KR101073262B1

KR101073262B1 - 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법

Info

Publication number: KR101073262B1
Application number: KR1020080132072A
Authority: KR
Inventors: 이용헌; 김진석; 김형준; 김동훈; 오택수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2011-10-12
Also published as: KR20100073406A

Abstract

니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법이 제공된다.

이 산세방법은 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서, 상기 강판은 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 중성염 전해조에서 산세하는 단계; 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 황산 전해조에서 산세하는 단계; 0.03A/㎠ 이상의 전류가 인가된 질산 전해조에서 산세하는 단계; 및 질산과 불산의 혼산침지하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

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

페라이트계 스테인리스 강판, 황산전해산세, Nb, 광택도 회복률, 불산 농도

Description

니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법{Method for pickling niobium added ferritic stainless steel}

본 발명은 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔열처리된 스테인리스강판에 대하여 황산 전해산세공정을 추가하고 산세조건을 제어함에 의해 신속하고 균일한 산화스케일의 제거가 가능하여 우수한 표면광택도를 확보할 수 있는 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

일반적으로, 14~20%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, 니오븀을 함유하는 페라이트계 스테인리스강은 압연공정 또는 소둔 열처리를 행하는 동안 스테인리스강판의 표면에 Cr, Fe, Si, Nb 등의 산화물층이 형성된다. 이러한 산화물층은 산세공정 동안 전처리 과정이나 산세용액에 의해 제거될 수 있으나, 이 중 Fe, Si 산화물층을 완전히 제거하는 것은 매우 어려운 과제이다.

따라서, 이러한 산화물층의 제거가 균일하지 못하거나, 완전 산세가 되지 않는 문제가 발생하며, 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 우수한 표면광택도를 확보할 수 있는 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강판의 산세방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서, 상기 강판은 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 중성염 전해조에서 산세하는 단계; 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 황산 전해조에서 산세하는 단계; 0.03A/㎠ 이상의 전류가 인가된 질산 전해조에서 산세하는 단계; 및 질산과 불산의 혼산침지하는 단계;를 포함하여 이루어지는 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 강판은 14Cr계이고, 니오븀의 함량이 0.3% 미만인 경우, 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도는 10~15g/l인 것이 바람직하고, 니오븀의 함량이 0.3% 이상인 경우에는 불산 농도는 5~10g/l인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 강판은 19Cr계이고, 니오븀의 함량이 0.3% 미만인 경우, 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도는 15~20g/l인 것이 바람직하고, 니오븀의 함량이 0.3% 이상인 경우에는 불산 농도가 10~15g/l인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강을 산세처리하는 경우 Si, Nb 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 Si, Nb 산화물에 의한 스케일을 제거하여 우수한 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 스테인리스 강판의 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, 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 경우에는 Nb 산화물층에 의한 미산세가 발생하므로 기존의 산세처리만으로는 충분치 않으며, 따라서 본 발명에서는 Nb를 함유하는 페라이트계 스테인리스강을 대상강종으로 하여 기존 전해산세방법과 달리 황산 전해산세과정을 추가로 적용하여 산세처리를 행하는데 그 특징 이 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 산세조건에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해서 스테인리스 강판 표면에 형성된 표면 스케일을 제거하기 위해 중성염전해 - 황산전해 - 질산전해 - 혼산침지의 순서로 산세처리를 행할 수 있다.

먼저, 상기 페라이트계 스테인리스강판을 중성염 전해조에 통과시킨다. 이때 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 중성염 전해조에서 통상적인 온도 및 농도의 산세조건에 따라 실시될 수 있으며 이를 특별히 한정하지 않는다. 상기 중성염 전해조의 전류밀도가 0.06A/㎠ 미만인 경우에는 충분한 산세가 이루어지지 않으므로, 0.06A/㎠ 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

이후, 상기 중성염 전해산세를 거친 스테인리스 강판은 황산 전해조에서 산세하는 과정을 거치게 된다. 상기 황산 전해조는 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가되며, 0.06A/㎠ 미만인 경우에는 미산세가 발생할 수 있다.

또한, 후속공정으로서 산화스케일 중의 Fe 산화물을 제거하기 위해 질산전해산세 과정을 거친 후 혼산침지 된다. 이때 0.03A/㎠ 이상의 전류가 인가된 질산 전 해조에서 통상적인 온도 및 농도의 질산 전해산세조건에 따라 실시될 수 있으며 이를 특별히 한정하지 않는다. 상기 질산 전해조의 전류밀도가 0.03A/㎠ 미만인 경우에는 충분한 산세가 이루어지지 않으므로, 0.03A/㎠ 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼산침지시의 혼산조의 구성은 질산과 불산으로 이루어지며, 본 발명에서는 Cr과 Nb의 함량에 따라 상기 불산 농도가 제어되는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 스테인리스 강판이 14Cr계이고, 니오븀의 함량이 0.3% 미만인 경우에는 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도는 10~15g/l인 것이 바람직하고, 니오븀의 함량이 0.3% 이상인 경우에는 불산 농도가 5~10g/l인 것이 바람직하다. 상기 불산농도가 상기 하한값들 미만인 경우에는 미산세가 발생할 수 있고 주어진 조건대비 높을 경우에는 과산세가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 스테인리스 강판이 19Cr계이고, 니오븀의 함량이 0.3% 미만인 경우에는 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도가 15~20g/l인 것이 바람직하고, 니오븀의 함량이 0.3% 이상인 경우에는 불산 농도가 10~15g/l인 것이 바람직하다. 상기 불산농도가 상기 하한값들 미만인 경우에는 미산세가 발생할 수 있고 주어진 조건대비 높을 경우에는 과산세가 발생할 수 있다.

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

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

본 실시예에서는 14,19Cr, 1% Mo, 및 0.5% Cu 강종을 대상으로 실시하였으며, 불산 농도에 따른 산세 실험결과인 광택도 회복률을 표 1에 나타내었다. 여기서, 광택도 회복율(%)은 열처리전의 광택도와 산세처리후의 광택도의 비율을 나타내며, 광택도 측정은 압연방향에 60도로 빛을 조사하여 측정하였다.

	Si	Cr	Nb	중성염전해 (A/㎠)	황산전해 (A/㎠)	질산전해 (A/㎠)	불산농도 (g/L)	광택회복율 (%)
발명예1	0.525	14.06	0.53	0.06	0.06	0.03	10	90
비교예1	0.795	13.97	0.46	0.06	0.06	0.03	15	60
비교예2	0.796	14.00	0.45	0.047	0.047	0.016	15	65
비교예3	0.795	19.42	0.45	0.06	0.06	0.03	20	70
발명예2	0.276	19.30	0.45	0.06	0.06	0.03	10	95
비교예4	0.768	19.37	0.44	0.06	0.06	0.03	20	65
비교예5	0.940	14.02	0.35	0.047	0.047	0.016	15	60
발명예3	0.521	19.31	0.34	0.06	0.06	0.03	15	92
발명예4	0.092	19.42	0.34	0.06	0.06	0.03	10	90
발명예5	0.532	14.03	0.33	0.06	0.06	0.03	10	90
발명예6	0.509	14.10	0.33	0.06	0.06	0.03	10	95
비교예6	0.940	19.30	0.32	0.06	0.06	0.03	20	68
발명예7	0.278	14.10	0.22	0.06	0.06	0.03	10	92
비교예7	0.801	14.15	0.21	0.047	0.047	0.016	20	60
비교예8	0.792	14.00	0.21	0.047	0.047	0.016	20	65
발명예8	0.278	19.30	0.21	0.06	0.06	0.03	15	90
비교예9	0.539	14.00	0.15	0.047	0.047	0.016	20	75
발명예9	0.555	19.28	0.126	0.06	0.06	0.03	20	95

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1~9)의 경우, 광택도 회복률 90~95%로서, 우수한 표면 광택도를 나타내었다.

반면, 본 발명의 혼산산세 조건을 만족하지 않는 비교예(1~9)의 경우 본 발명에서 목표로 하는 광택도 회복률 85% 이상을 확보하지 못하였다.

Claims

열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 14Cr 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서,

상기 강판을 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 중성염 전해조에서 산세하는 단계;

0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 황산 전해조에서 산세하는 단계;

0.03A/㎠ 이상의 전류가 인가된 질산 전해조에서 산세하는 단계; 및

질산과 불산의 혼산침지하는 단계;를 포함하고,

니오븀의 함량이 0.3% 미만인 경우 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도를 10 내지 15g/l로 제어하고, 니오븀의 함량이 0.3% 이상인 경우 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도를 5 내지 10g/l로 제어하는 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
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열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 19Cr 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서,

상기 강판을 0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 중성염 전해조에서 산세하는 단계;

0.06A/㎠ 이상의 전류가 인가된 황산 전해조에서 산세하는 단계;

0.03A/㎠ 이상의 전류가 인가된 질산 전해조에서 산세하는 단계; 및

질산과 불산의 혼산침지하는 단계;를 포함하고,

니오븀의 함량이 0.3% 미만인 경우 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도를 15 내지 20g/l로 제어하고, 니오븀의 함량이 0.3% 이상인 경우 상기 혼산 침지단계에서 불산 농도를 10 내지 15g/l로 제어하는 니오븀 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
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