KR100377607B1 - 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제 - Google Patents

스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테인리스강편을 가열로에서 가열한 후 열간압연할 때에 발생되는 강판표면의 표면거칠음을 강판 전장에 걸쳐 방지하고, 또한 가열로를 손상시키지 않고 또한 강재의 수율을 저하시키지 않으면서 열간압연할 수 있는 스테인리스강편의 열간압연방법을 제공하는 것으로서, 구체적으로는 Cr ≥10 중량% 를 함유하는 스테인리스강편을 가열로에서 가열한 후, 열간압연을 실시하는 스테인리스강편의 열간압연방법에 있어서, 상기한 가열에 앞서 Ca 화합물, Ba 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 혼합물과 상기 혼합물을 결합시켜 강편표면에 도막을 형성하는 결합재를 함유하는 표면처리제를 강편표면에 도포하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.

Description

스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제 {PROCESS FOR HOT-ROLLING STAINLESS STEEL AND SURFACE TREATMENT COMPOSITIONS USED THEREIN}
본 발명은 강편을 가열로에서 가열한 후에 열간압연할 때에 압연후의 제품표면의 표면거칠음을 방지하여 제품 수율 (收率) 을 향상시키는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제에 관한 것이다.
일반적으로, 스테인리스강의 열간압연에서는 압연시에 압연롤과 피압연재 사이에서 윤활재 작용을 하는 강편표면의 산화물 스케일의 발생이 적고, 또한 이 산화물 스케일의 연성(延性)이 보통강의 것과 비교하여 떨어지기 때문에 압연롤과 피압연재 사이에 히트 스크래치 (heat scratch) 가 발생되기 쉽다. 그 때문에, 압연롤 표면의 조도(粗度)는 악화되고 피압연재 표면에 이 요철흠이 전사되어, 열간압연후의 제품표면에는 이른바 표면거칠음이라고 불리는 결함이 발생된다. 특히 Al, Mo, Ti 및 Nb 에서 선택된 1 종류 이상의 원소를 합계 0.2 중량% 이상 함유하는 스테인리스강이나 Cr 을 16 중량% 이상 함유하는 스테인리스강에 대해서는 산화물 스케일의 두께가 열간압연전에서도 수미크론으로 매우 얇고, 또한 그 산화물 스케일중의 Cr 농도가 높아서 연성이 부족하기 때문에 압연롤과 피압연재의 히트 스크래치는 특히 현저하게 발생된다.
스테인리스강판은 외장재로 사용되는 경우가 많아서 아름다운 표면광택이 요구되므로, 상기와 같은 표면거칠음이 발생한 경우에는 강판표면을 연삭하는 등의 손질을 하고 있는 것이 현실이다. 그러나, 강판의 손질에는 많은 비용이 들뿐아니라 수율도 대폭 저하되기 때문에 결과적으로 제조비용이 증대되는 큰 문제를 갖고 있었다.
이와 같은 강종의 압연에 있어서, 일본 공개특허공보 평2-132190 호에 열간압연 윤활제를 사용함으로써, 압연롤과 피압연재의 히트 스크래치를 방지하는 방법이 개시되어 있다.
한편, 후술하겠지만 압연롤과 피압연재의 히트 스크래치를 방지하는 방법으로서, 본 발명자들은 열간압연에 앞서 피압연재를 가열할 때, 가열로내에서의 산화를 적절하게 촉진시켜 압연전의 피압연재 표층에 생성되는 탈Cr층 (Cr 의 우선산화에 의해 메탈중의 Cr 농도가 저하된 표면층) 을 두껍게 생성시킴으로써, 열간압연중의 피압연재 표면에 생성되는 산화물 스케일을 증가시켜 압연롤과 피압연재의 히트 스크래치를 억제하여 강판표면의 표면거칠음을 방지하는 방법을 발견하였다.
이 강편의 산화를 촉진하는 본 발명과 유사한 기술로서, 강편표층의 결함부를, 산화를 촉진시킴으로써 스케일로서 제거하고, 그라인더에 의한 가공을 하지 않고 표면품질이 양호한 강판을 얻는 방법이 일본 공개특허공보 소58-138501 호에 개시되어 있다. 이 일본 공개특허공보 소58-138501 호에 기재된 방법은 고온상태에 있는 보통강의 강괴 또는 강편의 가공을 요하는 부분의 표면에 CaCl2, NaCl, V2O5와 같은 용융물을 부착시킴으로써 표면흠을 산화촉진시켜 제거하는 방법이다. 또한 일본 공개특허공보 평8-49018 호에 기재된 방법은 Cr ≥ 18 중량% 의 고합금강을 열간압연전에 가열로에 장입하기 전에 슬래브표면에 알칼리금속 혹은 알칼리토금속의 산화물, 무기산염 또는 유기산염의 1 종류 또는 2 종류 이상을 100 g/㎡ 이상 도포하고, 산화분위기에서 1200 ℃ 이상의 온도에서 30 분 이상 가열함으로써 강편표면의 결함부를 산화촉진시켜 제거하는 방법이다.
그러나, 상기한 이들 방법은 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.
(1) 열간압연 윤활제 사용시의 문제점 :
열간압연의 실제 조업에서는 거친 밀이나 마무리 밀 전단(前段) 과 같이 압연롤에 대한 피압연재의 물림각도가 큰 경우에는 물림불량이 발생될 우려가 있기 때문에, 물림시에는 열간압연 윤활제의 사용을 정지하는 것이 일반적이다. 이 결과, 압연윤활제의 공급을 정지한 부분에서 압연롤과 피압연재 사이에서 히트 스크래치가 발생하여, 결국 압연롤의 면거칠음이 발생하기 때문에 강판의 표면조도는 결국 악화되는 문제가 있었다.
(2) 강편의 산화를 촉진하는 종래방법을 적용한 경우의 문제점 :
일본 공개특허공보 소58-138501 호나 일본 공개특허공보 평8-49018 호에 기재된 종래방법에서는, 강편에는 산화를 촉진하기 위한 표면처리제를 도포할 뿐이고, 가열로내에서 강편에 표면처리제가 작용하여 산화가 진행되기 까지의 동안, 강편에 표면처리제를 접착시켜 두는 것에 대해 전혀 주의가 기울여지지 않았다. 그래서 이들 표면처리제는 도포후의 반송이나 가열로 장입시에, 반송롤이나 강편지지대 등에 의해 쓸려나가거나, 반송시의 여러가지 진동에 의해 박리되어 그 부분에서는 충분한 산화효과를 얻을 수 없었다.
특히 이들 종래방법을 열간압연시의 표면거칠음 방지법으로 사용한 경우에는 산화가 충분하지 못한 부분에서 압연롤과 피압연재 사이에서 히트 스크래치를 발생시켜, 바로 롤 표면의 조도가 악화되기 때문에 결국 강판의 표면거칠음을 방지할 수 없다는 문제가 있었다.
또한 일본 공개특허공보 소58-138501 호에 기재된 표면처리제를 Cr ≥ 10 중량% 를 함유하는 스테인리스강의 표면거칠음 방지를 위해 적용한 경우, 보통강의 경우와는 달리 공보에 기재된 NaCl, V2O5등의 일반적인 용융물을 부착시켜도 산화가 충분하게 진행되지 않고, 탈Cr층의 Cr 농도가 거의 저하하지 않는 문제가 있다. 또한 상세한 사항은 후술하겠지만 Ca 화합물인 CaCl2를 도포한 경우에는 산화는 진행되지만 피압연재 표층의 탈Cr층의 두께가 얇아서 열간압연중의 스케일 생성량이 부족하여 충분하게 표면거칠음을 방지할 수 없다는 문제가 있었다.
마찬가지로, 일본 공개특허공보 평8-49018 호에 기재된 방법을 적용한 경우에도 Ca 및 Ba 이외의 화합물에서는 충분하게 산화가 진행되지 않고, Ca 화합물 및 Ba 화합물을 도포한 경우에는 탈Cr층의 두께가 얇아서 충분한 표면거칠음 방지효과를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 이들 종래방법에서는 산화가 진행된 경우, 산화속도가 빨라 가열로내에서 발생되는 스케일두께가 1 ㎜ 이상에도 달하기 때문에 제품 수율의 저하가 커서 결국 제조비용을 증대시킨다는 문제가 있었다. 또한 종래의 표면처리제는 가열할 때에 가열로내에서 강편을 지지하는 지지대도 강하게 산화시키기 때문에 강편지지대의 손상이 빨라 열간압연 설비의 가동률을 저하시키는 문제가 있었다.
본 발명은 스테인리스강편을 가열로에서 가열한 후에 열간압연함에 있어서, 상기한 종래기술의 문제점을 해결함으로써, 열간압연후의 제품표면에 발생하는 표면거칠음을 방지함과 동시에 강재의 수율 저하 및 강편지지대의 손상을 방지하는 스테인리스강편의 열간압연방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 표면처리제를 사용하지 않은 경우의 가열로 장입후에 형성되는 스테인리스강편 표면의 층구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 표면처리제를 사용한 경우의 가열로 장입후에 형성되는 스테인리스강편 표면의 층구조를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 Ca 화합물이나 Ba 화합물을 단독으로 사용한 경우 (비교예의 표면처리제를 사용한 경우) 의 가열로 장입후의 스테인리스강편 표면의 층구조를 나타내는 단면도이다.
＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊
1 : 표면처리제와 산화물 플럭스와 Fe-Cr 계 산화물로 형성되는 층
2 : Fe-Cr 계 산화물층
3 : 메탈표층의 탈Cr층 (Cr 농도가 저하된 층)
3' : 메탈표층의 탈Cr층 (Cr 농도가 거의 저하되지 않은 층)
4 : Cr2O3층
5 : 메탈 내부층 (Cr 농도가 저하되지 않은 내부층)
6 : 강편표면에 잔류한 산화물 플럭스
본 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 하기 사항 (1) 내지 (6) 을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
(1) 표면처리제의 강편표면에 대한 부착력의 증가에 따른 표면거칠음 방지효과 ;
슬래브에 표면처리제를 도포하는 방법으로는 표면처리제를 물 등의 용제로 용해하여 슬러리상으로 하고, 브러시나 스프레이를 사용하여 강편표면에 도포하고 용제가 건조된 후에 가열로에 반송하는 방법이나, 용제를 사용하지 않는 경우에는 분말상의 표면처리제를 직접 고온의 강편에 내뿜어, 용융시켜 강편에 부착시키고 그대로 가열로에 반송하는 방법이 일반적이었다. 그러나, Ca 화합물이나 Ba 화합물 등의 일반적인 표면처리제를 단독으로 강편에 도포한 경우에는 그 강편에 대한 고착력이 매우 작기 때문에, 반송용 롤상을 반송할 때에 강편의 볼록부가 반송용 롤에 의해 쓸리거나 진동에 의해 국소적으로 표면처리제가 박리되어, 이들 부분이 압연시에 압연롤과 히트 스크래치하여, 결국 압연롤이 거칠어짐을 발견했다.
본 발명자들은 또한 상기 문제를 회피하기 위한 방법을 여러가지로 고안함과 동시에 그 효과를 확인하기 위해 다수의 실험을 실시하였다. 그 결과, 표면처리제중에 결합재 (結合材) 를 첨가하는 방법이 가장 저렴하고도 효과적이라는 결론에 도달했다. 여기에서 말하는 결합재란 강편에 대해 표면처리제를 고착시킬 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 좋지만, 특히 용제를 사용하여 표면처리제를 슬러리상으로 하여, 스프레이 등을 사용하여 강편에 도포하는 경우에는 용제에 대한 적어도 약간의 용해성이 있고 용제의 건조후에는 도막을 형성하고 또한 표면처리제가 작용하기 까지 그 결합력을 상실하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 용제를 사용하지 않고 분말상의 표면처리제를 직접, 고온의 강편에 내뿜고, 용융시켜 강편에 부착시키는 경우에는 용융부착물의 적하를 방지하기 위해 점도를 증가시키는 것이 바람직하다. 이들 조건을 만족하는 것으로는 예컨대 규산염이나 붕규산염 등을 함유한 이른바 프릿 (frit) 등의 산화물을 함유한 것이 바람직하고 또한 저렴하다.
(2) Ca 화합물, Ba 화합물에 의한 Cr2O3계 보호피막의 용융효과 ;
본 발명자들은 다양한 표면처리제의 산화촉진효과를 연구하여, Cr ≥ 10 중량% 를 함유하는 스테인리스강에 대해서는 Ca 화합물, Ba 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 혼합물을 도포한 경우에, 가열중인 강재표면의 Cr2O3피막이 그 내산화성을 상실하는 것을 발견하였다. 이는 Cr2O3피막이 Ca 화합물이나 Ba 화합물과 반응하여 용융하기 때문에 일어나는 효과이다. 또한, Ca 화합물이나 Ba 화합물에서 산화촉진효과가 있는 CaO, BaO 등의 융점은 일반적인 가열로내 온도 (1000 내지 1300 ℃) 와 비교하여 매우 높은 온도 (CaO 의 융점은 2570℃, BaO 의 융점은 1920 ℃) 인 점, 또한 일본 공개특허공보 소58-138501 호에 기재된 V2O5나 NaCl 에서는 스테인리스강편에 있어서 산화의 촉진효과를 얻을 수 없었던 점으로 보면 Ca 화합물 및 Ba 화합물의 산화촉진효과는 일본 공개특허공보 소58-138501 호에 개시된 용융물부착의 효과와는 전혀 다른 것이다.
(3) 표면처리제중에의 Si 화합물 혹은 B 화합물의 첨가에 따른 탈Cr층 두께의 증가효과 ;
도 1 에 나타내는 바와 같이, 일반적으로 스테인리스강은 강고한 Cr2O3피막 (4) 을 형성함으로써, 그 산화속도가 현저하게 저하됨이 알려져 있고 Cr2O3피막 바로 아래의 메탈표층의 탈Cr층 (3') 의 Cr 농도는 거의 저하되지 않는다. 한편, Ca 화합물이나 Ba 화합물 등의 표면처리제를 도포한 경우, 상기 Cr2O3피막은 표면처리제와의 반응에 의해 용융되고, 그 내산화성은 현저하게 저하되기 때문에 도 3 에 나타내는 바와 같이, 매우 두꺼운 Fe-Cr 계 산화물층 (2) 을 형성함과 동시에 그 아래의 메탈표층에는 Cr 농도가 대폭 저하된 탈Cr층 (3) 이 형성된다. 이 때, 산화속도는 현저하게 증가하고 Cr 뿐아니라 Fe 도 다량으로 산화된다. 그러나, 상기 표면처리제에 대해 Si 화합물 혹은 B 화합물을 적량 첨가한 경우에는 산화속도는 작아지고 Cr 에 비해 Fe 의 산화량은 대폭 감소되기 때문에 도 2 에 나타내는 바와 같이 Fe-Cr 계 산화물층 (2) 은 얇아지고, Fe 의 산화량의 감소에 수반되어 탈Cr층 (3) 의 두께가 증가한다.
상기 효과의 메카니즘은 명백하지 않지만 이들의 산화억제효과는 표면처리제중의 Ca, Ba, Si, B 의 함유비를 CaO, BaO, SiO2, B2O3로 환산한 중량비 ((CaO) ＋ (BaO)) / ((SiO2)＋ (B2O3)) 를 10 이하가 되도록 Ca 또는 Ba 의 산화물 농도를 약간 저하시킨 경우에 특히 현저하게 산화가 억제된다. 그러나, ((CaO) ＋ (BaO)) / ((SiO2) ＋ (B2O3)) 가 2 미만이 되도록 다량으로 Si 화합물 혹은 B 화합물을 첨가하면 상기 Cr2O3피막을 용융시킬 수 없으므로, 산화촉진효과는 저하되어 탈Cr층의 Cr 농도는 거의 저하되지 않고 강판표면의 표면거칠음 방지효과는 없어진다.
(4) 탈Cr층 두께의 증가에 따른 표면거칠음의 억제효과 ;
열간압연공정에서는 강편표면에 부착된 이물이나 산화물 스케일을 압연전에 제거하기 위한 디스케일링을 실시하는 것이 일반적이다. 그럼으로써 가열로내에서 생성된 산화물 스케일층은 대부분 제거된다. 따라서 열간압연중의 피압연재 표면의 산화물 스케일의 대부분이 압연중에 생성된다. 이 압연중의 산화물 스케일의 생성속도는 Cr 농도가 저하될수록 커지기 때문에 탈Cr층이 두껍게 생성됨으로써 열간압연 후반까지 그 산화속도는 큰 상태로 유지된다. 열간압연 후반에서는 스케일도 압연과 함께 보다 얇아져 가지만 열간압연 후반까지 큰 산화속도를 유지할 수 있는 경우에는 마지막까지 압연롤과 피압연재의 히트 스크래치를 방지할 수 있다.
(5) 표면처리제중에의 Fe 화합물이나 Li 화합물의 첨가에 따른 탈Cr층 두께의 증가효과 ;
스테인리스강은 보통강과 비교하여 주조시에 생성되는 산화물 스케일량이 매우 적기 때문에 주조시에 산화방지용 표면피복재로 사용하는 플럭스는 산화물 스케일과 함께 낙하하지 않고 주조후에도 그대로 강편표면에 잔류한다. 이 산화물 플럭스의 잔류량은 강종에 따라 다르지만 많은 경우에는 국소적으로 수십 g/㎡ 이상 잔류하는 경우도 있다. 이 산화물 플럭스의 주성분은 일반적으로 SiO2와 CaO 가 사용되고 있는데, ((CaO) ＋ (BaO)) / ((SiO2) ＋ (B2O3)) 는 대략 0.5 내지 1.0 정도이므로 Cr2O3피막을 용융하는 능력이 없다. 이와 같은 산화물 플럭스가 수십 g/㎡ 이상 부착되어 있는 부분에는 상기 표면처리제가 직접 Cr2O3피막과 접촉하기 않기 때문에 Cr2O3피막을 용융할 수 없어 충분한 효과를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
한편, Fe 화합물이나 Li 화합물에는 잔류하는 산화물 플럭스와 같은 CaO-SiO2계 산화물의 융점을 저하시키는 효과가 있음이 알려져 있다. Fe 화합물이나 Li 화합물을 상기 표면처리제에 첨가해 두면, Cr2O3피막상에 잔류한 산화물 플럭스도 가열시에 용해되므로, Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물이 Cr2O3피막에 작용할 수 있게 되고, 또한 Fe 화합물이나 Li 화합물은 도포한 표면처리제의 융점도 저하시키는 효과가 있기 때문에 표면처리제와 Cr2O3피막의 접촉상태가 비교적 반응이 진행되기 어려운 고체-고체접촉으로부터 밀착성이 양호하고 반응이 진행되기 쉬운 액체-고체접촉으로 변화하고, 보다 균일하게 강편표면을 산화시킬 수 있게 된다. 이들 효과에 의해 표면처리제에 Fe 화합물이나 Li 화합물을 첨가한 경우에는 산화물 플럭스가 수십 g/㎡ 이상 부착되어 있는 강편에 대해서도 충분한 효과를 얻을 수 있어, 열간압연강판 표면의 표면거칠음을 거의 완전하게 방지할 수 있다.
(6) 표면처리제도포전의 산화물 플럭스의 제거에 따른 효과;
상술한 바와 같이 강편표면에 잔류하는 산화물 플럭스에 의한 표면처리제의 효과의 저감을 방지하기 위해서는, Fe 화합물이나 Li 화합물 등 산화물의 융점을 저하시키는 물질을 첨가하는 것이 유효하지만, 산화물 플럭스가 매우 많이 부착되어 있는 경우에는 충분한 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.
이와 같은 경우에는 표면처리제도포의 전처리로서, 강편표면에 부착된 산화물 플럭스를 제거함으로써 열간압연강판 표면의 표면거칠음을 효과적으로 방지할 수 있다.
(7) 가열온도의 저하에 따른 탈Cr층 두께의 증가효과 ;
일반적으로 열간압연에 앞서 가열로의 온도를 증가시킨 경우, 피압연재의 고온강도가 감소하고, 열간압연시의 압하력을 저감할 수 있게 되어 피압연재와 압연롤 사이의 히트 스크래치가 감소하는 경향이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 가열비용의 증대 및 노의 수명저하라는 문제를 야기하기 때문에 일반적으로는 실시되지 않는 것이 현실이다. 그러나, 상기 표면처리제를 도포한 강편의 경우에는 가열온도를 1200 ℃ 미만으로 제한한 경우, Si 화합물이나 B 화합물을 첨가한 경우와 마찬가지로 Fe 의 산화를 억제할 수 있고, 두꺼운 탈Cr층을 생성할 수 있음을 발견하였다. 그럼으로써, 열간압연시의 압하력은 증대하지만 윤활제 작용을 하는 피압연재 표면의 스케일의 발생량이 증가하기 때문에 결과적으로 표면거칠음이 한층 억제된다.
즉, 본 발명은 다음과 같다.
(1) Cr ≥10 중량% 를 함유하는 스테인리스강편을 가열로에서 가열한 후, 열간압연을 실시하는 스테인리스강편의 열간압연방법에 있어서, 상기한 가열에 앞서 Ca 화합물, Ba 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 혼합물과 상기 혼합물을 결합시켜 강편표면에 도막을 형성하는 결합재를 함유하는 표면처리제를 강편표면에 도포하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.
(2) 상기 (1) 에 있어서, 스테인리스강이 Al, Mo, Ti 및 Nb 에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 합계 0.2 중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.
(3) 상기 (1) 에 있어서, 상기 스테인리스강이 Cr ≥16 중량% 를 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법이다.
(4) 상기 (1) 에 있어서, 상기 결합재가 Si 화합물, B 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.
(5) 상기 (4) 에 있어서, 상기 Si 화합물이 규산염, 상기 B 화합물이 붕규산염인 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.
(6) 상기 (4) 및 (5) 에 있어서, 상기 표면처리제가 하기식 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.
2 ≤((CaO)＋(BaO)) / ((SiO2)＋(B2O3)) ≤ 10 … (1)
여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B 의 산화물 (CaO, BaO, SiO2, B2O3) 로 환산한 중량%.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 에 있어서, 상기 표면처리제가 하기식 (2) 을 만족하는 비율로 Fe 화합물, Li 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법 및 그것에 사용하는 표면처리제이다.
0.02 ≤((Fe2O3)＋(Li20))
/ ((CaO)＋(BaO)＋(SiO2)＋(B2O3)＋(Fe2O3)＋(Li2O)) ≤0.3 … (2)
여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3), (Fe2O3), (Li2O) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물, Fe 화합물, Li 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B, Fe, Li 의 산화물 (CaO, BaO, SiO2, B2O3, Fe2O3, Li2O) 로 환산한 중량%.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 에 있어서, 상기 표면처리제의 도포를, 강편표면에 부착된 산화물 플럭스를 제거한 후에 실시하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법이다.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 에 있어서, 상기 가열로에서의 스테인리스강편의 가열온도가 1200℃ 미만인 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법이다.
본 발명에 의하면, Cr ≥ 10 중량% 를 함유하는 스테인리스강편의 열간압연에 있어서, 열간압연을 하기에 앞서 실시하는 가열전에, 가열로내에서 강편표면의 산화를 촉진하는 Ca 화합물이나 Ba 화합물 등의 표면처리제를, 강편표면에 고착하는 결합재와 함께 강편표면에 도포하기 때문에, Ca 화합물이나 Ba 화합물의 쓸림이나 박리가 없어지고, 산화촉진작용이 강편표면 전면에 나타나고, 그 결과 가열후의 강편표면에는 전면에 걸쳐 탈Cr층이 형성된다. 그 때문에, 압연중에는 피압연재 전면에 걸쳐 다량의 산화물 스케일이 생성되어 롤과의 히트 스크래치가 억제되고, 압연롤의 조도의 악화가 억제되어 표면거칠음이 없는 열연강판을 얻을 수 있게 된다.
이 때, 결합재로는 결합제의 역할을 수행하는 것이라면 어떤 것이라도 좋지만, 규산염 (물유리 : Na2O·nSiO2, n ＝ 1 내지 4 등), 혹은 붕규산염 (Na2O·nSiO2·mB2O3등) 을 주성분으로 한 이른바 프릿이 바람직하고 또한 저렴하다.
또한 상기 표면처리제에 Si 화합물, B 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함께 사용한 경우, Ca 화합물, Ba 화합물을 단독으로 사용한 경우와 비교하여 가열로내에서의 산화속도가 느리고, 특히 Cr 의 산화와 비교하여 Fe 의 산화를 억제할 수 있으므로 두꺼운 탈Cr층을 생성할 수 있게 된다. 그 때문에, 열간압연 후반에서도 산화속도는 잘 저하되지 않으므로, 압연의 후반까지 압연롤의 히트 스크래치를 방지할 수 있다. 또한, 가열로내에서의 다량의 Fe 의 산화를 방지할 수 있으므로 수율의 저하를 방지할 수도 있다.
이 효과는 Si 화합물, B 화합물의 Ca 화합물, Ba 화합물에 대한 비율이 너무 적으면 Fe 의 산화억제효과가 적고, 너무 크면 강편표면의 내산화 보호피막인 Cr2O3를 용융할 수 없게 되어 탈Cr층을 형성할 수 없기 때문에 표면처리제의 조성비를 하기식 (1) 의 범위내로 하는 것이 바람직하다.
2 ≤((CaO)＋(BaO)) / ((SiO2)＋(B2O3)) ≤ 10 … (1)
여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B 의 산화물 (CaO, BaO, SiO2, B2O3) 로 환산한 중량% 이다.
또한, 이 Fe 의 산화억제작용은 표면처리제를 도포한 강편의 가열온도를 1200 ℃ 미만으로 제한한 경우에 더욱 효과적이다. 이 경우, 압연시의 압하력은 증대되기는 하지만 탈Cr층 두께가 증가하여 피압연재 표면의 산화물 스케일량이 증가하기 때문에 결국 강판표면의 표면거칠음이 더욱 억제된다.
스테인리스강의 경우, 강편표면에는 주조시에 사용한 산화물 플럭스가 잔류하고, Ca 화합물, Ba 화합물 등의 표면처리제가 Cr2O3피막과 직접 반응하는 것을 막는다. 이에 비해, 표면처리제에 Fe 화합물, Li 화합물 등의 저융점화제를 혼합하면 고체의 산화물 플럭스층을 용융하므로 그 아래의 Cr2O3피막과 표면처리제가 작용할 수 있게 된다. 여기에서, Fe 화합물, Li 화합물의 첨가량은 하기식 (2) 를 만족하는 것이 바람직하다.
즉, Ca, Ba, Si, B, Fe, Li 화합물 전량에 대해 산화물 환산비로 2 내지 30 중량% 로 하였다.
0.02 ≤((Fe2O3)＋(Li20))
/ ((CaO)＋(BaO)＋(SiO2)＋(B2O3)＋(Fe2O3)＋(Li2O)) ≤0.3 … (2)
여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3), (Fe2O3), (Li2O) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물, Fe 화합물, Li 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B, Fe, Li 의 산화물 (CaO, BaO, SiO2, B2O3, Fe2O3, Li2O) 로 환산한 중량%.
그 이유는 2 중량% 미만에서는 상기 저융점화 효과가 적고, 또한 30 중량% 이상에서는 그 이상 첨가해도 저융점화에 대한 기여가 포화하여 도포량이 증가할 뿐이기 때문이다.
그러나, 산화물 플럭스가 매우 많이 강편에 부착되어 있는 경우에는 충분한 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 표면처리제도포의 전처리로서 고압 디스케일링이나 그라인더 혹은 숏 블라스트 처리에 의해 강편표면에 부착된 산화물 플럭스를 제거하는 것이 효과적이다.
실시예
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명한다.
실시예 1
표 1 에 나타내는 성분의 용강 (강종 No.1 내지 10) 을 각각 하기 조건하에서 주조하여 주편을 제조하였다.
[주조에 있어서의 조건 :]
주조방법 ; 연속주조설비 (기장 25.6 m) 를 사용
몰드 플럭스 (산화물 플럭스) 조성 ; CaO 와 SiO2의 함유비 (CaO / SiO2) [중량비] 가 1.0
주조속도 ; 0.7 내지 1.3 m/min
강편형상 ; 폭 : 1080 내지 1260 ㎜, 두께 : 200 ㎜, 길이 : 7 m
가열로 입구측에 있어서, 얻어진 강편의 양면에 하기 조건하에서 표 2 에 나타내는 표면처리제 (표면처리제 No.1 내지 26) 를 물을 용제로 한 슬러리로 하여 스프레이 도포하였다. 그리고, 일부의 강편을 대해서는 표면처리제를 도포하기 전에 숏 블라스트를 실시하고, 강편표면에 잔류하는 산화물 플럭스를 제거하였다.
[표면처리제 도포시의 조건 :]
도포시의 강편표면온도 ; 200 내지 450 ℃
표면처리제의 도포량 ; 100 내지 300 g/㎡
그 후, 표면처리제도포후의 강편 또는 표면처리제를 도포하지 않은 강편을 가열로에 장입하여 하기 조건하에서 가열하였다.
[가열로에서의 조건 :]
장입시의 강편표면온도 ; 100 내지 350 ℃
가열온도 ; 1170 내지 1240 ℃
노내 유지시간 ; 140 내지 160 분
가열후의 강편에 하기 조건하에서 열간압연을 실시하였다. 그리고, 압연은 1 회 마다 롤을 교환하고, 1 회의 압연으로 10 내지 12 코일의 강판을 제조하였다. 또한, 1 회의 압연에서는 동일조건 (강종, 표면처리제의 종류, 숏 블라스트 실시의 유무, 가열온도) 으로 처리된 강편만을 압연하였다.
[열간압연에 있어서의 조건 :]
거친 밀 ; 7 패스, 마무리 밀 ; 7 스탠드
압연오일 ; 사용하지 않음
마무리 밀 입구측 강판 ; 두께 … 30.4 ㎜
마무리 밀 출구측 강판 ; 두께 … 3.0 ㎜
열간압연후의 강판을 어닐링·산세척하고, 그 표면결함 (표면거칠음, 스케일 물림) 의 발생률 (%) [＝ (결함발생코일수 / 조사코일총수) × 100] 을 조사하였다. 또한, 열간공정에서의 수율 손실을 가열로 장입전의 강편중량과 압연후의 강판중량의 차로 조사하였다. 얻어진 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.
표 3 및 표 4 로부터, Ca 화합물, Ba 화합물의 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 Si 화합물, B 화합물의 1 종 또는 2 종의 혼합물과 적량비율이 되도록 혼합하여 강편표면에 도포함으로써 스테인리스강의 열간압연강판 표면의 표면거칠음을 효과적으로 방지할 수 있음을 알 수 있다. 또한 Si 화합물, B 화합물을 규산염 혹은 붕규산염 등의 결합재로 함으로써, 더욱 그 효과가 증가함을 알 수 있다. 나아가서는, Fe 화합물이나 Li 화합물의 첨가나 표면처리제도포전의 산화물 플럭스 제거, 가열온도의 저감에 의해 강판표면의 표면거칠음의 발생을 효과적이면서 확실하게 방지할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 표면처리제를 사용한 경우에는 비교예의 표면처리제 No.1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 11 을 사용하였을 때에 발생되는 수율 손실의 증가도 매우 작게 할 수 있음을 알 수 있다.
또한 각 표면처리제를 사용한 경우의 가열로내의 강편지지대의 손상 상황을 조사하였다.
그 결과, 비교예의 표면처리제 No.1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 11 의 경우, 강편이 접촉하고 있던 지지대 (실험전에는 플랫) 가 침식되어 최대 0.7 ㎜ 의 오목부가 발생되었는데 비해, 본 발명예의 경우 그와 같은 현상은 전혀 발생되지 않았다.
상기 결과로부터 본 발명을 적용한 경우에 가열로의 강편지지대의 손상도 피할 수 있음도 명확해졌다.
실시예에서 사용한 강종
강종 No. C Si Mn Ni Cr Al Mo Ti Nb Al+Mo+Nb+Ti
12345678910 0.0120.060.0080.0040.0120.0030.0040.0030.050.06 0.20.320.250.10.40.060.30.10.550.8 1.50.650.30.30.30.150.150.11.021.6 0.30.3＜0.2＜0.2＜0.2＜0.2＜0.2＜0.20.0319.4 10.916.211.016.517.2517.81919.518.224.2 0.01＜0.010.020.010.010.0250.0155.7＜0.01＜0.01 ＜0.05＜0.05＜0.050.85＜0.051.451.9＜0.05＜0.05＜0.05 ＜0.05＜0.050.25＜0.05＜0.050.13＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05 ＜0.01＜0.01＜0.010.220.42＜0.010.27＜0.01＜0.01＜0.01 ＜0.2＜0.20.271.080.431.612.19＜0.2＜0.2＜0.2
(1) 표내수치는 중량%
본 발명을 적용하지 않은 경우의 열간압연강판의 표면거칠음 발생률
강종 No. 표면처리제 No. 가열로노내온도(℃) 숏 블라스트처리 열간압연강판표면거칠음 발생률 (%) 열연공정에서의수율 손실(wt%)
비교예 6666666666666 없음12345678910111 1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시 81737580768076817481788285 1.94.24.14.44.01.94.11.84.02.14.04.04.4
11 없음1 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 57 3.74.8
22 없음2 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 1514 3.24.7
33 없음3 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 2018 2.94.2
44 없음1 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 4540 2.44.1
55 없음2 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 4346 2.24.1
77 없음3 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 9290 1.84.2
88 없음1 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 100100 1.63.7
99 없음2 1240 ℃1240 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 4846 2.34.3
1010 없음3 1240 ℃1240 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 100100 1.73.6
본 발명을 적용한 경우의 열간압연강판의 표면거칠음 발생률
강종 No. 표면처리제 No. 가열로노내온도(℃) 숏 블라스트처리 열간압연강판표면거칠음 발생률 (%) 열연공정에서의수율 손실 (wt%)
본발명예 1 66666666666666666 1213141516171819202122232425262323 1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1170 ℃1220 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음실시실시하지 않음 2221242320211925212621111376118 2.42.12.32.22.42.22.32.12.12.22.32.22.32.22.32.12.8
11 1213 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 10 3.83.6
22 1324 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 30 3.43.5
33 1425 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 70 3.13.1
44 1526 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 120 2.42.6
55 1626 1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음 151 2.52.4
777 172126 1170 ℃1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음 36322 1.92.02.0
888 182626 1170 ℃1170 ℃1170 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음실시 42163 1.81.92.0
999 192226 1240 ℃1240 ℃1240 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음실시하지 않음 18150 2.52.62.5
10101010 20262626 1240 ℃1240 ℃1240 ℃1190 ℃ 실시하지 않음실시하지 않음실시실시 491242 1.91.81.81.6
본 발명에 의하면 스테인리스 강편의 열간압연시에 발생하는 강편표면의 표면거칠음을, 열연공정에서의 수율 저하를 방지하면서 거의 100 % 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 강판의 표면연삭공정을 생략할 수 있으므로 제품 수율이 향상되는 각별한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 의하면 가열로의 강편지지대의 손상을 방지할 수 있게 되어 열간압연 설비의 가동율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (14)

  1. Cr ≥10 중량% 를 함유하는 스테인리스강편을 가열로에서 가열한 후, 열간압연을 실시하는 스테인리스강편의 열간압연방법에 있어서, 상기 가열로 장입 전에, Ca 화합물, Ba 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 혼합물과 상기 혼합물을 결합시켜 강편표면에 도막을 형성하는 결합재를 함유하는 표면처리제를 강편표면에 도포하여, 상기 강편표면의 산화를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 결합재가 Si 화합물, B 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 Si 화합물이 규산염, 상기 B 화합물이 붕규산염인것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 표면처리제가 하기식 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
    2 ≤((CaO)＋(BaO)) / ((SiO2)＋(B2O3)) ≤ 10 … (1)
    여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B 의 산화물 CaO, BaO, SiO2, B2O3로 환산한 중량%.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 표면처리제가 하기식 (2) 를 만족하는 비율로 Fe 화합물, Li 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
    0.02 ≤((Fe2O3)＋(Li20))
    / ((CaO)＋(BaO)＋(SiO2)＋(B2O3)＋(Fe2O3)＋(Li2O)) ≤0.3 … (2)
    여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3), (Fe2O3), (Li2O) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물, Fe 화합물, Li 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B, Fe, Li 의 산화물 CaO, BaO, SiO2, B2O3, Fe2O3, Li2O 로 환산한 중량%.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 표면처리제의 도포를, 강편표면에 부착된 잔류 산화물 플럭스를 제거한 후에 실시하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 가열로에서의 스테인리스강편의 가열온도가 1200℃ 미만인 것을 특징으로 하는 스테인리스강편의 열간압연방법.
  10. 열간압연전의 강편표면에 도포하는 표면처리제에 있어서, Ca 화합물, Ba 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 혼합물과 상기 혼합물을 결합시켜 강편표면에 도막을 형성하는 결합재를 함유하고, 상기 강편표면에 도포되어, 상기 강편표면의 산화를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 표면처리제.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 결합재가 Si 화합물, B 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 표면처리제.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 Si 화합물이 규산염, 상기 B 화합물이 붕규산염인 것을 특징으로 하는 표면처리제.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 표면처리제가 하기식 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 표면처리제.
    2 ≤((CaO)＋(BaO)) / ((SiO2)＋(B2O3)) ≤ 10 … (1)
    여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B 의 산화물 CaO, BaO, SiO2, B2O3로 환산한 중량%.
  14. 제 10 항 내지 제 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면처리제가 하기식 (2) 를 만족하는 비율로 Fe 화합물, Li 화합물을 함유하는 것을 특징으로 표면처리제.
    0.02 ≤((Fe2O3)＋(Li20))
    / ((CaO)＋(BaO)＋(SiO2)＋(B2O3)＋(Fe2O3)＋(Li2O)) ≤ 0.3 … (2)
    여기에서, (CaO), (BaO), (SiO2), (B2O3), (Fe2O3), (Li2O) 는 Ca 화합물, Ba 화합물, Si 화합물, B 화합물, Fe 화합물, Li 화합물을 각각 Ca, Ba, Si, B, Fe, Li 의 산화물 CaO, BaO, SiO2, B2O3, Fe2O3, Li2O 로 환산한 중량%.
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