KR100238011B1 - 표면 균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 TV 브라운관 및 PC 모니터 브라운관 안에 들어가는 이너쉴드(Inner Shield)용 냉간압연 강판 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기적성질 및 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉간압연 강판 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법은 이너쉴드용 냉연강판에 있어서, 중량%로 C : 0.005% 이하, Mn : 0.1-0.4%, P : 0.03% 이하, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.04% 이하, Cr : 0.02-0.04%, B을 0.77N/1≤B≤0.77N+0.0006%, 그리고 나머지는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성토록 한 Al-Killed강을 1200~1250℃의 온도 범위에서 균일화 처리후, 910℃부근에서 마무리 압연하고 700℃ 이상 온도에서 권취한 다음 90% 이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하며 계속하여 640℃이상 범위에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

표면 균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법

제1도는 입자크기 (Grain Size)와 보자력과의 상관성을 나타낸 그래프.

제2도는 본 발명에 따라 제조된 발명강과 비교강을 2차소둔한 후 실시한 인장시험에서 얻어지는 응력-변형율 곡선을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 칼라 TV 브라운관 및 PC 모니터 브라운관 안에 들어가는 이너쉴드(Inner Shield)용 냉간압연 강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기적 성질 및 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉간압연 강판 제조방법에 관한 것이다.

이너쉴드는 브라운관 외부의 간섭을 차단하여 전자총에서 발사되는 빔을 정확히 섀도우 마스크(Shadow mask) 구멍을 통해 형광면에 도달시킴으로써 화면의 선명도를 높여주는 부품이다. 통상적으로 이너쉴드는 25″이하 소형 TV에 장착되는 일반형 이너쉴드와, 25″이상 대형 TV 및 PC 모니터에 장착되는 고투자율 이너쉴드로 나누어지는데, 일반형 이너쉴드는 Ti첨가 Al-Killed강을 사용하여 열연, 산세, 냉연을 하여 제조된다.

이렇게 제조된 냉연제품은 브라운관 제조업체에서 벤딩(Bending)가공과 전자빔 난반사 방지 및 전자빔 충돌연 흡수목적의 흑화막 처리를 거쳐 브라운관에 장착하게 된다.

통상, 0.18mm 두께 이하로 제조되는 이너쉴드는 우수한 자기적 특성, 즉, 고투자율, 저보자력을 가져야하며 흑화막 처리시 밀착성 향상을 위하여 우수한 표면특성을 가져야 하는데, 우수한 자기적 특성을 갖기 위해서 적절한 소재성분의 선택 및 이의 제조공정을 통하여 소재를 화학적 및 미세조직적으로 조정을 하여야 하며, 우수한 표면특성을 가지기 위해서는 청정도가 높고, 시효로 인한 스트레쳐-스트레인 (Strether-Strain)이 없이 표면 균일성이 우수하여야 한다.

한편, 이미 공지된 기술은 크게 세가지로 나눌수 있는데, 즉,

① 특수원소를 첨가하지 않은 저탄소 성분의 강종(특히 NO : JP88212597)과,

② Ti을 첨가한 극저탄소 성분의 강종(특허 NO : JP88321324),

③ B을 중량비로 ′B/N=0.5~2.0′으로 첨가한 극저탄소 성분의 강종(특허 NO : JP89283834)을 적정한 조건으로 열연 및 냉연을 거쳐 제조되는 기술이다.

①강은 Al-Killed강에서 문제가 되어온 흑화막 밀착성을 개선키 위해 Cr을 첨가한 강종인데 탈탄 소둔로나, 두께 정밀도와 우수한 형상을 얻기위한 2차 냉간압연기와 같은 별도의 설비투자가 필요하게 되고 공정이 복잡하여 제조원가의 현저한 상승이 문제가 되고 있다.

그러나 상기 ①의 공지기술은 저탄소강 베이스(Base)에 고용 석출원소를 미첨가하여 가공시 시효로 인한 스트레쳐 스트레인이 발생하여 표면 균일성이 불량하므로 수요가 가공공정중 흑화막처리시 밀착성이 불량하게 되며, 상기 ②의 공지기술은 Ti을 첨가함으로서 표면특성은 우수하게 되지만 Ti 첨가로 인한 보자력이 높아져 이너쉴드 소재로서의 품질을 만족하기 어려우며, 상기 ③의 공지 기술은 극저탄소강 베이스(Base)에 [B]을 첨가하여 고용원소인 [N]을 석출시켜 시효방지를 통한 표면 균일성이 우수하게 되지만 B,N석출 이외에 잔여 [B]는 입자(Grain)을 미세하게 하는 성질이 있어 그에 따른 보자력이 높아져 이너쉴드 용도에 적절치 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결키 위하여 제안된 것으로서, [C]을 고용원소로서의 해가 없도록 극저로 제어하고, 고용원소 [N]을 고정시키면서 우수한 자기적 특성을 갖도록 [B]을 일정 조건식에 따라 첨가하며, 이너쉴드 가공 공정중 흑화막 밀착성을 증대하기 위하여 [Cr]을 첨가한 극저탄소 Al-Killed 강을 입자조대화에 의한 저 보자력 확보를 위해 높은 열연권취온도를 포함한 통상의 열연조건 및 냉연조건에 의해 최종두께까지 압연을 실시한 후 회복소둔 및 적정조도 부여를 위한 조질압연을 한 후 수요가 가공시 항복점 연신이 0%인 표면 균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중량%로 C : 0.005% 이하, Mn : 0.1-0.4%, P : 0.03% 이하, S : 0.015%, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.004% 이하, Cr : 0.02-0.04%, B을 0.77N/2≤B≤0.77N+0.0005%, 그리고 나머지는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판을 제공한다.

또한 본 발명은 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법에 있어서, 상기한 조성을 갖도록 한 극저탄소 Al-Killed강을 1200~1500℃의 온도범위에서 균질화 처리후, 910℃부근에서 마무리 압연하고 통상 대비 높은 700℃이상 온도에서 권취한 다음 90%이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하고, 계속하여 640℃이상 범위에서 연속소둔하여 통상의 조질압연을 행하는 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

상기 탄소함량은 0.005% 이상이 되면 고용탄소의 증가로 최종 소둔후 항복점 연신을 유발시켜 프레스 성형성 및 표면균일성을 나쁘게 하므로 탄소 함량을 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 탄소함량은 낮게 관리할수록 좋다.

상기 Mn의 함량이 0.4%이상인 경우에는 Mn의 고용강화에 의해 재질이 경화되거나 성형성이 악화되고, Mn의 함량이 0.10% 이하인 경우는 열간취성 원소인 S를 충분히 고정하지 못하기 때문에 상기 Mn의 함량은 0.10~0.40%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 P는 고용경화 효과가 가장 큰 치환용 합금원소로서 0.03% 이상 첨가시 재질경화 및 성형성이 나빠지므로, 상기 P의 함량은 0.03%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S는 열간취성을 일으키는 취약한 원소로써 성분범위를 낮게 관리할수록 좋으며, 또한, Mn계 황화물을 석출하기 때문에 Mn을 낮추기 위해서는 그 상한을 0.015%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al은 강의 탈산을 위해 첨가하는 성분으로서, 그 첨가량이 0.06% 이상인 경우에는 재질경화의 원인이 되므로, 상기 Al의 함량은 0.06% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 N은 침입형 원소로서{111} 집합조직을 억제하여 가공성을 해치고 입자성장을 방해하여 연신율을 저하시키므로 낮게 관리할수록 가공성에 좋으며, 시효성 원소로서 시효현상을 최소화하기 위해 그 상한을 0.004%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Cr은 흑화막 밀착성을 향상시키는 원소로서 흑화막 밀착성이 악화되면 브라운관내에 떨어진 흑화막의 작은 조각들이 TV화면의 색상을 나쁘게하고 내전압 특성을 열화시키므로 Cr을 미량 첨가하면 밀착성 향상을 꾀할 수 있다. 그러나 Cr량이 0.02%이하가 되면 그 효과가 약하고 0.06% 이상으로 되면 흑화막 밀착성 향상이 포화를 이룰 뿐 아니라 제조원가 상승, 재질경화 효과를 나타내게 된다.

상기 B은 원자량비로 B/N을 0.5 이상(B/N=1) + 0.0005 wt% 미만으로 첨가함으로서 시효유발원소 N을 고정시키고 입자를 크게하여 저 보자력을 확보하는 효과를 볼 수 있다. B을 원자량비로 B/N을 0.5 미만으로 첨가시, N을 효과적으로 고정시키지 못하고 시효를 유발함으로써 가공시 표면균일성이 불량해지며, B을 원자량비로 ′B/N=1.0 되는 B량+0.0005′이상 첨가시, 즉, B이 석출물이 아닌 고용 상태로 0.0005% 이상 존재시 가공성이 열악하게 됨은 물론 입계강화 효과로 입자가 미세화되므로 보자력이 높아져 자기적특성이 열악하게 된다. 따라서 B와 N은 0.77의 비율로 결합하고 고용 [B]이 0.0005% 이하로 존재하려면 [B]의 함량조건은 다음과 같다. 즉, [B]은 0.77N/2≤[B]≤0.77+0.0005 범위내에서 관리한다.

상기와 같이 조성되는 강을 1200~1250℃의 온도범위에서 균질화처리후, 910℃부근에서 마무리 압연하고 통상 대비 높은 700℃이상 온도에서 권취한 다음 90% 이상의 압하율로 최종두께까지 냉간압연하며 계속하여 640℃이상 범위에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 행하는 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판이 제조된다.

이하 본 발명에 따른 조성을 가진, 형상균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

상기와 같은 조성을 갖도록 제조된, 연속주조한 슬라브를 열간압연전의 오스테나이트조직이 충분히 균질화될 수 있는 1200~1250℃에서 가열한 후 Ar₃온도 직상에서 마무리 열간압연을 실시한다. 열간 마무리 압연 온도를 Ar₃변태점 이하로 작업을 하면 페라이트+퍼얼라이트 二相조직에서 압연되므로 이상 조대립이 발생되고 그에 따라 제품 가공시 불량 발생의 요인이 된다. 따라서 상기 열간 마무리압연 온도는 Ar₃변태점 이상인 910℃ 부근으로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 열간압연된 강판을 700℃이상에서 권취하는 것이 바람직한데, 그 이유는 권취온도가 700℃이하로 낮게 작업되면 최종제품의 입자(Grain)크기가 미세하게 되어 보자력이 높아져서 이너쉴드 용도에 부적합하게 되므로, 보자력을 낮추기 위해서 입자 크기를 크게 하여야 하고, 따라서 가능한 한 열연 권취온도는 700℃이상 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

상기 냉간압하율은 이너쉴드의 요구두께에 따라 달라지게 되므로 냉간압연은 형상이나 두께 정밀도 제어를 고려하여 실시하는데, 냉간압하율을 90% 이하로 하여 냉간압연을 할 경우 동일 두께의 냉연판을 얻기 위해 필요한 열연판 두께가 얇아지는 것을 의미하기 때문에 열연 공정에 부하를 주게되어 열연판의 형상이 악화되는 문제가 발생되므로 냉간압연시 압하율은 90% 이상의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 냉간압연시 섀도우 마스크에 요구되는 표면조도를 부여하는 것이 매우 어렵게 때문에 표면조도 부여를 위한 조질압연공정이 필요하다. 그러나, 냉간압연 상태의 강판은 너무 재질이 경회된 상태이기 때문에 조질압연이 곤란하게 되며, 따라서 조직이 회복될 수 있는 온도인 640℃ 이상에서 연속소둔할 필요가 있다. 이때 소둔온도가 640℃이하가 되면 냉간압연 상태와 동일한 조직으로 되어 조질압연시 조도부여가 곤란하게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 극저탄소 Al-killled강을 전로에서 용해하여 노외정련처리를 한 후 연속주조하여 강 슬라브(Slab)를 제조하였다. 이때 하기 표 1에 나타난 발명강(1-2) 및 비교강 (3-6)은 모두 노외정련후 최종강 성분이며, 비교강(4)는 상기 설명한 공지기술 ①의 강종이고 비교강 (5),(6)은 각각 상기 공지기술 ②,③에 해당되는 강종이다.

[표 1]

상기 표 1과 같은 조성을 갖는 강 슬라브를 1250℃의 온도에서 균질화 처리한 다음 Ar₃직상 온도인 910℃ 부근에서 2.0mm의 두께로 마무리 열간압연을 한 후, 표 2에 표기한 열연 권취온도에서 권취하고 통상의 방법으로 산세를 행하였다. 산세된 열연강판을 0.18mm로 냉간압연후 하기 표 2에 표기한 냉연소둔온도에서 연속소둔 실시후 1.0% 조질압연을 하여 최종 냉연강판의 두께가 0.25mm인 냉연강판을 얻었다.

이때 소재의 기계적 성질과 섀도우 마스크 가공공정 및 최종 제품의 품질을 표 2에 나타내었다. 표 2의 내용중 기계적 성질의 YP, 정도, YP-E1은 이너쉴드 가공공정중의 2차 소둔, 즉, 800℃ 10분 소둔후의 측정치를 나타낸 것이다.

[표 2]

상기 표 1과 2에 나타난 바와같이, 시효방지용으로 [C]를 극저로 관리하고 고용원소 [N]을 고정시키기 위해 [B]을 일정식 범위내로 첨가한 발명재는 흑화막 처리시 밀착성을 향상시키기 위하여 Cr을 첨가하였고, 열연 권취온도를 높게 실시함으로서 입자(Grain)크기를 크게 하여 보자력을 낮게 관리하였다.

입자 크기에 대한 보자력의 경향을 제1도에 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명강(1,2)의 경우에는 Cr을 첨가하여 흑화막 밀착성이 우수하고, B을 ′0.77N/2≤B≤0.77N+0.0005′범위내로 첨가하여 표면균일성도 우수하며, 보자력이 낮아 자기적으로 성질도 우수하였다.

반면에 발명강(1)을 600℃에서 저온 권취한 비교강(1A)의 경우에는 저온 권취로 인한 입자 미세화로 보자력이 높게 되므로, 자력성질 불량으로 동용도에 적합지 않다. 또한 발명강(2)을 620℃에서 저온소둔한 비교강(2A)의 경우에는 재결정 온도 미만의 낮은 온도 소둔으로 경질의 조직을 그대로 유지한 채 조질압연 실시 결과 적절한 조도부여가 되지 않아 표면 균일성이 불량하였다. 비교강(3)의 경우 비시효 목적으로 B을 0.0006%첨가하였으나 B첨가 범위 ′0.77N/2≤2≤B≤0.77N+0.0005′에 미달되므로 고용원소 N을 효과적으로 고정하지 못하여 이너쉴드 가공중 2차 소둔후 YP-E1이 2% 발생하고 표면균일성이 불량하였다. 비교강(4)의 경우, 상기 공지기술 ①에 해당되는 것으로서, 탄소량이 0.03%로 높은 반면 고용원소를 고정시키는 특수원소가 첨가되지 않아 시효(YP-E1=5%)로 인한 표면균일성이 불량하였고, 저탄소강으로 인한 입자 미세화로 보자력이 높아 자기력 성질이 불량하였다. 또한, Cr 미첨가로 흑화막 처리시 밀착성이 불량하였다. 비교강(5)의 경우, 상기 공지 기술②에 해당하는 것으로서, 고용원소 고정용 특수원소로[Ti]을 첨가함으로서 보자력이 높아져 자기력 성질이 불량하였고, Cr 미첨가로 흑화막 처리시 밀착성이 불량하였다. 비교강(6)의 경우, 상지 공지기술③에 해당하는 것으로서, B을 B첨가 범위 ′0.77N/2≤B≤0.77N+0.0005%′ 이상으로 첨가함으로서 고용 B에 의해 입계(Grain boundary)강화가 발생되어 입자가 미세하게 되고 따라서 보자력이 높아져 자기력성질이 불량하였고, Cr 미첨가로 흑화막 처리시 밀착성이 불량하였다.

Claims (1)

1. 중량%로 C : 0.005% 이하, Mn : 0.1-0.4%, P : 0.03% 이하, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.004% 이하, Cr : 0.02-0.04%, B을 0.77/2≤B≤0.77N+0.0006%, 그리고 나머지는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성토록 한 Al-Killed 강을 1200~1250℃의 온도 범위에서 균일화 처리후, 910℃부근에서 마무리 압연하고 700℃ 이상 온도에서 권취한 다음 90% 이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하며 계속하여 640℃ 이상 범위에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 행하는 것을 특징으로하는 표면균일성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법.