KR100345712B1 - 자기차폐성이 우수한 브라운관 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브라운관(braun tube)에 사용되는 이너쉴드(inner shield)용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은, 고온의 변형소둔에 따른 판붙음문제를 해결하기 위하여 결정립간의 변형에너지차를 결정립성장의 구동력으로 이용하여 변형소둔온도를 낮출 수 있는 제조방법을 제공함에 있다. 이러한 본 발명은 1회압연공정의 채택과 더불어 기존의 상소둔을 연속소둔으로 대체하는 매우 경제적인 제조방법이다.

이러한 목적을 갖는 본 발명은,

중량%로, C:0.0025%이하, Mn:0.05-0.25%, Si:0.05-0.15%, Al:0.015%이하 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 균질화처리하여 910℃이상의 온도에서 열간압연한 후, 냉간압연하고 580-610℃ 범위에서 연속소둔하여 부분재결정조직을 얻은 다음, 1.5-6.0% 압하율로 조질압연한 후 640-700℃ 범위에서 상소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 자기차폐성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

자기차폐성이 우수한 브라운관 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법

본 발명은 브라운관(braun tube)에 사용되는 이너쉴드(inner shield)용 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 부분재결정의 연속소둔으로 후속되는 상소둔시의 판붙음을 방지할 수 있는 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자장(지구자계, 외부자계)의 침투를 차단하는 소재를 자기차폐(Magnetic Shield)재라 하며, 그 예로는 도 1에 도시된 브라운관(10)에 사용되는 이너쉴드(inner shield)(11)가 있다. 브라운관(10) 내부에 지자계를 포함한 외부자계가 침투하면 전자총(12)에서 발사되는 전자빔(13)은 휘어서 경로를 이탈하게 되어 정확히 섀도우마스크(14) 구멍에 도달할 수가 없게 된다. 이에 따라 칼라화면에 색번짐이 발생하여 화질불량을 초래하게 되므로 외부자계를 차단하여 전자빔(13)의 휨을 방지하는 것이 필요하며, 이러한 용도로 사용되는 소재가 바로 이너쉴드(11)이다.

도 1에서 미설명부호 14는 프레임, 15는 섀도우마스크, 16은 형광스크린이다.

이너쉴드용 냉연강판에 요구되는 가장 중요한 품질특성은 자기차폐능이며, 이러한 특성은 투자율(permeability, μ)과 보자력(coercive force, Hc)에 의해 결정된다. 자기차폐능을 확보하기 위해서는 일반적으로 불순물의 함량이 낮은 고순도강, 비금속, 개재물의 분율이 낮은 고청정강의 제조가 요구될 뿐만 아니라, 제조공정중에 결정립의 크기를 조대화시키는 기술이 필요하다. 이와 같은 요구조건을 만족시키기 위한 종래의 제조기술로는 (1)탈탄소둔법, (2)저온열간압연법 및 (3)변형소둔법등이 알려져 있다.

(1) 탈탄소둔법의 대표적인 방법으로는 일본특허 소 62-280329호의 기술을 들 수 있으며, 이 기술은 열간압연된 소재를 냉간압연 및 탈탄소둔 처리를 행한 후 다시 2차 냉간압연 및 2차 소둔을 실시하여 제조하는 방법이다. 이 기술은 제조공정이 복잡한데, 이는 앞에서 설명한 바와 같이, 고순도강의 제조를 위해 탈탄소둔을 실시하기 때문이다. 또한, 조대립을 얻기 위해서는 최종소둔전의 냉간압하율을 낮추어야만 하는데 상기 기술에서는 이를 위해 압하율을 60%이하로 제한할 수 있는 2회냉간압연을 실시하고 있다. 이러한 탈탄소둔법은 요구되는 품질을 용이하게 만족시킬 수는 있지만, 그 제조공정이 복잡하기 때문에 제조원가가 상승되는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 탈탄소둔설비, 2차냉간압연설비등과 같은 특별한 제조설비를 갖추어야 하는 단점도 있다.

(2) 상기 탈탄소둔법의 문제점을 해결하기 위해 일본특허 평 2-166230에는 저온열간압연법이 제안되어 있다. 이 기술은 결정립을 조대화하기 위해 720-800℃의 저온에서 열간압연을 실시하고, 1회냉간압연을 실시한다. 이와 같은 저온열간압연법은 열간압연시 소재의 형상제어가 통상의 조건보다 어렵다는 문제가 있다. 이외에도 연속식 열연공장의 경우에는 전후의 코일을 통상적인 온도에서 압연을 행하고, 그 사이에 이너쉴드용 강판만 저온에서 압연을 실시하기 위해서는 압연중 냉각을 위해 대기하는 시간이 필요하고 이에 따른 생산성 감소를 피할 수 없다.

(3) 상기 문제점을 해결하기 위하여 대한민국특허출원 97-71422호에는 변형소둔법이 제안되어 있으며, 이 기술은 1회냉간압연을 실시하고도 자기 차폐능이 우수한 소재를 제조하기 위해 재결정 소둔(상소둔)을 실시한 후 조대화를 위해 변형소둔을 다시 실시하는 방법이다. 이와 같은 방법은 자기 차폐능이 우수한 소재를 1회 냉간압연에 의해 제조할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 변형소둔의 온도가 높아 소둔시 판붙음 (sticking)결함이 발생하기 쉬운 단점이 있다. 또한, 재결정을 위해 상소둔공정을 채택하기 때문에 장시간소둔에 따른 에너지소비가 크고, 권취한 코일(Coil)상태로 소둔을 하기 때문에 열연판에 품질편차(강도, 자기적특성)가 발생하기 쉽다.

본 발명은 상기 선행기술의 제반문제를 해결하기 위하여 상소둔대신 연속소둔을 채용하고 이에 따라 변형소둔온도를 낮추면서도 선행기술의 냉연강판과 동등이상의 자기적특성을 갖는 냉연강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 브라운관 구조를 나타내는 개략도

도 2는 발명강의 미세조직사진(배율 200배)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법은,

중량%로, C:0.0025%이하, Mn:0.05-0.25%, Si:0.05-0.15%, Al:0.015%이하 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 균질화처리하여 910℃이상의 온도에서 열간압연한 후, 냉간압연하고 580-610℃ 범위에서 연속소둔하여 부분재결정조직을 얻은 다음, 1.5-6.0% 압하율로 조질압연한 후 640-700℃ 범위에서 상소둔(변형소둔)하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

[이너실드용 강의 조성]

본 발명에서는 이너쉴드용 냉연강판에 요구되는 자기적특성(높은 투자율과 낮은 보자력 )과 흑화막밀착성등의 특성을 확보하기 위하여 투자율향상 원소인 Si를 탈산제로 이용하여 그 첨가량을 높이면서 기타 C, Mn, Al 등의 성분을 적절히 관리하고 있는데, 이를 상기 성분의 한정이유를 통하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)는 강중에 불순원소로 존재하는 가장 중요한 관리원소로서, 탄소함량의 증가하면 투자율이 낮아지고 자기시효에 따른 자성열화가 발생한다. 따라서, 탄소의 함량이 낮을수록 유리하나 공업적으로 대량생산이 가능한 0.0025중량%(이하, 간단히 '%'라 한다)이하로 제한한다.

망간(Mn)은 강의 제조공정중에 불가피하게 함유되어 적열취성을 일으키는 황과 MnS와 같은 화합물을 형성하여 적열취성을 방지하는 원소로 이를 위해 0.05%이상 첨가하는 것이 필요하나, 망간의 첨가량이 0.25% 보다 높아지면 투자율이 감소하고 보자력이 증가하는 등 자성에 악영향을 미치므로 망간은 0.05-0.25%로 관리한다.

알루미늄(Al)은 탈산을 목적으로 첨가되는데 첨가된 Al은 질소와 결합하여 미세한 AlN석출물을 형성하여 결정립도를 미세하게 하는 역할을 하기 때문에 본 발명에서와 같이 자기 차폐성이 우수한 소재를 만들고자 하는 경우에는 그 첨가량을 제한할 필요가 있다. 따라서, Al은 0.015%이하로 첨가한다.

규소(Si) 역시 탈산제로 사용되는 원소로서 전술한 바와 같이, Al의 함량을 제한한 경우에는 Si에 의한 탈산을 시키는 것이 필요하다. 또한, 미량의 Si첨가에 의해 투자율이 증가하여 자성향상의 효과도 있기 때문에 그 첨가량을 0.05%이상으로 한다. 그런데, 규소의 첨가량이 너무 높으면 흑화막 밀착성이 떨어지는 단점이 있으므로 규소는 0.15%이하로 제한한다.

상기와 같이 조성되는 강에는 기타 불가피한 불순물로 P, S, O 등의 원소들이 함유될 수 있으며, 이들의 관리범위는 통상의 방법대로 행하면 된다. 또한, 강의 흑화막밀착성을 보다 개선시키기 위해 Cr이 적정량 함유되는 경우도 있다.

[이너쉴드용 냉연강판의 제조방법]

상기와 같은 화학조성을 가진 강을 이용하여 이너쉴드용 냉연강판을 제조할 때 고려할 중요한 사항은 조대한 결정립을 얻어야 한다는 점이다. 즉, 결정립도의 증가에 따라 투자율이 증가되고, 보자력이 감소되기 때문에 조대한 결정립은 이너쉴드용 소재에서 매우 중요하다. 따라서, 조대한 결정립을 얻을 수 있도록 열간압연, 냉간압연 및 소둔 등의 공정이 행해져야 하는데, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 조성으로 용해된 강을 연속주조 또는 잉고트 주조를 행하여 슬라브를 제조한 후 균질화열처리 후 열간압연을 실시한다. 이때 균질화처리는 통상의 방법대로 하는데, 예를 들어 1100-1250℃의 온도로 하는 것이며, 열간압연은 910℃이상에서 종료할 필요가 있다. 그 이유는 온도가 Ar₃변태온도 보다 낮으면 상변태에 의해 페라이트가 형성되어 압연시 형상 및 두께제어가 곤란하기 때문이다.

열간압연된 강판은 산세후 냉간압연을 실시하고, 이때 중간소둔공정없이 1회의 냉간압연(예를 들어 압하율은 85-90%)에 의해 최종 제품두께 까지 압연한다.

본 발명에서는 상기와 같이 냉간압연된 소재를 연속식 소둔설비(continuous annealing line)를 이용하여 580-610℃의 범위에서 부분 재결정조직을 얻도록 열처리를 실시하는데, 그 특징이 있다. 이때의 연속소둔온도는 부분재결정을 얻을 수 있는 온도조건이다. 본 발명에 따라 연속소둔공정에서 얻어진 부분 재결정 조직이 후속되는 상소둔에서 변형소둔 효과를 보다 용이하게 나타내도록 하는 이유는 다음과 같이 추정된다.

일반적으로 변형소둔에서 조대립이 얻어지는 이유는 인접하는 결정립간의 변형에너지 차를 구동력으로 하여 결정립성장이 일어난다. 그런데, 선행기술(대한민국 특허출원 97-71422호)과 같이 냉간압연후 상소둔으로 재결정이 완료한 소재를 사용하여 변형소둔을 실시하는 경우에는 변형에너지 차이가 가해진 조질압연 압하율 만으로 일어나게 된다. 따라서, 조질압연의 압하율을 높여주면 변형에너지 차이가 커지게 되나, 실용적으로 가할 수 있는 조질압연의 압하율이 제한되어 있기 때문에 변형소둔에 의한 조대립발생온도는 높게 되고, 이에 따라 판 붙음 결합의 발생경향도 증가된다.

이에 비해 본 발명에서와 같이, 연속소둔을 통해 부분 재결정조직을 얻은 다음, 이 소재를 조질압연을 실시한 후 변형소둔을 실시하면 인접하는 결정립간에는 조질압연에 의해 가해진 변형에너의 불균일성외에도 부분재결정에 의한 변형에너지 불균일성이 동시에 존재하고 이에 따라 조대립 발생온도가 낮아지는 것으로 추정된다.

상기와 같이 부분 재결정 열처리를 실시한 소재는 상온에서 조질압연을 1.5-6.0% 압하율로 실시한다. 이때 조질압연 압하율은 너무 낮으면 변형소둔의한 조대립 성장 구동력이 약하기 때문에 1.5%이상으로 제한하며, 압하율이 높을수록 조대립성장에는 유리하나 이에 따라 특별히 강력한 압연기를 필요로 하기 때문에 통상의 조질압연기로 2회압연에 의해 가할 수 있는 압하율인 6.0%를 상한으로 한다.

조질압연된 소재를 마지막으로 열처리하여 조대립을 얻기 위한 공정으로 상소둔(변형소둔)을 실시한다. 상소둔의 상한온도는 판 붙음 결함이 발생치 않는 700℃를 상한으로 하였으며 하한은 조대립의 성장이 일어날 수 있는 온도인 640℃로 한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

먼저, 본 발명에서 화학조성의 한정이유를 실시예를 통하여 설명한다.

아래 표 1과 같은 화학조성을 가진 강을 용해한 후 아래 표 2와 같은 조건으로 제품을 제조하여 그 특성을 평가하였다.

강종	C	Mn	Si	Al	S	P	구분
1	0.0230*	0.18	0.005*	0.043*	0.013	0.014	비교강
2	0.0024	0.15	0.002*	0.038*	0.014	0.012	비교강
3	0.0018	0.16	0.240*	0.009	0.013	0.012	비교강
4	0.0022	0.15	0.080	0.008	0.012	0.013	발명강
*표시는 본 발명의 조건을 벗어난 것임.

강종	열간압연온도(℃)	연속소둔온도(℃)	조질압연 압하율(%)	상소둔온도(℃)	품질특성
					흑화막밀착성	보자력(Hc)	최대 투자율
1	910	600	2.5	680	양호	2.53	1960
2					양호	1.89	2270
3					불량	1.12	5570
4					양호	1.23	4960

상기 표 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제조조건은 본 발명의 범위이내이지만 각각의 화학조성에 따라 품질특성은 크게 차이가 있음을 알 수 있다. 강종1의 경우에는 탄소함량이 매우 높아서 자성이 크게 떨어졌는데, 이는 첨가된 탄소가 탄화물을 형성하여 자성을 해치기 때문이다. 강종2의 경우에는 탄소함량은 낮지만 Al의 첨가량이 높아서 강중의 질소와 결합하여 미세한 AlN 석출물이 생성되기 때문에 결정립의 조대화가 어렵기 때문이다. 또한, 강종3의 경우에는 자성은 매우 우수하지만 흑화막밀착성이 떨어지기 때문에 실제 고진공을 유지하는 브라운관 내부에 장착되는 경우에 부품의 표면으로부터 탈락되는 흑화막이 전자빔의 경로를 방해할 우려가 있고, 따라서, 적정한 화학조성이라고 볼 수 없었다. 강종3에 비해 Si첨가량을 줄인 강종4는 우수한 자성을 유지할 뿐만 아니라, 흑화막밀착성 역시 우수하기 때문에 본 발명에 적합한 화학조성임을 알 수 있었다.

[실시예 2]

다음은 본 발명에서 가장 중요한 부분인 조대립 발생조건을 실시예를 통하여 설명한다. 상기 표 1의 강종4를 아래 표 3과 같은 조건으로 제품을 제조한후 그 품질특성을 평가하고 그 결과를 표 3에 나타낸다.

구분	열간압연온도(℃)	연속소둔온도(℃)	조질압연 압하율(%)	상소둔온도(℃)	품질특성
					보자력(Hc)	최대 투자율
비교예1	910	550*	2.5	680	1.76	2480
비교예2	910	580	1.5*	680	1.95	2160
비교예3	910	590	2.0	600*	2.03	2030
비교예4	910	630*	2.5	650	1.64	3140
발명예1	910	610	2.0	640	1.24	4850
발명예2	910	580	2.0	700	1.18	5480
발명예3	910	610	5.2	680	1.02	5920
*표시는 본 발명의 조건을 벗어난 경우임.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 비교예1은 연속소둔온도가 낮아서 1차소둔후의 미세조직이 전혀 재결정이 일어나지 않은 변형립으로 나타났으며 이에 따라 상소둔시 결정립의 성장이 이루어지지 않았기 때문에 자성이 나쁜 것으로 해석된다. 또한, 비교예2는 조질압하율이 적정 범위보다 낮아서 변형소둔에 필요한 구동력이 충분치 않았다. 비교예3은 상소둔 온도가 낮아서 변형소둔의 구동력은 충분하였더라도 결정립성장에 필요한 소둔조건을 확보하지 못하였기 때문에 각각 자성이 나쁘게 나타났다. 또한 비교예4의 경우에는 연속소둔 온도가 충분히 높아서 재결정조직이 얻어졌으며, 이 때문에 변형소둔의 구동력으로는 조질압하율 만이 기여하는데 부분재결정 조직에 비해 그 구동력이 낮기 때문에 결정립조대화 효과를 충분히 얻을 수 없었다.

이에 반해, 본 발명예들은 각각의 조업인자가 적정범위 내에서 유지되었기 때문에 자성에 충분히 향상될 수 있는 조대립이 얻어졌다. 한편, 이 중 발명예3에서 얻어진 미세조직을 도 2에 나타내었다. 도 2에서는 결정립의 크기가 약 80㎛이상으로 매우 조대하여 우수한 자성이 얻어진 결과와 일치된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 기존의 2회압연과 탈탄소둔공정 대신 1회압연에 의해 제조하고도 결함발생(판붙음)을 낮출수 있는 매우 경제적인 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 재결정을 위한 상소둔대신 부분재결정을 위한 연속소둔을 행하므로 소둔공정에서도 큰 이점이 있다.

Claims (1)

1. 중량%로, C:0.0025%이하, Mn:0.05-0.25%, Si:0.05-0.15%, Al:0.015%이하 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 균질화처리하여 910℃이상의 온도에서 열간압연한 후, 냉간압연하고 580-610℃ 범위에서 연속소둔하여 부분재결정조직을 얻은 다음, 1.5-6.0% 압하율로 조질압연한 후 640-700℃ 범위에서 상소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 자기차폐성이 우수한 브라운관 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법.