KR101056246B1

KR101056246B1 - 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법

Info

Publication number: KR101056246B1
Application number: KR1020040002130A
Authority: KR
Inventors: 류승기; 남지형; 이재강
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2011-08-11
Also published as: KR20050073979A

Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인레스 용강을 연속주조에 의해서 주편을 생산하는 단계와, 상기 주편을 열간압연기와 냉간압연기에서 압연하여 냉연강판을 생산하는 단계와, 상기 냉연강판을 소둔로에서 연속소둔처리하는 단계와, 소둔처리된 냉연강판을 전해조에서 전해산세처리하는 단계로 이루어진 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 소둔로에서의 연속소둔처리는 5% H₂와 95% N₂의 분위기와, 870~890℃의 소둔온도와, -30℃ 이하의 노점을 갖는 소둔조건으로 실시되어, 상기 냉연강판의 표면에 250~300Å 두께의 스케일이 형성되고, 상기 스케일이 표면에 형성된 냉연강판은 상기 전해조에서 50~70℃의 온도, 10~20A/dm²의 전류밀도, 50~120mpm의 산세속도의 산세조건을 만족하는 황산전해조에서 전해산세처리되는 것을 특징으로 하므로, 냉연강판의 표면에 형성된 스케일을 효과적으로 제거할 수 있어 냉연강판 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

황산전해조, 산세후처리, 스케일, 환원성 분위기

Description

페라이트계 스테인레스강판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING FERRITIC STAINLESS STEEL}

본 발명은 스테인레스 냉연강판의 표면에 형성된 스케일을 전해 산세척에 의해서 제거하는 방법에 관한 것이고, 더 상세하게 표면스케일을 단시간에 연속적으로 제거할 수 있도록 냉연강판의 소둔조건과 산세조건을 제어한 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인레스 냉연강판은 산화성 분위기에서 소둔열처리하게 되면 그 표면에 산화스케일이 형성된다. 스테인레스강은 Cr 성분을 함유하고 있으므로, 이러한 산화스케일은 Cr₂O₃와 같은 치밀한 구조의 난용성 스케일을 포함한다. 이러한 난용성 스케일은 산세공정을 통해 제거되지만, 생산성을 높이기 위하여 산세전처리를 행하는 것이 보통이다.

산세전처리에는 스테인레스 냉연강판을 NaOH, Na₂CO₃을 주성분으로 하는 용융 알카리염에 침지시키거나 또는 Na₂SO₄등의 이용한 중성염 수용액 중에 침지시키 는 염처리 방법이 있다. 그리고, 상술된 산세전처리에 의해서 1차적으로 스케일이 제거된 스테인레스 냉연강판을 황산, 질불산(질산+불산), 질산 등의 산세용액에 침지시키거나 또는 질산 또는 황산 수용액에서 전해처리함으로써 표면에 잔류하는 스케일을 제거하였다.

산세전처리 후에 스테인레스 냉연강판을 산세용액에 침지시켜 스케일을 제거하는 경우에, 산세가 종료되기까지 상당한 시간이 요구되어 통판속도가 느려져서 생산성이 떨어지는 단점이 있다. 그리고, 산세성을 개선시키기 위하여 불산의 농도를 증가시키면 스테인레스 강판이 침식되는 단점이 있다.

한편, 페라이트계 스테인레스 냉연강판의 표면스케일은 상술된 산세전처리 후에 산세용액으로 질산을 기본용액으로 사용하는 전해처리에 의해서 제거되며, 이때 산세속도가 상대적으로 느리고 산세 후에 질소부산물을 추가로 처리해야 하는 문제점이 있다.

또한, 스테인레스 냉연강판의 표면스케일을 상술된 산세전처리후에 황산전해조와 질산전해조로 이루어진 복수의 전해조에서 전해처리하여 제거하는 방법이 공지되어 있다. 즉, 황산 및 50-250g/l의 Na₂SO₄로 이루어진 0<pH<3 범위의 황산전해액이 수용되어 있는 황산전해조에서 먼저 산세처리한 후 질산전해액이 수용되어 있는 질산전해조에서 마무리 산세하여 부동태화처리를 행하고 있다. 이때, 황산전해조에서의 산세속도를 증가시키기 위하여 Na₂SO₄, NaNO₃ 및 Na₂SiF₆와 같은 염을 첨가한다. 그러나, 황산전해조에 Na₂SO₄, NaNO₃, Na₂SiF₆와 같은 염을 첨가할 경우 산 세 후 이러한 염에 의해 발생한 슬러지를 처리해야 하는 또 다른 문제점이 발생하였다.

본 발명은 고속전해 산세를 위하여 황산전해조와 질산전해조로 이루어진 전해산세조에서 산세처리하는 경우에 산세속도를 증진시키기 위하여 황산전해조에 첨가한 Na₂SO₄, NaNO₃, Na₂SiF₆와 같은 염이 산세후 슬러지를 발생하는 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 열간압연기와 냉간압연기에서 연속으로 압연처리된 냉연강판을 산세할 때 소둔조건과 산세조건을 제어하여 전해산세 속도에 가장 큰 영향을 주는 인자인 스케일 두께를 조절하면서 산세속도를 증가시킬 수 있는 페라이트계 스테인레스강판 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인레스 용강을 연속주조에 의해서 주편을 생산하는 단계와, 상기 주편을 열간압연기와 냉간압연기에서 압연하여 냉연강판을 생산하는 단계와, 상기 냉연강판을 소둔로에서 연속소둔처리하는 단계와, 소둔처리된 냉연강판을 전해조에서 전해산세처리하는 단계로 이루어진 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법은 상기 소둔로에서의 연속소둔처리는 5% H₂와 95% N₂의 분위기와, 870~890℃의 소둔온도와, -30℃ 이하의 노점을 갖는 소둔조건으로 실시되어, 상기 냉연강판의 표면에 250~300Å 두께의 스케일이 형성되고, 상기 스케일이 표면에 형성된 냉연강판은 상기 전해조에서 50~70℃의 온도, 10~20A/dm²의 전류밀도, 50~120mpm의 산세속도의 산세조건을 만족하는 황산전해조에서 전해산세처리되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 페라이트계 스테인레스강은 고로에서 생산된 용융물이 전로에서 정련처리되고, 정련처리된 용강이 래들에서 교반처리된 후 턴디쉬로부터 몰드를 통해서 연속주조되어 주편으로 생산된다. 상기 주편은 열간압연기와 냉간압연기에서 연속으로 압연처리되어 코일형태의 강판으로 생산된다. 이때, 열간압연기에서 압연처리된 열연강판은 소둔공정없이 직접 냉간압연기에서 압연처리된다. 그리고, 냉연강판은 냉간압연중에 생긴 응력을 제거하기 위하여 소둔로의 연속소둔라인(CAL: continuous annealing line)에서 소둔 열처리된다. 소둔 열처리동안 냉연강판의 표면에는 산화성 스케일이 생성되며, 이러한 산화성 스케일을 제거하기 위하여 산세처리한다.

본 발명에 따르면, 산세처리공정을 원활하게 수행하기 위하여 상기 연속소둔라인에서 소둔온도를 870~890℃로 유지한다. 그리고, 이슬점 온도('노점')를 -30℃로 유지한다. 또한, 소둔로의 분위기는 7%의 H₂와 93%의 N₂로 형성된다.

소둔온도는 냉연강판의 조직에 재결정이 일어날 수 있는 온도 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 소둔온도가 870℃ 미만인 경우에 냉연강판의 조직이 완전히 재결정이 일어나지 않게 된다. 소둔온도가 890℃를 초과하는 경우에 냉연 강판의 표면에 형성된 스케일의 두께가 300Å을 초과하여 형성된다. 따라서, 소둔로에서의 소둔온도는 조직의 재결정이 완전히 일어나면서 스케일의 두께를 얇게 유지하기 위하여 870~890℃로 한정한다.

노점이 낮을수록 소둔로의 분위기는 환원성 분위기를 형성한다. 그리고, 소둔로의 환원성 분위기하에서 냉연강판의 표면에 형성되는 스케일의 두께를 얇게 유지할 수 있다. 즉, 노점이 -30℃를 초과하는 경우에 스케일의 두께가 300Å을 초과하여 두껍게 형성된다. 따라서, 노점은 -30℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 노점을 낮게 유지하기 위해서는 소둔로의 수소 농도가 높을수록 그리고 수분농도를 낮출수록 바람직하다. 그러나, 소둔로의 수소 농도가 7%를 초과하면 폭발위험이 있다. 따라서, 소둔로의 수소 농도는 7% 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

결과적으로, 상술된 바와 같이 소둔로의 노점과 분위기를 조절하고 또한 소둔로의 온도를 조절함으로써, 냉연강판의 표면에 형성되는 스케일의 두께를 250~300Å의 두께로 유지한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상술된 바와 같이 250~300Å 두께의 스케일이 표면에 형성된 냉연강판은 100~200g/l의 황산농도를 갖는 황산전해액이 수용되어 있는 황산전해조를 50~120mpm의 라인속도로 통과하면서 전해산세처리된다. 이때, 상기 황산전해조의 온도는 50~70℃로 유지한다.

전해산세공정에서, 소정의 산세속도를 얻기 위해서는 황산농도를 100g/l 이 상으로 유지하여야 한다. 그러나, 황산농도가 200g/l을 초과하는 경우에 산세속도가 영향가 받지 않는다. 따라서, 황산농도는 100~200g/l로 유지하는 것이 바람직하다.

황산전해조를 통과하는 냉연강판의 라인속도가 50mpm 미만으로 너무 느리면 과산세가 발생하는 반면에 라인속도가 120mpm을 초과하는 경우에 미산세가 발생한다. 따라서, 라인속도는 50~120mpm으로 유지하는 것이 바람직하다.

황산전해조의 온도는 전해산세처리의 촉매작용을 하는 요소로서, 온도가 50℃ 미만으로 낮은 경우에 산세효율이 떨어지고 70℃를 초과하는 경우에 산세효율에 비하여 운전비용이 증가한다. 따라서, 황산전해조의 온도는 50~70℃로 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 황산전해조에서 전해산세처리된 냉연강판은 부동태화 처리를 위해 80g/l의 질산농도를 갖는 질산수용액에서 산세후처리된다. 이때, 질산농도가 80g/l 미만인 경우에 부동태효과를 얻지 못하게 된다. 따라서, 냉연강판을 부동태화 처리하기 위해서는 산세후처리공정에서 질산농도는 80g/l 이상으로 유지하여야 한다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예]

고로에서 생산된 용융물을 전로에서 정련처리하고, 래들에 출강된 용강은 턴디쉬와 몰드를 통해서 연속주조된다. 이때 생산된 주편을 열간압연기와 냉간압연 기에서 연속으로 압연처리하여 페라이트계 스테인레스 냉연강판을 제작하였다. 이 후에, 상기 냉간압연기에서의 압연과정에서 발생된 응력을 제거하기 위하여 상기 냉연강판을 하기 표 1에 나타나 있는 발명예와 종래예의 소둔조건을 갖는 소둔로에서 연속소둔한 후에 스케일의 상태를 관찰하였다.

[표 1]

	시료	소둔 설비	소둔 분위기		소둔온도 (℃)	스케일 상태
	시료	소둔 설비	성분	노점	소둔온도 (℃)	스케일 상태
발명예	SUS 409	CAL	7% H₂ + 93% N₂	-30℃이하	870~890	회색(250~300Å)
종래예	SUS 409	CAL	5% H₂ + 95% N₂	-20℃	910	갈황동색 또는 청자색(2000Å)

상기 표 1에서, 발명예의 경우에 있어서 상대적으로 환원성 분위기를 유지하고 있고 또한 소둔온도가 상대적으로 낮게 유지되어 있으므로 페라이트계 스테인레스 냉연강판의 표면에 형성된 스케일은 250~300Å의 두께를 갖고 회색을 띠었다. 그러나, 본 발명의 소둔조건을 만족하지 못하는 종래예의 경우에 있어서 페라이트계 스테인레스 냉연강판의 표면에는 2000Å의 두께를 갖는 스케일이 갈황동색 또는 청자색을 띠었다.

하기 표 2에는 상기 표 1에 나타나 있는 발명예의 소둔조건에 의해서 소둔처리된 페라이트계 스테인레스 냉연강판을 전해산세처리하기 위한 조건과 결과가 나타나 있다.

[표 2]

실시 번호	전해액 조성				전해 조건
	H₂SO₄ (g/l)	첨가제(g/l)			온도 (℃)	전류밀도 (A/dm²)	산세속도 (mpm)	탈스케일 판정
	H₂SO₄ (g/l)	Na₂SO₄	NaNO₃	Na₂SiF₆	온도 (℃)	전류밀도 (A/dm²)	산세속도 (mpm)	탈스케일 판정
실시예1	80				70	8	80	X
실시예2	100				60	10	100	O
실시예3	150				60	15	100	O
실시예4	200				50	20	120	O
실시예5	200				60	25	100	◎
실시예6	200				60	20	40	◎
실시예7	150				40	20	100	X
실시예8	50				80	20	100	◎
실시예9	170				60	20	130	X
실시예10	100	100	100	20	50~80	60	80	O

상기 표 2에서, X는 스케일이 냉연강판의 표면에 잔류하고 있어서 탈스케일이 불량한 경우이고, O는 탈스케일이 양호한 경우이며, ◎는 과산세한 경우이다.

이때, 표 2에서 본 발명에 따른 산세조건, 즉 황산전해액에서 황산농도: 100~200G/L, 온도: 50~70℃, 전류밀도: 10~20A/dm², 산세속도: 50~120mpm의 조건을 만족하고 있는 실시예 2~4의 경우에 탈스케일의 상태가 양호함을 알 수 있다.

실시예 1은 황산농도가 본 발명의 산세조건보다 낮고, 실시예 7은 황산전해액의 온도가 본 발명의 산세조건보다 낮으며, 실시예 9는 산세속도가 본 발명의 산세조건을 초과하는 경우로서, 이러한 실시예에 있어서 냉연강판의 표면에 스케일이 잔류하여 탈스케일이 불량함을 알 수 있다.

또한, 실시예 5는 전류밀도가 본 발명의 산세조건보다 낮고, 실시예 6은 산세속도가 본 발명의 산세조건을 초과하며, 실시예 8은 온도가 본 발명의 산세조건을 초과하는 경우로서, 이러한 실시예에 있어서 냉연강판은 과산세됨을 알 수 있다.

그리고, 실시예 10은 산세전해액에 Na₂SO₄, NaNO₃, Na₂SiF ₆가 첨가되는 경우로 서 비록 탈스케일의 효과는 양호하게 나타났지만 상술된 바와 같이 산세처리후에 상기 염에 의해서 발생한 슬러지를 처리해야 하고 또한 60A/dm²의 전류밀도가 사용되므로 생산원가가 증가하는 문제점을 수반하게 된다.

본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인레스 냉연강판이 소둔조건을 제어한 소둔로에서 연속소둔처리하여 스케일의 두께를 상대적으로 얇게 유지함으로써 산세전처리없이 전해조건이 제어된 전해조에서 전해처리하여 냉연강판의 표면에 형성된 스케일을 효과적으로 제거할 수 있어 냉연강판 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims

페라이트계 스테인레스 용강을 연속주조에 의해서 주편을 생산하는 단계와, 상기 주편을 열간압연기와 냉간압연기에서 연속으로 압연하여 냉연강판을 생산하는 단계와, 상기 냉연강판을 소둔로에서 연속소둔처리하는 단계와, 소둔처리된 냉연강판을 전해조에서 전해산세처리하는 단계로 이루어진 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법에 있어서,

상기 소둔로에서의 연속소둔처리는 5% H₂와 95% N₂의 분위기와, 870~890℃의 소둔온도와, -30℃ 이하의 노점을 갖는 소둔조건으로 실시되어, 상기 냉연강판의 표면에 250~300Å 두께의 스케일이 형성되고, 상기 스케일이 표면에 형성된 냉연강판은 상기 전해조에서 50~70℃의 온도, 10~20A/dm²의 전류밀도, 50~120mpm의 산세속도의 산세조건을 만족하는 황산전해조에서 전해산세처리되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 전해산세처리는 100~200g/l의 황산농도를 갖는 황산전해조에서 실시되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,

전해산세처리후에 80g/l의 농도를 갖는 질산수용액에서 후처리하는 단계를 더 포함하는 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법.