DE3031762C2 - Verfahren zum Herstellen von Lochmasken für Farbbildröhren - Google Patents

Description

ίο C: geringer als 0,01 Gew.-%, Mn: 0,10 bis 1,00 Gew.-%,

S: geringer als 0,025 Gew.-%, Sol · Al: 0,010 bis 0,12 Gew.-%,

N: geringer als 100 ppm. Rest: Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,

wobei N und Sol · Al das Verhältnis

SoIAIU

27

N 27

haben und der größte Teil von N als AlN gebunden ist,

;o und daß das Schlußglühen in entkohlender Atmosphäre bei Temperaturen im Bereich von 650 bis 850⁰C

während einer Zeitspanne von 1 bis 30 Minuten durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlußglühen während einer Zeitspanne von 1 bis 10 Minuten durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der geschmolzene Stahl einer Vakuum-Entgasungsbehandlung zur Verminderung des C-Gehaltes auf unter 0,01% unterworfen und das Stahlblech gewickelt wird.

dadurch gekennzeichnet, daß bei hoher Temperatur gewickelt wird, um den größten Anteil des gelösten N als AIN zu binden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Entkohlungsglühen durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkohlungsglühen in einem Kastenglühofen bei Temperaturen im Bereich von 650 bis

λιΐ 800⁰C durchgeführt wird, um den C-Gehalt auf unter 0,01% abzusenken und den größten Anteil des N als

AIN zu binden.

5. Verfahren nach Anspruch 4,gekennzeichnet durch eine Denitrierungsbehandlung beim Kastenglühen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem in der DE-OS 29 45 467 vorgeschlagenen Verfahren dieser Art soll das Al-beruhigte, kaltgewalzte Stahlblech weniger als 0,12 Gewichtsprozent C, 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent Mn und 0,005 bis 0,030 Gcwichts-4Ii prozent Al und außerdem 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Si und mindestens 1,0 Gewichtsprozent 2 Si + Mn enthalten. Gemäß einem speziellen Beispiel kann es sich um folgende Zusammensetzung handeln: 0,006% C. 0.82",,, Si, 0,69% Mn, 0,014% P, 0,013% S und 0,009% Al. Ein wesentliches Ziel des vorgeschlagenen Verfahrens ist ein verbesserter Voranlaßschritt, der durch den Stahlhersteller vor der Erzeugung der Lochmaskenöffnungen ausgeführt werden soll.

An sich ist bei der Herstellung von Farbbildröhren-Lochmasken durch Walzen, Photoätzen und Maskenlbrmen auch schon das Schlußglühen nach dem Ätzen der Maskenlöcher bekannt. Beispielsweise erfolgt bei dem aus der DE-OS 24 38 029 bekannten Herstellungsverfahren das Schlußglühen während einer Zeitspanne von 10 Minuten bei vorzugsweise 600 bis 700⁰C.

An sich ist Al-beruhigtes, extrem kohlenstoffarmes kaltgewalztes Blech, wie es auch bei dem oben erwähnten so vorgeschlagenen Verfahren verwendet wird, wegen seiner Photoätz-Eigenschaften und seiner Preßformbarkeit besser zum Herstellen von Lochmasken geeignet als unberuhigter Stahl. Jedoch kann ein Al-beruhigter Stahl nach dem Schlußglühen eine unerwünscht hohe Bruchdehnung und unstabile Preßformbarkeit haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art zu schaffen, das nach dem Schlußglühen eine gute Preßformbarkeit des AI-beruhigten Stahlblechs gewährleistet. Diese Eigenschaft, die u. a. für die Anpassung der Blechform an die Frontplattenkrümmung der Lochmaskenröhre wichtig ist, setzt eine niedrige Streckgrenze (weniger als 17 kg/mm²) und Bruchdehnung (unter 3%) voraus.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Aluminium im Stahlblech dient bekanntlich zur Stabilisierung des Stickstoffs durch Bildung von AIN. Hierfür steht nur solches Ai zur Verfügung, das nicht in unlöslichen Verbindungen gebunden ist. In diesem Sinne ver-M) fügbares Al (das durch seine Lösbarkeit in Säure nachweisbar ist) wird als »Sol · Al« bezeichnet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Stahlblech sich durch eine besonders niedrige Streckgrenze und Bruchdehnung bei günstiger Zugfestigkeit auszeichnet, wie aus der folgenden Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung hervorgeht.
Es zeigt
(ö Fig. I ein Diagramm für das Verhältnis zwischen Streckgrenze und Schlußglühtemperatur;

F ig. 2 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen Bruchdehnung bzw. Zugfestigkeit und Schlußglühtemperatur;

F i g. 3 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen Alterungsindex bzw. Korngröße und Schlußglühtemperatur.

* Das Al-beruhigte, kaltgewalzte Stahlblech wird hergestellt durch Heißwalzen eines normal hergestellten

Gußrohlings (Endtemperaturen vorzugsweise oberhalb 82O⁰C), Wickeln (bei Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 480 bis 800⁰C) und Kalzwalzen (Reduktion mehr als 40%), gefolgt von Abbeizen und Schlußglühen bei Stahltemperaturen von 650 bis 850^cC.
Die chemische Zusammensetzung des Al-beruhigten, kaltgewalzten Blechs wird folgendermaßen definiert. >

Sj C: C wird auf weniger als 0,01% eingestellt, weil ein hoher C-Gehalt eine lange Entkohlungszeit beim M Schlußglühen benötigt. Um den C-Gehalt auf weniger als 0,01% zu vermindern, kann der geschmolzene

Stahl einer Vakuum-Entgasungsbehondlung unterworfen werden. Auch kann das Entkohlungsglühen als

|j Glühbehandlung zur Herstellung des kaltgewalzten Bleches angewendet werden. w

f" Mn: Mn wird in den Bereich von 0,10 bis 1,00% gelegt, und zwar im Hinblick auf folgende Gesichtspunkte: die !'■ Deoxidation, das Vermeiden von Heißsprödigkeit durch S, die Erfüllung der Bedingung Mn/S > 15 und

ferner die Kostensenkung.

ώ S: Der geringe Gehalt an S ist vorzuziehen, da ein Anteil an S von mehr als 0,025% zu einem Ansteigen von ψ Mn S-Einschlüssen führt und die Form der in den Lochmasken hergestellten Öffnungen beeinträchtigt.

il Al: Al wird so eingestellt, daß sich die Oxideinschlüsse durch starke Deoxidationswirkung bei der Stahlher- fi stellung in extremem Maße vermindern, daß die Fotoätzeigenschaften verbessert werden und daß gelöstes

fi N als AlN fixiert wird, und zwar wegen der hohen Bruchdehnung.

r\ Erfindungsgemäß muß die Al-Zugabe so gewählt werden, daß das Verhältnis :n

ί SOiAl_xU

27 -

N 27

erfüllt wird.

Um diesem Verhältnis zu genügen, wird Al mit mehr als 0,010% als Sol ■ Al im Hinblick auf den N-Gehu!t zugegeben. Der Maximalgehalt an Al ist jedoch auf0,120% begrenzt, da ein den gewünschten Wen übersleigcnder Al-Gehalt zu einer Erhöhung der Produktionskosten führt und ferner das Fließen des geschmolzenen Stahls beeinträchtigt sowie das Aufschwimmen nichtmetallischer Einschlüsse erschwert.

N: Der N-Gehalt ist vorzugsweise so gering wie möglich, da er die Bruchdehnung erhöht. N isi begrenzt auf weniger als 100 ppm, da N diesen Wert von 100 ppm nur dann übersteigt, wenn er im normalen Prozeß zugegeben wird. Erfindungsgemäß soll das meiste des N als AlN fixiert sein.

Zwei Möglichkeiten sind bekannt, um N als AlN zu fixieren. Die eine besteht darin, die Wickeltemperaturen beim Heißwalzen einzustellen, und die andere besteht darin, das Kastenglühen bei Temperaturen von 650 bis 800⁰C durchzuführen. Wenn die Entkohlungsbehandlung während des Kastenglühens erfolgt, um das kaltgewalzte Blech mit einem C-Gehalt von weniger als 0,01% zu erzielen, so reicht es aus, den gelösten N als AIN durch Glühen in dem oben erwähnten Temperaturbereich zu fixieren. In diesem Falle ist das Wickeln bei hohen Temperaturen während des Heißwalzverfahrens nicht immer erforderlich; es reicht völlig aus, das Wickeln bei niedrigen Temperaturen durchzuführen.

Wenn die Vakuum-Entgasungsbehandlung angewendet wird, um C auf weniger als 0,01% zu vermindern, lühn man das Wickeln vorzugsweise bei hohen Temperaturen durch. In diesem Falle kann das anschließende Glühen dazu ausreichen, lediglich eine Rekristallisation zu erzeugen, und es kann sich daher um ein kontinuierliches oder ein Kastenglühen handeln. Die Glühtemperaturen müssen dementsprechend in dem Bereich von 540 bis 800⁰C des Stahls gewählt werden, da unterhalb von 540⁰C die Rekristallisation nicht stattfindet und oberhalb 800⁰C der beim Wickeln ausgefallene AlN erneut in Lösung gehen kann.

Da eine Denitrierung beim Kastenglühen den gelösten N im Stahl vermindert, kann die Zugabemenge des Al entsprechend herabgesetzt werden.

Das extrem kohlenstoffarme, kaltgewalzte Blech (Stahlband), das in gesteuerter Weise die obige Zusammensetzung erhalten hat, wird erneut kaltgewalzt (mit einer Reduktion von mehr als 40%), und zwar auf eine Dicke von unter 0,2 Millimeter, und sodann durch Fotoätzen mit Öffnungen versehen, und zwar in einer Art und Weise, svie es beim Herstellen von Lochmasken üblich ist. Daran schließen sich das Schlußglühen und die Preßl'ormgebung an. Es ist erforderlich, das im wesentlichen entkohlte, Al-beruhigte, extrem kohlenstoffarme, kaltgewalzte Blech zu verwenden, um die Preß-Verformbarkeit zu verbessern.

Jedoch kann es vorkommen, daß unzureichend oder ungleichmäßig entkohltes extrem kohlenstolVarmes, kaltgewalztes Stahlblech beim normalen Verfahren hergestellt wird. Der Grund liegt darin, daß selbst der durch die Vakuuni-Entgasungsbehandlung ausreichend entkohlte Stahl durch Manganeisen o. dgl. aufgekohlt wird, und zwar im nachfolgenden Steuerungsprozeß bei der Zugabe von Eisenlegierung. Die Entkohlung durch olVenes Wickelglühen erzeugt manchmal eine zum Teil unzureichende Entkohlung durch Dispersion der Entkohlung!;-sliirke oder durch Berührung der Streifen miteinander.

Hei wiederholten Versuchen und Untersuchungen wurde gefunden, daß es vor allen Dingen wirkungsvoll ist. das Blech abschließend in entkohlender Atmosphäre bei einer Temperatur von 650 bis 85O°C für 1 bis 30 Minuten, vorzugsweise tür 1 bis 10 Minuten zu glühen, um exakt ciie Überlegenheit in der Preß-Verformbarkeit zu erzielen.

Ein solches Glühen in entkohlender Atmosphäre dient dazu, die unwirksame Entkohlung, die häufig bei normaler Entkohlungsbehandlung auftritt, zu kompensieren und das Phänomen der Aufkohlung zu vermeiden, welches beim Schlußglühen auftritt.

Die entkohlende Atmosphäre in der vorliegenden Bedeutung ist nicht enger zu fassen als die nicht oxidierende Atmosphäre, bei der eine Entkohlung auftreten kann. Beispielsweise eignet sich hierfür die Atmosphäre in einem offenen Wickel-Glühofen beim normalen Verfahren zum Herstellen von entkohlten, kaltgewalzten Blechen. Das Vakuum ist ebenfalls geeignet, da die Dicke der Bleche gering ist. Die Wahl des obigen Temperaturbereichs erfolgt im Hinblick darauf, daß eine wirksame Entkohlung unterhalb 65O⁰C während der angegebenen Zeitspanne nicht auftritt und daß oberhalb 850⁰C gelöster N zunehmen kann. Bei der Wahl der angegebenen Glühzeit ist berücksichtigt, daß unter einer Minute kein Glüh- oder Anlaßeffekt auftritt und daß durch das Glühen bei Temperaturen über 75O°C während mehr als 30 Minuten das AIN in starkem Maße wieder gelöst und die Preß-Verformbarkeit verschlechtert wird. Eine solche erneute Lösung des AlN beginnt schon beim Glühen für mehr als 10 Minuten, und daher ist der Bereich der Glühzeit von 1 bis 10 Minuten vorzuziehen.

Es sei nun auf das folgende Ausführungsbeispiel bezug genommen.

Beispiel

Die Teststücke bestanden aus Al-beruhigtem, extrem kohienstoffarmem, kaltgewalztem Stahl, der durch ausreichende Behandlung des stranggegossenen Rohlings hergestellt wurde, wobei folgende Arbeitsschritte durchgeführt wurden, nämlich Abschlußwalzen bei 85O°C, Wickeln bei 52O°C, Kaltwalzen um 77% nach dem Beizen und Glühen bei 750⁰C.

Die Zusammensetzung der Teststücke ergibt sich aus der folgenden Tabelle.

Zusammensetzung	der	Teststücke (Gew.-%)	S	Sol-	Al	N	O	Sol · Al	27
Tesi- C	Si	Mn P					t	N
siückc

Λ
B
C
D

0.002 0,003 0,005 0,009

0,03 0,03 0,02 0,02

0,27 0,28 0.30 0,28

0,012 0,013 0,011 0,016

0,010 0,014 0,009 0,016

0,045 0,037 0,047 0,044

0,0057 0,0045 0,0043 0,0038

0,0079 0,0045 0,0027 0,0036

4,09 4,26 5,67' 6,00

Diese Testslücke wurden erneut um 75% auf 0,18 Millimeter Dicke kaltgewalzt. Anschließend wurden einige der Teststücke schlußgeglüht bei 600 bis 900⁰C während 10 Minuten in entkohlender Atmosphäre. Die restlichen Teststücke wurden schlußgeglüht für 10 Minuten in nicht entkohlender Atmosphäre. Die Teststücke wurden dem Zugversuch bei Raumtemperaturen, dem Alterungsversuch und der Messung der Korngröße unterzogen; die Ergebnisse gehen aus den Fig. 1 bis 3 hervor. Dabei besitzen die Markierungen in den Fig. 1 bis 3 jeweils folgende Bedeutung.

Atmosphäre beim Schlußglühen

Teststücke

Markierung

Nichto.xidierende und entkohlende Atmosphäre iKrfindungsgemäßes Verfahren)

Nichto\idierende und nichtentkohlende Atmosphäre (Gebräuchliches Verfahren)

A B C D

A B C D

Die Teststücke A, B und C bestehen aus Al-beruhigtem, extrem kohlenstoffarmem, kaltgewalztem Blech, hergestellt durch offenes Wickelglühen, wobei der C-Gehalt 0,002%, 0,003% bzw. 0,005% betrug.

Das Teststück D bestand aus Al-beruhigtem, extrem kohlenstoffarmem, kaltgewalztem Blech, das durch eine Vakuum-Entgasungsbehandlung entkohlt worden war, wobei der C-Gehalt 0,009% betrug.

Aus den F i g. 1 und 2 ergibt sich, daß die in nichtentkohlender Atmosphäre geglühten Teststücke Streuungen in der Streckgrenze und in der Bruchdehnung zeigen. Aus den Fig. 1 bis 3 geht hervor, daß die erfindungsgemä-Ik-n Testslücke überlegene Eigenschaften bezüglich niedriger Bruchdehnung, Streckgrenze und größerer Stabilitäi ilcr Korngröße aufweisen als gebräuchliche Teststücke, obwohl sie jeweils aus kaltgewalzten Blechen unterschiedlichen (-Gehalten bestehen. Dies ist zurückzuführen auf das Schlußglühen in entkohlender Atmosphäre im Bereich von 650 bis 85O°C während der kurzen Zeitspanne.

Das Teststück B, das in nichtentkohlender Atmosphäre geglüht ist, zeigt hohe Bruchdehnung und Streckgrenze, obwohl der C-Gehalt des Materials auf dem niedrigen Wert von 0,03% liegt. Es wird angenommen, daß dies zurückzuführen ist auf die Aufkohlung durch die extrem geringe Menge an Kohlenstoff und chemischen

Kohlenstoffverbindungen, die auf der Oberfläche des Blechs zurückgeblieben ist.

Der Alterungsindex des Stahls hängt im allgemeinen von der Menge an gelöstem N und C ab, d. h., der Index ist hoch bei einer großen Menge an gelöstem C und N und niedrig bei einer geringen Menge an gelöstem C und N. Der Alterungsindex des erfindungsgemäßen Stahls hängt ab von der Menge an gelöstem C, da der gelöste N fast vollständig als AlN gebunden ist.

Dementsprechend bedeutet der niedrige Alterungsindex, daß der Stahl ausreichend entkohlt ist und der C-üehalt stabil auf niedrigem Niveau liegt; folglich ist die Preß-Verformbarkeit hervorragend. Fig. 3 zeigt, daß der Alterungsindex erfindungsgemäß stabil unter 1,0 liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in exakter Weise die hervorragende Preß-Verformbarkeit schaffen und die Möglichkeit bieten, auf das Ausrichten vor der Preß-1-ormgebung zu verzichten, da der Stahl eine geringe Bruchdehnung aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Lochmasken iur Farbbildröhren, bei dem ein Al-beruhigtes, kaligewalztes Stahlblech erzeugt wird, das einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist, dieses Biech auf eine Dicke von unter 0,2 mm erneut gewalzt, anschließend zur Erzeugung von Öffnungen fotogeätzt und danach schlußgeglüht wird, worauf ein Ausrichtvorgang und eine Preß-Formgebung vorgenommen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß Stahlblech folgender Zusammensetzung erzeugt wird: