KR100986908B1 - 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법 - Google Patents

오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간압연시 선상결함의 발생을 방지되는 Cu첨가 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강의 연주주편의 제조방법에 있어서, 연주주편의 이차냉각시 이차냉각대에서 노즐과 주편간의 거리를 100∼250mm로 하고, 주편의 표면온도가 1200∼1000℃인 구간에서 비수량을 0.50∼0.65 l/kg으로 냉각하는 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법을 제공한다.
오스테나이트, 연주주편, 스테인레스, 304J1L

Description

오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법{method for manufacturing of continuous cating slab of austenitic stainless steel}
도 1은 304 스테인레스강과 304J1L 스테인레스강 주편의 델타페라이트분포를 나타내는 그래프이다.
도 2는 304J1L 스테인레스강 주편 표층부의 스케일에 의한 결정입계의 국부산화를 나타내는 사진이다.
도 3은 304 스테인레스강과 304J1L 스테인레스강 주편의 스케일을 비교한 사진이다.
도 4는 종래의 304J1L 스테인레스강과 본 발명에 따른 304J1L 스테인레스강의 델타페라이트의 함량을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연주주편의 품질을 개선하여 열간압연시 발생되는 선상결함 및 면거침을 방지할 수 있는 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강은 중량%로, Cr:16.6∼17.1%, Ni: 7.6∼8%, Cu: 2.1∼2.4%, C:0.03∼0.05%, N:0.025%이하, Si:0.5∼0.7%, Mn:1.3∼1.6%, P: 0.035%이하, S:0.05%이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 성분을 함유하는 스테인레스강으로서 주로 항균 및 위생성이 요구되는 제품에 널리 사용된다.
304계열의 오스테나이트계 스테인레스강은 델타페라이트의 함량이 9% 이상이되면 열간압연시 델타페라이트와 오스테나이트 상간의 고온강도 차이에 따라 표면크랙이 발생하고, 6% 이하가 되면 열간압연시 재결정사이트의 감소로 인해 조대한 결정립의 형성으로 표면크랙이 발생하게 된다. 따라서 종래의 304계열의 오스테나이트계 스테인레스강은 델타페라이트의 함량을 6~8% 로 유지하고 있다.
한편 Cu를 함유한 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강은 일반적인 304계열의 오스테나이트계 스테인레스강보다 선상결함지수가 5배이상으로 매우 높다.
오스테나이트계 스테인레스강의 선상결함은 주로 열간압연시 열간가공성의 저하로 인해 발생되며 주편 표층부의 델타페라이트 함량에 의해 좌우되는 것을 알 수 있다. 특히 열간압연시 변형이 극대화되는 주편 엣지부에서 주로 발생된다.
이러한 선상결함은 표면품질을 중시하는 스테인레스강에 있어서 품질이 저하되고, 그라인딩(grinding)과 같은 정정공정을 거쳐야 하므로 이로 인해 생산성이 떨어지고 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열간압연시 선상결함의 발생을 방지되는 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 중량%로, Cr:16.6∼17.1%, Ni: 7.6∼8%, Cu: 2.1∼2.4%, C:0.03∼0.05%, N:0.025%이하, Si:0.5∼0.7%, Mn:1.3∼1.6%, P: 0.035%이하, S:0.05%이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 성분을 함유하는 오스테나이트계 스테인레스강의 연주주편 제조방법에 있어서, 연주주편의 이차냉각시 이차냉각대에서 노즐과 주편간의 거리를 100∼250mm로 하고, 주편의 표면온도가 1200∼1000℃인 구간에서 비수량을 0.50∼0.65l/kg으로 냉각하는 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법을 제공한다.
이하, 본발명에 따른 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 304 스테인레스강과 304J1L 스테인레스강 주편의 델타페라이트분포를 나타내는 그래프이고, 도 2는 304J1L 스테인레스강 주편 표층부의 스케일에 의한 결정입계의 국부산화를 나타내는 사진이며, 도 3은 304 스테인레스강과 304J1L 스테인레스강 주편의 스케일을 비교한 사진이고, 도 4는 종래의 304J1L 스테인레스강과 본 발명에 따른 304J1L 스테인레스강의 델타페라이트의 함량을 나타내는 그래프 이다.
본 발명에 따른 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법은 이차냉각대에서 노즐과 주편간의 거리와 비수량을 제어하여 열간압연시 발생되는 선상결함의 발생을 억제한다.
304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편은 오스테나이트상을 조장하는 Cu를 약2% 정도 함유하고 있으므로 도 1에 도시된 바와 같이 304계열의 오스테나이트계 스테인레스강에 비해 델타페라이트의 함량이 약 2~4% 낮은 것을 알 수 있다.
또한 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편은 304계열의 오스테나이트계 스테인레스강의 연주주편에서는 관찰되지 않았던 결정립계를 따른 국부적인 스케일의 성장을 도 2를 통하여 확인할 수 있고, 이와 같이 성장된 스케일은 열간압연 전 가열로에서의 가열과정 중 지속적인 산화에 의해 입계를 통해 더욱 성장하여 압연과정중 크랙을 유발시키게 된다.
304J1L 오스테나이트계 스테인레스강과 304계열 오스테나이트계 스테인레스강의 연속주조공정중 스케일의 형성을 살수냉각 모사실험을 통해 얻어진 시편이 도 3에 도시되었다. 도 3에 도시된 바와 같이 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강은 304계열 오스테나이트계 스테인레스강에 비해 약 2배의 스케일이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
도 2와 도 3을 통해 살펴본 바와 같이 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강은 연주주편의 델타페라이트의 함량 제어뿐만 아니라, 스케일형성의 제어도 주편품질에 큰 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 스케일의 형성이 과도하면 주편의 압연공 정중 면거침을 발생시키는 원인이 된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 통하여 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
먼저, 이차냉각노즐의 각도에 따른 스케일의 형성에 대하여 실험하기 위하여 노즐의 각도와 유량을 달리하여 평균스케일의 두께를 측정하였다.
표 1은 이차냉각노즐의 각도 및 유량의 변화에 따른 평균스케일 두께를 나타낸다.
유량(l/min) 노즐의 각도(°) 노즐과 주편의 거리(mm) 평균스케일두께(㎛)
4.09 95 250 24
4.09 110 250 26
5.08 95 250 19
5.08 110 250 20
6.05 95 250 14
6.05 110 250 16
표 1에 나타난 바와 같이 동일한 노즐과 주편간 거리에서 유량이 증가함에 따라 평균 스케일두께는 감소하였으나, 노즐각도에 따른 평균 스케일두께의 영향은 미미하다.
[실시예 2]
다음으로 노즐의 분사거리에 따른 스케일의 형성에 대하여 실험하기 위하여 노즐과 주편의 거리를 달리하여 평균스케일의 두께를 측정하였다.
표 2는 이차냉각노즐의 노즐과 주편간의 거리변화에 따른 평균스케일 두께를 나타낸다.
노즐의 각도(°) 유량(l/min) 노즐과 주편간의 거리(mm) 평균스케일
두께(㎛)		 냉각효율 적합성
95° 4.09 50 10 x
95° 4.09 100 16 o
95° 4.09 140 19 o
95° 4.09 250 24 o
95° 4.09 300 32 x
(여기서, o는 적합, x는 부적합)
표 2에 나타난 바와 같이 동일한 유량에 노즐과 주편간의 거리가 짧아질수록 스케일의 형성이 억제되는 것을 알 수 있다. 한편 노즐과 주편간의 거리가 100mm 이하일 때 살수된 냉각수의 스플래시가 냉각효율을 저하시키고, 노즐과 주편간의 거리가 250mm 이상일 때는 평균스케일 두께가 클 뿐만 아니라 미세한 입자의 형성으로 냉각효율이 급격히 저하된다. 따라서 노즐과 주편 간의 거리는 100mm 내지 250mm가 바람직하다.
[실시예 3]
다음으로 주편 1000~1200℃ 구간에서의 비수량을 선정하기 위하여 비수량에 따른 델타페라이트의 평균함량과 스케일의 두께를 측정하였다.
표 3은 비수량의 변화에 따른 델타페라이트의 평균함량과 스케일두께를 나타낸다.
비수량(l/kg) 델타페라이트
평균함량(%)		 스케일두께(㎛) 결함지수
1000∼1200℃구간 전체영역평균
0.45 0.44 4.4 83 발생
0.50 0.44 4.9 58 미발생
0.60 0.50 5.8 42 미발생
0.65 0.60 6.1 40 미발생
0.70 0.44 6.3 39 발생(국부크랙)
표 3에 나타난 바와 같이, 비수량의 증가에 따라 주편 표층부 및 내부 모두 델타페라이트 함량이 약 0.5~1.8% 증가하고, 스케일의 두께도 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나 비수량이 0.70 l/kg 이상일 경우에는 주편에 국부크랙이 발생하는 것을 알 수 있다.
따라서 주편의 표면온도가 1200∼1000℃ 구간에서는 비수량을 0.50 l/kg 내지 0.65 l/kg이 바람직하다.
도 4는 종래의 304J1 스테인레스강과 본 발명에 따른 304J1L 스테인레스강의 델타페라이트의 함량을 나타내는 그래프로서 본 발명에 따른 304J1L 스테인레스강의 델타페라이트의 함량이 적정함량인 6∼8%인 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법은 연속공정에서 이차냉각을 제어하여 열간압연시 소재의 표면에 발생하는 선상결함이나 면거침이 발생하는 것을 방지하므로 표면품질이 우수한 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편을 제조할 수 있다.

Claims (1)

  1. 중량%로, Cr:16.6∼17.1%, Ni: 7.6∼8%, Cu: 2.1∼2.4%, C:0.03∼0.05%, N:0.025%이하, Si:0.5∼0.7%, Mn:1.3∼1.6%, P: 0.035%이하, S:0.05%이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 성분을 함유하는 오스테나이트계 스테인레스강의 연주주편의 제조방법에 있어서,
    상기 연주주편의 이차냉각시 이차냉각대에서 노즐과 주편간의 거리를 100∼250mm로 하고, 주편의 표면온도가 1200∼1000℃인 구간에서 비수량을 0.50∼0.65l/kg으로 하여 냉각하는 것을 특징으로 하는 304J1L 오스테나이트계 스테인레스강 연주주편의 제조방법.
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