KR100402020B1

KR100402020B1 - 페라이트계 스테인레스강 주편의 등축정율 제어방법

Info

Publication number: KR100402020B1
Application number: KR10-1999-0056261A
Authority: KR
Inventors: 유도열; 손원근
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2003-10-17
Also published as: KR20010055162A

Abstract

본 발명은 각종 주방기기, 세탁조용으로 사용되는 페라이트계 스테인레스강 의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 성형성 및 리찡 저항성에 직접적인 영향을 주는 주편의 등축정율을 원하는 등축정율(%)로 정확하게 제어할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.08% 이하, Si:0.8% 이하, Mn:1% 이하, P:0.035% 이하, S:0.02% 이하, Cr:12~20%, Mo:0.5% 이하, N:0.05% 이하, Cu:1% 이하, Ni:1% 이하, Ti:0.2% 이하, Nb:0.3% 이하, Al:0.05% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 주편의 목표등축정율을 사전에 정하는 단계; 상기 목표등축정율을 다음의 관계, 목표등축정율(%) = c + b(ΔT) + a(ΔT)²에 대입하여 주조온도를 구하는 단계;

실조업에서 상기에서 구한 주조온도로 주조하면서 주편의 평균냉각속도를 30∼50℃/min의 범위내로 조절하여 목표등축정율을 갖는 주편을 얻는 단계;를 포함하여 이루어지는 페라이트계 스테인레스강 주편의 등축정율 제어방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

페라이트계 스테인레스강 주편의 등축정율 제어방법{Method for controlling equiaxed crystals in slab of the ferritic stainless steel}

본 발명은 각종 주방기기, 세탁조용으로 사용되는 페라이트계 스테인레스강 의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형성 및 리찡 저항성에 직접적인 영향을 주는 주편의 등축정율을 원하는 등축정율로 정확하게 제어할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 페라이트계 스테인레스강은 오스테나이트계 스테인레스강에 비해 가격측면에서는 유리하지만, 성형성이 좋지 않은 편이다. 특히, 성형시 표면부에 요곡부가 발생하는 리찡 현상때문에 심가공용으로 사용되는 경우에 용도에 제한을 받는다. 따라서, 페라이트계 스테인레스강의 성형성과 리찡저항성을 개선하려는 노력이 각별한 관심속에서 진행되고 있으며, 지금까지 알려진 사실은 주편의 등축정율이 높아지면 성형성, 리찡저항성 등의 품질특성이 개선된다는 것이다.

이러한 사실에 기초하여 주편의 등축정율을 높이기 위해 합금성분을 제어한 다든가 주조조건을 제어하는 등의 방법이 다양하게 시도되고 있으나, 주편에서 등축정율을 원하는 함량으로 정확하게 제어할 수 있는 기술은 아직 확립되어 있지 않다.

본 발명은 상기한 종래기술의 한계를 극복하기 위한 연구과정에서 안출된 것으로, 주편의 등축정율과 과열도의 관계를 이용하여 정확하게 주편의 등축정율을 원하는 함량으로 제어할 수 있는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 과열온도와 주편내 등축정율의 관계를 나타낸 그래프

도 2는 조괴재의 등축정율 평가방법의 일례도

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 등축정율 제어방법은, 중량%로 C:0.08% 이하, Si:0.8% 이하, Mn:1% 이하, P:0.035% 이하, S:0.02% 이하, Cr:12~20%, Mo:0.5% 이하, N:0.05% 이하, Cu:1% 이하, Ni:1% 이하, Ti:0.2% 이하, Nb:0.3% 이하, Al:0.05% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 주편의 목표등축정율을 사전에 정하는 단계;

상기 목표등축정율을 아래의 관계식에 대입하여 주조온도를 구하는 단계;

[관계식 1]

목표등축정율(%) = c + b(ΔT) + a(ΔT)²

여기서, ΔT(과열도,℃)=주조온도-이론응고온도, c는 103∼106, b는 -2.186. a는 0.0113

실조업에서 상기에서 구한 주조온도로 주조하면서 주편의 평균냉각속도를 30∼50℃/min의 범위내로 조절하여 목표등축정율을 갖는 주편을 얻는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 주편의 등축정율과 주조온도의 관계에 기초하여 페라이트계 스테인레스강에서 주편의 등축정율을 원하는 등축정율을 정확히 갖도록 하는데, 그 특징이 있다.

본 발명의 대상강종은 페라이트계 스테인레스강으로서 상기와 같이 조성되는데, 그 구체적인 성분한정이유는 다음과 같다.

상기 C 및 N는 탄질화물 형성원소로 침입형으로 존재하여 강도를 높이나 충격인성, 내식성 및 성형성을 저하시키기 때문에 낮게 유지할수록 바람직하므로 C의 경우는 0.08% 이하, N의 경우는 0.05% 이하로 한정한다

상기 Si은 페라이트 형성원소로 함량증가와 함께 페라이트상의 안정성이 높아지게 되고 내산화성이 향상되나 0.8% 이상 첨가하면 경도, 항복강도, 인장강도를 높이고 연신율을 저하시키기 때문에 성형성에 불리하여 0.8% 이하로 한정한다.

상기 Mn은 함량이 높아지면 MnS를 용출하여 내공식성을 저하시키기 때문에 1% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 P 및 S은 MnS 등 개재물을 형성하여 내식성 및 열간가공성을 저해하므로 가능한 낮게 관리하는 것이 좋기 때문에 P은 0.035% 이하, S은 0.002% 이하로 한정한다.

상기 Cr은 함량이 12% 이하로 너무 낮으면 내식성이 저하하고 함량이 너무 높아지면 내식성은 향상되나 20% 이상이면 강도가 높아지고 연신율이 낮아져서 성형성이 저하하고, 특히 시그마상을 석출할 우려가 높기 때문에 그 함량은 12~20%로 한정한다.

상기 Ti은 C,N와 결합하여 탄질화물을 형성하여 리찡성을 향상시킬 뿐 아니라 Cr 탄화물의 석출을 억제하여 내식성을 향상시킨다. 한편, Ti을 0.20% 이상으로 과잉 첨가하면 연주시 노즐막힘현상 및 표면품질을 나쁘게 하며, TiN석출로 등축정율 생성에도 영향을 미치기 때문에 그 함량을 0.20% 이하로 한정한다.

상기 Nb은 C,N와 결합하여 탄질화물을 형성하여 리찡성을 향상시킬 뿐 아니라, Cr탄화물의 석출을 억제하여 내식성을 향상시킨다. 한편, Nb을 0.3% 이상으로과잉첨가하면 강도가 높아지는 문제점이 발생하기 때문에 그 함량을 0.3% 이하로 한정한다.

상기 Cu 및 Ni은 감마상 생성원소로 많이 첨가하면 합금철 투입량 증가에 의한 제조원가 상승을 유발하기 때문에 Cu는 1% 이하로, Ni은 1% 이하로 한정한다.

본 발명자들은 상기와 같이 조성되는 페라이트 스테인레스강에서 주편의 등축정율이 주조온도와 밀접한 관계를 갖는 다는데 주목하여 실험을 통해 도 1과 같은 결과를 얻고 이를 회귀분석하여 다음과 같은 관계식을 유도할 수 있었다.

[관계식 1]

등축정율(%) = c + b(ΔT) + a(ΔT)²

여기서, ΔT(과열도,℃)=주조온도-이론응고온도, c는 103∼106, b는 -2.186. a는 0.0113이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 관계식 1를 이용하여 주편의 등축정율 제어한다. 먼저, 주편의 목표등축정율을 사전에 정하고, 이를 관계식 1에 대입하여 과열도 ΔT를 구한다. 이어 주편의 이론응고온도와 구해진 과열도를 이용하여 주조온도를 구한다. 이론응고온도는 실험식 또는 계산식에 의해 결정되는데, 이 방법은 널리 알려져 있으므로 여기서는 생략한다. 본 발명과 같이 조성되는 페라이트계 스테인레스강의 경우는 약 1508℃ 부근이다.

실조업에서 상기에서 구한 주조온도(턴디쉬의 온도)로 연속주조하여 주편을 제조하는데, 주편의 평균냉각속도는 30∼50℃/min의 범위내에서 조절한다. 주편의 평균 냉각속도가 이 조건을 벗어나면 등축정율의 생성정도가 냉각조건에 따라 크게 변화되기 때문에 목표로 하는 등축정율을 얻기가 어려워진다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

표 1과 같이 조성되는 페라이트계 스테인레스강을 진공유도 용해로에서 용해하여 50kg, 148mm 정사각형의 주괴로 제조하였다. 이때 주괴의 냉각속도는 40℃/분으로 잉고트 주조로 일정하게 조절하였다. 냉각된 조괴는 도 2와 같이 절단하여 표면을 연마후 끓는 묽은 염산용액에 20분간 침적하여 부식시킨 다음 주조조직을 조사하여 중심부의 등축정율(%)을 구하였다.

구분	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Cu	Mo	Ti	Al	N	목표등축정율(%)	과열도(ΔT)	주조온도(℃)	주편의 등축정율(%)
1	0.052	0.04	0.465	0.025	0.001	0.25	16.12	0.042	0.013	0.02	0.005	0.04	0.91	82	1690	0
2	0.052	0.417	0.46	0.024	0.001	0.251	16.16	0.042	0.01	0.017	0.005	0.04	12.1	62	1570	13.8
3	0.068	0.386	0.48	0.025	0.001	0.215	16.1	0.032	0.011	0.009	0.004	0.04	45.8	32	1540	44
4	0.041	0.39	0.465	0.025	0.001	0.22	16.5	0.031	0.013	0.012	0.003	0.045	79.6	12	1520	80

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 목표등축정율에 따라 주조온도를제어하여 주편을 제조하는 경우에 주편의 등축정율은 목표등축정율과 매우 잘 일치함을 알 수 있다. 이때 주편의 등축정율과 주조온도의 관계를 도 1에 그래프로 나타내었는데, 그 관계식은 아래와 같다.

등축정율(%) = 104.185c -2.186 b(ΔT) + 0.0113(ΔT)²

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 주편에서 원하는 등축정율을 보다 정확하게 제어 할 수 있어 성형성과 리찡저항성을 개선할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로 C:0.08% 이하, Si:0.8% 이하, Mn:1% 이하, P:0.035% 이하, S:0.02% 이하, Cr:12~20%, Mo:0.5% 이하, N:0.05% 이하, Cu:1% 이하, Ni:1% 이하, Ti:0.2% 이하, Nb:0.3% 이하, Al:0.05% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 주편의 목표등축정율을 사전에 정하는 단계;

상기 목표등축정율를 아래의 관계식에 대입하여 주조온도를 구하는 단계;

[관계식 1]

목표등축정율(%) = c + b(ΔT) + a(ΔT)²

여기서, ΔT(과열도,℃)=주조온도-이론응고온도, c는 103∼106, b는 -2.186. a는 0.0113

실조업에서 상기에서 구한 주조온도로 주조하면서 주편의 평균냉각속도를 30∼50℃/min의 범위내로 조절하여 목표등축정율을 갖는 주편을 얻는 단계;를 포함하여 이루어지는 페라이트계 스테인레스강 주편의 등축정율 제어방법.