KR960005600B1 - 칼라브라운관의 인너실드(inner shield)용 강판의 제조방법 - Google Patents

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Description

칼라브라운관의 인너실드(INNER SHIELD)용 강판의 제조방법

제1도는 일반 칼라 브라운관의 구조도.

제2도는 본 발명방법과, 종래방법의 인너실드용 강판 제조공정 비교도.

제3도는 코일 찌그러짐을 방지키위한 내경 슬리브의 개략도.

제4도는 냉각 압연된 압연소재의 소둔시 냉각속도의 차이의 일례를 도시한 그래프.

본 발명은 칼라 브라운관의 인너실드 용으로 뛰어난 프레임 성형성과 전자파차폐에 필요한 우수한 자기특성을 가진 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

특히 본 발명은 C:0.005wt% 이하, Si:0.02wt% 이하, Mn:0.10 이상-0.30 미만 wt%, P:0.03wt% 이하, S:0.03wt% 이하, Al:0.01-0.06wt%, Ti:0.30-0.1wt%, N:0.005wt% 이하, Cr:0.05wt% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하는 Ti 첨가 극저탄소 강을 이용하여 통상의 열간 압연으로 처리한 다음 산세하여 90% 이상의 압하율로 통상 판두께 0.20mm 이하로 냉각 압연하되 압하율 90% 이상으로 1회 냉각 압연을 행하고 재결정온도 이상에서 적어도 6시간이상 12시간 이하로 균열하여 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 적어도 6시산이상 12시간 이하로 로냉함으로써 냉각시 소재의 최냉점과 최온점의 소재 편차를 가급적 50℃ 이하로 줄여준 후 조질압연을 실시함으로써 인너실드용 소재강판을 얻기 위한 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 새도우 마스크 방식의 칼라 브라운관은 네크부에 있는 전자총으로부터 적색, 녹색, 청색의 3본의 전자 비임을 발사시켜 이 전자가 새도우 마스크의 구멍을 통과하여 판낼 내면에 있는 발광체인 형광면에 충돌하여 요구하는 칼라를 발광시키게 되어 있다.

이 경우 전자총으로 부터 발사된 전자비임이 자구자계등의 영향을 받으면 정규의 궤도로부터 휘어져 이 전자비임이 발생시켜야 할 발광체 뿐 만 아니라 그 주위의 다른색의 발광체에 충돌하여 색의 순도 저하 또는 색의 얼룩이 생겨 브라운관의 품질을 저하시킴으로 자그자계등의 영향을 차폐하기 위해 인너실드가 필요하다.

이와 같이 자그자계의 영향을 차폐하기 위해서는 요구되는 자성특성을 갖는 철판으로 브라운관 전체를 차폐시키는 것이 완벽하나 이렇게 되면 장치의 크기가 커지고 보수점검 및 취급시 여러가지 문제점이 있으므로 제1도에서와 같이 칼라 브라운관 내부에 인너실드를 설치하는 구조로 사용되고 있다.

또한 인너실드 소재는 자구자계 특성을 차폐를 위한 자성 특성 뿐만 아니라 판두께가 얇으면서 심가공을 해야하므로 성형성이 좋아야하고 전자비임의 난반사 방지등의 목적으로 실시하는 흑화 처리성이 우수할 것이 요구된다.

종래 이런 칼라 브라운관용 인너실드는 다음과 같은 제조공정을 거쳐 제조되었다. 즉 핫코일을 판두께 0.20mm 이하의 강판으로 1회 냉각 압연에 의하여 제조하는데에는 소성 가공 등에 여러가지 문제점이 있으므로 종래 기술의 경우 림드강 또는 알루미늄킬드강 열연강대를 50% 내외의 압하율로 1차 냉각 압연을 실시하여 중간 두께로 한 후 이를 전해청정하여 고온에서 1차 열처리 또는 탄탈소둔을 행하여 자기적성질의 향상을 도모하고 이어 압하율 40-90%의 2차 냉각 압연으로 최종두께로 만든 다음 다시 전해청정 및 2차 열처리를 실시한 후 인너실드 프레스 성형시 스트레처스트레인등의 발생방지를 위해 마지막으로 압하율 1.0%정도로 조질압연을 행하여 만들어지는 소재를 별도로 흑화처리 공정함으로써 카랄 브라운관용 인너실드를 제조하는 것으로 되어 있다.

그래서 0.20mm 이하의 인너실드용 소재를 만들어 주면 수요자는 인너실드가 요구하는 소저의 폭으로 절단하여 프레스가공후 방청, 열 방사율 향상 및 전자비임의 난방사 방지를 위해 습윤 분위기 또는 DX 가스등의 분위기 중에서 대략(550-600℃)×(10-30분) 가열하여 흑화처리를 실시하여 최종적으로 인너실드를 제조하게 된다.

이후 흑화처리가 끝난 인너실드는 칼라브라운관내에 장착된다.

그러나 상술한 종래 인너실드 제조법은 2회에 걸친 냉각압연 및 소둔을 행함으로 공정이 번거롭고 공정중에 트러블 및 불량 발생이 많으며 특히 에너지적으로 상당히 비경제적이다. 또한 림드강 또는 알루미늄 킬드강의 경우 기계적 성질 및 자기적 성질의 저하와 흑화 처리후 항복점연신의 회복으로 인한 흑화막 박리가 발생하기 쉽다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제강단계에서 청정도가 우수한 Ti 함유극 저탄소알미늄 킬드(Al-Killed)강을 사용하여 통상 90% 이상의 압하율로 1회 냉간압연으로 판두께 0.20mm 이하의 인너실드용 소재강판을 제조하므로써 종래의 제조공정인 2차 냉각 압연 및 2차 열처리를 생략하여 에너지 절약 및 생산성의 향상을 도모하고 탄소량이 적은 Ti 첨가 극저탄소강(IF Stell, Interstitially Soluted Atom Free Steel)을 사용하므로써 기계적 성질 및 자기적 성질이 우수한 칼라 브라운관의 인너실드 강판을 제조하는 것을 목적으로 한다.

이하 본 발명의 구체적인 설명을 위해 본 발명상의 소재강종의 화학성분 및 제조공정에 대하여 다음에 설명한다.

본 발명상의 소재로서는 일정범위 성분의 진공 탈가스 처리한 TI첨가 극저탄소강을 선정하였으며 그 이유는 저탄소 림드강의 경우는 표면에 고순도의 림층을 갖고 있어 표면이 미려하다는 특징을 갖고 있으나 림드강은 조괴(Ingot Casting) 재이므로 조괴내의 상부와 하부의 성분 편차가 있고 또한 비금속개재물등의 불순물이 많이 존재하여 균일한 품질의 인너실드용 소재를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 소재 성분중 N은 알루미늄킬드강과 같이 AIN으로써 고정시킬 수 없으므로 후공정의 프레스 성형시 스트레처 스트레인(Stretcher straing)이 발생하는 문제점이 있다. 중저탄소 알킬드강의 경우에는 최근 많이 사용되고 있으나 이 강종 역시 탄소량이 많아 가공성 및 자기특성이 충분하지 않고, 또한 흑화처리 후 항복점 연식 회복에 의해 흑화막박리가 발생되기 쉬운 문제점이 있다.

림드강 또는 알킬드강을 탈탄소둔에 의해 탄소량을 0.005wt% 이하로 줄여 기계적 성질 및 자기특성을 향상시키는 방법도 있으나 경제적으로 대단히 불리하다.

따라서, 이런 문제점을 해결할 목적으로 본 발명은 공기의 진공탈가스처리에 의해 탈탄 처리를 실시하여 탄소량을 제강 단계에서 0.005% 이하로 줄여 자성 특성의 향상을 도모함과 동시에 기계적 성질의 향상을 위해 탄화물 형성 원소인 Ti, Mn 등을 일정범위로 제한항 첨가하여서 되는 완전한 비시효성강으로 만든 티타늄 첨가 극저 탄소알미늄킬드강(IF Steel)을 인너실드용 강판소재로 사용하였다. 이를 다시 상세히 구체적으로 설명하면, 화학성분의 경우 C는 프레스 성형성 및 투자율(透磁率)을 높이고 가스성분의 방출을 적게함과 동시에 스트레처 스트레인 방지를 위해 첨가하는 Ti량을 감소시키기 위해서라도 탄소 성분(C)은 0.005wt%(이하, %라 칭함) 이하로 제한한다.

Si은 비금속 개재물의 중요한 구성인자이며 이런 비금속 개재물은 자기특성 및 흑화막의 밀착성을 열화시킴으로 가능한 적은 것이 좋으나 내화물등으로 부터 혼입이 불가피하므로 이를 고려하여 0.02% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Mn은 S에 의한 적열취성을 방지하기 위해 0.1% 이상이 첨가되어야 하나 0.30% 이상이 되면 Mn의 고용경화에 의해 재질이 경화되어 프레스 성형성이 열화되므로 Mn 함량은 0.10-0.30%로 제한하는 것이 바람직하다.

P와 S은 함유량이 증가하면 재질이 경화되어 비금속 개재물을 형성하여 자성 특성을 열화시키고 또한 열간 가공성을 나쁘게하므로 0.03% 이하로 한다.

Al은 용강중의 산소를 탈산하기 위해 필요하고 또 산소와 결합하기 쉬운 Ti 첨가량의 수율을 높이기 위해 필요하며 또한 Al은 강중의 N을 AIN으로 석출시켜 고용질소에 의한 경화효과를 제거하여 주므로 0.01% 이상 잔류시킬 필요가 있으나 반대로 0.06% 이상이면 비금속개재물인 Al₂O₃양을 너무 많이 증가시켜 프레스 성형성 및 자성특성을 열화시키므로 0.01-0.06%로 제한하는 것이 바람직하다.

N은 프레스 성형성 및 자기 특성을 나쁘게 하므로 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Ti은 완전 비시효성을 얻기 위해 필요하므로 비시효성에 유해한 C 함량을 적게함과 동시에 Ti을 첨가하여 유해한 C를 TiC 또는 이것의 복합화합물로써 안정시키는 것이 필요하다.

프레스 성형시 스트레쳐 스트레인의 발생 방지를 위해 0.02% 이상이 요구되며 Ti량이 0.1%를 초과하면 오히려 프레스 성형성 및 자성 특성이 저하됨과 동시에 재경정온도를 상승시키며 Ti 산화물에 의해 표면상태가 나쁘게 되고 또한 경제성으로 불리하므로 Ti은 0.02-0.1%로 제한하는 것이 바람직하다.

Cr은 Cr 탄화물로 C를 고정하여 성형성을 향상시킴과 동시에 흑화막 밀착성형상에 기여하므로 제강시에 페로크롬 형태로 첨가하면 경제성과 성형성을 고려하여 0.05% 이하로 한다.

상기 강 성분중 기타 불가피하게 함유되는 불순물이란 제강 작업시 임의로 첨가하지 않더라도 철강석 또는 합금철에 함유되어 강내에 소량 잔류하는 원소들을 의미하는 것이다.

제2도는 본 발명과 종래의 제조공정과 대비하여 표시한 공정도이며 제2도에서 나타낸 바와 같이 종래의 제조 공정에서 2차 냉간 압연 및 2차 열처리의 생략이 가능하므로 공정중의 트러블 및 불량발생을 억제할 수 있고 따라서 생산성을 경제성의 측면에서 대단히 유리하다.

그러나 이경우 생산성을 고려하여 압연횟수의 증가없이 대형 압연기에 의한 인너실드용 강판의 제조는 압연 횟수 당 압하율을 통상 30% 미만으로 40% 이상으로 잡아 압연해야 하므로 압연하중 및 압연토크가 급중하게 되어 동력소비가 많아지고 로울바이트(Roll Bite)에서의 윤활성이 나빠져서 히트 스트리크(Heat Streak)등의 결함이 발생할 뿐 만 아니라 판 두께 및 형상조절에 어려움이 있고 극단적으로는 압하력 증대에 의한 로울 편평량이 증대하여 압연에 문제점이 있으므로 이런 문제점을 방지하기 위해 압연 윤활성의 개선 및 전후방 장력의 증대 및 제3도에서 보는 바와 같이 코일 쯔그러짐을 방지하기 위한 내경 슬리브 사용등의 압연 작업조건 변경 및 개선을 통해 90% 이상의 압하율로 1회 압연에 의해 판 두께 0.20mm 이하로 1회 압연 가능케 한다.

압연시 판두께가 극히 얇으므로 코일 찌그러짐(Kink) 등의 불량을 위해 제3도에서와 같이 내경원주 둘레에 슬릿홈과 같은 개구부를 형성한 내경 슬리브(Sleeve)를 두께 30-50mm의 예컨대 규격 S 40 C와 같은 기계구조용 탄소 강재로 제작하여 출측 릴(Reel)에 사용하여 결함을 방지하도록 한다.

뱃치 소둔(Batch Annealing)시 티타늄 첨가 극저탄소강, 즉 IF Steel의 재경정 온도가 다른 강종에 비해 높아 품직 특성의 향상을 위해 고온에서 열처리를 행하여야 하나 극박판이므로 소둔작업시 소둔온도가 너무 높거나, 냉각시 최냉점과 최오점과의 온도편차가 크면 판밀착(Sticking) 발생 위험성이 증가하므로 균열과 서냉이 필요하다.

이를 위해 본 발명에서는 가급적 단계별 승열을 유지함과 아울러 대략 650℃ 내외로 되는 재결정 온도 이상의 온도에서 6시간~12시간 정도로 균열하고 냉각시에는 소둔로 벨(Bell)이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단한 채로 로냉을 6시간~12시간 정도로 행하여 로내의 잔류열을 그대로 유지하면서 서냉시키면 경제적이고도 안정된 품질을 얻을 수 있다. 일 실시예로서 제4도에와 같이 통상의 냉각 방법과 비교하여 냉각시 최냉점과 최온점의 온도 편차를 약 150℃ 정도의 가급적 50℃ 이하로 줄여 줌으로써 열분포차에 의해 발생되는 제품의 수축, 팽창의 정도를 감소시켜 극박판에서의 판밀착을 방지함과 칼라브라운관의 인너실드용 강판이 가져야 할 품질조건을 만족케한 것이다.

이하에 본 발명을 실시예에 의거 구체적으로 설명한다.

[실시예]

다음 표 1에서 보는 바와 같이 탄소 0.005% 이하의 극저탄소강에 Ti을 0.039% 첨가한 본 발명상의 소재 A와, 또한 종래의 탄소강 소재 B, 그리고 탄소 0.005% 이하의 극저탄소강 소재 C(소재 A와 유사한 화학성분을 가짐) 및 역시 종래의 탄소강 소재 D(소재 B와 유사한 성분을 가짐)를 시료로 준비하고 소재 A는 본 발명상의 방법으로 1회 냉각압연가 소둔, 조질 압연 및 종래의 흑화 처리를, 소재 B와 C는 종래 방법으로, 소재 D는 1회 냉각 압연, 즉 90%이상의 압하율로 극심한 소성가공을 행하여 상호대비하여 보았다. 표 1은 상술한 본 발명상의 실시예와 비교예에 의한 인너실드 소재의 각 화학성분을 나타낸 것이다.

[표 1]

상기 표 1의 강종중에서 발명재 A(Ti 첨가 극저탄소알미늄킬드강은 슬라브를 균열온도 1.150℃, 마무리 압연온도 910℃, 권취온도 680℃ 정도로 제조한 두께 2.0mm의 핫코일을 다시 판 두께 0.15mm까지 냉간압연하고 거의 100% 수소를 사용한 강환원성 분위기 하에서 650℃에서 10시간 벳치소둔(Batch Annealing)을 행하였다. 즉 이때 사용된 분위기가스는 H₂:99.99%, CO,CO₂:Trace, O₂:5ppm이하, H₂O:Dew Point-70℃였다. 다음 압하율 0.5%로 조질 압연을 실시했다.

비교재 B,C는 발명재와 동일한 조건으로 열간 압연을 한 소재를 1차 냉간 압연으로 0.6mm(압하율 70%)까지 두께를 줄여 중간재로 압연하고 1차 열처리후 다시 2차 냉각 압연으로 판두께 0.15mm(압하율 75.0%)로 압연한 다음 2차 열처리 및 조질 압연을 행하였고 비교재 D는 발명재 D는 본 발명상의 방법과 동일하게 92.5%의 고압하율을적용하여 1회 냉간 압연으로 제조하였다.

표 2는 이대 얻은 각 공시재의 성질을 나타낸 것으로서 본 발명재는 비교재에 비해 연신율 t-1 값, n값이 높아 뛰어난 성형성을 갖고 있음이 판명되었으며 600℃×10분간 흑화열처리후에도 항복점 연신은 발생하지 않았다.

[표 2]

표 3은 인너실드용 강판의 직류자기 특성을 표시한 것으로 발명재 A는 비교재 B,C에 비해 2차 냉간 압연 및 2차 열처리 공정이 생략되었음에도 불구하고 자기 특성면에서도 본 발명재는 양호한 투자율, 보자력을 갖고 있어 뛰어난 전자판 차폐특성을 나타내고 있음이 확인되었다. 한편 비교재 D는 1회의 냉간 압연을 적용한 제품이나 발명재에 비해 탄소량이 많아 자기특성이 나쁘게 나타나고 있음을 알 수 있다.

[표 3]

* 여기에서 자성 특성은 흑화 열처리 온도에 상응하는 600℃×10분 열처리 한 후 링(Ring) 시룔 측정하였으며

* 최대자화력을 10Oe 적용하였다.

이로써, 본 발명상의 강판과 종래 방법에 의한 강판의 차이가 확연해 짐을 알 수 있었으며 1회 냉간 압연과 1회 소둔 작업을 전혀 생략하고도 칼라 브라운관의 인너 실드용 강판의 요구하는 조건에 있어 종래의 강판에 비하여 매우 우수한 결과를 얻게 되어 생산량 증가와 에너지 절감, 작업성 향상을 가져올 수 있게 되었다. 더우기 냉각 압연후 소둔시 최냉점과 최온점의 차이를 감소시킴으로 종래에 비해 일측판 밀착 결합과 조직내 결함 발생등 결함을 방지할 수 있었다.

Claims (1)

1. C:0.005wt% 이하, Si:0.02wt% 이하, Mn:0.10 이상-0.30 미만 wt%, P:0.03wt% 이하, S:0.03wt% 이하, Al:0.01-0.06wt%, Ti:0.30-0.1wt%, N:0.005wt% 이하, Cr:0.05wt% 이하, 잔부 Fe 및 제조상 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하는 통상의 Ti 첨가 극저탄소 알루미늄킬드(Al-Killed)강을 이용하여 통상의 열간 압연으로 처리한 다음 산세하여 판두께 0.20mm 이하로 냉간 압연함에 있어서, 통상 압하율 90% 이상으로 1회 냉각 압연을 행하고 재결정온도 이상에서 6시간이상 12시간 이하로 균열하며 소둔후 냉각시에는 소둔로 벨이 그대로 있는 상태에서 버너의 가동을 중단시키고 6시간 이상 12시간 이하로 로냉 함으로서 냉각시 소재의 최냉점과 최온점과 소재 편차를 가급적 50℃ 이하로 줄인 후 통상의 조절압연을 실시하여 인너실드용 소재 강판을 얻기 위한 제조방법.