KR100720278B1

KR100720278B1 - Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강의 고속산세방법

Info

Publication number: KR100720278B1
Application number: KR1020050129407A
Authority: KR
Inventors: 김광태; 원태연; 류승기; 손원근
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-05-22

Abstract

본 발명은 Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강 슬라브를 통상의 열간압연 과정에서 행하는 압하율로 압연을 실시하고 소둔산세 후 Z-mill 냉간압연기를 이용하여 냉간압연한 후 산화성 분위기에서 소둔열처리된 스테인리스강판을 산세처리하였을 때 짧은 시간내에 우수한 표면광택도를 얻기 위한 냉연산세공정을 사용하는 산세방법을 제공한다.

본 발명에 의한 산세공정은 5000A이상의 전류가 인가된 중성염 전해와 황산전해를 연속실시한 후,3000~5000A가 인가된 질산전해후 질산과 불산의 혼산침지를 실시하는 것을 특징으로 한다.

안정화, 페라이트계, Nb, 스테인리스강, 산세, 광택도

Description

Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강의 고속산세방법{A high speed descaling method for stabilized ferritic stainless steel having Nb and high Cr}

도 1은 Ti 안정화 18wt% Cr 함유 고 Cr 페라이트계 스테인리스강의 소둔스케일 특성을 도시한 도면이고,

도 2는 Nb 안정화 18wt% Cr 함유 고 Cr 페라이트계 스테인리스강의 소둔스케일 특성을 도시한 도면이다.

본 발명은 Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스 냉연 소둔 강판의 100mpm 이상의 고속 산세방법에 관한 것이고, 더 상세하게 냉간압연 한 후에 소둔 열처리된 스테인리스강판에 대한 산세처리시에 단시간내의 균일한 산세효과를 통해 제품의 표면광택도 향상을 도모할 수 있는 Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스 냉연강판용 산세방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인리스강 슬라브는 열간압연과 냉간압연 후에 재결정 및 응력제거를 위하여 반드시 소둔 열처리를 실시한다. 이 소둔 열처리는 산화성 분위기에서 행해지므로 표면에 형성된 산화 스케일을 산세공정을 통해서 제거시켜 주어야 매끄러운 표면상태를 갖는 스테인리스 강판으로 제조된다.

통상적으로 알려진 스테인리스 냉연강판의 소둔 후 산세 처리 방법은, 용융염에서 전처리를 실시한 후 황산조 침적 공정을 거치고 질산전해를 한 후 질산과 불산의 혼산조를 통과시키는 용융염 이용 산세방법과 중성염 전해 후 질산전해하고 질산과 불산의 혼산조에서 침지하는 중성염전해 이용 산세방법으로 크게 2가지로 분류된다. 용융염 이용 산세방법의 산세는 속도가 강판 두께 1mmt 기준 70mpm 이하로 한정되어 있어 근복적으로 고속 산세가 불가능하므로, 100mpm 이상의 고속 산세를 원하는 경우는 주로 중성염전해 이용 산세방법을 적용하고 있다.

스테인리스강은 소둔 열처리 동안 표면에 치밀한 조직의 Fe-Cr 산화 스케일이 형성되며, 중성염전해 이용 산세방법의 장점은 오스테나이트계 스테인리스 강에서와 같이 Fe-Cr 산화 스케일 형성 시 Cr 농도가 높을 경우 쉽게 제거할 수 있다는 점이며, 이러한 산화 스케일이 형성되면 모재에 손상을 주지 않고 산세를 행할 수 있다. 비록 Fe-Cr 산화 스케일의 표층부 쪽이 Cr 함량이 높아 중성염전해에서 제거가 용이하더라도, 모재에 가까워질수록 Fe 성분이 높아 지기 때문에 100mpm 이상의 빠른 속도로 산세시 완전히 용해시키기에는 한계가 있어, 산화스케일의 원할한 용 해를 위해서는 반드시 질산전해 및 질산과 불산의 혼산조 침지 공정을 반드시 적용하여야 한다.

특히 고 Cr 함유 페라이트계 스테인리스강에서 불순물로 일부 함유되는 C 및 N 에 의한 예민화 현상을 안정화 시키기 위해 Ti를 첨가하는 경우는, 도 1에 보이는 바와 같이 전반적으로 모재까지 산화 스케일 중 Fe 성분에 비하여 Cr 함량이 상대적으로 높으며, 모재 부근 산화스케일에 Fe가 풍부하더라도 비교적 얇고 특이한 산화물이 존재하지 않기 때문에, 중성염전해산세/질산전해/질산과 불산의 혼산조 침지 과정에서 100mpm 이상의 속도로 별 어려움 없이 산세가 가능하다.

Ti를 이용하여 안정화시킨 강은 Ti가 제강/연주 중 산소와 쉽게 결합되어 Ti 산화물을 형성하고 이것이 표면결함을 일으키는 경향이 커 제품의 실수율을 떨어뜨리기 때문에, 이를 방지하기 위해 동일한 안정화 효과를 볼 수 있고 표면결함 생성을 억제할 수 있는 Nb을 첨가하는 경우에 점점 증가하는 추세이다. 하지만 Nb를 첨가하는 경우는 통상적인 중성염전해 이용 산세방법에 의해 100mpm 이상의 고속으로는 산세가 매우 어렵다는 문제점이 있다. Nb 안정화 강의 산세가 어려운 이유는 Ti 안정화 강의 경우와 비교하여 표면에 형성되는 Fe-Cr 산화 스케일의 중성염전해에서의 용해 속도가 떨어지기 때문으로, 별도의 처리없이 100mpm 이상의 고속으로 완벽한 산세를 이루기 위해서는 후 공정에서 과도한 질산전해나 고농도의 혼산처리를 필요로 하게 되며 이 경우 미려한 표면을 얻기가 힘들게 된다.

따라서, Nb 첨가 안정화 고 Cr 페라이트계 스테인리스강을 제조 함에 있어 100mpm 이상의 고속으로 산세가 가능하면서도 표면광택도가 향상된 제품을 생산할 수 있는 효과적이면서도 우수한 산세방법이 요구된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, Nb 안정화 고 Cr 페라이트계 스테인리스강 냉간 압연 코일을 100mpm 이상의 고속으로 산화성 분위기에서 소둔열처리하고 산세처리 시, 강판 표면광택도가 압연방향에서 광원입사각 60°로 측정하여 300 이상을 나타낼 수 있도록 균일하면서도 우수한 산세효과를 나타낼 수 있는 스테인리스 냉연강판용 산세방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, Nb 첨가 안정화 고 Cr 페라이트계 스테인리스강 냉간압연 코일을 산화성 분위기에서 100mpm 이상의 고속으로 소둔열처리한 후 산세할 때, 중성염전해에서 잘 용해되지 않는 표면 산화 스케일을 원활히 용해시켜 후속되는 산세 공정에서 과도한 질산전해나 고농도의 혼산처리를 피하여 미려한 표면을 얻게 하기 위하여, 통상적인 산세 공정인 중성염전해 이용 산세방법에서 중성염전해와 질산전해 사이에 산세능이 뛰어난 황산전해 공정을 추가하는 것을 특징으로 한다. 이 방법을 적용하면 중성염전해에서 용해속도가 늦은 Cr 함량이 적은 Fe-Cr 산화스케일의 용해를 촉진시켜, 100mpm 이상의 고속으로 산세에서도 과도한 질산전해 및 고농도의 혼산 공정을 피하여 미려한 표면을 얻을 수 있다. 이를 위하여, 본 발명은 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스테일을 제거하기 위한 Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강의 산세방법에 있어서,5000A이상의 전류가 인가된 중성염 전해와 황산전해를 연속실시한 후,3000~5000A가 인가된 질산전해후 질산과 불산의 혼산침지를 실시하는 페라이트계 안정화 스테인리스강의 고속 산세방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 Nb 안정화 고 Cr 페라이트계 스테인리스 강의 소둔시 형성되는 산화 스케일 특성을 보이는 그림으로, 도 1에 보인바와 같은 Ti 안정화 강의 산화 스케일과 비교 시 스케일내에 Cr 함량이 작을 뿐아니라, 스케일/모재 계면에 잘 발달된 SiO2 층이 형성되어 있다.

기존의 중성염전해 이용 산세방법에서 적용한다고 가정할 때 각 조별로 산세 능력을 고찰하면 다음과 같다. 중성염전해는 비교적 Cr 함량이 높은 Fe-Cr 산화 스케일 용해에 적합하기 때문에 Cr 함량이 낮은 경우 100mpm 이상의 고속으로 산세시 스케일 용해 속도가 충분하지 못할 수있다. 질산전해는 Fe 함량이 높은 Fe-Cr 산화 스케일 용해에 적합하나 중성염전해에서 Cr 함량이 비교적 높은 산화 스케일이 잔존되어 넘어들어오면 전류밀도가 과도하게 적용된 질산전해를 하여야 하기 때문에 역시 무리가 따를 수 있다. 스케일/모재 계면에 잘 발달된 SiO2 층은 질산과 불산의 혼합용액 내에서 만 용해가 가능하기 때문에 Ti 안정화강에 비하여 불산의 농도는 높지만 적절한 농도를 적용하면 100mpm의 고속 산세가 가능하다.

열처리시 강판 표면에 형성되는 산화 스케일은 소둔온도가 증가할수록 산화스케일 층내의 Cr 성분의 비가 높아져 중성염전해산세에서의 용해성은 좋아지나 산화 속도의 증가로 스케일 두께가 증가되어 전반적인 산세속도는 오히려 떨어지게 되므로, 이 방법 역시 적절한 방법이 아니다.

따라서, Nb 안정화 고 Cr 페라이트계 스테인리스 강의 소둔시 형성된 산화 스케일을 100mpm 이상의 고속으로 완벽히 용해시키기 위해서는, 질산전해 공정 전에 산화 스케일을 가능한 많이 용해시켜 질산전해에 가장 적합한 산화 스케일만 잔존시키는 조건을 찾는 것이 중요한 인자라 할 수 있다. 이를 달성하기 위해서는 중성염전해 후 질산전해 전에 황산전해를 적절히 적용하여 질산전해에 적합한 상태인 산화스케일만 잔존시킨다면 효과적인 고속산세가 가능하다.

통상적으로 전해 산세조를 설계 함에 있어 전해조 길이 30m 당 약 10,000A 를 인가할 수 있게 설계된다. 질산 전해 시 인가전류가 너무 높으면 산세 효과가 떨어지는 경향을 보이므로 4000A 로 고정하였으며, 중성염전해 및 황산전해에서 전류밀도를 변화 시켰으며 마무리 혼산처리에 따른 변화를 고찰하였다. 표 1은 중성염전해/황산전해/질산전해/질산-불산 혼합용액 침적의 공정을 거친 강판의 표면 광택도를 측정한 결과이다.

Nb 안정화 18Cr 페라이트 스테인리스 강의 전해산세 결과

조건		중성염전해 Na ₂ SO ₄ , 150 g/ℓ (50~80℃)	황산전해 H ₂ SO ₄ , 150 g/ℓ (50~80℃)	질산전해 HNO ₃ , 100 g/ℓ (40~70℃)	혼산처리 (30~60℃)	광택도 (60˚)	판 정
조건		전류 (A)	전류 (A)	전류 (A)	HF (g/ℓ)	광택도 (60˚)	판 정
발명 조건	1	7,500	7,000	4,000	1.5	348	◎
	2	7,500	7,000	4,000	1.0	330	◎
	3	7,500	7,000	4,000	0.5	305	O
	4	6,000	8,364	4,000	1.0	320	◎
	5	6,000	5,000	4,000	1.84	310	O
비교 조건	6	8,523	5,000	4,000	1.0	293	△
	7	7,500	3,000	4,000	1.5	290	△
	8	7,500	3,000	4,000	0.5	270	△
	9	6,000	5,000	4,000	1.0	286	△
	10	4,500	8,364	4,000	1.5	299	△
	11	4,500	7,000	4,000	1.5	291	△
	12	10,000	-	4,000	1.5	245	X
	13	6,000	5,000	4,000	0.16	230	X
	14	6,000	1,636	4,000	1.0	233	X
	15	4,500	7,000	4,000	0.5	198	X
	16	4,500	3,000	4,000	0.5	201	X
	17	3,477	5,000	4,000	1.0	105	X

◎ : 광택우수(350 이상), ○ : 광택양호(300~349), △ : 광택보통(250~299), X : 광택불량(249 이하)

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 황산전해공정을 거치지 않은 #12 조건에서는 중성염 전해시 10,000A 의 높은 전류를 인가하여도 양호한 광택도를 얻을 수 없다.

반면 중성염전해 시 전류를 절반수준인 6,000A 로 낮추어도 인가전류 5,000A 이상의 황산전해 공정을 거치면 #1, #2, #3, #4 및 #5 조건에서 보이는 바와 같이 광택도 300 이상의 양호한 광택도를 얻을 수 있다. 황산전해 시 인가전류가 5,000A 이하인 #6, #7, #8, #9, #13 및 #14 의 경우는 근본적으로 광택도가 나빠 충분한 산세가 이루어진다고 볼 수 없다. 혼산의 농도가 높을수록 광택도가 다소 높아지는 경향을 보이나 향상 정도는 한계가 있다.

황산전해를 적용하다라도 #10, #11, #15, #16 및 #17 에서와 같이 중성염전해 시 전류밀도가 5,000A 이하로 원천적으로 크롬 농도가 높은 산화물을 충분히 용해시키지 못하면 후공정에서 조건을 변화시켜도 향상효과는 미비한 것으로 나타났다.

따라서, Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강은 산세 시 반드시 중성염전해 후 황산전해를 실시해주어야 완벽한 산세를 이룰 수 있으며, 양호한 광택도를 확보할 수 있다. 이때 인가 전류는 중성염전해 및 황산전해 시는 5,000A 이상, 질산전해 시는 3,000~5,000A 로 하고 혼산처리 시 불산의 함량은 0.5~2.0 g/ℓ 로 함이 적당하다. 불산의 함량은 중성염전해 및 황산전해 시 인가하는 전류밀도가 높을수록 반비례하여 적정히 감소하여야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강은 산세 시 산세조를 중성염전해/황산전해/질산전해/질산-불산 혼산처리 되게 구성함으로써, 냉연소둔강판을 단시간에 산세시킴과 아울러 양호한 표면광택도를 얻을수 있음을 알 수 있다.

Claims

열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스테일을 제거하기 위한 Nb첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강의 산세방법에 있어서,

상기 강종은 5000A이상의 전류가 인가된 중성염 전해와 황산전해를 연속실시한 후,3000~5000A가 인가된 질산전해후 질산과 불산의 혼산침지를 실시하는 것을 특징으로 하는 Nb 첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강의 고속 산세방법.
제1항에 있어서,

상기 혼산침지시의 불산의 함량은 0.5~2.0 g/ℓ인 것을 특징으로 하는 Nb 첨가 고 Cr 페라이트계 안정화 스테인리스강의 고속 산세방법.