KR101182092B1 - 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents

가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중량%로, 탄소(C): 0 초과 0.12% 이하, 규소(Si): 0 초과 0.75% 이하, 망간(Mn): 0 초과 1.00% 이하, 인(P): 0 초과 0.040% 이하, 황(S): 0 초과 0.030% 이하, 크롬(Cr): 16.00 이상 18.00% 이하로 함유하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 하기의 수식으로 이루어지고 최소 R값이 2이상이고, 델타R값이 0.2미만인 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제공한다. .
R = 폭변형율 / 두께변형율
델타R = (R0 + R90 -2*R45) / 2
(R0 : 0도 방향의 R값, R90 : 90도 방향의 R값, R45 : 45도 방향의 R값)

Description

가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{Ferritic stainless steel with good workability and method of manufacturing the same}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공성을 향상시킨 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 페라이트계 스테인리스강에서 고가공용 페라이트계 스테인리스 냉연제품은 성형 자유도를 높이기 위해 높은 R값이 요구된다. 또한 성형 이방성에 의한 이어링(earing) 발생을 억제하기 위해 낮은 델타 R(delta R)이 요구된다. 따라서 높은 R값을 가진 강판을 제조하기 위해서는 열연 및 열처리 후 냉간압연을 통해 더욱 많은 변형 에너지를 축적시켜 열처리 후 R값이 높은 결정방위들로 재결정을 촉진하여 R값을 높이는 것이 필요하다.
본 발명은 냉간 압연 및 열처리를 통해 R값을 제어하여 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 중량%로, 탄소(C): 0 초과 0.12% 이하, 규소(Si): 0 초과 0.75% 이하, 망간(Mn): 0 초과 1.00% 이하, 인(P): 0 초과 0.040% 이하, 황(S): 0 초과 0.030% 이하, 크롬(Cr): 16.00 이상 18.00% 이하로 함유하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 하기의 수식으로 이루어지고 최소 R값이 2이상이고, 델타R값이 0.2미만인 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제공한다.
R = 폭변형율 / 두께변형율
델타R = (R0 + R90 -2*R45) / 2
(R0 : 0도 방향의 R값, R90 : 90도 방향의 R값, R45 : 45도 방향의 R값)
또한, 본 발명에서 상기 R0, R45 및 R90은 각각 2이상의 값을 나타낸다.
또한, 본 발명에서 상기 스테인리스강의 전방향에 대하여 폭방향의 변형율이 높은 결정방위인{111}//ND 집합조직(g-fiber) 분율이 50% 이상이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 상기 페라이트계 스테인리스강을 열간 압연, 소둔 및 냉간압연을 실시하되, 상기 냉간압연은 1차에서 55%이상, 2차에서 55%이상, 3차에서 75%이상 90%미만의 압하율로 압연을 실시하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 복수회의 냉간압연 사이에는 각각 소둔을 실시한다.
또한, 본 발명에서 상기 1차 냉간압연후의 소둔온도는 1000~1100℃범위로 제어하고, 2차 냉간압연후의 소둔온도는 900~1000℃ 범위로 제어하며, 3차 냉간압연후의 소둔온도는 900~1000℃ 범위로 제어한다.
또한, 본 발명에서 상기 1차, 2차, 3차 냉간 압연에 의한 총 압하율이 97.5% 이상이 되도록 제어한다.
또한, 본 발명에서 상기 3차 냉간 압연의 압하율이 2차 냉간 압연의 압하율보다 높도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 0도 방향의 R값을 낮추는 집합조직인 R-cube를 효과적으로 제거하고, 총 압하량을 97.5% 이상으로 하여 g-fiber 분율을 50% 이상 확보하여 전체 R값이 2 이상을 확보할 수 있다.
또한 냉간 압연을 3단계로 행하여 0도 방향의 R값을 낮추는 R-cube 집합조직, 45도 방향의 R값을 낮추는 Cube 집합조직, 90도 방향의 R값만 높이는 Goss 집합조직을 효과적으로 감소시켜 R값의 이방성을 낮추어 델타 R값을 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 방위분포인 ODF(Orientation Distribution Function)의 F2 = 45도에서 나타나는 페라이트계 스테인리스 강의 대표적인 방위인 R-cube ({001}<110>), Cube ({001}<100>), Goss ({110}<001>), g-fiber ({111}//ND)를 표시한 도면.
도 2는 페라이트계 스테인리스 강의 대표적인 방위인 R-cube ({001}<110>), Cube ({001}<100>), Goss ({110}<001>), g-fiber ({111}//ND)의 방향별 R값을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 관한 냉간 압연 조건 및 열처리 조건에 따른 냉연판의 방위분포(ODF)를 나타낸 것으로 페라이트계 스테인리스 강의 대표적인 방위들을 나타낼 수 있는 F2 = 45도를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 관한 냉연판의 집합조직 방위들의 분율을 도식화한 도면.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 상기한 본 발명의 목적, 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 다만, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려, 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 특허청구범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 한편, 하기 실시예와 함께 제시된 도면은 명확한 설명을 위해서 다소 간략화 되거나 과장된 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 실시예에서는 중량%로, 탄소(C): 0 초과 0.12% 이하, 규소(Si): 0 초과 0.75% 이하, 망간(Mn): 0 초과 1.00% 이하, 인(P): 0 초과 0.040% 이하, 황(S): 0 초과 0.030% 이하, 크롬(Cr): 16.00 이상 18.00% 이하로 함유하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 페라이트 스테인리스강을 대상으로 한다.
본 발명은 상기 페라이트계 스테인리스강판을 열간 압연하여 열연판을 제조한 후, 55% 이상의 1차 냉간 압연 및 열처리, 55% 이상의 2차 냉간 압연 및 열처리와 2차 냉연 압하율 보다 큰 75% 이상, 90% 미만의 3차 냉간 압연하여 총 압하율이 97.5% 이상 되도록 하고, 최종 소둔 온도 900~1000℃에서 열처리를 하여 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 R값은 [폭 변형율]/[두께 변형율](ew/et)로 표현되는 값으로서 높은 R값을 가지기 위해선 두께 변형율 대비 폭 변형율이 커야만 한다. 이와 같은 소성 이방성이 높기 위해서는 폭 방향으로의 슬립 변형이 높은 결정립들에 관한 집합조직이 많아야 한다. 강판의 전 방향에 대해 폭 방향의 변형율이 높은 결정 방위는 g-fiber이며, 이러한 집합조직은 R값이 2 이상을 나타낸다. 그러므로 강판의 R값을 높이기 위해서는 이러한 g-fiber 집합조직의 분율을 높여야만 한다. 이 g-fiber 집합조직의 분율을 높이기 위해서는 우선 냉간 압연 압하량이 높아 축적된 변형에너지 양이 많아야 하며, 냉간 압연 이후에는 충분한 열처리를 통해 압연 안정방위(α-fiber)에서 g-fiber 집합조직으로의 재결정을 활성화 시켜야 한다.
도 1은 방위분포인 ODF(Orientation Distribution Function)의 F2 = 45도에서 나타나는 페라이트계 스테인리스 강의 대표적인 방위인 R-cube ({001}<110>), Cube ({001}<100>), Goss ({110}<001>), g-fiber ({111}//ND)를 표시한 도면이고, 도 2는 페라이트계 스테인리스 강의 대표적인 방위인 R-cube ({001}<110>), Cube ({001}<100>), Goss ({110}<001>), g-fiber ({111}//ND)의 방향별 R값을 도시한 도면이다.
상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 한번의 냉간압연으로 전 방향의 R값을 높이는 데 있어서는 압하량을 90% 이상 높이게 되면 도 1에서의 R-cube 집합조직이 열처리 후에도 잔존하여 도 2(a)에서 R-cube의 R값 특성 때문에 압연 방향의 R값이 상대적으로 열위하게 된다. 그래서 냉간 압연 중간에 열처리를 하여 재결정 시킨 후 다시 냉간 압연을 하고 열처리를 하여 전체 R값을 높이면서도 0도 방향의 R값도 올린다. 그러나 이 경우에도 총 압하율이 97.5% 이상인 경우, 2차 압연에서 압하율이 90% 이상이 되어 0도 방향 R값이 낮아지게 된다. 그래서 총 압하율이 97.5% 인 경우, 2차 냉연 열처리 후 추가로 3차 냉간 압연 및 열처리를 하여 전체 R값을 올리고, R값의 이방성을 낮추도록 한다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예를 설명한다.
표 1은 3단계의 냉간압연의 압하율과 총 압하율, 최종 소둔 온도, R값을 나타내고 있다.
이때 R값은 JIS13B 인장시편을 15%의 연신을 준 후, 인장 전후의 폭 값으로부터 계산하여 구하였고, 델타 R(delta R)값은 (R0 + R90 - 2*R45)/2의 식으로 계산하였다. 상기 R0는 0도 방향의 R값, R90는 90도 방향의 R값, R45는 45도 방향의 R값을 각각 나타낸다.
상기 표 1에서 비교예 No 1, 2의 조건을 보면 최종 압하율이 97.5 % 미만으로 총 압하율이 부족하여 전체적으로 R값도 2 미만이며, 델타 R값이 0.2보다 크게 나타난다.
비교예 No 3은 최종 압하율이 75% 미만으로 도면 3의 (a), (b)와 같이 최종 g-fiber 분율이 적어 전체적으로 R값이 2 미만으로 나타난다.
도 3은 본 발명에 관한 냉간 압연 조건 및 열처리 조건에 따른 냉연판의 방위분포(ODF)를 나타낸 것으로 페라이트계 스테인리스 강의 대표적인 방위들을 나타낼 수 있는 F2 = 45도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 관한 냉연판의 집합조직 방위들의 분율을 도식화한 도면이다.
비교예 No 4~7은 최종 압하율이 90%를 초과하여 마지막 단계에서 R-cube 집합조직이 잔존하여 0도 방향의 R값이 2 미만이며, 비교예 No 8, 9는 3차 냉간 압하율이 2차 냉간 압하율보다 작아 Cube 집합조직이 잔존하여 45도 방향의 R값이 2 미만이고, delta R값이 0.2를 초과한다.
또한 비교예 No 10, 11은 최종 소둔 온도가 900℃ 미만으로 소둔이 부족하여 R-cube가 잔존하여 0도 방향의 R값이 2 미만이며, 비교예 No 12, 13은 최종 소둔 온도가 1000℃ 이상으로 과소둔이 발생하어 도 3(d)와 도 4에서와 같이 Cube 집합조직이 발달하여 델타 R값이 0.2를 초과하게 된다.
한편, 본 발명의 발명예인 No 14~18은 55% 이상의 1차 냉간 압연 및 열처리, 55% 이상의 2차 냉간 압연 및 열처리와 2차 냉연 압하율 보다 큰 75% 이상, 90% 미만의 3차 냉간 압연하여 총 압하율이 97.5% 이상 되도록 하고, 최종 소둔 온도 900~1000 ℃에서 열처리를 하여 최소 R(min R)값이 2 이상, 델타 R값이 0.2 미만을 가진다.
구분 냉연 압하율(%) 최종소둔
온도(℃)		 R값 구분
제1압 제2압 제3압 종압 하율 0 45 90 델타R
1 58.8 67.9 77.8 97.1 950 1.79 1.73 2.10 0.22 비교 예
2 56.7 65.4 77.8 96.7 950 1.71 1.58 1.94 0.25
3 60.0 91.7 33.3 97.8 950 1.74 1.66 1.93 0.18
4 60.0 44.4 90.0 97.8 950 1.94 2.20 2.33 -0.07
5 60.0 33.3 91.7 97.8 950 1.87 2.23 2.31 -0.14
6 37.8 64.3 90.0 97.8 950 1.72 2.11 2.26 -0.12
7 37.8 46.4 93.3 97.8 950 1.71 2.15 2.17 -0.21
8 77.8 70.0 66.7 97.8 950 1.93 1.85 2.56 0.40
9 60.0 83.3 66.7 97.8 950 1.97 1.84 2.35 0.32
10 66.7 70.0 77.8 97.8 850 1.82 2.10 1.94 -0.22
11 60.0 75.0 77.8 97.8 850 1.87 2.04 2.03 -0.09
12 77.8 55.0 77.8 97.8 1050 2.17 2.11 2.78 0.37
13 67.8 62.1 81.8 97.8 1050 2.23 2.07 2.67 0.38
14 77.8 55.0 77.8 97.8 950 2.01 2.13 2.41 0.08 발명 예
15 67.8 62.1 81.8 97.8 950 2.07 2.19 2.30 -0.01
16 66.7 70.0 77.8 97.8 950 2.14 2.10 2.28 0.11
17 60.0 75.0 77.8 97.8 950 2.04 2.09 2.27 0.07
18 60.0 66.7 83.3 97.8 950 2.01 2.13 2.34 0.04
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0 초과 0.12% 이하, 규소(Si): 0 초과 0.75% 이하, 망간(Mn): 0 초과 1.00% 이하, 인(P): 0 초과 0.040% 이하, 황(S): 0 초과 0.030% 이하, 크롬(Cr): 16.00 이상 18.00% 이하로 함유하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 하기의 수식으로 이루어지고 가공성지수를 나타내는 R의 최소값이 2이상이고, 하기의 관계식으로 이루어지는 델타 R값이 0.2미만인 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
    R = 폭변형율 / 두께변형율
    델타R = (R0 + R90 -2*R45) / 2
    (R0 : 0도 방향의 R값, R90 : 90도 방향의 R값, R45 : 45도 방향의 R값)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R0, R45 및 R90의 값은 각각 2 이상인 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테인리스강의 전방향에 대하여 폭방향의 변형율이 높은 결정방위인g-fiber 집합조직 분율이 50% 이상인 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 의한 페라이트계 스테인리스강을 열간 압연, 소둔 및 냉간압연을 실시하되, 상기 냉간압연은 1차에서 55%이상, 2차에서 55%이상, 3차에서 75%이상 90%미만의 압하율로 압연을 실시하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수회의 냉간압연 사이에는 각각 소둔을 실시하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 1차 냉간압연후의 소둔온도는 1000~1100 °C 범위로 제어하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 2차 냉간압연후의 소둔온도는 900~1000 °C 범위로 제어하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 3차 냉간압연후의 소둔온도는 900~1000 °C 범위로 제어하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 1차, 2차, 3차 냉간 압연에 의한 총 압하율이 97.5% 이상이 되도록 제어하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 3차 냉간 압연의 압하율이 2차 냉간 압연의 압하율보다 높도록 제어하는 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
KR1020100135465A 2010-12-27 2010-12-27 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 KR101182092B1 (ko)

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