KR100305693B1

KR100305693B1 - 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판의 전해산세 방법

Info

Publication number: KR100305693B1
Application number: KR1019970033367A
Authority: KR
Inventors: 원태연
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2001-10-19
Also published as: KR19990010561A

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판의 전해산세방법에 관한 것으로 질산과 불산 및 황산으로 구성되는 혼산용액에 양극반응 억제제인 KNO₂를 첨가하므로써 산세전처리 공정을 생략하며 생산성을 대폭 증가시키고 전해산세처리를 행하므로써 강판표면의 품질을 향상시키고자 하는 것으로, 산화성 분위기에서 소둔열처리된 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판을 산세전처리없이 중량%로 질산 5∼15%, 불산 0.1∼2%, 황산5∼20%, 그리고 양극반응억제제인 KNO₂0.01∼1.5% 나머지 순수(H₂O)로 구성되는 산세용액내에서 용액온도가 45∼75℃이고 전류밀도가 0.01∼0.5A/cm²이 되도록 하여 전해산세하여서 된 것이다.

Description

오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판의 전해산세 방법

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판의 전해산세 방법에 관한 것으로, 특히 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판 표면의 산화스케일을 단시간에 균일하게 제거할수 있도록 질산과 불산 그리고 황산으로 구성되어 있는 혼산용액에서 전해산세하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 스테인레스 냉연강판은 산화성분위기에서 소둔열처리하게되면 그 표면에 산화스케일이 형성되는데 이 때 스테인레스강은 Cr과 Ni을 함유하고 있기 때문에 Fe산화물만 형성되는 일반강과는 달리 강판표면에 Fe와 Cr.Ni을 포함하는 치밀한 스피넬 구조의 난용성 스케일이 형성된다.

이와같이 형성된 난용성 스케일은 산세공정을 통해 제거되나 공업적으로 생산성을 높이기 위해서는 산세전처리를 행하는 것이 보편적이다. 산세전처리로 가장 널리 사용되고 있는 방법으로는 강판을 용융염에 침지시켜 스케일의 화학조성을 바꿔주므로써 산세가 용이하도록 하는 코렌(Kolene)법과 중성염수용액 중에서 강판에 전기를 간접적으로 통전시켜 스케일의 박리를 촉진하는 러스너(Ruthner)법이 있다.

현재까지 알려진 산세에 관한 방법들은 주로 상기와 같은 전처리 공정을 통해 소둔열처리시 형성된 산화스케일을 1차로 제거한후 혼산용액(질산+불산) 등에 침지하여 최종산세를 행하는 방법이다.

그러나 이 방법은 산세가 종료되기 까지에 상단한 시간이 소요되어 통판속도가 느려져 생산성이 매우 떨어지는 단점이 있을 뿐만아니라 산세성을 개선시키고자 불산의 농도를 높일 경우에는 소지강판이 침식되는 문제점도 있다.

상기 기술한 방법외에 최근 스테인레스 냉연소둔강판의 산세시 냉연소둔강판의 통판속도를 상승시켜 생산성을 개선하고자 중성염에서 전해하여 예비탈스케일 처리를 한 다음 질산 및 황산 등의 용액에서 전해산세를 행하는 방법이 제안된 바 있다.(일본특허 공개공보(소)62-216999 및 (소) 63-96300)

그러나 상기 방법은 사용되는 산이 고농도이므로 원단위가 높아져 생산비가 상승되는 취약점이 있다.

따라서 본 발명은 질산과 불산 및 황산으로 구성되는 혼산용액에 반응억제제인 KNO₂를 첨가하므로써 산세전처리 공정을 생략하여 생산성을 대폭 증가시키고 전해산세처리를 행하므로써 강판표면의 품질을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 갖는 본 발명은 산화성 분위기에서 소둔열처리된 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판을 산세전처리 없이 중량%로 질산 5∼15%, 불산 0.1∼2%, 황산 5∼20%, 그리고 양극반응억제제인 KNO₂0.01∼1.5% 나머지 순수(H₂O)로 구성되는 산세용액내에서 용액온도가 45∼75℃이고 전류밀도가 0.01∼0.5A/cm²이 되도록 하여 전해산세함을 특징으로 한다.

도1은 양극 반응 억제제 첨가시 양극분극곡선의 변화를 나타내는 모식도

도2는 본 발명의 산세방법을 사용하여 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판을 전해산세하는 공정의 개략도

본 발명은 산화성 분위기에서 소둔열처리된 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판을 전해산세처리함에 있어서 먼저 중량%로 질산 5∼15%, 불산 0.1∼2%, 황산 5∼20%, 그리고 양극반응억제제인 KNO₂0.01∼1.5% 나머지 순수(H₂O)로 구성되는 산세용액내에서 용액온도가 45∼75℃이고 전류밀도는 0.01∼0.5A/cm²이 되도록 하여 전해산세하도록 되어 있다.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

질산은 산화력이 강한 산으로 스테인레스강의 부동태처리에 사용되는데 그 단독으로는 산세시 효과가 없으며 또한 NOx가스가 발생하는 단점이 있다.

불산은 강력한 환원성 산으로 스케일 뿐만아니라 소지금속도 용해하며 비점도 낮고 독성을 가지고 있다.

황산은 저온에서 탈스케일능이 낮고 일반적으로 60℃∼80℃의 고온에서 사용되며 스케일의 박리는 산이 스케일의 균열부위로 침투하여 산과 기지금속과의 반응으로 음극측에 발생하는 수소가스압에 의해 행해진다.

따라서 상기의 3가지 산의 혼합액에 의해 양호한 탈스케일 효과가 발휘된다. 한편 산세성의 개선을 위해서는 혼산용액중의 불산농도를 상승시키면 가능하나 소지금 속의 침식이 우려되므로 혼산용액내에 첨가제를 혼합시켜 이를 억제하여 주어야한다.

이를 위해 혼산용액내에 양극반응억제제인 KNO₂를 첨가하는데 KNO₂를 첨가하게 되면 양극분극곡선의 임계전류밀도를 저전류밀도 쪽으로 이동시켜 음극분극곡선과 양극분극곡선이 한점에서 교차되도록 해주어 스케일의 원활한 용해반응(산세)이 일어나게 되며 불산 첨가로 인한 소지금 속의 침식을 억제시켜 준다.(도 1참조)

본 발명에서 혼산용액중의 질산의 농도는 5∼15%가 바람직한데 그 이유는 질산의 농도가 5%이하일 경우에는 질산의 부동태 피막형성효과가 감소되기 때문에 불산에 의해 소지금속이 침식되며 15%이상일 경우에는 불산의 탈스케일 작용을 억제하여 미산세가 되기 때문이다.

불산의 농도는 0.1∼2%가 바람직한데 그 이유는 불산의 농도가 0.1%이하일 경우에는 산세가 되지 않으며 2%이상일 경우는 과산세로 인하여 소지금속에 피트(pit)가 형성되기 때문이다.

황산의 농도는 5∼20%가 바람직한데 그 이유는 황산의 농도가 5%이하일 경우 음극반응에 의한 수소가스의 발생량이 적어 탈스케일성을 기대할수 없으며 20%이상일 경우 소지금식이 침식되기 때문이다.

본 발명에서는 상기와 같은 농도범위의 혼산용액(질산+불산+황산)에 양극반응억제제로 KNO₂를 0.01∼1.5%범위로 첨가함이 바람직하다.

혼산용액에 양극반응억제제로 양극분극곡선의 임계전류밀도를 감소시키는 물질인 KNO₂를 첨가할 경우 그 첨가량이 0.1%이하일 경우는 임계전류밀도의 감소가 미약하여 음극 및 양극분극곡선이 3점에서 교차되어 불안정한 산세가 진행되며 0.2%이상일 경우에는 혼산의 역할을 약화시키기 때문이다.

산용액의 온도는 45∼75℃로 하는데 45℃이하에서는 산세를 기대하기 어렵고 75℃이상에서는 강판표면이 과산세되기 때문이다.

가해주는 전류밀도의 범위는 0.01∼0.5A/cm²로서 0.01A/cm²이하에서는 전기화학적반응이 극히 미약하여 산세가 되지 않으며 0.5A/cm²이상에서는 강판표면과 산용액간의 반응성이 너무 좋아 과산세되기 때문이다.

본 발명에서는 상기와 같은 조건이 만족되도록 조성된 산세조건에서 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판을 전해산세하게 되면 산세시간을 크게 단축시켜 생산성을 높일 수 있을 뿐만아니라 강판표면이 균일하고 우수한 광택도 나타낸다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

STS 304 스테인레스 냉연강판을 1100℃의 산화성 분위기에서 2분간 소둔열처리하여 그 표면에 치밀한 스케일을 형성시킨 후 하기 표1과 같이 조성되는 산용액에서 전해산세하였다.

이와 같이 산세된 시편들의 백색도 및 산세성을 평가하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

	산용액조성(%)	전류밀도(A/cm²)	시간(초)	온도(℃)	백색도(L)	판정
	HNO₃	전류밀도(A/cm²)	시간(초)	온도(℃)	백색도(L)	판정	HF	H₂SO₄	KNO²
발명1	5	0.1	10	0.01	0.5	10	75	67.64	○
발명2	5	1	15	1.0	0.3	7	65	67.44	○
발명3	5	2	5	1.0	0.1	5	60	65.77	○
발명4	10	2	10	0.05	0.05	5	50	67.30	○
발명5	15	2	20	1.5	0.01	5	45	66.46	○
비교1	8	1	-	-	침지	30	50	65.7	△
비교2	8	1	-	-	0.01	15	50	59.6	◎

◎: 과산세 ○: 산세후스케일 잔류가 없음(양호) △: 미산세

상기 표1에서 알수 있는 바와같이 본 발명의 조건에서 전해산세한 발명예(1-5)의 경우에는 산세 후 스케일이 전혀 잔류되고 있지 않다.

반면에 비교예의 경우 억제제를 첨가하지 않고 질산과 불산용액에서 전해산세한 비교예(2)의 경우 불산의 작용으로 인해 소지금속이 침식되어 과산세됨을 알수 있다.

또한 기존의 질산과 불산의 혼합용액에 침지하여 산세하는 비교예(1)의 경우 본 발명예(1-5)의 경우보다 산세시간이 상당히 길어져 생산성의 저하를 초래하게 된다.

이상과 같은 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 강판표면의 산화스케일 제거시 용융염에 의한 산세 전처리 공정을 생략하고 질산, 불산 및 황산으로 구성되는 혼산용액에 양극반응 억제제(KNO₂)를 첨가하여 전해산세함으로써 기존 방법으로 산세한 경우보다 산세시간이 1/4로 단축되어 생산성이 매우 향상됨을 알수 있으며 또한 전해산세방법에 의해 표면상태를 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

산화성 분위기에서 소둔열처리된 오스테나이트계 스테인레스 냉연강판을 산세전처리 없이 중량%로 질산 5∼15%, 불산 0.1∼2%, 황산 5∼20%, 그리고 양극반응억제제인 KNO₂0.01∼1.5% 나머지 순수(H₂O)로 구성되는 산세용액내에서 용액온도가 45∼75℃이고 전류밀도가 0.01∼0.5A/cm²이 되도록 하여 전해산세함을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 냉연소둔강판의 전해 산세방법.