KR100977600B1

KR100977600B1 - 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100977600B1
Application number: KR1020080005428A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 하타노; 아키히코 다카하시; 겐 기무라
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2010-08-24
Also published as: CN101255532A; JP5196807B2; CN101255532B; JP2008208412A; KR20080079178A

Abstract

본 발명은, 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판을 제공하는 것으로, 질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%의 페라이트계 스테인레스 강판을, 열간압연강판 소둔을 생략하여 압연율 40% 이상으로 1차 냉간압연, 850 내지 1000℃로 중간 소둔, 또한 압연율 65% 이상으로 최종 냉간압연, 750 내지 1000℃로 최종 소둔을 실시하고, 판면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면의 X선 적분 강도비를 각각 Ia, Ib, Ic로 하고, 압연 방향을 0˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3방향에 있어서 신장 변형 20%를 부여한 후의 X선 적분 강도비가 소정 조건을 만족시키는 집합 조직으로 한다.

오렌지 필, 페라이트계 스테인레스 강판, 냉간압연

Description

오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판 및 그 제조 방법{THE FERRITIC STAINLESS STEEL PLATE HAVING LOW ORANGE PEEL AND EXHIBITING EXCELLENT FORMABILITY, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 오렌지 필(orange peel)이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

페라이트계 스테인레스 강판은 주방기기, 가전제품, 전자기기 등 넓은 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 오스테나이트계 스테인레스 강판에 비하여 성형성이 떨어지기 때문에 용도가 한정되는 경우가 있었다.

근래, 정련 기술의 향상에 의하여 극저 탄소·질소화가 가능하게 되고, 또한 Ti이나 Nb 등의 안정화 원소의 첨가에 의하여, 성형성과 내식성을 높인 페라이트계 스테인레스 강판은 광범위한 성형 용도에 적용되고 있다. 이는 페라이트계 스테인레스강이 실내 환경에서 양호한 내식성을 가지며, 다량의 Ni을 첨가하는 오스테나이트계 스테인레스강보다 경제성이 우수하기 때문이다.

종래에는 페라이트계 스테인레스 강판의 성형성 향상은 주로 딥 드로잉성, 즉 r값을 향상시키는 것이 주를 이루었는데, 예를 들면 일본 특개소62-77423호 공 보 및 일본 특개평7-268485호 공보에는 열간압연 조건을 제어하여 r값을 향상시키는 제조 기술이 개시되어 있다. 또한, 페라이트계 스테인레스강은 오스테나이트계 스테인레스강에 비하여 신장(伸張)이 낮기 때문에 스트레칭성(張出性)이 떨어지는 단점이 있었다. 예를 들면, 일본 특개소58-61258호 공보, 일본 특개평1-75652호 공보 및 일본 특개평11-350090호 공보에는 신장의 향상에 의하여 스트레칭성을 개선시키는 성분계가 개시되어 있다. 근래, 일본 특개2005-163139호 공보에는 극저 탄소·질소화하여 Ti을 첨가한 페라이트계 스테인레스 강판의 면내 이방성을 저감하고, 우수한 성형성을 겸비하기 위한 집합 조직 및 그 제조 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이들 페라이트계 스테인레스 강판은 딥드로잉성이나 스트레칭성 등의 성형성이 우수하지만, 오스테나이트계 스테인레스 강판과 비교하여 가공 후의 표면 품질은 충분하지 않다.

지금까지 페라이트계 스테인레스 강판의 가공 후의 표면 품질은 강판을 프레스 성형하였을 때에 압연 방향에 따라 발생하는 미세한 요철, 이른바 리징(ridging)으로 불리는 현상에 의하여 현저하게 열화되는 것으로 이해되어 왔다. 따라서, 리징을 억제하는 방법에 대하여는 종래부터 많은 연구 개발이 이루어지고 있다. 예를 들면, 일본 특개평6-81036호 공보, 일본 특개평8-333639호 공보 및 일본 특개평10-280046호 공보에는 리징을 억제하는 강 성분과 제조 방법에 대하여 개시되어 있다.

그러나, 페라이트계 스테인레스 강판의 내리징성을 개선하여도 실제 성형 용도에서는 오스테나이트계 스테인레스 강판과 비교할 때에 오렌지 필이 발생하기 쉽 고, 가공 후의 표면의 품질이 문제시되는 경우가 있다. 일본 특개평7-292417호 공보 및 일본 특개2005-139533호 공보에는 오렌지 필(거친 입자에 의하여 표면이 거칠어지는 것)을 개선하는 성분계와 제조 방법 또는 성형 방법에 대하여 개시되어 있다. 일본 특개평7-292417호 공보는 Ti과 Nb의 복합 첨가에 의하여 강의 결정립 세립화 영역을 확대하여 오렌지 필을 경감하는 것이다. 그러나, 이들은 저Cr 페라이트계 스테인레스 강판(Cr<16%)에 한정되는 것이며, 주방기기 등에 통상 사용되는 중Cr 페라이트계 스테인레스 강판(Cr≥16%)에는 적용되지 않는다. 한편, 일본 특개2005-139533호 공보는 일본 특개2005-163139호 공보와 유사한 극저 탄소·질소화한 Ti을 첨가한 페라이트계 스테인레스 강판을 대상으로 하여, 결정립 직경에 따라 성형 변형량을 규정하는 것이다. 따라서, 오렌지 필의 제약 때문에 우수한 성형성을 충분히 살리기 어려운 경우도 있다.

상술한 바와 같이, 주방기기 등에 통상 사용되는 중Cr 페라이트계 스테인레스 강판(Cr≥16%), 특히 근래에 극저탄소·질소화되어 Ti을 첨가한 페라이트계 스테인레스 강판의 성형성을 충분히 살리고, 오렌지 필의 저감을 도모한 것은 없다. 즉, 페라이트계 스테인레스 강판에 있어서 성형 변형량을 엄격하게 규정할 필요가 없는, 오렌지 필이 작은 페라이트계 스테인레스 강판은 아직 출현되지 않은 상태이다.

본 발명은 강의 성분과 집합 조직, 더 좋기로는 결정 입경을 적정 범위로 제어함으로써 상술한 과제를 해결하고, 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판과 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 요지는 다음과 같다.

(1) 질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 판면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면의 X선 적분 강도비를 각각 Ia, Ib, Ic로 하고, 압연 방향을 0˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3 방향에 있어서 신장 변형 20%를 부여한 후의 판면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면의 X선 적분 강도비를 각각 Ia', Ib', Ic'로 한 경우에, 아래의 관계를 모두 만족시키는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.

<소재> Ia/(Ib+Ic)>10, Ia>20

<신장 변형 20% 부여 후>

0˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>3, Ia'>1O

45˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>5, Ia'>10

90˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>5, Ia'>10

(2) (1)에 있어서, 상기 강이 질량%로, Mg: 0.0050% 이하, Nb: 0.6% 이하, Mo: 2.0% 이하, Ni: 2.0% 이하, Cu: 2.0% 이하, B: 0.005 이하 중의 1종 또는 2종 이상을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.

(3) (1) 및 (2)에 있어서, 상기 강의 결정립계가 20 ㎛ 이하이며, 압연 방향을 O˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3 방향에서 각각 신장 변형 20%를 부여한 후의 표면 거칠기(Rz로 표기되는 10점 평균 거칠기)가 3 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.

(4) (1) 또는 (2)에 기재된 강 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간 압연하여 열간압연판으로 하고, 소둔을 하지 않고 산세정하여 압연율 40% 이상으로 1차 냉간 압연하여 냉간압연판으로 하고, 850 내지 1000℃로 중간 소둔을 하고, 또한 압연율 65% 이상으로 최종 냉간 압연을 실시하여 최종 냉간압연판으로 하고, 750 내지 1000℃로 최종 소둔하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3)에 기재된 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 제조 방법.

(5) (4)에 있어서, (1) 또는 (2)에 기재된 강 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 1050 내지 1250℃의 범위로 가열하고, 총압하율 80% 이상으로 조열간압연을 하고, 다음으로 실시하는 마무리 열간압연에서 아래의 조건을 모두 만족하여 700℃ 미만의 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 제조 방법.

(i) 1050℃ 이하에서 총압하율 80 내지 95%로 한다.

(ii) 최종 3패스의 총압하율을 40 내지 60%로 하고, 각 패스간 시간을 1초 이내로 한다.

(iii) 마무리 온도를 950℃ 이하로 하고, 마무리 압연 후 2초 이내에 수냉을 개시한다.

이상 설명한 바와 같이, (1) 내지 (3)의 본 발명의 페라이트계 스테인레스 강판은 성분 및 집합 조직, 더 바람직하기로는 결정립 직경을 적정 범위로 제어함으로써, 성형 변형량을 엄격하게 규정할 필요 없이 오렌지 필을 저감할 수 있다. 상기 페라이트계 스테인레스 강판은 (4)와 (5)의 본 발명의 방법에 의하여 공업적으로 안정적으로 제조할 수 있다.

본 발명자들은 상기한 과제를 해결하기 위하여, Ti을 첨가한 고순도 페라이트계 스테인레스 강판에 발생하는 오렌지 필에 미치는 집합 조직 및 결정립 직경의 영향에 대하여 여러 가지로 검토를 하여 아래와 같은 새로운 지견을 얻었다.

오렌지 필은 압연 방향을 0˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3방향에 있어서 각각 신장 변형 20%의 가공에 의하여 발생하는 표면 요철을 JISB0601에 규정된 10점 평균 거칠기 Rz로 평가한 경우를 예로 설명한다.

1) 오렌지 필은, 소재로서 {111}<112>에서 {111}<110>에 걸친 γ-fiber라고 하는 집합 조직을 선예화(鮮銳化)시키고 가공 후에 3 방향 중 어느 방향에 있어서도 {111}<110>에 대한 집적을 높임으로써 저감되는 것을 발견하였다.

2) 체심 입방 금속 다결정인 페라이트계 스테인레스강은 {111}<11O>이 가공 후의 안정 방위가 될 수 있다. 그러나, 오렌지 필이 커지는 경우에는 가공 후에 {111}<110>에 추가하여 {112}<110>이나 {001}<110>의 α-fiber라고 하는 방위의 존재량도 커지는 특징을 보였다.

3) 가공 후에 α-fiber의 존재량이 커지는 소재의 집합 조직은 아래의 (i), (ii), 또는 (i) 및 (ii)가 복합된 경우이다.

(i) {111}<112> 또는 {554}<225>에 강하게 집적되어 있다.

(ii) {112}<110> 또는 {001}<110>의 존재량이 크다.

4) 3)에 기재된 집합 조직을 형성하는 경우에, 오렌지 필은 결정 입경을 작게 하여도 충분히 저감되지 않는다.

5) 1) 내지 4)에서, 오렌지 필의 영향 인자로서 결정립 직경 외에 집합 조직의 관여가 큰 것으로 판단되는 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 오렌지 필의 저감에는 가공에 의하여 출현하는 α-fiber를 억제하고 {111}면 내의 결정 회전을 원활하게 하는 것이 효과적인 것으로 생각된다.

6) 5)에 기재된 집합 조직에 의한 오렌지 필의 저감 효과는 결정립경이 20 ㎛ 이하인 경우에 현저하게 발현된다.

7) 1)에 기재된 집합 조직을 가지며 결정 입경이 20 ㎛ 이하의 경우, 3 방향 중 어느 방향의 가공 후의 표면 거칠기 Rz도 3 ㎛ 미만이 된다. 이는 오렌지 필이 실용상 문제시되지 않는 레벨인 오스테나이트계 스테인레스강, 예를 들면 SUS304의 경우에 필적한다.

8) 3)의 (i)에 기술하는 집합 조직을 형성하지 않고, (a)에 기재한 바와 같이 γ-fiber를 선예화시키기 위해서는 열간압연판 소둔을 생략한 2회의 냉간압연 공정으로 하는 것이 바람직하다.

9) 8)에 추가하여 결정 입경을 20 ㎛ 이하로 하는 경우에는 최종 냉간압연율을 높게 하고 최종 소둔 온도를 낮게 하는 것이 바람직하다.

1O) 3)의 (ii)에 기술하는 방위의 존재량을 저감하려면 열간압연판 단계에서 γ-fiber를 발달시키는 것이 유효하다. 그러기 위해서는 상기 (h)에 추가하여 아래의 (iii)과 (iv)를 지향하는 제조 조건이 더 바람직하다.

(iii) 조열간압연의 압하율을 높게 하고, 조열간압연 후의 재결정을 촉진한다.

(iv) 마무리 열간압연의 압하율을 높게 하는 동시에 마무리 열간압연 및 권취 온도를 낮게 하고, 재결정을 억제하면서 변형을 축적한 가공 조직으로 한다.

상기 집합 조직은 X선 회절법이나 EBSP(Electron Back-Scatter Diffraction Pattern)를 사용하여 결정립 방위 분포 함수(Crystallite Orientation Distribution Function, ODF라고 불린다)를 구함으로써 해석할 수 있다. {222}면, {112}면, {002}면의 존재량은 X선 적분 강도비에 의하여 정량할 수 있다.

상기 (1) 내지 (5)의 본 발명은 상기 1) 내지 9)의 지견에 기초하여 완성한 것이다. 본 발명의 각 요건에 대하여 자세하게 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량에서 "%" 표시는 "질량%"를 의미한다.

먼저, 성분의 한정 이유를 아래에 설명한다.

C는 성형성과 내식성을 열화시키기 때문에 그 함유량은 적을수록 좋으므로, 상한을 0.015%로 한다. 다만, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지기 때문에 하한을 0.001%로 한다. 바람직하기로는, 내식성과 제조 비용을 고려하여 0.002 내지 0.005%로 한다.

Si은 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있다. 그러나, 고용 강화 원소이며, 신장의 저하를 억제하기 때문에 그 함유량은 적을수록 좋기 때문에 상한을 0.60%로 한다. 다만, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지기 때문에 하한을 0.01%로 한다. 바람직하게는, 가공성과 제조 비용을 고려하여 0.03 내지 0.30%로 한다.

Mn은 Si과 같이 고용 강화 원소이기 때문에 그 함유량은 적을수록 좋다. 신장의 저하를 억제하기 위하여 상한을 0.30%로 한다. 다만, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지기 때문에 하한을 0.01%로 하였다. 좋기로는, 가공성과 제조 비용을 고려하여 0.03 내지 0.15%로 한다.

P은 Si 및 Mn과 마찬가지로 고용 강화 원소이기 때문에 그 함유량은 적을수록 좋다. 신장의 저하를 억제하기 위하여 상한을 0.035%로 한다. 다만, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지기 때문에 하한을 0.005%로 한다. 바람직하게는, 제조 비용과 가공성을 고려하여 0.010 내지 0.020%로 한다.

S은 불순물 원소이며, 열간 가공성과 내식성을 저해하기 때문에 그 함유량은 적을수록 좋다. 따라서, 상한을 0.010%로 한다. 다만, 과도한 저감은 정련 비용 증가로 이어지기 때문에 하한을 0.0001%로 한다. 바람직하게는, 내식성과 제조 비용을 고려하여 0.0010 내지 0.0050%로 한다.

Cr은 내식성을 확보하기 위한 필수 원소이며, 하한을 15%로 한다. 다만, 22%를 초과하여 첨가하면 인성 저하에 의하여 제조성이 저해되고 신장도 열화된다. 따 라서, Cr의 상한은 22%로 한다. 바람직하게는, 내식성과 제조성 및 가공성을 고려하여 16 내지 19%로 한다.

N는 C와 마찬가지로 성형성과 내식성을 열화시키므로, 그 함유량은 적을수록 좋기 때문에 상한을 0.020%로 한다. 다만, 과도한 저하는 응고 시에 페라이트 입자 생성의 핵이 되는 TiN이 석출되지 않고, 응고 조직이 주상정으로 결정화하여 제품판 성형시의 내리징성이 악화될 염려가 있다. 또한, N가 과도하게 첨가된 경우 고용 N에 의하여 신장의 저하를 가져오기 때문에 하한을 0.001%로 한다. 바람직하게는, 제조 비용과 내식성을 고려하여 0.005 내지 0.012%로 한다.

Ti은 C, N, S, P와 결합하여 내식성, 내입계 부식성 및 성형성을 향상시키는 동시에 응고 조직의 미세화에 기여하기 때문에 하한을 0.05%로 한다. 다만, Ti도 고용 강화 원소이며, 과도한 첨가는 신장의 저하로 이어지기 때문에 상한을 0.35%로 한다. 바람직하게는, 용접부의 입계 부식성과 성형성을 고려하여 0.10 내지 0.20%로 한다.

Al은 탈산 원소로서 유효한 원소이기 때문에 하한을 0.005%로 한다. 그러나, 과도한 첨가는 성형성, 용접성 및 표면 품질의 악화를 초래하기 때문에, 상한을 0.1%로 한다. 바람직하게는, 정련 비용을 고려하여 0.01 내지 0.05%로 한다.

Mg은 용강 중에서 Al과 함께 Mg 산화물을 형성하여 탈산제로서 작용하는 이외에 TiN의 정출핵으로서 작용한다. TiN은 응고 과정에 있어서 페라이트상의 응고 핵이 되어 TiN의 정출을 촉진시킴으로써, 응고 시에 페라이트상을 미세 생성시킬 수 있다. 응고 조직을 미세화시킴으로써 제품의 리징이나 본 발명의 오렌지 필 등 의 조대 응고 조직에 유래하는 방위립을 저감할 수 있는 외에, 성형성의 향상을 초래한다. 따라서, 첨가하는 경우에는 0.O05% 이하로 한다. 0.O050%를 초과하면 용접성이 열화된다. TiN의 정출 핵이 되는 Mg 산화물의 용강 중에서의 적극적인 형성은 0.0001%부터 안정적으로 발현된다. 더 좋기로는, 정련 비용을 고려하여 0.0002 내지 0.0020%로 한다.

Nb은 성형성과 내식성을 향상시키는 원소이며, 첨가하는 경우에는 0.6% 이하로 한다. 0.6%를 초과하면 재료 강도를 상승시켜서 연성의 저하를 가져온다. 그 효과는 0.01%부터 안정적으로 발현된다. 보다 바람직하게는, 제조성과 성형성 및 내식성을 고려하여 0.05 내지 0.3%로 한다.

Mo, Ni, Cu는 내식성을 향상시키는 원소이며, 첨가하는 경우에는 2.0% 이하로 한다. 2.0%를 초과하면 성형성, 특히 연성의 저하를 가져온다. 그 효과는 0.1%부터 안정적으로 발현된다. 보다 바람직하게는, 제조성과 연성을 고려하여 0.3 내지 1.5%로 한다.

B는 2차 가공성을 향상시키는 원소이며, Ti 첨가 강에 대한 첨가는 유효하다. 첨가하는 경우에는 0.005% 이하로 한다. 0.005%를 초과하면 연성의 저하를 가져온다. 그 효과는 0.0001%부터 안정적으로 발현된다. 더 좋기로는, 정련 비용과 연성을 고려하여 0.0003 내지 0.0030%로 한다.

다음으로, 집합 조직에 관한 한정 이유를 아래에 설명한다.

본 발명의 페라이트계 스테인레스 강판은 상기 성분을 가지며, 오렌지 필을 저감하기 위하여 집합 조직과 바람직하게는 결정 입경을 규정한 것이다.

집합 조직은, 상술한 바와 같이, X선 회절법이나 EBSP를 이용하여 결정립 방위 분포 함수를 구함으로써 분석할 수 있다. 이 함수는, 예를 들면 경금속; 이노우에 히로부미 Vo1.42, No.6, 358-367에 기재된 바와 같이, 재료 좌표계에 대하여 결정립의 방위를 일의적으로 지정하는 3개의 변수(ψ1, φ, ψ2)이다. 이 함수를 구하면 오일러각(ψ1, φ, ψ2)의 방위를 갖는 결정립의 존재량을 알 수 있다.

구체적으로는, 도 1에 도시된 ψ2=45˚ 단면상에 있어서 (ψ1, φ)이 {111}<112>는 (30˚, 54.7˚) 및 (90˚, 54.7˚), {111}<110>은 (O˚, 54.7˚) 및 (60˚, 54.7˚), {112}<110>은 (O˚, 34.7˚), {001}<110>은 (O˚, O˚) 및 (90˚, O˚)의 강도에 의하여 그 존재량을 알 수 있다.

또한, {111}면, {112}면, {001}면의 존재량은 X선 적분 강도에 의하여 용이하게 정량할 수 있다. 예를 들면, X선의 공급원으로서 Mo 관구(管球)를 사용한 경우, MoKα선의 2θ 측정 위치는 {222}면이 50.8˚, {112}면이 35.3˚, {002}면이 28.7˚이다. {111}면 및 {001}면의 강도는, {222}면 및 {002}면의 강도에 반영된다. 따라서, {222}면, {112}면, {002}면의 적분 강도 측정에 의하여 {111}면, {112}면, {001}면의 존재량을 정량할 수 있다. 각 측정 면의 X선 적분 강도비는 적분 강도 측정값을 α-Fe의 랜덤 시료의 적분 강도 측정값으로 규격화한 값을 이용한다.

상기한 ODF나 적분 강도 측정에 제공하는 시료는 소재 및 가공 후의 판 두께 중심부의 판면에 평행한 면(ND면)으로 한다

소재의 집합 조직은 오렌지 필을 저감하기 위하여 {111}<211>에서 {111}<110>에 걸친 γ-fiber를 선예화한다. 따라서, 판 면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면의 X선 적분 강도비를 각각 Ia, Ib, Ic로 한 경우, Ia/(Ib+Ic)>10, Ia>20으로 한다. Ia/(Ib+Ic)<10, 1a<20인 경우, 가공 후에 {111}<11O>에 대한 집적이 약해지는 동시에 α-fiber에 유래하는 방위의 출현에 의하여 오렌지 필이 커진다. 좋기로는, 가공 후에 {111}<110>에 대한 집적을 유지하고, 오렌지 필을 저감하기 위하여 Ia/(Ib+Ic)>15, Ia>40, 또한 Ib<2, Ic<2로 한다.

그러나, 소재에 있어서 상기 γ-fiber에 속하는 {111}<211> 또는 {554}<225>에 대한 집적이 큰 경우, 가공 후에 α-fiber에 유래하는 방위의 출현이 커지고 오렌지 필이 커진다. 따라서, 가공 후의 집합 조직에 대하여도 아래의 조건을 모두 만족시키는 것으로 한다.

O˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>3, Ia'>1O

45˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>5, Ia'>1O

9O˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>5, Ia'>10

여기서, Ia', Ib', Ic'는 압연 방향을 O˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3 방향에서 신장 변형 20%를 부여한 후의 X선 적분 강도비이며, Ia', Ib', Ic'는 각각 판면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면을 의미한다. 바람직하게는, α-fiber의 출현을 저감하여 오렌지 필을 작게 하기 위하여 Ia'/(Ib'+Ic')가 0˚방향에서 4 이상, 45˚ 방향에서 6 이상, 90˚방향에서 7 이상으로 하고, 또한 Ib'<, Ic'<2로 한다.

상기 신장 변형 20%는 페라이트계 스테인레스강의 균일 신장의 범위에 거의 상당한다. 따라서, 더 이상의 신장 변형을 부여하면 국부 신장, 즉 잘록부를 형성하는 경우도 있어서, 오렌지 필을 정상적으로 평가할 수 없게 된다. 따라서, 오렌지 필은 신장 변형 20%를 상한으로 하여 평가한다.

결정 입경은 20 ㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 더 좋기로는, 5 내지 15 ㎛로 한다. 결정 입경을 5 ㎛ 미만으로 하는 것은 (A)항에서 설명한 성분을 갖는 강의 경우, 실용상 곤란하다.

본 발명에서 규정하는 표면 거칠기 Rz(10점 평균 거칠기)는 신장 변형 20% 부여 후의 오렌지 필의 정도를 나타낸다. 압연 방향을 O˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3 방향에 있어서 Rz를 3 ㎛ 미만으로 하면, 시각적 또는 촉감적으로도 실용상 오렌지 필이 문제시되지 않는 레벨에 있는 오스테나이트계 스테인레스강, 예를 들면 SUS304와 다를 바 없이 오렌지 필은 저감된다. 더 좋기로는 Rz를 2.5 ㎛ 미만으로 한다.

다음으로, 본 발명에 의한 페라이트계 스테인레스강의 제조 방법에 대하여 설명한다.

상기 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강에 있어서, 소재 및 가공 후에 본 발명의 특징인 집합 조직 및 결정 입경으로 하기 위해서는 아래의 제조 조건이 바람직하다.

본 발명의 집합 조직을 형성하려면, 열간압연판 소둔을 생략한 2회의 냉간 압연 공정으로 하는 것이 바람직하다. 1차 냉간압연과 최종 냉간압연 사이에는 중간 소둔을 한다.

1차 냉간압연의 압연율은 이어지는 중간 소둔에서 재결정을 촉진하기 때문에 40% 이상으로 한다. 바람직하게는 45% 이상으로 한다. 1차 냉간압연의 압연율을 높게 하면 열간압연 판의 판 두께와 최종 냉간압연율에 제약이 생기기 때문에 60% 이하가 바람직하다. 중간 소둔은 재결정을 촉진하기 위하여 850℃ 이상으로 한다. 결정 입경의 조대화를 방지하기 위하여 소둔 온도의 상한은 100O℃로 한다.

최종 냉간압연의 압연율은 본 발명의 집합 조직을 발달시키기 위하여 65% 이상으로 한다. 좋기로는 70% 이상으로 한다. 더 좋기로는 75% 이상으로 한다. 최종 소둔은 재결정 하한 온도인 750℃ 이상으로 하고, 조립화를 방지하기 위하여 1000℃ 이하로 한다. 본 발명의 집합 조직을 발달시켜서 결정 입경을 20 ㎛ 이하로 하려면, 최종 소둔 온도는 800 내지 850℃로 하는 것이 바람직하다.

냉간 압연은 가역식 20단 젠지미어 압연기나, 6단 또는 12단 압연기로도 실시할 수 있고, 또는 복수 패스를 연속적으로 압연하는 탠덤 압연기로 실시하여도 좋다. 본 발명의 집합 조직을 형성하려면 워크 롤 지름은 큰 것이 바람직하다. 따라서, 워크 롤 지름은 200 ㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 대경 롤 압연은 1차 냉간압연 시에 실시하는 것이 바람직하다.

최종 냉간압연 후의 제품 판 두께는 특별히 규정된 것이 아니다. 다만, 본 발명 강의 성형 용도에 대한 적용을 의도하면, 제품 판 두께는 0.5 ㎜ 이상인 것이 좋다.

가공에 의하여 출현하는 α-fiber를 억제하여 오렌지 필을 저감하려면, 조열간압연 및 마무리 열간압연의 압하율을 높게 하는 동시에 마무리 열간압연 및 권취 온도를 낮게 하는 것이 바람직하다.

열간 압연의 가열 온도는 1050℃ 이상, 1250℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 1050℃ 미만의 경우, 열간 변형 저항이 커지고 열간압연 부하가 커지는 동시에, 소부 흠집이 발생하는 경우가 있다. 1250℃를 초과하는 경우, 결정립계가 조립화된다. 조열간압연 후의 재결정을 촉진하기 위하여, 더 바람직하게는 1100 내지 1200℃로 한다. 조열간압연은 응고 조직에 유래하는 {001} 방위립을 분쇄·세분화하여 조열간압연 후의 재결정을 촉진하기 위하여, 총 압하율을 80% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

마무리 열간압연은 열간압연판 단계에서 γ-fiber를 발달시킨 집합 조직을 형성하기 위하여, 재결정을 억제하여 변형을 충분히 축적한 가공조직으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 아래의 (i) 내지 (iii)의 조건을 모두 만족시켜서 700℃ 미만으로 권취하는 것이 바람직하다.

(i) 1050℃ 이하에서 총압하율 80 내지 95%로 한다.

(ii) 최종 3 패스의 총압하율을 40 내지 60%, 각 패스간 시간을 1초 이내로 한다.

(iii) γ-fiber의 발달을 위하여, 압연 중의 재결정을 억제하는 목적으로 마무리 온도를 800℃ 이상 950℃ 이하로 하고, 마무리 압연 후 2초 이내에 수냉을 개시한다.

실시예

본 발명에 따른 제조 방법을 실시하여 본 발명의 집합 조직 및 결정 입경으 로 한 페라이트계 스테인레스 강판의 실시예에 대하여 설명한다.

표 1의 성분을 가진 두께가 250 ㎜인 페라이트계 스테인레스강 주물편을 용제하고, 열간 압연을 하여 판 두께 3 내지 6 ㎜인 열간압연 강판으로 하였다. 또한, 실시예는 모두 마무리 압연 최종 패스간 시간이 0.3 내지 0.6 초의 범위 내, 최종 패스 후 수냉 개시 시간이 0.8 내지 1.6 초의 범위 내이었다. 열간압연 강판은 산세정한 후, 1차 냉간압연, 중간 소둔, 최종 냉간압연, 최종 소둔을 하여 판 두께 0.6 내지 0.9 ㎜인 제품으로 하였다. 제품의 표면 사양은 2B 또는 2D이다. 열간 압연 및 열간압연 강판으로부터의 제품의 제조는 본 발명에서 규정하는 범위와 그 이외의 조건으로도 실시하였다.

제조 도중의 판 두께 및 제조 조건을 표 2에 나타낸다. 제조 No.4, 5는 열간압연판 소둔을 한 것을 나타낸다. 제조 No.5는 1회의 냉간압연 공정으로 제조한 것을 나타낸다. 이들 제조 No.4, 5는 열간압연판 소둔을 실시하는 상용 제조 방법이며, 오렌지 필의 비교에 이용하였다.

얻어진 강판의 결정 입경은 JISG0552에서 규정하는 페라이트 입경 측정법에 의하여 구하였다. 판 두께 중심부의 집합 조직을 X선 적분 강도 측정에 의하여 정량하였다. X선원은 MoKα선으로 하고, {222}면, {112}면, {002}면의 적분 강도를 측정하여 α-Fe의 랜덤 시료의 적분 강도 측정값으로 규격화하여 각각 Ia, Ib, Ic의 값을 구하였다.

오렌지 필은, 압연 방향을 0˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3방향에서 JIS5호 인장 시험편을 채취하고 신장 변형 20%를 부여한 후, FISB0601에서 규정하는 10점 평균 표면 거칠기 Rz(이하, Rz)를 측정하여 평가하였다. 또한, 판 두께 0.8㎜인 SUS304 강판/2B 사양을 오렌지 필의 비교예로서 사용하였다.

가공 후의 집합 조직은 JIS5호 인장 평행부에서 시료를 채취하고, 판 두께 중심부의 X선 적분 강도를 측정하였다. 측정 면은 {222}면, {112}면, {002}면으로 하고, 랜덤 시료로 규격화한 값을 Ia', Ib', Ic'로 하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

제조 No.4 내지 7, 10 내지 12는 본 발명의 성분을 갖지만, 본 발명에서 규정하는 집합 조직을 만족시키지 못한 것이다. 제조 No. 4, 5는 결정 입경이 20 ㎛ 이하로 작은 데도 불구하고 본 발명에서 규정하는 집합 조직을 만족시키지 못하기 때문에, 오렌지 필은 저감되지 않는다. 이하, 상기의 것을 비교예라고 한다.

제조 No.1 내지 3, 8, 9는 본 발명에서 규정하는 성분과 집합 조직을 갖는 것으로, 비교예보다 Rz가 작고 오렌지 필은 저감되었다. 결정 입경이 20 ㎛를 초과하는 제조 No.3, 8, 9는 결정 입경이 20 ㎛ 이하로 작은 상용의 제조 No.4, 5와 비교하여 오렌지 필이 작다. 또한, 결정 입경이 20 ㎛ 이하인 제조 No.1, 2는 SUS304에 필적하는 정도까지 오렌지 필이 저감된 것도 알 수 있다.

표면 거칠기 Rz와 결정 입경의 관계를 조사한 결과를 도 2에 나타낸다. Rz를 저감하려면, 본 발명의 집합 조직을 가지며 결정 입경을 작게 하면 된다. Rz<3 ㎛를 얻으려면, 결정 입경은 20 ㎛ 이하로 하면 되는 것을 확인할 수 있다.

소재와 가공 후의 집합 조직의 관계를 조사한 결과를 도 3에 나타낸다. A'값을 크게 하여 가공 후에도 {111}면에 대한 집적을 유지하려면, 소재의 A값을 크게 하면 된다. 여기서, A값=Ia/(Ib+Ic), A'값=Ia'/(Ib'+Ic')로 한다.

가공 후의 집합 조직과 표면 거칠기 Rz의 관계를 조사한 결과를 도 4에 나타낸다. 본 발명에서 규정하는 집합 조직을 갖는 경우, Rz<3 ㎛를 얻으려면 0˚방향에서 A'값>3, 45˚와 90˚방향에서 A'값>5로 하면 되는 것을 확인할 수 있다. 또한, Rz가 3 ㎛를 초과하는 본 발명의 플롯은 결정 입경이 35 ㎛로 큰 경우이다.

본 발명에 의하면, 페라이트계 스테인레스 강판의 우수한 성형성을 활용하면서 실용상 만족할 수 있는 오렌지 필의 저감이 가능하게 되고, 오스테나이트계 스테인레스 강판과 비교하여 경제성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 가공 용도에 적용할 수 있다.

도 1은 ψ2=45˚ 단면에 있어서의 결정 방위의 존재 위치를 나타낸다.

도 2는 표면 거칠기(Rz)와 결정립 직경의 관계를 나타낸다.

도 3은 소재와 가공 후의 집합 조직의 관계를 나타낸다.

도 4는 가공 후의 집합 조직과 표면 거칠기(Rz)의 관계를 나타낸다.

Claims

질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 판면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면의 X선 적분 강도비를 각각 Ia, Ib, Ic로 하고, 압연 방향을 O˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3 방향에 있어서 신장 변형 20%를 부여한 후의 판면에 대하여 수직 방향인 {222}면, {112}면, {002}면의 X선 적분 강도비를 각각 Ia', Ib', Ic'로 한 경우에, 아래의 관계를 모두 만족시키는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.

<소재> Ia/(Ib+Ic)>10, Ia>20

<신장 변형 20% 부여 후>

0˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>3, Ia'>1O

45˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>5, Ia'>10

90˚방향 Ia'/(Ib'+Ic')>5, Ia'>10
제1항에 있어서, 상기 강이 질량%로, Mg: 0.0001% 내지 0.0050%, Nb: 0.01% 내지 0.6%, Mo: 0.1% 내지 2%, Ni: 0.1% 내지 2%, Cu: 0.1% 내지 2%, B: 0.0001% 내지 0.005% 중의 1종 또는 2종 이상을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.
제1항에 있어서, 상기 강의 결정립경이 20 ㎛ 이하이며, 압연 방향을 0˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3방향에서 각각 신장 변형 20%를 부여한 후의 표면 거칠기(Rz로 표기되는 10점 평균 거칠기)가 3 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.
질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연하여 열간압연판으로 하고, 소둔 없이 산세정하여 압연율 40% 이상으로 1차 냉간압연 하여 냉간압연판으로 하고, 850 내지 1000℃로 중간 소둔을 하고, 또한 압연율 65% 이상으로 최종 냉간압연을 하여 최종 냉간압연판으로 하고, 750 내지 1000℃로 최종 소둔을 하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제3항에 기재된 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 제조 방법.
제4항에 있어서, 질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 1050 내지 1250℃의 범위로 가열하고, 총압하율 80% 이상으로 조열간압연을 실시하고, 다음으로 실시하는 마무리 열간압연에 있어서 아래의 조건을 모두 만족하여 700℃ 미만의 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 제조 방법.

(i) 1050℃ 이하에서 총압하율 80 내지 95%로 한다.

(ii) 최종 3 패스의 총압하율을 40 내지 60%, 각 패스 사이의 시간을 1초 이내로 한다.

(iii) 마무리 온도를 950℃ 이하로 하고, 마무리 압연 후 2초 이내에 수냉을 개시한다.
제2항에 있어서, 상기 강의 결정립경이 20 ㎛ 이하이며, 압연 방향을 0˚로 하여 0˚, 45˚, 90˚의 3방향에서 각각 신장 변형 20%를 부여한 후의 표면 거칠기(Rz로 표기되는 10점 평균 거칠기)가 3 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판.
질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 질량%로, Mg: 0.0001% 내지 0.0050%, Nb: 0.01% 내지 0.6%, Mo: 0.1% 내지 2%, Ni: 0.1% 내지 2%, Cu: 0.1% 내지 2%, B: 0.0001% 내지 0.005% 중의 1종 또는 2종 이상을 추가로 함유하는 강 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연하여 열간압연판으로 하고, 소둔 없이 산세정하여 압연율 40% 이상으로 1차 냉간압연 하여 냉간압연판으로 하고, 850 내지 1000℃로 중간 소둔을 하고, 또한 압연율 65% 이상으로 최종 냉간압연을 하여 최종 냉간압연판으로 하고, 750 내지 1000℃로 최종 소둔을 하는 것을 특징으로 하는 제2항 또는 제6항에 기재된 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 제조 방법.
제7항에 있어서, 질량%로, C: 0.001 내지 0.015%, Si: 0.01 내지 0.60%, Mn: 0.01 내지 0.30%, P: 0.005 내지 0.035%, S: 0.0001 내지 0.0100%, Cr: 15 내지 22%, N: 0.001 내지 0.020%, Ti: 0.05 내지 0.35%, Al: 0.005 내지 0.1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 질량%로, Mg: 0.0001% 내지 0.0050%, Nb: 0.01% 내지 0.6%, Mo: 0.1% 내지 2%, Ni: 0.1% 내지 2%, Cu: 0.1% 내지 2%, B: 0.0001% 내지 0.005% 중의 1종 또는 2종 이상을 추가로 함유하는 강 성분을 갖는 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 1050 내지 1250℃의 범위로 가열하고, 총압하율 80% 이상으로 조열간압연을 실시하고, 다음으로 실시하는 마무리 열간압연에 있어서 아래의 조건을 모두 만족하여 700℃ 미만의 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 오렌지 필이 작고 성형성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강판의 제조 방법.

(i) 1050℃ 이하에서 총압하율 80 내지 95%로 한다.

(ii) 최종 3 패스의 총압하율을 40 내지 60%, 각 패스 사이의 시간을 1초 이내로 한다.

(iii) 마무리 온도를 950℃ 이하로 하고, 마무리 압연 후 2초 이내에 수냉을 개시한다.