KR100317548B1 - 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법 - Google Patents
질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법에 관한 것으로서, 용해로에 질화합금철을 기본 원료로 장입하여 용해하는 제 1단계; 상기 질화 합금 용탕에 질소 용해도를 높이기 위한 첨가 원소를 투입 용해하는 제 2단계; 상기 용탕으로부터의 질소 가스 증발을 억제할 수 있도록 상기 용해로 내의 분위기압을 가변상승시키는 제 3단계를 포함하여 이루어지되, 상기 용해로는 가압형 유도 용해로를 사용하고, 상기 첨가 원소로는 망간, 크롬, 니켈 및 탄소를 선택하며, 상기 분위기압은 질소 가스에 의해 가압되어, 가압형 유도 용해로를 사용함으로써 별도의 추가적인 설비 투자비가 필요없으며, 강에 함유된 질소의 농도가 기존의 재료에 비해 수 배나 높으면서도 안정한 조직을 갖고 있기 때문에, 고강도의 재료 특성을 갖고 또한 고인성과 고내식성 및 비자성 특성을 갖게 되는 것은 물론, 고가의 Ni는 최대한 억제함에 따라 보다 경제적인 강을 제조할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
Description
본 발명은 여러 가지 구조재나 골조, 의장, 부품류 및 강심제로 사용되는 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통상적인 가압형 유도 용해로를 사용하되, 새로운 합금 성분 및 조성 설계 방법을 이용하고 질화합금철을 기본 원료로 이용하며, 가압 질소 분위기하에서 제조함으로써, 기존의 것에 비해 수 배 이상 농도의 질소를 모합금 내에 고용시킬 수 있으면서도 안정한 조직을 가질 수 있도록 한 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법에 관한 것이다.
스테인레스 강(Stainless Steel)은 내식성(耐蝕性)이 강한 강으로서 화학용기나 관 등에 많이 사용되며, 첨가되는 성분 원소를 달리하여 특수 용도에도 많이 쓰이고 있다. 특히 오스테나이트(Austenite) 스테인레스 강은 페라이트(Ferrite)나 마르텐사이트(Martensite)계 스테인레스 강에 비해 내식성이 우수하고, 고온·저온에서의 기계적 성질이 양호하며, 내충격성이 좋고 냉간 인발(cold drawing), 성형, 용접이 쉬운 것은 물론, 고온에서는 크립(creep) 강도가 크고 저온에서는 인성이 양호한 특성을 가지고 있어서, 스테인레스 강 총 생산량의 70% 정도를 차지할 정도로 가장 널리 사용되고 있는바, 일반적인 조성은 대체로 Cr + Ni ≥ 22% (Cr>16%, Ni>6%) 정도이고, 대표적인 표준 성분은 18(Cr)-8(Ni)으로서, 18-8형 스테인레스 강으로 알려져 있다.
이와 같은 오스테나이트 스테인레스 강의 여러 특성 중에서 실용상 가장 중요한 특성은 무엇보다도 비자성(非磁性) 특성을 꼽을 수 있는데, 이는 다른 스테인레스 강에서는 얻을 수 없는 독특한 성질로 이를 이용하여 각종 전기·전자기기의 핵심부품 소재와, 기계의 실린더, 파이프, 밸브, 냉동기 등 기계 산업 분야의 소재 그리고 미사일, 탱크 등 군사 장비 뿐만 아니라, 식품, 제지, 주류의 용기 및 자동차, 건축, 항공기, 의료기구용 소재, 송전 및 배전 전기재료 등에 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 가공성이 우수하여 각종 선재(線材) 뿐만 아니라 직경 수십 ㎛의 극세선(極細線)의 제조에 사용가능하며, 기타 각종 필터로도 사용되고 있다.
그러나, 이와 같이 여러 뛰어난 특성을 보유하고 있음에도 불구하고, 오스테나이트 스테인레스 강은 페라이트계나 마르텐사이트 계에 비해서 기계적 강도가 낮아서 응용에 한계가 있었다.
이를 극복하기 위하여 제안된 방법이 질소를 첨가시키는 것이었으며, 질소는 오스테나이트 조직을 안정화시키면서 강도(强度) 특성 또한 비례적으로 증가시키기 때문에 가능한한 질소를 다량 함유시키는 것이 유용하지만, 가스 원소이기 때문에 어느 정도 이상의 양을 합금에 함유시키는 것이 용이하지 않았다.
질소 함유 스테인레스 강을 제조하기 위한 종래의 방법중 하나로, 고농도의 질소가 함유된 플럭스(flux)를 용탕 중에 투입하여 플럭스 중의 질소가 용탕에 용해됨으로써 질소가 함유된 강을 제조하는 방법이 사용된 바 있으나, 이와 같은 기존의 방법으로 스테인레스 강을 제조하게 되면 플럭스에 포함된 타 성분으로 인해 강 내에 원하지 않는 성분이 존재하게 되는바, 스테인레스 강의 품질 저하의 요인이 되므로 이와 같은 불순물을 제거하기 위해서 별도의 공정이 필요하다는 문제점이 있었다. 또한, 이 방법은 아주 높은 기압으로 가압을 해야 하기 때문에 고가의 장치비와 생산성의 저하 및 조성제어가 어렵다는 문제점이 있었다.
그외에, 보다 많은 양의 질소를 합금내에 함유시키기 위한 제조방법 중 현재 세계적으로 공업화된 제조방법으로는 PESR(Pressurized Electroslag Remelting)법과 Plasma Arc Remelting 법이 있다.
PESR 법은 주원료로 Si3N4슬래그(slag)를 사용하고, 용해로 내의 압력을 42기압이라는 초고압을 인가시켜 제조하는 방법으로서, 이를 이용하면 합금내에 수천 ppm 이상의 대량의 질소를 함유시킬 수 있으나, 배치(batch)당 용해량에 제한이 있어 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
또한, 일반적으로 용강에서의 질소 용해도는 질소 분압이 커짐에 따라 비례적으로 증가하므로(Sivert's law), 수천 ppm 정도의 용해도를 얻기 위해서는 수십 기압 이상의 초고압을 인가하여 주어야 하는바, 대단히 복잡한 주변기기- 압력 인가용 장비, 냉각용 설비 등 -를 갖춘 전용장비의 제작이 필요하게 되고, 이를 위한 고질소강 전용설비를 별도로 제작하는데 막대한 설비 투자비가 소요된다는 문제점이 있었다.
한편, Plasma Arc Remelting 법은 질소 분위기 하에서 초고온의 아크 플라즈마를 이용하여 질소를 합금에 용해시키는 방법으로서, 질소는 가스 원소이므로 원칙적으로 용탕에 혼입시키기 위해서는 질소 단원자 상태로 해리시켜야만 금속 내부로 침투가 용이하다는 것을 이용한 방법이다.
이 방법을 사용하면, 초고온의 아크 플라즈마에 의해 해리(解離)된 질소 단원자가 용탕 내로 침투하여 질소의 농도를 높일 수 있으나, 해리되는 질소 이온의 농도가 전체 질소 분위기압의 수 %에 불과하고, 또한 용탕의 표면이 질소 가스와 반응하여 용탕 표면에 두꺼운 질화물층을 형성시킴으로써 질소 단원자가 용탕 내부로 침투하는 것을 봉쇄하는 것은 물론, 오히려 가스 원소인 질소가 미쳐 합금내에 고용되지 못하고 증발하여 버리기 때문에, 해리에 의해 용해되는 질소의 실제 양이 1000∼2000 ppm을 넘지 못하게 되는 등 합금 내 질소의 농도를 일정량 이상 높일 수 없다는 문제점이 있었다. 결국 용탕의 질소 용해도를 일정 농도 이상 증가시키기 위해서는, 해리된 질소 이온에만 전적으로 의존해서는 야금학적으로 불가능하다는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 설비 투자비를 최소한으로 하면서도 질소 용해도를 최대한 높일 수 있도록 한 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법을 제공하는데에 목적이 있다.
도 1은 합금 내 질소의 농도에 대한 격자 상수와의 관계를 도시한 것이고,
도 2는 주조 상태의 시편에 대한 X-선 회절 분석 결과를 도시한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법은, 용해로에 질화합금철을 기본 원료로 장입하여 용해하는 제 1단계; 상기 질화 합금 용탕에 질소 용해도를 높이기 위한 첨가 원소를 투입 용해하는 제 2단계; 상기 용탕으로부터의 질소 가스 증발을 억제할 수 있도록 상기 용해로 내의 분위기압을 가변상승시키는 제 3단계를 포함하여 이루어지되, 상기 용해로는 가압형 유도 용해로를 사용하고, 상기 첨가 원소는 망간, 크롬, 니켈 및 탄소이며, 상기 분위기압은 질소 가스에 의해 가압되는 것에 그 특징이 있는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법의 바람직한 실시예에 대해 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 적절한 용해 설비와 합금 조성 및 기본 원료의 선정에 관하여 각각 설명하면 다음과 같다.
적절한 용해 설비의 선정
본 발명에서는 막대한 설비 투자비가 필요했던 종래의 방법의 문제점을 지양하기 위하여, 기존 설비를 그대로 이용하거나 약간의 보강만으로 사용 가능하도록 적절한 용해 설비를 선택하였는 바, 그 선택 근거는 다음과 같다.
용탕에 질소를 다량 함유시키기 위해서는 다음과 같은 두 가지 용해 조건이 충족되어야 한다. 첫 번째는 기본 원료들을 장입시켜 용해를 시작할 때, 처음부터 너무 높은 고온의 열원을 갑자기 투입함으로써 원료들의 선택적인 증발을 촉진시키지 않아야 한다. 즉, 점진적으로 목표 용해 온도에 도달토록 열원을 서서히 증가 투입하여 장입된 기본 원료들을 서서히 용해시켜야 한다. 왜냐하면 각 첨가 원소들은 각기 다른 융점과 증발 온도를 가지기 때문에 고온의 열원을 갑자기 투입하면 융점이 낮은 금속이 먼저 녹아 증발하므로 합금 조성의 제어가 매우 어려워지기 때문이다. 특히 질화물의 경우는 용해시 질소 가스의 증발이 급격히 발생하므로 더욱 주의하여야 한다. 따라서, 용해 설비로는 재료자체의 와전류 손실열을 이용하는 유도식 용해로가 가장 적합한 것으로 판단된다.
두 번째는 질화 합금을 기본 원료로 장입하여 용해할 경우, 기본적으로 질소는 가스 원소이므로 용해시 열역학적 용해도를 초과하는 질소 가스는 외부로 배출될 수 밖에 없고, 따라서 질화 합금이 용해된 후 발생하는 질소 가스의 증발을 최대한 억제하기 위해서는 어느 정도 가압할 필요가 있는바, 본 발명에서는 가압력이 1기압(대기압) 정도이면 충분한 효과를 얻을 수 있음을 알았다.
결론적으로, 용해 설비로는 1기압 이상의 가압이 가능한 유도 용해로를 사용하는 것이 가장 적절한 것으로 판단된다. 물론, 가압 가스로는 질소를 사용하는 것이 바람직하다.
적절한 합금 조성의 설계
질소의 용해도는 합금 성분의 종류 및 양에 따라 크게 좌우되기 때문에 합금 성분과 조성비를 적절히 선정함으로써 용해도를 극대화 시킬 수 있게 되는바, 이와같은 합금 조성 설계에 대해 야금학적 관점에서 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 용융 Fe계 합금에서 질소의 용해도는 질소와 첨가 원소들 간의 상호 작용(interaction)에 의해서 결정되는데, 모든 원자간의 상호 작용은 양(+) 또는 음(-)의 반응열을 수반하는 화학반응으로서, 반응의 정도는 반응열의 부호와 크기로 설명될 수 있으며, 원자들간의 반응 즉 상호작용 정도는 상호작용 조계수 en (j)(interaction parameter)로부터 예측할 수 있다.
지금까지 수많은 연구에 의하면, 용융 Fe계 합금에서의 질소 용해열(반응열)은 상호작용 조계수에 비례한다는 사실이 밝혀졌으며, 최종적으로 질소 용해도와 상호 작용 조계수는 아래와 같은 관계를 가지고 있다.
따라서, 본 발명에서 사용하는 첨가 원소들과 질소와의 상호 작용에 의해서 질소의 고용도가 결정되며, 나아가 용해중 고압의 질소를 인가할 경우 증발하는 질소가스를 최대한 억제할 수 있어 용탕중 질소의 고용도를 극대화할 수 있다고 판단된다.
결국, 제조된 오스테나이트 스테인레스 강에 질소를 다량 함유시키기 위해서는 질소의 용해도를 높일 수 있는 첨가 원소들을 다량 투입하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 아래와 같은 조성 범위를 갖는 첨가원소를 사용하여 질소의 용해도를 증가시켰다.
Mn : 5 (wt.%) ≤ X ≤ 30 (wt.%)
Cr : 5 (wt.%) ≤ X ≤ 25 (wt.%)
Ni : 1 (wt.%) ≤ X ≤ 12 (wt.%)
C : 0.01 (wt.%) ≤ X ≤ 1.0 (wt.%)
또한, 질소의 용해도를 일정 농도 이상 증가시키기 위해서 초기 합금 설계시 사전에 질소가 합금화된 질화합금을 기본 원료로 사용하였는 바, 용탕에 혼입되는 다량의 질소는 기본원료로 사용하는 질화합금으로부터 확보할 수 있으며, 기본 원료로 사용할 수 있는 질화합금은 질화크롬철합금, 질화망간철합금, 질화몰리브덴철합금, 질화크롬몰리브덴철합금, 질화규소철합금, 질화철합금 등이 있으며, 기타 원리적으로는 모든 질화합금이 사용 가능하다.
상기 용해 설비와 합금 설계 방법을 이용한 본 발명에 따른 제조 방법에 의해, 최대 9,000 ppm 정도를 합금 내에 고용시키는데 성공하였다.
실시예
합금의 기본 성분은 Fe-Mn-Cr-Ni-N 계로 하되, 본 실시예에서는 그 한 예로서 F2- 25%Mn- 12%Cr - 1%Ni를 기본조성으로 하는 합금계를 제조하였으며, 가능한 한 많은 질소를 함유시키기 위하여 다량의 Mn을 첨가하였고, 보다 저가의 합금 소재를 제조하기 위하여 Ni의 양은 최소한으로 억제하였다.
보다 고농도의 질소를 함유한 합금을 얻기 위해, 용탕내의 장입 원료로는 질화크롬 합금철(6wt.% N)과 같은 각종 질화 합금철과 함께 각 성분의 순금속을 원료로 사용하였고, 용해로는 가압형 진공 유도 용해로(VIM)를 이용하였으며, 초기 진공을 6×10-5torr로 하고, 청정한 용해분위기를 조성하기 위해 질소(N2) 가스를 대기압까지 주입한 후, 다시 2차 진공을 6×10-5torr 로 한 다음 질소 가스를 일정 압력으로 주입하여 용해하였다.
용해시 증발하는 질소 가스를 억제하기 위하여 질소의 분압을 0기압, 1기압, 1.5기압 및 2기압으로 변화시켜가면서 다양한 농도의 질소를 함유하는 고질소강을 제조한 후, 질소압을 가변 인가함에 따른 질소의 용해도 변화를 조사하였다.
이와 같이 제조된 합금에 대해, ICP를 사용하여 성분 분석을 수행하였으며, 질소의 분석은 가스분석기를 이용하였다. 아래의 표 1은 그 분석결과를 나타낸 것이다.
| Fe | Mn | Cr | Ni | N | C | Si | PN2(atm) | |
| A | Bal. | 26.1 | 12.5 | 0.99 | - | 0.05 | 0.98 | 0 |
| B | Bal. | 26.9 | 12.3 | 1.03 | 0.51 | 0.03 | 0.79 | 1 |
| C | Bal. | 27.8 | 12.1 | 1.06 | 0.58 | 0.03 | 0.79 | 1.5 |
| D | Bal. | 25.0 | 12.4 | 1.05 | 0.67 | 0.03 | 0.92 | 2 |
상기 표에 의하면, 현재 국내 특수강 메이커에서 제조 가능한 고질소강의 경우, 질소의 농도가 최대 2,300ppm(0.23wt.%) 정도에 불과한데 반하여, 본 발명에 의한 실시예에 의해 제조된 함금에서의 질소 농도는 질소의 분압이 증가함에 따라 점차적으로 증가하여, 질소 분압이 2기압인 경우에는 6,700ppm 이라고 하는 매우높은 질소 함유량을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 실시예의 합금이 기존의 합금보다 이처럼 높은 질소 농도를 나타내는 것은, 모(母)합금 용해 제조시 질소를 대기압 이상으로 가압하였고, 질화크롬 합금철을 원재로로 사용한 것 이외에, 질소의 고용도를 높이는 Mn이 다량으로 함유되어 있기 때문이라고 판단된다.
질소 분압의 증가에 의한 질소 농도의 증가는 격자 상수(lattice parameter)를 변화시키는데, 도 1은 합금 내 질소의 농도에 대한 격자 상수와의 관계를 도시한 것으로서, 질소 농도가 증가함에 따라 격자 상수 역시 증가함을 알 수 있으며, 이는 질소가 침입형으로 합금에 고용되기 때문이라고 판단된다.
한편, 질소를 합금내에 고용시킴에 따라 오스테나이트 조직을 안정화시킬 수 있으며, 나아가 비자성 특성과 고강도 특성을 동시에 달성할 수 있게 되므로, 본 발명에서 가장 중요한 사항은 제조된 합금의 미세 조직이 100% 오스테나이트 조직을 가져야 하는 것인바, 주조 상태에서의 응고 조직을 조사하기 위하여 광학 현미경 관찰을 하였으며, 상기 표 1의 A,B,C,D 각각에 대하여 X-선 회절기(XRD)를 사용하여 상분석을 행하여 본 발명에서 필요로 하는 오스테나이트 조직이 얻어졌나를 조사하였다.
도 2는 주조 상태의 시편에 대한 X-선 회절 분석 결과를 도시한 것으로서, 오스테나이트 안정화 원소인 Mn, Ni 이외에 질소가 고농도로 함유된 합금, 즉 합금 B,C,D에서는 단상의 오스테나이트 조직만이 나타났으며, 질소가 함유되지 않은 합금 A에서만 오스테나이트 조직 외에 다른 상이 존재함을 알 수 있다. 합금 A에서 검은 원으로 표시된 상은 (크롬, 철) 탄화물((Cr, Fe)7C3)으로 동정(同定)되었다.
따라서, 본 발명에서 개발한 용해 제조 공정은 수천 ppm 이상의 고질소 오스테나이트 스테인레스 강을 제조하는데 대단히 유용한 공정임을 알 수 있다.
아래의 표 2는 본 발명에 따른 제조 방법을 사용하여 제조한 모든 합금 성분과 그 조성 및 질소 분석량를 나타낸 것으로서, 질소에 대해서는 ppm 단위를, 기타 다른 조성에 대해서는 wt%를 사용하였다. 일정 조성의 합금계를 합금 설계 모의 실험을 통해 설계한 후 고주파 용해한 결과, 각각의 질소 분압에 따라 질소의 농도가 변하였으며, 그 변화를 살펴보면 질소의 농도는 질소 분압의 제곱근에 직선적으로 비례함을 알 수 있었다.
| Fe | Mn | Cr | Ni | N | C | Si | PN2 | |
| 1 | Bal. | 25.46 | 12.17 | 1.05 | 3445 | 0.671 | 0.50 | 1 |
| 2 | Bal. | 25.64 | 11.63 | 0.98 | 4824 | 0.765 | 1.06 | 1 |
| 3 | Bal. | 23.82 | 11.98 | 1.12 | - | 0.701 | 0.45 | 1 |
| 4 | Bal. | 23.86 | 11.93 | 1.13 | - | 0.804 | 0.35 | 1 |
| 5 | Bal. | 24.42 | 16.07 | 1.11 | 5978 | 0.889 | 0.50 | 1 |
| 6 | Bal. | 23.59 | 13.92 | 1.26 | 5241 | 0.281 | 1.16 | 1 |
| 7 | Bal. | 24.74 | 14.02 | 1.17 | 5305 | 0.278 | 0.59 | 1 |
| 8 | Bal. | 21.56 | 16.44 | 1.08 | 5292 | 0.746 | 0.94 | 1.5 |
| 9 | Bal. | 18.91 | 15.26 | 1.14 | 3887 | 0.804 | 1.31 | 1.5 |
| 10 | Bal. | 25.75 | 15.52 | 1.31 | 7143 | 0.684 | 0.60 | 1.5 |
| 11 | Bal. | 24.37 | 16.64 | 1.09 | 8122 | 0.706 | 0.51 | 1.5 |
| Fe | Mn | Cr | Ni | N | C | Si | PN2 | |
| 12 | Bal. | 26.09 | 15.33 | 1.09 | 8011 | 0.552 | 0.53 | 1.5 |
| 13 | Bal. | 25.20 | 14.13 | 1.05 | 8930 | 0.565 | 0.39 | 1.5 |
| 14 | Bal. | 26.65 | 8.64 | 1.06 | 0 | 0.504 | 0.43 | 0 |
| 15 | Bal. | 26.28 | 15.52 | 1.08 | 7236 | 0.694 | 0.49 | 2 |
| 16 | Bal. | 25.25 | 15.86 | 1.12 | 6401 | 0.525 | 0.58 | 1 |
| 17 | Bal. | 22.10 | 12.38 | 1.10 | - | 0.017 | 0.67 | 1 |
| 18 | Bal. | 21.01 | 13.01 | 1.10 | - | 0.021 | 0.66 | 1 |
| 19 | Bal. | 21.38 | 12.75 | 1.06 | - | 0.022 | 0.67 | 1 |
| 20 | Bal. | 19.93 | 12.35 | 1.10 | - | 0.016 | 0.94 | 1 |
| 21 | Bal. | 24.10 | 12.03 | 0.98 | 0 | 0.013 | 1.13 | 0 |
| 22 | Bal. | 24.35 | 10.81 | 0.98 | 0 | 0.008 | 1.14 | 0 |
| 23 | Bal. | 25.83 | 11.86 | 1.02 | 7783 | 0.029 | 0.77 | 1 |
| 24 | Bal. | 26.71 | 10.35 | 1.08 | 6265 | 0.026 | 0.81 | 1 |
| 25 | Bal. | 25.68 | 11.35 | 1.01 | 6490 | 0.023 | 0.83 | 1.5 |
| 26 | Bal. | 25.18 | 12.04 | 1.01 | 6928 | 0.026 | 0.91 | 1.5 |
| 27 | Bal. | 23.27 | 11.16 | 1.06 | 4689 | 0.029 | 1.17 | 1 |
| 28 | Bal. | 21.97 | 11.91 | 1.05 | 4219 | 0.029 | 1.58 | 1 |
| 29 | Bal. | 24.36 | 11.68 | 1.05 | 4969 | 0.029 | 1.15 | 1.5 |
| 30 | Bal. | 23.99 | 11.89 | 1.06 | 4589 | 0.036 | 1.65 | 1.5 |
| 31 | Bal. | 23.27 | 11.92 | 1.06 | 5273 | 0.039 | 1.30 | 2 |
| 32 | Bal. | 22.64 | 11.82 | 1.05 | 5514 | 0.035 | 1.46 | 2 |
| 33 | Bal. | 19.67 | 12.54 | 1.01 | 22 | 0.017 | 1.26 | 0 |
| 34 | Bal. | 21.16 | 12.34 | 1.04 | 5287 | 0.021 | 0.85 | 1 |
| 35 | Bal. | 18.68 | 12.14 | 1.09 | 4739 | 0.036 | 1.52 | 1.5 |
| 36 | Bal. | 27.86 | 12.14 | 1.06 | 5789 | 0.033 | 0.791 | 1.5 |
| 37 | Bal. | 24.98 | 12.39 | 1.05 | 6730 | 0.031 | 0.918 | 2 |
| 38 | Bal. | 27.30 | 12.05 | 1.06 | 6927 | 0.032 | 0.723 | 2 |
| 39 | Bal. | 26.14 | 12.51 | 0.985 | 42 | 0.052 | 0.978 | 0 |
| 40 | Bal. | 28.90 | 10.62 | 0.997 | 1105 | 0.052 | 0.427 | 0 |
| 41 | Bal. | 26.70 | 12.27 | 1.09 | 4368 | 0.027 | 1.13 | 1 |
| 42 | Bal. | 26.05 | 12.44 | 1.04 | 6284 | 0.032 | 0.664 | 1.5 |
| 43 | Bal. | 26.92 | 12.31 | 1.03 | 5121 | 0.029 | 0.794 | 1 |
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법은, 특수강 업체의 기본 설비인 가압형 유도 용해로를 그대로 사용함으로써 별도의 추가적인 설비 투자비가 필요없으며, 강에 함유된 질소의 농도가 기존의 재료에 비해 수 배나 높으면서도 안정한 조직을 갖고 있기 때문에, 고강도의 재료 특성을 가지며 또한 고인성과 고내식성 및 비자성 특성을 갖게 되어,구조재 및 여러 종류의 부품이나 강심재로서의 응용이 가능한 것은 물론, 질소 농도를 높이기 위해 Mn을 다량 첨가하는 대신 고가의 Ni는 최대한 억제함에 따라 보다 경제적인 강을 제조할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
Claims (8)
- 용해로에 질화합금철을 기본 원료로 장입하여 용해하는 제 1단계;상기 질화 합금 용탕에망간 5 (wt.%) 이상 30 (wt.%) 이하, 크롬 5 (wt.%) 이상 25 (wt.%) 이하, 니켈 1 (wt.%) 이상 12 (wt.%) 이하, 및 탄소 0.01 (wt.%) 이상 1.0 (wt.%) 이하의 조성비로 이루어진첨가 원소를 투입하여용해하는 제 2단계;및상기 용탕으로부터의 질소 가스 증발을 억제할 수 있도록 상기 용해로 내의 분위기압을 증가시키는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 질화합금철 및상기첨가 원소의 용해는 목표하는 용해 온도에 서서히 도달토록 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 용해로는 가압형 유도 용해로인 것을 특징으로 하는 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 질화합금철은 질화크롬합금철, 질화망간합금철, 질화몰리브덴합금철, 질화크롬몰리브덴합금철 및 질화규소합금철으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 분위기압은 질소 가스에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 분위기압은 1기압 이상인 것을 특징으로 하는 질소를 다량 함유한 오스테나이트 스테인레스 강 제조방법.
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