KR20040055608A - 텐션 마스크용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

텐션 마스크용 강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 질량%로, C : 0.01% 이하, Mn :2% 이하, N : O.004 - 0.018% , Sol.Al : O.005 % 미만, V : 0.005 % 이하를 함유하고, 또한 0.0055≤［Mn]×[N]을 만족하는 텐션 마스크용 강판을 제공한다. 단, [M]은 원소 M의 함유량(질량%)을 나타낸다. 본 발명의 강판은, 안정하고 우수한 자기특성과 흑화처리(黑化處理)시의 내 크리이프 특성을 나타내므로, 텐션 마스크에 적용해도 「색 어긋남」을 발생하는 경우는 없다。

Description

텐션 마스크용 강판 및 그 제조방법{STEEL SHEET FOR TENSION MASK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 컬러 브라운관의 텐션 마스크용 강판, 특히, 자기특성과 흑화처리(黑化處理)시의 내(耐) 크리이프(Creep) 특성이 우수한 텐션 마스크용 강판, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 컬러 브라운관은, 3본(本)의 전자빔을 방사하는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방사되는 전자빔을 받아서 3원색을 발광하는 형광체와, 각 전자빔 중 필요한 방향의 전자빔만을 선택적으로 투과시키는 다수의 홀이 에칭 가공된 강판으로부터 이루어지는 마스크로 구성되어 있다. 마스크로서는, 곡면형상으로 프레스 성형되는 섀도우 마스크나 1 방향 또는 2 방향으로 큰 장력을 부하하여 프레임에 용접되는 텐션 마스크가 있다.
상기 텐션 마스크에는, 녹의 방지나 전자산란의 억제를 목적으로 하고, 예를들면 400 - 500℃에서 강판표면에 마그네사이트의 산화막을 형성시키는 흑화처리가 실시된다. 상기 흑화처리는 강판에 300 - 400N/㎜2정도의 큰 장력을 준 채로 행하여지기 때문에, 텐션 마스크는 크리이프 변형하고, 그 장력이 저하할 경우가 있다. 장력이 저하하면, 마스크의 강성이 저하하고, 스피커음등에 의해 공진(共振)하기 쉽게되며, 전자빔이 형광면 위의 소정의 위치에 착탄(着彈)하지 않고, 소위 「색 어긋남」의 원인이 된다.
지금까지, 흑화 처리시의 크리이프 변형을 방지 하기 위하여 여러가지 방법이 검토되고 있다. 예컨대, 일본특허 제 2548133호 공보에는 40 - 100ppm의 N을 첨가하는 방법이, 일본특허 제 3166089호 공보에는 Cr : 0.20% 이상 2.0% 미만, Mo : 0.02% 이상 0.10% 미만 중에서 선택된 적어도 1종의 원소를 첨가하는 방법이, 일본 특허 제 3182202호 공보에는 Nb, V, Ti, Zr, Ta, B 중에서 선택된 적어도 1 종의 원소를 0.01% 이상 0.5% 이하 첨가하는 방법 등이 제안되어 있다. 또한, 일본 특개 2001 - 307652호 공보에는 N 및 Mn량을 적정한 범위로 제어함과 동시에, Al, C, O, S, Si, P량을 엄격하게 제어하고, 15 - 80%의 압연율로 냉간압연 후, 자기특성을 향상시키기 위하여 450 - 550℃에서 열처리를 실시하는 방법, 일본 특개 2002 - 3948호 공보에는 N 및 Mn 량을 적정한 범위로 제어하는 동시에, 480℃이상 재결정 온도이하의 온도영역에서 4.9N/㎜2이상의 장력을 부여하면서 응력제거어닐링(Annealing)을 실시하는 방법등도 제안되어 있다.
그러나, 상기의 방법에는 이하와 같은 문제가 있다. 즉, 일본특허 제 2548133호 공보에 기재된 방법에서는, Al등의 N과 친화력이 강한 원소에 의해 내 크리이프 특성의 향상에 유효한 고용 N이 감소하므로, 그 효과를 안정되게 얻을 수 없다. 일본 특허 제 3166089호 공보에 기재된 방법에서는, 강의 내식성을 높이는 Cr이나 Mo을 첨가하고 있기 때문에 텐션 마스크 제작시 에칭속도의 저하를 초래한다. 일본특허 제 3182202호 공보에 기재된 방법에서는, Nb, V, Ti, Zr, Ta, B등의 미세석출물의 형성에 의해 자기특성이 열화하고, 지자기(地磁氣)와 같은 외부자계에 대한 실드성이 열화해서 「색 어긋남」을 야기한다. 일본특개 2001-307652호 공보에 기재된 방법에서는, 570℃ 이상에서 현저하게 내 크리이프 특성이 열화하므로, 흑화처리시의 온도변동에 의해 안정하게 우수한 내 크리이프 특성을 얻을 수 없다. 일본특개 2002-3948호 공보에 기재 된 방법에서는 응력제거 어닐링(Annealing)시의 장력 부여에 의해 압연방향의 자기특성의 변동이 크다.
본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것이며, 따라서 본 발명의 목적은 에칭속도의 저하를 야기하지 않고, 우수한 자기특성을 가지며, 또한 안정되고 우수한 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 얻을 수 있는 텐션 마스크용 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
도 1은, [Mn]×[N]과 크리이프 신장과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는, 응력제거 어닐링 온도와 크리이프 신장과의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적은, 질량%로, C: 0.01% 이하, Mn : 2% 이하, N : 0 004 - 0.018%, Sol.Al : 0.005% 미만, V : 0.005% 이하를 함유하고, 또한 0.0055 ≤［Mn] [N]을 만족하는 강을 열간압연하여 강판으로 하는 공정과 열간압연후의 강판을 연속 어닐링로에서 응력제거 어닐링하는 공정을 가지는 것을 텐션 마스크용 강판의 제조방법에 의해 제조할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 형태
본 발명자들은 텐션 마스크용 강판의 자기특성이나 흑화처리시에 있어서 크리이프 특성에 대하여 검토한 바 C, Mn, N, Sol.Al 의 함유량 및 [Mn]×[N]을 적정한 범위에 컨트롤하면 안정하고 우수한 내 크리이프 특성을 얻을 수 있으며, 또한, V의 함유량을 통상 불순물로서 함유되는 량보다 적게 하면 우수한 자기특성을 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이하에서 상세하게 설명한다.
1) 성분
C : C는, 강판의 고강도화에 유효한 원소임과 동시에, 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 향상시킨다. 그러나, 0.01%를 초과하여 첨가하면 탄화물의 량이 늘어서 에칭성을 열화시키므로, 그 함유량을 0.01% 이하, 자기특성의 관점으로부터 바람직하게는 0.008% 이하로 한다.
Mn : Mn은, N과의 상호작용에 의해 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 현저하게 향상시키는 원소이지만, 2%를 넘어서 첨가해도 그 효과는 포화하고, 코스트 증가를 초래한다. 따라서, 그 함유량을 2% 이하로 한다. 또한, 보다 안정하고 우수한 내 크리이프 특성을 얻기 위해서는, 그 함유량을 0.4% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 0.65% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 내식성의 관점으로부터, 그 함유량은 1.5% 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱이 1%이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
N : N은, 고용 N로서 강중에 존재시키면, 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 향상시킨다. 흑화처리시에 우수한 내 크리이프성을 얻기 위해서는, 그 함유량을 0 .004% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, 0.018% 이상 첨가해도 그 효과는 포화하므로, 그 함유량을 0.OO4 - 0.018%로 한다. 보다 안정하고 우수한 내 크리이프 특성을 얻기 위해서는, 그 함유량을 0.008% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 더욱이 0.01% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 안정하고 우수한 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 얻기 위해서는, 상기한 바와 같이 Mn과 N량을 컨트롤 하고 그위에, 더욱 [Mn]×[N]을 0.0055 이상으로 할 필요가 있다. 상세한 것은 실시예 1 에서 설명한다.
Sol.Al : Sol.Al 은, 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 향상시키는데도 유효한 고용 N을 AlN으로서 석출시켜서 감소시키는 원소이다. 따라서, 그 함유량은 적을수록 좋으나, 0.005% 미만이면 안정하고 우수한 내 크리이프 특성을 얻을 수 있다. 더욱이, 0.003% 이하로 하면 자기특성이 일층 향상하는 것을 도모할 수 있다.
V : V는, Sol.Al 과 같이 N과 친화력이 강한 원소이기 때문에, 그 함유량은 적을수록 좋다. 통상, 불순물로서 0.005%를 초과하여 함유되는 경우가 많고, 탄질화물(炭窒化物)을 형성하고, 입자성장을 저해하여 자기특성을 열화시킨다. 그 때문에, 우수한 내 크리이프 특성이나 자기특성을 얻기 위해서는, 그 함유량을 0.005%이하로 한다. 또한, 0.003% 이하로 하면 보다 우수한 자기특성을 얻을 수 있다. 또한, V의 함유량을 0.0005% 미만으로 하기 위해서는 현저한 코스트 상승이 초래되므로, 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, C, Mn, N, Sol.Al, V의 함유량을 컨트롤 하는 것에 의해 안정하고 우수한 내 크리이프 특성이나 자기특성을 얻을 수 있지만, 더욱이 S의 함유량을 0.007% 이하, 바람직하게는 0.005% 이하로 하면, 마스크 제작시의 에칭얼룩을 보다 적게 할 수 있다.
또한, Ti, Zr, Nb, B를 불순물등으로서 함유할 경우는, 안정하고 우수한 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 얻기 위해서 0.0040% ≤ [N] - 0.52 ×[so1.Al］- 0.29 × [Ti] - 0.15 × [zr] - 0.27 × [v] - 0.15 × [Nb] - 1. 27 ×[B]를 만족시킬 필요가 있다.
기타, Si는 흑화막의 밀착성을 열화시키거나, 비금속 개재물을 형성하여 에칭성을 열화시키는 경우가 있으므로, 그 함유량을 0.2 % 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.05% 이하이다.
또한, P는 편석하여 에칭얼룩을 발생시킬 경우가 있으므로, 그 함유량을 0.03% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02% 이하이다.
또한, 이러한 성분에 부가하고, 자기특성이나 에칭속도를 손상하지 않는 범위에서, 즉 합계로 1% 이하의 Cr, Mo, W를 첨가하면, 내 크리이프 특성의 향상이 도모된다.
2) 제조방법
상기와 같은 범위내의 성분조성을 가지는 강을, 통상의 방법에 의해 용제, 주조, 열간압연, 산세 및 냉간압연후, 연속 어닐닝로에서 응력제거 어닐닝하는 것에 의해 본 발명의 텐션 마스크용 강판을 얻을 수 있다. 단지, 여기에서 말하는 응력제거 어닐닝이란, 재결정 어닐닝이 아니라, 재결정이 거의 진행하지 않은 범위의 어닐닝을 의미한다.
또한, 열간압연 후의 강판을 냉간압연할 때, 냉간압연과 냉간압연의 사이에 재결정 어닐닝을 하여 복수회(複數回)의 냉간압연을 하는 것도 가능하다.
최종의 냉간 압연율은, 내 크리이프 특성의 관점으로부터 15% 이상, 압연 밀 부하의 관점으로부터 80% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 30% 이상 70% 이하이다. 또한, 최종냉간 압연후의 강판에는, 스킨패스밀, 텐션레벨러, 로울러레벨러 등에 의해 형상교정을 실시할 수 있다.
연속 어닐링 로에 있어서의 응력제거 어닐링은, 환원성 또는 비산화성의 분위기에서 행하여진다.
또한, 잔류응력을 제거하여 자기특성을 향상시키기 위하여 어닐링 온도는 400℃이상이 바람직하다. 더욱이 어닐링 온도를 615℃ 이상으로 하면 Mn-N 클러스터의 형성이 활성화되어서 내 크리이프 특성을 현저하게 개선할 수 있고, 620 ℃ 이상으로 하면 400N/㎜2의 장력하에서 크리이프 신장을 0.15% 미만으로 할 수 있다. 그러나, 재결정이 매우 진행하면 내 크리이프 특성이 현저하게 열화하므로, 어닐링 온도는 재결정 온도미만, 즉 700℃미만으로 하는 것이 바람직하고, 680 ℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
[실시예 1]
표 1에 나타내는 성분조성의 강 A-M을 용제후 슬래브로 하고, 이들 슬래브를 1200℃로 가열후, 마무리온도 920℃에서 열간압연하고, 권취온도 600℃에서 권취하여, 판두께 3㎜의 열연강판으로 하였다. 이 열연강판을, 산세후, 압연율 90%로 1차 냉간압연을 하고 재결정 어닐링하여, 다시 압연율 50%로 2차 냉간압연을 하고 응력제거 어닐링하여, 판두께 0.15 ㎜ 의 냉간압연 강판을 제작했다.
그리고 제작한 냉간압연 강판에 대하여, 다음 방법으로 크리이프 신장과 지자기(地磁氣)) 상당의 자장(磁場, O.350e )에 있어서의 투자율(透磁率) μ0.35를 측정하고, 내 크리이프 특성 및 자기특성을 평가하였다.
i) 크리이프 신장
300N/㎜2의 장력을 부여한 상태에서 500℃에서 30분간 유지후, 크리이프 신장을 측정하고, 크리이프 신장이 0.20% 미만의 경우를 내 크리이프 특성이 양호(○)라고 하고 0.20% 이상의 경우를 내 크리이프성이 열악(×)으로 평가했다.
ii) μ0.35
500℃에서 30분간의 흑화처리 상당의 열처리를 실시한 후, 폭 10㎜길이 200㎜의 4본(本)의 시험편을 사용하고, 엡스타인법으로 0.350e의 자장에 있어서의 투자율μ0.35를 측정했다. 또, 시험편에는 300N/㎜2의 장력을 부여해서 측정을 하고, μ0.35가 240이상의 경우를 자기특성이 양호(○)로 하고, 240 미만의 경우를 자기특성이 열악(×)으로 평가하였다.
결과를 표 2 및 도 1에 도시한다.
[Mn]×[N]이 0.0055 이상의 강 G-M으로 제작한 냉간압연 강판에서는, 크리이프 신장이 0.20% 미만이며, 양호한 내 크리이프 특성을 나타낸다. 한편, [Mn]×[N]이 0.0055미만의 강 A-F로 제작한 냉간압연 강판은, 크리이프 신장이 0.20% 이상이며, 내 크리이프 특성에 뒤떨어진다.
V가 0.005% 이하의 강 A, B, D, F-K, M으로 제작한 냉간압연 강판에서는, μ0.35가 240 이상이며, 양호한 자기특성을 도시한다. 한편, V량이 0.005% 를 넘는 종래의 강 C, E, L로 제작한 냉간압연 강판은, μ0.35가 240미만이며, 자기특성이 뒤떨어진다.
따라서, 본 발명의 성분범위내에 있는 강 G, H, I, J, K, M에서 제작한 냉간압연 강판에서는, 내 크리이프 특성, 자기특성 모두 우수하는 것을 알수 있다.
[표 1]
[표 2]
[실시예 2]
표 3에 나타내는 성분조성의 강N-R을 용제후 슬래브로 하고, 이들 슬래브를 1200℃로 가열후, 마무리온도 890℃에서 열간압연 하고, 권취(卷取)온도 680℃에서 권취하고, 판두께 3㎜의 열연강판으로 하였다. 또한, 표 3에서, N*(%)는 [N] - 0.52 × [Sol.Al ] - 0.29 × [Ti] - 0.15 × [zr] - 0.27 × [v] - 0.15 [Nb] - 1.27[B]을 나타낸다. 상기 열연 강판을, 산세후, 압연율 90%로 1차 냉간압연을 하고 재결정 어닐링하고, 또한 압연율 40%로 2차 냉간압연을 하여 620℃로 30sec간 응력제거 어닐링하고, 판두께 0.18㎜의 냉간압연 강판을 제작했다. 응력제거 어닐링에서는, 분위기는 10%H2+ 90%N2이며, 강판에는 2.O N/㎜2미만의 장력이 부가되어 있다.
그리고 제작한 냉간압연 강판에 대하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지 방법으로 내 크리이프 특성 및 자기특성을 평가했다. 또한, 대형의 컬러 브라운관 등에서는, 400N/㎜2의 장력이 부여되고, 크리이프 신장이 300N/㎜2의 경우의 2배로도 될 경우가 있어서, 400N/㎜2의 장력을 부여했을 때의 크리이프 신장의 측정도 하였다. 단지, 이러한 가혹한 조건에서는, 크리이프 신장이 0.20 % 미만을 대단히 양호(◎), 0.35% 미만의 경우를 내 크리이프 특성이 양호(○)라고 하고, 0.35% 이상의 경우를 내 크리이프 특성이 열악(×)으로 평가하였다.
결과를 표 4에 나타낸다.
[Mn] × [N]이 0.0055 이상이고, 또한 N*가 0.0040% 이상의 P, Q, R로 제작한 냉간압연 강판은, 300N/㎜2의 장력을 부여했을 경우도, 400N/㎜2의 장력을 부여했을 경우도, 크리이프 신장이 0.20% 미만이며, 우수한 내 크리이프 특성을 나타낸다. 한편, [Mn] × [N]이 0.0055 미만이고, 또한 N*가 0.004% 미만의 N, O로 제작한 냉간압연 강판은, 내 크리이프 특성에 뒤떨어진다.
또, 어느쪽의 강에서 제작한 냉간압연 강판에 있어서도, μ0.35는 240이상이며, 양호한 자기특성을 얻을 수 있다.
[표3]
[표 4]
[실시예 3]
표 3의 강 Q의 슬래브를 1200℃로 가열후, 마무리온도 890℃에서 열간압연 하고, 권취온도 680℃에서 권취하여, 판두께 3㎜의 열연강판으로 하였다. 상기 열연강판을, 산세후, 압연율 90%로 일차 냉간압연을 하고 재결정 어닐링하여, 다시 압연율 40%로 2차 냉간압연을 하여 표 5에 나타내는 조건으로 응력제거 어닐링하고, 판두께 0.18㎜의 냉간압연 강판 QO - Q5를 제작했다. 응력제거 어닐링에서는, 분위기는 10%H2+ 90%N2이며, 강판에는 2.ON/㎜2미만의 장력이 부가되어 있다.
그리고 제작한 냉간압연 강판에 대해서, 실시예2의 경우 와 마찬가지 방법에서 내 크리이프 특성 및 자기특성을 평가했다.
결과를 표 5 및 도 2에 나타낸다.
300N/㎜2의 장력을 부여했을 경우의 크리이프 신장은, 응력제거 어닐링온도가 720℃에서 재결정온도 이상으로된 Q5을 제외하면, 어느 강판에 있어서도 0.20% 미만이며, 우수한 내 크리이프 특성을 나타낸다.
한편, 400N/㎜2의 장력을 부여했을 경우의 크리이프 신장도, 응력제거 어닐링온도가 720℃에서 재결정 온도 이상으로 된 Q5를 제외하면, 어느 강판에 있어서도 0.35 미만이며, 우수한 내 크리이프 특성을 나타낸다. 특히, 응력제거 어닐링온도가 615℃ 이상이고 재결정 온도미만인 Q3및 Q4에서는 0.2% 미만으로, 매우 우수한 내 크리이프 특성을 나타낸다. 이것은, 상술한 바와 같이, Mn - N의 클러스터형성이 활성화 되었기 때문이다.
또한, 응력제거 어닐링이 행하여지는 Q1- Q55에서는, μ0.35는 240 이상이며, 양호한 자기특성을 얻을 수 있지만, 응력제거 어닐링이 행하여지지 않는 Q0에서는, μ0.35는 150이며, 자기특성에 뒤떨어진다.
[표 5]
본 발명에 따른 텐션 마스크용 강판 및 그 제조방법에 의하면, 에칭속도의 저하를 야기하지 않고 우수한 자기특성을 가지며, 흑화처리시의 내 크리이프 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 질량%로 C : 0.01% 이하, Mn : 2% 이하, N : 0.004 - 0.018%, Sol.Al : 0.005% 미만, V : 0.005% 이하를 함유하고, 또한 0.0055≤［Mn]×[N]을 만족하는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판. (단, [M]은 원소 M의 함유량(질량%)을 나타낸다)
  2. 제 1항에 있어서,
    다시 질량%로, S :0.007% 이하를 함유하고, 또한 C : 0.008% 이하, Sol.Al :0.003% 이하, V : 0.003% 이하인 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판
    .
  3. 제 1항에 있어서,
    다시 질량%로, Ti,Zr,Nb,B를 함유하는 경우는, 0.0040% ≤［N] - 0.52 × [Sol.Al] - 0.29 × [Ti] - 0.15 × [Zr] - 0.27 × [V] - 0.15 × [Nb] - 1.27 × [B]를 만족하는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판. (단, [M]은 원소 M의 함유량(질량%)을 나타낸다)
  4. 제 2항에 있어서,
    또 다시, Ti, Zr, Nb, B를 함유하는 경우는, 0.0040% ≤［N] - 0.52 × [So1.A] - 0.29 × [Ti] - 0.15 × [zr] - 0.27 × [v] - 0.15 × [Nb] - 1.27 × [B]를 만족하는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판. (단, [M]은 원소 M의 함유량(질량%)을 나타낸다)
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 기재된 성분조성을 가지는 강을 열간압연하여 강판으로 하는 공정과,
    상기 열간압연후의 강판을 냉간압연하는 공정과,
    상기 냉간압연후의 강판을 연속 어닐링로에서 응력제거 어닐링(Annealing)하는 공정
    을 가지는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    열간압연후의 강판을 냉간압연할 때, 냉간압연과 냉간압연의 사이에 재결정 어닐링을 하여 복수회의 냉간압연을 하는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    응력제거 어닐링을, 615℃이상 재결정 온도 미만에서 하는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    응력제거 어닐링을, 615℃이상 재결정 온도 미만에서 하는 것을 특징으로 하는 텐션 마스크용 강판의 제조방법.
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