KR100857681B1

KR100857681B1 - 리징 특성이 개선된 페라이트계 스테인리스강 제조방법

Info

Publication number: KR100857681B1
Application number: KR1020060137014A
Authority: KR
Inventors: 박수호; 이종석; 허무영; 강춘구
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-09-08
Also published as: KR20080061863A

Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 리징성을 개선하기 위한 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 페라이트계 스테인리스강을 열간 압연시, 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 리징높이가 15 이하가 되는 조건의 압연을 1회 이상 포함하는 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공한다.

리징높이 = 76.7 - 18.2×SR - 52.3×FC - 7.02×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, 리징, 롤속도비, 마찰계수, 형상인자

Description

리징 특성이 개선된 페라이트계 스테인리스강 제조방법{method of manufacturing a ferritic stainless steel with improved ridging property}

도 1은 리징의 평가 지표인 리징높이의 측정치와 계산에 의한 예측치를 비교한 그래프도이다.

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

일반적으로 페라이트(ferrite)계 스테인리스강은 성형가공시 주름형태의 표면결함이 발생되는데 이러한 현상을 리징(ridging)이라 부른다. 리징의 발생원인은 근원적으로 주조조직내 주상정의 발달에 기인한다. 즉, 일정 방위를 갖는 주상정이 압연 또는 소둔공정에서 파괴되지 않고 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께방향 변형거동으로 인해 리징 결함으로 표출된다. 이러 한 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 스테인리스강의 리징성을 개선시키는 다양한 제조방법이 제안되어 왔다. 기본적으로는 Sawatani의 연구보고 (Nippon Steel Tech. Rep., 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 리징저항성이 우수한 강판을 얻기 위해서는 등축정율의 하한이 60% 수준이 되어야 한다.

제조공정 중에서 공정변수 조절을 통한 리징억제의 대표적 사례로서, 재결정을 촉진시키기 위하여 열간압연온도(JP1975-016616, JP2000-256748), 열연 조압연 압하율(JP1979-011827, JP1981-055522, JP1992-341521, JP1995-041854, JP1996-295941, JP2000-256748, JP2000-256749), 열연 사상압연 압하율(JP1982-022802, JP1989-136930 JP1994-271944), 소둔온도 등의 적정화(JP1983-199822), 냉연 재결정 회수 증가를 위한 냉연 시 중간소둔공정의 추가(JP1989-118341)와 같은 다양한 리징저항성 향상방법이 공지되어 왔다.

전술한 바와 같이 리징성 개선을 위해서 슬라브 등축정율과 같은 주조조직의 개선뿐만 아니라, 제조공정 변수들의 조절 또한 중요하다. 특히, 낮은 등축정율에 기인하여 발생할 수 있는 최종 냉연제품의 리징성 불량을 억제하기 위해서 열연 이하 공정에서의 공정조건변화가 필수적으로 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기의 요망에 의하여 안출된 것으로, 등축정율이 낮은 소재로부터 발생하는 최종 냉연소재의 리징성 불량률을 저하시키기 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 리징 특성을 향상시키는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로, C 0.10% 이하(0 제외), Si 1.0% 이하(0 제외), Mn 1.0% 이하(0 제외), P 0.050% 이하(0 제외), S 0.020% 이하(0 제외), Ni 2.0% 이하(0 제외), Cr 8.0 ~ 30%, N 0.05% 이하(0 제외)로 구성되고 선택적으로 Al 0.10% 이하(0 제외), Mo 1.0% 이하(0 제외), Cu 1.0% 이하(0 제외), 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 리징높이가 15 이하가 되도록 하는 조건의 압연을 1회 이상 실시하는 것을 특징으로 하는 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법이다.

리징높이 = 76.7 - 18.2×SR- 52.3×FC - 7.02×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 표면 품질에 중요한 리징 높이를 낮출 수 있다.

본 발명은 비대칭 압연 시의 많은 압연 변수들과 최종 제품에서의 리징 높이와의 상관성을 조사한 결과로, 상하 압연 롤 속도의 비율, 압연롤과 압연재 사이의 마찰 계수, 압연 형상인자의 조합을 조절하여 리징 특성을 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, 인장시험에 의해 리징 높이를 평가하였다.

표 1에 본 실시 예에 사용된 페라이트 스테인리스강의 열연조건 변화에 따른 냉연소둔 판재의 리징높이 측정결과를 나타내었다. 리징높이는 스테인리스강 냉연재의 리징 특성을 평가하는 척도로서, 제조된 스테인리스강 평가용 시편을 이용하여 인장시험 후 표면조도로 측정하였다. 본 발명에서는 비대칭 열연 조건의 조합과 리징 높이의 상관성을 분석하여 73.6%의 수정상관계수(R² _adj)를 갖는 수식 (1)을 도출하였으며 통상의 미려한 표면 품질의 요구 조건인 15mm 이하의 리징 높이를 확보할 수 있는 압연 조건을 제시하였다.

리징높이 = 76.7 - 18.2×SR - 52.3×FC - 7.02×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

h₀ _: 판재의 초기 두께

h: 판재의 최종 두께

구분	롤 속도비	마찰계수	l/d	리징높이
구분	롤 속도비	마찰계수	l/d	측정치	예측치
발명 예 1	2	0.3	2.769	7.4	5.2
발명예 2	1.5	0.3	3.809	7.4	7.0
발명예 3	1.5	0.4	2.769	7.0	9.0
발명예 4	1.5	0.3	2.769	7.5	14.3
비교예 1	1.5	0.3	2.209	18.0	18.2
비교예 2	1.25	0.3	2.769	22.0	18.8
비교예 3	1.5	0.2	2.769	24.0	19.5
비교예 4	1.5	0.3	1.952	23.0	20.0
비교예 5	1.5	0.3	1.729	20.0	21.6
비교예 6	1.5	0.3	1.62	22.0	22.3
비교예 7	1	0.3	2.769	24.0	23.4
비교예 8	1.5	0.12	2.769	20.0	23.7

도 1은 발명예와 비교예의 비대칭 열간 압연 조건으로 제조한 강판에서 측정한 리징높이값과 식(1)로부터 예측한 리징높이값을 비교한 그래프이다. 도면에서 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 리징높이가 15mm 이하인 경우 리징성을 개선할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 제공된 페라이트계 스테인리스강 제조법은 낮은 등축정율을 갖는 소재의 열위한 리징 특성을 비대칭 열연 조건의 조합에 의한 조절을 통하여 개선시킴으로써 제품의 성형 시 발생하는 표면품질 문제를 저하시키는 효과가 있다. 이에 따라 최종제품의 연마공정 생략에 의한 제조원가 절감효과를 기대할 수 있다.

Claims

중량%로, C : 0.10% 이하(0 제외), Si : 1.0% 이하(0 제외), Mn : 1.0% 이하(0 제외), P : 0.050% 이하(0 제외), S : 0.020% 이하(0 제외), Ni : 2.0% 이하(0 제외), Cr : 8.0 ~ 30%, N : 0.05% 이하(0 제외)로 구성되고 선택적으로 Al : 0.10% 이하(0 제외), Mo : 1.0% 이하(0 제외), Cu : 1.0% 이하(0 제외), 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 압연 시, 비대칭 압연 조건과 리징 높이의 관계를 나타내는 하기 관계식을 이용하여 압연을 실시하되, 상기 관계식을 통하여 얻어진 리징높이가 15μm 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 리징성이 개성된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.

리징높이 = 76.7 - 18.2×SR - 52.3×FC - 7.02×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

h₀: 판재의 초기 두께

h : 판재의 최종 두께