KR100638043B1

KR100638043B1 - 자기차폐성 및 가공성이 뛰어난 브라운관의 인너실드용 고투자율강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100638043B1
Application number: KR1020040078789A
Authority: KR
Inventors: 주재현; 박강수; 김홍길
Original assignee: 동부제강주식회사
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-10-23
Also published as: KR20060029924A

Abstract

C:0.01-0.025wt%, Si:0.03wt%이하, Mn:0.10 - 0.25wt%, P:0.03wt% 이하, S:0.02wt% 이하, Al:0.01 - 0.06wt%, N:0.005wt% 이하, Cr:0.07wt% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 중저탄소 알루미늄 킬드강을 이용하여 통상의 공정으로 열간압연을 행한 다음 산세후 90% 이상의 압하율로 1회압연에 의해 판두께 0.2mm이하로 한 후 재결정 온도 이상인 540℃ - 680℃의 온도범위에서 5시간 이상 20시간 이하로 균열하여 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 6시간 이상 20시간 이하 로냉함으로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 온도편차를 가급적 30℃ 이하로 줄인 후 조질압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판의 제조방법.

인너실드 모양을 벤딩(bending) 또는 드로잉(drawing) 가공형태에서 스트렛칭(stretching) 가공형태로 하여 소재에 열처리전에 미리 프리스트레인(pre-strain)을 부여함으로써 열처리시 변형유기결정립성장에 의한 자성특성 향상을 도모하는 것을 특징으로 하는 제조방법. 특히, 프레스 성형에 의한 스트렛칭 가공에 의해 인너실드에 3% 이상 가급적 5% 이상의 프리스트레인(pre-strain)을 부여한 후 750℃에서 10분간의 자성 열처리 후 미소자장 0.35 Oe에서 투자율 1,500 이상과 보자력 1.0 Oe 이하를 얻을 수 있는 칼라 브라운관의 인너실드용 강판의 제조방법.

Description

자기차폐성 및 가공성이 뛰어난 브라운관의 인너실드용 고투자율강판 및 그 제조방법{Steel sheep having high permeability, excellent in magnetic shielding property and processability, and a method for manufacturing it}

제 1도는 칼라브라운관의 일반적인 구조도

제 2도는 본 발명방법과 종래 방법상의 인너실드용강판 제조공정 비교도

제 3도는 본 발명강을 이용한 인너실드 성형품을 스트렛칭 가공유무에 따른 성형후의 상태를 나타내는 사진(우측사진)

제 4도는 프리스트레인(pre-strain)에 따른 투자율의 변화를 도시한 그래프

제 5도는 프리스트레인(pre-strain)에 따른 보자력의 변화를 도시한 그래프

제 6도는 프리스트레인(pre-strain)에 따른 인너실드 소재의 미세조직을 나타내는 사진

삭제

본 발명은 칼라 브라운관의 내부에 장착되어 전자비임이 지구자계등의 영향을 받는 것을 차폐하여 선명한 화상을 얻기 위한 부품인 인너실드(inner shield)용 극박강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 보다 상세하게는 기존의 IF 강(IF Steel) 또는 알루미늄프리(Al-Free) 극저탄소강을 이용하여 1회 또는 2회 압연법에 의해 제조되는 연질용 강판의 제조방법을 성분계 및 제조공정을 적절히 조절하여 중저탄소강 소재 및 1회압연법을 적용하여 비교적 낮은 온도에서 자성열처리후 자기적특성을 향상시킨, 또한 전자파 차폐에 필요한 우수한 자기특성 및 가공성을 갖는 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판(Steel sheet having high permeability) 및 극박 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인너실드(inner shield)용 냉연강판은 칼라 TV 및 PC 모니터용 브라운관 내부에 도면 1과 같이 장착되어 지자계를 포함한 외부자계의 영향을 차폐시킴으로써 화면의 선명도를 향상키 위해 사용되고 있으며, 브라운관 업체에서의 금형조건 및 가공방법에 따라 단순 굽힘가공만 가능한 경질제품과 굽힘가공 뿐만 아니라 딥드로잉(deep drawing)가공도 가능한 연질제품의 두 종류가 모두 사용되고 있다.

경질재 및 연질재 인너실드용 강판 모두에 요구되는 가장 중요한 품질특성은 보다 선명한 화상을 얻기 위한 자기차폐능이며, 이 특성은 강판의 자기적특성인 투자율과 보자력에 의해 크게 영향을 받는다. 즉, 자계차폐에 요구되는 특성은 지구자계와 같은 미소자계에 있어서 높은 투자율(μ)을 가질 것과 소자특성을 양호하게 하기 위해 소자코일의 권수, 즉 감기횟수(卷數) 및 전류의 저감목적으로 보자력(Hc)이 적은 것이 요구된다.

한편, 칼라 텔레비젼의 크기가 커질수록 전자비임의 궤적에 대한 영향은 비례하여 커지고 특히 고해상도를 요구하는 칼라 디스플레이용의 경우 전자비임 이동량에 대한 여유도가 작기때문에 지구자계의 차폐에 의해 선명한 화상을 얻는 문제는 더욱더 중요하므로 이를 방지하기 위해 종래 사용되고 있는 인너실드용 소재보다 자기적 특성이 월등히 뛰어난, 즉 투자율이 높고, 보자력이 작은 소재로 인너실드를 제조할 필요가 있다

이와 같이 자기차폐능이 우수한 소재를 제조하기 위해서는 철분순도가 높고 개재물 분율이 낮은 강이 요구될 뿐만 아니라 결정립이 조대할 필요가 있다. 이는 차폐능을 결정하는 투자율이 결정입도가 조대할수록 높아지기 때문이다. 즉 인너실드용 냉연강판의 제조시 고려할 중요한 사항은 최종공정을 거쳐 브라운관에 장착되는 인너실드는 조대한 결정립을 얻어야 한다는 점이다. 따라서 조대한 결정립을 얻을 수 있도록 철강업체에서의 제조공정 및 브라운관 업체에서의 제조공정이 최적화되어야만 한다.

한편, 냉연강판을 이용하여 인너실드를 가공 및 열처리하는 종래의 기술에서는 슬릿트코일을 인너실드성형(벤딩 또는 드로잉가공)한 후 570~600℃×약 10분간 흑화처리하여 만들어진 인너실드를 브라운광에 조립하는 방식 즉, 인너실드 제조시 통상 프레스에 의해 굽힘 또는 벤딩(bending) 가공 또는 드로잉(drawing) 가공후 바로 흑화처리(570-600℃×10분)를 행하는 공정을 취하고 있으나, 그 밖에도 슬릿트코일을 인너실드성형(스트렛칭가공/드로잉가공)후 열처리(700~850℃×10~30분간)한 다음 바로 흑화처리(570~600℃×약 10분간)한 인너실드를 브라운관에 조립하는 방식 즉, 결정립성장에 의한 투자율 증가로 자기차폐능을 향상시켜 고품질의 인너실드 제조목적으로 흑화처리 전에 별도의 열처리 (700~850℃×10-30분)를 행하여 자성특성의 향상을 도모하는 별도의 공정을 추가 적용하는 경우도 있다. 후자의 공정처리 목적은 보다 가격이 저렴하고 일반적인 소재를 이용하여 흑화처리 전에 가능한한 낮은 온도에서 짧은 시간에 자성열처리를 행하므로써 고투자율 특성을 확보하기 위함이다.

종래 이런 칼라 브라운관용 고투자율 인너실드 소재는 다음과 같은 제조공정을 거쳐 제조되고 있다.

즉, 종래 제조공정을 간단히 설명하면 알루미늄 킬드(Al-killed)강 또는 알루미늄프리(Al-free)강 열연강대에 예컨데 85% 이상의 압하율로 1차 냉간압연을 실시하여 중간두께로 한 후 전해청정을 하여 고온에서 1차 열처리 또는 탈탄소둔을 한다. 다시 40% 이하의 압하율로 2차 냉간압연을 실시하여 최종 두께로 만들어 다시 전해청정하고 2차 열처리를 실시한 후 인너실드 프레스 성형시 스트레쳐스트레인 등의 발생 방지를 위해 압하율 1.0% 정도로 조질압연을 행하여 연질이면서도 자성특성이 우수한 냉연강판을 제조하게 된다.

이어 인너실드가 요구하는 소정의 폭으로 절단하여 요구형상으로 굽힘(bending) 가공 또는 드로잉(drawing) 가공후 최종적으로 방청, 열방사율 향상 및 전자비임의 난반사 방지를 위해 습윤분위기 또는 DX 가스 등의 분위기 중에서 (550 - 650℃)×(10 - 30분) 가열하여 흑화처리를 실시한 다음 인너실드를 칼라 브라운관내에 장착한다.

또 하나의 방법으로서는 상기 제조 방법중 2차 압하율을 10% 미만의 경압하 압연을 실시한 후 660℃ 이상의 고온에서 장시간 열처리를 행함으로써 변형유기소둔에 의한 결정립성장으로 자성특성의 개선을 도모할 수 있는 방법이 있다.

이상의 방법중 고투자율강판 생산시 가장 유리한 강종인 극저탄소 알루미늄프리(Al-free)강의 경우는 기본개념이 냉연소둔시 미세질화알루미늄(AlN) 석출물에 의한 재결정지연 및 결정립성장 억제원소인 Al을 첨가하지 않는것이나, 이것은 핫코일(Hot coil) 제조시 탈산이 불가능하므로 연주시 턴디쉬(Turn-dish)의 내화물의 급격한 손상등으로 인한 생산의 어려움이 있을 뿐만 아니라 탈산이 부족하므로 산화성 스케일이 많이 발생하여 표면결함의 발생이 많아지므로 생산성 및 수율이 급격히 낮아져서 제조원가가 상승하게 되어 생산을 기피하고 있는 실정이다.

또한, 두번째 방법인 1회압연 및 재결정 소둔후 다시 압연기에서 10% 미만의 경압하 압연을 실시한 후 변형소둔을 실시하는 방법은 매우 경제적으로 결정립을 조대화시킬 수 있는 방법이다. 즉, 강판에 낮은 변형율을 가한 다음 660℃ 이상의 온도에서 장기간 소둔을 행하여 조대립(粗大粒)을 얻는 방법은 추가 설비없이 냉연강판의 투자율을 향상시킬 수 있는 방법중에 하나이나, 이는 일반 대형압연기에서 두께 0.15mm의 극박판의 경우 상업적으로 경압하 압연이 현실적으로 어려울 뿐만 아니라 재소둔 후 조대한 결정립성장으로 후공정처리시 많은 불량이 발생되므로 실질적으로 상업생산이 불가능하게 된다.

이상과 같이 종래 방법인 2회압연 및 2회소둔에 의한 인너실드용 극박 냉연강판의 제조방법은 2회에 걸친 냉간압연 및 소둔을 행함으로 공정이 매우 번거롭고 공정중에 트러블 및 불량발생이 많아, 생산성 및 수율의 저하로 경제적으로 매우 불리하다.
따라서, 이의 개선방법으로 도면 2의 종래공정 (3)과 같이 1회압연 및 열처리에 의해 인너실드를 제조하는 방법도 나온바 있으나, 예컨데 600℃×10분간의 흑화처리로만은 뛰어난 자성특성의 확보가 어려울 뿐만 아니라 설혹 흑화처리 전에 자성열처리를 행한다고 할지라도 도면 3에서와 같이 인너실드 가공을 굽힘 또는 드로잉 형태로 행한다면 가공전 부여된 프리스트레인(pre-strain)의 효과가 없어져 800℃ 이상의 고온에서의 열처리가 필수적이므로 매우 비경제적이다.

삭제

따라서, 본 발명은 기존의 2회압연, 열처리에 의한 제조방법을 지양하여 성분계 및 제조공정을 적절히 조절하여 1회압연에 의해 제조하고 또한 브라운관 제조업체에서 흑화처리 전에 별도의 열처리에 의해 자성특성의 향상을 도모할 수 있도록 인너실드 가공형상의 적절한 제어에 의해 가공성 뿐만 아니라 우수한 자기적 특성을 보이는 강판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 보다 상세하고도 구체적으로 설명한다.

인너실드에 의한 차폐효과를 향상시키기 위해서는 근본적으로는 사용하는 재료의 투자율을 높이는 것이 중요하므로 이를 향상시키기 위해 수요가 열처리에 의해 용이하게 결정립성장으로 결정입경을 크게 할 수 있는 성분계 및 제조공정의 조절이 필요하다. 이를 위해 본 발명은 C:0.01-0.025wt%(이하 모두 중량%임), Si:0.03wt% 이하, Mn:0.10 - 0.25wt%, P:0.03wt% 이하, S:0.02wt% 이하, Al:0.01 - 0.06wt%, N:0.005wt% 이하, Cr:0.07wt% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 중저탄소 알루미늄 킬드강을 이용하여 통상의 공정으로 열간압연을 행한 후 90% 이상의 압하율로 냉간압연을 행하고 재결정 온도 이상인 540℃ 이상의 적절한 온도범위에서 5시간 이상 20시간 이하로 균열 소둔을 행한다. 이렇게 하여 제조된 강재를 스트렛칭(stretching) 가공에 의해 인너실드를 가공후 750℃ 이상의 온도범위에서 10분이상 자성소둔을 행하게 된다. 다시 말해 본 발명에서는 상기와 같은 결정립성장에 유효한 방법인 변형소둔법을 기존의 방법과는 달리 브라운관업체에서 인너실드 가공시 재료에 변형을 부여키 위해 기존 굽힘(Bending) 가공 또는 드로잉(Drawing)가공을 실시하던 것을 장출(Stretching)가공에 의한 판두께 감소로 가공품 전체에 일정량의 프리스트레인(Pre-Strain)을 부여한후 750℃ 이상에서 자성소둔을 실시하여 인너실드의 차폐성능을 대폭적으로 개선할수 있으며, 이때 이 가공품의 부위별로 변형율을 측정해 보면 통상 10%이하로 나타난다.

본 발명의 소재로서는 탄소량 0.01%-0.25% 범위의 중저탄소 알루미늄 킬드강을 선정하였는다. 탄소(C)는 함량이 증가함에 따라 투자율이 감소하고, 보자력이 크게 증가되어 자기적특성을 열화시키므로 가능한한 낮을수록 유리하나, 대량생산 용이성 및 경제성을 고려해야 하므로, 본 발명에서는 가장 중요한 성형성과 적정범위의 투자율 확보가 아울러 가능한 0.01%-0.025%로 탄소(C)량 함유량을 한정하였다. 여기에서 탄소함량이 0.025%를 초과하게 되면 전술한 바와 같이 자기차폐기능이 떨어지기 시작한다. 현재 가장 널리 사용되고 있는 강종인 탄소량 0.03% - 0.06% 탄소강의 경우는 탄소량이 너무 많아 탄화물 석출에 의한 영향으로 자기적 성질의 열화가 발생 된다. 또한 Ti또는 Nb첨가 극저탄소강의 경우 열연코일 제조비용이 일반강에 비해 고가일 뿐만 아니라 미세한 Ti/Nb석출물로 인하여 역시 자성특성의 열화가 있다. 반면에 0.01% 미만의 극저탄소, 알루미늄이 없는 알루미늄프리(Al Free)강의 경우는 자기적특성은 양호하나 열연코일 제조시 탈산 불충분등의 이유로 생산의 어려움이 가중될 뿐만 아니라 제조원가도 고가이므로 경제적으로 대단히 불리하다.

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규소(Si)는 비금속 개재물의 중요한 구성인자이며 이런 비금속 개재물은 자기특성 및 흑화막의 밀착성을 열화시키므로 가능한한 적은 것이 좋으나 내화물등으로부터 혼입이 불가피하므로 0.03wt.% 이하가 요구된다.

망간(Mn)은 제조공정중 불가피하게 함유되어 적열취성을 일으키는 황과 반응 하여 MnS와 같은 화합물을 생성하므로 적열취성을 방지하는 원소로 이를 위해 0.05% 이상 첨가하는 것이 필요하나 망간 첨가량이 0.25% 초과되면 Mn의 고용경화에 의해 재질이 경화될 뿐만 아니라 투자율이 감소하고 보자력이 증가하는 등 자성에 악영향을 미치므로 Mn 함량은 0.1 - 0.25%로 제한하는 것이 바람직하다.

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

황(S)은 함유량이 증가하면 황화물계 개재물을 형성하여 자성특성을 열화시키고 또한 열간가공성을 나쁘게 하므로 0.02% 이하가 요구된다.

알루미늄(Al)은 용강중의 산소를 탈산하기 위해 필요하고 또한 Al은 강중의 N을 AlN으로 석출시켜 고용질소에 의한 경화효과를 제거하기 위해 적어도 0.01% 이상 잔류시킬 필요가 있으나 반대로 0.06% 초과되면 비금속 개재물인 Al₂O₃양을 너무 많이 증가시켜 프레스 성형성 및 자성특성을 열화시키므로 0.01 - 0.06%로 제한하는 것이 바람직하다.

질소(N)는 프레스성형성 및 자기특성을 나쁘게 하므로 임계치인 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr)은 Cr탄화물로 C를 고정하여 성형성을 향상시킴과 동시에 흑화막 밀착성 향상에 기여하므로 제강시에 페로 크롬을 첨가하며 경제성과 성형성을 고려하여 0.07% 이하로 제한한다. 상기 강 성분중 기타 불가피하게 함유되는 불순물은 제강작업시 임의로 첨가하지 않더라도 철광석 또는 합금철에 함유되어 강내에 소량잔 류하는 원소들을 의미하는 것이다.

일반적으로 인너실드는 우수한 자기차폐능을 가져야 한다. 이를 만족하기 위해 인너실드에 사용되는 소재는 결정립을 조대화 시켜야 하며, 그 이유는 자기차폐능은 투자율이 높을수록 좋아지는데 결정립크기가 균일한 경우에 결정립크기가 클수록 투자율이 높아지기 때문이다.

통상적인 결정입도는 냉연강판의 냉간압연 후 어닐링처리시 일어나는 일차재결정(1次再結晶)에 의해 결정되며, 그 크기는 화학조성, 열연강판의 결정입도, 냉간압하율, 소둔온도 및 시간에 의해 결정된다. 그러나 일차재결정에서 얻어지는 결정입도로는 우수한 자기차폐능을 갖는 냉연강판을 제조하기는 곤란하다. 일차 재결정으로 결정립을 성장시킬 수 있는 한계를 극복하기 위한 방법중의 하나가 변형소둔법(strain annealing)인데, 이 방법은 재료에 변형을 적게 가한 후 고온에서 소둔하여 조대립을 얻는 방법이나 이를 철강제조공정중에서 실시하면 2회에 걸친 냉간압연 및 소둔을 행해야 하므로 공정이 번거롭고 공정중에 트러블 및 불량이 많이 발생하므로 현실적으로는 적용이 어렵다.

따라서, 이를 위해 본 발명은 상기 성분의 중저탄소 알루미늄 킬드강을 이용하여 단 1회압연법으로 인너실드를 제조할 뿐만 아니라 결정립성장의 유효한 방법인 변형소둔법을 기존의 철강제조업체에서 실시하는 것과는 달리 브라운관 업체에서 인너실드 가공시 재료에 변형을 부여키 위해 도면 3도와 같이 기존 굽힘(bending) 가공 또는 드로잉(drawing)가공을 실시하던 것을 스트렛칭(stretching)가공에 의한 판두께 감소로 가공품 전체에 일정량의 프리스트레인(pre-strain)을 부여한 후 750℃ 이상에서 자성소둔을 실시하여 인너실드의 차폐성능을 대폭적으로 개선할 수 있도록 한 것이다.

제 3~5도는 인너실드 소재에 부여된 프리스트레인(pre-strain)량을 달리한 후 비교적 낮은 온도이면서 단시간의 열처리인 750℃에서 10분간 자성열처리를 실시한 소재에 대한 강종별 투자율 및 보자력의 변화와 아울러 이때의 미세조직 변화를 나타낸 것으로 본 발명재인 중저탄소강(도 4, 도 5에서 ▲200C)이 프리스트레인 약 5% 이상시 매우 양호한 투자율 및 보자력값을 보여준다.

먼저, 상기조성으로 용해된 강을 연속주조하여 슬라브를 제조한 후 균질화 열처리하고 열간압연을 실시한다. 이때 균질화 처리는 통상의 방법인 1,100-1,250℃의 온도에서 실시하며 열간압연은 910℃ 이상에서 종료할 필요가 있다. 그 이유는 온도가 Ar3 변태온도보다 낮으면 상변태에 의해 페라이트가 형성되어 압연시 형상 및 두께제어가 곤란하기 때문이다. 열간압연된 강판은 산세후 90% 이상의 압하율로 1회압연에 의해 판두께 0.20mm 이하의 최종두께까지 압연한 후 상소둔을 행한다.

상소둔시 재결정온도 이상 바람직하게는 품질특성의 향상을 위해 재결정온도보다 훨씬 높은 온도인 고온역에서 열처리를 행하여야 하나 극박판이므로 소둔작업시 소둔온도가 너무 높거나, 냉각시 최냉점과 최온점과의 온도편차가 크면 판밀착(sticking) 결함의 발생 위험성이 증가하므로 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 온도편차를 가급적 30℃이하로 줄이도록 특히 주의해야 한다.

이를 위해 가열시에는 단계별 승열을 유지함과 아울러 540℃ - 680℃의 온도범위에서 5시간 이상 가급적 10시간 이상, 20시간 이하로 균열하고 냉각시에는 소둔로 벨(bell)이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단한 채로 로냉을 6시간 이상 가급적 10시간 이상 20시간 이하(소착방지와 열 경제성의 이유로)로 로냉하여 로내의 잔류열을 그대로 유지하면서 자연적으로 서냉되도록 한다. 소둔온도의 경우 Ti 또는 Nb 첨가강의 재결정 온도가 높아 배치소둔시 스티킹(sticking) 즉, 소착결함등이 다량 발생할 소지가 많으나 중저탄소강의 경우 재결정 온도가 낮으므로 결함발생 위험요소가 줄어드는 장점이 있다. 통상적으로 소둔온도가 540℃미만의 경우 재결정이 일어나기 어렵고 680℃를 초과하면 충분한 재결정이 일어나지만 에너지의 과다 소모 및 소착등 결함발생 과다로 바람직하지 않다.

한편, 이상의 열처리를 행한 강판은 통상의 가벼운 조질압연을 거쳐 프레스에 의한 스트렛칭(stretching)가공으로 3%이상 가급적 5%이상, 10%이하의 변형에 의한 프리스트레인(pre-strain)을 재료에 부여한 후(도 3의 우측사진참조) 750℃ 이상에서 10 - 30분간의 단시간의 자성열처리를 행하므로써 미소자장 0.35 Oe에서 투자율 1,500 이상 보자력 1.0 Oe이하를 얻을 수 있게 된다.
인너실드 강판에 요구되는 가장 중요한 품질특성중의 하나는 자기 차폐능이며, 이러한 특성은 강판의 투자율과 보자력에 의해 결정된다. 자기차폐능이 우수한 소재를 제조하기 위해서는 순도가 높고 개재물의 분율이 낮은강이 요구될 뿐만 아니라 최종 결정립을 가능한한 조대화시킬 필요가 있다. 이는 차폐능을 결정하는 투자율이 결정입도가 조대할수록 높아지기 때문이다
통상적인 냉연강판의 결정립은 냉간압연후 소둔처리시 일어나는 1차 재결정에 의해 결정되며, 그 크기는 화학조성, 열연강판의 결정입도, 냉간압하율, 소둔온도 및 시간에 의해 변화된다. 즉, 최종제품에서 조대한 결정립을 얻기 위해서는 결정립 성장을 방해하는 미세한 석출물이 없어야하며 열연강판에서의 결정립이 조대하고 냉간압하율이 낮아야하며, 소둔온도 및 시간이 증가할수록 유리하다. 그러나 1차 재결정에서 얻어지는 결정립의 크기는 실용적으로 한계가 있으므로 우수한 차폐능을 갖는 냉연강판을 제조하기는 곤란하다. 1차 재결정에서 얻어지는 결정립보다 조대한 미세조직을 얻을수 있는 방법으로는 변형소둔 (Strain Annealing)법이 있다. 이는 변형율이 낮은 경우에 어닐링시 새로운 재결정립의 핵생성없이 결정립의 성장이 일어나는 현상을 이용하는 것으로, 약 10% 정도의 변형율을 가한 다음 650℃ 이상의 고온에서 열처리를 실시한다. 이때 결정립 성장의 구동력은 결정입계 에너지의 감소가 아니라 인접하는 결정립간의 변형에너지 차이다
즉, 조질압연시 가해진 변형에너지가 결정립간 불균일하게 분포하기 때문에 그 변형에너지의 차이를 구동력으로 하여 재결정이 일어나는 것을 변형유기결정립성장 현상이라 한다
가해지는 압하율이 낮은 경우에는 결정방위가 소성변형에 유리한 결정립이 우선적으로 변형을 받아서 결정립간의 변형에너지 차이가 발생하지만, 압하율 증가에 따라 각 결정립의 가공경화 효과 때문에 변형에너지의 차이가 점점 작아지게 되어 결정립 성장이 어려워 질수 있으므로 10% 이하로 제한하였다.

실 시 예

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

다음 표 1에서 보는 바와 같이 탄소량 0.02%C 정도의 중저탄소 알루미늄 킬드(Al-Killed)강인 본 발명상의 소재 A, B와 탄소량이 0.005%C 이하의 극저탄소강에 Ti 또는 Nb를 첨가한 IF강인 C,D소재 및 탄소량 0.005%C 이하의 극저탄소강이면서 Al,Ti등이 첨가되지 않은 알루미늄프리(Al-Free)강 소재를 시료로 준비하여 본 발명상의 방법인 1회압연, 1회소둔법으로 제조한 후 특성의 변화를 상호대비하여 보았다.

표 1은 상술한 본 발명상의 실시예와 비교예에 의한 인너실드 소재의 각 화학성분을 나타낸 것이다

표 1

상기 표 1의 강종 중에서 발명재 A, B는 본 발명상의 화학성분범위내의 것으로 슬라브를 균열온도 1200℃, 열간 마무리온도 910℃, 권취온도 580℃로 처리한 것이다. 비교재 C, D는 본 발명상의 화학성분범위를 벗어난 것으로 슬라브를 균열온도 1150℃, 열간 마무리온도 900℃, 권취온도 660℃로 처리한 것이고 비교재 E도 역시 본 발명상의 화학성분범위를 벗어난 것으로 슬라브를 균열온도 1150℃, 열간 마무리온도 780℃, 권취온도 640℃로 하여 판두께 2.0mm까지 열간압연한 것이다. 특히 비교재 E는 결정립 성장에 의한 자성특성 개선을 위해 통상의 방법과는 다른 열연시 페라이트 로울링(ferrite rolling)을 실시하였다. 여기에서 또한, 열간 마무리 온도는 본 발명강의 경우 910℃, 비교재의 경우 모두 910℃미만인 것에 중요한 차이가 있음에 주목할 필요가 있다.

상기와 같은 열간압연 후 권취된 열연강판을 92.5%의 냉간압하율로 냉간압연하고 100% 수소를 사용한 강환원성 분위기에서 560℃ - 660℃에서 10시간 이상 상소둔을 행하고 조질압연 압하율 0.5%로 조질압연을 실시하였다.

이와 같이 제조된 인너실드용 냉연강판의 가공성 및 보자력 특성을 하기 표 2에 나타내었고, 자성소둔 전의 프리스트레인(pre-strain) 부여 후 자성소둔한 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2

상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 비교강 C, D는 티타늄(Ti) 또는 니오붐(Nb)이 첨가된 극저탄소강으로 일반적으로 고용탄소를 TiC 또는 NbC 등으로 석출시켜 가공성을 향상시킨 강이다. 그러나 비교강 C, D에는 미세한 TiS, TiN, TiC, NbC 등 많은 석출물들이 만들어지기 때문에 자성특성의 열화가 발생될 뿐만 아니라 재결정에 필요한 소둔온도도 현저히 상승되는 단점이 있으므로 자성열처리 온도가 800℃이상의 상당히 고온이 아니면 프리스트레인에 의한 자성소둔의 효과도 얻기가
표 3

표 4

힘들다.(도 4 참조) 비교강 E의 경우 결정립 성장을 방해하는 석출물인 AlN을 최소화한 강으로 자성특성 확보에 매우 유리한 강종이나 인너실드의 가공시 가공성 부족으로 스트렛칭 가공에 의한 심가공용 소재로는 부적합함을 알 수 있다.

표 3 및 표 4는 상기 공시재를 600℃×10분간 흑화열처리만을 실시한 결과 및 자성열처리 전에 시료에 미리 프리스트레인(pre-strain)을 0%에서 10%까지 부여 후 700℃~850℃×10분간 자성열처리를 행한 후 최대자화력 10 Oe를 적용했을 때 직류자기 특성을 나타낸 것으로 발명재 A, B는 자성열처리 온도가 비교적 낮은 750℃ 에서도 투자율이 1,000이상으로 확보되고 그렇지 못한 비교재 C, D에 비해 양호한 투자율, 보자력을 갖고 있음을 알 수 있다. 특히 A발명재는 브라운관 업체에서 자성열처리시 소둔온도를 대폭적으로 낮추는 것이 가능하여 에너지 절감 뿐만 아니라 자성특성도 프리스트레인 5% 이상시 미소자장 0.35 Oe에서 투자율 1,000 이상 보자력 1.0 이하의 자성특성 확보가 가능하여 뛰어난 차폐특성을 가지는 것으로 확인되었다.

또한, 발명강 B는 기존 일반용 인너실드용 강판으로 사용 가능한 비교재 C, D강에 비해 가공성은 동일 수준이면서도 흑화열처리 후 투자율이 높고, 보자력이 낮아 자성특성이 양호할 뿐만 아니라 소재가격이 저렴하므로 기존소재의 대체용으로도 적용가능하다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 자성열처리 전에 재료에 가해진 5% 정도의 프리스트레인으로도, 예컨데 750℃×10분의 비교적 낮은 온도와 단시간의 자성열처리로도 미소자장 0.35 Oe에서 투자율 1,000 이상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 보자력이 1.0 Oe 이하로 지구자계등을 차폐시키기 위한 우수한 자기적 특성을 지닌 고투자율 강판을 제공함으로써 칼라 브라운관에서 보다 선명한 화상을 요구하는 인너실드 제조에 적절하게 이용될 수 있음을 알게 되었다.

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Claims

통상의 공정으로 열간압연을 행한 다음 산세후 90% 이상의 압하율로 1회압연에 의해 판두께 0.2mm 이하로 극박압연하여 제조되는 칼라브라운관의 인너실드용 강판에 있어서,

상기 강판은 C:0.01-0.025wt%, Si:0.03wt% 이하, Mn:0.10 - 0.25wt%, P:0.03wt% 이하, S:0.02wt% 이하, Al:0.01 - 0.06wt%, N:0.005wt% 이하, Cr:0.07wt% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 중저탄소 알루미늄 킬드강을 열간압연 전에 통상의 방법인 1,100~1,250℃의 온도에서 균질화처리하고 균질화처리된 열연강판을 냉연강판으로 냉간압연한 후 재결정 온도 이상인 540℃ - 680℃의 온도범위에서 5시간 이상 20시간 이하로 균열하여 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 6시간 이상 20시간 이하로 로냉함으로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 온도편차를 30℃ 이하로 줄인 후 조질압연을 실시하는 것을 특징으로하는 칼라 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판.
통상의 공정으로 열간압연을 행한 다음 산세후 90%이상의 압하율로 1회압연에 의해 판두께 0.2mm이하로 극박압연하여 제조되는 칼라브라운관의 인너실드용 강판의 제조방법에 있어서,

C: 0.01-0.025wt%, Si: 0.03wt%이하, Mn: 0.10-0.25wt%, P: 0.03wt% 이하, S: 0.02wt% 이하, Al: 0.01-0.06wt%, N: 0.005wt% 이하, Cr: 0.07wt% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 중저탄소 알루미늄 킬드강을 열간압연 전에 통상의 방법인 1,100~1,250℃의 온도에서 균질화처리하고 균질화처리된 열연강판을 냉연강판으로 냉간압연한 후 재결정 온도 이상인 540℃-680℃의 온도범위에서 5시간 이상 20시간 이하로 균열하여 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 6시간 이상 20시간 이하로 로냉함으로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 온도편차를 30℃이하로 줄인 후 조질압연을 실시하여서 얻어지는 칼라 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판을 가공시 인너실드 모양을 굽힘(bending) 또는 드로잉(drawing) 가공형태에서 스트렛칭(stretching) 가공형태로 하여 소재에 열처리 전에 미리 프리스트레인(pre-strain)을 부여함으로써 자성열처리시 변형유기결정립성장에 의한 자성특성 향상을 도모하고 특히, 프레스 성형에 의한 스트렛칭 가공에 의해 인너실드에 3%이상 10%이하의 프리스트레인(pre-strain)을 부여한 후 750~850℃에서 10~30분간의 자성 열처리하므로써 미소자장 0.35 Oe에서 투자율 1,500 이상과 보자력 1.0 Oe 이하를 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 브라운관의 인너실드용 고투자율 강판의 제조방법.