CN1355854A

CN1355854A - 制备显像管元件用钢和用来制备加工显像管元件所需的薄钢板的方法

Info

Publication number: CN1355854A
Application number: CN00807311A
Authority: CN
Inventors: V·布兰顿布尔格; C－H·舒特兹; K－P·赫尔米塔格
Original assignee: Vic Deweisite Flange Steel Holdings Ltd; ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: Vic Deweisite Flange Steel Holdings Ltd; ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 1999-05-08
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2002-06-26
Also published as: WO2000068444A1; ATE248235T1; DE50003467D1; EP1194598A1; KR20020027312A; EP1194598B1; JP2002544378A; DE19921328A1; US6645317B1

Abstract

本发明涉及到一种用于制备显像管元件,特别是用于制备显像管的遮光框,屏蔽罩或框架所合适的钢材,该钢材具有对于上述元件所提出的要求的杰出的性能,根据本发明的钢材有下列成分(%重量):C:0.0001－0.01%,N:0.0001－0.0035%,Mn:0.01－0.7%,Si:<0.03%,P:<0.1%,S:<0.1%,Al_(酸溶):<0.008%,Cr:<0.1%,Mo:0.0001－0.08%,Sn:<0.015%,可能还有其他添加成分,余量为铁和常见杂质。

Description

制备显像管元件用钢和用来制备加工显像管元件所需的薄钢板的方法

本发明涉及到一种用于制备显像管元件，特别是用来制备显像管的遮光框、屏蔽罩或框的钢。此外本发明还涉及到应用这种钢材制备加工显像管元件所需的薄钢板的方法。

电视、电脑显示器或其他类似物的显像管装备有所谓的“投影、小孔或小缝遮光框”。这些遮光框由0.05-0.2mm厚的薄钢板制成，并且通常带有许多规则排列的小孔或小缝。它的作用在于将显像管的阴极射线在其撞击到发射出红、蓝或绿光的屏幕涂层以前加以限制。这样就能在观看的可视屏幕上形成高图像清晰度和高对比度的图像。此外遮光框还能起到对显像管对于外界磁场影响的屏蔽保护作用，而且与此同时还能阻止超量的电子辐射向周围辐射出来。

为了保证遮光框起到有效的屏蔽保护作用，其通常是由非合金的、低碳的、高铬的和用铝脱氧的钢为基材的软磁性材料制成。这种钢通常在转炉上熔炼，然后浇铸成坯材或薄坯材。这些坯材首先被热轧，然后酸洗，接着进行第一次冷轧，和为了使其达到极低的碳含量，还要进行第一次脱碳退火。在用光浸蚀法在投影遮光框上浸蚀出孔或缝之前，还要对退火了的带材再进行一次冷轧。

从有孔的起始材料下料制成薄板。在制成有缝的遮光框时，这些薄板被制成框，该框在机械应力下使有细条形缝的薄挡板保持绷紧。在制成有孔的遮光框时，在可能的情况下，下料制成的薄板还要进行一次重结晶退火和最后进行深冲拉伸和变形处理。不仅对于有缝的遮光框而且对于有孔的遮光框最后都要进行一次最后退火处理，在退火过程中遮光框达到所期望的黑化。

上述的通用方法有以下缺点，一方面脱碳退火必须以松散卷绕方式缓慢地在罩式退火炉中进行。另一方面，在第二个冷轧步聚中必须最准确的轧制几何形状，结果对每次所用的轧机的可控性和尺寸稳定性也必须有最高的要求。

从制备方法和在将遮光框装入显像管中所提出的要求得出，起始材料必须具有高的纯度和一定的颗粒大小，以保证有一个整洁的浸蚀图。此外为了使材料成型时不产生改变变形线的危险，材料必须没有拉抻伸长极限。

用于张紧的遮光框的材料即使在安装入的状态下起作用的高夹紧力的情况下也必须有良好的形状保持性能，这个形状保持性能在进一步的制备过程中即使在受热影响的情况下也必须得到保证。不然的话，就存在由于遮光框材料的松驰而导致在框材中已有的孔或缝的变形的危险。由于材料的过度松驰而损失了夹紧力，由此使得各个部件失去了固有的形状，特别在遮光框上设置了均匀排列的细小直径的孔的遮光框上由于色点不再准确成像，从而导致显示屏上成像时出现色移。

在日本公开出版物JP62249339A中描述了一种超低碳钢，该种钢能满足上述要求。该种钢除了铁和不可避免的杂质外，还有含量为0.0040-0.01％的氮，小于0.03％的碳，小于0.03％的硅，和小于0.1％的铝(酸溶)(所有的百分比都是重量百分比)。通过至少40ppm的氮含量，避免了在重结晶退火过程中的延伸松驰。这样就可确定，氮含量越高，松驰度越小。所以该日本公开出版物推荐的氮含量为0.0055-0.0075％重量。然而在考虑到生产钢时通常应用的方法步骤，这么高的氮含量是不期望的。

本发明的任务在于给出用于制备显像管元件所合适的钢材，该钢材对这些元件所提出的要求具有相当好的性能。此外，还要给出应用这种钢材来加工制备显像管元件所需的薄钢板的制备方法。

这个任务可以考虑用具有下列成分的钢材来解决(所有的百分比都是重量百分比)：

C：0.0001-0.01％

N：0.0001-0.0035％

Mn：0.01-0.7％

Si：＜0.03％

P：＜0.1％

S：＜0.1％

Al_(酸溶)：＜0.008％

Cr：＜0.1％

Mo：0.0001-0.08％

Sn：＜0.015％

可能还有其他的添加物，余量为铁和常见杂质

具有这种成分的钢尽管其较低的氮含量，还是具备适合用来制备显像管元件的极好性能。令人惊奇地表明，在现有技术中只能在较高的氮含量时才能在变型的退火了的状态下较小的松驰倾向，如果同时采用较低的碳含量，甚至在较低氮含量时也能具有这种倾向。添加钼和锡另外改善了铁混合晶体中的蠕变性能。结果，本发明提出的这种钢，使得其用来制备显像管的元件，特别是具有小孔或小缝的遮光框成为可能。用这种钢使在制备过程中的材料松驰现象被有效的限制或阻止了。

根据本发明碳含量被限制为最多0.01％重量，因为超过这个含量碳化物的含量就会提高。而碳化物含量的提高要导致钢的可浸蚀性降低。而且当超过根据本发明的最大碳含量时，将提高在钢中所溶解了的碳量，这将在最后的退火以后，产生对薄钢板的可变形性产生负面影响的屈服强度和屈服极限延伸性的提高。所以根据本发明的钢的碳含量应尽可能的低。根据本发明的优选实施方案，碳含量要限制在小于0.008％重量。

氮含量由于其强烈的填隙作用与碳的同样填隙作用相结合时影响蠕变稳定性。所以根据本发明氮含量要限制在0.0035％重量以下。因为较低的氮含量能进一步改善耐蠕变性，所以基于此优选的氮含量为0.003％重量以下。通过根据本发明对氮含量的限制而阻止在铝存在的情况下所不希望的氮化铝含量的提高。由于氮化铝的沉淀也限制了由钢制备的薄钢板的可浸蚀性和降低了它的变形性能。

由于铝含量的降低而使得氮化铝含量的降低，从而改善可浸蚀性，所以根据本发明组成的钢特别适合于制备显像管的元件。同时通过最大限度的避免生成氮化铝而保持所有氮在溶液(填隙)中。与在碳含量低的情况下同样在溶液中存在的碳一起也使得氮通过充填闭锁(versetzung)在延伸性能减小方面，比这些元素以沉淀(以氮化铝形式)存在有更大的作用。所以对于所要求的性能(低的延伸值)，较低含量的铝与较低含量的氮和碳相结合被证明是特别有益的。

锰避免了由于形成硫化铁而引起的热脆性，在此硫以硫化锰形式沉淀析出。所以根据本发明的钢要添加至少0.01％重量的锰。然而锰含量高于0.7％重量将使得钢变硬，由于在固态溶液中存在的锰的硬化而使得钢的可变形性变差。当锰含量大于等于0.4％重量和小于等于0.6％重量时，优选为等于0.5％重量时，对于根据本发明的钢就能达到锰的不利的和有利的性能的最佳折中。

磷是在固体溶液中具有较大硬化作用的替代合金元素。然而钢的过度硬化使其可变形性变差。所以根据本发明磷含量控制在0.1％重量以下。

硫形成硫化物类的非金属类杂物，其对由钢制成的薄钢板的可浸蚀性产生不利影响。所以根据本发明硫含量小于0.1％重量。

铝在炼制钢时被加入用来脱氧。如上所述，铝与氮化合而形成氮化铝。氮化铝除了降低钢的可浸蚀性，还导致钢的硬度增大。所以根据本发明铝(酸溶)的含量被控制在低于0.008％重量。在此铝含量应尽可能的低，因为根据本发明的优选实施方案铝含量是低于0.003％重量。

被添加的铬的最高含量为0.1％重量，因为铬将提高氧化膜的附着力，该氧化膜在制备遮光框的过程中通过黑化退火而产生。为了还要使得钢具有所要求的可变形性，然而假如在根据本发明的钢中添加入多于0.1％重量的铬，那么其硬度就要变得太硬。

钼作为与铁有较大原子半径差别的元素，是对耐蠕变性有益的，因此对在加工制备显像管元件，特别是具有小孔和小缝的遮光框过程中抗钢材松驰的稳定性也是有利的。然而高于0.08％重量的钼在可能进行的中间退火过程中太强烈地阻碍结晶。当钼含量小于0.006％重量时，钼对根据本发明的钢产生了最佳影响。

锡与钼一样有益于耐蠕变性。然而锡也同时会引起钢的脆化。所以根据本发明锡含量控制在小于0.015％重量。

根据本发明的另一个有利实施方案就是向钢中添加最高为0.3％重量的钨。通过加入钨进一步改善了蠕变强度。

根据本发明的钢由于它在大载重下的高形状稳定性，良好的可浸蚀性和它的磁性能而非常适合于制备显像管的投影，小孔或小缝遮光框，框架或屏蔽罩。

对于应用根据本发明的钢用来制备用于显像管的遮光框所需的薄钢板的方法，将对已经给出的任务如下解决，即至少进行下列步骤：

——钢的熔炼，

——熔炼好了的钢连续铸成坯材或薄坯材，

——铸造好了的坯材或薄坯材在1050-1250℃的温度下退火，

——退火了的坯材或薄坯材在800-940℃的温度下热轧成厚度为0.7-4.5mm热带材，

——热带材在300-650℃下卷绕，

——在每个冷轧步骤的减少比例为40-90％下带材冷轧到最终厚度。

依照根据本发明的方法步骤就能从根据本发明的钢得到冷轧制了的薄钢板，这种薄钢板具有杰出的可浸蚀性和耐蠕变性。根据本发明的方法步骤以后接着的是用来制备显像管的上述元件的常用的方法步骤。

如果需要的话，冷轧可以分多级进行，根据所需制备的产品种类，在各级冷轧之间有目的地在300-800℃的温度下进行中间退火。中间退火可以作为罩式退火或在连续式加热炉中进行。此外如果冷轧了的钢带材在冷轧以后进行后轧制，那么对于改善尺寸精确度和表面状态是有益的。

下面用一个实施例更清楚地阐述本发明。

在表1中以％质量给出制备三个根据本发明的薄钢板E1，E2和E3和二个用作比较的薄钢板V1和V2的钢的成分。此外在表1中每个薄钢板的厚度以mm表示给出。

在氧气炼钢厂应用真空处理法而熔炼每个铝脱氧钢，然后在连铸设备上连铸成坯材。接着坯材在大约1250℃下退火使其均匀化。

对于基于本发明的钢而制备的薄钢板E1，E2，E3时，退火了的坯材被热轧制成3mm厚的热带材，最终热轧温度为890℃。热带材在约570℃卷绕温度下被卷绕起来。然后该热带材被酸洗，在第一级中被冷轧成0.8mm的中间厚度。接着在罩式退火炉中在约580℃下按照罩式循环方式进行中间退火。

中间退火后接着进行第二级冷轧，在这级冷轧中，带材被冷轧成0.2mm的中间厚度。在带材被轧制成最终厚度为0.081mm的薄钢板E1，最终厚度为0.067mm的薄钢板E2和最终厚度为0.076mm的薄钢板E3之前，还要在750℃下进行短时间退火。

对于不是按照本发明的比较薄钢板V1，退火了的坯材在轧制最终温度约870℃轧制成2.5mm厚的热带材，在约580℃的温度下卷绕起来。在酸洗和冷轧至0.8mm的中间厚度以后，按照罩式循环在约650℃下进行罩式退火。在接着的冷轧级中带材被冷轧成最终厚度为0.1mm。

对于另一个不是按照发明的比较薄钢板V2，坯材轧制成3mm厚的热带材，其轧制最终温度为860℃。接着热带材在590℃的温度被卷绕起来。接着酸洗和冷轧至0.9mm的中间厚度，接着在大约650℃下进行罩式退火。接着该中间退火了的冷带材在第二级冷轧中被轧成0.1mm的最终厚度。

耐蠕变性近似地根据拉力试验中得到的断裂延伸率A₈₀来估计。所以在表2中一方面薄钢板所具有的机械性能抗拉强度以Rm表示，横向断裂延伸率以A₈₀表示，这些薄钢板在冷带制备结束以后，也就是在按照本发明的薄钢板E1，E2，E3后轧制后和在比较薄钢板V1，V2中在第二级冷轧以后不再退火。另一方面在表2中给出的机械性能抗拉强度Rm/_470℃退火和横向断裂延伸率A_{80/470℃退火}，这些性能指的是当薄钢板E1，E2，E3，V1，V2，例如在加工制备用于显像管的有小孔或小缝的遮光框的过程中，在冷轧或后轧后还要在470℃下再进行一次退火。

当断裂延伸率A_{80/470℃退火}小于1时，就有杰出的耐蠕变性，这使得薄钢板适合应用于制备显像管的元件。此外拉伸强度Rm/_470℃退火要在600N/mm²以上。

对于薄钢板E1，E2，E3，被确定其各自的断裂延伸率A_{80/470℃退火}远小于1％而其拉伸强度Rm/_470℃退火远大于600600N/mm²，这就表明了其具有杰出的耐蠕变性和适合于根据本发明制备的薄钢板。

与此相反，非根据本发明的比较薄钢板V1和V2分别具有断裂延伸率A_{80/470℃退火}为10.5％或5.5％。对于比较薄钢板V1，其拉伸强度Rm/_470℃退火小于600N/mm²。结果这两种薄钢板不仅在它们耐蠕变性而且它们的强度都不能达到用于制备显像管元件的决定性要求，而根据本发明的薄钢板就能满足这些要求。

薄钢板	厚度[mm]	C	Si	Mn	P	S	Al(酸溶)	N	Cu	Cr	Sn	Ni	Mo
薄钢板	厚度[mm]	C	Si	Mn	P	S	Al(酸溶)	N	Cu	Cr	Sn	Ni	Mo	E1	0.081	0.0076	＜0.002	0.46	0.009	0.005	0.001	0.0035	0.007	0.033	0.01	0.022	0.003
E2	0.067	0.0076	＜0.002	0.46	0.009	0.005	0.001	0.0035	0.007	0.033	0.01	0.022	0.003	E1	0.081	0.0076	＜0.002	0.46	0.009	0.005	0.001	0.0035	0.007	0.033	0.01	0.022	0.003
E2	0.067	0.0076	＜0.002	0.46	0.009	0.005	0.001	0.0035	0.007	0.033	0.01	0.022	0.003	E3	0.076	0.0076	＜0.002	0.46	0.009	0.005	0.001	0.0035	0.007	0.033	0.01	0.022	0.003
V1	0.1	0.012	＜0.002	0.37	0.007	0.009	0.003	0.0054	0.014	0.022	0.001	0.019	0.001	E3	0.076	0.0076	＜0.002	0.46	0.009	0.005	0.001	0.0035	0.007	0.033	0.01	0.022	0.003
V1	0.1	0.012	＜0.002	0.37	0.007	0.009	0.003	0.0054	0.014	0.022	0.001	0.019	0.001	V2	0.1	0.0003	0.018	0.29	0.007	0.006	0.048	0.005	0.011	0.013	0.002	0.018	0.002

表1(所给出的成分含量均以％重量表示)

薄钢板	拉伸强度Rm[N/mm²]	断裂延伸率A₈₀[％]	Rm/_470℃退火[N/mm²]	A_{80/470℃退火}[％]
薄钢板	拉伸强度Rm[N/mm²]	断裂延伸率A₈₀[％]	Rm/_470℃退火[N/mm²]	A_{80/470℃退火}[％]	E1	782	0.3	616	0.5
E2	724	0.5	667	0.0	E1	782	0.3	616	0.5
E2	724	0.5	667	0.0	E3	782	0.3	654	0.5
V1	750	5.5	583	10.5	E3	782	0.3	654	0.5
V1	750	5.5	583	10.5	V2	725	2.2	623	4.2

表2

Claims

1.一种用于制备显像管元件，特别是显像管的遮光框，屏蔽罩或框架的钢，其具有下列成分，以％重量表示，

C：0.0001-0.01％

N：0.0001-0.0035％

Mn：0.01-0.7％

Si：＜0.03％

P：＜0.1％

S：＜0.1％

Al(酸溶)：＜0.008％

Cr：＜0.1％

Mo：0.0001-0.08％

Sn：＜0.015％

可能还有其他的添加成分，余量为铁和常见杂质。

2.根据权利要求1的钢，其特征在于，其碳含量小于0.008％重量。

3.根据上述权利要求之一的钢，其特征在于，其氮含量小于等于0.003％重量。

4.根据上述权利要求之一的钢，其特征在于，其锰含量大于等于0.4％重量，小于等于0.6％重量，优选为0.5％重量。

5.根据上述权利要求之一钢，其特征在于，其铝(酸溶)的含量小于0.003％重量。

6.根据上述权利要求之一的钢，其特征在于，其钼含量小于0.006％重量。

7.根据上述权利要求之一的钢，其特征在于，其钨含量上限为0.3％重量。

8.一种应用根据权利要求1至7之一的钢制备用于加工制备显像管元件，特别是遮光框所需的薄钢板的方法，该方法包括下列步骤：

——钢的熔炼，

——熔炼好了的钢连铸成坯材或薄坯材，

——连铸造好了的坯材或薄坯材在1050-1250℃的温度下退火，

——退火了的坯材或薄坯材在最终轧制温度为800-940℃的温度下热轧成厚度为0.7-4.5mm热带材，

——热带材在300-650℃下卷绕，

——通过每步冷轧的减厚比例为40-90％将带材冷轧至最终厚度。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，冷轧分多级进行。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，在各级冷轧之间，在300-800℃的温度下进行中间退火。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，中间退火以罩式退火进行。

12.根据权利要求10的方法，其特征在于，中间退火是在连续式加热炉中连续进行。

13.根据权利要求8至12之一的方法，其特征在于，被冷轧好的钢带材在冷轧后还要进行后轧制。

14.根据权利要求8至13之一的方法，其特征在于，被冷轧制好了的钢带材再次退火，退火后所具有拉伸强度Rm/_470℃退火大于600N/mm²和横向断裂延伸率A_{80/470℃退火}小于1％。