KR101230216B1

KR101230216B1 - 스테인리스강의 표면 결함 제어방법 및 이를 이용하여 제조된 스테인리스강

Info

Publication number: KR101230216B1
Application number: KR1020100136513A
Authority: KR
Inventors: 현동엽
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-02-05
Also published as: KR20120074619A

Abstract

주편의 상부를 냉각하는 제1 냉각수와 상기 주편의 하부를 냉각하는 제2 냉각수의 양에 의해 조절되는 델타 페라이트 함량을 이용하여 스테인리스강의 표면 결함을 제어하는 방법과 이 방법을 이용하여 표면 결함이 감소된 스테인리스강이 개시된다.

Description

스테인리스강의 표면 결함 제어방법 및 이를 이용하여 제조된 스테인리스강{Method of controlling surface defect of stainless steel and stainless steel manufactured using the same}

본 발명은 스테인리스강의 표면 결함 제어방법 및 이를 이용하여 제조된 스테인리스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 델타 페라이트의 함량을 조절하여 스테인리스강의 표면 결함을 제어하는 방법과 이를 이용하여 제조된 스테인리스강에 관한 것이다.

스테인리스강의 표면 결함 중 열간 압연 이전의 주편에 발생된 흠 또는 크랙은 압연시 연신되어 코일의 표면결함으로 발전되는 것으로 확인되고 있다. 코일에 표면 결함이 발생된 경우에, 상기 표면 결함을 제거하기 위하여 연마벨트를 이용하여 상기 코일을 연마하는 공정, 소위, 코일 그라인딩(Coil Grinding)을 실시하게 되어 전반적으로 상기 코일의 생산성이 저하된다.

본 발명의 일 목적은 스테인리스강의 표면 결함을 제어할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 표면 결함이 감소되어 품질이 향상된 스테인리스강을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해서 스테인리스강의 표면 결함 제어방법은, 주편의 상부를 냉각하는 제1 냉각수와 상기 주편의 하부를 냉각하는 제2 냉각수의 양에 의해 조절되는 델타 페라이트 함량을 이용하여 스테인리스강의 표면 결함을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 냉각수의 비수량은 상기 제2 냉각수의 비수량보다 작다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 제1 냉각수의 비수량은 0.30L/kg-steel 내지 0.40L/kg-steel일 수 있고, 상기 제2 냉각수의 비수량은 0.40L/kg-steel 내지 0.50L/kg-steel일 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 냉각수들에 의해 냉각된 주편의 에지부의 델타 페라이트 함량은 4% 내지 8%이고, 상기 에지부는 상기 제1 및 제2 냉각수들에 의해 냉각된 주편의 측면으로부터 1cm 이하의 깊이로 정의된다.

또한, 상기 주편은 수직만곡형으로 하강하면서 상기 제1및 제2 냉각수들에 의해 냉각된다.

또한, 상기 스테인리스강은 304계 오스테나이트 스테인리스강이다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해서, 스테인리스강은 주편의 상부를 냉각하는 제1 냉각수의 양보다 상기 주편의 하부를 냉각하는 제2 냉각수의 양을 크게하여 냉각되어 제조되어 4% 내지 8%의 델타 페라이트 함량을 갖는 에지부를 포함한다.

또한, 상기 에지부는 상기 주편의 측면으로부터 1cm 이하의 깊이로 정의되고, 상기 스테인리스강은 304계 오스테나이트 스테인리스강일 수 있다.

본 발명에 따르면, 주편의 상부를 냉각하는 냉각수의 양과 주편의 하부를 냉각하는 냉각수의 양을 이용하여 주편의 에지부의 델타 페라이트 함량을 용이하게 조절할 수 있다.

도 1a는 냉각이 완료된 주편 또는 슬라브의 중앙부의 델타 페라이트 함량을 나타내는 도면이다.
도 1b는 냉각이 완료된 주편 또는 슬라브의 에지부의 델타 페라이트 함량을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조공정을 개락적으로 도시한 도면이다.
도 3은 제1차 및 제2차 냉각이 완료된 주편의 에지부를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 연속주조공정에서 주편에 대해 제2차 냉각이 수행되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 주편 상부 냉각수의 비수량을 조절하여 주편 에지부의 델타 페라이트 함량의 제어를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 주편 하부 냉각수의 비수량을 조절하여 주편 에지부의 델타 페라이트 함량의 제어를 나타내는 그래프이다.

이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.

먼저, 도 1a는 냉각이 완료된 주편 또는 슬라브의 중앙부의 델타 페라이트 함량을 나타내는 도면이고, 도 1b는 냉각이 완료된 주편 또는 슬라브의 에지부의 델타 페라이트 함량을 나타내는 도면이다.

스테인리스강의 표면 결함은 코일의 에지부에 주로 발생되고 있고, 그 이유는 도 1a 및 도 1b에서 나타내는 것과 관련될 수 있다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 주편의 중심부 및 에지부 각각에서 델타페라이트 함량은 1%내지 12%이다. 하지만, 주편의 중심부 및 에지부 각각에서 델타페라이트 함량 분포를 보다 세밀하게 살펴보면, 동일한 주편이더라도, 주편의 중심부와 에지부의 델타 페라이트 함량의 분포가 상이하다. 보다 상세하게는, 주편의 중심부에서 델타 페라이트 함량이 4% 내지 8%을 만족하는 부분은 주편의 에지부에서 델타 페라이트 함량이 4% 내지 8%을 만족하는 부분보다 많다.

상술한 주편의 중심부 및 에지부에서 델타 페라이트의 분포 차이는 주편 에지부에서 발생되는 흠 또는 크랙과 관련되는 것으로 확인되고 있고, 이에 따라, 상기 코일의 표면 결함의 발생을 제어하여 상기 코일 그라인딩의 실시 횟수를 감소시키기 위해서는 상기 주편의 에지부에서 4% 내지 8%의 델타 페라이트 함량을 만족하는 부분을 증가시키는 것이 필요하다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조공정을 개락적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 스테인리스강을 제조하기 위하여 연속주조설비(100)를 이용하여 주편(60)을 제조한다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 스테인리스강은 304계 오스테나이트 스테인리스강일 수 있고, 상기 304계 오스테나이트 스테인리스강의 화학조성은 아래 표 1과 같을 수 있다.

원소	C	Si	Mn	Cr	N	Ni	Fe
조성(wt%)	0.04	0.50	1.20	18.00	0.04	8.00	72.20

상기 주편(60)을 제조하는 데 사용되는 연속주조설비(100)는 래들(10), 턴디쉬(20), 주형(30), 상부 이송롤들(50), 하부 이송롤들(55), 상부 냉각수 공급장치들(40) 및 하부 냉각수 공급장치들(45)을 포함한다. 상술한 구조를 갖는 상기 연속주조설비(100)를 이용하여 상기 주편(60)을 제조하는 방법은 다음과 같다.

우선, 상기 래들(10) 측으로 정련이 완료된 용강(5)이 제공되고, 상기 래들(10)에 채워진 용강(5)은 제1 노즐(15)을 통해 상기 턴디쉬(20) 측으로 제공된다. 상기 턴디쉬(20)는 상기 래들(10)과 상기 주형(30) 사이에서 상기 용강(5)을 임시 저장하는 버퍼역할을 하고, 상기 턴디쉬(20)에 제공된 용강(5)은 제2 노즐(25)을 통해 상기 주형(30) 측으로 제공된다.

상기 주형(30) 측으로 제공된 용강(5)은 상기 주형(30)에 의해 상기 주편(60)으로 형상화되는 동시에 상기 주편(60)에 대해 제1차 냉각이 진행된다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 주편(60)은 폭이 약 600mm 내지 약 1350mm이고, 두께가 약 200mm이고, 길이가 약 5m 내지 10m인 형상을 가질 수 있다.

상기 주형(30)에 의해 형상화되고 상기 제1차 냉각되어 제조된 상기 주편(60)은 상부 이송롤들(50) 및 하부 이송롤들(55)에 의해 이송된다. 보다 상세하게는, 상기 주형(30)으로부터 인출되는 상기 주편(60)은 상기 상부 및 하부 이송롤들(50,55)에 의해 지표면(1) 측으로 하강하되, 단면상에서, 상기 주편(60)은 제1 방향(D1)과 나란하게 수직만곡형 형상을 그리며 하강한다.

한편, 상기 상부 이송롤들(50) 및 상기 하부 이송롤들(55)에 의해 상기 주편(60)이 이송되는 동안에, 상기 주편(60)은 상기 상부 냉각수 공급장치들(40) 및 상기 하부 냉각수 공급장치들(45)로부터 토출되는 냉각수에 의해 제2차 냉각된다.

본 발명의 실시예에서는, 상기 상부 냉각수 공급장치들(40) 및 상기 상부 이송롤들(50)은 상호 교번적으로 배치될 수 있고, 상기 상부 냉각수 공급장치들(40)로부터 토출되는 냉각수는 상기 주편(60)의 상부면(61)을 냉각시킨다. 또한, 상기 하부 냉각수 공급장치들(45) 및 상기 하부 이송롤들(55)은 상호 교번적으로 구비될 수 있고, 상기 하부 냉각수 공급장치들(45)로부터 토출되는 냉각수는 상기 주편(60)의 하부면(62)을 냉각시킨다.

일반적으로, 앞서 상술한 상기 제1차 냉각에 의해 상기 주편(60)의 조직은 70% 내지 80%의 델타 페라이트로 이루어진다. 그 이후에, 상기 주편(60)이 상기 제2차 냉각되어 응고됨에 따라 그 조직은 델타상에서 오스테나이트상인 감마상으로 고상변태가 이루어지고, 통상적으로, 상기 고상변태는 1000℃ 내지 1400℃에서 이루어진다. 따라서, 상기 제2차 냉각에 소요되는 시간을 이용하여 상기 고상변태가 이루어지는 시간을 조절할 수 있고, 이 경우에, 상기 제2차 냉각에 소요되는 시간을 조절하여 상기 주편(60)에 잔류하는 델타 페라이트 함량을 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같이, 코일의 표면 결함의 요인으로 작용할 수 있는 주편(60)의 흠 또는 크랙을 저감시키기 위하여 상기 제2차 냉각이 진행되는 조건을 조절하여 상기 주편(60)의 에지부에 잔류하는 델타 페라이트의 함량은 4% 내지 8%로 조절한다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4들을 참조하여 보다 상세히 설명된다.

도 3은 제1차 및 제2차 냉각이 완료된 주편의 에지부를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 연속주조공정에서 주편에 대해 제2차 냉각이 수행되는 것을 나타내는 도면이다.

주편에 대해 제2차 냉각을 수행하여 주편의 에지부에 잔류하는 델타 페라이트의 함량은 4% 내지 8%로 조절하는 방법을 설명하기 이전에, 도 3을 참조하여 상기 에지부를 정의하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 에지부(66)는 주편(60)의 일 측면(65)의 일부분으로부터 1cm이하의 깊이로 정의될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에서는, 상기 에지부(66)는 가로 방향으로 제1 길이(L1)를 갖고, 세로 방향으로 제2 길이(L2)를 갖는 상기 측면(65)의 일부분으로부터 상기 주편(60)의 내측으로 향하는 깊이 방향으로 제3 길이(L3)를 갖고, 상기 제1 길이(L1)는 약 150mm일 수 있고, 상기 제2 길이(L2)는 200mm일 수 있고, 상기 제3 길이(L3)는 약 10mm일 수 있다.

상기 에지부(66)가 4% 내지 8%의 델타 페라이트 함량을 갖기 위해서 제1차 냉각이 완료된 주편에 대해 상기 제2차 냉각을 진행하는 방법은 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 주편(60)이 상부 및 하부 이송롤들(50,55)에 하강되도록 이송되는 동안에, 상부 냉각수 공급장치(40)는 상기 주편(60)의 상부면(61) 측으로 제1 냉각수(41)를 제공하여 상기 주편(60)을 냉각시키고, 하부 냉각수 공급장치(45)는 상기 주편(60)의 하부면(62) 측으로 제2 냉각수(46)를 제공하여 상기 주편(60)을 냉각시킨다.

한편, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 주편(60)은 수직만곡형을 그리며 지표면(도 2의 1) 측을 향하여 하강하므로, 상기 제1 냉각수(41)는 상기 상부 냉각수 공급장치(40)로부터 토출되어 상기 상부면(61) 측으로 제공된 후, 상기 상부면(61)을 따라 흐른다. 이에 따라, 상기 제1 냉각수(41)는 상기 상부면(61)을 따라 흐르면서 지속적으로 상기 주편(60)을 냉각시키는 데 기여할 수 있다.

반면에, 상기 제2 냉각수(46)는 상기 하부 냉각수 공급장치(45)로부터 토출되어 상기 하부면(62) 측으로 제공된 후, 상기 하부면(62)을 따라 흐르지 못하고 상기 지표면 측으로 낙하하게 된다. 이에 따라, 상기 제2 냉각수(46)는 상기 제1 냉각수(41) 보다 상기 주편(60)을 지속적으로 냉각시키는 효과가 작을 수 있다.

따라서, 상기 제2차 냉각시, 상기 제1 냉각수(41)가 상기 상부면(61)을 냉각하는 효율은 상기 제2 냉각수(46)가 상기 하부면(62)을 냉각하는 효율보다 작을 수 있으므로 상기 제2 냉각수(46)는 상기 제1 냉각수(41)보다 더 많은 양으로 제공되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에서는, 상기 제1 냉각수(41)의 비수량은 0.30L/kg-steel 내지 0.40L/kg-steel 범위 내에서 설정될 수 있고, 상기 제2 냉각수(46)의 비수량은 상기 제1 냉각수(41)의 비수량보다 큰 전제하에 0.40L/kg-steel 내지 0.50L/kg-steel 범위 내에서 설정될 수 있다. 이 경우에, 상기 주편(60)의 무게가 1톤이라고 가정하면, 약 300리터 내지 약 400리터의 상기 제1 냉각수(41)가 상기 상부면(61) 측으로 제공될 수 있고, 약 400리터 내지 약 500리터의 상기 제2 냉각수(46)가 상기 하부면(62) 측으로 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 제2 냉각수(46)의 비수량을 상기 제1 냉각수(41)의 비수량보다 크게 설정하는 경우에, 상기 제2차 냉각의 효율이 향상되어, 앞서 도 2를 참조하여 설명한 상기 고상변태가 이루어지는 시간이 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 제2차 냉각에서 냉각된 주편(60)의 잔류 델타 페라이트 함량을 4% 내지 8%로 용이하게 조절할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 주편 상부 냉각수의 비수량을 조절하여 주편 에지부의 델타 페라이트 함량의 제어를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 주편 하부 냉각수의 비수량을 조절하여 주편 에지부의 델타 페라이트 함량의 제어를 나타내는 그래프이다.

도 4 및 도 5a를 참조하면, 주편(60)의 상부를 냉각하는 제1 냉각수(41)의 비수량을 종래보다 약 20% 증가시킨 결과, 상기 주편(60)의 에지부(도 3의 66) 델타 페라이트 함량은 종래의 4.3%에서 5.0%로 증가된다. 이는 곧, 상기 제1 냉각수(41)의 비수량이 종래보다 약 20% 증가되도록 이를 0.30L/kg-steel 내지 0.40L/kg-steel로 제어하는 경우에, 상기 주편(60)의 에지부의 델타 페라이트 함량을 4% 내지 8% 범위 내인 5%로 제어할 수 있음을 의미한다.

또한, 도 4 및 도 5b를 참조하면, 주편(60)의 하부를 냉각하는 제2 냉각수(46)의 비수량을 종래보다 약 40% 증가시킨 결과, 상기 주편(60)의 에지부 델타 페라이트 함량은 종래의 3.4%에서 5.0%로 증가된다. 이는 곧, 상기 제2 냉각수(46)의 비수량이 종래보다 약 40% 증가되도록 이를 0.40L/kg-steel 내지 0.50L/kg-steel로 제어하는 경우에, 상기 주편(60)의 에지부(도 3의 66)의 델타 페라이트 함량을 4% 내지 8% 범위 내인 5%로 제어할 수 있음을 의미한다.

한편, 상술한 도 5a 및 도 5b에 도시된 그래프들로부터 도출되는 결과에 따르면, 상기 주편의 상부와 하부를 각각 냉각하는 냉각수의 비수량을 조절하여 주편 에지부의 델타 페라이트 함량을, 비단 5%가 아니더라도, 4% 내지 8% 범위 내로 용이하게 조절할 수 있고, 이에 따라, 주편 에지부의 델타 페라이트 함량과 연관되어 발생되는 스테인리스강의 표면 결함을 저감할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

5: 용강 10: 래들
20: 턴디쉬 30: 주형
40: 상부 냉각수 공급장치 41: 제1 냉각수
45: 하부 냉각수 공급장치 46: 제2 냉각수
50: 상부 이송롤들 55: 하부 이송롤들
60: 주편 66: 에지부
100: 연속주조설비

Claims

주편의 상부를 냉각하는 제1 냉각수와 상기 주편의 하부를 냉각하는 제2 냉각수의 양에 의해 조절되는 델타 페라이트 함량을 이용하여 스테인리스강의 표면 결함을 제어하고,
상기 제1 냉각수의 비수량은 상기 제2 냉각수의 비수량보다 작은 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 표면 결함 제어방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 냉각수의 비수량은 0.30L/kg-steel 내지 0.40L/kg-steel이고, 상기 제2 냉각수의 비수량은 0.40L/kg-steel 내지 0.50L/kg-steel인 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 표면 결함 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 냉각수들에 의해 냉각된 주편의 에지부의 델타 페라이트 함량은 4% 내지 8%인 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 표면 결함 제어방법.
제 4 항에 있어서,
상기 에지부는 상기 제1 및 제2 냉각수들에 의해 냉각된 주편의 측면으로부터 1cm 이하의 깊이로 정의되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 표면 결함 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주편은 수직만곡형으로 하강하면서 상기 제1및 제2 냉각수들에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 표면 결함 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 스테인리스강은 304계 오스테나이트 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 표면 결함 제어방법.
주편의 상부를 냉각하는 제1 냉각수의 양보다 상기 주편의 하부를 냉각하는 제2 냉각수의 양을 크게하여 냉각되어 제조되는 4% 내지 8%의 델타 페라이트 함량을 갖는 에지부를 포함하는 스테인리스강.
제 8 항에 있어서,
상기 에지부는 상기 주편의 측면으로부터 1cm 이하의 깊이로 정의되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강.
제 8 항에 있어서,
상기 스테인리스강은 304계 오스테나이트 스테인리스강인 것을 특징으로 스테인리스강.