KR100821088B1 - 고망간 스테인레스강의 제조방법 - Google Patents
고망간 스테인레스강의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고망간 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고망간 첨가 200계강을 통상의 오스테나이트계 스테인레스강의 소둔조건으로 열처리시 발생할 수 있는 점상 스케일을 방지하기 위한 고망간 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고망간 스테인레스강의 제조방법은, 망간 함량이 8~11%인 200계 스테인레스 스트립을 냉간 압연하는 단계 및 상기 냉간 압연된 스트립을 소둔온도가 1020~1100℃가 되도록 제어하여 소둔 열처리하는 단계를 포함한다. 또한, 소둔 열처리 단계 후, 상기 스트립을 용융염에서 염욕처리하는 단계, 황산으로 중화하는 단계 및 농도가 6~10g/l인 질산 및 농도가 1.5~2g/l인 불산으로 이루어진 혼합산에서 산세하는 단계로 이루어진 산세공정을 더 포함할 수 있다.
열처리소둔, 산세방법, 점상 스케일, 고망간 스테인레스강
Description
도 1은 스테인레스강 산세장치가 설치되어 있는 냉연라인을 도시한 개략도이다.
도 2는 산세 후 잔존한 점상스케일의 형태 및 성분을 도시한 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 도면의 설명 *
1: 전기로 2: 정련로
3: 래들 4: 재가열로
5: 열간압연기 6: 블랙코일
7: 열간소둔로/산세조 8: 화이트코일
9: 냉간압연기 10: 냉연소둔로/산세조
11: 스킨패스밀 12: 텐션레블링라인
13: 냉연코일
본 발명은 고망간 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 는 고망간 첨가 200계강을 통상의 오스테나이트계 스테인레스강의 소둔조건으로 열처리시 발생할 수 있는 점상 스케일을 방지하기 위한 고망간 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
최근 니켈(Ni) 가격이 급등함에 따라 망간(Mn)은 니켈을 대체할 수 있는 원소로 각광을 받고 있으며, 일부 스테인레스강 제조회사에서는 니켈의 일부를 망간으로 대체한 200계 스테인리스강을 생산하고 있다.
니켈과 망간은 둘 다 오스테나이트상을 형성하는 원소인데, 8% 니켈 함유강인 300계강과 구별하기 위해 망간 첨가 1~4% Ni 스테인레스강을 200계 스테인레스강이라 명명한다. 현재 시중에 유통되고 있는 200계 스테인레스강은 니켈함량이 약 1~4%, 망간(Mn) 함량이 8% 이상 함유된 강인데, 당량적으로 니켈 1당량에 망간 2당량이 해당되기 때문에 니켈함량에 따라 망간함량도 변화된다. 200계강은 이와 같이 망간이 8%이상 함유된 고망간 스테인레스강이기 때문에 300계강과 비교하여 소둔특성과 산세특성이 다르게 나타난다.
도 2는 200계 스테인레스강을 304강과 동일한 산세조건에서 산세 후 잔존한 점상스케일의 형태 및 성분을 도시한 사진이다.
즉, 200계 스테인레스강을 생산하기 위하여 304강과 유사한 소둔온도인 1150℃ 근처에서 소둔을 실시하고 304강과 동일한 산세조건에서 산세를 실시하였다.
도 2에서 보는 바와 같이, 종래의 300계 소둔산세조건으로 소둔 및 산세를 할 경우 산세 후 점상스케일이 형성되어 표면품질이 저하되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 점상 스케일이 표면에 그대로 잔존하여 스케일을 완전히 제거하기 위해서는 별도의 기계적 또는 화학적 처리가 필요하다. 또한, 산세 후 점상스케일은 연마 등 기계적 방법을 이용하여 제거를 하여도 점상 스케일 직하에는 공식형태의 흠(움푹 들어간 홈)이 남아 있어 표면결함의 원인이 되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 점상 스케일 발생이 되지 않는 소둔온도 설정과 합금성분중 망간 함량 조절을 통해 균일한 스케일을 형성시켜 산세가 용이하게 함으로써, 산세 후 표면품질이 우수한 고망간 스테인레스강을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고망간 스테인레스강의 제조방법은, 고망간 스테인레스강의 망간 함량은 8~11%이며, 스테인레스 스트립을 냉간 압연하는 단계 및 냉간 압연된 스트립을 소둔온도가 1020~1100℃가 되도록 제어하여 소둔열처리하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테인레스강은 200계 강종임을 특징으로 한다.
한편, 상기 소둔 열처리 단계 후, 스트립을 용융염에서 염욕처리하는 단계, 황산으로 중화하는 단계, 및 농도가 6~10g/l인 질산 및 농도가 1.5~2g/l인 불산으로 이루어진 혼합산에서 산세하는 단계로 이루어진 산세공정을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 스테인레스강 산세장치가 설치되어 있는 냉연라인을 도시한 개략도이다.
본 발명은 8% 이상의 고망간 스테인리스강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 일반적인 제조공정은 도 1에서와 같이 원료 및 스크랩을 사용하여 전기로(1)에서 용해하여 AOD 또는 VOD를 이용하여 정련한 다음 연속주조공정(3)에서 두께 200mmt정도의 슬라브를 생산한다. 슬라브는 열연공장에서 열간압연을 위하여 재가열로(4)에서 가열한 다음 열간압연기(5)에서 두께 약 3~5mmt로 열간압연하여 블랙코일(6)을 생산한다. 블랙코일(6)은 완전히 재결정되지 않은 조직이므로 열연소둔 및 산세공정(7)을 통하여 소둔 및 산세를 실시한다. 이렇게 생산된 코일을 화이트(white)코일(8)이라 하는데, 화이트 코일상태로 출하되거나 더 얇은 두께로 압연하기 위하여 냉연공장에서 냉간압연기(9)로 필요두께로 압연을 실시한다. 이렇게 생산된 냉연코일은 경도가 높아 가공이 힘들어 냉연소둔 및 산세공정(10)을 통하여 재결정 및 산세를 실시해야 한다. 산세된 냉연코일은 스킨패스밀(11)과 텐션레블러(12)로 표면광택 및 형상을 제어하여 최종적으로 냉연제품(13)이 얻어진다.
이상 기술한 내용이 200계 스테인리스강의 생산공정으로서 냉연소둔 및 산세공정(10)은 소둔로(10-a)~혼산조(10-d)로 상세히 세분화되고 냉연표면품질은 냉연소둔 및 산세공정을 얼마나 효율적으로 관리하느냐에 따라 좌우된다고 할 수 있다.
여기서, 소둔온도범위는 통상의 오스테나이트계 스테인레스강이 충분히 재결정 될 수 있는 1020~1100℃ 사이의 온도범위로 제한하였는데, 이것은 1020℃ 이하 의 온도에서 소둔열처리 할 경우 소둔조직이 충분히 재결정이 일어나지 않아 연신률 등 가공성이 떨어져서 문제가 되며, 소둔온도를 1100℃ 이상으로 할 경우에는 점상스케일 형성이 더 심하게 일어 나고 산화량이 커서 모재 손실이 크기 때문에 현재의 304 소둔온도 이하로 제한하여 최적조건을 도출하고자 하기 위함이다.
또한, 합금성분이 점상스케일 형성에 미치는 영향은 고망간 스테인리스강(200계강)이 304강의 Ni 성분을 Mn으로 대체했을 뿐 나머지 원소는 거의 유사하기 때문에, 본 발명에서는 Mn 원소가 점상스케일 형성에 미치는 영향에 국한하여 문제해결 방법을 찾고자 하였다.
Mn의 함량은 8~11% 범위로 하여 점상스케일이 생성되지 않는 것을 전제로 한다. 왜냐하면, Mn 함량이 12% 이상이거나, 소둔온도가 1150℃ 이상이 되어 점상스케일이 생성되면 산세 후에도 점상스케일이 완전히 제거되지 않을 뿐만 아니라 설사 점상스케일을 연마 등과 같은 기계적 방법으로 제거하더라도 점상스케일이 존재하던 직하의 자리는 공식형태의 흠(움푹 들어간 홈)에 의해 정상제품이 되기 어렵기 때문이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 설명한다.
[실시예]
냉간압연기(9)에서 냉연한 소둔되지 않은 200계 시편을 사용하여 표 1의 소둔 조건에서 열처리하여 점상스케일이 발생되지 않는 온도영역을 도출하였다.
표 1. 소둔온도, Mn 변화량에 따른 점상스케일 발생 유무
실시예 | 소둔온도 | Mn | 공연비(과잉산소,%) | 점상스케일 발생 유뮤 |
실시예 1 | 1020 | 8 | 1 | X |
실시예 2 | 1020 | 12 | 1 | O |
실시예 3 | 1020 | 8 | 8 | X |
실시예 4 | 1020 | 12 | 8 | O |
실시예 5 | 1100 | 8 | 1 | X |
실시예 6 | 1100 | 12 | 1 | O |
실시예 7 | 1100 | 8 | 8 | X |
실시예 8 | 1100 | 12 | 8 | O |
실시예 9 | 1120 | 8 | 1 | O |
실시예 10 | 1120 | 12 | 1 | O |
실시예 11 | 1120 | 8 | 8 | O |
실시예 12 | 1120 | 12 | 8 | O |
O: 점상스케일 발생
X: 점상스케일 미발생
표 1에서 보는바와 같이, 소둔온도 1020~1100℃ 영역에서는 공연비에 관계없이 Mn 첨가량에 따라 점상스케일 형성 유무가 결정되는 것을 알 수 있다. 즉, Mn함량이 8~11%에서는 1020~1100℃ 에서 점상스케일이 형성되지 않는다.
한편, 소둔온도가 1120℃ 이상 올라가면 공연비, Mn함량에 관계없이 점상스케일이 형성되는 것을 알 수 있다.
따라서, 점상스케일이 발생하지 않는 필요충분조건은 소둔온도를 1100℃ 이하, Mn함량을 8~11%로 제한해야만 한다. 위 조건을 벗어난 소둔온도 및 Mn함량 범위에서는 이미 발생한 점상스케일로 이후 산세공정에서 스케일을 완전히 제거하더라도 움푹 들어간 홈의 발생으로 표면품질 확보가 어렵다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 산세공정은 소둔 열처리 단계 후, 스트립을 용융염에서 염욕처리하는 단계, 황산으로 중화하는 단계, 및 농도가 6~10g/l인 질산 및 농도가 1.5~2g/l인 불산으로 이루어진 혼합산에서 산세하는 단계로 이루어진다.
표 2는 냉연 산세조건의 변화에 따른 산세결과를 나타낸다.
표 2. 냉연 산세조건의 변화에 따른 산세성
실시예 | HNO3농도(g/l) | HF농도(g/l) | 용액온도(℃) | 산세시간(sec.) | 산세결과 |
실시예 13 | 6 | 1 | 40 | 20 | X |
실시예 14 | 6 | 1.5 | 40 | 20 | O |
실시예 15 | 6 | 2 | 40 | 25 | O |
실시예 16 | 6 | 2 | 65 | 20 | O |
실시예 17 | 6 | 3 | 40 | 20 | ⊙ |
실시예 18 | 6 | 2 | 70 | 30 | ⊙ |
실시예 19 | 10 | 1 | 40 | 20 | X |
실시예 20 | 10 | 2 | 40 | 20 | O |
실시예 21 | 10 | 2 | 65 | 30 | O |
실시예 22 | 10 | 3 | 40 | 20 | ⊙ |
X: 스케일 잔존, O: 산세성 양호, ⊙: 과산세
점상스케일이 발생하지 않는 소둔 냉연판은 표 2의 산세조건에서 산세할 경우 표면품질이 우수한 냉연판을 얻을 수 있다. 표 2에서 보는바와 같이, 질산의 농도는 6~10g/l, 불산의 농도는 1.5~2g/l가 적절하다. 불산농도가 3g/l이상이면 과산세가 나타나 표면품질이 나빠지고, 1.5g/l 미만이면 미산세가 발생하기 때문이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아님을 이해하여야 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고망간 스테인레스강의 제조방법에 의하면, 소둔온도를 설정하고 합금성분중 망간 함량 조절을 통해 균일한 스케일을 형성시켜 점상 스케일 발생을 방지하고, 산세가 용이하게 함으로써, 산세 후 표면품질이 우수한 효과가 있다.
Claims (3)
- 고망간 스테인레스강의 제조방법에 있어서,상기 고망간 스테인레스강의 망간 함량은 8~11%이며,스테인레스 스트립을 냉간 압연하는 단계;상기 냉간 압연된 스트립을 소둔온도가 1020~1100℃가 되도록 제어하여 소둔열처리하는 단계;상기 소둔열처리된 스트립을 용융염에서 염욕처리하는 단계;상기 염욕처리된 스트립을 황산으로 중화하는 단계; 및농도가 6~10g/l인 질산 및 농도가 1.5~2g/l인 불산으로 이루어진 혼합산에서 상기 황산에서 중화된 스트립을 산세하는 단계를 포함하는, 고망간 스테인레스강의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스테인레스강은 200계 강종임을 특징으로 하는 고망간 스테인레스강의 제조방법.
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2006
- 2006-12-28 KR KR1020060137055A patent/KR100821088B1/ko not_active IP Right Cessation
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