KR100415654B1 - 흑화막 밀착성 및 자기차폐성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판 제 조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 TV 브라운관등에 사용되는 이너쉴드(inner shield)용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 흑화막 밀착성이 우수하고 자기차폐효과가 우수한 이너쉴드용 냉연강판을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 이너쉴드용 냉연강판에 있어서, 중량%로 C:0.003% 이하, Mn:0.2% 이하, P:0.03% 이하, S:0.008% 이하, 고용 Al:0.03% 이상, N:0.006% 이하, Cr:0.02-0.040%, 나머지는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성토록 한 Al-킬드강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화 처리후, Ar₃직상에서 마무리 압연하고, 700℃ 이상 온도에서 권취한 다음, 90% 이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하고, 계속하여 600-680℃ 범위에서 상소둔을 행하는 흑화막 밀착성 및 자기차폐성질이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

흑화막 밀착성 및 자기차폐성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판 제조방법

본 발명은 칼라 TV 브라운관 및 모니터 브라운관 안에 들어가는 이너쉴드(Inner Shield)용 냉간압연 강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기차폐효과 및 흑화막 밀착성이 우수한 이너쉴드용 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것이다.

이너쉴드는 브라운관 외부의 간섭을 차단하여 전자총에서 발생되는 빔이 정확히 새도우 마스크 구멍을 통해 형광면에 도달시킴으로서 화면의 선명도를 높여주는 부품이다. 통상적으로 이너쉴드는 25" 이하 소형 TV 에 장착되는 일반형 이너쉴드와 25" 이상 대형 TV 및 PC 모니터에 장착되는 고투자율 이너쉴드로 나누어지는데, 일반형 이너쉴드는 Ti 첨가 Al 킬드강을 사용하고, 고투자율 이너쉴드에 사용하는 냉연강판은 특수원소 무첨가 극저탄소 Al 킬드강을 사용하여 열연, 산세, 냉연, 소둔을 거쳐 제조된다. 이렇게 제조된 냉연제품은 브라운관 제조업체에서 굽힘(Bending)가공과 전자빔 난반사 방지 및 전자빔 충돌열 흡수목적의 흑화막 처리를 거쳐 브라운관에 장착하게 된다.

통상, 0.18mm 두께 이하로 제조되는 이너쉴드는 우수한 자기적 특성, 즉, 고투자율을, 저보자력을 가져야 하며 흑화막 처리시 밀착성 향상을 위하여 우수한 표면특성을 가져야 하는데, 우수한 자기적 특성을 갖기 위해서 적절한 소재성분의 선택 및 적정소재 제조공정을 통하여 소재의 화학적 미세조직적으로 조정을 하여야 한다.

한편, 이미 공지된 기술은 크게 네가지로 나눌 수 있는데, 즉, ① 특수원소를 첨가하지 않은 저탄 이하의 성분의 강종(일본 특개소 63-212597 과), ②Ti 를 첨가한 극저탄소성분의 강종(일본특개소 63-321324), ③ B 을 중량비로 'B/N=0.5-2.0' 으로 첨가한 극저탄소성분의 강종(일본특개소 64-283834), ④ B 을 중량비로 B/N=0.5 이상, (B/N=1)+0.005% 이하로 첨가한 극저탄소성분의 강종(대한민국 특허출원 제 95-50135 호)을 적정한 조건으로 열연 및 냉연을 거쳐 제조되는 기술이다.

그러나, 상기 ①의 공지기술은 저탄소강 모재에 고용 석출원소를 미첨가하여 가공시 시효로 인한 스트레쳐 스트레인(Strecher strain)이 발생하여 표면균일성이 불량하므로 수요가 가공공정중 흑화막처리시 밀착성이 불량하게 된다. 또한 저탄소 모재와 통상의 연속소둔을 통해 제조되었기 때문에 입자조직이 작아서 보자력이 높게 되어 자기차폐 효과가 불량하다는 단점이 있다.

상기 ②의 공지기술은 Ti 를 첨가함으로서 표면특성은 우수하게 되지만 Ti첨가로 인한 보자력이 높아져 이너쉴드 소재로서의 품질을 만족하기 어려우며, 또한 연속소둔을 이용하였기 때문에 입자조직이 작아서 보자력이 높게 되어 자기차폐효과가 불량하다는 단점이 있다.

상기 ③의 공지기술은 극저탄소강 모재에 [B]을 첨가하여 고용원소인 [N]을 석출시켜 시효방지를 통한 표면균일성이 우수하게 되지만, BN 석출 이외에 잔여 [B]는 입자(Grain)를 미세하게 하는 성질이 있어 그에 따른 보자력이 높아지고, 또한 연속 소둔을 이용하였기 때문에 입자조직이 작아서 보자력이 높게 되어 자기차폐 효과가 불량하므로 이너쉴드용도에 적절치 않은 문제가 있다.

상기 ④의 공지기술은 극저탄소강 모재에 [B]을 첨가하여 고용원소인 [N]을 석출시켜 시효방지를 통한 표면균일성이 우수하고 BN 석출 이외에 잔여 [B] 을 최소화함으로서 입자미세화를 방지한 내용이지만, B 첨가 자체로 미세한 석출물이 생성되어 입자미세화는 불가피하게 되고, 그에 따라 보자력은 높아진다. 또한, 연속소둔을 이용하였기 때문에 입자조직이 작아서 보자력이 높게 되어 자기차폐 효과가 불량하므로 이너쉴드용도에 적절치 않은 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결키 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 연속소둔이 아닌 BAF(Batch Annealing Furnece)소둔을 이용하여 조직입자의 조대화를 극대화하여 흑화막 밀착성이 우수하고 보자력이 낮아 자기차폐효과가 우수한 이너쉴드용 냉연강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 일반 냉연강판의 결정립크기와 보자력과의 상관성을 나타내는 그래프

도 2는 비교강(a) 및 발명강(b)를 각각 소둔 완료한 후의 조직사진

(입자크기 비교)

상기 목적달성을 위한 본 발명은 이너쉴드용 냉연강판에 있어서, 중량%로 C:0.003% 이하, Mn:0.2% 이하, Si:0.5-1.0%, P:0.03% 이하, S:0.008% 이하, 고용 Al:0.03% 이상, N:0.006% 이하, Cr:0.02-0.060%, 나머지는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 극저탄소 Al-킬드강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화처리후, Ar3 직상에서 마무리 압연하고, 700℃ 이상 온도에서 권취한 다음, 90% 이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하고, 계속하여 600-680℃ 범위에서 상소둔을 행하는 흑화막 밀착성 및 자기차폐 성질이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

상기 탄소함량은 0.0035 이상이 되면 고용탄소의 증가로 최종 소둔후 항복점 연신을 유발시켜 프레스 성형성 및 표면균일성을 나쁘게 되고 자기시효를 일으켜 보자력을 높게 하므로서 자기차폐효과를 해치므로 탄소함량을 0.003% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 탄소함량은 낮게 관리할 수록 좋다.

상기 Mn 의 함량이 0.2% 이상인 경우에는 Mn 의 고용강화에 의해 재질이 경화되거나 성형성이 악화되고, 또한 Mn 에 의한 석출물 증가로 보자력을 높게 하여 자기차폐효과를 해치므로, 상기 Mn 의 함량은 0.2% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 P 는 고용경화 효과가 가장 큰 치환용 합금원소로서, 0.03% 이상 첨가시 재질 경화 및 성형성이 나빠지므로 상기 P 의 함량은 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S 는 열간취성을 일으키는 취약한 원소로서, 성분범위를 낮게 관리할수록 좋으며, 또한, Mn 계 황화물로 석출하기 때문에 보자력을 낮추기 위해서는 그 상한을 0.008%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al 은 강의 탈산을 위해 첨가하는 성분으로서 [Si]과 마찬가지로 비저항 증가 원소인데, 그 첨가량이 증가할수록 자기차폐효과는 증가된다. 그러나, Al 은 [N]과 결합하여 AlN 석출물을 만드는데 미세한 AlN 석출물은 제품생산중 소둔시 입자 성장을 방해하므로 보자력을 높게 하여 자기차폐효과를 감소시킨다.

이러한 이유로 Al은 [N]과 결합하는 량을 뺀 순수 고용 Al 을 0.03% 이상 첨가하여야 하며, 0.03% 미만 첨가시 저보자력 확보효과가 감소되어 자기차폐기능을 해치게 된다.

구체적으로 고용 Al 량이 0.035 이상 이려면 Al 에 대한 [N]의 결합량이 (27/14)[N]을 더해 주어야 하므로 첨가량 (27/14)[N]+0.03% 이상으로 제한하여야 한다.

상기 N 은 침입형 원소로서 {111} 집합조직을 억제하여 가공성을 해치고 입자성장을 방해하여 연신율을 저하시키며, 질화물을 형성하고 보자력을 높게 하여 자기차폐 기능을 해치므로 낮게 관리할수록 좋은데, 시효현상을 최소화하기 위해 그 상한을 0.006%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Cr 은 흑화막 밀착성을 향상시키는 원소로서 흑화막 밀착성이 악화되면 브라운관내에 떨어진 흑화막의 작은 조각들이 TV화면의 색상을 나쁘게 하고 내전압 특성을 열화시키므로 Cr 을 미량 첨가하면 밀착성 향상을 죄할 수 있다. 그러나,Cr량이 0.02% 이하가 되면 그 효과가 약하고 0.06% 이상으로 되면 흑화막 밀착성 향상이 포화를 이룰 뿐 아니라 제조원상승, 재질경화 효과를 나타내게 된다.

이하, 본 발명에 따른 냉연강판의 제조조건에 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 압연온도를 Ar₃변태점 이하로 작업을 하면 페라이트+퍼얼라이트 2상 조직에서 압연되므로 이상 조대립이 발생되고 그에 따라 제품가공시 불량발생의 요인이 된다. 따라서 상기 열간마무리 압연온도는 Ar₃변태점 이상, 구체적으로 910℃ 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 열간압연된 강판은 700℃ 이상에서 권취하는 것이 바람직한데, 그 이유는 권취온도가 700℃ 이하로 낮게 작업되면 최종 제품의 입자(Grain)크기가 미세하게 되어 보자력이 높아져서 이너쉴드 용도에 부적합하게 되므로, 보자력을 낮추기 위해서 입자크기를 크게 하여야 하고, 따라서 가능한한 열연권취온도는 700℃ 이상 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

상기 냉간압하율은 이너쉴드의 요구 두께에 따라 달라지게 되므로 냉간압연은 형상이나 두께정밀도 제어를 고려하여 실시하는데, 냉간압하율을 90% 이하로 하여 냉간압연을 할 경우 동일두께의 냉연판을 얻기 위해 필요한 열연판 두께가 얇아지는 것을 의미하기 때문에 열연공정에 부하를 주게 되어 열연판의 형상이 악화되는 문제가 발생되므로 냉간압연시 압하율을 90% 이상의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.

상기 냉간압연된 강판은 강의 인성을 주기 위하여 소둔을 하게 되는데, 통상의 소둔방법인 연속소둔을 이용하였을 경우 급가열, 급냉각의 단시간 소둔을 행하므로 소둔판의 조직입자 크기는 미세하게 형성되고 강판이 보유하는 보자력은 높게 되어 자기차폐효과가 불량하게 된다. 따라서 본 발명에서는 소둔후 입자의 조대화를 위하여 상소둔인 BAF 를 이용하여 소둔을 행하는데, 600℃ 이하로 가열할 경우, 재결정온도 이하로 냉간압연 상태와 동일한 조직으로 되어 소둔효과가 없게 되고, 680℃ 이상의 온도로 가열시, 고온에 의한 판붙음 현상이 발생하여 표면에 불량하게 되므로 상소둔온도를 600-680℃ 로 제한함이 바람직하다.

상기와 같이 제조된 냉연강판은 흑화막 밀착성 및 자기차폐 성질이 우수하여 이너쉴드용으로 적합하게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기표 1과 같은 조성을 갖도록 극저탄소 Al-킬드강을 전로에서 용해하여 노외정련처리를 한 후 연속주조하여 강 슬라브를 제조하였다. 이때, 하기표 1에 나타난 발명강(1-2) 및 비교강(3-6)은 모두 노외정련후 최종강 성분이며, 발명강의 경우, 시효방지용 및 저보자력을 확보하기 위해 [C], [N]등 고용원소를 극저로 관리하고, 흑화막처리시 밀착성을 향상시키기 위하여 Cr 을 첨가하였고, 전기비저항을 상승시켜 저보자력을 확보하기 위해 Si 첨가, 고용 Al 0.03% (첨가 Al(27/14)[N]+0.03%) 이상을 첨가하였다. 비교강(4)는 상기 설명한 공지기술 ①의강이고 비교강(5), (6)은 각각 상기 공지기술 ②,③에 해당되는 강종이다.

[표 1]

상기표 1과 같은 조성을 갖는 강 슬라브를 1250℃ 의 온도에서 균질화처리한 다음, Ar₃직상온도인 910℃ 부근에서 2.0mm 의 두께로 마무리 열간압연을 한 후, 표 2에 표기한 열연권취온도에서 권취하고 통상의 방법으로 산세를 행하였다. 산세된 열연강판은 0.18mm 로 냉간압연후 하기표 2에 표기한 냉연소둔온도에서 BAF 소둔 혹은 연속소둔 실시후 1.0% 조질압연을 하여 최종 냉연강판의 두께가 0.18mm 인 냉연강판을 얻었다.

얻어진 소재의 기계적 성질과 이너쉴드 가공공정후 최종제품의 품질을 표 2에 나타내었다.

[표 2]

(주)BAF(Batch Annealing Furnace) : 상소둔

CAL(Continuous Annealing Line) : 연속소둔

상기 표 1,2 에 나타난 바와같이, 발명재(1-2)의 경우에는 Cr 을 첨가하여 흑화막 밀착성이 우수하고, 저보자력 확보를 위하여 [Si]을 0.5% 이상 첨가, [Al]을 (27/14)[N]+0.03% 이상 첨가하고, 열연권취온도를 상향조정하고, 소둔공정을 연속소둔을 대신해 BAF로 행함으로서 입자크기를 조대하게 하여 보자력을 최대한 낮춤으로서 자기차폐성질이 우수하였다.

반면에, 발명강(1)을 600℃ 에서 저온권취한 비교강(1A)의 경우에는, BAF 소둔을 했음에도 불구하고 저온권취로 인한 입자 미세화로 보자력이 높게 되므로, 자기차폐 불량으로 동용도에 적합치 않다. 또한 발명강(1)을 BAF가 아닌 CAL 에서 연속소둔함으로서 입자성장이 충분히 일어나지 않아 보자력이 높게 되므로 자기차폐 불량으로 동용도에 적합치 않다. 비교강(4)의 경우, 상기 공지기술 ①에 해당되는것으로서, 탄소량이 0.03% 로 높은 반면 고용원소를 고정시키는 특수원소가 첨가되지 않아 시효(YP-El=5%)로 인한 표면균일성이 불량하였고, 저탄소강 및 연속소둔으로 인한 입자 미세화로 보자력이 높아 자기차폐성질이 불량하였다. 또한, Cr 미첨가로 흑화막 처리시 밀착성이 불량하였다.

비교강(4)의 경우 열연 저온권취, BAF 소둔을 하였으나, [Al] 성분이 (27/14)[N]+0.03% 값인 0.041% 에 미치지 못하는 0.038% 로 첨가됨으로서, 보자력이 높아 자기차폐성질이 불량하였다.

비교강(5)의 경우, 상기 공지기술 ②에 해당하는 것으로서, 고용원소 고정용 특수 원소로 [Ti]을 첨가 및 연속소둔을 행함으로서 보자력이 높아졌으며, [Al]이 (27/14)[N]+0.03% 에 미치지 못하였으므로 자기차폐성질이 불량하고, Cr 미첨가로 흑화막 처리시 밀착성이 불량하였다. 비교강(6)의 경우 상기 공지기술 ③에 해당하는 것으로서, B 을 첨가함으로써 고용 B 에 의해 입계(Grain Boundary)강화가 발생되어 입자가 미세하게 되고, 연속소둔을 행함으로서 입자가 미세하게 되었으며, [Al]이 (27/14)[N]+0.03% 에 미치지 못하였으므로 보자력이 높아져 자기차폐성질이 불량하고, Cr 미첨가로 흑화막 처리시 밀착성이 불량하였다.

한편, 일반 냉연강판의 결정립 크기와 보자력과의 관계를 살펴보면 도 1과 같이 결정립 크기가 클수록 보자력이 작아지며, 이에 따라 차폐효과는 큼을 알 수 있다.

이러한 사실로 미루어볼때 비교강과 발명강을 소둔완료했을 때 각각의 조직을 나타낸 도 2(a)(b)의 경우처럼, 발명강(b)의 경우에는 비교강(a)의 경우보다 결정립이 조대화되어 차폐효과가 우수하게 됨이 확인되고 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 극저탄소 킬드강의 조성 및 제조조건을 적절히 제어하는 한편 상소둔을 적용하므로써 강판의 결정립을 극대화하여 흑화막 밀착성이 우수하고 보자력이 낮아 자기차폐효과가 우수한 냉연강판이 제공되며, 이러한 냉연강판은 칼라 TV브라운관등의 이너쉴드용으로 매우 적합하게 유용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이너쉴드용 냉연강판에 있어서,

   중량%로 C:0.003% 이하, Mn:0.2% 이하, P:0.03% 이하, S:0.008% 이하, 고용 Al:0.03% 이상, N:0.006% 이하, Cr:0.02-0.060%, 나머지는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 Al-킬드강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화처리후, Ar₃직상에서 마무리 압연하고, 700℃ 이상 온도에서 권취한 다음 90% 이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하고, 계속하여 600-680℃ 범위에서 상소둔을 행함을 특징으로 하는 흑화막 밀착성 및 자기차폐성이 우수한 이너쉴드용 냉연강판의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 상기 Al 량은 (27/14)[N]+0.03% 이상의 범위로 첨가되도록 함을 특징으로 하는 제조방법