KR100922067B1 - 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몰리브덴을 함유한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서, 용강의 성분 및 주조온도를 적절히 제어함으로써, 주편내 등축정율을 증가시키는 제조방법에 관한 것이다 .이를 위해 본 발명은 주조온도에 따라 용강 중 Ti 및 N 함량을 제어함으로써, 리징결함이 적은 우수한 냉연제품을 얻을 수 있는 효과가 제공된다.
페라이트계, 스테인리스강, 주조온도, Ti, N

Description

페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법{Continuous casting method for ferritic stainless steel}
본 발명은 몰리브덴을 함유한 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몰리브덴을 함유한 페라이트계 스테인리스강의 연속주조시의 주조온도에 따라 제강공정에서 Ti 및 N의 함량을 조절함으로써 주편내 등축정율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 페라이트계 스테인리스강의 연주주편을 압연하여 제조한 강판을 가공할 경우 소재표면에 압연방향을 따라 요철(리징)이 발생하며, 이에 따라 크랙이 유발되기도 하며, 요철이 심한 경우에는 추가적인 연마공정이 필요하게 된다.
이러한 리징의 발생은 연속주조시 주편내 생성되는 조대한 주상정 조직이 열간 압연공정이후에도 밴드조직이라는 조대한 집합조직의 잔존에 기인한다고 알려져 있다.
스테인리스강 제조시의 리징결함 발생을 억제하기 위해서는 연속주조로 주편을 제조하는 경우에 등축정율을 높이는 방법(일본 특허공개공보 평9-49010호 및 일 본 특허공개공보 평1-118341호)이외에 열간 저온압연, 열연 후단 강압하, 열연 후 냉연 및 소둔을 반복하여 재결정에 의해 조직을 미세화시키는 방법 등이 실시되고 있다.
그러나, 상술된 열연 저온압연 및 후단 강압하등은 열간압연중 표면결함 발생 및 ㅅ스스티킹(sticking) 결함이 증가할 수 있으며, 냉연 및 소둔을 반복하는 경우에는 공정부하 및 제조비용 증가와 같은 문제가 발생한다.
그리고, 페라이트계 스테인리스강은 침입형 원소인 C, N함량을 낮추기 위해 안정화 목적으로 강중에 Ti를 첨가하게 되는데, 이 경우 용강중 TiN을 정출시켜 페라이트의 응고핵생성 사이트로 활용할 수 있게 된다.
이에 따라서 이러한 TiN을 이용하여 주편의 등축정율을 향상시키기 위해서는 주조온도 및 정출온도를 적절히 제어할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 몰리브덴을함유한 페라이트계 스테인리스강의 연속주조에 있어 주조온도에 따라 제강공정에서 Ti 및 N의 함량을 조절함으로써 주편내 등축정율을 향상시키는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 질량%로 C:0.020 이하, N: 0.020 이하, Si: 0.3 이하, Mo: 2.0이하, Cr: 17.0~19.0을 함유하고 기타 불순물로 구성되는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법에 있어서, 주편내 등축정율을 40%이상 확보하기 위해서는 주조온도와 TiN 정출온도와의 관계에 있어서 다음 식을 만족하도록 제어하는 것을 포함하여 이루어진다.
TiN 정출온도(℃) ≥ 4.464 x [주조온도(℃)] - 5366
여기에서 TiN 정출온도는 용강중 Ti, N 및 Cr 함량으로 이루어진 다음식으로 계산된다.
Figure 112007091149207-pat00001
상기와 같이 구성된 본 발명을 따르면, 몰리브덴을 함유한 페라이트계 스테인리스강의 연속주조시 주조온도에 따라 용강의 성분조정을 통해 TiN정출온도를 제어함으로써 안정적인 등축정율을 가진 연주주편을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 의한 몰리브덴몰리브덴이트계 스테인리스강의 등축정율을 향상시키는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
강의 응고시 등축정율 형성하기 위해서는 용강내 과냉이 필요하며, 이때 임계 과냉도를 초과할 경우 주편내 등축정 조직이 형성되게 된다. 그러나 등축정율을 향상하기 위해서는 용강내 과냉도를 낮추어야 하지만, 이를 낮추는 데에는 한계가 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 불균질 핵생성을 이용하는 방법이 도입될 수 있다. 불균질 핵생성의 경우에는 균질 핵생성대비 낮은 활성화 에너지 장벽(Activation energy barrier)을 가지며, 이에 따라 불균질 핵생성을 이용할 경우 낮은 과냉도에서도 핵생성이 가능하여, 보다 더 효과적으로 등축정 조직을 얻을 수 있다.
불균질 핵생성에 유용하게 이용되는 물질은 페라이트와 결정부정합도(Lattice disregistry)가 작은 TiN을 들 수 있다.
이때, TiN 입자를 페라이트의 핵생성 사이트로 활용하기 위해서는 페라이트 응고이전에 TiN을 형성시켜 놓음으로써 페라이트의 불균질 핵생성 사이트로 작용하 게 할 필요가 있다.
한편, 강의 주조온도(통상 턴디시 온도)는 TiN의 형성 및 주편내부의 온도구배에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 동일한 TiN 정출온도를 갖더라도 주조온도가 높을 경우 TiN 정출시점이 늦춰져 페라이트의 핵생성 사이트로 작용하는 TiN 정출량이 감소하여 등축정율을 저해하며, 또한 주편내부에 높은 온도구배를 형성하여 등축정율 형성을 억제하는 역할을 한다.
이에 따라, 본 발명에서는 주편내 등축정율을 향상시키기 위해, 주조온도에 따라 TiN 정출온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.
[실시예]
본 실시예에서는 표1에 나타낸 바와 같이 용강의 성분과 주조온도에 따라 주편을 제조하고, 연속주조 주편의 등축정율을 평가하였다.
주편의 등축정율은 주편의 두께방향 단면을 에칭하여 나타난 등축정 조직 길이를 전체 주편 두께로 나누어서 계산한 값이다.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이 주편의 등축정율은 TiN 정출온도 및 주조온도에 따라 달라지는 것을 확인할 수 있으며, 이를 도식적으로 표현하면 도 1과 같다.
이러한 결과를 바탕으로 리징성이 우수한 스테인리스 강판을 제조하기 위한 조건으로 등축정율을 40%이상 확보하기 위한 조건을 다음과 같이 도출하였다.
TiN 정출온도(℃) ≥ 4.464 x [주조온도(℃)] - 5366
No. [%Ti] [%N] [%Cr] TiN 정출온도 주조온도 등축정율(%)
1 0.251 0.0078 17.54 1539 1560 33
2 0.349 0.0076 17.68 1553 1555 34
3 0.300 0.0078 17.61 1548 1552 35
4 0.300 0.0064 17.61 1534 1550 37
5 0.295 0.0075 17.59 1545 1548 37
6 0.295 0.0067 17.59 1537 1548 38
7 0.295 0.0060 17.59 1529 1546 39
8 0.295 0.0058 17.59 1527 1547 39
9 0.294 0.0084 17.68 1552 1546 40
10 0.270 0.0089 17.59 1552 1548 40
11 0.271 0.0059 17.66 1523 1545 40
12 0.250 0.0068 17.6 1529 1546 40
13 0.243 0.0060 17.77 1519 1544 40
14 0.299 0.0078 17.62 1548 1544 40
15 0.294 0.0061 17.64 1530 1546 41
16 0.301 0.0061 17.67 1531 1540 41
17 0.244 0.0078 17.67 1537 1547 41
18 0.263 0.0072 17.69 1536 1549 41
19 0.288 0.0081 17.70 1549 1547 42
20 0.261 0.0067 17.77 1530 1545 42
21 0.321 0.0071 17.82 1544 1539 43
22 0.263 0.0062 17.74 1525 1539 43
23 0.291 0.0067 17.85 1535 1540 44
24 0.276 0.0079 17.55 1545 1540 47
25 0.310 0.0070 17.50 1543 1534 48
26 0.313 0.0079 17.62 1551 1534 48
27 0.232 0.0079 17.66 1536 1538 49
28 0.319 0.0079 17.68 1552 1537 50
29 0.304 0.0090 17.84 1558 1535 50
30 0.294 0.0070 17.75 1539 1528 50
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 한다.
도 1은 주조온도 및 TiN정출온도에 따른 등축정율을 나타낸 도면이다.

Claims (1)

  1. 질량%로 C:0.020이하, N:0.020이하, Si:0.3이하, Mo:2.0이하, Cr:17.0~19.0d을 함유하고 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법에 있어서, 하기 (1)식에 의하여 얻어진 TiN 정출온도를 하기 식(2)를 만족하도록 성분을 조정하는 페라이트계 스테인리스강의 연속주조방법.
    (1)TiN정출온도(℃)=
    Figure 112007091149207-pat00002
    (2)TiN 정출온도(℃) ≥ 4.464 x [주조온도(℃)] - 5366
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