KR100361776B1 - 오스테나이트계 스테인레스강 슬라브의 열간장입에 의한열간압연방법 - Google Patents
오스테나이트계 스테인레스강 슬라브의 열간장입에 의한열간압연방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강 슬라브의 열간장입에 의한 열간압연 방법에 관한 것으로서, 중량%로 C:0.08%이하, Si:1.0%이하, Mn:2.0%이하, P:0.040%이하, S:0.030%이하, Cr:18.0∼20.0%, Ni:8.0∼10.5%, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성된 오스테나이트 스테인레스강 슬라브를 연주 직후 950∼1050℃에서 1∼5분간 급냉한 후 서냉하는 단계와; 300∼600℃에서 열연가열로에 장입하는 단계와;로 이루어진표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 슬라브의 열간장입에 의한 열간압연방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 오스테나이트계 스테인레스강 슬라브를 고온에서 단시간 급냉하는 한편, 슬라브를 서냉하여 뜨거운 상태에서 가열로에 장입함에 따라 가열로 연료 저감, 연주-열연간 물류 개선 및 표면 품질 향상 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 제조원가 절감 효과를 기대할 수 있다.
Description
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강 슬라브의 열간장입에 의한 열간압연 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연주 직후 급냉시킨 다음 서냉하여 뜨거운 슬라브를 열연가열로에 장입하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 열간장입에 의한 열간압연방법에 관한 것이다.
일반적으로, 탄소강의 경우 에너지 저감 측면에서 슬라브를 열간장입하고 있으며, 안정화 페라이트계 스테인레스강의 경우 슬라브를 상온까지 냉각하게 되면 균열이 발생하기 때문에 불가피하게 온간장입을 실시하고 있는 실정이다. 그러나 오스테나이트계 스테인레스강에 대해서는 열간장입에 대한 기술이 아직까지 보고되고 있지 않다.
스테인레스강의 경우에는 미려한 표면이 상품가치를 좌우하기 때문에 스테인레스강을 제조할 때 우수한 표면 품질을 확보하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나, 열간압연시 발생하는 표면 결함은 연주시 슬라브 표층부에 존재하는 미세 균열 존재 여부 빛 가열로 산화 거동에 의해 영향을 받는다. 연주시 슬라브 표층부 균열 발생은 생산성 향상을 위한 슬라브 급냉에 기인하며 서냉할 경우 균열발생을 억제할 수 있다. 따라서 균열에 기인한 결함 발생을 저감할 수 있다.
스테인레스강 슬라브의 가열로 산화에 미치는 인자로서 강의 합금성분계, 가열온도, 가열시간, 분위기 가스 조성 및 슬라브 표면상태 등을 들 수 있다. 산화량과 표면결함 발생과는 상관관계가 있으며 일본 공개특허 소62-16556, 일본 공개특허 제95-173537호, 대한민국 특허등록 제92023호 및 대한민국 특허출원 제73571호에서는 슬라브 가열시 가열온도, 가열시간 및 가열로내의 산소농도 조절에 의해 표면 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 열연강대의 제조방법을 제시한 바가 있다.
그런데, 상기의 제 방법은 상온까지 냉각한 슬라브를 재가열할 때의 산화거동에 관한 것인데 반해 서냉한 슬라브의 경우 표면의 산화피막이 상온까지 급냉한 표면과는 다를 뿐만 아니라 뜨거운 상태에서 재가열함에 따라 산화거동이 다르게 된다.
일반적으로 오스테나이트계 스테인레스강은 연주후 슬라브를 상온까지 냉각하여 연주공장에 보관한 다음 열연공장으로 이송하여 가열로에 장입하게 된다. 슬라브를 완전히 냉각시키지 않고 열간상태에서 가열로에 장입하게 되면 재가열에 필요한 에너지를 저감할 수 있는 효과가 있으며 연주공장에 슬라브를 적치하지 않고 연주직후 바로 이송하므로서 물류 개선효과를 얻을 수 있다. 또한 통상의 슬라브 냉각 방법인 연주후 급냉에 의해 형성된 슬라브 표층부 균열에 기인하여 열연판에 M-형 표면결함이 발생하는 것으로 알려져 있는데 슬라브를 서냉시킴에 따라 이러한 표면 결함 발생을 저감하는 효과가 있다. 한편 슬라브를 서냉함에 따라 M-형 결함을 저감하는 반면에 연주시 형성된 치밀한 산화피막에 기인하여 재가열시 박리성이 불량한 산화피막이 형성되어 열간압연할 때 박리되지 못한 표층부 산화피막이 열여판의 표면에 압입되어 면거침 결함이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 면거침 결함 발생을 저감시킬 목적으로 재가열할 때 박리성이 양호한 산화피막을 만들고자 연주시 형성된 치밀한 산화피막을 박리시킴과 동시에 미세균열을 형성시키기 위해 슬라브를 고온에서 단시간 급냉하는 한편, 가열로 연료 저감, 연주-열연간 물류 개선 및 표면 품질향상(M-형 결함 저감) 효과를 얻기 위해 슬라브를 서냉하여 뜨거운 상태에서 가열로에 장입하는 오스테나이트계 스테인레스 슬라브의 열간장입에 의한 열간압연 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로 C:0.08%이하, Si:1.0%이하, Mn:2.0%이하, P:0.040%이하, S:0.030%이하, Cr:18.0∼20.0%, Ni:8.0∼10.5%, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성된 오스테나이트 스테인레스강 슬라브를 연주 직후 950∼1050℃에서 1∼5분간 급냉한 후 서냉하는 단계와; 300∼600℃에서 열연가열로에 장입하는 단계와;로 이루어진 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 슬라브의 열간장입에 의한 열간압연방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 고온 단시간 급냉후 서냉한 슬라브와 서냉한 슬라브에서 채취한 시편의 고온산화 시험후의 산화량 변화를 나타낸 그래프도.
도 2는 고온 단시간 급냉후 서냉한 슬라브와 서냉한 슬라브에서 채취한 시편의 고온산화 시험후의 산화피막 단면 조직을 나타낸 사진도.
도 3은 슬라브 열간장입에 대한 현장시험 결과 열연판의 결함발생율을 나타낸 그래프도.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 중량%로 C:0.08%이하, Si:1.0%이하, Mn:2.0%이하, P:0.040%이하, S:0,030%이하, Cr:18.0∼20.0% 그리고 Ni:8.0∼10.5%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 오스테나이트계 스테인레스강 슬라브를 연주 직후 950∼1050℃에서 1∼5분간 급냉시킨 다음 서냉하여 300∼600℃에서 열연 가열롱 장입하는 것을 포함하여 구성된다.
본 발명은 열간장입하는 슬라브를 고온에서 단시간 급냉함으로써 연주시 형성된 치밀한 산화피막을 박리시킴과 동시에 잔존하는 산화피막에 미세균열이 형성되도록 하면, 재가열할 때 산화량이 많게 되고 열간압연할 때 산화피막이 박리가 잘 일어나도록 하여 양호한 표면 품질을 얻을 수 있다는데 그 특징이 있다.
먼저, 본 발명에 적용되는 강은 이미 공지되어 있는 오스테나이트계 스테인레스강이며 구체적인 성분계는 중량%로 C:0.08%이하, Si:1.0%이하, Mn:2.0%이하, P:0.040%이하, S:0.030%이하, Cr:18.0∼20.0%, 그리고 Ni:8.0∼10.5%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 것이다.
상기와 같이 조성되는 슬라브를 연주 직후 950∼1050℃에서 1∼5분간 급냉시키는 것이 바람직하다. 그 이유는 산화피막의 박리 및 균열발생은 산화피막과 금속간의 열팽창 차이에 의한 것인데 급냉시킬 때의 온도가 높을수록 유리하지만 슬라브를 절단한 다음 수냉조에 넣어야 하기 때문에 이때의 온도가 950∼1050℃이며, 950℃이하로 낮게 되면 슬라브 수냉에 의한 산화피막 박리 및 균열발생 효율이 떨어지기 때문이다. 또한 수냉조에서의 유지시간이 1분이하에서는 표층부의 온도가 충분히 낮아지지 않아서 산화피막의 박리 및 균열발생 효과를 얻을 수 없으며 5분을 넘게 되면 슬라브의 온도가 너무 낮아지게 되어 에너지 저감효과가 적어지기 때문이다. 그리고, 재가열로에 장입하는 스라브의 온도는 에너지 저감 측면에서 높을수록 좋지만 연주공장에서 압연공장까지 이송하는데 시간이 소요되어 슬라브가 자연냉각되므로 300∼600℃로 하는 것이다. 300℃이하로 되면 에너지 저감효과가 낮을 뿐만 아니라 가열로 조업조건을 변경하여야 하기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
하기 표 1와 같은 조성을 갖는 STS304 강 연주 슬라브의 표층부에서 시편을 채취하고, 이 시편을 사용하여 가열로내 슬라브 표층부의 승온속도 측정결과에 기초하여 상온에서 600℃까지는 50℃/min로 가열하였으며 1250℃까지는 6℃/min의 속도로 승온시켜 전체 승온 시간을 110분으로 하고 이후 1250℃에서 90분간 유지하여 10.5% CO2-13.3% H2O-200ppm SO2-4.5% O2분위기 중에서 고온산화시험을 하였다.
(표 1) (단위 : wt%)
| 구분 | C | Si | Mn | Cr | Ni | Ti | N |
| 304 | 0.047 | 0.45 | 1.09 | 18.30 | 8.25 | 0.011 | 0.0444 |
상기 실험에서 고온 단시간 냉각후 서냉한 슬라브와 서냉한 슬라브에서 채취한 시편의 고온산화 시험후 산화량을 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타낸 바와 같이 서냉한 슬라브의 산화량에 비해 고온 단시간 냉각후 서냉한 슬라브의 산화량이 많았다. 산화피막 단면 조직 사진을 도 2에 나타내었는데 서냉한 슬라브 시펀의 경우 산화피막의 두께가 얇으며 이층 산화물은 치밀하게 밀착되어 있는 반면에 고온 단시간 냉각후 서냉한 슬라브 시편의 산화피막 두께는 두껍게 형성되어 있으며 외층 산화피막은 냉각시 박리되어 있는 것을 나타내고 있다. 이러한 결과로부터 산화피막이 두껍게 형성될수록 외층 산화물의 박리가 쉽게 일어난다는 것을 보여주고 있다.
도 3은 7차에 걸친 슬라브 열간장입에 대한 현장시험 결과 열연판의 결함발생율을 도시한 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이 통상적인 방법인 냉간장입에 비해 열간장입할 경우 M-형 결함 발생율은 감소하는 반면에 면거침 결함이 증가하게 된다. 본 발명법인 열간장입 슬라브를 고온에서 단시간 급냉하면 M-형 결함 발생율이 낮을 뿐만아니라 서냉후 열간장입하는 것에 비해 면거침 결함이 상당히 저감되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강 슬라브를 고온에서 단시간 급냉하는 한편, 슬라브를 서냉하여 뜨거운 상태에서 가열로에 장입함에 따라 가열로 연료 저감, 연주-열연간 물류 개선 및 표면 품질 향상 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 제조원가 절감 효과를 기대할 수 있다.
Claims (1)
- 중량%로 C:0.08%이하, Si:1.0%이하, Mn:2.0%이하, P:0.040%이하, S:0.030%이하, Cr:18.0∼20.0%, Ni:8.0∼10.5%, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성된 오스테나이트 스테인레스강 슬라브를 연주 직후 950∼1050℃에서 1∼5분간 급냉한 후 서냉하는 단계와; 300∼600℃에서 열연가열로에 장입하는 단계와;로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 슬라브의 열간장입에 의한 열간압연방법.
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