KR101073186B1

KR101073186B1 - 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법

Info

Publication number: KR101073186B1
Application number: KR1020080132073A
Authority: KR
Inventors: 오택수; 김형준; 김진석; 김경민; 이용헌
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2011-10-12
Also published as: KR20100073407A

Abstract

저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법이 제공된다.

이 산세방법은 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위하여 중량%로, Cr: 10.5% 이상 11.0% 미만을 함유하는 페라이트계 스테인리스강판의 산세방법에 있어서, 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 황산 전해조의 인가전류는 최대 양극 기준으로 6.5A/d㎡ 이상 10A/d㎡ 미만이고, 농도는 20g/l 이상 200g/l 이하이며, 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 저크롬 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법은 단시간에 산세시킴과 동시에 최적의 표면광택도를 확보하여 스테인리스 강판의 제품 결함을 최소화하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

페라이트계 스테인리스 강판, 저크롬, 황산전해산세, 광택도 회복률, Si 산화물

Description

저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법{Method for pickling low chrome ferritic stainless steel}

본 발명은 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔열처리된 스테인리스강판에 대하여 황산 전해 산세공정을 추가하고 산세조건을 제어함에 따라 단시간내의 산세처리시 균일한 산세효과를 극대화하여 제품의 표면광택도 향상을 도모할 수 있는 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

일반적으로, 페라이트계 슬라브는 가열로에서 2~3시간 가열 후 고온에서 열간압연을 행한 다음 산세공정을 거치며 이어서 소둔 열처리된다. 이후 상기 열연강판은 두께가 얇은 박판을 생산하기 위하여 최종적으로 냉간압연을 실시하고 이어서 소둔 열처리가 된다. 이후 다시 산세공정을 통해서 표면 스케일이 제거되어 매끄러운 표면상태를 갖는 스테인리스 강판으로 제조된다.

종래 스테인리스강의 산세공정은 중성염전해산세, 질산전해산세 및 질산과 불산의 혼산침적에 의해서 이루어지고 있다. 이외에도 스테인리스강판을 산세처리 하기 위해 용융염에서 전처리 한 후 질산전해나 혼산조를 통과시키는 등 다양한 산세기술이 제공되고 있다.

한편, 10.5~11.5%의 Cr을 함유하고 있는 저크롬 페라이트계 스테인리스강은 압연공정 또는 소둔 열처리를 행하는 동안 스테인리스강판의 표면에 Cr, Fe, Si 등의 산화물층이 형성된다. 이러한 산화물층은 산세공정 동안 산세용액에 의해 제거될 수 있으나, 이 중 Fe, Si 산화물층을 완전히 제거하는 것은 매우 어려운 실정이다. 따라서, 이러한 산화물층의 제거가 균일하지 못하거나, 완전 산세가 되지 않는 문제가 있으며, 이러한 경우 내식성의 현저한 저하를 가져오게 되어, 제품의 가치가 떨어지는 문제를 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔열처리된 페라이트계 스테인리스강판을 산세처리하였을 때 열처리 전의 광택도와 산세처리 후의 광택도 비율을 나타내는 표면 광택도 회복률이 85% 이상으로 최적의 표면광택도를 확보할 수 있는 저크롬 페라이트계 스테인리스강판의 산세방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위하여 중량%로, Cr: 10.5% 이상 11.0% 미만을 함유하는 페라이트계 스테인리스강판의 산세방법에 있어서, 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 황산 전해조의 인가전류는 최대 양극 기준으로 6.5A/d㎡ 이상 10A/d㎡ 미만이고, 농도는 20g/l 이상 200g/l 이하이며, 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만인 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 강판은 중량%로, Si: 0.5% 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 산세방법은 중성염 전해산세-황산 전해산세-질산 전해산세-혼산침적의 순서로 행해지고, 상기 중성염 전해산세와 질산 전해산세시의 전류는 7A/d㎡이상을 인가하며, 상기 혼산침적시의 질산농도는 40~120g/l, 불산농도는 0.2~10g/l를 사용하고, 온도는 30~70℃인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 저크롬 페라이트계 스테인리스강을 산세처리하는 경우 Fe, Si 산화물층을 제거하는데 따르는 어려움을 해결하고 기존 산세처리 공정에 비해 보다 우수한 표면광택도를 확보할 수 있는 방안을 연구하던 중에 황산 전해산세공정을 포함하여 산세처리를 실시하고 그 조건을 각별히 관리함에 따라 신속하게 Fe, Si 산화물에 의한 스케일을 제거하여 최적의 표면광택도를 확보할 수 있음을 실험을 통해 확인하고, 그 실험결과를 기초로 하여 본 발명을 완성하게 되었다.

산화성 분위기에서 열처리시 스테인리스 강종별 크롬함량과 소둔온도가 상이하여 산화스케일의 조성과 두께 및 표면색상이 다르게 된다.

페라이트계 스테인리스 강판을 산화성 분위기에서 열처리하면 주로 Cr-rich 스케일이 형성되며 스케일 계면과 모재사이에 SiO₂가 형성된다. 또한, 열처리 온도와 시간이 증가하면서 스케일 두께가 증가되며, 이때 소둔강판의 색상은 페라이트계 스테인리스강의 경우 푸른색을 띄게 된다.

이들 강종계에서 산화스케일을 제거할 경우 여러 경로의 산세공정이 있는데 각 공정별 특징을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 상기 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 중성염 전해조를 통과시킨다. 황산나트륨을 함유하고 있는 중성염 수용액에서 일정전류를 가하여 전해산세를 실시하는 경우 크롬-리치(Cr-rich) 스케일이 형성된 페라이트계 스테인리스강판의 경우 양극반응에 의해 Cr 산화물이 용해될 수 있으나 단시간 내에 크롬 산화물을 완전히 제거할 수는 없다.

또한, Fe 산화물 역시 중성염수용액에서 전기화학반응에 의해 용해되지 않기 때문에 산화스케일 중의 Fe산화물을 제거하기 위해 질산전해과정을 거치게 된다. 아울러 스케일 중에 존재하고 있는 Si산화물은 중성염 및 질산전해로도 제거가 불가능하기 때문에 질산과 불산으로 구성되어 있는 혼산조에서 침적과정을 적용하고 있다.

하지만, 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 경우에는 이것으로도 충분하지 않아 미산세가 발생하므로 본 발명에서는 기존 전해산세방법과 달리 황산 전해산세과정을 추가로 적용하여 산세처리를 행하는데 그 특징이 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 산세조건에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 Si: 0.5% 이상을 함유하는 10.5% 이상 11.0% 미만인 Cr 페라이트계 스테인리스 강판을 대상으로 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해서 스테인리스 강판 표면에 형성된 표면 스케일을 제거하기 위해 중성염전해 - 황산전해 - 질산전해 - 혼산침적의 순서로 산세처리를 행할 수 있다.

먼저, 상기 페라이트계 스테인리스강판을 중성염 전해조에 통과시킨다. 이때 7A/dm² 이상의 전류가 인가된 중성염 전해조에서 통상적인 온도 및 농도의 산세조건에 따라 실시될 수 있으며 이를 특별히 한정하지 않는다.

이후, 상기 중성염 전해산세를 거친 스테인리스 강판은 황산 전해조에서 산세하는 과정을 거치게 된다. 상기 황산 전해조는 최대 양극 기준으로 6.5A/d㎡ 이상 10A/d㎡ 미만 으로 구성된 전해조에서 농도는 20~200g/l를 사용하고, 용액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만으 로 한다.

상기 황산 전해조의 인가전류가 6.5 A/d㎡ 미만인 경우에는 미산세가 발생할 수 있으며, 6.5A/dm² 이상을 만족하는 경우에는 본 발명에서 목표로하는 광택도 회복률이 85%이상을 나타낼 수 있다. 여기서 미산세는 표면층에 Si 성분이 남아있지 않은 상태를 나타낸다.

또한, 상기 황산 전해조의 온도가 20℃ 미만인 경우에는 미산세가 발생하는 반면, 50℃를 초과하는 경우에는 과산세가 발생하여 균일한 표면을 얻을 수 없다. 또한, 상기 용액의 농도가 20g/l 미만인 경우에는 미산세가 발생하는 반면, 200 g/l을 초과하는 경우에는 과도한 활성용해가 발생하여 표면이 불균일하게 될 수 있다.

또한, 후속공정으로서 산화스케일 중의 Fe 산화물을 제거하기 위해 질산전해산세 과정을 거친 후 혼산침적 된다. 이때 7A/dm² 이상의 전류가 인가된 질산 전해조에서 통상적인 온도 및 농도의 질산 전해산세조건에 따라 실시될 수 있으며 이를 특별히 한정하지 않는다.

또한, 상기 혼산침적시의 혼산조의 구성은 질산과 불산으로 이루어지며 질산농도는 40~120g/l, 불산농도는 0.2~10g/l를 사용하고, 온도는 30~70℃로 제어된다. 상기 혼산조의 온도가 30℃ 미만인 경우 미산세가 발생할 수 있으며, 70℃를 초과하는 경우에는 과산세가 발생할 수 있으므로, 상기 혼산조의 온도는 30~70℃로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 질산 농도가 40g/l 미만인 경우에는 표면에 불량이 나타나며, 200g/l를 초과하는 경우 NOX가 발생하여 조업에 지장을 초래할 수 있다. 상기 불산농도가 0.2g/l 미만인 경우에는 미산세가 나타날 수 있으며, 10g/l를 초과하는 경우에는 과산세가 나타날 수 있으므로, 상기 불산 농도는 0.2~10g/l로 제어하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 발명의 저크롬 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법은 단시간에 산세시킴과 동시에 최적의 표면광택도를 확보하여 스테인리스 강판의 제품 결함을 최소화하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

본 실시예에서는 10.5~11.5%의 Cr을 함유하고 있는 저크롬 페라이트계 스테인리스 강종을 대상으로 Na₂SO₄ 중성염 전해조에서 전류밀도 10~20A/dm²를 인가하고, 온도는 70℃ 그리고 용액의 농도는 150g/l를 사용하였다. 또한, 질산 전해 산세조건으로서, HNO₃ 질산 전해조에서 전류밀도 5~10A/dm²를 인가하고, 온도는 50℃ 그리고 용액의 농도는 100g/l를 사용하였다.

하기 표 1에서는 황산 전해산세 및 혼산산세 조건에 따른 결과로서 광택도 회복률(%)을 나타내었다. 광택도 측정은 압연방향에 60도로 빛을 조사하여 측정하였다. 여기서, 광택도 회복율(%)은 열처리전의 광택도와 산세처리후의 광택도의 비율을 나타낸다.

	황산조(H₂SO₄)			혼산			광택도 회복률(%)
	온도 (℃)	농도 (g/l)	전류밀도 (A/dm²)	온도 (℃)	질산농도 (g/l)	전류밀도 (A/dm²)	광택도 회복률(%)
발명예1	40	60	7	35	90	9	87
발명예2	40	60	7	35	70	1.5	91
발명예3	40	60	7	35	110	1.5	92
발명예4	40	60	7	35	70	4.5	96
발명예5	40	60	6.5	35	110	4.5	92
발명예6	40	60	7	55	70	1.5	90
발명예7	30	40	19	55	110	1.5	90
발명예8	30	40	19	55	70	4.5	92
발명예9	30	40	19	55	110	4.5	89
발명예10	30	40	19	45	40	3	97
발명예11	30	130	17	45	120	3	86
발명예12	30	130	17	70	90	0.2	92
발명예13	30	130	17	45	90	5.5	95
발명예14	30	130	17	30	90	3	88
비교예1	15	60	17	45	90	3	55
비교예2	30	10	17	45	90	3	75
비교예3	30	230	17	45	90	3	72
비교예4	30	100	5	45	90	3	55
비교예5	30	100	17	20	90	3	74
비교예6	30	100	17	80	35	3	71
비교예7	30	100	17	45	150	3	64
비교예8	30	100	17	45	90	0.1	62
비교예9	30	100	17	45	90	15	79
비교예10	30	100	17	45	200	3	83
비교예11	30	100	6	20	90	3	74
비교예12	30	100	17	45	90	12	67
비교예13	30	100	6	45	200	3	73
비교예14	80	60	17	45	90	3	75
비교예15	30	250	17	45	45	10	66

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1~14)의 경우 광택도 회복률 86~97%로서, 우수한 표면 광택도를 나타내었다.

반면, 본 발명의 황산전해산세 및 혼산산세 조건등을 만족하지 않는 비교예(1~15)의 경우 본 발명에서 목표로 하는 광택도 회복률 85% 이상을 확보하지 못하였다.

Claims

열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위하여 중량%로, Cr: 10.5% 이상 11.0% 미만을 함유하는 페라이트계 스테인리스강판의 산세방법에 있어서, 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 황산 전해조의 인가전류는 최대 양극 기준으로 6.5A/d㎡ 이상 10A/d㎡ 미만이고, 농도는 20g/l 이상 200g/l 이하이며, 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만인 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
제 1항에 있어서, 상기 강판은 중량%로, Si: 0.5% 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 산세방법은 중성염 전해산세-황산 전해산세-질산 전해산세-혼산침적의 순서로 행해지고, 상기 중성염 전해산세와 질산 전해산세시의 전류는 7A/d㎡이상을 인가하며, 상기 혼산침적시의 질산농도는 40~120g/l, 불산농도는 0.2~10g/l를 사용하고, 온도는 30~70℃인 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.