CN1083490C - 制造具有优良磁场屏蔽性能的薄冷轧内屏蔽罩钢板的方法 - Google Patents
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Abstract
公开一种用于显像管的薄的冷轧内屏蔽罩钢板。利用本方法，钢板是通过两道次冷轧，不添加昂贵合金元素，不使用象OCA一样的特殊脱碳设备制造出来的，并具有优良的磁性能。本方法包括以下步骤：炼钢得到钢锭，成分为：C≤0.0025%，Mn0.05～0.25%，Si0.05～0.15%，Al≤0.015%，平衡量为Fe和其它杂质元素；在910℃或以上温度热轧钢锭；第一道次冷轧；在再结晶温度以上第一次退火；压下率为25～45%的第二道次冷轧。
Description
本发明涉及一种制造用于显像管的薄的冷轧内屏蔽罩钢板的方法。更具体地说，本发明涉及一种制造薄的冷轧内屏蔽罩钢板的方法，其不需要添加昂贵合金元素，不需要使用象OCA(开卷退火)一样特殊的脱碳设备，即可制得具有优良磁场性能的内屏蔽罩钢。
一般地，能够屏蔽诸如外磁场、地磁场等磁场的材料被称作磁屏蔽。磁屏蔽的一个例子是位于阴极射线管10内的内屏蔽罩11(见图1)。如果象地磁场一类的外磁场进入阴极射线管10，电子束将从其路径上偏转，导致电子束经过阴罩15后不能到达它们相应的像点。结果荧光屏上出现色散，损害图像质量。因此，需要对外磁场屏蔽以防止电子束杂散。使用内屏蔽罩就是为达到这一目的。
在图1中，标号14代表支架，16代表荧光屏。
用于内屏蔽罩的冷轧钢板可粗略地分为软材料和硬材料。也就是，在内屏蔽罩的制造方法中，一种情况是只进行弯曲，另一种需要深冲。对于弯曲的情况来说，变形量不是很大，因而对成型性没有太大要求。所以，冷轧钢板可以不经过再结晶退火直接使用。这种材料被称作“硬材料”。对于硬材料，冷轧钢板弯曲后，在发黑处理过程中将发生再结晶，从而保证磁性能。对比之下，对于深冲来说，施加的形变量相当大，因而必须有优良的成型性。由于这一原因，必须进行再结晶退火以提高成型性。但是，对于软材料来说，虽然由于经过再结晶退火获得了优良的成型性，但其不足之处在于增加了一道工序，相应地增加了制造成本。
对于软、硬两类冷轧内屏蔽罩钢板，最重要的性能是磁场屏蔽性能。这个性能用磁导率(μ)和矫顽力(Hc)确定。如果要保证磁场屏蔽能力，就需要杂质元素低的高纯度钢和非金属夹杂量低的高洁净度钢。并且，晶粒尺寸在制造过程中必须粗大。能够达到上述要求的传统技术包括：(1)脱碳退火方法；(2)低温热轧方法；(3)应变退火方法。
(1)脱碳退火的方法在日本专利Sho-62-280329中有描述。在此技术中，碳含量为0.02％或更少的钢经过低的温度再加热后热轧，接着进行压下率为60％或更大的第一道次冷轧，接着进行脱碳退火处理使碳含量降到0.003％或更少。然后进行压下率为60％或更小的第二道次冷轧，最后在高于650℃的温度下退火。在这种方法中，第一道次冷轧后，需脱碳处理以降低碳含量从而满足所需要的性能。但在此方法中，不足之处在于需要特殊的脱碳设备，如OCA(开卷退火)。
(2)为了解决上述脱碳方法的问题，日本专利Hei-166230给出一种低温热轧法。在此技术中，钢中含碳0.005wt％，并加入Ti0.005～0.08wt％，低温热轧后冷轧，再在620℃以上退火。此技术的优点是只有单一道次冷轧。但是，冷轧的压下率很大，因此最终产品的晶粒尺寸很细，因此磁性能不高。也就是，如同实施例中描述的一样，矫顽力大于1.75Oe，因而不能得到优良磁性能的钢板。并且还加入了昂贵的元素Ti，热轧温度也比通常所用的热轧温度(720～800℃)低。因此，此方法难以应用到连续热轧工艺中。
(3)为解决上述问题，申请号为97-714422的韩国专利申请提出了应变退火的方法。在此技术中，先是冷轧和再结晶退火，接着是表皮光轧，然后是在660～720℃的应变退火。此方法中虽然采取的是单一道次冷轧，但能获得粗大的晶粒尺寸，从而可以制造出优良磁性能的冷轧钢板。但在应变退火时，退火温度相当高，因此在分批退火时会出现粘结现象。
为解决单一道次冷轧所遇到的问题，日本专利公报Sho-60-255924给出一种两道次或多道次冷轧的方法。在此方法中，把含碳量0.08％的钢热轧后进行第一道次冷轧，接着脱碳退火得到再结晶组织的钢板，钢板的碳含量降到等于或小于0.01％。然后进行第二道次冷轧，压下率为5～17％。接着在680～800℃第二次退火。最后是第三道次冷轧，压下率等于或大于50％。此技术制造的产品虽具有优良的磁性能，但需要三道次冷轧和两次脱碳退火和再结晶退火，工艺过程复杂，增加了制造成本。
本发明的目的是要克服以上传统技术的不足之处。
因此本发明的目的是提供一种制造冷轧内屏蔽罩钢板的方法，其中钢板是通过两道次冷轧，不添加昂贵合金元素，不使用象OCA一样的特殊脱碳设备制造出来的，并具有优良的磁性能。
为达到上述目的，按照本发明制造具有优良磁场屏蔽性能的薄的冷轧内屏蔽罩钢板的方法包括以下步骤：制备以下成分的钢锭，成分(以重量百分数计)为：C为0.0025％或更少，Mn为0.05～0.25％，Si为0.05～0.15％，Al为0.015％或更少，平衡量为Fe和其它杂质元素；在910℃或910℃以上温度热轧钢锭；进行第一道次冷轧；在再结晶温度以上进行第一次退火；进行压下率为25～45％的第二道次冷轧。
参照以下附图并通过对具体实施例的详细描述，本发明的以上目的和其它优点将会更明显地体现出来。附图中：
图1是阴极射线管的结构简图；
图2是按照本发明的冷轧内屏蔽罩钢板的制造过程。
本发明的特征在于在不添加昂贵合金元素及不使用象OCA一样特殊脱碳设备的情况下采用两道次冷轧制造具有优良磁性能的冷轧内屏蔽罩钢板。这是通过把本发明的制造条件与钢的成分有机结合实现的。因此，下面将本发明的钢的成分和制造条件分别加以描述。
首先说明本发明钢的成分。
碳(C)是钢中最重要的元素之一。随碳含量增加，磁导率大幅度下降，并且由于磁时效使磁性能恶化加剧。因此碳含量越低越有利。然而，由于受工业化批量制造的限制，碳含量限定在0.0025％。
锰(Mn)的加入是为了防止钢中不可避免的元素硫引起的热脆性。一般地需要添加0.05％或更多的Mn。但如果Mn含量增加，磁导率降低，矫顽力增大，损害磁性能。因此Mn含量的上限为0.25％。
铝(Al)的加入是为了脱氧，并且Al能与N反应生成AlN从而细化晶粒。因此，如果象本发明一样对磁场屏蔽效应要求较高，就需要限制Al的含量。因而Al的含量应等于或小于0.015％。
硅(Si)的添加也是作为一种脱氧剂。如果Al的含量受到限制，可以用Si进行脱氧。并且，如果添加少量Si，磁导率提高，因而硅含量的下限为0.05％。但如果Si的添加量过大，将降低黑色氧化膜的附着力，所以其上限为0.15％。
除了上述的元素之外，钢中还存在不可避免的元素，如硫(S)、磷(P)，这些不可避免的元素应限制在通常控制的范围内。
下面说明制造条件。
用连铸或铸锭工艺制造上述成分的钢锭。参照图2将详细说明这个过程。
把钢锭再加热后热轧，在此情况下，热轧的终轧温度在910℃以上，原因如下，即：如果终轧温度低于Ar3，将发生相变产生铁素体，导致轧制期间形状和厚度难以控制。
热轧钢板经酸洗和冷轧，在再结晶温度以上进行第一次退火。按照本发明者的研究结果，对应于不同的退火方法，再结晶温度不同。连续退火时约为610℃，而分批退火时约为540℃。
第一次退火后，进行第二道次冷轧。本发明的特征在于此时的冷轧压下率控制在25～45％的范围内。如果冷轧压下率太小，发黑处理过程中不发生再结晶，从而不能保证足够的磁性能。另一方面，如果冷轧压下率超过45％，晶粒尺寸过于细小，损害磁性能。与此同时还按通常的条件进行发黑处理，即在570～600℃热处理10～20分钟。
经过第二道次冷轧的钢板即可用于制作内屏蔽罩。此时，直到内屏蔽罩成型工序再结晶都没有发生。此时对成型工序来说弯曲工艺是适合的。
在必须使用深冲的情况下，必须在第二道次冷轧后进行再结晶退火。在这种情况中，对应于不同的退火方法，再结晶温度不同，连续退火时约为640℃，而分批退火时约为560℃。
下面结合具体实施例对本发明加以描述。例1
按表1所示的成分炼钢，然后按表2列出的条件制造出冷轧钢板。它们的性能经检测后，结果也列在表2中。
表1
| 钢 | C | Mn | Si | Al | S | P | 分类 |
| A | 0.0230* | 0.18 | 0.005* | 0.043* | 0.013 | 0.014 | 对比钢 |
| B | 0.0024 | 0.15 | 0.002* | 0.038* | 0.014 | 0.012 | 对比钢 |
| C | 0.0018 | 0.16 | 0.240* | 0.009 | 0.013 | 0.012 | 对比钢 |
| D | 0.0022 | 0.15 | 0.080 | 0.008 | 0.012 | 0.013 | 本发明钢 |
| *表示偏离本发明的条件 | |||||||
表2
| 钢 | 热轧终轧温度(℃) | 第一道次冷轧压下率(％) | 第一次退火温度(℃) | 第二道次冷轧压下率(％) | 性能 | 分类 | ||
| 发黑薄层附着力 | 矫顽力(Hc) | 最大磁导率 | ||||||
| 对比钢A | 910 | 85 | 760 | 40 | 好 | 1.78 | 2952 | 对比材料 |
| 对比钢B | 好 | 1.65 | 3367 | 对比材料 | ||||
| 对比钢C | 差 | 1.07 | 4567 | 对比材料 | ||||
| 本发明钢D | 好 | 1.21 | 4521 | 本发明材料 | ||||
从上面的表2可以看出，尽管制造条件落在本发明的范围内，但由于化学成分不同，性能上产生很大差异。首先，在对比钢A中，碳含量很高，因此磁性能下降很大。这就是由于添加的碳形成碳化物损害了磁性能。在对比钢B中，尽管碳含量低，但Al含量高，因此Al与钢中的N反应形成细小的AlN析出相，使得晶粒不能长得粗大。对于对比钢C来说，尽管有优良的磁性能，但发黑薄层的附着力低。因此，当内屏蔽罩装入高真空的阴极射线管时，发黑薄层呈现片状剥落，阻碍了电子束的路径。所以，以上的钢都不能说是具有合适的化学组成。
对比之下，本发明钢D的Si含量比对比钢C的要低，也具有优良的磁性能，并且发黑薄层的附着力高。因此，可以说本发明钢具有合适的化学组成。例2
化学成分如表3所示的钢按表4的条件制造出来，接着通过在580℃热处理10分钟完成发黑处理，然后检测磁性能，检测结果列于表4。
表3
| 钢 | C | Mn | Si | Al | S | P | 分类 |
| E | 0.0023 | 0.12 | 0.12 | 0.013 | 0.008 | 0.011 | 本发明钢 |
表4
| 钢 | 热轧终轧温度(℃) | 第一道次冷轧压下率(％) | 第一次退火温度(℃) | 第二道次冷轧压下率(％) | 性能 | 分类 | |
| 矫顽力(Hc) | 最大磁导率 | ||||||
| 本发明钢E | 915 | 90 | 740 | 20* | 1.96 | 3118 | 对比材料1 |
| 25 | 1.09 | 5970 | 本发明材料1 | ||||
| 35 | 1.22 | 4408 | 本发明材料2 | ||||
| 40 | 1.29 | 4041 | 本发明材料3 | ||||
| 57* | 1.59 | 3269 | 对比材料2 | ||||
| *表示偏离本发明的条件 | |||||||
从上面表4中可以看出，当材料具有优良的磁性能时，第二道次冷轧压下率应在25～40％的范围内(基于矫顽力为1.30Oe，最大磁导率为4000gauss的要求)。只能在特定的冷轧压下率范围内得到优良的磁性能的原因如下，即：如果第二道次冷轧压下率太低，发黑处理过程不能发生充分的再结晶，因此冷轧时储存的应变能不能完全回复，导致磁性能下降。另一方面，如果冷轧压下率过高，尽管能发生再结晶，但晶粒尺寸细小，因此也损害磁性能。
按上述方法制造的冷轧内屏蔽罩钢板，由于在冲压成型时不能发生再结晶，其延伸率为2～4％。因此，这种钢板不适于用作深冲之类的成型方法，但可以用作弯曲成型内屏蔽罩钢板。例3
按表4所示的条件制造本发明材料1、2和3，接着进行再结晶退火和发黑处理，然后检测其机械性能和磁性能，检测结果列于下面的表5中。
表5
| 分类 | 最终退火温度(℃) | 机械性能 | 磁性能 | |||
| 屈服强度(MPa) | 拉伸强度(MPa) | 延伸率(％) | 矫顽力(Hc) | 最大磁导率 | ||
| 本发明材料1 | 640(分批退火) | 183 | 332 | 42 | 1.05 | 5396 |
| 本发明材料2 | 191 | 341 | 43 | 1.18 | 5231 | |
| 本发明材料3 | 197 | 345 | 41 | 1.25 | 4154 | |
如表5所示，再结晶退火并不能大的改善磁性能，但机械性能，尤其是延伸率却由于再结晶退火得到很大提高，以至于可以获得40％或高于40％的延伸率。实践表明，如此水平的延伸率，对于深冲来说是没有问题的。
按照上述的本发明，可以在没有脱碳退火的情况下通过仅两道次冷轧制造出具有优良磁性能的冷轧内屏蔽罩钢板。因此，与传统方法相比提高了经济性。
Claims (2)
1.一种制造具有优良磁场屏蔽性能的薄的冷轧内屏蔽罩钢板的方法，包括以下步骤：
制备如下成分的钢锭，成分(以重量百分数计)为：C为0.0025％或更少，Mn为0.05～0.25％，Si为0.05～0.15％，Al为0.015％或更少，平衡量为Fe和其它杂质元素；
在910℃或910℃以上温度热轧钢锭；
进行第一道次冷轧；
在再结晶温度以上进行第一次退火；以及
进行压下率为25～45％的第二道次冷轧。
2.如权利要求书1所述的方法，其特征在于，通过两道次冷轧制造的冷轧钢板在再结晶温度以上进行第二次退火。
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