Способ подготовки рабочих валков к холодной прокатке полосы для теневых масок кинескопов

 

Изобретение относится к области электрохимической обработки изделий типа тел вращения в электролите. Целью изобретения является повышение качества теневых масок кинескопов за счет получения требуемой толщины и высокой равномерности слоя фоторезиста и исключения проколов его отдельными пиками шероховатости путем подготовки шероховатости и требуемым углом наклона микрограней к базовой линии. Указанная цель достигается тем, что обработку валков ведут при напряжении 250 - 270В и катодной плотности тока 60 - 70 А/дм² в течение времени, определяемого по формуле T=Ra/k, где Ra-заданная величина шероховатости, мкм; k-коэффициент интенсивности обработки, равный 0,09 - 0,15 мкм/мин. При этом обработку осуществляют при погружении валка в рабочую жидкость на глубину, равную 0,035 - 0,045 диаметра валка, при плотности водного раствора хрома 17 - 25%. 1 с. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области электрохимической обработки изделий типа тел вращения в электролите и может быть использовано в листопрокатном производстве при подготовке валков для прокатки прецизионной стальной ленты.

К качеству шероховатости поверхности ленты предъявляются высокие требования, что связано с высокой точностью изготовления теневых масок для телевизоров цветного изображения. От толщины слоя фоторезиста зависят режимы его сушки, дубления и время экспонирования для сквозного травления. Толщина слоя должна быть достаточной, чтобы не было проколок его отдельными пиками шероховатости. Одновременно предъявляются высокие требования к равномерности толщины слоя, которая достигается высокой изотропностью шероховатости валка по длине бочки и его образующей. По технологическим требованиям величина шероховатости полосы (Ra) должна быть меньше 0,4 мкм, не допускается наличие пиков, приводящих к проколу слоя фоторезиста, так как для исключения этого необходимо наносить более толстый слой фоторезиста. По исследованиям в работе [1] толщина слоя фоторезиста линейно зависит от среднего угла наклона микрограней профиля микровыступов к базовой линии.

Известно ряд способов нанесения шероховатости на поверхность бочки рабочих валков: дробеструйный на дробеметных установках, накаткой абразивными кругами, лазерный и электронно-лучевой, электроискровой. Все они обладают существенным недостатком в том, что не позволяют получать шероховатость с управляемым углом наклона микрограней профиля пиков к базовой линии. Дробеструйный, накатка абразивными кругами и электроискровой способы трудновоспроизводимы для требуемой величины Ra, а изотропность шероховатости составляет 0,6 0,8. Лазерный и электронно-лучевой способы в силу особенностей сфокусированного луча наносят впадины правильной формы с вертикальными гранями и не позволяют регламентировать угол наклона микрограней.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ подготовки рабочих валков к холодной прокатке [2] заключающийся в анодно-катодной обработке в водном растворе соли хрома с последующей шлифовкой до шероховатости Ra= 0,10 0,15 мкм и последующей электролитной полировкой. Недостаток способа заключаются в том, что при получении микрорельефа с необходимой величиной Ra не достигается получение нужного угла микрограней к базовой линии, включающее при этом дополнительные трудоемкие операции.

Целью изобретения является повышение качества теневых масок кинескопов за счет требуемой высокой равномерности толщины слоя фоторезиста, исключая проколы его отдельными пиками шероховатости путем получения необходимого угла наклона микрограней в базовой линии. Указанная цель достигается тем, что обработку валков ведут при напряжении 250 270В катодной плотности тока 60 70 А/дм² в течение времени, определяемого по зависимости T=1/n·Ra. Обработку осуществляют при глубине погружения валка в рабочую жидкость, равной 0,035 0,045 диаметра валка, при плотности водного раствора хрома 17 25% Способ реализуется следующим образом. Валок устанавливают над рабочей ванной с рабочей жидкостью, выполняющей роль анода. Катодом служит обрабатываемый валок. С помощью устройства вращения валок вращают с постоянной скоростью. При подаче напряжения от источника постоянного тока на систему жидкость-валок после их соприкосновения между жидким анодом и валком устанавливается процесс непрерывного зарождения электрических разрядов. Энергией электрических разрядов формируют микрорельеф шероховатости поверхности валка в виде наплавленных выступов и кратеров. Обработку ведут в течение времени, необходимого для получения требуемой величины Ra. Обработанный валок обмывают от остатков рабочей жидкости водой, снимают с установки и применяют при прокатке прецизионный стали.

Угол наклона микрограней, формируемых при обработке электрическими разрядами, определяется не только абсолютной величиной шероховатости (Ra), плотностью микровыступов на базовой длине в 1 см, но и интенсивностью выбросов частиц расплавленного металла с поверхности валка и образования множества кратеров и наплавленных микровыступов. Устойчивый процесс образования за счет воздействия электрических искр на поверхность валка кратеров и выступов начинается при величине рабочего напряжения 250В. Исследованиями установлено, что верхний и нижний пределы величины рабочего напряжения определены из условия: нижний устойчивости процесса микроплавления поверхности под воздействием электрических искр и создания Ra не менее 0,8 мкм; верхний - обеспечения получения Ra не более 1,1 мкм. При заданном диапазоне напряжения плотность микровыступов определяется плотностью электрических разрядов, воздействующих на валок. Так как наибольшая зависимость толщина слоя фоторезиста от параметров шероховатости получена в зависимости от произведения Ra·n, где Ra абсолютная величина шероховатости, а n число пересечений микровыступов базовой линии, то угол наклона микрограней определяется плотностью микровыступов на базовой длине (например, 1 см). В интервале плотности тока 60 70А/дм² достигается плотность 180 200 пиков на 1 см длины бочки. При данной частоте пиков обеспечивается равномерный слой фоторезиста требуемой толщины и при этом исключается влияние шероховатости на качество сквозного травления отверстий, когда при низкой плотности пиков попадание места отверстия только на пик или впадину приводят к дефекту отверстия. От глубины погружения валка в рабочую жидкость зависит равномерность распределения шероховатости по образующей бочки валка: повышается при увеличении погружения и уменьшается при уменьшении величины погружения. Глубина погружения валка больше 0,045 его диаметра приводит к сжатию паро-газового слоя между валком и жидкостью и повышению энергии искровых разрядов, но уменьшению их числа. В результате этого падает плотность пиков, увеличивается глубина кратеров и интенсивность выброса частиц расплавленного металла, повышается угол наклона граней микровыступов к базовой линии. При глубине погружения валка менее 0,035 от его вал диаметра не обеспечивается равномерность шероховатости по образующей валка, так как длина стабильной зоны по длине контакта валок-жидкость недостаточна для формирования однородного микрорельефа.

Концентрация водного раствора хроме менее 17% не обеспечивает достаточно устойчивой энергией все электрические разряды, воздействующие на материал валка, что не позволяет получать стабильную шероховатость на дуге контакта при каждом обороте валка. Повышение концентрации более 25% приводит к возникновению электрических разрядов, создающих отдельные большие по глубине и площади кратеры.

Исследованиями на валках из различных марок сталей, применяемых на листопрокатных станах, установлено, что при заданных режимах обработки величина коэффициента n, учитывающего материала валка, изменяется от 0,09 до 0,15.

Пример. Опробование способа проводилось на установке электроразрядной обработки валков, спроектированной и изготовленной на АО "НЛМК". Обрабатывали предварительно отшлифованные валки диаметром 260 мм для дрессировочного стана. После установки на опорные ролики проводилась обработка при следующих режимах: рабочее направление 270В, рабочий ток 500А, скорость вращения валка 1 об/мин, глубина погружения валка 10 мм, время обработки 6 мин, концентрация рабочей жидкости 22% Величина шероховатости поверхности валка после обработки по длине бочки через каждые 100 мм составила, мкм 1,06: 1,05;м 1,05; 1,04; 1,04; 1,04; 1,04; 1,085; 1,06; 1,05.

Предлагаемый способ позволяет получать шероховатость поверхности валков с требуемым углом наклона микрограней к базовой линии, высокой степенью ее равномерности по длине бочки и образующей валка, исключить отдельные пики, превышающие слой фоторезиста на готовой полосе.

Применение способа повышает качество теневых масок для кинескопов, уменьшает количество их брака.

Формула изобретения

1. Способ подготовки рабочих валков к холодной прокатке полосы для теневых масок кинескопов, включающий предварительную шлифовку валков до заданной шероховатости, частичное погружение в рабочую жидкость, катодную обработку поверхности валка при напряжении 250 270 В в рабочей жидкости - водном растворе соли хрома при его вращении, отличающийся тем, что обработку ведут при катодной плотности тока 50 70 А/дм² в течение времени T=n^-1·R_a, где R_a заданная величина шероховатости валка, мкм; n коэффициент, учитывающий материал валка и температуру рабочей жидкости, равный 0,09 0,15 мкм/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что погружение валка осуществляют на глубину, равную 0,035 0,045 диаметра валка.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ведут в растворе соли хрома концентрацией 17 25%