KR100832692B1 - 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 성형성을 개선하기 위한 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 페라이트계 스테인리스강을 열간압연시, 상하 압연 롤 속도의 비율(SR), 압연롤과 압연재 사이의 마찰 계수(FC), 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련된 형상인자(l/d)를 적절히 조절하여 하기 식으로 정의되는 r-bar값이 1.7 이상이 되는 압연조건을 1회 이상 포함하는 성형성이 개선된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공한다.

r-bar = - 0.768 + 0.665×SR + 2.46×FC + 0.278×l/d

SR : 압연 상하 롤의 속도 비( V_h / V_{l ,} V_h : 빠른 롤 속도, V_l : 느린 롤 속도)

FC : 압연롤과 소재 사이의 마찰 계수

l/d : 압연 형상인자 (

)

페라이트, 스테인리스, 성형성, 롤속도 비, 마찰계수, 형상인자

Description

성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법{method of manufacturing a ferritic stainless steel with excellent forming property}

도 1은 성형성의 평가 지표인 r-bar의 측정치와 계산에 의한 예측치를 비교한 그래프도이다.

본 발명은 성형성이 개선된 페라이트 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로, 특히 열연 판재를 제조함에 있어서 성형 특성을 개선시키기 위한 페라이트 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 페라이트(ferrite)계 스테인리스강은 일정 방위를 갖는 주상정이 압연 또는 소둔 공정에서 파괴되지 않고 잔류하는 경우 성형성이 저하된다. 이와 같은 성형성의 저하를 방지하기 위하여는 여러가지 조건들의 제어가 많지만, 그 중에서 슬라브 등축정율의 향상 같은 주조조직의 개선뿐만 아니라, 제조공정 변수들의 조절이 특히 중요한 것으로 알려져 있다.

특히, 낮은 r값을 나타내는 주상정 집합조직을 높은 r값을 나타내는 집합조직으로 변화시킬 수 있도록 열연 이하 제조 공정의 변화가 필수적으로 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기의 요망에 의하여 안출된 것으로, 등축정율과 상관없이 최종 냉연소재의 성형성을 향상시키기 위해서, 열간 압연 시 상하 압연 롤 속도의 비율, 압연롤과 압연재 사이의 마찰 계수, 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련된 형상인자를 적절히 조절하여 판 두께 중심부의 집합조직을 제어함으로써 성형 특성을 향상시키는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로, C 0.10% 이하, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, P 0.050% 이하, S 0.020% 이하, Ni 2.0% 이하, Cr 8.0 ~ 30%, N 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Al 0.10% 이하, Mo 1.0% 이하, Cu 1.0% 이하, Ti 0.01~0.50 %, Nb 0.01~0.50%, V 0.01~0.30%, Zr 0.01~0.30% 및 B 0.0010~0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 Fe 및 기타 통상적인 불순물로 이루어진 스테인리스강을 열간 압연할 때 압연 롤 속도의 비율(SR)과 압연롤과 압연재 사이의 마찰 계수(FC), 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련된 형상인자(l/d)를 적절히 조절하여 식(1)로 정의되는 r-bar 값이 1.7 이상이 되도록 하는 조건의 압연을 1회 이상 실시하는 것을 특징으로 하는 성형 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법이다.

r-bar = - 0.768 + 0.665×SR + 2.46×FC + 0.278×l/d ---------- (1)

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

일반적으로 판재의 압연변형 시 변형 상태는 전단변형률과 평면변형률의 두 가지 인자로 나타낼 수 있다. 종래의 대칭압연으로는 판재의 표면 층은 전단변형률이 중앙 층으로 갈수록 본질적 특성인 대칭성 때문에 전단변형률이 감소하여 판재의 중앙 층에서는 전단변형률이 항상 0이다. 즉 판재의 중앙 층에는 항상 평면변형률이 작용한다. 본 발명에서는 비대칭압연을 적용하여 판재의 모든 두께 층에 전단변형률을 작용시킬 수 있다. 비대칭압연 시 많은 압연변수가 존재하는데 이 변수들을 최적화하여야 모든 두께 층에서 적절한 전단변형률이 작용해 재결정을 활성화시켜 미세 조직을 변화시킴으로써 최종 냉연 제품의 성형성(r-bar)을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 비대칭 압연 시의 많은 압연 변수들과 최종 제품에서의 성형성(r-bar)과의 상관성을 조사한 결과로, 상하 압연 롤 속도의 비율, 압연롤과 압연재 사이의 마찰 계수, 압연 형상인자의 조합을 조절하여 성형 성을 개선하는데 그 특징이 있다.

(실시 예)

이하 실시 예를 사용하여 본 발명을 설명한다.

상업 생산된 여러 종류의 페라이트계 스테인레스강을 실험에 사용하였다. 통상의 압연으로 준비한 초기 두께 5 ~ 20mm의 판재를 소재로 상하 압연롤의 속도 비, 압연롤과 압연재 사이의 마찰계수, 압하율, 롤 지름, 초기 소재 두께를 변화하여 비대칭 압연 후 열연 소둔, 냉간 압연 및 냉연소둔하여 품질특성 평가용 시편을 제조한 다음, 랭크포드 테스트에 의해 성형성(r-bar)을 평가하였다.

표 1에 본 실시 예에 사용된 페라이트 스테인리스강의 열연조건 변화에 따른 냉연소둔 판재의 성형성(r-bar) 측정결과를 나타내었다. 본 발명에서는 비대칭 열연 조건의 조합과 성형성(r-bar)의 상관성을 분석하여 78.8%의 수정상관계수(R² _adj)를 갖는 수식 (1)을 도출하였으며 고성형의 기준인 1.7 이상의 r-bar값을 확보할 수 있는 압연 조건을 제시하였다.

r-bar = - 0.768 + 0.665×SR + 2.46×FC + 0.278×l/d ----------- (1)

SR: 압연 상하 롤의 속도 비 (SR = V_h / V_l)

V_h: 빠른 롤 속도

V_{l :} 느린 롤 속도

FC: 압연롤과 소재 사이의 마찰 계수

l/d: 압연 형상인자 (

)

l: 압연 롤 바이트 내의 롤과 판재의 접촉호를 투영한 길이

d: 판재의 평균 두께 d = (h₀ + h)/2

r: 압연 롤 반지름

h_0: 판재의 초기 두께

h: 판재의 최종 두께

구분	롤 속도비	마찰계수	l/d	r-bar
				측정치	예측치
발명 예 1	2	0.3	2.769	1.99	2.07
발명예 2	1.5	0.3	3.809	1.99	2.03
발명예 3	1.5	0.4	2.769	2.03	1.98
발명예 4	1.5	0.3	2.769	2.01	1.74
비교예 1	1.5	0.3	2.209	1.60	1.58
비교예 2	1.25	0.3	2.769	1.46	1.57
비교예 3	1.5	0.3	1.952	1.35	1.51
비교예 4	1.5	0.2	2.769	1.40	1.49
비교예 5	1.5	0.3	1.729	1.49	1.45
비교예 6	1.5	0.3	1.62	1.45	1.42
비교예 7	1	0.3	2.769	1.38	1.40
비교예 8	1.5	0.12	2.769	1.37	1.29

도 1은 발명예와 비교예의 비대칭 열간 압연 조건으로 제조한 강판에서 측정한 성형성(r-bar)값과 식(1)로부터 예측한 성형성(r-bar)값을 비교한 그래프이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, r-bar 값의 측정치와 예상치가 1. 7이상인 경우 성형성을 개선할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 제공된 페라이트계 스테인리스강 제조법을 이용하여 등축정율과 상관없이 비대칭 열연 조건 조합의 조절을 통하여 성형 특성을 개선시킴으로써 심가공용에도 사용 가능한 성형성이 우수한 제품을 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 중량%로, C : 0.10% 이하, Si : 1.0% 이하, Mn : 1.0% 이하, P : 0.050% 이하, S : 0.020% 이하, Ni : 2.0% 이하, Cr : 8.0 ~ 30%, N : 0.05% 이하로 조성되고, 선택적으로 Al : 0.10% 이하, Mo : 1.0% 이하, Cu : 1.0% 이하, Ti : 0.01~0.50 %, Nb : 0.01~0.50%, V : 0.01~0.30%, Zr : 0.01~0.30% 및 B : 0.0010~0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 Fe 및 기타 통상적인 불순물로 이루어진 스테인리스강을 열간 압연시, 비대칭 압연 조건과 성형 높이의 관계를 나타내는 하기 관계식을 이용하여 압연을 실시하되, 성형성 인자 r-bar 값이 1.7이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.

   r-bar = - 0.768 + 0.665×SR + 2.46×FC + 0.278×l/d

   여기서,

   SR: 압연 상하 롤의 속도 비 (SR = V_h / V_l)

   V_h: 빠른 롤 속도

   V_l: 느린 롤 속도

   FC: 압연롤과 소재 사이의 마찰 계수

   l/d: 압연 형상인자 (

   

   )

   l: 압연 롤 바이트 내의 롤과 판재의 접촉호를 투영한 길이

   d: 판재의 평균 두께 d = (h₀ + h)/2

   r: 압연 롤 반지름

   h_0: 판재의 초기 두께

   h: 판재의 최종 두께

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