KR100544506B1

KR100544506B1 - 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판과 그 제조방법

Info

Publication number: KR100544506B1
Application number: KR1020010077965A
Authority: KR
Inventors: 윤정봉; 손원호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2006-01-24
Also published as: KR20030047469A

Abstract

본 발명은 발전기 예열기 부분품 또는 보일러 배관 및 주변부품의 소재로 사용되는 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 합금원소의 첨가량을 줄이면서도 내황산 부식특성과 인장강도, 항복강도 및 연신율을 만족하는 고강도 냉연강판과 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.05-0.15%, Si:0.1-1.0%, Mn:0.5-1.5%, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-0.8%, Co:0.01-0.05% 미만, Nb:0.02-0.05%, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판과, 상기와 같이 조성되는 열연판을 40-85%의 압하율로 냉간압연을 하여 750-850^oC 온도에서 10초 이상 유지하는 연속소둔처리하는 것을 포함하여 이루어지는 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

열교환기, Nb첨가강, Co첨가강, 내황산부식, 고강도

Description

내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판과 그 제조방법{Cold rolled high strength steel with the excellent anti-corrosion resistance to sufferic acid and method for manufaxturing thereof}

본 발명은 발전소 예열기 부분품 또는 보일러 배관 및 주변부품의 소재로 사용되는 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금원소의 첨가량을 줄이면서도 저온-저황산 농도 구간에서 내황산 부식특성이 우수하고 고강도 특성을 갖는 냉연강판과 그 제조방법에 관한 것이다.

내황산 부식특성이 우수한 강은 아황산가스가 함유된 배기가스와 접촉하는 화력발전소 예열기의 300℃이하의 저온부에 사용되는 소재, 보일러의 배관 등 황산에 의한 부식이 심하며 고강도가 요구되는 부품의 소재로 이용된다. 일반적으로 내황산 부식강은 황산분위기에서 일반강 보다 부식속도를 지연시키기 위하여 강중에 Cu를 다량 첨가하는 것으로 알려져 왔다. Cu는 다른 첨가 원소에 비해 황산 부식속도를 크게 지연시키는 효과가 월등하지만 많이 첨가할 경우 열간압연시 크랙발생 등의 이유로 Cu를 적당량 첨가하고 다른 원소를 복합첨가하는 강이 개발되어 있다. 그 대표적인 예가 일본 특허공개공보 평 9-25536호, 평10-110237호가 있다.

일본 특허공개공보 평9-25536호는 C-Si-Mn-P-S-Al-Cu의 기본성분계에 Ni, Cr, V, Nb, Ti, Sn, Sb, B의 합금원소를 첨가하여 열간가공성을 확보하면서 내황산부식특성을 개선하는 기술이다. 일본 특허공개공보 평10-110237호는 C-Si-Mn-P-S-Al-Cu의 기본성분계에 Ni, Cr, V, Nb, Ti, Sn, Sb, B, Mo의 합금원소를 첨가하여 열간가공성을 확보하면서 내황산부식특성을 개선하는 기술이다.

그러나, 이들 선행기술에서는 다량의 합금원소를 첨가하고 있으면서도 저온-저황산농도 구간에서는 여전히 부식속도가 높은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 저온-저황산 농도 구간에서 부식속도를 크게 향상시키기 위해 다른 첨가원소를 적당량 첨가하여 저온-저황산 농도 구간에서 내황산 부식특성이 우수하며 고강도를 갖는 냉연강판과 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉연강판은, 중량%로 C:0.05-0.15%, Si:0.1-1.0%, Mn:0.5-1.5%, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-0.8%, Co:0.01-0.05% 미만, Nb:0.02-0.05%, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 냉연강판의 제조방법은, 상기와 같이 조성되는 열연강판을 40-85%의 압하율로 냉간압연을 하여 750-850^oC 온도에서 10초 이상 유지하는 연속소둔처리하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 합금원소을 적당량 첨가하면서 저온-저황산 농도구간에서 내황산 부식특성을 확보하는데, 특징이 있다.

·C: 0.05~0.15%

상기 C는 첨가량을 0.05%미만으로 첨가할 경우 목표로하는 강도의 확보가 어렵고, 0.15%초과할 경우 용접을 하여 사용할 때 용접성이 크게 나빠져 결함발생 가능성이 높다.

·Si: 0.1~1.0%

상기 Si은 주로 강도를 향상하기 위해 첨가하는 원소로 0.1%이하에서는 강도의 확보가 어렵고, 1.0%이상 될 경우 저온-저황산 농도 구간에서 부식특성이 크게 나빠지므로 상한값을 1.0%로 한다.

·Mn: 0.5~1.5%

상기 Mn은 통상 강중 고용황을 망간황화물로 석출하여 고용 황에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하기 위해 첨가하는데 본 발명에서는 적열취성 방지의 목적과 강도 향상을 목적으로 첨가한다. Mn함량이 0.5%미만에서는 강도의 확보가 어렵고 1.5%초과의 경우에는 강도향상의 효과가 적고 내황산 부식특성도 약간 나빠진다.

·P: 0.02% 이하

상기 P는 0.02%이상 함유할 경우 내황산 부식성이 크게 저하하므로 상한값을 0.02%로 제한하는 것이 바람직하다.

·S: 0.03%이하

상기 S는 가능한 낮게 첨가하는 것이 바람직하며, 0.03%이상 첨가될 경우 열간취성에 의한 결함발생 가능성이 높기 때문에 상한값을 0.03%로 하는 것이 바람직하다.

·Al: 0.01~0.1%

상기 Al은 탈산제로 첨가되는데 0.01%미만에서는 탈산효과가 적고 0.1%초과의 경우에는 Al산화물의 증가로 표면 결함 발생 확율이 높다.

·Cu: 0.2~0.8%

상기 Cu는 내황산 부식성을 크게 증가하므로 첨가하는 성분으로, 0.2%이상에서 그 효과가 크게 나타나기 시작하며, 0.8%초과의 경우에는 첨가량의 증가에 비해 내식성 향상 효과는 적다.

·Co:0.01~0.05% 미만

상기 Co는 Cu와 함께 특히 저온-저황산 농도 구간에서 내식성을 크게 향상하는 효과가 있다. Co의 첨가량이 0.01%미만으로 적은 양을 첨가할 경우 그 효과는 적으며, 0.05%이상의 경우 첨가량 대비 내식성 향상이 적다.

·Nb: 0.02~0.05%

상기 Nb은 NbC석출물의 석출로 소둔 재결정립의 성장을 효과적으로 방해하여 강도를 향상하기 위해 첨가하는 원소로 0.02%이상 첨가할 경우 목표로 하는 강도를 확보할 수 있으며, 첨가량이 증가할수록 강도는 증가하지만 연성이 크게 저하한다. 특히, Nb의 첨가량이 0.05%초과의 경우에는 연성이 크게 감소하므로 상한값을 0.05%로 제한하는 것이 바람직하다. Nb의 경우 강도를 효과적으로 향상하면서 내식성을 전혀 저하하지 않기 때문에 첨가한 원소로 내식성을 저하하지 않으면서 강도를 향상할 수 있는 가장 효과적인 원소이다.

상기와 같이 조성되는 열간압연판을 냉간압연하고, 연속소둔하여 냉연판을 얻는다. 열간압연조건을 통상의 조건으로 하는데, 이는 열간압연조건에 따라 내황산 부식특성의 변화가 거의 없기 때문이다.

냉간압연은 압하율을 40%-85%로 제한한 것은 바람직하다. 냉간압하율 40%미만에서는 소둔 재결정립이 조대하여 강도의 확보가 어려우며, 85%초과의 경우에는 결정립이 미세하여 강도는 충분히 확보할수 있으나 연성이 너무 낮아 가공하기가 어렵기 때문에 상한값을 85%로 제한하는 것이 바람직하다.

그 다음으로 냉간압연판을 연속소둔온도하는데, 그 조건은 750-850^oC에서 행하는 것이 바람직하다. 연속소둔온도가 750^oC미만의 경우에는 재결정이 완전히 이루어지지 않아 연성이 매우 낮으며, 소둔온도 850^oC초과의 경우에는 연성은 크게 향상하나 강도를 확보하기 어렵다. 연속소둔은 10초이상 행하는데, 이는 소둔시간이 10초미만으로 낮을 경우 재결정이 완전히 일어나지 않아 연성이 매우 낮아지므로 10초이상 소둔하는 것이 바람직하다. 소둔시간은 생산성을 고려할 때 1분이하로 하는 것이 바람직하다. 물론, 소둔시간이 1분을 초과하더라도 기계적 성질은 거의 변화지 않기 때문에 본 발명에서 소둔시간이 1분이하로 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성을 만족하도록 용해하여 제조한 강괴를 1250℃가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이때 열간마무리 압연개시온도는 1100℃, 권취 온도는 650℃로 하여 최종두께를 4.5mm로 하였다. 열간압연된 시편은 산세처리하여 표면의 산화피막을 제거하였다. 산세처리가 완료된 시편은 73%의 냉간압연을 하여 최종 두께를 1.2mm로 하였다. 냉간압연이 완료된 시편은 탈지공정을 거친후 연속소둔하였다. 이때 연속소둔처리 온도는 800^oC, 시간은 30초로 하였다. 소둔된 시편은 저온-저농도 조건에서 내황산 부식특성을 조사하기 위해 70℃로 유지한 50% 황산 용액에 시편을 1시간 동안 침적하여 각 시편의 부식감량을 측정하였다.

시료번호		화학성분 (중량 %)
시료번호		C	Si	Mn	P	S	Al	Cu	Co	Nb	Ti
발명강	1	0.089	0.25	0.85	0.012	0.015	0.042	0.35	0.031	0.033	0
	2	0.085	0.22	0.88	0.011	0.015	0.041	0.33	0.035	0.041	0
	3	0.082	0.25	0.89	0.011	0.018	0.045	0.36	0.044	0.050	0
	4	0.058	0.25	0.89	0.011	0.012	0.051	0.35	0.045	0.042	0
비교강	1	0.083	0.22	0.85	0.012	0.012	0.045	0.25	0	0.041	0
	2	0.085	0.23	0.85	0.013	0.013	0.042	0.25	0.033	0	0
	3	0.087	0.25	0.85	0.015	0.012	0.038	0.12	0.035	0.022	0
	4	0.065	0.25	0.85	0.053	0.012	0.039	0.35	0.026	0.052	0
	5	0.075	0.23	0.85	0.015	0.015	0.042	0.32	0.021	0	0.05

시료번호		기계적 성질			부식감량 (mg/cm² hr)
시료번호		항복강도(kg/mm²)	인장강도(kg/mm²)	연신율(%)	부식감량 (mg/cm² hr)
발명강	1	42.9	51.1	27.2	13.9
	2	43.5	53.2	25.8	12.9
	3	44.3	54.7	25.5	14.8
	4	43.4	51.4	26.3	11.9
비교강	1	43.9	52.9	26.1	31.6
	2	35.8	43.9	29.5	13.5
	3	42.6	51.2	27.9	54.6
	4	43.9	50.8	30.3	39.8
	5	43.4	53.5	28.8	58.7

상기 표 1, 2에 나타난 바와 같이, 본 발명은 부식감량 15mg/cm²hr이하로서 매우 우수한 내황산 부식특성을 나타내며 항복강도 40kg/mm²이상, 인장강도는 50kg/mm²이상을 확보하였다. 그러나 비교강 1의 경우 C, Si, Mn 및 Nb첨가량이 본 발명 범위에 포함되어 강도는 확보하였으나 Co첨가량이 0%로 부식감량은 31.6mg/cm²hr로 본 발명강에 비해 약 2배 이상의 높은 부식감량을 나타내어 황산 부식 환경에서 사용할 경우 본 발명강에 비해 2배 이상 사용 수명이 짧다. 비교강 2는 Cu 및 Co가 본 발명의 범위에 속하나 Nb첨가량이 본 발명 범위에서 벗어나 부식감량은 13.5mg/cm²hr로 우수하나 강도가 본 발명강에 비해 낮아 고강도가 요구되는 부품으로 사용이 곤란하다. 비교강 3은 Co는 본 발명의 범위에 속하나 Cu의 첨가량이 본 발명의 범위에서 벗어난 강으로 부식감량은 56.6mg/cm²hr로 부식속도가 본 발명강에 비해 매우 빠름을 알 수 있다. 비교강 4는 P의 함량이 0.053%로 낮은 C함량에서도 강도는 확보할 수 있으나 부식감량이 본 발명강에 비해 높다. 비교강 5는 Cu 및 Co의 첨가량은 본 발명의 범위에 속하지만 강도향상을 위한 강화원소로 Ti를 첨가하여 강도는 높지만 부식감량은 58.7mg/cm²hr로 매우 높은 수준으로 본 발명강에 비해 수명이 짧다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판이 제공되어, 황산 노점 부식이 발생하는 발전소 예열기의 높은 강도를 요구하는 소재 및 보일러의 배관 및 주변 장치의 소재의 수명을 크게 연장하며 보다 얇은 두께의 소재로 동일한 강도를 확보하므로서 전체 설비를 경량화하는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로 C:0.05-0.15%, Si:0.1-1.0%, Mn:0.5-1.5%, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-0.8%, Co:0.01-0.05% 미만, Nb:0.02-0.05%, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판.
중량%로 C:0.05-0.15%, Si:0.1-1.0%, Mn:0.5-1.5%, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-0.8%, Co:0.01-0.05% 미만, Nb:0.02-0.05%, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 열연판을 40-85%의 압하율로 냉간압연을 하여 750-850^oC 온도에서 10초 이상 유지하는 연속소둔처리하는 것을 포함하여 이루어지는 내황산 부식특성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.