KR920004945B1 - 세도우마스크(Shadow Mask)용 강판의 제조방법 - Google Patents

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Description

세도우마스크(Shadow Mask)용 강판의 제조방법

제 1 도는 Cr첨가 Al-killed강에 있어서 열간압연판의 미세조직에 미치는 열연조건의 영향을 보여주는 조직사진.

제 2 도는 Cr첨가 Al-killer강의 1 차 소둔판에 미치는 소둔온도 및 열간마무리압연조직의 영향을 보여주는 조직사진.

본 발명은 극저탄소 Al-killed강에 흑화막 밀착성 향상원소인 Cr을 미량첨가한 강을 저온인 750-800℃의 페라이트 영역에서 마무리 열간압연을 실시하여 열연판의 페라이트 결정립을 조대화시킴에 의해 세도우마스크용 2차소둔판의 항복강도를 낮춤으로서 성형성을 향상시켜, 우수한 성형성이 요구되는 세도우마스크와 같은 용도에 사용하기 위한 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

세도우마스크(Shadow Mask)형 컬러 TV 브라운관은 미국 RCA사에서 개발되어 실용화된 것이다. 컬러 TV 브라운관에는 수십만개정도의 매우 미세한 구멍으로 이루어진 세도우마스크가 부착되어 있어 전자총으로부터 나오는 3원색의 전자빔을 이들 구멍을 통해 적색, 청색, 녹색의 3원색을 발광하도록 형광막이 도포되어 있는 형광면까지 도달하게 함으로써 색상선별의 기능을 하고 있다. 세도우마스크는 색상선별기능 이외에도 열팽창을 보정하는 기능, 자기차폐 기능 및 제조공정중의 착탈기능등을 가진다.

세도우마스크용 강판은 통상 용해, 열강압연, 산세정, 1차 냉간압연, 1차 소둔, 2차 냉간압연, 포토-에칭(Photo etching), 2차 소둔, 성형 및 흑화막처리등의 복잡한 공정을 통해 제조된다.

세도우마스크가 우수한 에칭특성을 가지기 위해서는 소재인 강판의 판두께와 성분이 코일길이에 걸쳐 균일하고 형상이 평탄해야 하며, 비금속개재물이 적어 청정도가 우수할 뿐만 아니라, 결정립도가 균일해야 한다. 세도우마스크용 강판으로 초기에는 표면특성이 양호한 저탄소림드(Rimmed)강을 사용하여 왔으나, 림드강의 경우 강괴의 상부가 하부에 비하여 비금속개재물이 비교적 많아 품질의 편차를 줄일 수 없는 문제점이 있었다.

반면에, 저탄소 Al-killed강은 림드강에 비하여 표면특성이 나빠 세도우마스크용 소재로는 부적당하다고 알려져 왔으나, 연속주조기술의 발달로 표면특성이 림드강과 비슷하고, 연주재가 코일길이방향의 재질이 균일하여 냉연공정에서의 판두께 균일도와 형상확보면에서 림드강보다 유리하고 청정도도 림드강보다 우수한 장점이 있어 세도우마스크용 소재로 많이 사용되고 있다. Al-killed강에서 문제로 되어 온 흑화막 밀착성은 Cr을 첨가함으로서 개선되었다.

최근에 와서는 제강기술이 눈부시게 발달되어 청정도가 매우 우수한 극저탄소강을 제강단계에서 제조가 가능하게 되었으므로 출발소재를 극저탄소강으로하는 세도우마스크용 강판의 제조를 고려하였으나, 이경우 초기 소재를 Cr 첨가 극저탄소 Al-killed강을 사용하여 세도우마스크용 강판을 제조할 때 에칭된 소재를 2차소둔한 후 2차소둔판의 항복강도가 높아 성형후 스프링백(Springback)현상이 크게되어 균일한 곡면의 세도우마스크를 얻기가 어려운 문제점이 있다.

이와 같이 종래의 세도우마스크용 강판이 림드강 또는 Cr 첨가 저탄소 Al-killed강을 Ar₃점 직상의 온도에서 열간마무리압연하고 탈탄소둔에 의해 제조하였던 것에 비하여 본 발명은 초기 소재를 흑화막 밀착성 향상 원소인 Cr을 첨가한 극저탄소 Al-killed강으로 함과 더불어 열간 마무리 압연을 저온인 750-800℃의 페라이트 영역에서 실시하여 열연판의 페라이트결정립을 현저하게 조대화시켜 통상의 귄취온도에서 권취한 후 연속소둔설비를 적용하고, 2차 냉간압연함으로서 강판으 2차 소둔후 소둔판의 항복강도가 10-11kg f/㎟ 정도로 낮은 성형성이 우수한 세도우마스크용 강판을 제조하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 C : 0.003wt% 이하, Mn : 0.15-0.35wt%, Al : 0.02-0.06wt%, N : 0.004wt%, N : 0.004wt% 이하, Cr : 0.02-0.06wt%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 Cr 첨가 극저탄소 Al-killed강을 1200-1250℃ 정도에서 균질화처리한 후 900℃ 정도에서 열간압연을 시작하여 통상의 열연마무리온도인 Ar₃변태온도 직상보다 훨씬 낮은 온도인 750-800℃의 페라이트 영역에서 마무리 열간압연을 실시하고, 통상의 권취온도인 600-700℃에서 권취한 다음, 통상의 방법으로, 1차 냉간압연한 후 650-700℃의 온도에서 연속소둔하고, 통상의 방법으로, 2차 냉간압연 및 2차 소둔을 행하여 세도우마스크용 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 화학성분 및 제조공정에 대해 상세히 설명한다.

C양 0.003wt%(이하, "%"라 칭함)이상이 되면 탄화물의 양이 증가되어 포토-에칭 공정에서 에칭특성을 약화시키고, 또한 최종소둔후 항복강도와 항복점연신율을 증가시켜 프레스성형성을 나쁘게 할뿐만 아니라 과포화고용탄소가 증가되어 고용경화에 의한 경도증가의 원인으로 작용하므로 0.003%이하의 극저탄소강으로 제한하였다.

Mn은 S에 의한 적열취성을 방지하기 위해 0.15% 이상 첨가되어야 하나, 0.35% 이상이 되면 Mn의 고용경화에 의해 재질이 경화되어 프레스성형을 약화시키므로, 상기 Mn의 함량은 0.15-0.35%로 제한하는 것이 바람직하다. Al은 강의 탈산을 위해 첨가되며, 또 Al은 강중의 질소를 AIN으로 석출시켜 고용질소에 의한 경화효과를 제거하게 되나, 과다하면 고온권취시 결정립의 이상성장이 일어나기 쉽고 비금속개재물인 Al₂O₃양을 증가시켜 에칭특성을 열화시키므로, 상기 Al의 함량은 0.02-0.06%로 제한하는 것이 바람직하다. 또한 질소는 고용경화에 의해 현저히 경도를 상승시키므로 0.004% 이하로 낮을수록 좋다.

한편, Cr은 흑화막 밀착성을 향상시키는 원소로서, 흑화막 밀착성이 악화되면 브라운관내에 떨어진 흑화막의 작은 조각이 TV 화면의 색상을 나쁘게하고 내전압특성을 열화시키므로 Cr을 미량첨가하여 밀착성향서을 꾀함과 동시에 Cr 탄화물로 탄소를 고정하여 성형성을 향상시킬 수 있으며, Ti나 Nb와 같이 재결정을 억제하는 원소가 아니므로 페라이트 결정립도를 조대화하는데 효과적이다. 그러나, 상기 Cr이 0.06%이상으로 첨가되면 오히려 Cr 단독 혹은 Cr-C 쌍극자(Dipole)등의 경화효과에 의해 재질이 경화되게 된다.

상기 강 성분중에서 기타 불가피하게 함유되는 불순물이란 제강작업시 임의로 첨가하지 않더라도 철광석 또는 합금철에 함유되어 강내에 소량 잔존하는 P(인), S(황) 원소등을 의미하는 것이다.

상기 조성으로 용해된 강을 1200-1250℃에서 1사간동안 균질화 처리한 후 900℃ 부근에서 열간압연을 시작하여, 페라이트 영역인 750-800℃에서 마무리 열간압연을 함으로서 Ar₃직상에서 열간압연을 마무리하는 통상의 방법에 비해 열연판의 페라이트 결정립을 현저하게 조대화시킬 수 있다. 이때 슬라브 재가열온도는 오스테나이트조직을 가능한한 조대하게 할 수 있도록 1200-1250℃가 바람직하다.

한편, 저온 열간압연에 의한 결정립조대화는 다음과 같이 설명될 수 있다. 열간압연을 Ar₃직상에서 마무리하는 경우 오스테나이트영역에서의 변형과 재결과정의 반복에 의해 오스테나이트 결정립이 미세화되고 이 미세화된 오스테나이트결정립은 Ar₃변태온도를 거치면서 페라이트로 변태될 때 다시 미세하게되므로, 권취후 최종열연판의 조직은 미세한 페라이트 결정립으로 이루어지게 된다.

반면에 900℃에서 열간압연을 시작하여 750℃에서 마무리 열간압연을 하는 경우는 1250℃에서 가열한 후 열연이 시작되는 온도인 900℃까지 냉각되는 동안 성장된 조대한 오스테나이트결정립이 Ar₃온도이하에서 변형을 받으면서 페라이트로 변태가 진행되게 된다. 이때 오스테나이트상내에서 변형을 받은 부위는 페라이트로 변태가 되면서 빠르게 성장하게 되고, 페라이트로 변태된 상태에서 변형을 받은 부위는 빠르게 페라이트로의 재결정과 결정립성장이 진행될 것으므로 권취후의 조직은 조대한 페라이트로 구성되게 될 것으로 생각된다.

열연마무리온도는 열간압연을 받은후 페라이트로의 변태나 변형 페라이트의 재결정 및 결정립 성장이보다 용이한 페라이트 영역압연이 될 수 있는 750-800℃의 온도가 적당하다. 열간압연이 완료된 강은 600-700℃에서 권취하여 바람직하게는 75%의 냉간압하율로 1차 냉간압연한 후 연속소둔사이클을 적용하여 1차 소둔한다. 소둔온도는 재결정이 완료되고 충분히 결정립 성장이 일어나는 650-700℃가 적당하다. 1차 소둔을 마친 강은 바람직하게는 75%의 냉간압하율로, 보다 바람직하게는, 0.15mm까지 2차 냉간압연하고 2차 소둔을 실시한다.

이하에 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

하기 표 1의 성분을 갖는 발명강을 제조하였다.

[표 1]

상기 표 1의 강종중에서 발명강(Cr 첨가 극저탄소 Al-killed강)을 1250℃에서 1시간 동안 재가열한 후 900℃정도에서 열간압연을 시작하여 마무리 압연온도인 최종 열간압연 직후의 온도가 페라이트 단상영역에 해당되는 750℃가 되도록하고 통상의 조건인 600℃ 및 700℃로 권취하여 발명재 A(권취온도 600℃인 경우) 및 발명재 B(권취온도가 700℃인 경우)를 제조하였다.

또한 , 발명강 (Cr 첨가 극저탄소 Al-killed강)을 통상의 열간압연방법인 재가열온도 1250℃, 마무리 압연온도 900℃, 권취온도 600℃ 및 700℃의 조건으로 열간압연하여 비교재(1)(권취온도가 600℃인 경우) 및 비교재(2)(권취온도가 700℃인 경우)를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 발명재(A) 및 (B)와 비교재 (1) 및 (2)에 대한 미세조직사진을 관찰하고, 그 결과를 발명재(A)에 대해서는 제 1a 도에, 발명재 (B)에 대해서는 제 1b 도에, 비교재(1)에 대해서는 제 1c 도에, 비교재(2)에 대해서는 제 1d 도에 나타내었다. 제 1 도에 나타난 바와 같이, 900℃에서 마무리압연된 비교재(1,2)의 조직은 미세한 페라이트 결정립으로 이루어져 있는 반면에, 750℃에서 마무리 압연된 발명재(A,B)는 현저하게 결정립이 조대화되어 있음을 알 수 있다.

[실시예 2]

상기 실시예 1의 표 1에 나타난 발명강을 하기표 2와 같은 조건으로 열간압연, 1차 냉간압연 및 1차 소둔처리하여 각각의 소둔판에 대한 기계적 성질을 측정하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었으며, 또한 각각에 대한 미세조직사진을 관찰하고 그 결과를 제 2 도에 나타내었다.

제 2a-d 도 에는 순서대로 비교재(3)-(6)이, 제 2e-h 도에는 발명재 (C)-(F)가 각각 나타나 있다.

[표 2 ]

상기 표 2에 나타난 바와 같이, Cr 첨가 극저탄소 Al-killed강을 750℃에 마무리열연한 후 650-700℃에서 1차 연속소둔하는 발명재(C-F)가 통사의 열연재인 비교재(3-6)에 비해 항복강도와 인장강도가 낮아짐을 알 수 있다.

이와 같은 연화현상은 제 2 도에 나타난 바와 같이. 통상의 열연마무리 온도인 900℃[비교재(3-6), 제 2a-d 도]에서, 열간마무리온도가 페라이트영역인 750℃[발명재(C-F), 2e-h 도]로 낮아짐에 따라 페라이트 결정립이 조대화되기 때문이다.

[실시예 3]

상기 실시예 1의 표 1에 나타난 발명강을 하기표 3과 같이 열간압연, 1차 냉간압연 및 연속소둔하고, 2차 냉간압연 한 후 700℃에서 10분간 2차 소둔하여 권취온도 및 마무리열연온도에 따른 기계적 성질변화를 측정하고 그 결과를 하기표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 열간마무리압연온도가 900℃인 비교재(7-10)의 경우에는 항복강도가 13-15kg f/㎟인데 비하여, 열간마무리압연온도가 750℃인 발명재(G-J)의 경우에는 1차 소둔온도가 650-700℃일때에 2차 소둔판의 항복강도가 10-11kg f/㎟정도의 낮은 값을 나타냄을 알 수 있다.

이러한 효과를 2차 소둔후에 항복강도가 높아 세도우마스크의 성형시 스프링백현상이 컸던 문제를 해결할 수 있으며 가공중 꺽이는 현상을 방지할 수 있으므로 균일한 곡면을 가지는 세도우마스크를 제조할 수 있는 것을 나타내는 것이다.

상기에서 본 발명의 강판용도로서 세도우마스크에 대해서만 기술하였지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 본 발명에 의해서 제조되는 강판은 우수한 성형성이 요구되는 다른 용도에도 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 Cr 첨가 극저탄소 Al-killed강을 사용하여 열연마무리온도를 통상의 열연온도보다 저온인 750-800℃의 페라이트영역으로 낮추어 열연판의 결정립을 조대화시키는 것에 의해, 2차 소둔후에도 낮은 항복강도를 얻을 수 있으므로 스프링백형산을 감소시킬 수 있고 가공시 꺽이는 현상을 방지할 수 있어 성형성이 우수한 세도우마스크용 강판을 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. C : 0.003wt% 이하, Mn : 0.15-0.35wt%, Al : 0.02-0.06wt%, N : 0.004% 이하, Cr : 0.02-0.06wt%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 강을 1200-1250℃로 재가열하여 750-800℃의 열연마무리온도 및 600-700℃의 권취온도로 열간압연하고, 통상의 방법으로, 1차 냉간압연한 후 650-700℃의 온도에서 연속소둔하고, 통상의 방법으로, 2차 냉간압연 및 2차 소둔하는 것을 특징으로 하는 세도우마스크용 강판의 제조방법.

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