KR101073242B1 - 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법 - Google Patents

Abstract

고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법이 제공된다.

이 산세방법은 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위하여 중량%로, Cr: 18% 이상 20% 이하를 함유하는 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법에 있어서, 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 황산 전해조의 인가전류는 최대 양극 기준으로 4.0A/d㎡이상, 농도는 20~200 g/l이며, 용액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 고크롬 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법은 단시간에 산세시킴과 동시에 우수한 표면광택도와 균일한 표면외관을 확보하여 스테인리스 강판의 제품 결함을 최소화하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

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

Description

고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법{Method for pickling high chrome ferritic stainless steel}

본 발명은 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔열처리된 스테인리스강판에 대하여 황산 전해 산세공정을 추가하고 산세조건을 제어함에 따라 신속하게 산화스케일을 제거하여 우수한 표면광택도를 가지며 균일한 표면외관을 확보할 수 있는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

일반적으로, 18~20%의 크롬을 함유하는 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, 18~20%의 Cr을 함유하고 있는 고크롬 페라이트계 스테인리스강은 압연공정 또는 소둔 열처리를 행하는 동안 스테인리스강판의 표면에 Cr, Fe, Si 등의 산화물층이 형성된다. 이중 Cr, Fe 산화물층은 산세공정 동안 전처리 과정이나 전해 산세 방법을 통하여 제거될 수 있으나, 0.5% 이상의 Si을 함유하는 강판의 경우에는 계면에 형성된 Si산화물에 의해 Si 산화물층의 제거가 균일하지 못하거나, 완전 산세가 되지 않는 문제를 가지고 있다. 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 소둔산세 전 대비 85% 이상의 표면 광택도 회복률을 확보함과 동시에 균일한 표면외관을 갖는 고크롬 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: 18% 이상 20% 이하를 함유하는 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법에 있어서, 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 황산 전해조의 인가전류는 최대 양극 기준으로 4.0A/d㎡이상, 농도는 20~200 g/l이며, 용액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만인 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 강판은 중량%로, Si: 0.5% 이상을 함유하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 Si의 함량은 0.5~0.6%이다. 또한, 본 발명에서 상기 산세방법은 중성염 전해산세-황산 전해산세-질산 전해산세-혼산침적의 순서로 행해지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 Si을 0.5% 이상 함유하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강을 산세처리하는 경우 Si 산화물층의 균일하고 완전한 제거에 대한 어려움을 해결하기 위한 방안을 연구하던 중, 기존의 산세처리 과정에서 황산 전해산세공정을 추가하고 그 산세조건을 제어함에 따라 신속하게 Si 산화물에 의한 스케일을 제거하여 우수한 표면광택도를 가지며 균일한 표면외관을 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 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 경우 푸른색을 띄게 된다.

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

먼저, 상기 고크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 중성염 전해조를 통 과시킨다. 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, 0.5% 이상의 Si을 함유하는 고크롬 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 18~20Cr 페라이트계 스테인리스 강판을 대상으로 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해서 스테인리스 강판 표면에 형성된 표면 스케일을 제거하기 위해 중성염전해 - 황산전해 - 질산전해 - 혼산침지의 순서로 산세처리를 행할 수 있다. 상기 Si의 함량은 0.5~0.6%인 것이 보다 바람직하다.

먼저, 상기 페라이트계 스테인리스강판을 중성염 전해조에 통과시킨다. 이때 중성염 전해산세 조건은 통상적인 산세조건에 따라 실시될 수 있으며 특별히 한정하지 않는다. 일 실시예로서, 중성염 전해조는 셀(cell)당 6m 길이의 14셀(cell)로 구성되고, 중성염 전해시 전류는 7A/d㎡을 인가하며, 온도 및 농도는 통상의 조건으로 행할 수 있다.

이후, 상기 중성염 전해산세를 거친 스테인리스 강판은 황산 전해조에서 산세하는 과정을 거치게 된다. 상기 황산 전해조는 최대 양극 기준으로 4A/dm² 이상으로 구성된 전해조에서 농도는 20~200g/l를 사용하고, 용액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만으로 한다.

상기 황산 전해조의 인가전류가 4.0 A/d㎡ 미만인 경우에는 미산세가 발생할 수 있으며, 4A/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 이상인 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 혼산침지 된다. 이때 질산 전해산세 조건은 통상적인 산세조건에 따라 실시될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 혼산침지시의 혼산조의 구성은 질산과 불산으로 이루어지며 전류밀도, 온도 및 농도는 통상의 조건으로 실시될 수 있으며 특별히 한정하지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 발명의 고크롬 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법은 단시간에 산세시킴과 동시에 우수한 표면광택도와 균일한 표면외관을 확보하여 스테인리스 강판의 제품 결함을 최소화하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

본 실시예에서는 19Cr-0.5Si 강종을 대상으로 Na₂SO₄ 중성염 전해조에서 전류밀도 10~20A/dm²를 인가하고, 온도는 70℃ 그리고 용액의 농도는 150g/l를 사용하 였다. 또한, 질산 전해 산세조건으로서, HNO₃ 질산 전해조에서 전류밀도 5~10A/dm²를 인가하고, 온도는 50℃ 그리고 용액의 농도는 100g/l를 사용하였다. 이후, 혼산 침지조건으로, 질산 농도는 90g/l이고, HF 농도는 10g/l이며, 이때 온도는 40℃로 하여 실시하였다.

하기 표 1에서는 황산 전해산세 조건 변화에 따라 측정된 산세성 결과를 나타내었으며, 광택도 회복률 및 백색도(표면 외관)를 측정하여 산세성을 평가하였다. 광택도 측정은 압연방향에 60도로 빛을 조사하여 측정하였다. 여기서, 광택도 회복율(%)은 열처리전의 광택도와 산세처리후의 광택도의 비율을 나타낸다.

구분	황산조(H2SO4)			광택도 회복률(%)	표면외관
	온도(℃)	농도(g/l)	전류밀도 (A/dm2)
발명예1	40	60	7	○	○
발명예2	40	30	17	○	○
발명예3	40	185	17	○	○
발명예4	60	45	17	○	○
발명예5	60	30	7	○	○
발명예6	60	150	4	○	○
발명예7	30	40	19	○	○
발명예8	30	150	8	○	○
발명예9	30	100	13	○	○
발명예10	20	35	21	○	○
발명예11	20	100	15	○	○
발명예12	20	180	8	○	○
비교예1	-	-	-	X	X
비교예2	70	200	3	X	X
비교예3	80	100	15	X	X
비교예4	80	190	3	X	X
비교예5	80	20	21	X	X
비교예6	10	50	15	X	X
비교예7	10	190	3	X	X
비교예8	10	205	21	X	X
광택도 회복률: ○는 85% 이상으로서 광택 우수, X는 85% 미만으로서 광택 불량 표면외관 ○는 표면외관 우수, X는 표면외관 불량

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1~12)의 경우 광택도 회복률이 모두 85% 이상으로서 우수한 표면 광택도를 나타냄과 동시에 우수한 표면외관을 확보할 수 있었다.

반면, 비교예(1~8)의 경우 본 발명에서 목표로 하는 광택도 회복률 85% 이상을 확보하지 못할 뿐만 아니라 표면 외관도 불량한 제품을 얻었음을 잘 알 수 있다

Claims (4)

1. 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위하여 중량%로, Cr: 18% 이상 20% 이하를 함유하는 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법에 있어서, 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 황산 전해조의 인가전류는 최대 양극 기준으로 4.0A/d㎡이상, 농도는 20~200 g/l이며, 용액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 미만인 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 강판은 중량%로, Si: 0.5% 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 산세방법은 중성염 전해산세-황산 전해산세-질산 전해산세-혼산침적의 순서로 행해지는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 Si의 함량은 0.5~0.6%인 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.