KR20000013355A

KR20000013355A - 자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20000013355A
Application number: KR1019980032172A
Authority: KR
Inventors: 김일영
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-03-06
Also published as: KR100360094B1

Abstract

본 발명은 브라운관 부품인 인너쉴드 또는 프레임등에 적용되는 자기차폐 소재용 냉연강판에 관한 것이며; 그 목적은 낮은 보자력과 높은 투자율을 갖는 자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, C: 0.005%이하, Mn: 0.20%이하, Si: 0.07-0.20%, P: 0.03%이하, S: 0.015%이하, N:0.006%이하, Cr: 0.02-0.06%, Al:0.005%이하와 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되고, 그 결정입도가 ASTM No. 6.5이하인 강 및 상기와 같이 조성되는 규소킬드강을 1200℃이상의 온도에서 균질화처리한 후, 850±10℃의 마무리압연 온도조건으로 열간압연한 다음, 산세하고 55±2%의 압하율로 최종두께까지 냉간압연한 후, 800±50℃의 온도에서 연속소둔하여 이루어지는 자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판 및 그 제조방법

본 발명은 외부자장을 차폐하여 그 내부에 자장이 없도록 하는 자기차폐 소재용 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세히는 본 발명은, 낮은 보자력과 높은 투자율이 요구되는 브라운관 부품인 인너쉴드 또는 프레임 소재에 관한 것이다.

일반적으로 자기는 인체에는 별다른 해를 주지는 않으나, 그 자장은 주변 부품의 특성을 변화시키므로 부품에 자장의 영향이 미치지 않도록 자기를 차단하는 것이 요구되며, 이러한 용도에 이용되는 소재를 자기차폐(Magnetic Shield)재라 한다. 자기차폐재는 크게 내부에서 발생하는 자장이 외부로 못나가게 한다거나, 외부자장이 내부로 침투하지 못하도록 하는데 이용된다.

도 1(a)에 도시된 브라운관(10) 부품중 인너쉴드(11)는 외부자장을 내부로 들어오지 못하도록 하는 자기차폐재의 대표적인 예이다. 브라운관(10) 내부의 전자총(12)에서 발사되는 전자빔(13)은 외부자계(지자계, 전자제품등)가 침투하면 휘게 되어 경로를 이탈하게 되고, 이에 따라 전자(13)빔은 정확히 새도우마스크(14) 구멍에 도달할 수가 없어서 칼라화면에 색번짐이 발생하여 화질불량을 초래하게 된다.

외부자계에 의해 전자빔(13)의 경로를 이탈하는 개략도가 도 1(b)에 도시되어 있다.

이와 같이 브라운관(10)내에 외부자계를 차단하여 전자빔(13)의 휨을 방지하는데 이용되는 소재가 바로 상기 인너쉴드(11)이다. 인너쉴드(11) 뿐 아니라, 인너쉴드(11)를 결속, 지지해주는 부품인 프레임(15) 또한, 전자빔에 노출되는 부품이기 때문에 소재 자체의 자성특성에 따라 전자빔의 휨에 영향을 크게 주는 부품의 하나이다.

인너쉴드와 프레임과 같은 자기차폐재에 가장 중요한 특성중의 하나가 자기적특성이다. 특히, 그 기능상 외부자계를 차폐하여야 하므로 도 2에 나타난 자기이력곡선에서도 알 수 있듯이, 자기차폐재는 높은 투자율(permeability, μ)과 낮은 보자력(coercive, Hc)이 요구된다. 최근에 브라운관의 고급화 추세에 따라 브라운관의 고화질 보증을 위하여 자기차폐재의 특성의 향상이 요구됨에 따라, 자기차폐재의 보자력을 더욱 낮추고 투자율을 보다 높일 수 있는 소재의 개발이 시급한 실정이다.

일반적으로 인너쉴드나 프레임소재로는, 타재료에 비하여 가격이 싸고 가공이 쉬울 뿐아니라, 형상동결 및 강도가 우수한 냉연강판재가 주로 이용되고 있다.

이러한 냉연강판은 자기적특성(보자력과 투자율 특성)을 확보하기 위해서는 전기비저항을 높이는 원소를 적절히 관리하여 자기적특성을 확보하면서, 결정립을 가능한 크게 관리하는 것이 중요하다. 결정립을 효과적으로 성장시키기 위해서는, 결정립의 성장을 방해하는 AlN, MnS, Al₂O₃와 같은 미세한 석출물들이 없어야 하며, 이를 위해서는 [N], [S], [O]와 같은 원소의 함량을 극저로 관리하거나 특수원소를 첨가하여 AlN과 같은 석출물이 석출하지 못하도록 하는 것이 필요하다.

일본 공개특허 평 8-27520호에는 [N], [S], [O]의 원소를 극저로 관리하면서 [B]를 첨가하여 [N]를 BN으로 석출시켜 결정립의 성장을 효과적으로 유도함으로써 자기적특성을 확보하는 기술이 개시되어 있다.

그런데, 상기 선행기술에 제안된 강은 기본적으로 정련공정에서 산소를 [Al]으로 탈산하는 알루미늄탈산강이기 때문에 [Al]이 강중에 일정량으로 존재하게 되며, 이에 따라 [B]을 첨가하지만 [Al]이 AlN으로 석출하여 결정립성장을 방해할 가능성이 늘 존재한다. 특히, 석출물관리를 위해 전기비저항 증가원소인 [Al]을 무조건 억제하기 때문에 결정립 성장은 효과적으로 유도할 수 있으나 보자력이 1.11-1.13 Oe로 자기적특성의 개선은 그리 크지 않다.

본 발명은 보자력이 1.0Oe이하이고, 투자율이 4000이상으로 자기적특성이 우수한 브라운관용 냉연강판을 제공하는데, 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 상기한 자기적특성을 가지는 냉연강판의 제조방법을 제공하는데, 다른 목적이 있다.

도 1의 브라운관에 관한 것으로,

도 1(a)는 브라운관의 구조도

도 1(b)는 브라운관의 인너쉴드부품의 기능설명도.

도 2는 자기이력곡선을 나타내는 그래프.

도 3은 Al의 함량과 결정입크기와의 관계를 나타내는 미세조직사진.

도 4는 결정입도와 자기적특성의 관계를 나타내는 그래프.

도 5는 열간마무리 압연온도와 결정립크기와의 관계를 나타내는 미세조직사진.

도 6은 발명강의 미세조직사진.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10...... 브라운관 11.....인너쉴드

12...... 전자총 13..... 전자빔

14...... 새도우 마스크 15..... 프레임

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브라운관용 냉연강판은,

중량%로, C: 0.005%이하, Mn: 0.20%이하, Si: 0.07-0.20%, P: 0.03%이하, S: 0.015%이하, N:0.006%이하, Cr: 0.02-0.06%, Al: 0.005%이하와 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되고, 그 결정입도가 ASTM No. 6.5이하를 만족하도록 구성된다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브라운관용 냉연강판의 제조방법은,

중량%로, C: 0.005%이하, Mn: 0.20%이하, Si: 0.07-0.20%, P: 0.03%이하, S: 0.015%이하, N:0.006%이하, Cr: 0.02-0.06%, Al: 0.005%이하와 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 규소킬드강을 1200℃이상의 온도에서 균질화처리한 후, 850±10℃의 마무리압연 온도조건으로 열간압연한 다음, 산세하고 55±2%의 압하율로 최종두께까지 냉간압연한 후, 800±50℃의 온도에서 연속소둔하는 것으로 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

[자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판]

본 발명의 자기차폐재용 냉연강판은,

첫째, 지금까지 탈산을 위해 첨가되는 [Al] 대신 전기비저항에 유효한 원소인 [Si]를 적정량 첨가하여 탈산함으로써, 자기차폐재용 냉연강판에서 결정립성장을 방해하는 석출물을 특수원소를 첨가할 필요 없이 쉽게 억제함과 더불어, 전기비저항을 효과적으로 확보하고,

둘째, 도 2에 도시된 바와 같이, 결정입도를 ASTM No. 6.5이하로 관리함으로써 보자율과 투자율을 적정 수준으로 유도하는데 그 특징이 있다.

이와 같이 하여 자기적특성을 확보하는 것과 함께 자기차폐재용 냉연강판에 요구되는 가공성, 강도 및 흑화막 밀착성 등을 확보하기 위해 C, Mn, P, S, N, Cr 등의 성분을 적절히 조절하는데, 이를 설명하면 다음과 같다.

상기 탄소(C)는 0.005% 이상이 되면 고용탄소의 증가로 최종소둔후 항복점연신을 유발시켜 프레스성형성 및 표면균일성을 나쁘게 하고 자기시효를 일으켜 보자력을 높게 함으로서 자기차폐효과를 해치므로 탄소함량을 0.005%이하로 제한하는 것이 바람직하며, 탄소함량은 낮게 관리할수록 좋다.

상기 망간(Mn)은 0.2%이상인 경우에는 Mn의 고용강화에 의해 재질이 경화되거나 성형성이 악화되고 또한 Mn에 의한 석출물증가로 보자력을 높게하여 자기 차폐효과를 해치므로 Mn의 함량은 0.2%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 규소(Si)는 전기비저항 증가원소로서 첨가할수록 자기차폐효과는 증가되지만 화성처리성을 악화시키는 원소이다. 따라서, 흑화막처리가 필수공정인 프레임용도에서는 0.2%이상 첨가시 흑화막 밀착성을 악화시켜, 브라운관내에 떨어진 흑화막의 작은 조각들이 TV화면의 색상을 나쁘게 하고 0.07%미만으로 첨가시 첨가량이 작아 자기차폐효과가 기대할 수 없으므로 규소는 0.07-0.2%로 함유되는 것이 바람직하다.

상기 인(P)은 고용강화 효과가 가장 큰 치환용 합금원소로서 0.03%이상 첨가시 재질경화 및 성형성이 나빠지므로 0.03%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 황(S)은 열간취성을 일으키는 취약한 원소로서 성분범위를 낮게 관리할수록 좋으며 또한, Mn계 황화물로 석출하기 때문에 보자력을 낮추기 위해서는 0.015%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 N은 침입형원소로서 {111}집합조직을 억제하여 가공성을 해치고 입자성장을 방해하여 연신율을 저하시키며 질화물을 형성, 보자력을 높게하여 자기차폐기능을 해치므로 낮게 관리할수록 좋으며 시효성원소로서 시효현상을 최소화하기 위해서는 0.006%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 크롬(Cr)은 혹화막 밀착성을 향상시키는 원소로서 흑화막 밀착성이 악화되면 브라운관내에 떨어진 흑화막의 작은 조각들이 TV화면의 색상을 나쁘게 하고 내전압특성을 열화시키므로 Cr을 미량첨가하면 밀착성향상을 꾀할 수 있다. 그러나, Cr량이 0.02%이하가 되면 그 효과가 약하고 0.06%이상으로 되면 흑화막 밀착성 향상이 포화를 이룰뿐 아니라 제조원가상승, 재질경화 효과를 나타내게 된다.

이외에도 통상적으로 강중에는 알루미늄(Al)이 혼입될 수도 있는데, 혼입될 가능성이 있다면 0.005%이하로 관리하는 것이 좋다. [Al]은 [N]와 결합하여 AlN석출물을 만드는데 미세한 AlN석출물은 제품생산중 소둔시 입자성장을 방해하여 입자크기를 작게함으로써 보자력을 높게하여 자기차폐효과를 감소시킨다. 따라서, 혼입될 가능성이 있다면 0.005%이하가 되도록 억제하는 것이 바람직하다. 도 3에는 [Al]의 영향에 따른 미세조직의 변화를 나타내었다.

또한, 본 발명의 냉연강판은 도 4에 도시된 바와 같이, 결정입도가 ASTM No.6.5이하가 되어야 적정수준의 보자력 및 투자율이 확보된다.

[브라운관용 냉연강판의 제조방법]

상기와 같은 조성되는 강의 열간압연공정, 냉간압연공정, 소둔공정의 조건을 적절히 선정하여 ASTM No. 6.5이하의 결정입도를 갖고 기타 요구물성을 만족하는 냉연강판을 제조한다.

먼저, 상기와 같은 조성을 갖는 강을 전로에서 용해하여 정련하는데 이때, 탈산은 규소로 행한다. 이와 같은 규소탈산강을 연속주조하여 슬라브를 얻은 다음, 균질화처리하는데, 그 온도는 열간압연전의 오스테나이트조직이 충분히 균질화되도록 1200℃이상에서 가열함이 바람직하다.

상기와 같이 균질화처리한 다음 열간압연하는데, 이때의 열간압연은 Ar₃변태점 이상인 850±10℃의 온도범위에서 마무리압연을 실시한다. 그 이유는, 마무리 압연온도가 840℃미만이 되면 페라이트+퍼얼라이트 이상조직에서 압연이 되므로 이상 조대립이 발생되어 제품가공시 불량발생의 원인이 되고, 마무리 압연온도가 860℃를 넘는 경우 소재의 결정입도가 작아져 자기차폐 성질확보에 불리하기 때문이다. 도 5에는 마무리 압연온도에 따른 미세조직의 변화를 나타내었다.

상기와 같이 열간압연한 다음 통상의 방법으로 고온권취함이 바람직하다. 그 고온권취의 예로는 결정입도를 고려하여 650-720℃에서 행한다.

상기와 같이 권취한 다음 통상의 방법으로 산세하고 냉간압연하는데, 이때 본 발명에서는 냉간압하율을 지금까지와는 달리 저압하율로 하는데, 그 특징이 있다.

지금까지 자기차폐재의 일종인 프레임 소재 등에 적용되는 냉연강판은 높은 가공성이 요구되므로 70%이상 고압하를 실시하였다. 그러나, 본 발명자들의 연구결과에 의하면, 70%이상의 압하율로 냉간압연을 하는 경우 자기적특성(보자력, 투자율)의 개선에는 한계가 있었다.

즉, 고압하율(70%이상)은 소재가공성 향상에 기여하는 반면, 재결정 핵생성자리를 많이 생성시켜 결정입의 크기를 작게함으로서 자기적특성을 효과적으로 개선하는데에는 장애요인으로 작용한다. 종래의 프레임용도강판은 가공성의 경우 가공성지수 r바치(r바치는 r₀,r₄₅, r₉₀지수의 평균치를 의미)가 1.1이상이면 충분할 것을 1.5이상의 실적이 나타나는 반면, 자기적성질은 보자력이 1.10-1.50Oe, 투자율이 3.000-4.000정도의 품질로 나타나는데, 이는 고압하율로 가공성지수에 너무 중점을 맞춰기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 55±2% 범위내의 압연율로 냉간압연을 실시한다. 이는 자기차폐성 및 가공성을 동시에 확보하기 위함이다. 즉, 냉간압연율이 53%미만의 경우 가공성 확보 부족으로 제품가공시 가공불량이 발생할 수 있고, 냉간압연율이 57%를 넘는 경우 가공성 측면에서는 유리하나 결정입도가 미세해져 자기차폐성 확보에 불리하다.

상기와 같이 냉간압연한 다음, 연속소둔하는데 이때 소둔온도는 재결정이 완료되고 충분히 페라이트의 결정립의 성장이 일어날 수 있는 800±50℃의 온도가 적당하다

소둔온도가 850℃를 넘으면 고온소둔으로 인해 강판의 장력제어가 어렵게 되어 형상품질을 해치게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

아래 표 1과 같은 조성을 갖도록 전로에서 용해하여 노외정련을 행한후 극저탄소 규소킬드캉(비교강 (a)는 알루미늄킬드강)을 연속주조하여 강 슬라브를 제조한 다음, 이 강슬라브를 1200℃이상에서 균질화처리한 후 아래 표 2의 열간압연, 냉간압연 및 소둔조건으로 냉연강판을 제조하였다. 권취온도는 700℃이다.

이때 표 1에 나타난 발명강과 비교강은 모두 노외정련후 최종강의 성분을 나타낸다.

구분	화학성분(중량%)
구분	C	Mn	Si	P	S	N	Al	Cr
발명강	1	0.003	0.15	0.13	0.008	0.005	0.003	0.001	0.03
	2	0.004	0.10	0.18	0.012	0.008	0.004	Tr	0.04
	3	0.002	0.13	0.09	0.015	0.006	0.002	0.002	0.04
비교강	a	0.004	0.08	0.08	0.013	0.005	0.003	0.030^*	0.02
	b	0.008^*	0.15	0.15	0.015	0.007	0.002	0.001	0.03
	c	0.004	0.11	0.30^*	0.011	0.004	0.003	Tr	0.05
발명강	4	0.002	0.17	0.17	0.009	0.008	0.004	Tr	0.04
	5	0.003	0.15	0.12	0.012	0.005	0.003	Tr	0.04
	6	0.004	0.14	0.11	0.013	0.007	0.003	Tr	0.03
*표시는 본 발명의 조건을 벗어난 것임Tr은 트레이스(Trace)

실시예	제조조건	품질실적	비고
	열간마무리 압연 온도(℃)	냉간압하율(%)		소둔온도(℃)	입자 ASTM No.	자기적성질	흑화처리 밀착성
	열간마무리 압연 온도(℃)	냉간압하율(%)		소둔온도(℃)	입자 ASTM No.	보자력(Oe)	흑화처리 밀착성	투자율	r바치
발명재	1	852	55	830	6.0	0.92	4700	1.22	양호	발명강1
	2	857	57	850	5.5	0.88	5200	1.25	양호	발명강2
	3	843	53	820	6.0	0.90	5150	1.20	양호	발명강3
비교재	1	845	53	830	8.5^*	1.95	2200	1.43	양호	비교강a
	2	853	54	827	7.5^*	1.63	3300	1.21	양호	비교강b
	3	850	56	825	5.5	0.90	5100	1.15	불량	비교강c
	4	890^*	55	821	7.5^*	1.23	4030	1.31	양호	발명강4
	5	858	45^*	826	5.5	0.73	6700	0.91	양호	발명강5
	6	849	60^*	823	8.0^*	1.30	3700	1.37	양호	발명강6
*표시는 본 발명의 조건을 벗어나는 것임

상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 비교강(a)의 경우 [Al]이 0.03%로서 [Al]첨가 범위인 0.005%를 벗어나 AlN 석출물에 의한 입자성장 방해로 결정입도 ASTM No.8.5로 결정입이 미세화되어 보자력이 1.95Oe, 투자율이 2200으로 품질목표 기준인 보자력 1.0Oe이하, 투자율 4000이상에 미달하였다(비교재(1)).

비교강(b)의 경우 [C]가 0.008%로서 [C]관리범위인 0.005%이하 내에 관리되지 못하고 초과되었으므로 탄소석출물에 의한 입자성장 방해로 결정입도가 미세화되어 결정입도 ASTM No. 7.5로 보자력이 1.63Oe, 투자율이 3300으로 자기적성질이 품질목표에 미달하였다(비교재(2)).

비교강(c)의 경우 결정입도 ASTM No. 5.5로서 자기적성질은 품질목표내 합격되었으나 [Si]가 0.30%로서 [Si]관리범위인 0.07-0.20%내에 관리되지 못하고 초과되어 수요가 가공공정의 흑화막처리시 소재의 표면에 SiO₂농화에 따른 흑화밀착성이 불량하여 불합격되었다(비교재(3)).

비교재(4)의 경우 본 발명강(4)를 대상재로 하였으나, 마무리압연 온도가 890℃로서 본 발명의 관리범위를 초과하여 결정입도가 ASTM No. 7.5로서 결정입이 미세화되어 보자력이 1.23Oe, 투자율이 4030으로 자기적성질이 품질목표에 미달하였다.

비교재(5)의 경우 본 발명강(5)를 대상재로 하였으나, 냉간압연율이 45%로 결정입도는 ASTM No. 5.5로서 결정입이 충분히 성장되어 자기적특성은 합격하였으나 r바치가 0.91로서 목표품질 1.1이상에 미달하였다.

비교재(6)의 경우 본 발명강(6)을 대상재로 하였으나, 냉간압연율이 60%로서 결정입도 ASTM No. 8.0으로 결정립이 미세화되어 보자력이 1.30Oe, 투자율이 3070으로 자기적성질이 품질목표에 미달하였다.

이에 반하여, 본 발명재(1-3)의 경우 화학성분 및 제조조건이 본 발명의 관리범위내로서 자기적성질이 각각 보자력 0.88-0.92Oe, 투자율이 4700-5200으로서 목표품질내에 합격처리되었으며, 수요가 가공 흑화처리성도 양호하였다.

도 6은 발명재(2)의 미세조직사진으로 결정입도 ASTM No.5.5로 충분히 입자가 성장한 상태를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 강성분 및 제조조건을 적절히 제어하여 결정입도를 자기차폐 특성을 확보할 수 있도록 관리함으로서 저보자력 고투자율의 냉연강판을 제공할 수 있으며, 제공된 냉연강판은 TV프레임, 인너쉴드와 같이 자기차폐성이 중요한 부품소재의 제조에 적용될 수 있는 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로, C: 0.005%이하, Mn: 0.20%이하, Si: 0.07-0.20%, P: 0.03%이하, S: 0.015%이하, N:0.006%이하, Cr: 0.02-0.06%, Al:0.005%이하와 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되고, 그 결정입도가 ASTM No. 6.5이하인 자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판.
제 1항에 있어서, 상기 냉연강판은 보자력 1.0Oe이하이고, 투자율 4000이상임을 특징으로 하는 자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판.
중량%로, C: 0.005%이하, Mn: 0.20%이하, Si: 0.07-0.20%, P: 0.03%이하, S: 0.015%이하, N:0.006%이하, Cr: 0.02-0.06%, Al:0.005%이하와 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 규소킬드강을 1200℃이상의 온도에서 균질화처리한 후, 850±10℃의 마무리압연 온도조건으로 열간압연한 다음, 산세하고 55±2%의 압하율로 최종두께까지 냉간압연한 후, 800±50℃의 온도에서 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 자기차폐성이 우수한 브라운관용 냉연강판의 제조방법.