KR100570891B1 - 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

페라이트계 스테인리스강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테인리스강의 내구성을 현저하게 저하시키는 크롬 고갈층의 형성 을 방지하여 스테인리스 강 고유의 우수한 내식성을 부여함과 동시에 우수한 연신율을 확보하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로,
중량%로 C+N:0.15%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, Cr:14~20%, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 통상의 성분을 갖는 400계 페라이트 스테인리스강을 통상의 방법으로 열간압연한 다음, 810~840℃ 범위에서 24~48시간 동안 열연 소둔 열처리를 하고, 이후 통상의 방법으로 냉간압연한 다음, 810~840℃ 범위에서 냉연 연속소둔 열처리하되, 이때 냉연 연속소둔 열처리온도는 반드시 열연 소둔 열처리온도에 비해서 같거나 낮은 온도조건을 설정하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 요지로 한다.
페라이트, 스테인레스강, 연속소둔

Description

페라이트계 스테인리스강의 제조방법{Manufacturing method of ferritic stainless steel}
본 발명은 스테인리스강의 내구성을 현저하게 저하시키는 크롬 고갈층의 형성을 방지하여 스테인리스 강 고유의 우수한 내식성을 부여함과 동시에 우수한 연신율을 확보하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 크롬함량을 12%~20% 함유하는 페라이트계 스테인리스 강은 우수한 내식성, 성형성 및 경제성으로 높은 경도를 요구하는 칼용도, 미려한 외관 및 성형성을 요구하는 건축 내외장재로 널리 사용되고 있다.
그러나 페라이트계 스테인리스강은 고온에서 탄화물에 대한 고용도가 높은 반면 저온에서는 고용도가 낮기 때문에 온도가 떨어짐에 따라서 기지 금속내에 고용되어 있던 탄소가 석출되어 크롬 탄화물을 형성한다. 크롬탄화물이 형성되면 인접지역은 크롬의 농도가 모재에 비하여 감소하는 크롬 고갈층이 형성된다. 이러한 크롬 고갈층은 응력부식저항성이나 틈부식 등의 부식이 용이하게 일어나게 된다.
따라서 이러한 크롬탄화물에 의한 결정립계의 침식을 방지하기 위한 많은 공 지기술이 알려지고 있다.
예를 들면, 1) 크롬에 비해서 탄소와 결합하는 능력이 우수한 Ti, Nb, V등의 원소를 첨가하여 TiC, NbC, VC등의 크롬이 포함되지 않은 탄화물을 형성하는 방법(JP11236650),
2) 냉각속도를 조절하여 크롬탄화물이 형성된 후 크롬 고갈층으로의 크롬의 재확산을 유도하기 위한 조절냉각방법(US5779820),
3)Ti을 첨가하고 890~990℃에서 30분간 혹은 930~960℃에서 15분간 열처리하여 크롬탄화물을 TiC로 변경하는 방법(GB1583944),
4)산세과정에서 스트립표면에 존재하는 액체와 부식생성물을 제거하기 위해 설치되어 있는 스크러버에 있어서 세정용액의 pH를 2이하로 관리하고 염소이온농도를 0.01몰 이하로 관리하여 스트립의 입계부식을 방지하는 방법(JP6057462),
5)안정화 원소인 고가의 Ti, Nb등을 첨가하지 않고 결정립계의 내식성저하 및 취화의 원인으로 작용하는 페라이트상 경계면에 오스테나이트를 형성시켜 취화 및 내식성의 열화를 방지하는 방법(JP60238456),
6)열처리시 또는 열처리 후 냉각과정에서 결정립계에 형성되는 P의 편석을 방지하기 위해서 Ca과 Mg을 첨가하는 방법(JP2190450)등이 보고되고 있다.
그러나 상기와 같은 합금원소를 첨가하여 결정립계의 부식을 방지하는 방법에 비해서 본 발명은 소둔온도를 제어하여 결정립계의 부식을 억제하는 방법에 관한 것이다.
이에, 본 발명자들은 상기한 종래의 제반문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 Ti, Nb등의 안정화원소를 첨가하지 않고, 열간압연 후의 열연 소둔온도와 냉간압연후의 냉연 연속소둔온도를 적절히 제어하여 결정립계의 예민화가 방지되는 내입계부식성이 우수한 크롬함량이 14%~20% 존재하는 통상의 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
중량%로 C+N:0.15%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, Cr:14~20%, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 통상의 성분을 갖는 400계 페라이트 스테인리스강을 통상의 방법으로 열간압연한 다음, 810~840℃ 범위에서 24~48시간 동안 열연 소둔 열처리를 하고, 이후 통상의 방법으로 냉간압연한 다음, 810~840℃ 범위에서 냉연 연속소둔 열처리하되 이때 냉연 연속소둔 열처리온도는 반드시 열연 소둔 열처리온도에 비해서 같거나 낮은 온도조건을 설정하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 스테인리스강의 내구성을 현저하게 저하시키는 크롬 고갈층의 형성을 방지하여 스테인리스 강 고유의 우수한 내식성을 부여하는 방법에 관한 것이다. 크롬함량이 14%~20%인 통상의 페라이트계 스테인리스강은 열간압연 후 응력의 제거와 균일한 탄화물 석출등의 목적으로 통상 24시간에서 40시간의 장시간 열처리를 거친다. 본 발명에서는 소둔 열처리온도를 810~840℃ 범위에서 행한다. 810℃ 보다 낮을 경우 충분한 재결정을 확보할 수 없으며 이후 냉간압연공정에서 판파단의 위험을 갖고 있다. 반면에 840℃를 초과해서는 부분적으로 오스테나이트상의 석출이 일어나 냉각과정에서 마르텐사이트로 변태가 일어나 코일의 파단을 가져올 수도 있다. 이후 열처리된 코일은 산세과정을 거쳐 냉간압연 후에 연속소둔 열처리를 한다. 연속소둔 열처리시 열처리온도는 열간압연 후의 열처리온도에 비해서 같거나 낮은 810~840℃ 범위에서 행한다.
만약 열연 소둔 열처리를 810℃에서 실시하였을 경우 냉연 연속소둔 열처리온도는 810℃로 설정한다. 반면에 열연 소둔 열처리를 840℃에서 실시하였을 경우 냉연 연속소둔 열처리온도는 810~840℃에서 실시할 수 있다. 이렇게 함으로서 연속소둔 열처리시 탄소의 고용을 방지하여 이후 냉각시에 탄화물의 석출을 방지할 수 있기 때문이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
하기표 1에 나타낸바와 같은 화학성분을 가지는 페라이트계 스테인레스강을 용해하여 잉고트를 제조한 다음 통상의 열간압연을 통하여 두께 3mm의 열연강판을 제조하였다.
성분 Cr C+N Si Mn P S
중량% 17 0.11 0.3 0.4 0.028 0.0022
이후 소둔 열처리를 하였으며, 열연 소둔 열처리는 750~840℃ 범위에서 실시하였다. 상기 소둔 열처리 이후 두께 1mm까지 냉간압연을 하였다. 1mm로 냉간압연된 시험편을 연속소둔 열처리온도를 750~870℃ 범위에서 실시하였다.
최종 열처리 및 산세처리된 시험편을 ASTM A763-93 Practice X에 의거 입계부식저항성 및 연신율을 평가하였다. 성형이 요구되는 곳에 사용되기 위해서는 연신율이 29% 이상 확보되야 하며, 입계부식성 측면에서는 400g/m2이하가 요구된다. 하기 표 2에 열연 소둔 열처리온도 및 냉연 연속소둔 열처리온도에 따른 무게감량 및 연신율의 변화를 평가하였다.
비교예(1∼10)와 같이 열연 소둔온도가 810℃이하에서는 이후 냉간압연시 압연에 상당한 부하를 초래하여 냉간압연 특성인 판형상의 불량을 야기하고 있으며,
비교예(11,12,16,17)와 같이 열연 소둔온도는 본 발명 조건을 만족하나, 냉 연소둔 온도가 810℃미만으로 낮아 연신율에 있어서 열위한 것으로 나타났으며,
비교예(14)는 냉연소둔 온도가 840℃보다 높아서 무게감량이 400g/m2이상으로 증가하는 것을 볼 수 있다.
비교예(5,10,15,20)와 같이 냉연 연속소둔 열처리온도가 840℃를 넘게 되면 입계 고갈층의 형성에 의해서 무게감량이 400g/m2이상으로 크게 증가하는 경향을 보여준다.
그러나 본 발명예(13,18,19)는 열연 및 냉연 소둔조건을 만족함으로써 판형상이 양호하고,크롬 고갈층의 형성을 방지하여 스테인리스강 고유의 우수한 내식성을 부여함과 동시에 우수한 연신율을 확보할 수 있었다.
구 분 열연 소둔 열처리온도(℃) 냉연 연속소둔 열처리온도(℃) 냉간압연 특성 연신율 (%) 무게감량 (g/m2)
비교예 1 750 750 불량 28.1 121
비교예 2 750 780 불량 28.2 142
비교예 3 750 810 불량 29.5 174
비교예 4 750 840 불량 29.5 365
비교예 5 750 870 불량 28.1 1000
비교예 6 780 750 불량 28.0 121
비교예 7 780 780 불량 28.0 142
비교예 8 780 810 불량 29.5 174
비교예 9 780 840 불량 29.5 365
비교예 10 780 870 불량 28.1 1000
비교예 11 810 750 양호 28.0 121
비교예 12 810 780 양호 28.0 142
발명예 13 810 810 양호 29.5 174
비교예 14 810 850 양호 29.5 600
비교예 15 810 870 양호 28.0 1000
비교예 16 840 750 양호 28.1 121
비교예 17 840 780 양호 28.0 142
발명예 18 840 810 양호 29.5 174
발명예 19 840 840 양호 29.5 320
비교예 20 840 870 양호 28.0 1000
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 열연 및 냉연 소둔조건을 적절히 제어함으로써 스테인리스강의 내구성을 현저하게 저하시키는 크롬 고갈층의 형성을 방지하여 스테인리스 강 고유의 우수한 내식성을 부여함과 동시에 우수한 연신율을 확보할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (2)

  1. 중량%로 C+N:0.15%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, Cr:14~20%, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 통상의 성분을 갖는 400계 페라이트 스테인리스강을 통상의 방법으로 열간압연한 다음, 810~840℃ 범위에서 24~48시간 동안 열연 소둔 열처리를 하고, 이후 통상의 방법으로 냉간압연한 다음, 810~840℃ 범위에서 냉연 연속소둔 열처리하되, 상기 냉연 연속소둔 열처리온도는 반드시 열연 소둔 열처리온도에 비해서 같거나 낮은 온도조건을 설정하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
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