KR100192767B1 - 칼라브라운관의 인너실드용 고투자율강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

C:0.01wt.% 이하, Si:0.02wt.%이하, Mn:0.10 - 0.30wt.%, P:0.03wt.% 이하, S:0.03wt. 이하, Al:0.01 - 0.06wt.%, N:0.005wt.% 이하, Cr:0.07wt.% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 극저탄소 알루미늄 킬드강을 이용하여 통상의 공정으로 열간압연을 행한 후 이어 압하율 85% 이상의 1차 냉간압연을 실시하고 재결정 온도이상에서 소둔한 다음 8∼40%의 압하율로 2차 냉간압연하여 목표로 하는 소저의 두께로 한후 다시 재결정온도 이상인 620℃ - 680℃의 온도범위에서 적어도 5시간 이상 가급적 10시간 이상 균열하여 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 적어도 6시간이상 가급적 10시간이상 로냉함으로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 온도편차를 가급적 50℃이하로 줄인후 통상의 조질압연과 프레스가공 및 흑화열처리를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판 및 그 제조방법.

Description

칼라브라운관의 인너실드(INNER SHIELD)용 고투자율강판 및 그 제조방법

제1도는 칼라 브라운관의 일반적인 구조도.

제2도는 흑화열처리후 2차 냉간압하율에 따른 투자율의 변화를 도시한 그래프.

제3도는 흑화열처리부 2차 냉간압하율에 따른 보자력의 변화를 도시한 그래프.

제4도는 본 발명방법과 종래 방법상의 인너실드용 강판 제조공정 비교도.

제5도는 칼라브라운관의 인너실드용 강판의 일반제조공정에 있어서 소문시 냉각속도의 차이의 일례를 도시한 그래프.

본 발명은 칼라브라운관의 내부에 장착되어 전자비임이 지구자계등의 영향을 받는 것을 차폐하여 선명한 화상을 얻기위한 인너실드용 재료로서의 강판, 즉 전자파 차폐에 필요한 우수한 자기특성을 갖는 고투자율 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 세도우마스크(Shadow Mask)방식의 칼라 브라운관은 네크(Neck)부에 있는 전자총으로부터 적색, 녹색, 청색의 3분의 전자비임을 발사시켜 편향시킨 후 이 전자가 세도우마스크의 구멍을 통과하여 판넬 내면에 있는 발광체인 형광면에 충돌하여 요구하는 칼라를 발광시키게 되어 있다.

이 경우 전자총으로 부터 발사된 전자비임이 지구자계등의 영향을 받으면 정규의 궤도로부터 휘어져 이 전자비임이 발광시켜야 할 발광체 뿐만아니라 그 주위의 다른색의 발광체에 충돌하여 색의 순도저하 또는 색의 얼룩이 생겨 브라운관의 품질을 저하시키므로 지구자계등의 영향을 차폐하기 위해 통상 칼라 브라운관에서는 제1도에서와 같이 전자비임의 경로공간을 통상 판두께 0.15㎜의 극박냉연간판으로 제조된 인너실드를 브라운관 내부에 장착함으로써 지구자계 또는 인공자계등의 외부자계로부터 영향을 받는 것을 차폐하여 고화질의 선명한 화상을 얻고 있다. 이러한 인서실드용 소재는 지구자계 차폐를 위한 자기(성)특성 뿐만아니라 목적용도에 적합한 가공성 및 전자비임의 난반사방지 등의 목적으로 실시하는 흑화처리성이 우수할 것이 요구된다.

이중 자계차폐에 요구되는 특성은 지구자계와 같은 미소자계에 있어서 높은 투자율(μ)을 가질 것과 소자특성을 양호하게 하기 위해 소자코일의 권수 및 전류의 저감목적으로 보자력(Hc)가 적은 것이 요구된다.

한편 칼라 텔레비젼의 크기가 커질수록 전자비임의 궤적에 대한 영향은 비례하여 커지고 특히 고해상도를 요구하는 칼라 디스플레이용의 경우 전자비임 이동량에 대한 여유도가 작기 때문에 지구자계의 차폐에 의한 선명한 화상을 얻는 문제는 더욱더 중요하므로 이런 것을 방지하기 위해 기존 사용되고 잇는 인너실드용 소재보다 자기적 특성이 월등히 뛰어난 즉, 투자율이 높고, 보자력이 적은 소재로 인너실드를 제조할 필요가 있다.

종래 이런 칼라 브라운관용 고투자율 인너실드용 소재는 통상 다음과 같은 제조공정을 거쳐 제조된고 있다.

즉, 종래의 제조공정을 간단히 설명하면, 림드(Rimmed)강 또는 알라미늄 킬드(Al-Killed)강 열연강대에 50% 이상의 압하율로 1차 냉간압연을 실시하여 중간 두께로 한 후 전해청정을 하여 고온에서 1차 열처리 또는 탈탄소둔을 한후 다시 압하율 40-90%의 2차 냉간압연을 실시하여 최종두께로 만들어 다시 전해청정후 2차 열처리를 실시한 후 인너실드 프레스 성형시 스트레쳐 스트레인 등의 발생방지를 위해 압하율 1.0% 정도로 조질압연을 행한다.

이어 인너실드가 요구하는 소정의 폭으로 절단하여 요구형상으로 프레스 가공후 700-850℃에서 자성소둔을 행하여 뛰어난 자기적 특성을 얻은 다음 최종적으로 방청, 열방사율 향상 및 전자비임의 난반사 방지를 위해 습윤분위기 또는 DX가스 등의 분위기 중에서 (550-650℃) × (10-30분) 가열하여 흑화처리를 실시한 다음 인너실드는 칼라 브라운관내에 장착한다.

그러나 이상의 종래 인너실드 제조법은 브라운관 공장에서 소정의 형상으로 인너실드를 프레스 가공후 자기적 특성을 향상하기 위한 자성소둔 및 흑화처리의 2번에 걸친 열처리가 비경제적이다. 아울러 투자율 및 보자력에 있어서도 만족스럽지 못하였다.

따라서 본 발명은 인너실드의 소재로 사용되는 냉연강판의 투자율 향상 및 보자력 저감을 위해 근본적으로 제강단계에서 청정도가 우수한 극저탄소강을 사용하고 또한 냉연공정의 조절에 의해 브라운관 공장에서 자성소둔을 생략하여도 일층 고품질의 자기특성을 얻을 수 있는 칼라 브라운관 인너실드용 고투자율 강판을 제조하도록 하였다.

이하 본 발명을 보다 상세하고도 구체적으로 설명한다.

인너실드에 의한 차폐효과를 향상시키기 위해서는 근본적으로는 사용하는 재료의 투자율을 높이는 것이 중요하므로 이를 향상시키기 위해서는 자벽이동을 저해하는 원소인 탄소(C)와 질소(N)의 감소와 결정입계를 적게하여 결정입경을 크게 할 필요가 있으므로, 이를 위해 본 발명의 방법은 C:0.01wt.% 이하, Si:0.02wt.% 이하, Mn:0.10 - 0.30wt.%이하, P:0.03wt.% S:0.03wt.%이하, Al:0.01 - 0.06wt.%이하, N:0.005wt.%이하, Cr:0.07wt.%이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 극저탄소 알루미늄 킬드강을 이용하여 통상의 공정으로 열간압연을 행한 후 이런 압하율 85% 이상의 1차 냉간압연을 실시하고 환원성 분위기에서 620℃ - 680℃ 구간의 온도에서 적어도 5시간 이상 소둔을 행한다. 이렇게 하여서 된 강재는 다시 2차 냉간압연공정과 2차소둔등을 행하게 된다. (제4도 참조)

여기에서 본 발명의 소재로서는 일정범위 성분의 진공탈가스 처리등 2차정련을 행한 극저탄소 알루미늄 킬드강을 선정한 바, 그 이유는 저탄소 림드강의 경우는 표면에 고순도의 림(Rim)층을 갖고 있어 표면이 미려하다는 특징을 갖고 있으나 조괴(Ingot Casting)재이므로 조괴내의 상부와 하부의 성분편차가 있고 또한 비금속개재물등의 불순물이 많이 존재하여 균일한 품질의 인너실드용 소재를 얻을 수 없을 뿐만아니라 소재성분중 N은 알루미늄 킬등강과 같이 AIN 으로서 고정시킬수 없으므로 후공정의 프레스 성형시 스트레쳐스트레인(Stretcher Strain)이 발생하는 문제점이 있으며, 통상의 저탄소 알루미늄 킬등강의 경우도 고려할수 있으나 이 강종 역시 탄소량이 많아 가고성 및 자기특성이 충분치 않다.

저탄소 림드강 또는 저탄소 알루미늄 킬등강을 탈탄소둔에 의해 탄소량을 0.01wt.% 이하로 줄여 기계적 성질 및 자기특성을 향상시키는 방법도 있으나 경제적으로 대단히 불리하다.

따라서 이런 문제점을 해결할 목적으로 진공탈가스 처리등의 2차정련에 의해 탈탄처리를 실시하여 탄소량을 재강단계에서 0.01wt.%이하로 줄인 극저탄소강을 사용하여 자기특성의 향상을 도모하였다.

화학성분의 경우 탄소(C)는 프레스 성형성 및 투자율을 높이고 가스성분의 방출을 적게하기 위해 0.01wt.%(이하, %라 칭함)이하로 제한하였다.

실리콘(Si)는 비금속개재물의 중요한 구성인자이며 이런 비금속개재물은 자기특성 및 흑화막의 밀착성을 열화시키므로 가능한한 적은 것이 좋으나 내화물 등으로부터 혼입이 불가피하므로 0.02wt.% 이하가 요구된다.

망간(Mn)은 S에 의한 적열취성을 방지하기 위해 0.1wt.% 이상이 첨가되어야 하나 0.3wt.% 이상이 되면 Mn의 고용경화에 의해 재질이 경화되어 프레스 성형성이 열화되므로 Mn 함량은 0.1-0.3wt.%로 제한하는 것이 바람직하다.

인(P)는 함유량이 증가하면 재질이 경화되어 프레스 성형성이 저하하므로 0.03wt.% 이하가 요구된다.

유황(S)는 함유량이 증가하면 황화물계 개재물을 형성하여 자기특성을 열화시키고 또한 열간가공성을 나쁘게 하므로 0.03wt.% 이하가 요구된다.

알라미늄(Al)은 용강중의 산소를 탈산하기 위해 필요하고 또한 Al 은 강중의 N은 AiN으로 석출시켜 고용질소에 의한 경화효과를 제거하기 위해 0.01wt.% 이상 잔류시킬 필요가 있으나 0.06wt.% 이상이면 비금속개재물인 Al₂O₃양을 너무 많이 증가시켜 프레스 성형성 및 자기특성을 열화시키므로 0.01 - 0.06wt.%로 제한하는 것이 바람직하다.

질소(N)은 프레스 성형성 및 자기특성을 나쁘게 하므로 0.005wt.% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr)은 Cr 탄화물로 C를 고정하여 성형성을 향상시킴과 동시에 흑화막 밀착성 향상에 기여하므로 제강시에 페로 크롬(Ferro chrome)을 첨가하여 경제성과 성형성을 고려하여 0.07wt.% 이하로 한다.

상기 강 성분중 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 제강작업시 임의로 첨가하지 않더라도 철광성 또는 합금철에 함유되어 강내에 소량잔류하는 원소들을 의미한다.

한편, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 1차 냉간압연상의 압하율을 85% 이상으로 하고 한편으로는 2차 냉간압연시의 압하율 범위는 8-40%로 제한한다.

제2도와 제3도는 2차 냉간압하율을 달리하여 600℃ × 10분간의 흑화처리를 실시한 소재에 대한 투자율 및 보자력의 변화를 나타낸 것으로 2차 냉간압하율이 8-40% 범위에서 양호한 투자율 및 보자력 값을 보여준다.

이 이유는 2차 냉간압하율이 8%보다 적으면 압연가공량이 작기 때문에 후공정에서 소둔시 재결정온도가 높게될 때 결정립성장이 충분치 않아 투자율 상승 및 보자력 저하의 기대가 어렵고, 반면에 2차 냉간압하율이 40%를 넘으면 과대한 압연가공량 때문에 후공정의 퉁상 소둔조건하에서는 결정림이 충분히 커지지 못한다.

2차 냉간압하율 8-40% 정도 부여된 강재는 적당한 가공량을 받고 있기 때문에 후공정의 소둔공정에서 결정립이 성장하고 결정입계가 적게되어 투자율 상승 및 보자력 저하를 기대할 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 상술한 냉간압연후 환원성 분위기 하에서 620-680℃의 온도에서 5hr 재결정소둔을 행한다.

여기에서 소둔운도가 620℃ 미만의 경우에는 소둔온도가 너무 낮아 결정립이 미세할 뿐만아니라 혼립이 발생되어 투자율의 저하 및 보자력의 상승에 따른 자기특성을 악화시키며 680℃ 이상인 경우에는 상소둔시 밀착결함발생의 위험성이 증가하므로 소둔온도는 620-680℃로 제한하는 것이 바람직하다.

제4도는 본 발명과 종래의 제조공정과를 대비하여 표시한 공정도이다. 본 발명은 종래의 제조공정에서 소정의 형상으로 인너실드를 프레스 가공후 실시하는 자성소둔공정을 생략해도 뛰어난 자기특성을 얻을 수 있으므로 공정정의 트러블 및 불량발생을 억제할 수 있고 특히 생산성 및 경제성 측면에서 대단히 유리할 뿐만아니라 자벽이동저해요인(磁壁移動沮害要因)을 제거하기 위해 2차 냉간압하율을 종래의 40-90%의 높은 압하율에서 8-40%로 낮추어 줌으로써 결정입계의 에너지를 현저히 증가시켜 상소둔시 낮은 소둔온도에서도 결정입계의 이동을 용이하게 하여 결정립성장을 촉진시키므로 결과적으로 지구자계등의 차폐효과에 매우 유리한 자기적 특성을 얻을 수 있게 한다.

상소둔시 재결정온도 이상 바람직하게는 품질특성의 향상을 위해 재결정온도보다 휠씬 높은 온도인 고온에서 열처리를 행하여야 하나 극박판이므로 소둔 작업시 소둔온도가 너무 높거나, 냉각시 최냉점과 최온점과의 온도편차가 크면 판밀착(Sticking) 결함의 발생위험성이 증가하므로 특히 주의해야 한다.

따라서 가열시에는 단계별 승열을 유지함과 아울러 620-680℃의 온도범위에서 적어도 5시간 이상 가급적 10시간이상 균열하고 냉각시에는 소둔로 벨(Bell)에 있는 상태에서 버너의 가동을 중단한 채로 로냉을 적어도 6시간 이상 가급적 10시간이상으로 하여 로내의 잔류열을 그대로 유지하면서 서냉시킨다.

이는 제6도에서와 같이 통상의 냉각방법과 비교하여 냉각시 최냉점과 최온점의 온도편차를 약 150℃정도에서 50℃이하로 줄여 줌으로서 열분포차에 의해 발생되는 제품의 수축, 팽창의 정도를 감소시켜 극박판에서의 판밀착을 방지함과 아울러 재질의 균일화를 도모하는데 있다.

이때 사용된 소둔 분위기 가스는 H₂를 사용하였으며 조성은 H : 99.99% 이상, CO, CO₂: Trace (거의 발견안됨), O₂: 5ppm 이하, H₂O : 노점(Dew Point)-70℃이다.

한편, 이상의 열처리와 통상의 가벼운 조질압연을 거쳐 프레스 성형후 상기 공정을 거친 인너실드용 강판을 550-650℃에서 10-30분간의 흑화열처리하므로써 미소자장 0.35Oe에서 투자율 1,000 이상과 보자력 1.2 Oe 이하를 얻을 수 있게된다.

[실시예 ]

표 1은 본 발명과 실시예와 비교예에 의한 인너실드 소재의 각 화합성분을 나타낸 것이다.

상기 표1의 강종중에서 발명재 A, B와 비교재 C, D는 슬라브를 균열온도 1150℃, 열간 마무리온도 910℃, 권취온도 650℃로 하고 비교재 E는 권취온도를 680℃로 하여 판두께 2.0㎜까지 열간압연하였다.

이후 냉간압연공정에서 발명재인 A는 1차 압하율 91.7%로 판두께 0.166㎜까지 냉간압연한 후, 1차 열처리후 2차 압하율 9.6%로 판두께 0.15㎜가지 냉간압연하고 100% 수소를 사용한 강환원성 분위기에서 650℃에서 10시간 상소둔을 행하고 조질압연 압하율 0.5%로 조질압연을 실시하였다. 발명재 B는 1차 압하율 90.5%로 판두께 0.19㎜까지 냉간압연한 후 2차 압하율 21.1%로 판두께 0.15㎜까지 냉간압연하여 소정의 두께로 제조한 것으로 기타 공정조건은 A강종과 동일하다.

비교재 C는 1차 압하율 85.0%로 판두께 0.30㎜까지 냉간압연한 후 2차 압하율 50.0%로 판두께 0.15%까지 냉간압연하였으며 비교재 D는 1차 압하율 70.0%로 판두께 0.60㎜까지 냉간압연한 후 2차 압하율 75.0%로 판두께 0.15㎜까지 냉간압연하여 소정의 두께로 제조하였으며 기타 공정조건은 A재와 동일하게 적용하였다.

비교재 E는 티타늄(Ti)첨가 극저탄소강으로 압하율 92.5%의 1회 냉각압연에 의해 판두께 0.15㎜까지 압연한 후 650℃에서 10시간 상소둔을 실시하여 제조된 통상 사용되고 있는 일반적인 인너실드용 강판이다.

이때 얻은 각 공시재의 기계적 성질을 표2에 나타내었으며, 표3은 상기 각 공시재를 600℃ × 10 분간 흑화열처리 후의 최대 자화력 10Oe를 적용하였을 때 직류 자기특성을 표시한 것으로 발명재 A, B는 비교재 C, D에 비해 자기특성 면에서 본 발명재는 양호한 투자율, 보자력을 갖고 있음을 알 수 있고, 특히 발명재는 미소자장 0.35Oe에서 투자율 1,000이상을 얻을 수 있어 뛰어난 전자파 차폐 특성을 가지게 됨을 알 수 있다.

또한, 통상 사용되고 있는 일반적인 인너실드용 강판인 E재는 미소자장 0.35Oe에서 투자율 300-400 수준이며 보자력이 2.0Oe 이상으로 발명재 보다 낮은 수준임을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 미소자장 0.35Oe 에서 투자율 1,000 이상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 보자력이 1.2 Oe 이하로 지구자계등을 차폐시키기 위한 우수한 자기적 특성을 지닌 냉간압연강판을 제공함으로써 칼라 브라운관에서 보다 선명한 화상을 요구하는 인너실드용 강판 제조에 적절하게 이용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. C:0.01wt.% 이하, Si:0.02wt.%이하, Mn:0.10 - 0.30wt.%, P:0.03wt.% 이하, S:0.03wt. 이하, Al:0.01 - 0.06wt.%, N:0.005wt.% 이하, Cr:0.07wt.% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 극저탄소 알루미늄 킬드강을 이용하여 통상의 공정으로 열간압연을 행한 후 이어 압하율 85% 이상의 1차 냉간압연을 실시하고 재결정 온도이상에서 소둔한 다음 8∼40%의 압하율로 2차 냉간압연하여 목표로 하는 소정의 두께로 한후 다시 재결정온도 이상인 620℃ - 680℃의 온도범위에서 적어도 5시간 이상 가급적 10시간 이상 균열하여 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 적어도 6시간이상 가급적 10시간이상 로냉함으로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 온도편차를 가급적 50℃이하로 줄인후 통상의 조질압연과 프레스가공 및 흑화열처리를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판 및 그 제조방법.
2. 상기 제1항에 기재된 화학성분범위로 된 극저탄소 알루미늄 킬드강을 통상의 공정으로 열간압연을 행한 후 이어 압하율 85% 이상의 1차 냉간압연을 실시하고, 재결정 온도이상에서 소둔한 다음 8-40%의 압하율로 2차 냉간압연하여 목표로 하는 소정의 두께로 냉간가공한 후 다시 재결정 온도이상인 620℃-680℃의 온도범위에서 적어도 5시간이상 가급적 10시간이상 균열하여 소둔한 후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 적어도 6시간이상 가급적 10시간이상 로냉하므로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점 사이의 온도편차를 가급적 50℃이하로 줄인후 통상의 조직압연과 프레스 가공 및 흑화열처리를 거쳐 제조되는 칼라브라운관의 인너실드용 고투자율 강판.