KR100706524B1 - 리징 특성이 개선된 페라이트계 스테인레스강의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 16~22% 크롬(Cr)을 함유한 페라이트계 스테인레스강의 리징성을 개선하기 위한 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 중량%로, C 0.05% 이하, Ti 0.7%이하, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, P 0.04%이하, S 0.03%이하, Cr 16.0~22%, Ni 0.5% 이하, Mo 1.0% 이하, N 0.05% 이하, Cu 1.0%이하, Al 0.15% 이하, 잔부 Fe 및 기타 통상적인 불순물로 이루어진 스테인레스강의 제조에 있어서, 상기와 같이 조성된 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간 압연할 때 마무리 압연 공정에서의 압연 시작 두께 및 압연 마무리 두께를 조절하여 압연하고 리징 높이(mm)가 20㎛ 이하가 되는 것을 특징으로 하는 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조 방법을 제공한다.

페라이트계 스테인레스강, 리징, 전단변형

Description

리징 특성이 개선된 페라이트계 스테인레스강의 제조 방법 {a method of manufacturing ferritic stainless steel with improved ridging properties}

도 1은 유한요소법으로 해석한 마무리 압연 공정에서의 누적 전단변형율인 E13와 냉연소둔판재의 리징 높이 측정값을 비교한 그래프도이다.

본 발명은 페라이트 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로, 특히 건축자재, 주방용기, 가전제품 등에 주로 사용되는 16~20% 크롬(Cr)을 함유한 냉연판재의 리징특성을 개선하기 위한 페라이트 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 페라이트(ferrite)계 스테인레스강은 성형가공 시 주름형태의 표면결함이 발생되는데 이러한 현상을 리징(ridging)이라 부른다. 리징의 발생원인은 근원적으로 주조조직 내 주상정의 발달에 기인한다. 즉, 일정 방위를 갖는 주상정이 압연 또는 소둔 공정에서 파괴되지 않고 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께방향으로 변형거동을 나타내어 리징 결함으로 표출 된다. 이러한 리징결함은 제품의 외관을 나쁘게 할 뿐만 아니라 리징이 심하게 발생할 경우 성형 후에 추가의 연마공정을 필요로 하므로 최종제품의 제조단가를 상승시키는 원인이 된다.

그 동안 많은 연구가들에 의해 페라이트계 스테인레스강의 리징성을 개선시키는 다양한 제조방법이 제안되어 왔다. 기본적으로는 일본의 사와타니(Sawatani)의 연구보고 (Nippon Steel Tech. Report, 21(1983), p.275)와 같이 등축정율 비를 향상시켜 주상정의 분율을 줄임에 의해 리징성을 개선하는 방법이 있다. 이러한 등축정율 제어는 리징을 유발하는 근원적 원인을 해결하는 방법이며, 통상의 압연에 의하여 리징특성이 우수한 강판을 얻기 위해서는 등축정율의 하한이 60% 수준이 되어야 한다.

제조공정 중에서 공정변수를 조절을 통한 리징억제의 대표적 사례로서, 재결정을 촉진시키기 위하여 열간압연온도(JP1975-016616, JP2000-256748), 열간압연 압하율(JP2000-256748), 소둔 온도 등의 적정화(JP1983-199822), 냉연 재결정회수 증가를 위한 냉연 시 중간소둔공정의 추가(JP1989-118341)와 같은 다양한 리징 특성 향상 방법이 공지되어 왔다.

전술한 바와 같이 리징성 개선을 위해서 슬라브 등축정율과 같은 주조조직의 개선뿐만 아니라, 제조 공정 변수들의 조절 또한 중요하다. 특히, 낮은 등축정율에 기인하여 발생할 수 있는 최종 냉연제품의 리징성 불량을 억제하기 위해서 열연 공정에서 공정 조건 관리가 필수적으로 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기의 요망에 의하여 안출된 것으로, 등축정율이 낮은 소재로부터 발생하는 최종 냉연소재의 리징성 불량율을 저하시키기 위해서 열간 압연할 때 마무리 압연 공정에서의 압연 시작 두께 및 압연 마무리 두께를 조절하여 압연하는 것을 특징을 하는 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로, C 0.05% 이하, Ti 0.7%이하, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, P 0.04%이하, S 0.03%이하, Cr 16.0~22%, Ni 0.5% 이하, Mo 1.0% 이하, N 0.05% 이하, Cu 1.0%이하, Al 0.15% 이하, 잔부 Fe 및 기타 통상적인 불순물로 이루어진 스테인레스강 슬라브를 열간 압연할 때 마무리 압연 공정에서의 압연 시작 두께 및 압연 마무리 두께를 조절하여 압연하고 리징 높이(mm)가 20㎛ 이하가 되는 것을 특징으로 하는 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

먼저 본 발명에 적용되는 소재의 강은 이미 공지되어 있는 안정화 페라이트계 스테인레스강이다.

리징 결함을 일으키는 것으로 알려진 {001}<110> 방위는 t/4 이하의 두께 중심부에서 존재하며 평면 변형을 받는 상태에서 안정하게 존재하는 방위이다. 더구 나 이러한 방위를 가지는 결정립은 변형할 때 내부 축적 에너지가 적어서 재결정이 잘 일어나지 않기 때문에 이러한 방위를 가지는 결정립군이 최종 제품까지 남게 된다. 그러나 평면 변형 상태에서 안정하게 존재하는 {001}<110> 방위의 집합 조직에 전단 변형을 부가하게 되면 다른 방위를 가지는 결정립으로 바뀌어질 수 있다. 또한 결정 방위가 바뀌게 되면 재결정이 잘 일어나게 되므로 조대한 결정립군이 파괴되어 리징성을 개선할 수 있게 된다.

본 발명은 리징 높이가 마무리 압연 공정에서의 압연 시작 및 마무리 두께와 72%의 상관도를 갖는 사실을 발견하고 다음과 같은 수식을 도출하였다.

리징 높이 (mm) = 9.1 -0.07 X 마무리압연 시작 두께(mm) + 3.90 X 마무리압연 마무리 두께(mm)

스테인레스강의 품질관리 측면에서 미려한 표면성질을 구비한 품질이 우수한 강판이 되기 위해서는 리징 높이가 20mm이하로 유지될 것이 요구되므로, 본 발명에서는 열간 압연 중 마무리 압연 공정의 조업 인자들을 조절하여 [수학식 1]에 의해 계산된 리징 높이 값이 20㎛ 미만으로 유지되는 제조 방법을 제공한다.

이하 실시 예를 사용하여 본 발명을 설명한다

상업 생산된 페라이트계 스테인레스강을 실험에 사용하였다. 연속 주조된 200mm 두께의 슬라브를 1200℃ 이상으로 가열하여 열연 공정에서 마무리 압연 시작 및 마무리 두께를 변경시켜 열간 압연하였다. 열연 소둔 판을 냉간 압연 및 냉연 소둔하여 품질 특성 평가용 시편을 제조한 다음, 인장 시험에 의해 리징 높이를 평가하였다.

표 1에 본 실시예에 사용된 페라이트 스테인레스강의 마무리 압연 공정에서의 압연 시작 두께와 마무리 두께 및 제조된 냉연소둔판재의 리징 높이 측정 결과를 나타내었다. 리징 높이는 제조된 스테인레스강의 리징특성을 평가하기 위한 척도로서, 제조된 스테인레스강 평가용 시편을 이용하여 인장시험 후 표면조도를 통해 측정하였다.

도 1은 표 1에 나타낸 냉연 소둔재를 사용하여 측정한 리징 높이 및 [수학식 1]로 예측한 리징 높이를 비교한 그래프이다.

전술한 바와 같이 등축정율이 낮은 슬라브로부터, 품질관리 측면에서 미려한 표면성질을 구비한 품질이 우수한 강판을 제조하기 위해서는 리징 높이가 20mm이하로 유지될 것이 요구되므로, 본 발명에서는 마무리 압연 공정에서의 누적 전단 변형율을 조절하여 20mm이하의 리징 높이를 갖는 제조 조건을 확보할 수 있었다.

마무리 압연 시작 두께 (mm)	마무리 압연 마무리 두께 (mm)	Ridging 높이 (㎛)
		측정값	계산값
40	3	19.3	18.0
30	3	17.5	18.7
40	5	24.6	25.8
30	5	27.8	26.5

본 발명에 의하여 제공된 페라이트계 스테인레스강 제조법은 낮은 등축정율을 갖는 소재의 열간 압연 공정의 마무리 압연 두께의 조절을 통하여 열위한 리징 특성을 개선시킴으로써 제품의 성형 시 발생하는 표면품질 문제를 저하시키는 효과가 있다. 이에 따라 최종 성형품의 제조 원가를 절감하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 중량%로, C 0.05% 이하, Ti 0.7%이하, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, P 0.04%이하, S 0.03%이하, Cr 16.0~22%, Ni 0.5% 이하, Mo 1.0% 이하, N 0.05% 이하, Cu 1.0%이하, Al 0.15% 이하, 잔부 Fe 및 기타 통상적인 불순물로 이루어진 스테인레스강 슬라브를 열간 압연할 때 마무리 압연 두께와 리징 높이의 상관식을 하기의 관계식을 이용하여 마무리 압연 시작두께와 마무리 두께를 조절하여 압연하고 리징 높이(mm)가 20㎛ 이하가 되는 것을 특징으로 하는 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법.

   (리징 높이 (mm) = 9.1 - 0.07 X 마무리압연 시작 두께(mm) + 3.90 X 마무리압연 마무리 두께(mm))
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