KR100629988B1 - 가공성이 우수한 Ｃｒ 함유 내열 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

가공성이 우수한 Ｃｒ 함유 내열 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 또한, 필요에 따라, Cu:0.5 내지 3.O%, W:O.O1 내지 1.O%, Sn:O.O1 내지 1.OO%의 1종 또는 2종 이상 및/또는, Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 판 두께 중심, 영역부의 X선 강도비 {111}/({100}+{211})가 2 이상임을 특징으로 하는 Cr 함유 내열 강판.

Description

가공성이 우수한 Ｃｒ 함유 내열 강판 및 그 제조 방법{Cr-CONTAINING HEAT-RESISTANT STEEL SHEET EXCELLENT IN WORKABILITY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 특히 고온 강도나 내산화성이 필요한 자동차의 배기계 부재로서 최적인 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다
자동차의 이그조스트 매니폴드나 머플러 등의 배기계 부재에는 고온 강도나 내산화성이 요구되어, Cr을 함유한 내열강이 사용되고 있다. 상기 부재는 소재 강판을 프레스 가공하여 제조되기 때문에, 소재 강판에는 프레스 성형성이 요구된다.
한편, 상기 부재의 사용 환경 온도는 해마다 고온화되고 있어, 이에 대처하기 위하여, 소재 강판에 있어서는, Cr, Mo, Nb 등의 합금 첨가량을 증가시켜 고온 강도를 높일 필요가 있다.
그러나, 첨가 원소가 늘면 단순한 제법으로는 소재 강판의 가공성이 떨어져, 소재 강판을 프레스 성형할 수 없는 경우가 있었다.
소재 강판에 있어서, 프레스 성형성의 지표인 r치를 높이기 위하여 냉연압하율을 크게 잡는 것이 유효하지만, 상기 배기계 부재는 비교적 두꺼운 재료(두께 1.5 내지 2mm 정도)를 소재 강판으로서 사용하기 때문에, 냉연강판의 두께가 어느 정도 규제되는 현재의 제조 프로세스에 있어서는, 냉연 압하율을 충분히 확보할 수 없다.
그 때문에, 고온 특성을 저해하지 않고, 프레스 성형성의 지표인 r치를 높이고, 상기 문제의 해결에 도움을 주기 위하여, 성분 조성이나 제조 방법에 있어서, 여러 가지 연구가 이루어져 왔다.
종래, Cr 함유 내열강의 가공성 향상에는, 예를 들면 일본공개특허공보 특개평09-279312호에 개시되어 있는 바와 같이, 성분 조성을 조정하는 수법이 사용되고 있는데, 성분 조성의 조정만으로는 냉연 압하율을 비교적 낮게 하여 제조하는 두꺼운 재료에 있어서, 프레스 균열 등의 문제를 해결할 수 없다.
또한 일본공개특허공보 2002-30346호에는 열연 마무리 개시 온도, 열연 마무리 종료 온도 및 Nb 함유량과, 열연판 어닐링 온도와의 관계에서 최적의 열연판 어닐링 온도를 규정하는 것이 개시되어 있는데, 특히, Nb계 석출물에 관한 원소(C, N, Cr, Mo 등)의 영향에 따라서는 열연판 어닐링 온도의 규정만으로는 충분한 가공성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
또한, 일본공개특허공보 특개평 8-199235호 공보에는 열연판을 1시간 이상 시효 처리하는 방법이 개시되어 있는데, 이 방법은 공업상의 제조 효율이 현저하게 낮다는 결점이 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 과제를 해결하고, 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판과 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 Cr 함유 내열 강판의 가공성에 관하여, 성분 조성, 제조 과정에 있어서의 조직 및 조직 중의 석출에 대하여, 상세한 연구를 하였다.
상기 과제를 해결하는 본 발명 요지는 다음과 같다.
(1) 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 판 두께 중심 영역부의 X선 강도비 {111}/({100}+{211})가 2 이상임을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판.
(2) 또한, 질량%로, Cu:0.5 내지 3.0%, W:0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판.
(3) 또한, 질량%로, Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판.
(4) 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P: 0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 또한, 필요에 따라, Cu:0.5 내지 3.0%, W: 0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상, 및/또는, Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열연 가열 온도 1000 내지 1150℃, 마무리 압연 종료 온도 600 내지 800℃로 열연하고, 권취 온도 500℃ 이하에서 권취하고, 이어서, 권취한 열연강판을 900 내지 1000℃로 가열한 후, 300℃까지 3O℃/sec 이상으로 냉각하고, 그 후, 산세, 냉연, 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
(5) 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb: 0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 또한, 필요에 따라, Cu:0.5 내지 3.0%, W:0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상, 및/또는, Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열연 가열 온도 1000 내지 1150℃, 마무리 압연 종료 온도 600 내지 800℃로 열연하고, 권취 온도 500℃ 이하에서 권취하고, 이어서, 권취한 열연강판을 900 내지 1000℃에서 60sec 이상 유지하고, 이어서, 300℃까지 30℃/sec 이상으로 냉각하고, 그 후 산세, 냉연, 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
(6) 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S: 0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19% N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 또한, 필요에 따라, Cu:0.5 내지 3.0%, W:0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상, 및/또는, Ti:0.01 내지 0.20%, Al: 0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열연 가열 온도 1000 내지 1150℃로, 마무리 압연 종료 온도 600 내지 800℃로 열연하고, 권취 온도 500℃ 이하로 권취한 후, 이어서, 권취한 열연강판을 750 내지 950℃에서 1 내지 30시간 유지하고, 이어서, 300℃까지 30℃/sec 이상으로 냉각하고, 그 후, 산세, 냉연, 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
도 1은 제품판의 {111}/({100}+{211})과 r치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 슬라브 가열 온도와 제품판의 r치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 열연판 어닐링 조건과 제품판의 r치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 열연판 어닐링 조건과 제품판의 r치의 관계를 나타내는 도면이다.
〔발명을 실시하기 위한 최량의 형태〕
본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명 성분 조성에 관한 한정 이유에 대하여 설명한다. 또한, %는 질량%를 의미한다.
C는 가공성과 내식성을 열화시키기 때문에, 그 함유량은 적을수록 좋다. 그 때문에, 상한을 0.010%로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 코스트의 증가를 초래하기 때문에, 하한을 0.001%로 하였다. 또한, 제조 코스트와 내식성을 고려하면, 0.002 내지 0.005%가 바람직하다.
Si는, 탈산원소로서 첨가하는 경우가 있지만, 고용 강화 원소이기도 하기 때문에, 재질상, 그 함유량은 적을수록 좋다. 그 때문에, 상한을 0.60%로 하였다. 한편, 내산화성을 확보하기 위하여, 하한을 0.01%로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 코스트의 증가를 초래하기 때문에, 하한은 0.30%가 바람직하다. 또한, 재질을 고려하면, 상한은 0.50%가 바람직하다.
Mn은 Si와 같이 고용 강화 원소이기 때문에, 재질상 그 함유량은 적을수록 좋다. 그 때문에, 상한을 0.60%로 하였다. 한편, 스케일 밀착성을 확보하기 위하여 하한을 0.05%로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 코스트의 증가를 초래하기 때문에, 하한은 0.30%가 바람직하다. 또한, 재질을 고려하면, 상한은 0.50%가 바람직하다
P는 Mn이나 Si와 같이 고용 강화 원소이기 때문에, 재질상, 그 함유량은 적을수록 좋다. 그 때문에, 상한을 0.04%로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 코스트의 증가를 초래하기 때문에, 하한을 0.01%로 하였다. 또한, 제조 코스트와 내식성을 고려하면, 0.02 내지 0.03%가 바람직하다.
S는 재질과 내식성의 관점에서 적을수록 좋다. 그 때문에, 상한을 0.0100%로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 코스트의 증가를 초래하기 때문에, 하한을 0.0005%로 하였다. 또한, 제조 코스트와 내식성을 고려하면, 0.0020 내지 0.0060%가 바람직하다.
Cr은 내식성 및 내산화성의 향상을 위하여, 14% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 19%를 초과하는 첨가는 인성의 열화를 초래하고, 강판의 제조성이 열화하는 외에 강판의 재질도 열화한다. 그 때문에, Cr의 함유량은 14 내지 19%로 하였다. 또한, 내식성과 고온 강도의 확보라고 하는 관점에서, 14 내지 18%가 바람직하다.
N은 C와 같이 가공성과 내식성을 열화시키기 때문에, 그 함유량은 적을수록 좋다. 그 때문에, 상한을 0.020%로 하였다. 단, 과도한 저하는, 정련 코스트의 증가를 초래하기 때문에, 하한을 0.001%로 하였다. 또한, 제조 코스트, 가공성 및 내식성을 고려하면, 0.004 내지 0.010%가 바람직하다.
Nb는, 고용 강화 및 석출 강화 관점에서, 고온 강도 향상을 위하여 필요한 원소이다. 또한 Nb는, C나 N을 탄질화물로서 고정하고, 제품판에서의 재결정 집합 조직 발달, 즉, X선 강도비 {111}/({100}+{211})에 영향을 미친다. Nb의 상기 작용은 0.3% 이상에서 발현하기 때문에, 하한을 0.3%로 하였다.
또한 본 발명에서는 냉연전의 Nb 석출물(특히, Fe, Cr, Nb, Mo를 주성분으로 하는 금속간 화합물인 라베스상)을 제어하여 가공성을 향상시키기 때문에, C, N을 고정하는 데 충분한 양의 Nb가 필요하지만, 그 효과는 1.0%에서 포화되기 때문에, 상한을 1.0%로 하였다. 또한, 제조 코스트나 제조성을 고려하면, 0.4 내지 0.7%가 바람직하다.
Mo는, 내식성을 향상시키는 동시에, 고온 산화를 억제하기 때문에 내열강에는 필요한 원소이다. 또한 라베스상 생성 원소이기도 하고, 라베스상의 생성을 제어하여 가공성을 향상시키기 위해서는 0.5% 이상 필요하다.
즉, Mo가 0.5% 미만이면, 재결정 집합 조직을 발달시키기 위하여 필요한 라베스상이 석출되지 않아 제품판의 X선 강도비 {111}/({100}+{211})가 증가하지 않는다. 그 때문에, Mo의 하한을 0.5%로 하였다.
단, 과도한 첨가는 인성 열화나 신장의 저하를 초래하기 때문에, 상한을 2.0%로 하였다. 또한, 제조 코스트나 제조성을 고려하면 1.0 내지 1.5%가 바람직하다.
Cu는, 내식성을 향상시킴과 동시에, 고온 강도를 높이기 때문에 필요에 따라 첨가한다. Cu를 0.5% 이상 첨가하면, Cu 석출물인 ε-Cu에 의하여 X선 강도비 {111}/({100}+{211})을 증가시키는 것도 가능하기 때문에, 하한을 0.5%로 하였다.
단, 과도한 첨가는 신장의 저하나 제조성의 열화를 초래하므로, 상한을 3.0%로 하였다. 또한, 제조 코스트나 제조성을 고려하면, 1.0 내지 2.0%가 바람직하다.
W는 고온 강도를 높이기 위하여 필요에 따라 첨가하지만, 그 작용은 0.01% 이상에서 발현하기 때문에, 하한을 0.01%로 하였다. 단, 과도한 첨가는, 제조성이나 가공성을 저하시키기 때문에, 상한을 1O%로 하였다. 또한, 고온 특성과 제조 코스트를 고려하면, 0.05 내지 0.5%가 바람직하다.
Sn은 입계에 편석하여 고온 강도를 높이는 동시에, 재결정 온도를 저하시키기 때문에, 필요에 따라 첨가하지만, 그 작용은 0.01% 이상에서 발현하므로, 하한을 0.01%로 하였다. 단, 과도한 첨가는 가공성의 열화나 제조시의 표면 결함의 발생을 초래하기 때문에, 상한을 1.00%로 하였다. 또한, 고온 특성과 제조 코스트를 고려하면, 0.05 내지 0.50%가 바람직하다.
Ti는, C, N, S와 결합하여, 내식성, 내입계 부식성 및 디프 드로잉성을 추가로 향상시키기 때문에, 필요에 따라 첨가한다. X선 강도비{111}/({100}+{211})를 증가시키는 작용은 0.01% 이상에서 발현하기 때문에, 하한을 0.01%로 하였다.
또한 Nb와 복합 첨가함으로써 고온 강도를 향상시키고, 내산화성의 향상에도 기여한다. 단, 과도한 첨가는, 제강 과정의 제조성이나 냉연공정에서의 결함의 발생을 초래하거나, 고용 Ti의 증가에 의한 재질 열화를 초래하기 때문에, 상한을 0.20%로 하였다. 또한, 제조 코스트 등을 고려하면, 0.03 내지 0.10%가 바람직하다.
Al은 탈산원소로서 첨가하는 경우가 있지만, 그 작용은 0.005% 이상에서 발현하기 때문에, 하한을 0.005%로 하였다. 한편, 0.100% 이상의 첨가는, 신장의 저하나 용접성, 또한, 표면 품질의 열화를 초래하기 때문에, 상한을 0.100%로 하였다. 또한, 정련 코스트를 고려하면, 0.010 내지 0.070%가 바람직하다.
Mg는 용강중에서 Mg 산화물을 형성하여 Al과 함께 탈산제로서 작용하는 외에, 미세 정출 Mg 산화물이 핵으로서, Nb나 Ti계 석출물을 미세 석출하게 한다. 이들 석출물이 열연공정에서 미세 석출하면, 열연공정 및 열연판 어닐링 공정에 있어서, 미세 석출물이 재결정 핵이 되어 대단히 미세한 재결정 조직이 얻어지고, X선 강도비{111}/({100}+{211})이 증가하고, 냉연 어닐링판의 가공성이 비약적으로 향상된다. 이 향상 효과가 발현되는 것은 0.0002%부터이기 때문에, 하한을 0.0002%로 하였다.
단, 과도한 첨가는, 용접성의 저하 등을 가져오기 때문에, 상한을 0.0100%로 하였다. 또한, 정련 코스트를 고려하면, 0.0005 내지 0.0020%가 바람직하다.
B는, 냉간가공성과 제품의 2차 가공성을 개선하기 위하여, 0.0003% 이상 첨가하지만, 0.001%를 초과하여 첨가하면, 연성과 디프 드로잉성을 열화시키기 때문에, 상한을 0.001%로 하였다. 바람직하게는 0.0005 내지 0.0010%이다.
다음으로, X선 강도비와 r치의 관계에 대하여 설명한다.
가공성의 지표인 r치가 재결정 집합 조직과 관련성이 있는 것은 주지이다. 일반적으로, {111}면 방위와 {100}면 방위의 비({111}/{1OO})를 올리면 r치가 향상되지만, 본 발명에서는, 다른 방위의 영향도 있는 것을 전제로 조사하여, r치의 향상에는, {211}면 방위도 고려할 필요가 있는 것을 알아내었다.
이하, 도면에 기초하여 설명한다.
도 1에, Cr 함유 내열 강판(0.003 C-0.5 Si-0.5 Mn-0.02 P-0.001 S-14.5 Cr-0.6 Nb-1.4 Mo-0.01 N)에 대하여, 프레스 균열에 미치는 냉연 어닐링판의 판 두께 중심 영역의 X선 강도비{111}/({100}+{211})과 평균 r치의 관계를 나타낸다.
이 때, 횡축의 X선 강도비는 냉연어닐링판의 판 두께 중심 영역에 대하여, X선 반사 강도를 각 결정면에 대해서 측정하고, 무방향성 시료와의 강도비로부터 산출한 것이다.
또한, 종축의 평균 r치는 냉연 어닐링판으로부터 JIS 13호 B 인장 시험편을 채취하고, 압연 방향, 압연 방향과 45°방향, 및 압연 방향과 90°방향으로, 각각 15% 변형을 부여한 후에, (1)식 및 (2)식을 사용하여 산출하였다.
r=1n(W0/W)/1n(t0/t)… (1)
이 때, W0는 인장전의 판 폭, W는 인장후의 판 폭, to는 인장전의 판 두께, t는 인장후의 판 두께이다.
평균r치=(r0+2r45+r90)/4…(2)
이 때, r0는 압연 방향의 r치, r45는 압연 방향과 45°방향의 r치, r90은 압연 방향과 직각방향의 r치이다.
도 1로부터, X선 강도비 {111}/({100}+{211})과 r치는 비례 관계에 있고, X선 강도비 {111}/({1OO}+{211})가 증가하면 r치가 향상되는 것을 알 수 있다. X선 강도비가 2 이상(도 중, PI의 범위)이면, 평균 r치가 1.4 이상이고, 가공성은 일반적인 배기계 부재의 가공을 충분히 실시할 수 있는 수준에 있다.
본 발명자는 성분 조성 및 X선 강도비 이외에, 제조 방법에 관하여도 검토하였다. 특히, 열연조건과 열연판 어닐링 조건의 영향에 대하여 검토하고, Nb계 석출물을 컨트롤함으로써 r치가 향상되는 것을 알아내었다.
도 2에, 열연판 두께 5.0mm, 권취 온도 500℃, 열연판 어닐링 온도 950℃, 냉연판 두께 1.5mm 및 냉연판 어닐링 온도 1050℃의 조건으로 제조한 Cr 함유 내열 강판(0.003 C-0.5 Si-0.5 Mn-0.02 P-0.001 S-14.5 Cr-0.6 Nb-1.4 Mo-0.01 N)에 대하여, 평균 r치에 미치는 열연 가열 온도와 마무리 압연 종료 온도의 영향을 나타낸다.
도 2에 있어서, ○내의 숫자는 평균 r치이다. 도 2로부터, 열연 가열 온도를 1000 내지 1150℃로 하고, 마무리 압연 종료 온도를 600 내지 800℃로 함으로써, 1.4 이상의 r치가 얻어지는 것을 알 수 있다(도 중, 사선 영역, 참조).
본 발명 범위를 벗어나면, 제조 과정에 있어서 적정한 석출물이 얻어지지 않기 때문에, 냉연 어닐링판에 있어서, X선 강도비가 바람직한 범위로부터 벗어나, 바람직한 r치가 얻어지지 않는다.
가열 온도가 1000℃ 미만 및/또는, 마무리 압연 종료 온도가 600℃ 미만(도 중, 화살표로 나타낸 영역 참조)에서는 열연 롤과의 소부에 의한 흠이 현저하게 발생하고, 표면 품질이 현저하게 열화됨과 동시에, 표면 결함을 기점으로 하여 프레스시에 균열이 생긴다. 따라서 가열 온도 및 마무리 압연 종료 온도의 하한을 각각 1000℃ 및 600℃로 하였다.
본 발명에 있어서, r치가 향상되는 이유는, 열연을 저온에서 실시하여, 축적 변형을 증대시키고, 후공정의 어닐링 공정으로 재결정을 촉진함으로써 저온에서 미세 재결정이 얻어지기 때문이다. 또한 본 발명의 성분계로는 Nb계 석출물의 석출 온도가 1200℃ 이하에 있기 때문에, 열연중에 미세 석출된 Nb계 석출물을 핵으로 하여, 모상 내에 가공 변형이 도입되기 때문이다.
이와 같이 열연으로 변형을 축적한다고 하는 관점에서는, 마무리 압연후의 권취 온도는 저온으로 하고, 축적 변형을 크게 할 필요가 있다. 그 때문에 저온에서의 권취가 좋다. 권취 온도가 500℃ 이하이면, 축적 변형이 회복되지 않기 때문에, 권취 온도는 500℃ 이하로 하였다. 단, 과도한 저온화는 코일의 형상 불량을 초래하기 때문에, 400 내지 500℃가 바람직하다.
열연판 어닐링은 일반적으로는 페라이트 조직을 재결정시키고, 소요 재질 등을 확보하기 위하여 이루어진다. r치 향상의 기본적인 야금 원리는 냉연전 열연 어닐링판에 있어서 페라이트 조직을 미세화하고, 냉연시에, 입계로부터의 변형의 도입을 용이하게 하고, 냉연판 어닐링 시에, r치를 향상시키는 결정 방위(예를 들면 {111}<112>)를 발달시키는 데 있다.
그러나, 본 발명에서는 열연판 어닐링에 의한 재결정 조직이 얻어지지 않아도 Nb 석출물의 석출량과 사이즈를 컨트롤함으로써 r치가 향상되는 것을 알아내었다.
도 3에, 슬라브 가열 온도 1150℃, 권취 온도 500℃, 열연판 두께 5.0mm, 냉연판 두께 1.5mm, 냉연판 어닐링 온도 1050℃의 조건으로 제조한 Cr 함유 내열강(0.003 C-0.5 Si-0.5 Mn-0.02 P-0.001 S-14.5 Cr-0.6 Nb-1.4 Mo-0.01 N)의 열연판을 어닐링하고, 300℃까지 30℃/sec 이상으로 냉각한 경우에 있어서, 열연판 어닐링 온도와 냉연 어닐링판의 평균 r치의 관계를 나타낸다.
도 3으로부터, 열연판을 900 내지 1000℃로 가열하고, 300℃까지 30℃/sec 이상으로 냉각함으로써 냉연 어닐링판의 r치는 1.4 이상이 되는 것을 알 수 있다(도 중 PI의 범위 참조).
본 열연판의 재결정 온도는 1050℃이고(도 중, Tre 참조), 900 내지 1000℃에서는 미재결정 조직임에도 불구하고 평균 r치가 높다. 그 이유는 Nb 석출물 (Nb(C, N), 라베스상) 중에서, 특히, 라베스상이 그 후의 냉연판 어닐링 시에, 재결정을 촉진시키는 데 충분한 분량 및 크기로 석출하고 있기 때문이다.
본 발명의 범위(도 중, PI의 범위)를 벗어나면, 제조 과정에 있어서 적정한 석출물이 얻어지지 않고, 그 결과, 냉연 어닐링판에 있어서, X선 강도비가 바람직한 범위로부터 벗어나, 바람직한 r치가 얻어지지 않는다.
또한, 1000℃ 보다 높은 온도에서 열연판을 어닐링하면, Nb계 석출물의 대부분이 고용되어, 냉연판의 어닐링 시에 재석출되고, 페라이트상의 재결정이 현저하게 지연되어, r치를 높이는 재결정 방위의 발달이 억제되어 버린다.
한편, 900℃ 미만에서 열연판을 어닐링하면, 0.1μm 이하가 미세한 라베스상이 다량으로 석출되고, 그 후의 냉연판의 어닐링 시 미세한 라베스상이 재결정을 저해하는 핀으로서 작용하여, 페라이트상의 재결정이 현저하게 지연된다.
냉각 속도는 냉각시에 미세 라베스상을 석출시키지 않기 때문에 빠른 쪽이 좋고, 30℃/sec 이상의 냉각 속도이면 좋다.
열연판의 재결정 온도는 합금 성분에 따라 변화한다. 또 다른 특성과의 관계에서, 열연판에 재결정시킬 필요가 있는 경우도 있다. 본 발명자는 그 때에는 일단, 재결정 온도 이상에서 열처리하고, 그 후에, 상기 라베스상을 제어하기 때문에, 900 내지 1000℃로 가열·유지하는 방법이 유효함을 알아내었다.
도 4에, 슬라브 가열 온도 1150℃, 권취 온도 500℃, 열연판 두께 5.0mm, 열연판 가열 온도 1100℃, 냉연판 두께 1.5mm, 냉연판 어닐링 온도 1050℃의 조건으로 제조한 Cr 함유 내열강(0.003 C-0.5 Si-0.5 Mn-0.02 P-0.001 S-14.5 Cr-0.6 Nb-1.4 Mo-0.01 N)의 열연판을 어닐링하고, 300℃까지 30℃/sec 이상에서 냉각한 경우의 열연판 어닐링 온도 유지 시간과 냉연 어닐링 판의 평균 r치의 관계를 나타낸다.
도 4로부터, 재결정 완료 후에 900 내지 1000℃로 가열하여 60초 이상 유지 하면, 평균 r치 1.4 이상을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명 범위(도 중, PI의 범위)를 벗어나면, 제조 과정에 있어서 적정한 석출물이 얻어지지 않아 그 결과, 냉연 어닐링판에 있어서, X선 강도비가 바람직한 범위로부터 벗어나, 바람직한 r치가 얻어지지 않는다.
열연판을 재결정 온도 이상으로 가열하는 방법은 강대를 연속적으로 열처리하는 연속 어닐링 방법이어도 장시간을 요구하는 배치식 어닐링 방법이어도 무방하다. 또한 900 내지 1000℃로 가열·유지하는 방법은 재결정 온도로 가열한 후, 일단, 실온까지 냉각하고, 그 후, 재가열하는 방법이어도 좋고, 재결정 온도로 가열한 후의 냉각 과정으로 유지하는 방법이어도 좋다. 또한, 이 경우에 있어서도, 전술한 이유로 냉각 속도는 300℃까지 30℃/sec 이상으로 한다.
전술한 바와 같이, Nb 석출물의 석출량과 사이즈를 컨트롤하기 위하여, 열연판을 재결정 온도 이하로 장시간 열처리하여도 된다. 특히, 750 내지 950 ℃에서 1 내지 30시간 유지하면, Nb 석출물은 적당한 석출 형태가 되고, 가공성 향상에 기여한다. 열처리는, 열연판의 배치식 어닐링이어도 좋고, 열연 권취시의 가열 유지이어도 좋다. 열처리 온도는 생산 능률의 관점에서, 800 내지 900℃로 1 내지 10시간이 바람직하다.
다음으로, 실시예에 대해서 설명하나, 실시예에 채용하는 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 실증하기 위하여 채용하는 하나의 조건예이고, 본 발명은 이 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고 본 발명 목적을 달성하는 한, 여러 가지 조건을 채용할 수 있다.
표 1 및 표 2에 나타내는 성분 조성의 강을 용제하여 슬라브로 주조하고, 상기 슬라브를 열간압연하여, 5.0mm 두께의 열연판으로 하였다. 그 후, 열연판를 연속 어닐링하고, 산세하고, 1.5mm 두께까지 냉간압연하고, 이어서, 연속 어닐링-산세를 실시하여 제품판으로 하였다. 표 3 및 표 4에, 그 제조 조건을 나타낸다.
상기 제품판으로부터 시험편을 채취하고, 판 두께 중심 영역부의 X선 강도, r치 및 신장을 측정하였다. X선 강도와 r치의 측정 방법은 전술한 방법과 같다.
신장은 제품판으로부터 JIS13호 B 시험편을 채취하고, 압연 방향으로 인장을 실시하고, 파단 신장을 구하였다. 이 때, 신장이 30% 미만이면, 제품판은 r치가 높다고 하더라도, 신장 성형을 감당할 수 없기 때문에, 30% 이상의 신장이 필요하다.
Figure 112004035917867-pct00001
Figure 112004035917867-pct00002
Figure 112004035917867-pct00003
Figure 112004035917867-pct00004
표 1 및 표 2로부터 다음 사실을 알 수 있다. 본 발명에 규정하는 성분 조성을 가지는 강으로 제조한 제품판은 비교예의 제품판에 비하여 평균 r치가 높고, 가공성이 우수하다. 성분 조성이 본 발명 범위라고 하더라도, X선 강도비가 본 발명 범위로부터 벗어나면, 바람직한 X선 강도가 얻어지지 않아 r치는 향상되지 않는다.
또한 Si, Mn, P, S, Cu 및 Ti가 각각의 함유량의 상한을 벗어나는 경우, X선 강도에 영향을 주는 석출물이 적기 때문에, X선 강도 및 r치는 본 발명 범위를 만족하지만, 고용 강화나 입계 편석에 의해 신장이 현저하게 저하된다.
C 및 N이 각각의 함유량의 상한을 벗어나면, 고용 C, N이 증가하고, 바람직한 X선 강도가 얻어지지 않는 동시에, 신장이 저하한다. Cr, Nb, Mo, Sn 및 W는 금속간 화합물을 형성하거나, 입계에 편석하는 원소이기 때문에, 그 함유량이 본 발명에 규정하는 함유량의 상한을 벗어나면, 미세 석출물의 다량의 석출과 고용 강화에 의하여 바람직한 X선 강도와 신장이 얻어지지 않는다.
단, Nb와 Mo에 대하여는 본 발명에 규정하는 함유량의 하한을 벗어나면, 라베스상이 충분히 석출되지 않거나, C, N의 고정이 충분하지 않기 때문에, X선 강도가 낮아지고, 바람직한 r치가 얻어지지 않는다. 또한, Mg의 과도한 첨가는 X선 강도에 대한 영향은 적지만 석출물이나 산화물이 너무 조대하게 되어 신장의 저하를 가져온다.
또한 표 3 및 표 4에 제조 조건의 영향을 나타내나, 본 발명 제조 방법에 의하여 제조한 제품판은 평균 r치가 1.4 이상, X선 강도비가 2 이상으로 높고, 가공성이 우수하다.
제조 조건이 본 발명에서 규정하는 범위를 벗어나면, 제조 과정에 있어서 적정한 석출물이 얻어지지 않고, 그 결과, 냉연 어닐링판에 있어서 X선 강도비가 바람직한 범위로부터 벗어나 바람직한 r치가 얻어지지 않는다.
더우기, 슬라브 두께, 열연판 두께 등은 적당하게 설계하면 좋다. 또한 냉간압연에 있어서, 압하율, 롤 조도, 롤 지름, 압연 오일, 압연 패스 회로, 압연 속도, 압연 온도 등도 적당하게 선택하면 좋다.
또한, 냉간 압연의 도중에 중간 어닐링을 사이에 두고 2회 냉연법을 채용하면, 제품판의 특성은 더욱 향상된다. 중간 어닐링과 최종 어닐링은 수소 가스 또는 질소 가스 등의 무산화 분위기에서 실시하는 광휘 어닐링이든, 대기중에서 실시하는 어닐링이든 상관없다.
본 발명에 의하면, 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판을 특별한 신규 설비를 필요로 하지 않고 효율적으로 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 유용한 발명이고, 산업상의 이용 가능성이 큰 것이다.

Claims (8)

  1. 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 판 두께 중심 영역부의 X선 강도비 {111}/({100}+{211})가 2 이상임을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    또한, 질량%로, Cu:0.5 내지 3.0%, W:0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr함유 내열 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    또한, 질량%로, Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판.
  4. 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P: 0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열연 가열 온도 1000 내지 1150℃, 마무리 압연 종료 온도 600 내지 800℃로 열연하고, 권취 온도 500℃ 이하에서 권취하고, 이어서, 권취한 열연강판을 900 내지 1000℃로 가열한 후, 300℃까지 3O℃/sec 이상으로 냉각하고, 그 후, 산세, 냉연, 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
  5. 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S:0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19%, N:0.001 내지 0.020%, Nb: 0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열연가열 온도 1000 내지 1150℃, 마무리 압연 종료 온도 600 내지 800℃로 열연하고, 권취 온도 500℃ 이하에서 권취하고, 이어서, 권취한 열연강판을 900 내지 1000℃에서 60sec 이상 유지하고, 이어서, 300℃까지 30℃/sec 이상으로 냉각하고, 그 후 산세, 냉연, 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
  6. 질량%로, C:0.001 내지 0.010%, Si:0.01 내지 0.60%, Mn:0.05 내지 0.60%, P:0.01 내지 0.04%, S: 0.0005 내지 0.0100%, Cr:14 내지 19% N:0.001 내지 0.020%, Nb:0.3 내지 1.0%, Mo:0.5 내지 2.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열연 가열 온도 1000 내지 1150℃, 마무리 압연 종료 온도 600 내지 800℃로 열연하고, 권취 온도 500℃ 이하로 권취한 후, 이어서, 권취한 열연강판을 750 내지 950℃에서 1 내지 30시간 유지하고, 이어서, 300℃까지 30℃/sec 이상으로 냉각하고, 그 후, 산세, 냉연, 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강은, Cu:0.5 내지 3.0%, W: 0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상, 및 Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강은, Cu:0.5 내지 3.0%, W: 0.01 내지 1.0%, Sn:0.01 내지 1.00%의 1종 또는 2종 이상, 또는 Ti:0.01 내지 0.20%, Al:0.005 내지 0.100%, Mg:0.0002 내지 0.0100%, B:0.0003 내지 0.001%의 1종 또는 2종 이상을 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 Cr 함유 내열 강판의 제조 방법.
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