KR100347572B1 - 열연미소둔재를이용한스테인레스냉연강판의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중량%로 C:0.02%이하, Si:l.00%이하, Mn:1.00%이하, Cr:10.50-11.75%, Ni:0.60%이하, N:0.02이하, Ti:6×(C+N)에서 0.30%까지의 조성을 가지고 AC1변태점이 980℃이상인 소재를 3.0mm이하로 열간압연한 후 열연미소둔상태로 산세처리하고 냉간압연한 후 2차 재결정현상을 이용하여 냉연소둔, 산세처리하여 스테인레스냉연강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 열연미소둔재를 이용한 스테인레스냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 두께 3.0mm이하의 미소둔열연재를 사용함으로써 종래재에 비하여 스크랩량이 감소하여 종합실수율이 증가하고 냉간압연시 부하가 감소하여 냉간압연시간이 크게 단축되는 효과 및 열연미소둔처리에 의하여 연료의 원단위가 절감되고 소둔처리에 비하여 폭수축에 의한 품질불량재가 발생하지 않는다는 부가적인 효과가 있다.

Description

열연미소둔재를 이용한 스테인레스 냉연강판의 제조방법{METHOD FOR PREPARING STAINLESS COLD ROLLED STEEL BY USING HOT ROLLED NON-ANNEALING MATERIALS}

본 발명은 열연미소둔재를 이용한 스테인레스냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께가 얇은 미소둔열연재를 이용하여 저원가로 스테인레스냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 스테인레스냉연강판의 제조공정은 크게 제강공정, 열연공정, 냉연공정으로 나눌 수 있다.

제강공정은 전기로와 정련로를 거친 후 용강을 연속주조하는 공정이다.

열연공정은 제강공정에서 연속주조된 슬라브를 3.0mm이상의 코일로 열간압연한 후 열연소둔 및 산세처리하여 열연재를 만드는 공정이다.

냉연공정은 열연공정을 거친 열연재를 냉간압연하고 냉연소둔 및 산세를 한 다음 조질압연을 하고 정정처리를 하여 제품으로 만드는 공정이다.

그러나 상기의 제조공정은 열간압연 및 냉간압연시 부하가 크고 미려한 표면품질이 요구되는 일반적인 스테인레스제품에대한 대표적인 제조공정이고, 열간압연 및 냉간압연시 부하가 크지 않고 미려한 표면품질이 요구되지도 않는 스테인레스제품의 제조에는 적합치 않아 상대적으로 제조비용을 상승시키는 원인이 된다.

따라서 종래의 제조공정을 그대로 사용하되 제조비용을 최소화하는 새로운 조업기술의 개발이 요구된다.

일본을 포함한 전세계의 스테인레스제품 제조업체들은 열간압연 및 냉간압연의 부하가 크지 않고 미려한 표면품질이 요구되지도 않는 스테인레스제품의 제조원가를 줄이기 위하여 용융크롬사용기술, 용선사용기술, 박슬라브(thin slab)제조기술, 텐덤(TANDEM)압연기술등 여러 조업기술들을 개발하여 상용화하고 있다.

그러나 상기와 같은 조업기술들을 개발하기 위해서는 대규모 설비투자가 요구되는데 연간생산량이 수십만톤에 이르는 경우에는 별 문제가 없으나 연간생산량이 10만톤 이하로 소규모생산을 하는 경우에는 비용이 지나치게 많이 드는 문제점이있다.

따라서 열간 및 냉간 압연부하가 크지 않고 미려한 표면품질이 요구되지도 않는 스테인레스강의 금속학적 특성을 활용하여 추가적인 설비투자없이 현재 보유하고 있는 설비로 제조비용을 최소화하는 조업기술의 개발이 요구된다.

또한 종래의 열연소둔후 산세설비가 작업할 수 있는 최소두께는 3.0mm이므로 두께가 3.0mm이하인 경우에는 소둔열처리과정에서 소둔로내의 높은 장력으로 인하여 폭이 수축하고 폭수축에 의하여 판파단이 발생하여 정상적인 조업을 할 수가 없다.

또한 두께가 3.5mm인 소재의 경우도 설비 및 조업이상이 발생할 경우 폭수축문제가 자주 발생하여 치수불량을 야기하는문제점이 있었다

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 미소둔열연재를 이용하여 종래의 공정에 의해 제조된 강판과 동일한 품질을 유지하면서도 보다 효율적이고 경제적으로 열연 및 냉연제품을 생산할 수 있는 저원가의 스테인레스냉연강판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 열연소둔재의 냉간압연시 압하율변화에 따른 항복강도값의 변화를 나타낸 그래프,

도 2는 열연미소둔재의 냉간압연시 압하율변화에 따른 항복강도값의 변화를 나타낸 그래프,

도 3은 열연미소둔재의 냉간압연후 1차재결정소둔처리한 상태의 미세조직사진,

도 4는 열연미소둔재의 냉간압연후 2차재결정소둔처리한 상태의 미세조직사진,

도 5는 열처리온도변화에 따른 경도값의 변화를 나타낸 그래프.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로 C:0.02%이하, Si:l.00%이하, Mn:1.00%이하, Cr:10.50-11.75%, Ni:0.60%이하, N:0.02이하, Ti:6×(C+N)에서 0.30%까지의 조성을 가지고 AC1변태점이 980℃이상인 소재를 3.0mm이하로 열간압연한 후 열연미소둔상태로 산세처리하고 냉간압연한 후 2차 재결정현상을 이용하여 냉연 소둔, 산세처리하여 스테인레스냉연강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 열연미소둔재를 이용한 스테인레스냉연강판의 제조방법이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 강의 화학성분조성을 중량%로 C:0.02%이하, Si:1.00%이하, Mn:1.00%이하, Cr:10.50-11.75%, Ni:0.60%이하,N:0.02%이하, Ti:6×(C+N)에서 0.30%까지로 한정한다.

상기와 같이 화학성분의 범위를 제한하는 이유는 다음과 같다.

소둔처리된 열연재를 이용하는 종래의 공정과는 달리 본 발명에서는 미소둔열연재를 이용하여 냉연강판을 제조하므로 열연미소둔처리에 의해 가공성에 해로운 집합조직이 생성되는 것을 억제하기 위하여 탄소(C)와 질소(N)의 함량은 각각0.02%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

티타늄(Ti)은 고용상태의 탄소와 질소를 제거하기 위해서 탄소와 질소함량의 6배이상의 양이 필요하지만 0.30%를 넘는경우 과다첨가에 의한 가공성 및 표면품질이 악화되는 문제점이 있다. 따라서 티타늄의 함량은 6(C+N)-0.30%로 제한하는것이 바람직하다.

또한 AC1변태점이 980℃이상이 되도록 하여 냉연시 고온에서 소둔처리를 할 수 있도록 하기 위하여 실리콘(Si)의 함량을1.00%이하, 망간(Mn)의 함량을 1.00%이하, 크롬(Cr)의 함량을 10.50-11.75%, 니켈(Ni)의 함량을 0.60%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

AC1변태점은 980℃이상이 되도록 하는 것이 바람직하며 그 이유는 다음과 같다

AC1변태점이 980℃미만이 되는 경우 2차 재결정을 위한 고온소둔처리가 불가능하며, 고온소둔처리가 불가능함에도 불구하고 AC1변태점이상의 고온에서 소둔처리를 하는 경우 결정립계에 변태조직이 생성되어 이상산화스케일이 생성된다.

이러한 이상산화스케일은 일반적인 전해산세법으로 제거되지 않아 산세능을 급격히 저하시키므로 표면품질이 악화되고 결정립계의 변태조직으로 인하여 가공성이 크게 저하된다.

따라서 AC1변태점은 980℃이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

연속주조조건은 다음과 같다.

최종 냉연강판의 가공성은 발달한 집합조직의 영향을 받으며 집합조직은 1차적으로 슬라브의 등축정율에 의하여 크게 영향을 받으므로 가공성에 이로운 집합조직을 형성시키기 위해서는 슬라브의 등축정율을 증가시켜야 한다.

연속주조된 슬라브의 등축정율을 높이기 위해서는 전자기교반기( electromagnetic stirrer, EMS)를 사용하여 90%이상의등축정율을 확보하는 것이 바람직하다.

열간압연조건은 다음과 같다.

종래에는 열간압연두께가 3.5mm이상이었으나, 본 발명의 미소둔 열연재를 이용한 냉간압연작업에 있어서는 냉간압연부하를 경감시키고 작업시간을 단축하기 위하여 열간압연두께를 3.0mm이하로 한정하는 것이 바람직하다.

열간압연이후 냉각과정에서 종래에는 수냉을 하였으나, 본 발명에서는 열간압연이후 냉각과정중 재결정율을 증가시키기위하여 사상압연후 자연상태에서 공냉하는 것외에 별도의 냉각을 실시하지 않는다.

또한 가공성을 향상시키고 냉간압연조업을 효과적으로 하기 위하여 700℃이상의 고온에서 권취하는 것이 바람직하다.

열연소둔후 산세의 조건은 다음과 같다.

열연소둔후 산세과정에서는 상온 내지 500℃이하의 소둔온도에서 미소둔처리를 한 다음 종래재와 동일한 조건에서 산세처리를함으로써 종래의 방법에서 열연소둔후 산세과정에서 발생하는 폭수축문제를 해결하고 연료의 원단위를 절감하도록 한다.

또한 미소둔처리를 함으로써 냉간압연전 소재가 열간압연조직을 보유하고 있어 종래의 소둔재에 비해 냉간압연에 의한 압연변형에너지축척량이 높아 재결정을 위한 핵생성밀도가 증가됨으로써 상대적으로 적은 냉간압하량에서도 충분히 재결정을 일으킬 수 있는 효과가 있다.

냉간압연조건은 다음과 같다.

도 1은 열연소둔재의 냉간압연시 압하율변화에 따른 항복강도값의 변화를 나타낸 것이고, 도 2는 열연미소둔재의 냉간압연시 압하율변화에 따른 항복강도값의 변화를 나타낸 것이다.

도 1과 도 2의 그래프에서 알 수 있듯이 열연소둔재와 열연미소둔재의 가공경화의 특성에는 거의 차이가 없으므로 종래의 냉간압연조건을 그대로 사용할 수있다.

다만 동일한 냉간압연조건에서 냉간압연시 종래의 열연미소둔재에 비하여 변형에너지의 축척량이 높으므로 최소냉간압하율을 40%로 낮추어도 무방하다.

최소냉간압하율이 10%정도 낮아지고 열연두께가 1mm 얇아짐으로 인하여 동일두께의 냉연강판을 20단 냉간압연기로 압연할경우 종래의 소둔재의 경우에 비해 압연횟수를 평균적으로 2패스 감소시킬 수 있어 결과적으로 생산성을 향상시킬수 있다.

냉연소둔 및 산세조건은 다음과 같다.

도 3과 도 4는 열연재의 냉각압연후 재결정소둔처리한 상태의 미세조직을 나타낸 것으로서, 압연방향단면에서 두께의1/4지점의 미세조직을 100배로 촬영한 것이다.

도 3은 열연미소둔재의 냉각압연후 1차 재결정소둔처리한 상태의 미세조직을 나타낸 것이다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이 미소둔열연재를 냉간압연하여 재결정열처리를 하는 경우의 1차 재결정조직은 열연조직의영향 및 냉간압연변형에너지의 다량 축척으로 인하여 결정립이 작아지고 방향성을 가지게 된다. 또한 혼립도가 증가하여소둔열연재에 비하여 제품의 연신율이 3%정도 저하하게 된다.

상기의 문제점은 냉연소둔시 2차 재결정이 일어나도록 소둔온도를 증가시켜 해결할 수 있다.

도 4는 열연미소둔재의 냉간압연후 2차 재결정소둔처리한 상태의 미세조직을나타낸 것이다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이 소재의 온도가 930-980℃에 이르도록 소둔처리하면 2차 재결정현상이 일어나 방향성 결정립 및 혼립조직에 의한 연신율저하현상이 제거되게 된다.

따라서 동일한 공정속도조건에서 소둔로의 설정온도를 종래의 열연소둔재의 경우보다 30℃상승시켜 소둔하면 2차 재결정이 일어나서 종래재와 동일한 가공성을 얻을 수 있으며 이는 도 4의 조직사진에서 알 수 있다.

도 5는 열연소둔재와 미소둔재를 냉간압연한 다음 여러 온도에서 열처리하였을 때 열처리온도변화에 따른 경도값의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이 열연소둔재의 경우 압하율의 영향으로 1차 재결정완료온도가 800℃정도로 열연미소둔재의경우보다 낮다.

열연소둔재의 경우는 1차 재결정재와 2차 재결정재의 연신율차이가 없으므로 일반적으로 1차 재결정상태로 소둔처리를 완료한다.

열연미소둔재의 경우 1차 재결정완료온도는 850℃정도이고 2차 재결정완료온도는 900℃정도이다.

따라서 1차 재결정처리를 위한 열처리온도구간은 재료온도를 기준으로 880±30℃이고 2차 재결정처리를 위한 열처리온도구간은 재료온도를 기준으로 950±30℃이다.

열연미소둔재를 사용할 경우 1차 재결정처리에 의하여 연신율이 하락하는 것을 방지하기 위해서는 반드시 2차 재결정처리를 하여야 하며 2차 재결정소둔처리를안정적으로 하기 위해서는 AC1온도가 980℃이상이 되어야 한다.

그러나 많은 경우 제품의 연신율이 32%이상만 되면 사용상 전혀 문제가 발생하지 않으므로 1차재결정소둔처리만으로도 충분한 경우가 많다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예)

[표 1]

중량%로 상기 표 1과 같은 성분 및 1000℃의 AC1변태점을 가지는 소재를 제조하고 전자기교반기를 사용하여 200mm슬라브로 연속주조하였다.

연속주조한 다음 1230℃로 가열하여 2.5mm의 두께로 열간압연하고 산세처리만 하여 열연재를 제조하였다.

제조한 열연재를 1.2mm의 두께로 냉간압연하여 1차, 2차 재결정이 일어나도록 냉연소둔 및 산세처리한 다음 강판의 기계적 성질을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에서 발명재는 열연미소둔하여 제조한 2.5mm제품이며 비교재는 열연소둔하여 제조한 3.5mm두께의 제품이다.

또한 인장강도(TS)시험값은 시료의 압연방향으로 측정한 값이다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이 열연 미소둔재를 사용하여 1차 재결정만을 시킨 경우 방향성 결정립, 혼립조직 및 불리한집합조직의 영향으로 연신율(EI)이 비교재에 비하여 3%정도 저하되었다.

그러나 2차 재결정을 시킨 경우 비교재와 동일한 기계적 성질을 가지므로 1차 재결정재에서 발생한 문제들을 해결할 수있었다.

또한 종합실수율 및 냉간압연의 생산성도 향상되었다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 제조된 소재는 연주조업에서 전자기교반기에 의하여 등축정율이 90%이상으로 향상되고, 열연조업에서 무주수 권취조업으로 열간압연후 표층부의 재결정율이 20%이상으로 향상되며, 냉간압연에서 저압하율에도 불구하고 변형에너지축척량이 높아 미세한 1차 재결정조직이 생성되고, 2차 재결정에 의해 상대적으로 가공성에 불리한 집합조직이 해소되어 열연소둔재와 동일한 집합조직으로 발전하기 때문에 종래의 제조공정으로 제조된 소재와 동일한 기계적 특성을 유지할 수 있다.

또한 두께 3.0mm이하의 미소둔열연재를 사용함으로써 종래재에 비하여 스크랩량이 감소하여 종합실수율이 증가하고 냉간압연시 부하가 감소하여 냉간압연시간이 크게 단축되는 효과가 있으며, 열연미소둔처리에 의하여 연료의 원단위가 절감되고 소둔처리에 비하여 폭수축에 의한 품질불량이 발생하지 않는다는 부가적인 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량%로 C:0.02%이하, Si:l.00%이하, Mn:1.00%이하, Cr:10.50-11.75%, Ni:0.60%이하, N:0.02이하, Ti:6×(C+N)에서 0.30%까지의 조성을 가지고 AC1변태점이 980℃이상인 강재에 있어서, 3.0mm이하의 두께로 열간압연한 후 열연미소둔상태로 산세처리하고 냉간압연한 후 1차 혹은 2차 재결정현상을 이용하여 냉연소둔, 산세처리하여 스테인레스냉연강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 열연미소둔재를 이용한 스테인레스냉연강판의 제조방법.

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