NL8500568A - Met al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigenschappen, werkwijze voor de vervaardiging daarvan, en schaduwmasker en kleurentelevisie waarin deze wordt toegepast. - Google Patents

Description

a»' ~ * ; *

Korte aanduiding: Met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigenschappen, werkwijze voor de vervaardiging daarvan, en schaduwmasker en kleurentelevisie waarin deze wordt toegepast

De uitvinding heeft betrekking op met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigenschappen en op een werkwijze voor de vervaardiging daarvan, en heeft tevens betrekking op een schaduwmasker en een kleurentelevisie waarin deze wordt toegepast.

5 Als materialen voor schaduwmaskers voor gebruik in kathodestraalbui- zen voor kleurentelevisie en kleurenbeeldschermen zijn tot nu toe onrustige koud gewalste staalplaten met een laag koolstofgehalte toegepast.

Deze onrustige koud gewalste staalplaten met een laag koolstofgehalte hebben echter nadelen, bijvoorbeeld dat niet-metallische insluitingen of 10 carbiden in het staal kunnen leiden tot onregelmatige contouren van de maskergaten wanneer deze worden gemaakt door foto-etsing, en dat ont-lating bij lage temperatuur die onvermijdelijk wordt uitgevoerd om aan elkaar hechten van vlakke maskers in de uiteindelijke ontlating te voorkomen de kristalkorrelgrootte zo gering zal maken dat richten voorafgaan-15 de aan het persvormen de plaat niet grondig zal vervormen waarbij vloei-lijnen de neiging hebben zich te ontwikkelen als gevolg van rek voorbij de rekgrens, veroorzaakt door in vaste oplossing zijnde C en N tijdens het persen. Ontwikkeling van deze vloeilijnen die de hele contouren vervormen en ongelijkmatige kleurontwikkeling veroorzaken, moet worden 20 vermeden om het schaduwmasker op bevredigende wijze te doen functioneren.

Nog een probleem met onrustige stalen is dat het ontlaten bij verhoogde temperaturen leidt tot vergroving van de kristalkorrels, waardoor opnieuw de contouren van de maskergaten worden vervormd bij het persen van de schaduwmaskers. Om deze moeilijkheden te overwinnen moeten varia-25 ties in de staalsamenstellingen en de uiteindelijke ontlatingsomstandig-heden strikt worden beheerst.

In een poging deze nadelen te verminderen is men de laatste tijd met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met een laag koolstofgehalte van 0,005% of minder gaan toepassen.

30 Het schaduwmasker regelt niet alleen de elektronenbundels voor de kleurenreproduktie maar fungeert tevens als magnetische afscherming binnen een kathodestraalbuis om de banen van elektronenbundels te beschermen tegen ongewenste afbuiging door uitwendige magnetische velden zoals het 8500568 - 2 - magnetische veld van de aarde. Daardoor wordt vermindering voorkomen van de kleurzuiverheid of ongelijkmatige kleurenreproduktie als gevolg van verkeerd neerkomen ("mislanding"), een verschijnsel waarbij de banen van de elektronenbundels in de kleurenkathodestraalbuis worden vervormd door 5 variaties in de horizontale component van het aardmagnetisme waardoor het niet meer mogelijk is nauwkeurige afstemming tussen de elektronenbundel-punten op het fosforscherm en de fosfor-situeringen op het scherm te handhaven. Derhalve worden in een gewone kleurenkathodestraalbuis de driftruimten van de elektronenbundels van uitwendige magnetische invloe-10 den geïsoleerd door de magnetische afscherming en zijn de demagnetisatie-eigenschappen van het schaduwmasker zelf eveneens belangrijk.

Wat de demagnetisatie-eigenschappen betreft is met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met een laag koolstofgehalte inferieur aan onrustige, koud gewalste staalplaat met een laag koolstofgehalte. Er 15 vloeien problemen voort uit de toepassing ervan bij het vormen van een schaduwmasker, zoals de noodzaak van een speciale schakeling voor het verbeteren van de neerkomings-eigenschappen in de kathodestraalbuis.

Derhalve is het wezenlijk dat het schaduwmasker zelf uitstekende demagnetisatie-eigenschappen heeft. De bestaande met Al rustig gemaakte, 20 koud gewalste staalplaten met een laag koolstofgehalte zijn onbevredigend voor deze toepassing, en een staalplaat met betere demagnetisatie-eigenschappen dan gebruikelijk is gewenst.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met een laag koolstofgehalte met 25 uitstekende demagnetisatie-eigenschappen die aan de hierboven beschreven behoefte voldoet. Voorts heeft de uitvinding ten doel het verschaffen van een werkwijze die op doeltreffende wijze een dergelijke met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met een laag koolstofgehalte produceert.

30 Aanvraagster heeft uiteenlopende onderzoekingen gedaan met betrek king tot het bovenstaande en heeft thans gevonden dat uitstekende demagnetisatie-eigenschappen worden verwezenlijkt in een met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat die in hoofdzaak bestaat uit (alle percentages in de onderhavige aanvrage zijn op gewichtsbasis): 0,005% of 35 minder, bij voorkeur 0,004% of minder, C; 0,05-0,50%, bij voorkeur 0,1-0,50%, Mn; 0,010% of minder S; 0,01-0,08%, bij voorkeur 0,02-0,08%, Opl.Al (in zuur oplosbaar Al); 0,0050% of minder N; waarbij (Opl.Al% - 0,003%)/N% _> 6; en de rest ijzer en onvermijdelijke verontreinigingen. Dienovereenkomstig vertonen een schaduwmasker, vervaardigd 8500568 - 3 - uit een dergelijke met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat en een kathodestraalbuis voor kleurentelevisie, kleurenbeeldschermen, enz. waarin een dergelijk schaduwmasker wordt toegepast een zeer uitstekende functie.

5 Ofschoon de bovengenoemde met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat door gebruikelijke werkwijzen kan worden geproduceerd is de uitvinding gebaseerd op de bevinding dat een effectieve vervaardigings-werkwijze bestaat uit het eerst vervaardigen van een staal van een specifieke samenstelling door toepassing van een vacuümontgassingsinrichting 10 en vervolgens onderwerpen van het staal aan achtereenvolgende stappen van heet walsen, koud walsen, ontkoling-ontlating en koud walsen.

In de bovengenoemde werkwijze is de samenstelling van het staal, geproduceerd onder toepassing van een vacuümontgassingsinrichting, in hoofdzaak, alles op gewichtsbasis; 0,008% of minder C; 0,05-0,50% Mn; 15 0,010% of minder S; 0,010-0,080% Opl.AI; 0,005% of minder N; en de rest ijzer en onvermijdelijke verontreinigingen, waarbij de trajecten zodanig zijn begrensd dat wordt voldaan aan de relaties Mn(%)/S(%) >_ 7 en (Opl.Al(%) - 0,003)/N(%) > 6.

Een gesmolten staal met een samenstelling binnen het hierboven 20 aangegeven traject wordt gegoten door gewoon gieten van een gieteling of door continu gieten tot een stuk staal, en het stuk staal wordt onderworpen aan een reeks hete-wals-, walshuidverwijderings-, koude-wals-, opper-vlaktereinigings- en andere behandelingen, en wordt vervolgens ontkoold in een ontkolings-ontlatings-oven onder vermijding van stikstofabsorptie 25 tot het C-gehalte is gedaald tot niet meer dan 0,005%, bij voorkeur niet meer dan 0,004%. Het staal wordt opnieuw koud gewalst tot een plaat met een dikte van 0,2 mm of minder.

Eén of meerdere malen ontlaten van deze met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat voorafgaand aan de verwerking daarvan tot schaduw-30 maskers zal produkten geven met uitstekende demagnetisatie- en beeldeigenschappen.

Deze werkwijze verschilt aanzienlijk van de conventionele methoden in die zin dat in de staalbereidings- en gieteling-vormings-werkwijzen ervan ontkolings- en reinigingsbehandeling worden bewerkstelligd met een 35 vacuümontgassingsinrichting en dat ontkoling opnieuw plaatsvindt in de ontlatingswerkwijze. De ontkoling door de ontgassingsinrichting is bedoeld om het carbide (Fe^C) in het stadium van heet walsen te verwijderen, om de groei van kristalkorrels tot een groter formaat voor verbeterde deraagnetisatie-eigenschappen te bevorderen tijdens de hete walsing en 8500568 i t - 4 - daaropvolgende stappen. De ontkoling in de ontlatingsoven is erop gericht het C-gehalte in staal te minimaliseren of het in vaste oplossing zijnde C-gehalte voorafgaand aan het pers-vormen te verminderen tot een percentage dat voldoende laag is om mogelijke vloeilijnen tijdens de vorm-5 werkwijze te voorkomen.

Zoals uit het bovenstaande duidelijk zal zijn is de toevoeging van Nb, Ti of ander element met het oogmerk de in vaste oplossing zijnde C vast te leggen bezwaarlijk voor de doeleinden van de uitvinding, omdat deze fijne carbide-deeltjes-precipitaten vormen die afbreuk doen aan de 10 demagnetisatie-eigenschappen van het produkt.

De redenen waarom de gehalten van de elementen volgens de uitvinding beperkt zijn binnen de aangegeven trajecten zullen thans worden uiteengezet: C: Zoals hierboven beschreven zou een te hoog C-gehalte in koud 15 gewalst staal leiden tot ijzercarbide-vorming, hetgeen nadelige effecten heeft op de demagnetisatie-eigenschappen, in het bijzonder vermindering van de coërcitiefkracht verhinderend. Tevens moet het in vaste oplossing zijnde C-gehalte voldoende laag zijn wanneer de vlakke maskers worden ontlaten nadat zij geperforeerd zijn ter vorming van schaduwmaskers; 20 anders zal ongelijkmatige vorming (ontwikkeling van vloeilijnen) resulteren uit de daaropvolgende persvorming. Om aan de beide eisen te voldoen moet het C-gehalte in de met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat een bovengrens van 0,005%, bij voorkeur 0,004%, hebben. Wanneer het C-gehalte binnen dit traject is is het in vaste oplossing zijnde C-gehalte 25 bevredigend laag en is er geen mogelijkheid dat een zeer kleine hoeveelheid C neerslaat aan de kristalkorrelgrenzen bij de eind-ontlating waardoor de demagnetisatie-eigenschappen zouden verslechteren. Anderzijds dient het C-gehalte in de staalbereidingsstap 0,008% of minder te zijn om op adequate wijze de korrelgroei tijdens het hete walsen en ook tijdens 30 de eerste periode van ontkoling-ontlating te versnellen en de deeltjes van het precipitaat te vergroven.

Om deze redenen is het C-gehalte in de koud gewalste staalplaat aangegeven als zijnde 0,005% of lager, bij voorkeur 0,004% of lager en het C-gehalte in het staal voorafgaand aan de hete walsing als 0,008% of 35 lager.

Mn: Naast het verwezenlijken van een desoxidatie-werking helpt Mn de sterkte van staal verhogen zonder de diverse eigenschappen van het resulterende schaduwmasker nadelig te beïnvloeden. Een andere rol die Mn vervult is reageren met S in het staal om roodbrosheid van het staal te 8500568 - 5 - voorkomen. Voor deze doeleinden is ten minste 0,05%, bij voorkeur ten minste 0,10% Mn nodig. Daarnaast is het wat betreft de gewichtsverhouding van Mn tot S meer geschikt dat aan de relatie Mn{%)/S(%) _> 7 wordt voldaan. Indien het Μη-gehalte echter meer bedraagt dan 0,50% zijn de 5 resulterende vlakke maskers te hard om tot schaduwmaskers gevormd te worden. Daarom wordt aangegeven dat Mn in het traject van 0,05-0,50%, bij voorkeur 0,10-0,50% is, en Mn(%)/S(%) 7.

S: S in staal produceert MnS-insluitingen, die de groei van geher-kristalliseerde korrels in het koud gewalste staal belemmeren. Deze te 10 weinig uitgegroeide kleine korrels en minieme MnS-deeltjes zelf doen de demagnetisatie-eigenschappen verslechteren. Wanneer S aanwezig is in een hoeveelheid van meer dan 0,010% zijn de demagnetisatie-eigenschappen slecht, ongeacht de hete-wals-, ontlatings- en andere omstandigheden. Het S-gehalte dient derhalve te worden beperkt tot 0,010% of minder. Opge-15 merkt dient te worden dat bij de vervaardiging van gietelingen door continu gieten elektromagnetisch roeren het bijkomende voordeel heeft dat daardoor segregatie van de MnS-verdeling in het midden van de staalgiete-ling wordt voorkomen.

Opl.Als Een Al-gehalte in de vorm van Opl.Al (in zuur oplosbaar Al) 20 is noodzakelijk om in vaste oplossing zijnd N vast te leggen als A1N en vloeilijnen tijdens het persvormen te voorkomen, afgezien van de hoofdwerking ervan: het desoxideren van het staal en het verlagen van het gehalte insluitingen daarin. Een te hoog gehalte verlaagt niet alleen de ductiliteit maar stelt het staal in staat N2 uit de atmosfeer te absor-25 beren tijdens de ontlating, waardoor het absolute AlN-gehalte wordt verhoogd en de demagnetisatie-eigenschappen worden verslechterd.

Ter wille van de desoxidatie is 0,010% of meer, bij voorkeur 0,02% of meer, Opl.Al nodig, maar de bovengrens wordt gefixeerd op 0,080% met het oog op de ductiliteit en de stikstofabsorptie. Ook is, om de A1N-30 deeltjes tijdens de ontlating voldoende te vergroven om achteruitgaan van de demagnetisatie-eigenschappen met de vorming van fijne AlN-deeltjes te vermijden, beschikbaar Opl.Al in een percentage van ten minste 6 maal dat van N wenselijk. Bij het uitvoeren van de analyse worden onvermijdelijk een bepaalde hoeveelheid fijn AI2O3 en composiet-aluminiumoxiden in de 35 geanalyseerde hoeveelheid Opl.Al geïntroduceerd. Het is daarom geschikt dat de analytische waarde van Opl.Al minus 0,003% gedeeld door het percentage N gelijk is aan 6 of meer.

N: Zoals hierboven aangegeven reageert N met Opl.Al in staal onder vorming van A1N, de fijne deeltjes waarvan leiden tot verslechtering van 8500568 ~ i - 6 - r de demagnetisatie-eigenschappen. Derhalve is het N-gehalte van de koud gewalste staalplaat beperkt tot 0,0050% of minder, bij voorkeur 0,0040% of minder.

Het gesmolten staal van de bovenstaande samenstelling wordt als 5 volgt bereid. Na aftappen uit een convertor wordt de smelt ontkoold door een ontgassings-raffinage-inrichting tot een C-gehalte van 0,008% of minder, en vervolgens wordt Al of dergelijke toegevoegd om een met Al rustig gemaakt staal te bereiden. Op dit tijdstip is raffinage buiten de oven effectief voor het verbeteren van de reinheidsgraad van het staal.

10 Ofschoon het gieten kan worden uitgevoerd door de gebruikelijke werkwijze voor de vervaardiging van gietelingen geeft continu gieten onder elektromagnetisch roeren staal van een betere kwaliteit. De reden daarvoor is dat segregatie van de MnS-verdeling in het midden van de staalgieteling wordt voorkomen. Na heet. walsen onder voorgeschreven omstandigheden wordt 15 koude walsing uitgevoerd, gevolgd door open-rol-ontkoling-ontlating. Voor deze ontkoling-ontlating dient men ervoor te zorgen het N^-gehalte in de omgevende atmosfeer te beperken tot 15 ppm of minder, een niveau dat voldoende laag is om stikstofabsorptie door het staal te voorkomen. Ofschoon het gewenst is dat het ontkoolde staal een zo laag mogelijk C-20 gehalte heeft moet overmatige ontkoling worden vermeden omdat de als gevolg daarvan optredende inwendige oxidatie van de korrelgrenzen een nadelige invloed heeft op de demagnetisatie-eigenschappen. Voor bevredigende demagnetisatie-eigenschappen is 0,005% of minder, bij voorkeur 0,004% of minder C adequaat. Wanneer verwacht wordt dat een verhoging van 25 het koolstofgehalte zal resulteren uit de uiteindelijke aan het persen voorafgaande ontlating voor de vervaardiging van schaduwmaskers is het aan te bevelen daarmee rekening te houden en dienovereenkomstig het C-gehalte tot een lager niveau te verlagen.

Na de ontkoling-ontlating is het wenselijk een koude nawalsing 30 ("skin-pass rolling") of richten door walsen ("roller levelling") uit te voeren alvorens het staal nogmaals koud te walsen. De secundaire koude walsing verschaft een plaat met een dikte als vereist door de fabrikant van schaduwmaskers.

Eind-ontlating van de aldus vervaardigde met Al rustig gemaakte koud 35 gewalste staalplaat verschaft een afgewerkte staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigenschappen. Bijgevolg hebben het schaduwmasker en de kleurentelevisie-ontvanger waarin deze wordt toegepast beiden verbeterde 'neerkomingseigenschappen ("landing characteristics").

8500568

» * A

- 7 -

V

Voorbeeld

Voor de vervaardiging van proefstukken werd staal met een laag koolstofgehalte afgetapt uit een convertor van 150 ton, geraffineerd door ontkoling door middel van een RH-ontgassingseenheid tot 0,005% C, en na 5 bijstellingen in de samenstelling door toevoeging van Fe-Mn en Al door continu gieten gegoten tot gietelingen. Een totaal van zeven ladingen werd afgetapt. De C-gehalten na het gieten varieerden van 0,005 tot 0,008% als gevolg van opneming uit de toevoegsels voor het bijstellen van de samenstelling en de gietpoeders.

10 De stalen werkstukken werden door de volgende achtereenvolgende stappen geleid: heet rollen, behandelen met een bijtmiddel, koud walsen, ontkoling-ontlating, koud nawalsen en nogmaals koud walsen ter vorming van dunne platen met een dikte van 0,15 mm.

De samenstellingen van deze koud gewalste stalen worden gegeven in 15 Tabel A.

De proefstukken werden 10 min bij 700°C ontlaten in een atmosfeer van 8% H2 en de rest N2 met een dauwpunt van 0°C. Na koelen in de oven werden de magnetische eigenschappen ervan bepaald. De demagnetisatie-eigenschappen werden weergegeven door de coërcitiefkracht, Hc.

20 Zoals de waarden van de coërcitiefkracht, Hc, die eveneens in Tabel A worden weergegeven, aangeven waren de stalen I volgens de uitvinding, proefstukken A t/m D met Hc-waarden van 0,9 tot 1,1 Oe, superieur in demagnetisatie-eigenschappen ten opzichte van vergelijkende stalen E-G met Hc-waarden van 1,4 tot 1,5 0e. Uit ondervinding is bekend dat een 25 lagere Hc de voorkeur verdient en dat een Hc-waarde van meer dan 1,4 Oe van een schaduwmasker enige nadelige invloed heeft op de eigenschappen van de kleurenkathodestraalbuis waarin het masker is opgenomen.

Onder de vergelijkende stalen I vertoonden de proefstukken E en F hoge Hc-waarden respectievelijk op grond van het hoge S-gehalte en de 30 hoge S- en N-gehalten, terwijl proefstuk G een hoger N-gehalte had als gevolg van stikstofabsorptie tijdens de ontlating.

Twee charges van stalen II, H en I, volgens de uitvinding, werden op soortgelijke wijze afgetapt uit een convertor, maar werden rechtstreeks continu gegoten zonder onderwerping aan de RH-ontgassingsbehandeling. De 35 C-gehalten van de heet gewalste platen waren resp. 0,04 en 0,06%. Vanaf het gietstadium werden de beide stalen door dezelfde achtereenvolgende stappen gevoerd. Men ziet dat de weglating van de ontgassings-ontkolings-behandeling de Hc-waarden ervan hoog hield. Maar de Hc-waarden ervan, 1,3, zijn toelaatbaar.

8500568 1 * - 8 -

CD

O

σ o *— cm <r in vo nn n k a f> ^ λ ft ft O Or-*— r- *— *—*— t— *—

E

CM O CM O OLOvO CO O

*— CO CO <(· CO v£3 CO *— CM

OOOO OOO OO

OOOO OOO OO

n «s ft * * * ft ft

OOOO OOO OO

η <r o vo <f mom o r- m <t- ro vo i- in oo <o-a· • oooo ooo o o C—l ft ft ft ft ft ft ft ft* 0.0000 ooo oo o vo n cn lo *— oo ir— oco oooo cm «— o oo oooo ooo oo * * * * * * * * ft <u oooo ooo oo

rH

CD

£1 CÖ

Eh <r co in vo σ oo <c c—o

a r-r-CMr- r-r-CM r-CM

2 ***** *** ** OOOO ooo oo co*-ooo oo *— o om r CM t- CM *“ *— CM *— T~ o oooo ooo oo oooo ooo oo **** ft ft * ft ft oooo ooo oo 3

P

ra cd ecmoQ ω ix. o eh o c o.

H

Η H

m CO

a 60 0 CM

0 C Ό 0 c

Μ Ή C Μ H

Η Ό 0 H -g o a . o c > ·Η μ-} Η > ·Η Ή a -p h c c -p

0 ·Η 0 0 0 H

H 3 M H H 3 0 C 0 CÖ •p 0 0 -P -P 0 oa ό > w vi xs 85 0 05 68

Claims (4)

1. Met AI rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigenschappen, met het kenmerk dat deze in hoofdzaak bestaat uit 0,005% of minder C; 0,05-0,50% Mn; 0,010% of minder S; 5 0,01-0,08% Opl.Al; 0,0050% of minder N; waarbij Mn%/S% J> 7 en (Opl.Al% - 0,003%)/N% 6; en de rest ijzer en onvermijdelijke ver ontreinigingen.

2. Stalen schaduwmasker met het kenmerk dat daarin een met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigen- 10 schappen wordt toegepast, in hoofdzaak bestaande uit 0,005% of minder C; 0,05-0,50% Mn; 0,010% of minder S; 0,01-0,08% Opl.Al; 0,0050% of minder N; waarbij Mn%/S% > 7 en (Opl.Al% - 0,003%)/N% ^6; en de rest ijzer en onvermijdelijke verontreinigingen.

3. Kleurentelevisie-ontvanger met het kenmerk dat daarin een 15 schaduwmasker volgens conclusie 2 wordt toegepast.

4. Werkwijze voor de vervaardiging van met Al rustig gemaakte, koud gewalste staalplaat met uitstekende demagnetisatie-eigenschappen voor schaduwmaskers, met het kenmerk dat men onder toepassing van een vacuüm-ontgassingsinrichting een gesmolten staal bereidt dat in hocfdzaak 20 bestaat uit 0,008% of minder C; 0,05-0,50% Mn; 0,010% of minder S; 0,01-0,08% Opl.Al; 0,0050% o*f minder N; waarbij Mn(%)/S(%) > 7 en (Opl.Al(%) - 0,Q03)/N(%) ^6; en de rest ijzer en onvermijdelijke verontreinigingen; de smelt met gebruikelijke gieting van gietelingen of continu gieten verwerkt tot een stuk staal; het stuk staal heet walst en 25 vervolgens koud walst; het koud gewalste staal ontkoolt en ontlaat tot een C-gehalte van 0,005% of minder in een ontkolings-ontlatings-oven; en het staal nogmaals koud walst tot een plaat met een dikte van 0,2 mm of minder. 8500568