KR100514786B1 - 자기차폐성이 우수한 브라운관용 이너쉴드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브라운관용 이너쉴드에 관한 것이며; 그 목적은 자기차폐성이 우수한 브라운관용 이너쉴드를 제공함에 있다.

본 발명에 의한 브라운관 이너쉴드의 제조방법은, 중량%로, C: 0.0025%이하, Si: 0.03~ 0.15%, Mn: 0.1~ 0.3%, P: 0.015%이하, S: 0.01%이하, Al: 0.02%이하, N: 0.025%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 910℃이상에서 열간압연을 행한 후, 670~ 730℃에서 권취한 다음, 권취된 열연재를 70~ 85%의 압하율로 1회 냉간압연하고, 냉간압연된 강판을 이너쉴드로 성형하고, 성형된 이너쉴드의 표면을 흑화막 처리전 또는 흑화막 처리 후 700~ 850℃에서 적어도 10분 이상 열처리하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

자기차폐성이 우수한 브라운관용 이너쉴드의 제조방법{A METHOD OF MANUFACTURING INNER SHIELD FOR BRAUN TUBE HAVING SUPERIOR MAGNETIC SHIELD PROPERTIES}

본 발명은 브라운관용 이너쉴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기차폐성이 우수한 브라운관용 이너쉴드의 제조방법에 관한 것이다.

TV, 컴퓨터 등에 사용되는 브라운관 내부에 설치되는 이너쉴드(inner shield)는 외부자계를 차폐함으로써 전자총에서 나온 전자빔이 원래의 위치에 도달하게 하는 역할을 수행하여 화면의 찌그러짐이나 색번짐 등의 불량을 방지한다. 도1에는 일반 브라운관 구조를 개략적으로 보이고 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 브라운관(10) 내부에 지자계를 포함한 외부자계가 침투하면 전자총(12)에서 발사되는 전자빔(13)은 휘어서 경로를 이탈하게 되어 정확히 새도우마스크(15) 구멍에 도달할 수가 없게 된다. 이에 따라 칼라화면에 색번짐이 발생하여 화질불량을 초래하게 되므로 이너쉴드(11)는 외부자계를 차단하여 전자빔(13)의 휨을 방지하는 역할을 한다. 도1에서 미설명부호 "14"는 프레임, "16"은 형광스크린이다.

상기 이너쉴드에 요구되는 가장 중요한 품질 특성은 자기차폐능이며, 이러한 특성은 냉연강판의 투자율(permeability, μ)과 보자력(coercive force, Oe)에 의해 결정된다. 이너쉴드용 냉연강판은 우수한 자기차폐성이 요구되는데, 이를 위해서는 결정립을 가능한 크게 관리하는 것이 중요하다. 결정립을 크게하기 위해서는 불순물이 거의 없는 고순도 및 고청정강의 제조가 중요하며, 결정립의 성장을 방해하는 알루미늄 또는 망간화합물 등의 미세 석출물이 없어야 한다.

대표적인 이너쉴드용 냉연강판의 제조기술로서, 일본특허 소60-255924에는 탄소함량이 0.08%이하인 강을 사용하여 열간압연 및 1차 냉간압연을 실시한 다음 탈탄소둔을 실시하여 최종 탄소함량이 0.01%이하인 재결정된 제품을 다시 압하율 5~17%의 범위로 2차 냉간압연을 실시하고 나서, 680~800℃의 범위에서 2차 소둔을 실시하고, 마지막으로 압하율 50% 이상의 조건으로 3차 냉간압연을 실시하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 방법으로 제조되는 제품의 경우 자기적 성질은 우수하지만, 복잡한 공정을 거치기 때문에 제조원가가 높아지고 제조공정상 불량 발생이 많은 단점이 있다.

이러한 문제점을 달성하기 위하여 대한민국 공개특허 99-51981에서는 냉간압연 및 재결정 소둔후 조질압연을 실시한 다음 변형유기소둔을 660~720℃ 범위에서 실시하는 방법을 제안하고 있다. 이 방법의 경우는 1회의 냉간압연 및 소둔으로 결정립을 성장시킬 수 있으나, 소둔온도가 높기 때문에 판붙음(sticking) 결함이 발생될 수 있는 가능성이 높고, 재결정을 위해 상소둔공정을 채택하고 있기 때문에 장시간 소둔에 따른 에너지 소비가 많은 단점이 있다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 일본 공개특허 소60-255924 및 대한민국 공개특허 2000-40620에서는 냉간압연을 2회 또는 그 이상 실시하는 방법도 제안되고 있으며, 현재는 이 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 도2a는 이러한 이너쉴드의 제조공정을 보이고 있다.

그러나, 이러한 제조방법들은 대부분 2차 또는 그 이상의 냉간압연 및 소둔을 실시해야 하기 때문에 공정이 복잡하고 제조원가가 높은 단점을 가지고 있다. 특히, 점점 대형화되고 평면화되어가는 브라운관의 추세에 대응하기 어려운 점이 있다. 평면 브라운관의 경우 대부분 29인치 이상의 대형 브라운관이 주류를 이루고 있는데, 기존의 곡면 브라운관에 비해 구조적으로 개방부가 많고 고온강도를 확보하여야 하기 때문에 기존의 이너쉴드에 비해 더욱 우수한 자기차폐성 및 강도를 요구하고 있지만, 기존의 공지기술에 의한 제품으로는 대응에 한계가 있다.

본 발명자들은 이와같은 종래의 문제점을 해결하고자 이너쉴드 강판 소재 제조에서부터 최종 이너쉴드 제품이 완성하기까지 전체 공정을 철저히 조사, 실험 및 연구한 결과를 바탕으로 본 발명을 제안한 것으로서, 본 발명은 브라운관의 대형화 및 평면화 추세에 부응하여 기존보다 자기차폐능이 월등히 우수하면서도 제조가 용이한 이너쉴드의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 브라운관 이너쉴드의 제조방법에 있어서,

중량%로, C: 0.0025%이하, Si: 0.03~ 0.15%, Mn: 0.1~ 0.3%, P: 0.015%이하, S: 0.01%이하, Al: 0.02%이하, N: 0.025%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 910℃ 이상에서 열간압연을 행한 후, 670~ 730℃에서 권취한 다음, 권취된 열연재를 70~ 85%의 압하율로 1회 냉간압연하고, 냉간압연된 강판을 이너쉴드로 성형하고, 성형된 이너쉴드의 표면을 흑화막 처리전 또는 흑화막처리후 700~ 850℃에서 적어도 10분 이상 열처리하는, 자기차폐성이 우수한 이너쉴드의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 도2b를 통하여 상세히 설명한다.

도2b는 본 발명의 이너쉴드 제조과정을 보이는 것으로서, 우선 본 발명의 이너쉴드용 냉연강판 중에 함유되는 탄소함량은 낮을수록 투자율이 높아지고 자기시효에 의한 자기적 특성의 열화가 없지만, 현재의 상업적 생산기술 측면에서 가능한 범위와 품질수준과의 영향을 고려하여 0.0025중량%(이하, `%')이하로 설정함이 바람직하다.

Si은 탈산제로 사용되는 원소로서 많이 첨가할수록 자기적 특성이 향상되는 효과가 있는데, 이를 위해 적어도 0.03%이상 함유함이 바람직하다. 그러나, 브라운관 장착 전 행하는 흑화막 처리공정에서 흑화막의 밀착성이 떨어지는 단점이 있기 때문에 Si의 함량은 0.15%를 상한으로 제한할 필요가 있다.

Mn은 MnS와 같은 화합물을 형성하여 취성을 방지하는 효과가 있지만, 0.3%이상인 경우는 고용강화에 의해 재질이 경화하는 한편 석출물 증가로 자기차폐효과가 떨어지므로 0.3%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, Mn의 함량이 0.1%이하인 경우는 강도가 저하되기 때문에 0.1%이상 관리하는 것이 좋다.

상기 P, S, Al, N등의 성분은 결정립 성장 저해원소로 자기적 특성을 떨어뜨리기 때문에 위에서 제시한 성분범위 이하로 관리하는 것이 좋다.

그 다음, 도2b와 같이, 상기 조성으로 용해된 강을 연속주조를 통하여 슬라브를 제조한 후 열간압연을 실시한다. 열간압연은 Ar₃변태온도 보다 높은 910℃이상에서 종료할 필요가 있다. 온도보다 낮으면 상변태에 의해 페라이트가 형성되어 압연시 형상 및 두께 제어가 곤란한 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 마무리 열간압연을 행한 후에는 약 670~ 730℃의 범위에서 통상의 방법으로 고온 권취함이 바람직하다.

그 다음, 상기와 같이 열간압연된 강판은 통상의 방법으로 산세를 하고 냉간압연을 행한다. 본 발명은 1차 냉간압연 및 소둔으로 최종제품을 생산하기 때문에 적절한 압하율을 설정하여 최종두께를 맞추어야 한다. 적정 냉간압하율은 최종 제품의 주문두께에 따라 달라질 수 있지만, 70~85%의 냉간압하율이 적정하다. 그러나, 본 발명강의 경우는 기존의 제품과 달리 압하율에 따른 품질영향이 미비하므로 크게 제한을 받지는 않는다.

상기 냉간압연이 종료된 강판은 성형을 통하여 경질(full hard) 상태에서 바로 냉연강판을 사용하여 이너쉴드로 사용이 가능하다. 또한, 이너쉴드의 용도상 가공이 필요한 경우는 680~ 720℃의 온도, 보다 바람직하게는 약 700℃ 부근에서 재결정 소둔을 실시하여 재질을 확보할 필요가 있다.

이너쉴드의 성형은 보통 프레스 가공을 행하는데, 이너쉴드의 형상에 따라 벤딩 가공 또는 드로잉을 행할 수 있다.

그 다음, 성형된 이너쉴드는 통상의 방법으로 흑화처리를 한다. 일례로, 흑화처리는 LNG와 수분을 포함한 분위기에서 약 400~ 650℃의 온도에서 유지하면 된다. 흑화처리된 이너쉴드는 표면에 Fe₃O₄ 피막이 형성되어 브라운관내에서 빛의 산란을 막고 녹 발생을 방지한다.

이후, 본 발명에서는 상기와 같은 흑화막을 형성하기 전 또는 후에 이너쉴드를 열처리함에 특징이 있다. 즉, 기존의 방법과는 달리 본 발명은 이너쉴드용 냉연강판을 제조시 1회의 냉간압연만을 부여하면서 흑화처리를 하는데, 흑화처리전 또는 후에 이너쉴드를 적정 범위에서 열처리함으로써 이너쉴드의 자기적 특성을 월등히 향상시키는 것이다. 상기 열처리 조건은 700~850℃가 적당하다. 자성 측면에서는 고온으로 갈수록 자기적 특성이 향상되나, 850℃이상에서는 자기적 특성의 향상이 포화상태에 이르기 때문에 더 이상 고온으로 처리할 필요가 없으며, 700℃이하에서는 목표하는 자기적 특성의 확보가 곤란하다. 또한, 열처리는 자기적 특성을 고려하여 적어도 10분 이상으로 행하는 것이 바람직하다. 열처리 시간이 10분 이하일 경우는 자기적 특성의 향상이 미흡하다. 바람직하게는, 10~ 20분 사이에서 열처리하는 것이며, 보다 바람직하게는 15~ 20분 동안 열처리하는 것이다. 열처리를 20분 이상할 경우는 자기적 특성의 향상이 더 이상 진전되지 않아 생산성 측면에서 그 이상 처리할 필요가 없다.

이상과 같이 제조된 이너쉴드는 기존의 2차 혹은 그 이상의 냉간압하를 실시한 제품에 비해 원판 상태의 자기적 특성은 열세하지만 흑화처리전 또는 후에 간단한 열처리 공정을 통하여 기존에 비해 훨씬 우수한 자기적 특성을 확보할 수가 있다. 물론 열처리 공정이 추가되는 요인이 있지만, 1회의 냉간압연만을 행한다는 점과, 하기 실시예에서와 같이 이너쉴드 자체의 월등한 자기차폐성을 감안하다면 본 발명은 상당한 잇점을 갖는다. 즉, 이렇게 제조되는 본 발명의 이너쉴드는 보자력이 0.6Oe이하, 투자율이 7500μ로서, 기존에 비하여 매우 우수한 자기적 특성을 나타내어 대형 브라운관, 바람직하게는 평면 브라운관에 적합하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 본 실시예로 국한되지 않음은 물론이다. 구체적인 예로서 이너쉴드의 성형은 용도에 따라 그 형상을 변경할 수 있는 것이다.

[실시예]

아래의 표 1과 같은 조성을 갖는 극저탄소강을 연속주조를 통하여 슬라브를 제조한 다음, 910℃ 부근에서 열간압연을 행한 후 권취하고, 권취된 열연코일을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하였다. 이때, 발명재(1)과 종래재들은 냉간압연후 소둔을 행하였다.

이렇게 제조된 냉연강판을 이용하여 이너쉴드로 성형한 후, LNG와 수분이 1: 10인 분위기로에 통과시켜 약 600℃에서 20분 동안 흑화막처리를 행하였다. 이때, 흑화막처리후 발명재와 비교재는 모두 표2와 같은 조건으로 열처리를 행하였다. 이 열처리의 효과는 흑화막처리전 실시해도 동일하다. 이와같이 제조된 이너쉴드에 대하여 자기적 특성을 평가하고 그 결과를 표3에 나타내었다. 상기 자기적 특성중 흑화막 밀착성은 흑화막이 형성된 강판에 점착성 테이프를 부착한 후 테이프를 제거하였을 때 테이프에 의해 흑화막이 제거되었는지 아닌지 여부를 가지고 판단하였다.

강종	화학조성(중량%)
	C	Mn	Si	P	S	Al	N
발명강A	0.0021	0.13	0.03	0.014	0.009	0.008	0.0020
발명강B	0.0022	0.13	0.03	0.013	0.008	0.013	0.0018
비교강C	0.0019	0.16	0.24	0.012	0.013	0.009	0.0040
발명강D	0.0023	0.15	0.15	0.015	0.007	0.001	0.0049

구분	강종	마무리 압연온도(℃)	권취온도(℃)	냉간압연				열처리
				1회 압하율(%)	1차 소둔(℃)	2회 압하율(%)	2차 소둔(℃)	온도(℃)	시간(분)
발명재1	A	910	700	85	700	-	-	830	15
발명재2	A	910	700	80	-	-	-	800	20
비교재	A	910	700	85	-	-	-	600	15
종래재1	B	845	700	53	830	-	-	-	-
종래재2	C	910	700	85	760	-	-	-	-
종래재3	D	910	700	85	760	40	640	-	-

구분	흑화막 밀착성	보자력(Oe)	투자율(μ)
발명재1	양호	0.53	8015
발명재2	양호	0.59	7984
비교재	양호	1.77	3256
종래재1	양호	1.95	2200
종래재2	불량	1.07	4567
종래재3	양호	1.21	4521

표1 내지 표3에서도 나타난 바와 같이, 종래재(1)의 경우는 강의 성분은 발명의 조건을 만족하나, 별도의 열처리 조건없이 저압하 및 고온소둔을 통하여 최종 이너쉴드는 보자력 1.95Oe, 투자율이 2200에 불과하였다.

또한, 종래재(2)의 경우 자기적 특성이 중요한 요소인 전기강판의 소재를 이용한 것으로 Si성분의 첨가량을 증가시켜 우수한 자기적 특성을 얻을 수 있는 반면 흑화막 처리시 밀착성이 떨어지는 불량이 발생되어 고진공을 유지해야하는 브라운관 내부의 이너쉴드용으로는 사용이 불가능한 단점이 있었다.

또한, 종래재(3)의 경우는 대한민국 공개특허 2000-40620에서 제안하고 있는 방법에 의해 제조된 것으로서, 강중 성분조성은 발명강과 유사하고 2회압연 및 소둔을 통하여 어느 정도 자기적 특성을 확보할 수 있지만, 1회압연으로 또는 1회압연후 소둔을 통하여 최종제품을 생산할 수 있는 본 발명강에 비해 제조원가가 2배 이상 소요되며, 자기적 특성도 본 발명에 비하여 크게 떨어짐을 알 수 있었다.

한편, 동일한 열처리 조건으로 제조한 경우라도 본 발명에서 제시한 범위에서 벗어난 비교재의 경우는 목표로 하는 보자력을 확보할 수가 없었다.

반면, 본 발명재(1)(2)의 경우 강중 화학조성 및 제조조건 관리범위 내에서 자기적 성질이 보자력 0.6Oe이하, 투자율 7000이상을 보이고 있다. 즉, 본 발명의 이너쉴드는 기존에 비해서도 월등히 우수한 자기적 특성을 확보할 수 있으며, 가공 및 흑화처리성도 양호하게 나타났다. 특히, 발명재(2)와 같이, 가공용이 아닌 경질용 소재로 이너쉴드를 제조하는 경우 1차 냉간압연된 경질 상태로서도 월등한 자기적 특성을 확보할 수가 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 1회 압연 또는 1회 압연 후 소둔에 의해 얻어진 소재를 흑화막 처리전 또는 후에 적절히 열처리함으로써, 자성이 우수한 이너쉴드를 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 이너쉴드는 적어도 기존의 이너쉴드에 비하여 자기차폐성능 매우 우수한 효과가 있다.

도1은 브라운관 구조를 나타내는 개략도

도2는 종래 및 본 발명에 의한 이너쉴드 제조공정도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 ..... 브라운관 11 ..... 이너쉴드

12 ..... 전자총 13 ..... 전자빔

14 ..... 프레임 15 .....새도우마스크

16 ..... 형광스크린

Claims (2)

1. 브라운관 이너쉴드의 제조방법에 있어서,

   중량%로, C: 0.0025%이하, Si: 0.03~ 0.15%, Mn: 0.1~ 0.3%, P: 0.015%이하, S: 0.01%이하, Al: 0.02%이하, N: 0.025%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 910℃이상에서 열간압연을 행한 후, 670~ 730℃에서 권취한 다음, 권취된 열연재를 70~ 85%의 압하율로 1회 냉간압연하고, 냉간압연된 강판을 이너쉴드로 성형하고, 성형된 이너쉴드의 표면을 흑화막 처리 전 또는 처리 후 700~ 850℃에서 적어도 10분 이상 열처리함을 특징으로 하는 자기차폐성이 우수한 이너쉴드의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 1회 냉간압연후 680~ 720℃의 온도에서 소둔을 행함을 특징으로 하는 제조방법.