CN1180111A - 生产Fe－Ni盒合金板的方法及Fe－Ni合金荫罩 - Google Patents

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Abstract

以下列条件防止可导致Fe－Ni合金板荫罩中的条纹的成分偏析。在1150℃至低于熔点的温度下,在大于1小时而不大于30小时内热处理。接着以40%或更高的面积压缩比粗轧或锻造。去除其表面的氧化铁皮,然后在露点为－10℃或更低的氢气氛中,在不小于1100℃而低于熔点的温度下加热此坯,时间(t－小时)被限定为:t≥[3.8×10－7exp(23830/T)]/R,其中R是生产该坯时的面积压缩比(%)。

Description

生产Fe-Ni盒合金板的方法及Fe- Ni合金荫罩
本发明涉及Fe-Ni合金板的生产方法及通过蚀刻Fe-Ni合金板形成的Fe-Ni合金荫罩。特别是，本发明在生产Fe-Ni合金板的方法方面提供改进，从而抑制了条纹的形成，该条纹在穿出供电子束通过荫罩体的小孔时出现。
迄今为止，软钢通常被用作彩色显像管中的荫罩材料。该荫罩在彩色显像管连接工作期间由于电子束的照射而承受温度升高，因而也承受热膨胀。这种热膨胀引起电子束照射部位和荧光材料之间的漂移。从而引起彩色显像管的色彩偏差。因此，具有低热膨胀系数的Fe-Ni合金，这指的是“36合金”，被使用以防止色彩偏差。
荫罩通过蚀刻Fe-Ni合金板，以穿出供电子束通过的小孔而形成。当将光源置于荫罩背面并在前面观察荫罩时，偶然会观察到形成条纹的图象沿轧制方向伸长。这种缺陷被称为条纹故障。
条纹形式的故障在用软钢制造荫罩的情况下偶然形成。已知这主要是由于非金属夹杂物和碳化物。在用Fe-Ni合金的情况下，即使借助于减少非金属夹杂物，条纹也未被防止。据信，Fe-Ni合金的条纹归因于二元合金固有的成分偏析，Fe-Ni合金是二元合金的一种。
降低Fe-Ni合金成分偏析的建议如下：(1)日本未审专利公开No.60-128,253提出，在锻造前将铸锭加热到不低于850℃，但低于熔点的温度。(2)日本专利未审公开No.60-56,053提出使热轧板经均热处理。(3)日本未审专利公开No.2-170,922提出使连铸坯承受1200-1350℃温度、1小时或更长的均热处理，在氧浓度为0.1％(体积)或更低的气氛中，进行1100-1200℃温度的加热，然后进行热轧。
当在空气中长时间地将Fe-Ni合金加热到高温时，其晶界严重氧化。由于按照现有技术(1)和(3)的方法加热铸造产品旨在借助长时间均热来降低成分偏析，接着必须彻底打磨该铸造产品，以使完全去除其中发生晶界氧化的氧化表面。这样就导致产率下降。
当按照现有技术(2)使热轧板均热时，晶界氧化的表面层与板厚的比是如此之高，以使严重降低产率。
此外，虽然用现有技术(1)和(3)的方法取得改进，但这些方法不能满意地防止细的条纹，这种细条纹在常规荫罩的情况下不出现，但在最近的具有很细孔间距的非常精细荫罩上出现。因而期待着进一步的改进。
因此，本发明的目的在于提供一种以高产率生产Fe-Ni合金板的方法，按该法，在生产荫罩的过程中，当穿出供电子束通过的小孔时可能形成的条纹可被防止。
本发明的另一目的在于提供一种无条纹的Fe-Ni合金荫罩。
本发明人探索了如何完成本发明的目的，并公开如下。
就是借助于塑性加工，如锻造或粗轧来改变铸造的Fe-Ni合金产品的铸态组织，然后在氢气氛中不引起氧化地加热减少条纹所需的时间而将可能导致条纹形成的此铸造Fe-Ni产品的成分偏析可有效地降低，所述的加热时间取决于钢锭的加热时间及在锻造和粗轧钢锭时的面积压缩比。
本发明基于上述发现，而提供下述方法(1)和(2)。
(1)生产Fe-Ni合金板的方法，其包括的步骤为：
将含30-45％(重量)的Ni，其余基本上是Fe和选自：不大于0.10％(重量)的C，不大于0.30％(重量)的Si、不大于0.30％(重量)的Al、不大于0.5％(重量)的Mn、不大于0.005％(重量)的S和不大于0.005％(重量)的P的不可避免的杂质和次要元素的Fe-Ni合金锭在不低于1150℃而低于熔点的温度下热处理1小时以上但不超过30小时；
将该Fe-Ni合金锭以不小于40％的面积压缩比锻成坯；
去除坯上的氧化铁皮；
然后，在露点不高于-10℃的氢气氛中，于不低于1100℃的温度下热处理此坯，时间要满足下面给出的等式；
热轧此坯。
(2)生产Fe-Ni合金板的方法，其包括的步骤为：
将含30-45％(重量)Ni、其余基本上是Fe和选自不大于0.1％(重量)的C，不大于0.30％(重量)的Si，不大于0.30％的Al，不大于0.5％(重量)的Mn，不大于0.005％(重量)的S及不大于0.005％(重量)的P的不可避免的杂质及次要元素的Fe-Ni合金锭于不低于1150℃但低于熔点的温度下热处理1小时以上但不超过30小时；
以不小于40％的面积压缩比将Fe-Ni合金锭粗轧成坯；
去除该坯上的氧化铁皮；
然后在露点不大于-10℃的氢气氛中，于不低于1100℃的温度下对此坯进行热处理，时间要满足下面给出的等式；
热轧此坯。
t≥[3.8×10-7exp(23830/T)]/R
其中t：钢坯的加热时间(小时)；
    T：钢坯的加热温度(℃)；
    R：钢坯的面积压缩比(％)。
本发明还提供通过方法(1)或(2)生产的Fe-Ni合金荫罩。
图1是说明蚀刻因素的附图。
在图1中，各符号指的是：d-深度；SE一侧浸蚀量；EF＝d/SE；r-穿过阻光层的小孔孔径；R-由浸蚀而形成的小孔孔径；和SE-(I-r)/2。因为在Ni含量大于30％而小于45％时，热膨胀系数大大提高，以使该材料不适于作荫罩，所以将该Fe-Ni合金材料的Ni含量限于30-45％(重量)的范围内。此外，由于下列原因限制了次要元素和杂质的含量。这些次要元素不仅产生有害的效果，但也产生有益的效果，如提高强度和加工性，所以使其含量小于上限，
a)碳含量
当碳含量大于0.10％(重量)时，穿孔所需的蚀刻性能受到碳化物的如此不利的阻碍，以使该Fe-Ni合金不适于作荫罩。
b)硅含量
当硅含量大于0.30％(重量)时，穿孔所需的蚀刻性能如此不利地受阻碍，以使该Fe-Ni合金对荫罩不适宜。
c)铝含量
当铝含量大于0.30％(重量)时，形成了如此大量的氧化铝为基的夹杂物，以使损害穿孔所需的蚀刻性能。
d)锰含量
加锰到合金钢中以使抵消硫的作用使之无害，硫的作用有损于热加工性。当Mn含量小时，得不到任何明显的益处。但是当Mn含量大于0.5％(重量)时，该材料的硬度变得如此之硬，以致丧失成型性。因此将锰的上限定为0.5％(重量)。
在较低的锰含量时，蚀刻因数(EF)更加提高。同时，Mn应至少以将杂质之一的硫固定的量存在，以便提高蚀刻因数。
e)硫含量
当硫含量大于0.005％(重量)时，材料的热加工性严重损害。当将硫含量降到上述低水平时，Mn含量则可低到0.1％(重量)或更小。
f)磷含量
当另一种杂质的磷的含量大于0.005％(重量)时，穿孔所需的蚀到性能则如此地受损，以致使得该Fe-Ni合金不适用于荫罩。
下文将叙述最具本发明特色的加工方法。
本发明的加工工艺主要包括锭的锻造和坯的轧制，或锭的粗轧和坯的轧制。锭的锻造、锭的粗轧和坯的轧制工艺中的每一种都可以带有中间加热步骤的多个步骤进行。中间加热温度及时间使得锭或坯能被加工。在热轧步骤中的坯的中间加热降低成分偏析是有效的。因此，这样选择中间加热时间(t1)是有益的：使t1和t2的总加热时间满足等式(t)，其中t2是最终加热时间。这样可以缩短总的加热时间。
g)锭的热处理条件
锻前可粗轧前锭的热处理应在这样的条件下进行：直至锭的内部都被加热到一个均匀的温度。当加热时间短于1小时时，加热就会在锭内部尚未加热到预定温度时结束。在此情况下，锭内的偏析未减少。因此即使坯在满足下面的经验公式的条件下热轧也不能减少条纹。另一方面，当最长的加热时间超过30小时时，锻造和粗轧工艺变得如此昂贵，以致使其不能在工业上实施。因此，加热时间为1小时至小于30小时。
当在1150℃或更低的温度下进行锭的加热时，这对锭内的成分偏析的降低不是非常有效。
热处理后，可立刻将锭锻造或粗轧，或可冷却，然后再加热到可进行锻造或粗轧的温度。
当锭在锻造或粗轧时的面积压缩比小于40％时，则锭的塑性变形不能令人满意。当接着将塑性变形很差的坯在满足下述的公式的条件下加热时，后续的加热对于减少成分偏析是无效的。因此，在锻造或粗轧时锭的面积压缩比被定为40％或更大。
i)坯的热处理
本发明人在工厂进行了实验，并发现可根据锭的加热时间和锭的面积压缩比确定适宜的坯的加热时间。
logt≥log(A/R)+B/T
在此经验公式中，“t”为坯的加热时间，“A”和“B”为常数、“T”为加热温度，而“R”为锭在锻造或粗轧以生产坯时的该锭的面积压缩比。此公式表明：当加热温度变高(右边第二项降低)时，缩短加热时间(左侧的对数“t”变小)。此式还表明：当坯的面积压缩比变小(右侧第一项的对数变大)时，轧前坯的加热时间变长。
当该经验公式的参数被取代求出确定的数量并展开时，得到如下的限定本发明条件的公式：t≥[3.8×10-7exp(23830/T)]/R
当R在60-85％的范围时，可以低的加工费用生产坯。
当加热时间比公式中的(1)小时，则不能有效地降低成分偏析以防止条纹故障。由于坯中的铸造组织已被塑性变形，所以坯的加热温度可低于锭的加热温度，以减少成分偏析。因此，最低加热温度为1100℃。在低于1100℃的加热温度，加热时间就变得不利地长。热处理的气氛为氢，以防止氧化及由此减少热轧后氧化皮的去除量。氢气氛的露点以-10℃或更低为宜。
热轧坯料以使产生厚2-5mm的轧板。接着，通常进行冷轧、表面光轧、酸洗、退火和消除应力退火以生产荫罩材料。
下面参照实施例叙述本发明。实施例
成分按下面调整过的Fe-Ni合金，用真空熔炼法熔炼，然后将所得的熔体铸成具有四方截面的，顶部750mm见方的锭。在表1所列的条件下进行锭的热处理。进行锻造或粗轧以产生厚160mm的坯。去除坯上的氧化铁皮，然后在表1中所列的条件下进行坯的热处理。然后进行热轧。重复冷轧和退火以产生厚0.13mm的合金带。
                     表I试样       锭的热处     锻造或     面积        坯的热处理条件          t-公
        理条件       粗轧     压缩比                               式计
                                       温度   时间   气体   露点   算值
                                       (℃)  (小时)         (℃)
     温度   时间
     (℃)  (小时)本发明的1       1220    15      锻造      82      1150    6     氢     -20    4.62       1220    7       粗轧      75      1180    5     氢     -20    3.03       1250    5       锻造      55      1220    3     氢     -25    2.14       1250    5       粗轧      75      1240    2     氢     -25    1.15       1280    15      锻造      85      1240    2     氢     -15    1.0对比的6       1150    0.5     锻造      78      1180    4     氢     -15    2.67       1250    15      锻造      35      1200    6     氢     -20    4.68       1250    5       粗轧      33      1200    6     氢     -20    4.89       1220    15      锻造      75      1200    1.5   氢     -15    2.110      1220    7       粗轧      75      1050    40    氢     -15    4.811      1250    7       锻造      74      1220    3     氢      0     1.612      1220    5       锻造      76      1240    2     空气    0     1.1
该Fe-Ni合金的成分为：Ni：36.2％、C：0.007％、Si：0.05％、Al：0.005％、Mn：0.25％、S：0.002％、P：0.003％。
在生产的钢带之中，试样1-5是满足本发明要求的实施例，而试样6-12是对比例。在对比例中，试样6不满足本发明的加热锭的条件。试样7和8不满足锻造或粗轧中的面积压缩比，因为它小于40％。试样9不满足公式“t”规定的本发明的坯加热条件。在试样12中坯加热在空气中进行，或在试样11中在高于-10℃的露点下进行。
公知的光刻法被用于如下产生的板材。将光刻胶障板加在板材的一侧。然后穿过此光刻胶障板形成许多80μm直径的平的圆孔。在板材的另一侧加上另一个光到胶障板，再穿过此光刻胶障板形成许多180μm直径的正的圆孔。将喷雾状的氯化铁水溶液喷在该光刻胶障板上，以使形成贯穿该Fe-Ni合金板材的孔。这样制备荫罩材料。
使有小直径孔的板材一侧对着观察者，并使有大直径孔的另一侧面对光源。使光斜照到该另一侧，并观察是否有光。
通过测量在热轧板材之前去除氧化铁皮表面磨削的量来估价产率。
本发明和对比例的结果列于表2中。
              表2试样      表面磨削量       产生条纹       注
        (μm)1            70              未         本发明2            70              未         本发明3            60              未         本发明4            75              未         本发明5            65              未         本发明6            70              产生       对比的7            70              稍有       对比的8            75              稍有       对比的9            65              产生       对比的10           95              未         对比的11           120             未         对比的12           150             未         对比的
试样1-5满足以下条件：(i)锭的热处理：1200℃或更高，大于1小时；(ii)以40％或更大的面积压缩比锻造和粗轧，以形成坯；(iii)去除该坯上的氧化铁皮；(iv)坯的热处理：1100℃或更高，时间满足公式“t”；(v)热轧。当经蚀刻形成通过电子束的小孔时，这些本发明试样未产生条纹。此外，为去除氧化铁皮热轧板的表面磨削量小，因此产率高。
与此相反，在试样6中，由于锭的热处理温度低和热处理时间短，所以形成了条纹。在试样7和8中，由于锻造和粗轧中面积压缩比小于40％，故稍有条纹形成。在试样9中，由于坯的热处理条件不满足加热时间(t)，所以形成条纹。在试样10中，由于加热温度低于1100℃，为均匀加热所必需的时间拖长，以使此条件对工业化生产在经济上是不适宜的。在试样11中氢气氛的露点高于-10℃，而在试样12中的加热气氛不是氢，因此试样11和12的表面和晶界严重氧化。在这些对比例中的热轧钢上的氧化铁皮的去除量高达本发明实施例的两倍，因此产率低。

Claims (11)

1、一种生产Fe-Ni合金板的方法，它包括的步骤为：
在不低于1150℃而低于熔点的温度下在大于1小时而不大于30小时时间内，对含30-45％(重量)的Ni，其余基本上是Fe和选自不大于0.1％(重量)的C、不大于0.3％(重量)的Si、不大于0.3％(重量)的Al、不大于0.5％(重量)的Mn、不大于0.005％(重量)的5和不大于0.005％(重量)的P的不可避免的杂质及次要元素的Fe-Ni合金锭热处理；
以不小于40％的面积压缩比将该Fe-Ni合金锭锻成坯；
去除该坯上的氧化铁皮；
然后，在露点不高于-10℃的氢气氛中，在不低于1100℃的温度下，以满足下式的时间热处理此坯；
然后，将此坯热轧成热轧板，
t≥[3.8×10-7exp(23830/T)]/R，
其中
t：坯的加热时间(小时)，
T：坯的加热温度(℃)，
R：坯的面积压缩比(％)。
2、权利要求1的生产Fe-Ni合金板的方法，它还包括以下步骤：
将该热轧板冷轧成冷轧板；
将该冷轧板退火。
3、权利要求1或2的生产Fe-Ni合金板的方法，其中将该热处理的锭立即锻造。
4、权利要求1或2的生产Fe-Ni合金板的方法，其中将该热处理的坯立即热轧。
5、权利要求4的生产Fe-Ni合金板的方法，其中将该热处理的锭立即锻造。
6、一种生产Fe-Ni合金板的方法，它包括的步骤为：
在不低于1150℃，而低于熔点的温度下，在不小于1小时而小于30小时的时间内，时含30-45％(重量)的Ni，其余基本上是Fe和选自不大于0.10％(重量)的C、不大于0.30％(重量)的Si、不大于0.30％(重量)的Al，不大于0.5％(重量)的Mn，不大于0.005％(重量)的S和不大于0.005％(重量)的P的不可避免的杂质和次要元素的Fe-Ni合金锭热处理；
以不小于40％的面积压缩比将该Fe-Ni合金锭粗轧成坯；
去除坯上的氧化铁皮；
然后，将坯在露点不大于-10℃的氢气氛中，于不低于1100℃的温度下，以满足下式的时间热处理；
然后，该坯热轧成热轧板，
t≥[3.8×10-7exp(23830/T)]/R
其中
t：坯的加热时间(小时)。
T：坯的加热温度(℃)，
R：坯的面积压缩比(％)。
7、权利要求6的生产Fe-Ni合金板的方法，它还包括的步骤为：
将该热轧板冷轧成冷轧板；
将该冷轧板退火。
8、权利要求6或7的生产Fe-Ni合金板的方法，其中将该热处理的锭立即锻造。
9、权利要求6或7的生产Fe-Ni合金板的方法，其中将该热处理的坯立即热轧。
10、权利要求9的生产Fe-Ni合金板的方法，其中将该热轧处理的锭立即锻造。
11、一种由Fe-Ni合金轧制板构成的Fe-Ni合金荫罩，该合金轧板含有30-45％(重量)的Ni，其余基本上是Fe及选自不大于0.10％(重量)的C，不大于0.30％(重量)的Si、不大于0.30％(重量)的Al、不大于0.5％(重量)的Mn、不大于0.005％(重量)的S和不大于0.005％(重量)的P的不可避免的杂质和次要元素，该合金板的生产步骤包括：
在不低于1150℃而低于熔点的温度下，在不小于1小时而小于30小时的时间内热处理Fe-Ni合金锭；
以不小于40％的面积压缩比将该Fe-Ni合金锭锻造或粗轧成坯；
去除该坯上的氧化铁皮；
然后，在露点不高于-10℃的氢气氛中，于不低于1100℃的温度下，以满足下式的时间，热处理此坯；
然后，将此坯热轧成热轧板，
t≥[3.8×10-7exp(23830/T)]/R
其中
t：坯的加热时间(小时)；
T：坯的加热温度(℃)；
R：坯的面积压缩比(％)。
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