KR100276293B1 - 오스테나이트계 스텐레스 냉연강판의 광휘소둔방법 - Google Patents

오스테나이트계 스텐레스 냉연강판의 광휘소둔방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스텐레스 열연강판을 냉간압연한 후 환원성분위기(100%수소)하에서 소둔열처리하여 표면에 산화스케일의 생성을 억제시켜 표면광택을 확보할 수 있는 스텐레스강의 광휘소둔열처리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 냉간압연강판의 광휘소둔 열처리 방법에 있어서, 이슬점온도를 -30℃ 이하로 한 100% 수소 분위기에서 20℃/sec 이상의 속도로 승온 하고, 1050-1100℃의 온도범위에서, 93 ×(강판의 두께) ± 5초 동안 열처리함을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판의 광휘소둔방법에 관한것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

오스테나이트계 스텐레스 냉연강판의 광휘소둔방법
본 발명은 오스테나이트계 스텐레스 열연강판을 냉간압연한 후 환원성분위기(100% 수소)하에서 소둔열처리하여 표면에 산화스케일의 생성을 억제시켜 표면광택을 확보할 수 있는 스텐레스강판의 광휘소둔열처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인레스강은 냉간압연한 후 재결정 및 재료의 연화를 위해 산화성분위기에서 소둔열처리를 실시한다. 상기 소둔열처리로 인하여 스테인레스강 표면에 산화스케일이 형성되는데, 이를 제거하기 위해 산세공정을 거친다. 그러나, 산세공정을 거치면서 강판표면의 거칠기가 증가되어 표면광택성이 저하하게 되므로, 이러한 단점을 보완하기 위해 환원성분위기에서 소둔열처리를 하는 이른바 광휘소둔방법이 개발 되었다. 그런데 기존의 광휘소둔시 사용되는 가스 분위기는 암모니아를 분해시켜 정제한 수소(75%)와 질소(25%)의 혼합가스가 거의 주종을 이루고 있다(일특개소 63-195225). 그러나, 상기 방법은 질소가스의 함유로 인해 분위기 가스의 열전도도가 떨어져 소둔시간이 길어지며, 강판표면에 질소의 침투로 인한 표면질화 때문에 소둔열처리 후 표면경도가 상승되는 단점이 있다. 또한, 스텐레스강 표면에 크롬질화물을 형성시켜 내식성 및 표면 광택성을 저하시키는 등의 문제점이 있어 왔다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 소둔열처리용 분위기가스로 100% 수소를 사용하고, 최적의 소둔열처리 조건을 적용함으로써 표면 광택 및 내식성이 우수한 스텐레스 냉연강판의 광휘소둔열처리 방법을 제공하는데 목적이 있다.
도1은 100% 수소분위기하에서 STS 304 냉연강판의 소둔열처리시 승온 및 냉각패턴을 나타내는 그래프.
도2는 100% 수소분위기하에서 STS 304 냉연강판의 소둔온도에 따른 표면경도 및 결정입도의 변화를 나타내는 그래프.
도3은 100% 수소분위기하에서 STS 304 냉연강판의 이슬점 온도에 따른 표면광택도의 변화를 나타내는 그래프.
도4는 100% 수소분위기하에서 STS 304 냉연강판의 이슬점온도에 따른 상흐림 정도의 변화를 나타내는 그래프.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 냉간압연강판의 광휘소둔 열처리 방법에 있어서, 이슬점온도를 -30℃ 이하로 한 100% 수소 분위기에서 20℃/sec 이상의 속도로 승온 하고, 1050-1100℃의 온도범위에서, 93 ×(강판의 두께) ± 5초 동안 열처리함을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판의 광휘소둔방법에 관한것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 냉간압연강판의 소둔 열처리 방법에서, 분위기가스로 수소만을 사용하는 데 그 특징이 있다.
가스 분위기를 100% 수소가스로 하여 소둔처리 하면 오스테나이트계 스텐레스강판 중의 금속원소와 수소와의 반응이 없어 질소의 경우와 같이 반응생성물에 의한 내식성의 저하가 초래되지 않으며, 특히 수소가스의 열전도도가 질소가스의 경우보다 7배 크므로 소둔열처리시 승온속도가 빨라 동일 소둔온도에서 소둔시간이 단축되는 장점이 있다. 또한, 수소분위기 열처리시 강판표면의 반응생성물이 없어 이로인한 빛의 간섭이 적어 강판의 우수한 표면광택도를 확보할 수 있다.
그러나, 열처리시 승온속도가 적정하지 못하면 미소둔 될 가능성이 있고, 표면이 변색될 가능성이 있으므로 20℃/sec 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이러한 본 발명의 바람직한 냉각 패턴을 도1에 나타내었다.
또한, 상기 소둔 열처리온도는 1050℃ 이하가 되면 소둔효과가 적어 표면 경도가 재질허용규격(Hv ＜ 170)을 만족하지 못하게 되고, 1100℃ 이상이 되면 입자크기가 커져서 제품 표면에 거치름 현상(orange peel)이 나타나므로 1050-1100℃로 하는 것이 바람직하다.
또한, 열처리 시간은 93 × 강판의 두께 ± 5 초로 하는 것이 바람직하다.
한편, 소둔 열처리시 분위기 가스를 수소가스 100%로 형성되도록 하더라도, 실제노내환경은 강표면에 미세한 산화피막(oxide film), 잔존하는 미량의 산소, 수분중의 산소 등에 의하여 100% 수소가스 분위기가 형성되지 못하고, 강 표면에 10A 미만의 미세한 산화물이 형성된다.
실제 100% 수소분위기하에서 스텐레스강과 분위기 가스와의 반응식은 다음과 같다.
p[M] + q/2(O2) = [MpOq]
p[M] + q(H2O) = [MpOq] + q(H2)
즉, 상기의 반응식으로 부터 스텐레스강판중의 금속원소가 산화물로 최대한 형성되지 않기 위해서는 분위기 가스중의 산소나 수분의 함량을 최소화시켜야 됨을 알 수 있다. 그런데 이러한 분위기가스중의 산소나 수분의 함량을 최소화시키기 위해서 는 분위기가스로 사용되기 전 가스를 정제시킬 필요가 있다. 또한, 가스중의 O2량을 최소화시키고 가스중의 수분함량을 일정수준 이하로 낮추기 위해서 이슬점온도를 낮추어야 한다. 일반적으로 일정압력에서 가스내의 수중기량이 포화되는 온도를 이슬점온도(Dew Point)라 하며 분위기가스중의 수분함량을 낮춘다는 것은 DP 를 낮춘다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 이슬점온도는 -30℃ 이상이 되면 표면광택도가 저하되고, 상흐림정도가 억제되므로 -30℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
100% 수소분위기하에서 0.5mm 두께인 STS 304 냉연강판을 이슬점온도가 -40℃이고, 승온속도가 20℃/sec 이상이 되도록 하여 소둔온도를 1030℃ 에서 1090℃ 로 증가시켜가면서 각 온도에서 50초 동안 소둔열처리 하였을 때의 표면경도(Hv) 및 결정입도(ASTM No.) 크기의 변화를 측정하고, 그 결과를 하기표 1과 도2에 나타내었다.
[표 1]
광휘소둔재의 경우 판형상의 조절을 위해 조질압연을 하게 되는데 이때 표면경도가 약 10(Hv)정도 상승되기 때문에 100% 수소분위기하에서 열처리 할 경우 재질허용규격(Hv ＜ 170)을 만족하기 위해서는 소둔후 표면경도가 Hv ＜ 160을 만족하여야 한다. 따라서, 상기 표 1에 나타난 바와 같이 1051℃이상에서 소둔처리한 발명예(1),(2)가 상기 조건을 만족함으로 STS 304 냉연강판의 소둔온도는 1050℃ 이상으로 하는 것이 적절하다고 사료된다.
[실시예 2]
100% 수소분위기하에서 0.5mm 두께인 STS 304 냉연강판을 이슬점온도를 -40 - -20℃로 변화시키고, 20℃/sec 이상의 속도로 승온 하고, 1090℃의 온도에서 50초동안 소둔열처리 하였다. 이때, 이슬점 온도에 따른 강판의 표면광택도와 상흐림정도의 변화를 측정하고, 그 결과를 도3과 도4에 나타내었다.
상기 상흐림정도는 DOI 선영성 측정장치를 이용하였고, 그 결과는 상흐림정도가 커질수록 광택도가 떨어짐을 의미한다.
도3에 나타난 바와 같이 이슬점온도가 -30℃ 이상이 되면 표면광택도가 급격히 저하됨을 알 수 있었고, 도 4에 나타나 있듯이 상흐림정도는 이슬점온도가 -30℃ 이상일 경우 상승되어 강판표면에 산화스케일이 형성되어 있음을 확인하였다. 따라서, 100% 수소분위기하에서 산학스케일이 형성되지 않기 위한 이슬점온도의 상한치는 -30℃ 임을 알 수 있었다.
한편, STS 304 냉연강판을 100% 수소분위기하에서 소둔열처리시 압연상태의 강판표면에 비해 상흐림정도가 15% 정도 증가된 반면 수소(75%) + 질소(25%)의 혼합가스 사용시 상흐림정도는 40% 정도 증가됨을 확인하였다. 즉 100% 수소분위기하에서의 열처리시 압연상태의 표면광택이 거의 그대로 유지되고 있음을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이 본 발명은 분위기가스로서 질소가스 보다 열전도도가 우수한 100% 수소가스를 사용하여 승온시 열효율을 증가되고, 소둔열처리 조건을 적절히 제어 하므로써 오스테나이트계 스테인레스 강판의 표면광택도를 현저히 개선시킬 수 있는 효과가 있다

Claims (1)

  1. 오스테나이트계 스테인레스 냉간압연강판의 광휘소둔 열처리 방법에 있어서, 이슬점온도를 -30℃ 이하로 한 100% 수소 분위기에서 20℃/sec 이상의 속도로 승온 하고, 1050-1100℃의 온도범위에서, 93 ×(강판의 두께) ± 5초 동안 열처리함을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판의 광휘소둔방법
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