KR101316393B1 - 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템 및 이를 이용한 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법 - Google Patents

친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템 및 이를 이용한 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소산화물(NOx, 녹스)와 같은 오염물 배출이 없어 친환경적인 동시에, 복잡한 공정을 단순화하여 경제성을 향상시킬 수 있는 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템 및 이를 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 관한 것으로,
마르텐사이트계 스테인리스 강판에 물리적인 힘을 가하여, 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 형성된 스케일을 제거하는 쇼트 블라스트 처리수단;
상기 쇼트 블라스트 처리수단에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 염산욕에 침지시켜 잔존한 스케일을 제거하는 산세수단;
상기 산세수단에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 부착된 염산을 제거하기 위해 수세하는 수세수단; 및
상기 수세수단에서 이송된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 건조시키는 건조 수단을 포함하는 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템과 이를 이용한 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법을 제공한다.

Description

친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템 및 이를 이용한 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법{ECO-FRIENDLY SCALE REMOVING SYSTEM OF MARTENSITIC STAINLESS STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING MARTENSITIC STAINLESS STEEL SHEET USING THE SAME}
본 발명은 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 제조하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조시 스케일 제거 시스템과 이를 이용한 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 관한 것이다.
마르텐사이트계 스테인리스(martensitic stainless) 강은 내식성, 경도 및 내마모성이 우수하여 각종 도물류나 공기구류에 사용되며, 특히 면도날, 의료용 칼, 식도 및 가위 등에 주로 사용된다.
한편, 마르텐사이트계 스테인리스 강은 용강을 연속주조공정이나 잉곳으로 슬라브를 제조한 다음, 재가열하고 열간압연하여 제조된다. 이때 열간압연된 상태에서의 강 조직은 마르텐사이트상, 템퍼드 마르텐사이트상, 페라이트상, 잔류 오스테나이트상 등이 혼재하여 존재한다. 상기 열간압연 후 소둔 목적의 소둔공정을 거쳐 페라이트와 탄화물로 변태되어 연질화 되며, 이후 상기 소둔에 의해 형성된 스케일 제거를 위해 산세공정을 거치게 된다. 상기 산세 후 연질의 소재는 냉간압연 또는 제품가공 등 최종 수요에 따른 열처리 공정을 거쳐 마르텐사이트강으로 변태된다.
한편, 일반적인 스테인리스 강의 산세방법은 황산욕을 거쳐, 질산과 불산이 혼합된 혼산욕을 거치는 등 매우 복잡한 공정을 거쳐 산세를 행하게 된다. 이는 일반적인 스테인리스 강이 크롬과 니켈을 함께 함유하고 있기 때문에, 산화 스케일이 매우 침밀하여 산세성이 나쁘기 때문이다. 그러나, 상기와 같은 혼산욕을 사용하는 경우에는 산회수나 탈질처리와 같은 매우 복잡한 공정을 포함하고 있고, 질산에 의한 질소산화물(NOx, 녹스) 등의 치명적인 물질이 배출되어 처리비용이 많이 들고, 환경오염을 가중시키는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하는 동시에, 마르텐사이트계 스테인리스 강의 스케일을 용이하게 제거할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 일측면은 질소산화물(NOx, 녹스)와 같은 오염물 배출이 없어 친환경적인 동시에, 복잡한 공정을 단순화하여 경제성을 향상시킬 수 있는 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템 및 이를 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 마르텐사이트계 스테인리스 강판에 물리적인 힘을 가하여, 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 형성된 스케일을 제거하는 쇼트 블라스트 처리수단;
상기 쇼트 블라스트 처리수단에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 염산욕에 침지시켜 잔존한 스케일을 제거하는 산세수단;
상기 산세수단에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 부착된 염산을 제거하기 위해 수세하는 수세수단; 및
상기 수세수단에서 이송된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 건조시키는 건조 수단을 포함하는 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 준비하는 단계;
상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 쇼트 블라스트 처리하는 단계;
상기 쇼트 블라스트 처리된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 염산욕에 침지시켜 산세하는 단계; 및
상기 산세된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템 및 이를 이용한 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 기존 스테인리스 강의 산세공정에 비해 탈질이나 산회수가 매우 용이하고, 공정이 간단하여 비용이 절감되며, 질산을 사용하지 않는다는 점에서 녹스(NOx)와 같은 공해물질을 배출하지 않아 친환경적이라는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템의 개략도임.
도 2는 실시예 1의 결과를 나타낸 사진임.
도 3은 실시예 2의 결과를 나타낸 사진임.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 스케일 제거 시스템에 대해 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 1을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나 상기 도 1은 본 발명의 일예일 뿐, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 스케일 제거 시스템은 마르텐사이트계 스테인리스 강판에 물리적인 힘을 가하여, 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 형성된 스케일을 제거하는 쇼트 블라스트 처리수단(3)을 포함하고, 상기 쇼트 블라스트 처리수단(3)에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 염산욕에 침지시켜 산세를 통한 스케일을 제거하는 산세수단(4)을 포함하며, 상기 산세수단(4)에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 부착된 염산을 제거하기 위해 수세하는 수세수단(6) 및 상기 수세수단(6)에서 이송된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 건조시키는 건조수단(7)을 포함한다.
상기 쇼트 블라스트 처리 전에 쇼트 블라스트 처리의 효과를 향상시키기 위한 스케일을 깨뜨려주는 스케일 브레이커 처리수단(2)을 더 포함할 수 있고, 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 연속적인 공정을 위해, 상기 마르텐사이트계 스테인리그 강판을 연결하기 위한 레이저 용접 수단(1)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 스케일 제거 시스템은 산세 후 강판의 표면에 붙어있는 스케일을 제거하기 위해 브러쉬 처리수단(5)을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 스케일 제거 시스템에서 각 수단사이에 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 이송하기 위한 이송수단이 구비되어 있으며, 상기 이송수단은 롤러인 것이 바람직하다.
본 발명의 스케일 제거 시스템에 의하면, 종래 스테인리스 강판의 경우에 적용되는 질산의 사용이 배재할 수 있기 때문에, 녹스(NOx)와 같은 인체에 유해한 환경오염 물질을 배출하지 않기 때문에, 친환경적인 스케일 제거 공정이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 종래 스테인리스 강판에 적용되는 혼산욕을 사용하는 경우에는 산회수나 탈질 처리와 같은 매우 복잡한 공정이 필요하여 처리비용이 만만치 않지만, 본 발명의 경우에는 이러한 혼산욕을 사용한 산세공정이 포함되어 있지 않으므로, 경제적으로 스케일 제거가 가능하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 준비한다. 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판은 그 종류를 특별히 한정하는 것이 아니다. 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판은 열연강판 또는 냉연강판 뿐만 아니라, 연속주조(strip casting)법에 의해 제조된 강판 등이 사용될 수 있다. 상기 마르텐사이트 스테인리스 강판의 표면에는 소둔 공정 등에 의한 철산화물, 즉 스케일 형성된다.
상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 쇼트 블라스트(short blast) 처리한다. 상기 쇼트 블라스트는 상기 스케일을 기계적으로 제거하기 위한 공정이다. 상기 쇼트 블라스트 처리는 일정한 크기의 투사체인 볼(ball)을 강판 표면에 분사하여, 강판 표면에 형성된 스케일을 제거하는 처리 방법이다.
상기 쇼트 블라스트 공정의 투사체는 스틸 볼(steel ball), 세라믹 볼, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으며, 상기 쇼트 블라스트에서 투사방법은 공기압력식, 수압식 등 어떠한 경우라도 무방하다.
상기 볼(ball)은 구형인 것이 바람직하며, 그 이유는 구형의 투사체가 아닌 경우에는 투사체 일부가 강판의 표면에 박혀 이물질로 작용하여 표면 품질을 저하할 수 있기 때문이다.
상기 쇼트 블라스트 처리시 보다 효과적인 스케일 제거를 위해, 표면 스케일을 깨뜨리기 위해 스케일 브레이커를 이용하여 스케일을 박리하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 쇼트 블라스트 처리된 강판을 염산욕에 침지시켜 산세를 행한다. 상기 산세는 종래 스테인리스 강판에 적용되는 질산을 포함하는 혼산욕 대신 염산욕을 사용하는 것으로서, 질산을 사용하지 않기 때문에 녹스(NOx)와 같은 유해물질 배출이 없고, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기 염산욕의 염산농도는 5~30%인 것이 바람직하다. 상기 염산욕의 염산농도에 따라 산세성이 결정된다. 따라서, 상기 염산의 농도가 5% 이상은 되어야 산세가 일어나게 되며, 30%를 초과하게 되면 과산세가 발생하는 문제가 있다. 과산세가 발생하게 되면 열연강판 표면이 과도하게 산세 의해 침식되어 강판 표면에 요철이 발생하게 되고, C의 함량이 높은 경우에는 표면의 탄화물의 노출되어 검게 변색되어 제품 품질을 저해하는 요인이 된다. 또한, 과산세는 비용측면에서도 바람직하지 않다.
상기 염산욕 산세시 염산욕의 온도는 50~80℃인 것이 바람직하다. 산세가 일어나기 위해서는 50℃ 이상의 온도에서 행하는 것이 바람직하며, 경제성을 고려하여 80℃ 넘지 않는 것이 바람직하다.
상기 산세시간은 10~60초 동안 행하는 것이 바람직하다. 상기 산세시간은 염산농도가 높고, 염산욕의 온도가 높을수록 산세성이 높아 산세시간이 감소하게 되며, 이러한 산세시간은 산세공정의 라인속도와 관련이 있다. 본 발명에서는 10초 이상 행하는 경우에 충분한 산세가 이루어지며, 60초를 초과하는 경우에는 과산세하 발생할 수 있는 문제가 있으므로, 그 상한을 60초로 하는 것이 바람직하다.
상기 산세된 마르텐사이트계 스테인리스 강판에 부착된 염산을 제거하기 위해 물로 세척하는 수세를 행하고, 이후 건조를 행한다. 상기 수세 및 건조는 본 발명의 기술분야에서 행하여지는 통상의 방법으로 행한다.
한편, 상기 산세를 행하고, 강판에 일부 잔조할 수 있는 스케일을 제거하기 위해 브러쉬로 제거하는 브러쉬 롤 공정을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예 1)
본 발명에 의한 스케일 제거 효과를 얻기 위해, 마르텐사이트계 스테인리스 열연 강판을 준비하였다. 상기 열연강판은 C: 0.6~0.7중량%, Cr: 13~14중량%를 포함하는 면도날용 마르텐사이트계 스테인리스 강판이며, BAF(Batch Annealing Furnace) 공정을 거친 것이다. 상기 열연강판에 대해 단순히 염산욕 산세만을 행한 경우(비교예 1-1), 워터제트(water-jet) 전처리를 행하고, 염산욕 산세를 행한 경우(비교예 1-2), 쇼트 블라스트(short blast) 전처리를 행하고, 염산욕 산세를 행한 경우(발명예 1)를 비교하여, 그 결과를 각각 도 2의 (a), (b) 및 (c)에 나타내었다.
상기 염산욕 산세는 염산농도 20%, 염산욕 온도 80℃의 조건에서 실시하였다. 또한, 상기 워터제트는 전처리는 300bar의 수압으로 강판 표면을 투사하여 열연강판의 산화피막을 제거하였고, 상기 쇼트 블라스트 처리는 0.2~0.3㎜ 직경의 스틸볼(steel ball)을 투사체로 사용하고, 공기압력은 5~6bar로 설정하여 열연강판 표면에 투사하여 산화피막을 제거하였다.
도 2에 나타난 바와 같이, 염산욕 산세만을 행한 비교예 1-1(도 2(a))의 경우에는 미산세가 된 것을 확인할 수 있으며, 마찬가지로 워터제트 전처리르 행하고, 염산욕 산세를 행한 비교예 1-2(도 2(b))의 경우에도 미산세가 된 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명에 의한 발명예 1(도 2(c))의 경우에는 염산욕 산세 20초만에 완전산세가 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
본 발명에 의한 스케일 제거 효과를 얻기 위해, 마르텐사이트계 스테인리스 냉연 강판을 준비하였다. 상기 냉연강판은 POS420RB제품으로 BAF(Batch Annealing Furnace) 공정을 거친 것이다. 상기 냉연강판에 대해 상기 실시예 1과 마찬가지로, 단순히 염산욕 산세만을 행한 경우(비교예 2-1), 워터제트(water-jet) 전처리를 행하고, 염산욕 산세를 행한 경우(비교예 2-2), 쇼트 블라스트(short blast) 전처리를 행하고, 염산욕 산세를 행한 경우(발명예 2)를 비교하여, 그 결과를 각각 도 3의 (a), (b) 및 (c)에 나타내었다.
상기 염산욕 산세, 워터제트, 쇼트 블라스트 공정은 상기 실시예 1의 공정조건과 동일하게 실시하였다.
도 3에 나타난 바와 같이, 염산욕 산세만을 행한 비교예 2-1(도 3(a))의 경우에는 산세가 부분적으로만 된 것을 확인할 수 있으며, 마찬가지로 워터제트 전처리를 행하고, 염산욕 산세를 행한 비교예 2-2(도 3(b))의 경우에도 부분산세만 이루어지고 완전한 산세가 이루어지지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명에 의한 발명예 2(도 3(c))의 경우에는 염산욕 산세 20초만에 완전산세가 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
1.....레이저 용접 수단 2.....스케일 브레이커 처리수단
3.....쇼트 블라스트 처리수단 4.....산세수단
5.....브러쉬 처리수단 6.....수세수단
7.....건조수단 8.....사이드 가이드

Claims (11)

  1. 마르텐사이트계 스테인리스 강판에 물리적인 힘을 가하여, 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 형성된 스케일을 제거하는 쇼트 블라스트 처리수단;
    상기 쇼트 블라스트 처리수단에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 염산욕에 침지시켜 잔존한 스케일을 제거하는 산세수단;
    상기 산세수단에서 이송된 상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 부착된 염산을 제거하기 위해 수세하는 수세수단; 및
    상기 수세수단에서 이송된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 건조시키는 건조 수단
    을 포함하고, 상기 쇼트 블라스트 처리 전에 쇼트 블라스트 처리의 효과를 향상시킬 수 있는 스케일 브레이커 처리수단을 포함하는 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스케일 제거 시스템은 산세 후 강판의 표면에 붙어있는 스케일을 제거하기 위한 브러쉬 처리수단을 더 포함하는 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 이송을 위한 이송수단이 구비되고, 상기 이송수단은 롤러인 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 스케일 제거 시스템.
  5. 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 준비하는 단계;
    상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판에 스케일 브레이커 처리를 행하는 단계;
    상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 표면에 쇼트 블라스트 처리하는 단계;
    상기 쇼트 블라스트 처리된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 염산욕에 침지시켜 산세하는 단계; 및
    상기 산세된 마르텐사이트계 스테인리스 강판을 수세 및 건조하는 단계
    를 포함하는 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 마르텐사이트계 스테인리스 강판은 박판 연속주조법에 의해 제조된 것인 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 쇼트 블라스트 처리의 투사체는 스틸 볼(steel ball), 세라믹 볼 또는 이들의 혼합물인 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 쇼트 블라스트 처리방법은 공기압력식 또는 수압식인 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 염산욕의 염산농도 5~30%인 친환경적인 마르텐사이트 스테인리스 강판의 제조방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 염산욕의 온도는 50~80℃인 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 염산욕 처리 시간은 30~60초인 친환경적인 마르텐사이트계 스테인리스 강판의 제조방법.
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JPS57200573A (en) * 1981-06-04 1982-12-08 Kawasaki Steel Corp Continuous pickling method of ferrite and martensite stainless hot rolled steel band for preventing surface from being flawed
KR100492841B1 (ko) * 1996-05-24 2005-08-31 암코 인코포레이팃드 스테인레스강의과산화수소피클링

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