。这种Mo2C按照整合析出的方式细微地析出到在铁素体母相中的位错上生成的新核上，从而能够有效地提高钢的高温强度。
对于本发明的钢板来说，这样的细微的Mo2C的整合析出是在钢板经受最初的热处理(在流程A中是黑化处理，但是如下文所述，在黑化处理之前有时也进行被称为软化退火的其他的热处理)时发生的，因此本发明的钢板可用来制造具有改进高温强度的荫罩框。结果使得，在贴附荫罩之后进行的热处理(在流程A中为消除应力退火)时，负荷着弯曲应力的荫罩框就能显示出低的蠕变量，从而能够维持荫罩的张力。
为了利用Mo的这种效果，应使Mo的含量达到0.02％以上。但过大的Mo含量会损害成形性和焊接性，并且考虑到Mo是一种昂贵的元素，因此将Mo含量的上限定为0.50％。优选是Mo含量的下限为0.30％，上限为0.40％。
V在本发明的钢组成中是与Mo同样重要的元素。与Mo的情况相同，V也不怎么固溶于渗碳体中，当钢板在接受最初热处理时的升温过程中，V作为板状的V4C3适合地析出在铁素体的位错部分中。因此提高了荫罩框的高温强度，从而能够防止在消除应力退火中的变形。
为了获得上述效果，应使V的含量在0.02％以上。根据与Mo同样的理由，V含量的上限应定为0.20％。优选是V含量的下限为0.04％，上限为0.15％。
N可以与V形成氮化物。因此，当钢板在接受最初热处理时的升温过程中，V除了能形成上述碳化物之外，还能与N形成VN而整合析出，从而能够提高荫罩框的高温强度。
为了获得上述效果，应使N含量在0.0040％以上。N含量的上限为0.0200％，其理由是，如果N的添加量超过上述数值，则浇铸时容易在钢板坯的表面上产生针孔状的缺陷。优选是N含量的下限为0.0050％。
N一般作为杂质存在于钢中，但是在本发明的钢品种的情况下，作为杂质的N的含量通常不足0.0040％。
Al是一种作为脱氧剂有效的元素，通常它起到一种把作为杂质的N以AlN的形式固定下来的作用。但是在本发明中，为了使VN析出，优选添加0.0040～0.0200％的N，为的是不让AlN析出。另外，当Al含量过多时，容易在钢板表面上生成缺陷，并因此使得黑化覆膜容易剥离。另外，虽然Al要比VN稳定，但是当含有过多的Al时，就会在热轧结束之后的卷取缓冷时，N被Al固定下来，从而使有效的固溶N减少。根据这些理由，Al含量应在0.10％以下，优选在0.05％以下。
本发明已经查明，N的添加能够提高荫罩框的高温强度，而Al能够将N固定，因此有必要将Al含量对N含量之比进行限定。具体地说，当Al含量对N含量之比大于7.0倍时，就会使热处理后的钢板的高温强度降低。因此将该比值定为Al≤7.0N，优选为Al≤6.0N。
本发明中的钢板，根据需要，还可以含有Cu、Ni、Cr、W、B、Ti、Nb中的一种或两种以上，这样就能进一步提高热处理后的钢板的高温强度，并因此能够进一步提高荫罩的高温强度。
Cu在热轧结束时固溶于钢中，并在黑化处理时成为微细结晶析出，从而能够提高钢的室温强度和高温强度。但是，如果Cu的添加量过多，就会损害其成形性和焊接性，因此将Cu含量限定在1.0％以下。
Ni也能提高钢的高温强度，但是Ni的添加量过多时会损害钢的成形性和焊接性。Ni还是一种能够有效地防止Cu所引起的热脆性的元素。因此，在添加Cu时，优选同时添加Ni，这时Ni的添加量优选大致上与Cu相同。另外，考虑到Ni是昂贵的元素，因此将Ni的含量限定在1.0％以下。
Cr和W可以提高钢的高温强度，但是当其含量过多时就会损害钢的成形性和焊接性。因此，将Cr限定在2.0％以下，W限定在1.0％以下。
B可以强化晶粒边界，提高压延性，并使晶粒微细化，因此具有提高钢的高温强度的效果。但是，当B的添加量过多时，就会使N以BN的形式固定下来，从而减少了为要提高高温强度所必需的VN的析出量。为此，将B含量的上限定为0.003％。
Ti、Nb能生成TiC、NbC等的析出物，具有使晶粒微细化的作用，因此可以提高钢的室温强度和高温强度。但是，Ti和Nb二者皆能与N结合而形成氮化物，从而减少了为要提高高温强度所必需的VN的析出量。因此，在添加这些元素的情况下，添加量以较少为宜，优选将Ti和Nb二者皆限定在0.030％以下。
具有上述钢组成的本发明的钢板具有由铁素体—珠光体、铁素体—贝氏体、铁素体—马氏体之中任一类由两相构成的金属组织。本发明钢板的特征在于，在其金属组织中，铁素体的粒径在15μm以下，铁素体的体积百分比在90％以下。
随着金属组织的铁素体粒径的增大，钢板的强度有随之降低的倾向。即使钢的组成在上述范围内，如果铁素体的粒径大于15μm，则在上述最初的热处理中难以通过析出微细的碳氮化物来改善钢的高温强度，从而难以获得为荫罩框所要求的高温强度。铁素体的粒径优选在14μm以下。铁素体的粒径可以通过调整热轧条件，特别是通过调整精轧温度和卷取温度来调整。
如果提高钢板的卷取温度或降低钢组成中的C含量，就会使上述二相组织中铁素体以外的第二相(珠光体、贝氏体、马氏体)减少到10体积％以下。对于第二相如此少的金属组织来说，即便是将Mo、V、N的含量控制在适当的范围内，也难以在最初的热处理后获得所希望的高温强度。因此，铁素体的体积百分比应在90％以下，优选在88％以下。
本发明的彩色显象管荫罩框用钢板可以通过下述方法来制造，也就是首先制成具有上述组成的钢板坯，然后将该钢板坯在精轧温度820～950℃、卷取温度400～700℃的条件下进行热轧。虽然通过该热轧工序获得的钢板可以直接作为荫罩框使用，但优选是接着将其进行一次压下率为0.2～15％的冷轧。正如本领域的技术人员所知，压下率在2％以下的冷轧称为表皮光轧(或调质精轧)。因此，此处所说的冷轧也包含表皮光轧。
从钢板坯的制造直至热轧工序的结束，对所用的加工方法没有特别限制，可以按照常规技术来进行。
为了谋求结晶粒子的细粒化，应使热轧的精轧温度在820℃以上至950℃以下的范围内，也就是基本上紧接在Ar3的相变点之上。该精轧温度也包括在热轧之后施加冷轧时的温度。当精轧温度不足820℃时，热轧就成为α相区域的热轧，当精轧温度超过950℃时，热轧就成为高温的γ相区域的热轧。这两种热轧都会使结晶粒子粗大化，从而使铁素体的粒径增大。为了使铁素体的粒径降低至15μm以下，作为大约的标准，优选采用820～930℃的温度区域作为精轧温度。
当卷取温度不足400℃时，就会使轧制后的钢板形状变差。而当卷取温度超过700℃时，就会使铁素体的体积百分比超过90％，同时会使铁素体的粒径超过15μm。另外，铁鳞层也会变厚，并使酸洗脱铁鳞的性能变差。
如果将热轧的精轧温度和卷取温度设定在上述范围内，就可使钢板具有铁素体粒径在15μm以下和铁素体的体积百分比在90％以下的金属组织。Mo、Nb、Cr、V等元素对热轧时的再结晶和铁素体的变态具有抑制作用，增加这些元素的含量可以缓和对精轧温度和卷取温度的限制。
即使是将如此获得的热轧钢板直接作为本发明的荫罩用钢板，也能具有充分的特性。然而，如果对其施加轻度的冷轧，则可以使通过最初的热处理所获得的对室温强度和高温强度的改善进一步增大，同时可以进一步降低在消除应力退火中的荫罩的蠕变应力。
可以认为，通过冷轧获得的效果是由于导入了位错而带来的。当通过冷轧导入了位错时，就能促进在钢板的最初热处理时所引起的MoC、V4C3、VN、Cu等的微细碳氮化物的析出。由于这些微细析出物本身的作用，加上这些析出物对位错移动的阻止作用，就可以提高热处理后的钢板的室温强度和高温强度。
为了获得该效果，应使冷轧时的压下率在0.2％以上，优选在0.3％以上。压下率的上限定为15％，如果超过该上限，就会使成形性劣化。
在该冷轧之前，可以根据需要进行表面脱铁鳞处理，为此，可在退火温度600～750℃，均热时间1～25小时的条件下进行软化退火。在此情况下，由于上述微细碳氮化物的析出而在该软化退火中起到一种提高室温强度和高温强度的作用。脱铁鳞工序可按酸洗方法进行，也可按其他方法进行。在不实施软化退火的情况下，优选是通过在轧制工序结束之后进行酸洗操作来脱除铁鳞。
如上所述，可以利用本发明中所说的彩色显象管荫罩框用钢板来制造彩色显象管荫罩框和荫罩/框架构件。下面按照上述流程A的工序顺序进行说明，也可以采用流程B进行说明。
首先通过加压成型法或辊轧成型法将钢板加工成型，如此制成荫罩框部件。荫罩框的四根框架部件可以全部用本发明的钢板来制造。但是，构成荫罩框左右框部的短边框架部件通常可以使用圆形或正方形的棒材或管材来制造。因此，框架部件的至少一部分，特别是构成上下框部的两根长边框架部件通常使用本发明的钢板来制造。
通常按照焊接法将四根框架部件焊接在一起，从而组装成荫罩框。然后把组装好的荫罩框置于煤气加热炉中加热以进行黑化处理。黑化处理可以按照常规方法来实施。加热条件通常是在450～680℃的温度下加热10～30分钟。优选的黑化处理温度为500～650℃。
当钢板最初经受的热处理为上述黑化处理的情况下，象对本发明钢板的钢组成和金属组织所说明的那样，在该黑化处理中，由Mo2C或VN引发的微细碳氮化物等析出，从而提高了钢板的室温强度和高温强度(包含高温蠕变性)。结果使得，后来在弯曲应力下进行消除应力退火时的荫罩框的变形降低到最小程度，从而可以维持荫罩的张力。另外，本发明的钢板在黑化处理中可以在荫罩框的表面上形成粘结性良好的黑化覆膜。
把张力方式的荫罩贴附到施加过黑化处理的荫罩框上。荫罩的贴附可按上面已经说过的方法进行，也就是向荫罩框的上下框部施加向内的压力，根据需要也可以同时向荫罩施加朝上下方向的拉伸力，在此状态下将荫罩的上下边缘部分焊接到荫罩框的上下框部上，然后除去施加在框架或施加在框架和荫罩上的力。这样就能获得一种在张力下由荫罩框支持着荫罩的荫罩/框架构件。
最后对该荫罩/框架构件施加消除应力退火。消除应力退火可在400～680℃，优选在450～650℃的温度范围内进行。加热时间通常为10～30分钟。根据本发明，经受过热处理的荫罩的高温强度(包括屈服强度和蠕变强度两方面)大，因此在消除应力退火中可以抑制荫罩框的变形。因此，在消除应力退火后仍能维持荫罩的张力，从而能够防止由于荫罩的皱纹或孔距的混乱所导致的所谓颜色不纯等不良现象的发生。
然后将该荫罩/框架构件配置在紧靠于彩色显象管的荧光面的前方。对彩色显象管的荫罩/框架构件以外的构成没有特别限制，可以采用任意公知的或在今后开发的构成。
下面的实施例只是用于说明本发明的例子，本发明不受该实施例的限制。
实施例首先炼制具有表1所示组成的钢板坯，然后按照表2所示热轧条件(精轧温度和卷取温度)对上述钢板坯进行热轧，获得了板厚为4.50～5.00mm的热轧钢板。对其中的一部分热轧钢板按照表2所示的压下率进行表皮光轧或冷轧。对通过热轧或热轧+冷轧获得的各块钢板进行轧制结束后的酸洗。
将所获钢板的一部分置于煤气加热炉中于570℃的温度下加热30分钟以进行黑化处理。
调查这些钢板所具有的下列特性。试验结果一并示于表2中。
(1)抗拉特性从未经黑化处理的钢板(称为“轧制后的”钢板)和经过黑化处理的钢板上沿着轧制方向分别切取JIS Z2201的5号抗拉试验片，然后按照JISZ2241的规定进行室温的抗拉试验。
另外，对于经过黑化处理的钢板，按照JIS G0567的规定，在与消除应力退火温度对应的460℃下进行高温的抗拉试验。
表2中示出了轧制后的钢板的抗拉特性(0.2％屈服应力<YS>、抗拉强度<TS>、总伸长率<EI>)和经过黑化处理的钢板在室温下和460℃下的0.2％屈服应力<YS>。
(2)金属组织将轧制后的钢板的试样用硝酸乙醇侵蚀液进行蚀刻，然后用SEM进行放大2000倍的观察，以测定铁素体的粒径及其体积百分比。应予说明，铁素体的体积百分比是根据许多SEM的观察结果求出铁素体的面积百分比，以其平均值作为铁素体的体积百分比。
(3)蠕变试验从经过黑化处理的钢板上切取试验片，然后使用一种卡规长度为30mm的伸长计测定该试验片的高温蠕变量。在测定时，将试验片在294N/mm2的拉伸应力下和460℃的温度下保持1小时，以这时的伸长量作为蠕变量。如上所述，所说的460℃的温度与消除应力退火温度相对应。
根据测得的蠕变量按三个级别评价试验片的高温蠕变特性，○表示在0.10％以下；△表示超过0.10％至不足0.15％；×表示0.15％以上。○意指良好，△意指可以；×意指不可以。
(4)表面品质在酸洗后用目视法观察钢板的表面，根据严重铁鳞损伤(残留铁鳞、铁鳞凹坑)的有无来评价表面品质。○表示无严重铁鳞损伤；×表示有严重铁鳞损伤。
(5)成形性使用轧制后的钢板的试样进行直角弯曲加工，用目视法观察在弯曲端面上是否产生裂纹，据此评价成形性。○表示在弯曲端面上没有明显的裂纹；×表示在弯曲端面上产生了明显的裂纹。
(6)焊接性对轧制后的同样钢板的两片试样进行TIG焊接，然后对焊接部进行与成形性同样的弯曲加工。根据在焊接部是否产生了大的裂纹来评价焊接性。○表示在焊接部没有大的裂纹；×表示在焊接部产生了大的裂纹。
(7)黑化覆膜的密合性对经过黑化处理的钢板的试验片进行与成形性试验同样的弯曲加工。使用透明粘性胶带对弯曲部分进行覆膜剥离试验，根据覆膜的剥离情况来评价黑化覆膜的密合性。○表示黑化覆膜没有剥离或者只有轻微剥离；×表示可以看到明显的剥离裂纹。表1

*处于本发明的范围之外表1(续)

*处于本发明的范围之外表2

1)YS0.2％的屈服应力、TS抗拉强度、EI总伸长率表2(续)

1)YS0.2％的屈服应力、TS抗拉强度、EI总伸长率从表2可以看出，具有本发明中所说钢组成和金属组织的钢板在轧制后具有良好的抗拉特性，并且其成形性、焊接性、酸洗后的表面状态也都良好。另外，这些钢板在经受黑化处理那样的热处理后显示出提高了的在室温下的屈服应力，并且在消除应力退火温度下显示良好的高温强度。因此，这些钢板在高温下的蠕变量小到在0.10％以下，并且其高温蠕变性能优良。另外，通过黑化处理可以形成粘结性良好的黑化覆膜。因此可以看出，用于张力方式荫罩的荫罩框要求具有多种多样的性能，而根据本发明，可以提供一种具备所有这些性能并且价格较为低廉的钢板。
具有本发明的范围之外的钢组成和/或金属组织的比较例的钢板，至少有一种特性不够好。特别是象No.31、42、44、45那样添加了大量Cr、Mo或W的钢板，不仅其价格高，而且其性能比本发明的钢板差。
对于表2的No.2～4、6、32、33，作为其460℃下的屈服应力和蠕变量(460℃×1小时)相对于铁素体粒径和铁素体体积百分比的关系，以曲线形式示于图1～4中。从这些图可以看出，根据本发明，铁素体粒径在15μm以下和铁素体体积百分比在90％以下具有临界性。
工业实用性用于在张力下保持张力方式的彩色显象管荫罩的荫罩框要求多种多样的性能(表面品质、成形性、焊接性、室温强度和高温强度、在高温下的低蠕变量、黑化覆膜的粘结性)，而本发明可以提供一种具备所有这些性能并且其价格较为低廉的钢板。
本发明是一种用于以电视机为代表的，能使具有张力方式荫罩的彩色显象管实现低成本化和轻量化的技术。本发明的钢板不仅可用于上文例示那样只沿上下方向的一个方向施加张力的类型，而且也适用于沿上下方向和水平方向的两个方向施加张力方式的荫罩的荫罩框。另外，对于那些用于支持非张力方式的传统型荫罩的荫罩框，本发明的钢板也可以使用。
权利要求
1.一种彩色显象管荫罩框，该荫罩框按照包括下述工序的方法制造，这些工序为将按质量％计的C0.03～0.30％、Si0.30％以下、Mn0.05～1.5％、P0.05％以下、S0.02％以下、Mo0.02～0.50％、V0.02～0.20％、Al0.10％以下、N0.0040～0.0200％、Cu0～1.0％、Ni0～1.0％、Cr0～2.0％、W0～1.0％、B0～0.003％、Ti0～0.030％、Nb0～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质构成，并且该钢板具有Al≤7.0N的钢组成，而且具有铁素体粒径在15μm以下和铁素体体积百分比在90％以下的金属组织的钢板加工成型以形成彩色显象管荫罩框部件的工序；将作为上述荫罩框部件的四根荫罩框部件中的至少一部分接合起来以形成彩色显象管荫罩框的工序；以及把已经形成的彩色显象管荫罩框在450～680℃的温度范围内进行黑化处理以便在荫罩框的表面形成黑化覆膜的工序。
2.一种彩色显象管荫罩框，该荫罩框按照包含下述工序的方法制造，这些工序为将按质量％计的C0.03～0.30％、Si0.30％以下、Mn0.05～1.5％、P0.05％以下、S0.02％以下、Mo0.02～0.50％、V0.02～0.20％、Al0.10％以下、N0.0040～0.0200％、Cu0～1.0％、Ni0～1.0％、Cr0～2.0％、W0～1.0％、B0～0.003％、Ti0～0.030％、Nb0～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质构成，并且该钢板具有Al≤7.0N的钢组成，而且具有铁素体粒径在15μm以下和铁素体体积百分比在90％以下的金属组织的钢板加工成型以形成彩色显象管荫罩框部件的工序；将作为上述荫罩框部件的四根荫罩框部件中的至少一部分接合起来以形成彩色显象管荫罩框的工序；以及把已经形成的彩色显象管荫罩框在400～680℃的温度范围内进行消除应力退火的工序。
3.一种张力方式彩色显象管荫罩/框架构件，该构件按照包括下述工序的方法制造，这些工序为按照向荫罩施加张力的方式将荫罩固定在权利要求1所述的彩色显象管荫罩框上以形成荫罩/框架构件的工序，以及将该构件在400～680℃的温度范围内进行消除应力退火的工序。
4.一种张力方式彩色显象管荫罩/框架构件，该构件按照包括下述工序的方法制造，这些工序为按照向荫罩施加张力的方式将荫罩固定在权利要求2所述的彩色显象管荫罩框上以形成荫罩/框架构件的工序，以及将该构件在450～680℃的温度范围内进行黑化处理以便在构件表面上形成黑化覆膜的工序。
全文摘要
本发明提供一种在张力下保持张力方式的彩色显象管荫罩的荫罩框及框架构件。使用经过特殊加工制造的钢板，加工成型形成彩色显象管荫罩框，将形成的彩色显象管荫罩框在450～680℃的温度范围内进行黑化处理或者在400～680℃的温度范围内进行消除应力退火处理。
文档编号C22C38/24GK1482648SQ0310846
公开日2004年3月17日 申请日期2001年3月2日 优先权日2000年3月2日
发明者吉井达雄, 长尾典昭, 柘植信二, 大前秀治, 二, 昭, 治 申请人:住友金属工业株式会社, 松下电器产业株式会社