KR101268800B1 - Martensitic stainless steels containing high carbon content and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 면도날, 칼 등에 사용되는 중량%로, 0.40~0.80% 탄소, 11~16%크롬을 주성분으로 함유한 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강 제조방법에 관한 것으로, 스트립캐스팅 장치에서, 중량%로, C:0.40~0.80%, Cr:11~16%를 함유하는 스테인리스 용강을 턴디쉬로부터 노즐을 통하여 용강풀로 공급하여 스테인리스 박판을 주조하고, 상기 주조된 스테인리스 박판을 주조 직후 인라인롤러를 이용하여 5~40%의 압하율로 열연소둔스트립을 제조하여 열연소둔스트립 미세조직 내에 프라이머리 카바이드(primary carbide)가 10㎛ 이하가 되도록 하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 마르텐사이트계 스테인리스강을 제공한다. 본 발명은 주조조직 및 열연판 내에 형성되는 프라이머리 카바이드(primary carbide)의 크기를 10㎛ 이하로 저감시킴으로써, 도물 용도로 날끝의 품질이 우수한 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for manufacturing high carbon martensitic stainless steel containing 0.40 to 0.80% carbon and 11 to 16% chromium as a main component in weight% used for razor blades, knives, etc. , Molten stainless steel containing C: 0.40 to 0.80% and Cr: 11 to 16% is supplied from the tundish to the molten steel paste through the nozzle to cast the stainless steel sheet, and the cast stainless steel sheet is immediately cast using an inline roller. A method of manufacturing a high carbon martensitic stainless steel in which a primary carbide is 10 μm or less in a hot-annealed strip microstructure by producing a hot-burned annealing strip at a reduction ratio of 5 to 40%, and a method of manufacturing the same. To provide martensitic stainless steel. The present invention is to reduce the size of the primary carbide (primary carbide) formed in the cast structure and hot-rolled sheet to less than 10㎛, characterized in that for producing a high-carbon martensitic stainless steel excellent in the quality of the blade tip for coating applications .
스테인리스, 마르텐사이트, 스트립캐스팅, 고탄소Stainless Steel, Martensitic, Strip Casting, High Carbon
Description
본 발명은 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 0.4~0.8% 탄소, 11~16% 크롬을 함유한 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 스트립 캐스팅 공정을 이용하여 제조하여 프라이머리 카바이드의 크기를 줄인 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high carbon martensitic stainless steel and a method for manufacturing the same, and more particularly, to manufacturing a high carbon martensitic stainless steel containing 0.4 to 0.8% carbon and 11 to 16% chromium using a strip casting process. The present invention relates to a high carbon martensitic stainless steel with a reduced primary carbide size and a method of manufacturing the same.
일반적으로 중량%로 탄소를 0.40% 이상 함유하고 있는 고탄소 마르텐사이트계 강은 내식성, 경도 그리고 내마모성이 우수하여 면도날, 칼 등에 사용되고 있다. 이와 같이 면도날 등에 사용되는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 이용하여 제조된 면도날을 사용하는 경우, 면도 과정에서 면도날이 수분과 접촉하게 된다.In general, high carbon martensitic steels containing 0.40% or more by weight of carbon are used in razor blades and knives because of their excellent corrosion resistance, hardness and wear resistance. As such, when using a razor blade manufactured using high carbon martensitic stainless steel used for razor blades, the razor blade comes into contact with moisture during the shaving process.
또한 이와 같은 면도날은 또한 습한 분위기에서 보관하게 되므로 부식저항성이 필요하다. 이처럼, 이와 같은 환경은 고탄소강이 사용되기에 너무 가혹한 것이므로 보통은 약 13%의 크롬을 함유한 마르텐사이트계 스테인리스강이 주로 사용된다. 이러한 마르텐사이트계 스테인리스강을 사용하여 제조된 면도날은 그 기지조직인 마르텐사이트가 중량 백분율로 약 12% 이상의 크롬을 함유하며, 그 결과로 면도날 표면에 얇은 크롬산화물이 치밀하게 생성되어 수분으로부터 면도날 기지조직의 부식을 억제하는 역할을 수행한다. In addition, such razor blades are also stored in a humid atmosphere and therefore require corrosion resistance. As such, such an environment is too harsh for high carbon steel to be used, so martensitic stainless steel usually containing about 13% of chromium is mainly used. The razor blade manufactured by using such martensitic stainless steel has martensite as its base structure containing about 12% or more of chromium by weight percentage, and as a result, the thin chromium oxide is densely formed on the surface of the razor blade and the razor blade matrix is formed from moisture. It serves to inhibit corrosion.
한편 면도는 면도날을 소재에 밀착시켜 수염을 자르는 과정으로 고강도의 수염을 자르기 위해서 무엇보다도 또한 높은 경도가 요구된다. 면도날이 요구하는 높은 경도 수준은 강의 마르텐사이트 기지조직에 의하여 구현된다. 마르텐사이트 조직은 고온의 오스테나이트를 빠르게 냉각시킬 때 생성되는 매우 경한 미세조직이다. 고온의 오스테나이트상에 고용된 탄소의 함량이 높을수록, 마르텐사이트에 고용된 탄소가 많아 마르텐사이트의 경도는 높아진다. 따라서, 높은 경도를 갖는 면도날용 강을 제조하기 위해서는 가급적 많은 탄소를 강에 첨가시킬 수 있어야 한다.On the other hand, shaving is a process of cutting a beard by closely attaching a blade to a material, and above all, high hardness is required to cut a high strength beard. The high hardness level required by the razor blade is achieved by the martensite matrix of the steel. Martensite tissue is a very hard microstructure that is produced when the hot austenite is cooled rapidly. The higher the content of carbon dissolved in the high temperature austenite phase, the higher the carbon dissolved in martensite and the higher the hardness of martensite. Therefore, in order to produce a razor blade steel having a high hardness, as much carbon as possible should be added to the steel.
보통 내식성과 경도 관점에서 상기한 바와 같은 요구조건을 충족시키는 면도날용 소재로 420계열의 마르텐사이트계 스테인리스강들이 주로 사용되고 있다. 이 강들은 중량 백분율로 0.45~0.70%탄소, 최대 1%망간, 최대 1% 실리콘, 그리고 12~15%의 크롬을 함유한 강으로, 그 중에서도 약 0.65%와 약 13% 크롬을 기반으로 한 성분계가 통상적으로 많이 사용되고 있다.In general, 420 series martensitic stainless steels are mainly used for the blade for satisfying the above requirements in terms of corrosion resistance and hardness. These steels contain 0.45 to 0.70% carbon by weight, up to 1% manganese, up to 1% silicon, and 12 to 15% chromium, among others, based on about 0.65% and about 13% chromium. Is commonly used a lot.
한편 면도날의 두께는 일반적으로 0.2㎜ 이하이다. 따라서, 면도날을 제조하기 위해서 0.2㎜ 이하의 두께를 갖는 매우 얇은 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스 강을 초기소재로 사용한다. 이 초기소재는 페라이트 기지조직과 균일하게 분포된 미세한 크롬탄화물로 구성된 미세조직을 갖는다. 이때 미세한 크롬탄화물의 분포는 후속 강화열처리(hardening) 공정에서 고온의 오스테나이트 상으로 탄소의 빠른 재고용을 가능케 하여, 냉각에 의하여 변태된 마르텐사이트가 면도날로 사용되기에 충분한 경도를 갖도록 조절하는 주요한 인자이다.On the other hand, the thickness of the razor blade is generally 0.2 mm or less. Therefore, a very thin high carbon martensitic stainless steel having a thickness of 0.2 mm or less is used as an initial material for producing a razor blade. This initial material has a microstructure composed of ferrite matrix and fine chromium carbide evenly distributed. At this time, the distribution of fine chromium carbide enables the rapid re-use of carbon into the hot austenite phase in the subsequent hardening process, and is a major factor controlling the martensite transformed by cooling to have sufficient hardness to be used as a razor blade. to be.
그리고 초기소재의 크롬탄화물 크기는 단위면적당 크롬탄화물의 개수로 정의할 수 있으며, 1만 배의 고배율에서 관찰할 때, 0.1㎛ 이상의 크기를 갖는 크롬탄화물이 100㎛2의 면적당 50개 이상 존재하여야 한다. 이 초기소재를 적당한 폭으로 슬리팅하고, 코일링 한 후, 여러 단계의 후속 공정을 거쳐 면도날을 제조한다. 그 후속공정은 높은 경도를 부여하기 위하여 고온의 오스테나이트 영역으로 가열 및 유지한 후 냉각하는 강화열처리(hardening) 공정, 면도날을 날카롭게 만드는(sharpening) 공정, 내마모성 및 윤활성 부여를 위한 코팅(coating) 공정 그리고 면도기에 면도날 장착을 위한 용접(welding) 등의 공정을 포함한다.In addition, the size of the chromium carbide of the initial material can be defined as the number of chromium carbides per unit area, and when observed at a high magnification of 10,000 times, more than 50 chromium carbides having a size of 0.1 µm or more should be present in an area of 100 µm 2 . . The initial material is slit to the appropriate width, coiled and then subjected to several subsequent steps to produce a razor blade. Subsequent processes include a hardening process that heats and maintains a high temperature austenite zone and then cools it to give high hardness, a sharpening process of the razor blade, and a coating process to impart wear resistance and lubricity. And a welding process for mounting the blade to the razor.
또한, 면도날을 제조하기 위해서 사용되는 박물(두께 0.2mm 이하)의 초기소재는 미세조직 내에 조대한 크롬탄화물이 부재하여야 하는데, 그 이유는 다음과 같다. 조대한 크롬탄화물이 존재할 경우에, 후속 공정인 면도날을 날카롭게 만드는(sharpening) 공정 중에 면도날 에지(edge) 부분에서 조대한 크롬탄화물의 탈락이 발생하여, 면도날 에지의 날카로움이 무디게 되는 현상이 발생한다. 이러한 현상을 에지탈락(edge tear-out) 이라고 하며, 에지탈락은 면도 중에 피부에 상처를 일으키는 주 인자이다. 조대한 크롬탄화물 이외에 조대한 개재물도 에지탈락을 일으키는 요인으로 작용한다. 에지탈락 관점에서 허용되는 크롬탄화물의 최대크기는 10㎛이다. 초기소재에 존재하여 에지탈락 발생의 주원인으로 작용하는 10㎛ 이상의 크기를 갖는 조대한 크롬탄화물은 합금주조(casting)시에 생성되는 조대한 프라이머리 카바이드(primary carbide)이다. 이 조대한 프라이머리 카바이드는 합금의 열간가공이나 열처리과정 중에 발생하는 미세한 크롬탄화물(secondary carbide)과 구분된다. 조대한 프라이머리 카바이드는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 응고과정 도중에 수지상정(dendrite arm) 사이에 발생하는 편석에 의하여 생성된다. 탄소와 크롬의 편석은 응고 시에 발생하는 자연현상이므로 프라이머리 카바이드의 형성을 회피할 수 없으나, 에지탈락을 방지하기 위하여 그 크기는 응고과정 중에 최소화 되어야 한다. In addition, the initial material of the thin material (0.2 mm or less in thickness) used to manufacture the razor blade should be free of coarse chromium carbide in the microstructure, for the following reasons. When coarse chromium carbide is present, coarsening of coarse chromium carbide occurs at the edge portion of the blade during a subsequent process of sharpening the blade, resulting in a dull edge of the blade edge. This phenomenon is called edge tear-out, which is the main cause of injury to the skin during shaving. In addition to coarse chromium carbide, coarse inclusions also cause edge dropout. The maximum size of chromium carbide that is allowed in terms of edge dropping is 10 mu m. Coarse chromium carbide having a size of 10 µm or more present in the initial material and acting as a major cause of edge dropout is coarse primary carbide produced during casting. This coarse primary carbide is distinguished from the fine chromium carbide that occurs during the hot or heat treatment of the alloy. Coarse primary carbides are produced by segregation that occurs between dendrite arms during the solidification process of high carbon martensitic stainless steels. Since segregation of carbon and chromium is a natural phenomenon occurring during solidification, formation of primary carbide cannot be avoided, but its size should be minimized during the solidification process to prevent edge dropping.
이와 같은 에지탈락 문제는 면도날 뿐만 아니라, 일반적인 도물용도에서 날끝의 품질을 결정하는 중요한 품질인자이다. 전술한 바와 같이, 높은 경도를 갖는 면도날을 제조하기 위해서는 가급적 많은 탄소를 강에 첨가시킬 수 있어야 하지만, 탄소함유량이 높을수록, 응고 시 프라이머리 카바이드가 조대하게 형성되므로 고품질의 면도날 제조를 어렵게 한다. This edge drop problem is not only a razor blade, but also an important quality factor that determines blade quality in general ceramic applications. As described above, in order to manufacture a razor blade having a high hardness, as much carbon as possible can be added to the steel, but the higher the carbon content, the coarse primary carbide is formed during solidification, making it difficult to manufacture a high quality razor blade.
이러한 이유로, 종래 알려진 일본 특허번호 61034161에서는 프라이머리 카바이드에 의한 에지탈락을 최소화 하기 위하여 탄소의 함량을 0.40~0.55%로 낮춘 합금 성분계를 제시하고 있다. 특히, 면도날 강 소재 제조에 일반적으로 사용되는 잉곳 주조법은 편석이 심하게 발생하므로 프라이머리 탄화물이 조대하게 형성된다는 단점이 있다. 이와 같은 단점 때문에 프라이머리 카바이드를 재고용 시키거나 그 크기를 작게 만들어 주기 위하여, 잉곳에 부가적인 가열열처리와 단조와 같은 열간가공이 필수적으로 적용된다. For this reason, conventionally known Japanese Patent No. 61034161 proposes an alloy component system having a carbon content of 0.40 to 0.55% in order to minimize edge dropout by primary carbide. In particular, the ingot casting method generally used in the manufacture of razor blade steel has a disadvantage in that primary carbides are formed coarse because segregation occurs severely. Because of these drawbacks, in order to re-primary the primary carbides or to make them smaller, hot processing such as additional heat treatment and forging in the ingot is essential.
따라서, 고품질의 면도날을 제조하기 위해서, 주조시 조대한 프라이머리 카바이드의 형성을 억제시키는 방법이 요구된다. 특히, 통상의 면도날 강 대비 탄소함량을 낮추지 않으면서도 프라이머리 카바이드의 크기를 미세조직 내에서 효과적으로 줄일 수 있는 경제적인 주조법의 개발이 필요하다.Therefore, in order to produce high quality razor blades, a method of suppressing the formation of coarse primary carbides during casting is desired. In particular, it is necessary to develop an economical casting method that can effectively reduce the size of the primary carbide in the microstructure without lowering the carbon content compared to conventional razor blade steel.
본 발명은 상기의 요망에 따라 안출된 것으로서 기존의 고탄소 마르텐사이트계강 제조에 주로 사용되는 잉곳주조법을 대체할 목적으로 스트립캐스팅법을 새롭게 활용한 것이다. 본 발명에 의하면 기존의 잉곳주조법의 가장 큰 단점이었던 응고 시 생성되는 조대한 프라이머리 카바이드를 획기적으로 억제시키면서 경제적으로 고탄소함유 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 방법을 제시하고자 하는 목적을 갖는다.The present invention has been devised in accordance with the above requirements, and newly utilized the strip casting method for the purpose of replacing the existing ingot casting method mainly used for manufacturing high carbon martensitic steel. The present invention has an object of presenting a method for economically manufacturing high carbon-containing martensitic stainless steel while significantly suppressing coarse primary carbides produced during solidification, which is a major disadvantage of the conventional ingot casting method. .
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 그 양측면에 용강풀을 형성하도록 설치되는 에지댐과 상기 용강풀 상부면으로 불활성 질소가스를 공급하는 매니스커스 쉴드를 포함하는 스트립캐스팅 장치에서, 중량%로, C:0.40~0.80%, Cr:11~16%를 함유하는 스테인리스 용강을 턴디쉬로부터 노즐을 통하여 상기 용강풀로 공급하여 스테인리스 박판을 주조하고, 상기 주조된 스테인리스 박판을 주조직후 인라인롤러를 이용하여 5~40%의 압하율로 열연소둔스트립을 제조하여 열연소둔스트립 미세조직 내에 프라이머리 카바이드(primary carbide)가 10㎛ 이하가 되도록 하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of rolls rotating in opposite directions and an edge dam installed to form molten steel pools on both sides thereof and a meniscus shield for supplying inert nitrogen gas to the molten steel pool upper surface. In the strip casting apparatus including, by weight by weight, molten stainless steel containing C: 0.40 to 0.80%, Cr: 11 to 16% is supplied from the tundish to the molten steel pool through a nozzle to cast the stainless steel sheet, and the casting The high carbon martensite system that prepares the hot-rolled annealing strip at a reduction ratio of 5 to 40% using a inline roller after the main stainless steel sheet is made to have a primary carbide of 10 μm or less in the hot-rolled annealing strip microstructure. Provided is a method for producing stainless steel.
또한, 본 발명에서 상기 마르텐사이트계 스테인리스강은 중량%로 Si: 0.1~1.0, Mn:0.1~1.0, Ni:0초과 1.0이하, N:0초과 0.1이하, S: 0초과 0.04이하, P:0초과 0.05이하 및 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.Further, in the present invention, the martensitic stainless steel is Si: 0.1 to 1.0, Mn: 0.1 to 1.0, Ni: more than 0 and less than 1.0, N: more than 0.1 and less, S: more than 0 and less than 0.04, P: Provided is a method for producing a high carbon martensitic stainless steel consisting of Fe and other than 0.05 or less and the balance of Fe and other unavoidable impurities.
또한, 본 발명에서 상기 열연소둔스트립을 환원성 가스분위기하에서 700~950℃의 온도범위에서 상소둔(batch annealing)을 실시하여 열연소둔판을 제조하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다. In addition, in the present invention, by performing annealing of the hot-rolled annealing strip at a temperature range of 700 to 950 ° C. under a reducing gas atmosphere, high-carbon martensitic stainless steel may be manufactured.
또한, 본 발명에서 상기 상소둔은 1~3회의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, the above-mentioned annealing is preferably performed in a range of 1 to 3 times.
또한, 본 발명에서 상기 상소둔 처리된 열연소둔스트립은 숏블라스팅 이후 산세처리를 실시할 수 있다.In addition, the hot-annealed annealing strip subjected to the annealing in the present invention may be subjected to a pickling treatment after shot blasting.
또한, 본 발명에서 상기 산세처리 이전의 열연소둔스트립에서 탈탄층의 깊이가 표층스케일 직하 20㎛ 이하로 나타날 수 있다.In addition, in the present invention, the depth of the decarburized layer in the hot-burning annealing strip before the pickling treatment may be 20 μm or less directly below the surface scale.
또한, 본 발명에서 상기 열연소둔스트립은 후속의 냉간압연을 실시할 수 있으며, 이때 1회 냉간압하율이 최대 70%로 하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the hot-rolled annealing strip may be subjected to subsequent cold rolling, and in this case, it is preferable that the one-time cold rolling rate is at most 70%.
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또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 그 양측면에 용강풀을 형성하도록 설치되는 에지댐과 상기 용강풀 상부면으로 불활성 질소가스를 공급하는 매니스커스 쉴드를 포함하는 스트립캐스팅 장치에서, 중량%로, C:0.40~0.80%, Cr:11~16%를 함유하는 스테인리스 용강을 턴디쉬로부터 노즐을 통하여 상기 용강풀로 공급하여 스테인리스 박판을 주조하고, 상기 주조된 스테인리스 박판을 주조직후 인라인롤러를 이용하여 5~40%의 압하율로 열연소둔스트립을 제조하여 열연소둔스트립 미세조직 내에 프라이머리 카바이드(primary carbide)가 10㎛이하가 되도록 하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 따른 실시예는, 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 롤과 그 양측면에 용강풀을 형성하도록 설치되는 에지댐과 상기 용강풀 상부면으로 불활성 질소가스를 공급하는 매니스커스 쉴드를 포함하는 스트립캐스팅 장치에서, 중량%로, C:0.40~0.80%, Cr:11~16%를 함유하는 스테인리스 용강을 턴디쉬로부터 노즐을 통하여 상기 용강풀로 공급하여 액상인 스테인리스 용강에서 판재인 스테인리스 박판으로 직접 주조하고, 주조된 스테인리스 박판을 주조직후 고온상태에서 인라인롤러를 이용하여 5~40%의 압하율로 열간압연하여 열연소둔스트립을 제조하여 열연소둔스트립 미세조직 내에 프라이머리 카바이드(primary carbide)가 10㎛ 이하가 되도록하고, 상기 열연소둔스트립은 상소둔(batch annealing)을 실시하여 열연소둔판으로 제조되고, 상기 상소둔된 열연소둔스트립을 냉간압연과 중간소둔(intermediate annealing)을 반복 실시하여 냉연판으로 제조되고, 상기 냉연판을 얻기 위한 상소둔 및 중간소둔으로 이루어지는 소둔의 총횟수는 열연소둔스트립에서 실시한 상소둔 횟수를 포함하여 5회 이내인 것을 특징으로 하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 실시예는, 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 롤과 그 양측면에 용강풀을 형성하도록 설치되는 에지댐과 상기 용강풀 상부면으로 불활성 질소가스를 공급하는 매니스커스 쉴드를 포함하는 스트립캐스팅 장치에서, 중량%로, C:0.40~0.80%, Cr:11~16%를 함유하는 스테인리스 용강을 턴디쉬로부터 노즐을 통하여 상기 용강풀로 공급하여 스테인리스 용강에서 판재인 스테인리스 박판으로 직접 주조하고, 주조된 스테인리스 박판을 주조직후 고온상태에서 인라인롤러를 이용하여 5~40%의 압하율로 열간압연하여 열연소둔스트립을 제조하여 열연소둔스트립 미세조직 내에 프라이머리 카바이드(primary carbide)가 10㎛ 이하가 되도록 하고, 상기 열연소둔스트립은 환원성 가스분위기 하에서 700~950℃의 온도범위에서 상소둔(batch annealing)을 실시하여 제조된 열연소둔판인며, 상기 열연소둔스트립의 단면 미세조직에서, 0.1㎛ 이상의 크기를 갖는 크롬탄화물이 100㎛2의 면적당 50개 이상이 되도록 상소둔을 실시하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강에 관한 것이다.According to yet another aspect of the present invention, a pair of rolls rotating in opposite directions and an edge dam provided to form molten steel pools on both sides thereof and a meniscus shield for supplying inert nitrogen gas to the molten steel pool upper surface are provided. In the strip casting apparatus comprising a, by weight%, C: 0.40 ~ 0.80%, Cr: 11 to 16% by supplying molten steel from the tundish through the nozzle to the molten steel pool to cast a stainless steel sheet, High-carbon martensite to make primary carbide less than 10㎛ in the hot-rolled annealing strip microstructure by manufacturing the hot-rolled annealing strip with the reduction ratio of 5-40% using the inline roller after the main structure of the cast stainless steel sheet System stainless steel can be provided.
In addition, the embodiment according to the aspect of the present invention, a pair of rolls that rotate in opposite directions to each other and the edge dam is installed to form a molten steel pool on both sides and the menis supplying inert nitrogen gas to the upper surface of the molten steel pool In a strip casting apparatus including a curse shield, stainless steel molten steel containing C: 0.40 to 0.80% and Cr: 11 to 16% by weight is supplied from a tundish to the molten steel pool through a nozzle to form a liquid stainless steel molten steel. Directly cast into stainless steel sheet, which is a plate material, and hot-rolled cast stainless steel sheet using a in-line roller at a high temperature state to produce a hot-rolled annealing strip at a high temperature. (primary carbide) is 10㎛ or less, the hot-rolled annealing strip is made of hot-rolled annealing plate by performing a batch annealing, the Cold rolling and intermediate annealing of the annealed hot-rolled annealing strip are repeated to produce a cold-rolled sheet, and the total number of annealing consisting of annealing and intermediate annealing to obtain the cold-rolled sheet is performed by hot-annealed strip. It relates to a method for producing high carbon martensitic stainless steel, characterized in that less than five times including the number of times.
In addition, an embodiment according to another aspect of the present invention, a pair of rolls that rotate in opposite directions and the edge dam is installed to form a molten steel pool on both sides and the manifold for supplying inert nitrogen gas to the upper surface of the molten steel pool In a strip casting apparatus including a scus shield, a molten stainless steel containing, in weight percent, C: 0.40 to 0.80% and Cr: 11 to 16%, is supplied from the tundish to the molten steel pool through a nozzle and plated from the stainless steel molten steel. Directly cast into a thin stainless steel plate, hot-rolled cast stainless steel sheet using a in-line roller at a high temperature state at a high temperature state to produce a hot-rolled annealing strip to prepare a hot-rolled annealed strip in the primary carbide ( primary carbide) to 10 μm or less, and the hot-combustion annealing strip is subjected to annealing in a temperature range of 700 to 950 ° C. under a reducing gas atmosphere. ng) is a hot-rolled annealing plate prepared by performing a high-carbon martensite, in the cross-sectional microstructure of the hot-rolled annealing strip, subjected to phase annealing so that at least 50 chromium carbides having a size of 0.1 μm or more are formed per area of 100
상술한 바와 같이 본 발명은 제강공정으로 제조된 용강으로부터 직접 열연코일을 제조하는 스트립캐스팅(strip casting)방법을 적용하는 것을 특징으로 한다. 스트립캐스팅은 응고조직에서 형성되는 프라이머리 카바이드의 크기를 혁신적으로 줄일 수 있어, 고품질의 면도날 제조에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 특히, 면도날의 품질 뿐만 아니라, 용강으로부터 직접 열연코일을 제조하므로, 기존 잉곳 주조법 대비 열연코일의 제조공정이 단순하여 제조비용이 매우 저렴한 장점이 있다. As described above, the present invention is characterized by applying a strip casting method of manufacturing a hot rolled coil directly from molten steel manufactured by a steelmaking process. Strip casting can innovatively reduce the size of primary carbides formed in solidified tissue, which can be very useful for producing high quality razor blades. In particular, since the hot rolled coil is manufactured directly from molten steel as well as the quality of the razor blade, the manufacturing process of the hot rolled coil is simple compared to the existing ingot casting method, and thus the manufacturing cost is very low.
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. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention and other matters required by those skilled in the art will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms within the scope of the claims, and thus the embodiments described below are merely exemplary, regardless of expression.
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 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. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Note that the same components in the drawings are represented by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, the thickness and size of each layer in the drawings may be exaggerated for convenience and clarity, and may differ from actual layer thicknesses and sizes.
도 1은 종래 알려진 스트립캐스팅 설비의 개략도이다. 이 스트립캐스팅 공정은 용강으로부터 직접 박물의 열연소둔스트립을 생산하는 공정으로서 열간 압연공정을 생략하여 제조원가, 설비투자비용, 에너지 사용량, 공해가스 배출량 등을 획기적으로 저감할 수 있는 새로운 철강공정 프로세스이다. 일반적인 스트립 캐스팅 공정에 사용되는 쌍롤형 박판주조기는 도 1에 도시된 바와 같이 용강을 래들(1)에 수용시키고, 노즐을 따라 턴디쉬(2)로 유입되며, 턴디쉬(2)로 유입된 용강은 주조롤(6) 양 끝단부에 설치된 에지댐(5)의 사이, 즉, 주조롤(6)의 사이로 용강 주입노즐(3)을 통해 공급되어 응고가 개시된다. 이때 롤 사이의 용탕부에는 산화를 방지하기 위해 메니스커스 쉴드(4)로 용탕면을 보호하고 적절한 가스를 주입하여 분위기를 적절히 조절하게 된다. 양 롤이 만나는 롤 닙(7)을 빠져나오면서 박판(8)이 제조되어 인발되면서 압연기(9)를 거쳐 압연이 된 후 냉각공정을 거쳐 권취 설비(10)에서 권취된다. 1 is a schematic diagram of a conventionally known stripcasting installation. This strip casting process produces hot-rolled annealing strips of thin metal directly from molten steel, eliminating the hot rolling process, and is a new steel processing process that can drastically reduce manufacturing costs, equipment investment costs, energy consumption, and pollution gas emissions. A twin roll type thin plate casting machine used in a general strip casting process is a casting machine in which a molten steel is received in a ladle 1 as shown in Fig. 1, flows into a
이때, 용강으로부터 두께 10㎛ 이하의 박판을 직접 제조하는 쌍롤식 박판주조공정에 있어서 중요한 기술은, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 내부 수냉식 쌍롤 사이에 주입 노즐을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판을 균열이 없고 실수율이 향상되도록 제조하는 것이다. At this time, an important technique in the twin roll sheet metal casting process for directly manufacturing a sheet having a thickness of 10 μm or less from molten steel is supplying molten steel through an injection nozzle between inner water-cooled twin rolls rotating at opposite speeds at a high speed to obtain a thin sheet having a desired thickness. It is manufactured so that there is no crack and the error rate is improved.
본 발명은 스트립캐스팅 공정을 이용한 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강 제조방법에 관한 것으로, 특히 중량 %로 0.40~0.80% 탄소, 11~16%크롬을 주 성분으로 함유한 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 스트립캐스팅법을 활용하여 제조하므로, 주조조직 내에 형성되는 프라이머리 카바이드의 크기를 10㎛ 이하로 저감시킴으로써, 날끝의 품질이 우수한 면도날용 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method for producing high carbon martensitic stainless steel using a strip casting process, in particular, a high carbon martensitic stainless steel containing 0.40 to 0.80% carbon and 11 to 16% chromium as a main component by weight%. Since the production by using the strip casting method, by reducing the size of the primary carbide formed in the cast structure to less than 10㎛, characterized in that for producing a high-carbon martensitic stainless steel for razor blade excellent in blade quality.
본 발명의 특징인 스트립캐스팅 공정은 액상의 강을 1~5mm 두께의 판재로 직접 주조하면서, 주조판에 매우 빠른 냉각속도를 인가하여, 주조시 발생하는 편석을 최소화하는 제조법이다. 본 발명에서는 쌍롤형 스트립캐스터를 이용하여 열연코일을 제조하였다. 쌍롤형 스트립캐스터는 서로 반대방향으로 회전하는 양롤(twin-drum rolls)과 측면 댐(side dams)사이로 용강을 공급하고, 수냉되는 롤 표면을 통해 많은 열량을 방출시키면서 주조하는 것을 특징으로 한다. 이 때. 롤 표면에서 빠른 냉각속도로 응고셀을 형성되며, 주조 후 연속적으로 행하여지는 인라인롤링에 의하여 1~5mm의 얇은 열연 박판이 제조된다. Strip casting process, a feature of the present invention, is a manufacturing method of minimizing segregation generated during casting by applying a very fast cooling rate to a cast plate while directly casting a liquid steel into a sheet having a thickness of 1 to 5 mm. In the present invention, a hot rolled coil was manufactured using a twin roll strip caster. The twin roll strip casters are characterized in that they supply molten steel between twin-drum rolls and side dams rotating in mutually opposite directions and cast a large amount of heat through the surface of the water-cooled roll. At this time. On the surface of the roll, a solidification cell is formed at a high cooling rate, and a thin hot rolled sheet of 1 to 5 mm is manufactured by inline rolling continuously performed after casting.
(실시예)(Example)
이하에서 실시예로 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
본 발명에서 사용되는 모재는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강으로서 C:0.4~0.8%, Cr:11~16%의 범위를 사용한다. 본 발명에서 C의 범위를 0.4%이하로 할 경우 스트립이나 잉곳에서 프라이머리 카바이드가 많이 생기지는 않으나 그 경도에 있어서 바람직하지 않다. 또한, 0.8%이상일 경우 스트립캐스팅으로 제조하더라도 조대한 프라이머리 카바이드의 생성을 억제하기가 어려울 수 있다. 따라서 본 발명에서는 최적의 범위로서 C:0.4~0.8%, Cr:11~16%를 제안한다. The base material used in the present invention uses a high carbon martensitic stainless steel in the range of C: 0.4 to 0.8% and Cr: 11 to 16%. In the present invention, when the range of C is 0.4% or less, a lot of primary carbides are not generated in the strip or ingot, but the hardness is not preferable. In addition, it may be difficult to suppress the production of coarse primary carbide, even if produced by strip casting at 0.8% or more. Therefore, the present invention proposes C: 0.4 to 0.8% and Cr: 11 to 16% as an optimum range.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 상기 마르텐사이트계 스테인리스강은 중량%로 Si: 0.1~1.0, Mn:0.1~1.0, Ni:0초과 1.0이하, N:0초과 0.1이하, S: 0초과 0.04이하, P:0초과 0.05이하 및 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 성분계에 관한 합금을 대상으로 하고 있다. In addition, the martensitic stainless steel according to the embodiment of the present invention is Si: 0.1 to 1.0, Mn: 0.1 to 1.0, Ni: more than 1.0 or less, N: more than 0.1 or less, S: more than 0.04 in weight% Hereinafter, P: greater than 0.05 and the remainder are alloys related to the component system composed of Fe and other unavoidable impurities.
실시예에서는 기존의 잉곳주조법을 경유하여 제조된 열연소둔스트립과 스트립캐스팅법을 적용하여 제조된 강의 미세조직학적 특성을 비교하였다. 표 1은 잉곳주조법과 스트립캐스팅법으로 제조된 강의 성분을 도시한 것이다. 먼저 스트립캐스팅법으로 주조된 소재의 미세조직을 잉곳주조법으로 제조된 소재와 비교하기 위하여 통상의 면도날강을 잉곳으로 제조하였으며, 그 성분을 표 1의 비교예로서(#1) 나타내었다. 잉곳은 진공유도용해법으로 50kg의 중량으로 제조되었다. 잉곳은 1200℃의 온도에서 재가열 후, 3.5㎜ 두께의 판으로 열간압연되었으며, 열간압연 직후 수냉되었다. 그리고 쌍롤형 스트립 캐스터를 활용하여 다양한 성분의 강을 열연판으로 제조하였다. 각각 100톤씩 주조하였으며, 그 성분을 표 2에 나타내었다. 스트립캐스팅법을 활용하여, 수냉되는 롤 사이에서 주조된 100톤의 소재는 주조 직후, 고온의 상태에서 인라인롤러(in-line roller)에서 열간압연되어 1~5㎜ 두께의 열간압연 코일로 연속으로 제조되었다.In the embodiment, the microstructure characteristics of the steel produced by applying the hot-rolled annealing strip and the strip casting method, which were manufactured by the conventional ingot casting method, were compared. Table 1 shows the components of the steel produced by the ingot casting method and the strip casting method. First, in order to compare the microstructure of the material cast by the strip casting method with the material manufactured by the ingot casting method, a conventional razor blade steel was manufactured as an ingot, and the components thereof are shown as Comparative Examples of Table 1 (# 1). Ingots were prepared with a weight of 50 kg by vacuum induction melting. The ingots were reheated at a temperature of 1200 ° C., hot rolled into 3.5 mm thick plates, and water cooled immediately after hot rolling. And using a twin roll strip caster to produce a steel of various components in a hot rolled sheet. Each 100 ton was cast, the components are shown in Table 2. Using the strip casting method, 100 tons of material cast between rolls to be cooled by water is hot rolled on an in-line roller at high temperature immediately after casting and continuously into a hot rolled coil having a thickness of 1 to 5 mm. Was prepared.
카바이드
(≥10㎛)primary
carbide
(≥10 μm)
카바이드
(≥10㎛)primary
carbide
(≥10 μm)
도 2에 진공유도용해로 주조한 통상의 성분강인 표 1의 비교예(#1)의 잉곳의 단면조직을 나타내고 있다. 그리고 도 3은 상기 비교예(#1)에 관한 성분강의 열간압연후 수냉된 미세조직을 나타내었다. 도 2의 잉곳의 미세조직에서 분명하게 관찰되는 바와 같이, 결정립 사이에 조대한 프라이머리 카바이드(primary carbide)가 불규칙하게 생성되어 있음을 보여주고 있다. 이러한 조대한 프라이머리 카바이드(primary carbide)는 1200℃의 온도에서 수행되는 재가열 동안에도 기지조직으로 완전히 재고용되지 않기 때문에, 열간압연 후의 미세조직 내에 잔존하여 압연방향으로 배열된 상태로 관찰된다. 이를 도 3에서 확인할 수 있다. The cross-sectional structure of the ingot of the comparative example (# 1) of Table 1 which is the normal component steel cast by vacuum induction melting | dissolution is shown in FIG. And FIG. 3 shows the water cooled microstructure after hot rolling of the component steel according to Comparative Example (# 1). As clearly seen in the microstructure of the ingot of FIG. 2, it shows that coarse primary carbides are irregularly formed between the grains. These coarse primary carbides are not completely re-employed into the matrix even during reheating performed at a temperature of 1200 ° C., so that they remain in the microstructure after hot rolling and are arranged in the rolling direction. This can be confirmed in FIG. 3.
도 4는 스트립캐스팅법으로 제조되었으며, 잉곳으로 주조된 본 발명의 성분강(표1, #1)과 유사한 성분을 갖는 2.1㎜ 두께의 열연코일(표2, #6)의 저배율 단면조직이다. 스트립캐스팅으로 제조된 코일에서 표층부에 전개된 주상정(columnar crystal) 미세조직과 두께 중앙부에 전개된 등축정(equiaxed crystal) 미세조직을 각각 도 5와 6에 나타내었다. 도 2와 도 3에 나타난 잉곳조직과 도 5와 도 6에 나타난 스트립캐스팅 조직으로부터, 프라이머리 카바이드의 크기 비교가 가능하다. 즉 기존 잉곳주조법으로 제조한 경우에는 1000배 배율에서 조대한 프라이머리 카바이드가 형성된 것을 명확히 관찰할 수 있다. 그러나, 도 5와 6에 도시된 스트립캐스팅법을 적용하여 제조된 열연코일에서는 잉곳주조법으로 제조된 도 2의 응고조직 및 도 3의 열연판에서 관찰가능한 조대한 프라이머리 카바이드가 1000배의 배율의 미세조직에서 관찰되지 않음을 나타내고 있다. 이는 고탄소 함유 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조함에 있어서 스트립캐스팅법을 이용하여 주조 시, 조대한 프라이머리 카바이드의 형성을 혁신적으로 억제시킬 수 있다는 본 발명의 기술적 효과를 극명하게 보여주는 결과이다. 한편 열간압연판에서 1000배 배율의 광학현미경으로 관찰가능한 프라이머리 카바이드의 크기를 조사하였으며, 이러한 결과를 정리하여, 표 1과 표 2에 나타내었다.FIG. 4 is a low magnification cross-sectional structure of a 2.1 mm thick hot rolled coil (Tables 2 and # 6) having a similar composition to that of the component steels of the present invention (Tables 1 and # 1), produced by strip casting, and cast ingots. 5 and 6 show columnar crystal microstructures developed at the surface layer and equiaxed crystal microstructures developed at the center of the thickness of the coil manufactured by strip casting. From the ingot tissues shown in FIGS. 2 and 3 and the stripcasting tissues shown in FIGS. 5 and 6, the size of primary carbides can be compared. That is, when manufactured by the conventional ingot casting method, it can be clearly observed that coarse primary carbide was formed at 1000 times magnification. However, in the hot rolled coil manufactured by applying the strip casting method shown in FIGS. 5 and 6, the coarse primary carbide observed in the solidified structure of FIG. 2 and the hot rolled plate of FIG. It is not observed in the microstructure. This is a result showing clearly the technical effect of the present invention that in the production of high carbon-containing martensitic stainless steel can be innovatively suppressed the formation of coarse primary carbide during casting using strip casting method. On the other hand, the size of the primary carbide observable with an optical microscope of 1000 times magnification in the hot rolled plate was investigated. These results are summarized in Table 1 and Table 2.
고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 주조함에 있어서 스트립캐스팅법을 적용할 경우의 또 다른 장점은 기존의 잉곳주조법 대비, 공정이 축소되어 제조비용이 저렴하다는 것이다. 잉곳주조법으로 고탄소 마르텐사이트계 열연코일을 제조하기 위해서 조괴 후, 분괴 및 열간압연과 같은 후속 열간가공 과정이 필수적으로 요구되는데, 이 부가적인 공정은 잉곳주조법의 제조단가를 높이는 주요한 요인이다. 또한, 분괴 및 열간압연과 같은 후속 열간가공 공정에서 필수적으로 요구되는 소재의 냉각과 승온을 포함한 열처리 공정은 열충격(thermal shock)에 의한 크랙발생에 대한 우려로 매우 천천히 수행되어야 하고, 공정간의 소재이송을 위한 작업 역시 고온에서 조심스럽게 이루어져야 하므로 생산성 측면에서도 매우 불리하다. 스트립캐스팅 방법은 상기한 분괴를 포함한 별도의 열간가공공정을 거치지 않고, 직접 열연코일을 제조하므로, 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 저렴하게 제조할 수 있다는 큰 장점을 가진다. Another advantage of applying the strip casting method in casting high carbon martensitic stainless steel is that the manufacturing cost is reduced due to the reduced process compared to the conventional ingot casting method. In order to manufacture high carbon martensitic hot rolled coils by ingot casting, subsequent hot working processes such as ingot and hot rolling are indispensable. This additional process is a major factor in increasing the manufacturing cost of ingot casting. In addition, the heat treatment process including the cooling of the material and the elevated temperature, which are essential for the subsequent hot working process such as the hot rolling and the hot rolling, should be performed very slowly due to the fear of cracking due to thermal shock, and the material transfer between the processes. Work must also be done carefully at high temperatures, which is very disadvantageous in terms of productivity. The strip casting method has a great advantage of being able to manufacture high carbon martensitic stainless steel at low cost since the hot rolled coil is directly manufactured without undergoing a separate hot working process including the above-mentioned coalescence.
스트립캐스팅 공정으로 제조된 2.1mm 두께의 열연 코일로서 표 2의 발명강6(#6)을 배치(batch)형태의 열처리로에서 장시간 상소둔(batch annealing)하였다. 이때 열연코일은 환원성 분위기에서 700~950℃의 소둔온도로 천천히 가열되었으며, 그 온도에서 장시간 유지시킨 후 다시 천천히 로내에서 냉각되었다. 이 소둔열처리는 적게는 1회에서 많게는 3회까지 실시가 가능하다. 물론 상소둔 처리횟수가 많을수록 재질은 더욱 균질해질 수 있으나 이는 추가의 제조비용상승을 가져올 수 있다. 그리고 이 과정의 열처리는 열연코일의 미세조직을 구성하는 마르텐사이트와 잔류오스테나이트를 페라이트와 크롬탄화물로 바꾸는 역할을 한다. 이 과정을 마친 열연소둔 조직의 경도는 약 220Hv를 나타내었다. 소둔된 열연코일은 숏블라스팅(shot blasting)을 실시하고, 약 70℃의 온도에서 황산과 황산/질산의 혼산으로 구성된 산세액으로 표면의 스케일과 탈탄층을 제거하였다. 이때 탈탄층의 깊이는 표층스케일 직하 20㎛ 이하 정도로 형성되어 있어, 산세에 의하여 쉽게 제거가 가능하였다. 일반적으로, 잉곳주조법으로 제조된 잉곳은 주조 시 발생한 합금원소의 편석을 완화시킬 목적으로 고온에서 잉곳의 열처리가 불가피한데, 이 공정에서 탈탄이 심하게 발생하므로, 열연코일 제조 후에 탈탄층을 제거하기 위한 부가적인 작업이 요구되기도 한다. 스트립캐스팅으로 제조된 코일에도 탈탄층이 존재하기는 하나, 주조 후 냉각되기까지 1000℃이상의 고온에 노출되는 시간이 불과 5분 이내로 짧아, 탈탄층이 경미하게 발생한다. 따라서, 스트립캐스팅 공정으로 제조된 열연코일은 산세에 의하여 쉽게 탈탄층 제거가 가능하므로, 탈탄층 제거를 위하여 부가적인 코일 그라인딩을 생략할 수 있어 경제적이다.Inventive steel 6 (# 6) shown in Table 2 as a 2.1 mm thick hot rolled coil manufactured by a strip casting process was subjected to a batch annealing for a long time in a batch heat treatment furnace. At this time, the hot rolled coil was slowly heated to an annealing temperature of 700 ~ 950 ℃ in a reducing atmosphere, and maintained at that temperature for a long time and then slowly cooled in the furnace again. This annealing heat treatment can be carried out at least once to as many as three times. Of course, the higher the number of annealing treatments, the more homogeneous the material may be, but this may lead to additional manufacturing costs. The heat treatment in this process converts martensite and residual austenite, which constitute the microstructure of the hot rolled coil, into ferrite and chromium carbide. The hardness of the hot-annealed tissue after this process was about 220 Hv. The annealed hot rolled coil was subjected to shot blasting, and the scale and the decarburized layer of the surface were removed with a pickling solution composed of a mixture of sulfuric acid and sulfuric acid / nitric acid at a temperature of about 70 ° C. At this time, the depth of the decarburized layer was formed at about 20 μm or less directly below the surface scale, and was easily removed by pickling. In general, the ingot manufactured by the ingot casting method is inevitable to heat treatment of the ingot at a high temperature in order to alleviate the segregation of the alloying elements generated during casting, since decarburization occurs badly in this process, to remove the decarburized layer after the production of hot rolled coil Additional work may be required. Although the decarburized layer exists in the coil made by strip casting, the exposure time to the high temperature of 1000 ° C. or more is short within only 5 minutes before cooling after casting, so that the decarburized layer is slightly generated. Therefore, since the hot rolled coil manufactured by the strip casting process can be easily removed from the decarburized layer by pickling, additional coil grinding can be omitted to remove the decarburized layer.
한편 산세를 마친 열연 코일로서 표 2의 발명강(#6)에 대하여 냉간압연을 실시하였다. 전술한 바와 같이, 면도날 제작을 위한 초기소재는 0.2㎜이하의 두께를 갖기 때문에, 2.1㎜두께의 열연소둔 코일로부터 초기소재의 두께를 목표두께까지 낮추기 위하여 상당한 냉간압하가 요구된다. 특히 면도날 강 소재는 미세조직 내에 존재하는 미세한 탄화물에 기인하여 냉간압연 시 가공경화가 빠르고 연성의 저하가 크다. 냉간압연 동안에 에지크랙 발생에 의한 판파단을 방지하면서 목표두께로 냉간압연하기 위해서, 1회의 냉간압연 동안에 최대 70% 이하의 냉간압연을 실시하였다. 그 후 에지 트리밍(edge trimming)과 중간소둔(intermediate annealing)을 실시하였다. 이때, 중간소둔은 약 750℃의 온도에서 5분 이내의 시간 동안 실시되었다. 최종 목표두께로 압연하기 위하여 냉간압연과 중간소둔을 수차례 반복 실시하였다. 이와 같은 방법으로 0.075㎜ 두께의 냉간 압연된 얇은 코일을 제조하였다. 이때 상기 냉연판을 얻기 위한 총 소둔의 횟수는 열연소둔스트립에서 실시한 소둔횟수를 포함하여 5회 이내로 제한하는 것이 경제적이다. 본 발명에서는 이와 같이 5회 이내의 소둔횟수를 사용하여 동등품질에서 경제성을 더욱 높일 수 있었다. 예컨대, 상기 소둔에는 상소둔(BAF:Batch Annealing Furnace) 방식과 연속소둔(CAL:Continuous Annealing Line) 방식이 있는데, 여기에서 중간소둔은 연속소둔을 의미한고, 상기 소둔은 상기 상소둔 및 연속소둔을 모두 포함한다.On the other hand, cold rolling was performed on the invention steel (# 6) of Table 2 as a hot-rolled coil after pickling. As described above, since the initial material for producing the blade has a thickness of 0.2 mm or less, a significant cold pressure reduction is required to reduce the thickness of the initial material to the target thickness from the 2.1 mm thick hot-annealed coil. In particular, the razor blade steel is hardened during cold rolling due to the fine carbide present in the microstructure and has a large decrease in ductility. During cold rolling, up to 70% of cold rolling was performed during one cold rolling in order to cold roll to the target thickness while preventing breakage due to edge crack generation. Edge trimming and intermediate annealing were then performed. At this time, the intermediate annealing was performed for a time within 5 minutes at a temperature of about 750 ℃. Cold rolling and intermediate annealing were repeated several times to roll to the final target thickness. In this manner, a cold rolled thin coil having a thickness of 0.075 mm was manufactured. At this time, it is economical to limit the total number of annealing to obtain the cold rolled sheet within 5 times including the number of annealing performed in the hot-rolled annealing strip. In the present invention, by using the number of annealing within five times in this way it was possible to further increase the economics in the equivalent quality. For example, the annealing includes a batch annealing (BAF) method and a continuous annealing line (CAL) method, where an intermediate annealing means continuous annealing, and the annealing means the annealing and continuous annealing. It includes everything.
도 7과 도 8은 0.075㎜ 두께로 냉간 압연된 코일의 미세조직을 나타내었다. 제조된 코일에서 10㎛이상의 크기를 가진 탄화물은 존재하지 않았으며, 대부분의 탄화물은 0.1~1.5㎛의 크기로 균일하게 분포되어 있다. 즉, 도 8을 통하여, 에지탈락을 방지하는데 유리한 미세조직이 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한 도 8에서 관찰되는 0.1㎛ 이상의 크기를 갖는 탄화물의 개수는 약 120 EA/100㎛2로, 면도날 제작에 적합한 미세조직으로 제조되었음을 알 수 있다.7 and 8 show the microstructure of the coil cold rolled to a thickness of 0.075mm. In the manufactured coil, carbides having a size of 10 μm or more did not exist, and most carbides were uniformly distributed in a size of 0.1 to 1.5 μm. That is, it can be seen from FIG. 8 that an advantageous microstructure is formed to prevent edge dropout. In addition, the number of carbides having a size of 0.1 μm or more observed in FIG. 8 is about 120 EA / 100 μm 2 , and it can be seen that the microstructures are suitable for producing blades.
상기한 바와 같이, 본 발명은 스트립캐스팅법을 활용하여, 잉곳주조법으로 제조된 면도날 강 대비, 조대한 프라이머리 카바이드의 형성을 혁신적으로 억제하여, 고품질의 면도날을 경제적으로 제조할 수 있음을 특징으로 한다. 본 발명은 면도날 용도의 특정한 실시예 관점에서 기술되었으나, 본 발명의 범위는 면도날용도에 한정되지 않고 청구항으로 기술된 범위를 포함한다. As described above, the present invention, by using the strip casting method, compared to the razor blade steel produced by the ingot casting method, by innovatively suppressing the formation of coarse primary carbide, it is possible to economically manufacture high quality razor blades do. While the invention has been described in terms of specific embodiments of razor blade applications, the scope of the invention is not limited to razor blade applications but includes the scope of the claims.
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. 전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the following claims. The scope of the present invention is not limited to the description of the specification, and all variations and modifications falling within the scope of the claims are included in the scope of the present invention.
도 1은 일반적인 스트립캐스팅 공정의 개략도를 도시한 도면.1 shows a schematic diagram of a typical stripcasting process.
도 2는 잉곳주조법으로 주조된 잉곳의 단면 미세조직으로 결정입계에 조대한 프라이머리 카바이드가 생성되어 있음을 도시하는 조직사진도.Figure 2 is a tissue photograph showing that coarse primary carbides are formed at the grain boundaries of the cross-sectional microstructure of the ingot cast by the ingot casting method.
도 3은 잉곳주조법으로 주조된 잉곳을 열간압연 후 수냉처리한 미세조직으로 잉곳의 결정립계에 존재하였던 프라이머리 카바이드가 열연판 미세조직에도 잔존하는 것을 도시하는 조직사진도.FIG. 3 is a texture photograph showing that primary carbides existing in grain boundaries of ingots remain in the hot-rolled sheet microstructure as a microstructure after the hot rolling of the ingot cast by the ingot casting method.
도 4는 스트립캐스팅법으로 주조되고, 주조직후 고온에서 연속적으로 인라인롤링된 열연판재의 저배율 단면 미세조직으로, 두께 중심부에 형성된 등축정(equiaxed crystals) 조직과 표층부에 형성된 주상정(columnar crystals) 조직을 도시하는 조직사진도.4 is a low magnification cross-sectional microstructure of a hot rolled sheet material which is cast by strip casting and continuously inline rolled at a high temperature after a main structure, with equiaxed crystals formed at the center of thickness and columnar crystals formed at the surface layer. Organizational photograph showing.
도 5는 도 4의 주상정 영역을 확대한 조직사진도.5 is an organization photograph showing an enlarged columnar region of FIG. 4;
도 6은 도 4의 등축정 영역을 확대한 조직사진도.6 is an enlarged tissue photograph of an isometric region of FIG. 4.
도 7은 0.075㎜ 두께로 제조된 박물의 냉간압연 소재의 저배율 단면 미세조직을 도시하는 조직사진도.7 is a tissue photograph showing a low magnification cross-sectional microstructure of a cold rolled material of a thin film prepared to a thickness of 0.075 mm.
도 8은 0.075㎜ 두께로 제조된 박물의 냉간압연 소재의 고배율 단면 미세조직을 도시하는 조직사진도.FIG. 8 is a tissue photograph showing a high magnification cross-sectional microstructure of a cold rolled material of a thin material prepared to a thickness of 0.075 mm.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 : 래들 2 : 턴디쉬 1: ladle 2: tundish
3 : 주입노즐 4 : 메니스커스쉴드3: injection nozzle 4: meniscus shield
5 : 에지댐 6 : 주조롤5: edge dam 6: casting roll
7 : 롤닙 8 : 주편7: roll nib 8: cast
9 : IRM (압연기) 10 : 코일권취설비9: IRM (Roller) 10: Coil Winding Equipment
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