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DE3841870A1 - Steel for producing steel strips for the fabrication of shadow masks - Google Patents

Steel for producing steel strips for the fabrication of shadow masks

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DE3841870A1
DE3841870A1 DE19883841870 DE3841870A DE3841870A1 DE 3841870 A1 DE3841870 A1 DE 3841870A1 DE 19883841870 DE19883841870 DE 19883841870 DE 3841870 A DE3841870 A DE 3841870A DE 3841870 A1 DE3841870 A1 DE 3841870A1
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Germany
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steel
shadow masks
masks
subjected
magnetic properties
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DE19883841870
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Klaus-Peter Dipl Ing Helmetag
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    • HELECTRICITY
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Abstract

The invention relates to a vacuum-killed steel of the following composition: C </= 0.001%, N2 </= 0.001%, Al </= 0.005%, Si </= 0.04%, Mn </= 0.45%, P </= 0.035%, S </= 0.03% and Cu </= 0.08%, the remainder being iron, for the production of steel strips for the preparation of shadow masks for the colour picture tubes of television sets, which masks have an unlimited resistance to ageing, show no line boundary extension and have improved soft-magnetic properties. Another subject of the invention is a process for producing such shadow masks for a steel having the above composition.

Description

Die Erfindung betrifft einen vakuumberuhigten Stahl zur Herstellung von Stahlbändern für die Fertigung von Schattenmasken für die Farbbildröhren von Fernsehgeräten.The invention relates to a vacuum-killed steel for Production of steel strips for the production of Shadow masks for the color picture tubes of Television sets.

Schatten- oder Lochmasken sind ein wesentlicher Bestandteil moderner Bildröhren. Es handelt sich dabei um 0,05 bis 0,25 mm dicke Stahlfolien mit einer großen Anzahl von Perforationen. Die Schattenmasken werden wenige Millimeter hinter dem Bildschirm angebracht und steuern die Elektronenstrahlen, die auf dem Bildschirm die dort befindliche Beschichtung zum Leuchten in den Grundfarben rot, blau, grün anregen. Bei einer zum Stande der Technik gehörenden Methode erfolgt die Herstellung der Schattenmasken in der Weise, daß zunächst aus unberuhigtem Blockguß oder Al-beruhigtem Strangguß ein Stahlband hergestellt wird. Zu diesem Zweck wird der Stahl zunächst warm gewalzt, entzundert, einer ersten Kaltwalzung unterzogen und anschließend im Offenbund-Glühverfahren bis auf Kohlenstoffgehalte unter 0,0020% entkohlt. Anschließend erfolgt die direkte Walzung an die gewünschte Enddicke oder eine Fertigwalzung mit einer Zwischenglühung zur Einstellung einer bestimmten Gefügestruktur. Das so erzeugte Kaltband wird im nächsten Verarbeitungsschritt photochemisch geätzt, worauf die Masken aus dem Band herausgetrennt, rekristallisierend geglüht und entsprechend der Bildröhrenform tiefgezogen werden. Nach einer Schwärzungsglühung werden die Masken in einen Rahmen geschweißt, der dann in die Röhre eingeknöpft oder eingeklemmt wird.Shadow or shadow masks are an essential Component of modern picture tubes. These are 0.05 to 0.25 mm thick steel foils with a large Number of perforations. The shadow masks will be a few millimeters behind the screen and attached control the electron beams that are on the screen the coating located there to shine in the Primary colors red, blue, green stimulate. At one to State of the art method is the Making the shadow masks in such a way that initially from unkempt ingot or al-calmed Continuous casting is made of a steel strip. To this The purpose of the steel is first rolled hot, descaled, subjected to a first cold rolling and then in Offenbund annealing process down to carbon contents Decarburized below 0.0020%. Subsequently, the direct rolling to the desired final thickness or one Finish rolling with an intermediate annealing for adjustment a certain microstructure. The so produced Cold strip will be in the next processing step photochemically etched, whereupon the masks from the tape separated, recrystallized and annealed  be thermoformed according to the kinescope shape. After a blackening glow, the masks are in welded a frame, which then into the tube buttoned or pinched.

An einen für die Fertigung von Schattenmasken geeigneten Stahl werden spezifische Eigenschaften gestellt. Zunächst muß das Material neben den hohen Ansprüchen, die an das Kaltband bezüglich Dickentoleranzen, Planheit, Sauberkeit, fehlerfreier Oberflächenausführung, definierter Rauheit und metallurgischem Reinheitsgrad zu richten sind, ein sehr gutes Ziehverhalten beim Formen der Masken aufweisen und darf keine Streckgrenzendehnung besitzen. Das gute Ziehverhalten erreicht man durch Einstellung einer gleichmäßigen, feinkörnigen Gefügestruktur. Die Streckgrenzendehnungsfreiheit wird durch Entfernung des Kohlenstoffs auf Gehalte unter 0,002% sowie durch Abbinden des ausgeschiedenen Stickstoffs durch Nitritbildner, wie Al, Ti, B, Nb, V usw. erzielt. Bei den meisten heute angewandten Verfahren wird der Stickstoff durch Aluminium unter Bildung von AlN abgebunden.At one for the manufacture of shadow masks suitable steel will have specific properties posed. First, the material next to the high Claims with respect to the cold strip Thickness tolerances, flatness, cleanliness, flawless Surface finish, defined roughness and metallurgical purity are a very have good drawing behavior when forming the masks and may not have yield strength. The good Drawing behavior can be achieved by setting a uniform, fine-grained microstructure. The Yield limit expansion freedom is achieved by removing the Carbon contents below 0.002% and by Setting the excreted nitrogen by Nitrite, such as Al, Ti, B, Nb, V, etc. achieved. at Most of the methods used today are the Nitrogen by aluminum to form AlN tied.

Neben diesen mechanischen Eigenschaften muß der Stahl ganz bestimmte physikalische Erfordernisse erfüllen und besondere weichmagnetische Eigenschaften, nämlich eine kleine Koerzitivfeldstärke und eine hohe Permeabilität aufweisen.In addition to these mechanical properties, the steel must meet very specific physical requirements and special soft magnetic properties, namely a small coercivity and high permeability respectively.

Die weichmagnetischen Eigenschaften werden durch den geringen C-Gehalt begünstigt, der durch die Entkohlung des Stahls auf unter 0,0020% durch die Offenbundglühung erreicht wird. Um dem Stahl gute weichmagnetische Eigenschaften zu verleihen, ist jedoch ein großes Kristallkorn erforderlich, so daß insofern sich entgegenstehende Gefügeausbildungen zur Erzielung optimaler Eigenschaften erforderlich sind. Bei den bisher benutzten Stahlsorten mußte daher ein Kompromiß zwischen einerseits einem befriedigenden Ziehverhalten und andererseits befriedigenden magnetischen Eigenschaften geschlossen werden. Umfangreiche Untersuchungen der Anmelderin, die mit den unterschiedlichsten Al-beruhigten Stählen durchgeführt wurden, haben zu dem Ergebnis geführt, daß die Korngrößenverteilungen in keinem der untersuchten Fälle einen Spielraum für eine weitere Optimierung Al-beruhigter Stahlgüter zuläßt. Es ist bekannt, daß unberuhigte Stahlsorten günstigere weichmagnetische Eigenschaften haben. Derartige unberuhigte Stähle, die praktisch keine Nitritbildner enthalten, werden im Sauerstoffblasverfahren erzeugt und kontinuierlich vergossen. Sie wären an sich wegen ihres hohen metallurgischen Reinheitsgrades für die Fertigung von Schattenmasken geeignet.The soft magnetic properties are determined by the low C content favored by the decarburization of the steel to less than 0.0020% by the  Offenbundglühung is achieved. Good for the steel However, to impart soft magnetic properties is a large crystal grain is required so far conflicting microstructures to achieve optimal properties are required. Both So far used steel grades had to compromise between on the one hand a satisfactory drawing behavior and on the other hand satisfying magnetic Properties are closed. extensive Investigations of the applicant, with the various Al-killed steels have led to the conclusion that the Grain size distributions in none of the investigated cases a margin for further optimization Al-killed steel goods allowed. It is known that Unfavorable steel grades cheaper soft magnetic Have properties. Such unkilled steels that Virtually no nitrite formers are contained in the Oxygen blowing produced and continuously shed. They would be in themselves because of their high metallurgical grade for the manufacture of Shadow masks suitable.

Es hat sich herausgestellt, daß derartige sogenannte unberuhigte Stahlsorten (ohne Nitritbildner) wegen des freien Stickstoffes sehr alterungsanfällig sind und beim Formen der geglühten Masken zu Streckgrenzendehnung mit Lüderslinien führen. Da ein Streckrichten der geglühten Masken vor dem Formen bei den heutigen Loch- bzw. Schlitzausführungen in den Masken nur bedingt anwendbar ist, scheidet die Verwendung von unberuhigten Stahlsorten aus.It has been found that such so-called Unfined steel grades (without nitrite formers) due to free nitrogen are very susceptible to aging and while forming the annealed masks too Yield limit elongation with Lüders lines. There a Straighten the annealed masks before molding Today's hole or slot designs in the Masks is only conditionally applicable, separates the Use of unkempt steel grades.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen Stahl zur Herstellung von Stahlbändern zu erzeugen, mit dem die Fertigung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Fernsehgeräten möglich ist, die sowohl ein optimales Ziehverhalten und keine Streckgrenzendehnung als auch optimale weichmagnetische Eigenschaften, d. h. eine kleine Koerzitivfeldstärke und eine hohe Permeabilität aufweisen.The inventor has set himself the task of a steel for producing steel strips, with the the production of shadow masks for color picture tubes of Television is possible, which is both an optimal Drawing behavior and no yield stress extension as well optimum soft magnetic properties, d. H. a small coercivity and high permeability respectively.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß diese Bedingungen erfüllt sind, wenn die Schattenmasken aus einem vakuumberuhigten Stahl mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung gefertigt sind. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Schattenmasken mit den Merkmalen des 2. Anspruches. Es handelt sich dabei um einen praktisch keine Nitritbildner enthaltenden vergossenen Stahl, dem durch eine Glühbehandlung Kohlenstoff und Stickstoff auf Gehalte kleiner als 0,001% entzogen werden. Der Stahl ist unbegrenzt alterungsbeständig und zeigt somit keine Streckgrenzendehnung nach dem Glühen und keine Lüderslinien nach dem Formen. Die Bearbeitung des Stahls kann nach bekannten Verfahren so erfolgen, daß an den geglühten Schattenmasken ein feinkörniges Ferritgefüge vorliegt, so daß sich der Stahl ausgezeichnet verformen läßt. In diesem Verfahrensschritt entsprechen die weichmagnetischen Eigenschaften denen der bekannten zur Herstellung von Schattenmasken benutzten Stähle.It has surprisingly been found that These conditions are met when the shadow masks of a vacuum-calmed steel as claimed in claim 1 specified composition are made. object The invention further relates to a method for the production of shadow masks with the features of the second claim. It is a virtually none Nitrite forming containing cast steel, the through an annealing treatment on carbon and nitrogen Levels less than 0.001% are withdrawn. The Steel is indefinitely resistant to aging and thus shows no Yield strength elongation after annealing and none Lüders Lines after molding. The editing of the Steel can be done by known methods so that on the annealed shadow masks a fine grained Ferrite structure is present, so that the steel can be deformed excellent. In this Process step correspond to the soft magnetic Properties of those known for the production of Shadow masks used steels.

Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß in der folgenden Verarbeitungsstufe, dem Schwärzen, das durch eine Glühbehandlung oberhalb 580°C vorgenommen wird, die Rekristallisation und Kristallerholung fast nicht behindert wird. Durch Kristallerholung bei Bildung eines Gefüges mit gröberen Körnern weisen die fertigen Schattenmasken weichmagnetische Eigenschaften mit erheblich gesteigerter Koerzitivfeldstärke und Permeabilität gegenüber bekannten vergleichbaren Werkstoffen auf, die für die Fertigung von Schattenmasken benutzt wurden. Die Anmelderin führt dies aufgrund der vorliegenden Versuchsergebnisse insbesondere darauf zurück, daß der Stahl kein Aluminiumnitrit (AlN) und keinen Stickstoff enthält.However, it has surprisingly been found that in the next processing stage, blackening, the made by an annealing above 580 ° C.  becomes, the recrystallization and crystal recovery almost not hindered. By crystal recovery at Formation of a structure with coarser grains have the finished shadow masks soft magnetic properties with significantly increased coercivity and Permeability over known comparable Materials used for the production of Shadow masks were used. The applicant leads this on the basis of the available test results in particular, that the steel is not Aluminum nitrite (AlN) and contains no nitrogen.

Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar auf die Fertigung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Monitoren.Of course, the invention is also applicable to the production of shadow masks for color picture tubes of Monitors.

Claims (2)

1. Vakuumberuhigter Stahl mit folgender Zusammensetzung C|≦0,001% N₂ ≦0,001% Al ≦0,005% Si ≦0,04% Mn ≦0,45% P ≦0,035% S ≦0,03% Cu ≦0,08% Rest Eisen
zur Herstellung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Fernsehgeräten, die unbegrenzt alterungsbeständig sind, keine Streckgrenzendehnung aufweisen und verbesserte weichmagnetische Eigenschaften besitzen.
1. Vacuum killed steel with the following composition C | ≦ 0.001% N₂ ≦ 0.001% al ≦ 0.005% Si ≦ 0.04% Mn ≦ 0.45% P ≦ 0.035% S ≦ 0.03% Cu ≦ 0.08% Rest iron
for making shadow masks for color picture tubes of televisions which are indefinitely age resistant, have no yield stress and have improved soft magnetic properties.
2. Verfahren zur Herstellung von Schattenmasken für Farbbildröhren von Fernsehgeräten, die unbegrenzt alterungsbeständig sind, keine Streckgrenzdehnung aufweisen und verbesserte weichmagnetische Eigenschaften besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem vakuumberuhigten Stahl mit folgender Zusammensetzung C|≦0,1% N ≦0,006% Al ≦0,005%, vorzugsweise unter 0,002% Si ≦0,04% Mn ≦0,45% P ≦0,035% S ≦0,03% Cu ≦0,08% Rest Eisen
durch eine gezielte Warmwalzung mit anschließender Entzunderung und eine erste Kaltwalzung Stahlbänder mit einer Dicke von 0,4 bis 1,20 hergestellt, daß die gewickelten Bänder einer Offenbundglühung unterworfen werden, bei der der Kohlenstoffgehalt und der Stickstoffgehalt auf Werte unter 0,001% erniedrigt werden und daß die Stahlbänder anschließend entweder direkt an die Endstärke von 0,05 bis 0,250 mm gewalzt oder einer Fertigwalzung mit einer Zwischenglühung unterworfen werden, worauf das Kaltband in üblicher Weise photochemisch geätzt wird und die Masken aus dem Band herausgetrennt und anschließend rekristallisierend geglüht, tiefgezogen und einer Schwärzungsglühung bei einer über 550°C liegenden Temperatur unterworfen werden.
2. A process for the production of shadow masks for color picture tubes of televisions, which are indefinitely resistant to aging, have no yield strength and have improved soft magnetic properties, characterized in that from a vacuum-killed steel having the following composition C | ≦ 0.1% N ≦ 0.006% al ≦ 0.005%, preferably less than 0.002% Si ≦ 0.04% Mn ≦ 0.45% P ≦ 0.035% S ≦ 0.03% Cu ≦ 0.08% Rest iron
made by hot rolling with subsequent descaling and a first cold rolling steel strips having a thickness of 0.4 to 1.20 that the wound tapes are subjected to a Offenbundglühung in which the carbon content and the nitrogen content is lowered to values below 0.001% and The steel strips are then either rolled directly to the final thickness of 0.05 to 0.250 mm or subjected to a finish rolling with an intermediate annealing, whereupon the cold strip is etched photochemically in the usual manner and the masks cut out of the band and then recrystallizing annealed, deep drawn and a Schwärzungsglühung be subjected to a temperature above 550 ° C temperature.
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