KR101356868B1 - 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 연연속 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 연연속 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 적어도 두 개의 압연밀 스탠드를 구비하는 연속식 압연밀; 상기 연속압연밀과 연결되는 가역식 압연밀; 상기 가역식 압연밀과 연결되는 소둔·전해산세조; 및 상기 소둔·전해산세조와 연결된 조질 압연밀을 포함하되, 상기 조질 압연밀은 0.01㎛ 이상 0.02㎛ 이하의 롤조도를 갖는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 연연속 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 연연속 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연연속 냉간압연 공정에서의 공정변수를 제어하여 고광택의 우수한 표면품질을 갖는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 연연속 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 냉간압연에 사용되는 스테인리스강 소재의 표면에는 요철이 존재한다. 이러한 요철은 스테인리스강 소재를 압연롤의 평활화된 표면과 접촉시켜 평활화시키으로써 스테인리스강 소재 표면에 반사면 면적을 높임으로써 광택도를 높일 수 있다. 한편, 냉간압연에는 윤활 및 냉각을 목적으로 압연유를 필수적으로 사용하도 있다. 이러한 압연유는 압연시 롤과 스테인리스강 소재가 접촉하는 롤 갭에서 소재 표면의 요철 중 오목부에 들어가 정수압을 발생시킨다. 이에 따라, 압연 이후에도 오목부가 잔존하게 되어 스테인리스강 소재 표면의 평활화가 저해된다. 이러한 압연후 표면에 잔존한 오목부를 오일피트(oil-pit)라고 하며, 오일피트의 폭과 깊이는 대략 1㎛ 이내이다. 오일피트의 발생 정도가 증가할수록 광택도는 낮아진다.
냉간압연에 사용되는 스테인리스강 소재의 표면은 이전 공정인 연주, 열연, 열연소둔산세에서 비롯된 요철이 존재하여 그 발생 정도가 냉간압연 이후 오일피트 발생에 영향을 끼친다. 그러나, 페라이트계 스테인리스강의 경우 결정집합조직의 소성이방성을 지니고 있는데, 이로 인하여 소성가공시 균일한 형상을 지니지 못한다. 이러한 소성이방성으로 인하여 압연시 페라이트계의 판재 내의 폭방향으로 굴곡이 발생하는데, 이를 로핑(Roping)굴곡이라 한다. 로핑굴곡의 높이 역시 1㎛ 이내이나, 그 폭은 수 mm에 이른다. 로핑굴곡은 곡부와 산부로 나뉘어 지는데, 로핑 곡부의 경우 압연시 롤 갭에 다량의 압연유가 유입되어 오일피트의 발생을 증가시킴에 따라 표면의 광택도를 저하시킨다. 따라서, 로핑굴곡의 발생이 억제되는 경우 오일피트의 집중적인 발생이 억제되어 상대적으로 스테인리스강의 광택도를 높일 수 있다.
냉연제품의 광택도를 증가시키는 종래의 방법으로는 냉간압연 이전공정인 연주공정에서 슬라브의 표면의 연삭하고 열연 소둔공정에서 발생한 스케일을 박리하고자 쇼트 블라스트의 투사를 약화시키고 냉간압연 롤 표면의 조도를 하향하였으나, 이 방법은 오일피트의 저감과는 관계가 있지만, 로핑굴곡의 저감을 통한 오일피트의 저감방법은 아니므로 오일피트를 저감하는 근본적인 해결책이 되지는 못하였다.
본 발명의 목적은 연연속 냉간압연 후 로핑굴곡에 유입된 오일피트로 인하여 스테인리스강의 표면품질이 저하되는 것을 개선하기 위하여 연연속 냉간압연에 사용되는 압연밀의 롤조도와 작동 속도를 최적화하고, 스테인리스강의 연신율 및 경도를 제어하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 연연속 제조방법 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 압연밀 스탠드를 구비하는 연속식 압연밀; 상기 연속압연밀과 연결되는 가역식 압연밀; 상기 가역식 압연밀과 연결되는 소둔·전해산세조; 및 상기 소둔·전해산세조와 연결된 조질 압연밀을 포함하되, 상기 조질 압연밀은 0.01㎛ 이상 0.02㎛ 이하의 롤조도를 갖는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 제공한다.
상기 연속식 압연밀의 작동롤 지름은 130mm 내지 150mm의 범위이고, 상기 가역식 압연밀의 작동롤 지름은 70mm 내지 90mm의 범위일 수 있다.
상기 연속식 압연밀은 제1 내지 제4 압연밀 스탠드를 구비하며, 상기 제1 압연밀 스탠드의 롤조도는 1.0㎛ 이상 1.5㎛ 이하, 상기 제2 및 제3 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하, 상기 제4 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.2㎛ 이상 0.4㎛ 이하의 범위일 수 있다.
상기 연속식 압연밀에는 제1 점도를 갖는 제1 압연유가 공급되고, 상기 가역식 압연밀에는 상기 제1 점도보다 점도가 낮은 제2 점도를 갖는 제2 압연유가 공급될 수 있고, 상기 제1 점도는 15-25cSt의 범위이고, 상기 제2 점도는 7-10cSt의 범위일 수 있다.
상기 제1 압연유는 인화점이 210℃ 이상이고 비누화도가 40mgOH/g 이상인 광유계 압연유이고, 상기 제2 압연유는 인화점이 150℃ 이상이고 비누화도가 40mgOH/g 이상인 광유계 압연유일 수 있다.
상기 스테인리스강은 중량%로, C: 0% 초과 0.08% 이하, Si: 0% 초과 0.5% 이하, Mn: 0% 초과 1.0% 이하, P: 0% 초과 0.035% 이하, S: 0% 초과 0.03% 이하, Cr: 15% 이상 20% 이하, Al: 0.001% 이상 0.05% 이하, N: 0% 초과 0.06% 이하를 함유하고, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 압연밀 스탠드를 구비하는 연속식 압연밀로 스테인리스강을 압연하는 연속압연단계; 상기 연속압연단계를 거친 스테인리스강을 가역식 압연밀로 압연하는 가역압연단계; 상기 가역압연단계를 거친 스테인리스강을 소둔·전해산세조에서 소둔 및 산세하는 소둔·전해산세단계; 및 상기 소둔·전해산세단계를 거친 스테인리스강을 조질 압연밀로 압연하는 조질압연단계를 포함하되, 상기 조질압연단계에서 상기 스테인리스강은 0.1㎛ 이상 0.2㎛ 이하의 롤조도를 갖는 상기 조질 압연밀에서 압연되는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법이 제공된다.
상기 조질압연단계에서 상기 스테인리스강은 1.2% 이상 2.0% 이하의 연신율을 갖도록 상기 조질 압연밀에서 압연될 수 있다.
상기 조질압연단계에서 상기 스테인리스강은 170HV 이하의 경도를 갖도록 상기 조질 압연밀에서 압연될 수 있다.
상기 연속식 압연밀의 작동롤 지름은 130mm 내지 150mm의 범위이고, 상기 가역식 압연밀의 작동롤 지름은 70mm 내지 90mm의 범위일 수 있다.
상기 연속식 압연밀은 제1 내지 제4 압연밀 스탠드를 구비하며, 상기 제1 압연밀 스탠드의 롤조도는 1.0㎛ 이상 1.5㎛ 이하, 상기 제2 및 제3 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하, 상기 제4 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.2㎛ 이상 0.4㎛ 이하일 수 있다.
상기 연속압연단계는 1회 실시되는 것이 바람직하고, 상기 가역압연단계는 3회 내지 7회 반복 실시되는 것이 바람직하다.
반복 실시되는 상기 가역압연단계 중 최종 실시되는 가역압연단계에서의 가역식 압연밀은 200mpm 이하의 속도 범위로 작동될 수 있다.
본 발명에 따르면, 연연속 냉간압연에 사용되는 압연밀들의 롤조도가 점진적으로 감소되도록 제어하고, 스테인리스강의 연신율 및 경도를 제어함으로써 연연속 냉간압연 후 로핑굴곡으로 인한 스테인리스강의 표면품질을 개선할 수 있다.
또한, 고광택인 고품질의 냉연 스테인리스강의 생산이 가능함에 따라서 용도별로 차별화된 페라이트계 스테인리스강 냉연공정의 조업기술을 구축할 수 있을 뿐만 아니라, 고부가가치의 창출을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 실시예에 따른 연연속 냉간압연 공정에 사용되는 연연속 압연장치를 간략하게 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 연연속 압연장치를 이용한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 압연공정을 간략하게 모식화한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤조도 범위를 갖는 조질 압연밀에서 압연된 페라이트계 스테인리스 강판 표면의 광택도를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연신율을 갖도록 조질 압연밀에서 압연된 페라이트계 스테인리스 강판의 경도를 도시한 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예 2 및 비교예 1에 따라 냉간압연된 페라이트계 스테인리스 강판 표면의 광학현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 2에 따라 연연속 냉간압연된 페라이트계 스테인리스 강판 표면의 오일피트 면적율을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 연연속 압연장치를 이용한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 압연공정을 간략하게 모식화한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤조도 범위를 갖는 조질 압연밀에서 압연된 페라이트계 스테인리스 강판 표면의 광택도를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연신율을 갖도록 조질 압연밀에서 압연된 페라이트계 스테인리스 강판의 경도를 도시한 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예 2 및 비교예 1에 따라 냉간압연된 페라이트계 스테인리스 강판 표면의 광학현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 2에 따라 연연속 냉간압연된 페라이트계 스테인리스 강판 표면의 오일피트 면적율을 도시한 그래프이다.
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.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명에 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 스테인리스강의 연연속 제조장치(1)는, 4개의 압연밀 스탠드(50a, 50b, 50c, 50d)를 구비하는 연속식 압연밀(50); 상기 연속식 압연밀(50)과 연결되는 가역식 압연밀(60); 상기 가역식 압연밀(60)과 연결되는 소둔·전해산세조(70: 70a, 70b, 70c, 70d); 및 상기 소둔·전해산세조(70)와 연결되며, 0.01㎛ 이상 0.02㎛ 이하의 롤조도를 갖는 조질 압연밀(80)을 포함한다.
상기 연속식 압연밀(50)은 130mm 내지 150mm의 범위의 작동롤 지름을 가지며, 제1 점도를 갖는 제1 압연유(55)를 공급하는 고점도 압연유공급장치(53)와 연결된다. 제1 압연유(55)는 제1 펌프(57)의 작동에 의해 공급될 수 있는데, 제1 필터(51)로 불순물이 걸러진 다음 공급되는 것이 바람직하다.
상기 연속식 압연밀(50)과 연결되는 가역식 압연밀(60)은 70mm 내지 90mm의 범위의 작동롤 지름을 가지며, 상기 제1 점도보다 점도가 낮은 제2 점도를 갖는 제2 압연유(65)를 공급하는 저점도 압연유공급장치(63)와 연결된다. 제2 압연유(65)는 제2 펌프(67)의 작동에 의해 공급될 수 있는데, 제2 필터(61)로 불순물이 걸러진 다음 공급되는 것이 바람직하다.
일반적으로 페라이트계 스테인리스강 제품은 미려한 표면품질이 최우선으로 요구되므로, 작동롤의 지름이 작은 소경롤을 사용하는 젠지미어밀 등의 클러스터밀에서 다수회의 왕복 패스를 거쳐 소정의 두께와 표면광택을 확보하였다.
보통 4개의 스탠드로 구성된 텐덤밀인 연속식 압연밀의 경우, 오스테나이트계 스테인리스강의 고압 압연 목적으로 개발되어 작동유로 점도가 높은 광유를 사용하고 작동롤 지름이 140㎜ 전후로 일반적인 젠지미어밀의 작동롤 지름보다 크기 때문에 표면광택을 확보하는데 어려움이 있었다.
하지만, 본 발명의 실시예는, 상기와 같은 텐덤밀인 연속식 압연밀을 페라이트계 스테인리스강의 연속압연장치(1)에 적용할 수 있도록 하였다.
여기서, 고점도 압연유공급장치(53)의 제1 압연유(55)는 인화점이 210℃ 이상이고 비누화도가 40mgOH/g 이상인 광유계 압연유로, 제1 압연유(55)의 제1 점도는 15-25cSt의 범위인 것이 바람직하다. 제1 압연유(55)의 점도가 25cSt 초과인 경우에는 표면광택 확보에 어려움이 있으며, 15cSt 미만인 경우에는 고압하에서의 히트 스트리크(heat streak) 등의 표면결함이 발생할 우려가 있다.
한편, 저점도 압연유공급장치(63)의 제2 압연유(65)는 인화점이 150℃ 이상이고 비누화도가 40mgOH/g 이상인 광유계 압연유로, 제2 압연유(65)의 제2 점도는 제1 점도보다 점도가 낮은 7-10cSt의 범위인 것이 바람직하다. 가역식 압연밀(60)에서 제1 점도보다 점도가 낮은 제2 압연유(65)를 사용하는 것은 마무리 압연으로 표면광택을 부여하고자 하기 때문이다.
페라이트계 스테인리스강은 연속식 압연밀(50)에서 50-70%의 전압하율을 갖도록 압연되며, 가역식 압연밀(60)에서 30-50%의 전압하율을 갖도록 압연된다. 이는 단순히 연속식 압연밀(50) 만을 1회만 이용할 경우에 원하는 표면품질의 확보가 어렵기 때문이다. 따라서 1회의 연속식 압연밀(50)을 거친 페라이트계 스테인리스강은 이어 가역식 압연밀(60)에서 다시 수회의 가역압연을 실시하는 것이 바람직하다. 물론 연속식 압연밀(50)을 통하여 1차 압연이 이루어졌으므로 가역식 압연밀(60)에서는 가역식 압연밀(60)만을 이용하였을 경우보다 압연의 횟수가 감소될 수 있다. 예로 기존의 가역식 압연밀(60)을 이용하여 스테인리스강을 압연하였을 경우 통상 10회 내지 13회의 반복압연이 이루어질 수 있으나, 본건의 경우 5회 내지 7회 정도로 압연횟수를 감소시킬 수 있다. 한편, 소둔·전해산세조(70: 70a, 70b, 70c, 70d)는 가역식 압연밀(60)과 연결되어 있으며, 순서대로 고속소둔로(70a), 중성염 전해산세조(70b), 황산염 전해산세조(70c) 및 질산염 침적조(70d)를 포함하도록 구성된다. 상기 소둔·전해산세조(70)에서 기존 광휘소둔로 보다 빠른 연속 공정으로 스테인리스강의 소둔 및 산세 공정을 진행할 수 있다. 상기 소둔·전해산세조는 100mpm 내지 150mpm의 속도 범위로 작동될 수 있다.
조질 압연밀(80)은 소둔·전해산세조(70)와 연결되어 있으며, 작동롤 지름은 800mm 내지 900mm의 범위이고, 롤조도는 0.01㎛ 내지 0.02㎛의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 적용되는 페라이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0% 초과 0.08% 이하, Si: 0% 초과 0.5% 이하, Mn: 0% 초과 1.0% 이하, P: 0% 초과 0.035% 이하, S: 0% 초과 0.03% 이하, Cr: 15% 이상 20% 이하, Al: 0.001% 이상 0.05% 이하, N: 0% 초과 0.06% 이하를 함유하고, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함한다.
여기서, C는 내공식성이나 내식성 측면에서 낮은 쪽이 좋지만 제조성을 고려하여 0 초과 0.08%이하로 한다.
Si는 페라이트상의 안정화 원소로 함량 증가시 페라이트상의 안정성이 높아지게 되고, 내산화성이 향상되나, 1.0%를 넘게 함유되면 열간 가공성이 떨어지고, 열간 압연시 표면 결함을 유발 시키며 경도, 항복강도, 인장강도를 높이고 연신율을 저하 시키기 때문에 0초과 1.0%이하로 한다.
Mn은 기계적 성질 유지 및 탈산에 유효하게 기여하지만, 1.0%를 넘게 되면 내공식성을 저하시키기 때문에 0은 초과하되 1.0%이하로 한다.
P는 황산과의 반응성으로 입계 침식을 유발하여 표면 광택 품질을 저하시키므로 상한을 0은 초과하되 0.05%이하로 한다.
S는 내식성 향상 때문에 가능한 낮은 쪽이 바람직 하여 상한을 0은 초과하되 0.03%이하로 한다.
Cr은 내식성 및 내산화성을 향상시키는 원소로, 내식성 향상을 위해서는 15% 이상이 필요하고 20%를 넘으면 인성의 열화를 초래하기 때문에 15% 이상 20% 이하의 범위로 한다.
Cu는 내식성 향상 및 기계적 강도 향상을 위해 유용한 원소이지만 0.005% 미만으로는 원하는 효과가 얻어지지 않고, 0.2%를 넘게 되면 열간 가공성 저하가 발생하므로 0.005% 이상 0.5% 이하의 범위로 한다.
Al은 탈산 작용을 하며 재질에도 유용한 성분이지만, 0.001% 미만으로는 원하는 효과가 얻어지지 않고, 0.05%를 넘게 되면 열간가공성을 저해하고 열간 압연시 표면 결함을 발생시키므로 0은 초과하되 상한을 0.05%로 한다.
N는 내식성 향상 및 기계적 강도 향상을 위해 유용한 성분이지만, 0.06%를 넘을시 열간 가공성 저하의 측면에서 바람직하지 않기 때문에 0은 초과하되 상한을 0.06%로 한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법을 설명한다.
본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법은, 4개의 압연밀 스탠드(50a, 50b, 50c, 50d)를 구비하는 연속식 압연밀(50)로 스테인리스강을 압연하는 연속압연단계(S1); 상기 연속압연단계(S1)를 거친 스테인리스강을 가역식 압연밀(60)로 압연하는 가역압연단계(S2); 상기 가역압연단계(S2)를 거친 스테인리스강을 소둔·전해산세조(70)에서 소둔 및 산세하는 소둔·전해산세단계(S3); 및 상기 소둔·전해산세단계(S3)를 거친 스테인리스강을 조질 압연밀(80)로 압연하는 조질압연단계(S4)를 포함하되, 상기 조질압연단계(S4)에서 상기 스테인리스강은 0.1㎛ 이상 0.2㎛ 이하의 롤조도를 갖는 상기 조질 압연밀(80)에서 압연된다.
본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 제조공정에서, 열연산세 코일(10a)은 2개의 권취롤(20)에 각각 권취된 상태로 준비된다. 열연산세 코일(10a)이 풀리면서 선행 열연산세 코일(10a)의 미단부와 후행 열연산세 코일(10a)의 선단부를 용접기(30)에서 접합되어 루퍼(40)로 보내진다. 루퍼(40)는 연속압연장치(1) 전반의 속도 변화를 완충 또는 흡수하여 열연산세 코일(10a)에 굴곡이 생기는 것을 방지한다.
루퍼(40)를 거친 용접된 열연산세 코일(10b)은 작동롤 지름이 130mm 내지 150mm인 연속식 압연밀(50)로 보내져 설정된 두께로 순차적으로 연속압연된다. 연속압연은 연속식 압연밀(50)의 입측 또는 출측에서 15-25cSt의 범위의 점도를 갖는 제1 압연유(55)를 분사하면서 실시하고, 연속압연을 거친 연속압연코일(10c)은 권취롤(20)에서 권취된다. 연속압연단계(S1)에서, 열연산세 코일(10b)은 50-70%의 전압하율을 갖도록 압연된다.
권취된 냉간압연 코일(10c)은 작동롤 지름이 70mm 내지 90mm인 가역식 압연밀(60)로 보내져 수회 가역압연된다. 가역압연은 가역식 압연밀(60)의 입측 또는 출측에서 7-10cSt의 범위의 점도를 갖는 제2 압연유(65)를 분사하면서 실시하고, 가역압연을 거친 가역압연코일(10d)은 권취롤(20)에서 권취된다. 가역압연단계(S2)에서, 연속압연코일(10c)은 30-50%의 전압하율을 갖도록 압연된다. 가역압연단계(S2)는 가역식 압연밀(60)을 수회 왕복하여 실시된다.
연속압연단계(S1)에서 최대 전압하율이 70% 초과이면 히트 스트리크 등의 표면결함이 발생할 수 있으며, 최소 전압하율이 50% 미만이면 가역압연단계(S2)에서의 압하율이 증가되게 되므로 소정의 두께까지 압연하는 것이 곤란해질 수 있다. 따라서, 연속압연단계(S1)에서 최소한 중간 두께까지 상기 열연산세 코일(10a)의 두께를 얇게 한 이후에 가역압연단계(S2)에서 최종 두께까지 마무리 압연하는 것이 바람직하다.
권취된 가역압연코일(10d)은 소둔·전해산세조(70)로 보내져 순서대로 고속소둔로(70a), 중성염 전해산세조(70b), 황산염 전해산세조(70c) 및 질산염 침적조(70d)를 거치면서 소둔 후 산세되고, 소둔·전해산세단계(S3)를 거친 소둔·산세코일(10e)은 권취롤(20)에서 권취된다. 상기 소둔·전해산세조(70)에서 기존 광휘소둔로 보다 빠른 연속 공정으로 스테인리스강의 소둔 및 산세 공정을 진행할 수 있다. 상기 소둔·전해산세조는 100mpm 내지 150mpm의 속도 범위로 작동될 수 있다.
소둔·산세코일(10e)은 작동롤 지름이 800mm 내지 900mm이고, 롤조도는 0.01㎛ 내지 0.02㎛인 조질 압연밀(80)로 보내져 최종 압연된다. 조질압연단계(S4)에서는 소둔·산세코일(10e)을 무윤활 압연하여 소둔·산세코일(10e)의 재질 및 광택도를 확보함으로써 최종적으로 냉간압연코일(10f)을 얻을 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은 상기 조질압연단계(S4)에서 스테인리스강은 1.2% 이상 2.0% 이하의 연신율을 갖도록 조질 압연밀(80)에서 압연되며, 이때 스테인리스강의 경도가 170HV 이하가 되도록 압연된다.
이때, 연신율이 1.2% 미만일 경우, 조질 압연밀(80)의 롤 조도(Ra)가 0.02㎛인 경우에서 1000이상의 광택도가 얻어지지 않는다. 또한, 연신율 2.0%를 초과하는 경우, 스테인리스강의 경도가 170HV를 초과하게 되어 너무 단단해지므로 가공이 어려운 문제점이 있다.
도 5a 내지 도 6을 참조하여, 연속식 압연밀에서의 제1 내지 제4 압연밀 스탠드의 적정 롤조도 범위를 설명한다.
실시예
1-2
열연산세 코일(10b)을 4개의 제1 내지 제4 압연밀 스탠드(50a, 50b, 50c, 50d)를 구비하는 연속식 압연밀(50)로 연속압연하고, 이후 연속압연단계를 거친 냉간압연 코일(10c)을 가역식 압연밀(60)로 5회 압연하였다. 연속식 압연밀(50)과 가역식 압연밀(60)의 롤조도 및 가역식 압연밀(60)의 작동속도는 하기 [표 1]에 기재하였고, 도 5a에 실시예 2의 광학현미경 사진을 기재하였으며, 도 6에 실시예 1-2의 연연속 냉간압연을 거친 연연속압연코일(10d)의 오일피트 면적율(%)을 도시하였다.
비교예
1-3
비교예 1은 실시예와 다르게 통상의 가역식 압연밀(60)로 열연산세 코일(10b)을 9회 압연하였다. 가역식 압연밀(60)의 롤조도 및 가역식 압연밀(60)의 작동속도는 하기 [표 1]에 기재하였고, 도 5b에 비교예 1의 광학현미경 사진을 기재하였으며, 도 6에 가역식 냉간압연을 거친 연연속압연코일(10d)의 오일피트 면적율(%)을 도시하였다. 비교예 1의 경우에는, 거친롤의 롤 마크 및 거친롤의 오목부에 형성된 오일 피트들이 전혀 제거되지 않아 2회 압연을 더 실시하였다.
비교예 2-3은 실시예와 동일하게 열연산세 코일(10b)을 4개의 제1 내지 제4 압연밀 스탠드(50a, 50b, 50c, 50d)를 구비하는 연속식 압연밀(50)로 연속압연하고, 이후 연속압연단계를 거친 냉간압연 코일(10c)을 가역식 압연밀(60)로 5회 압연하였다. 연속식 압연밀(50)과 가역식 압연밀(60)의 롤조도 및 가역식 압연밀(60)의 작동속도는 하기 [표 1]에 기재하였고, 도 6에 연연속 냉간압연을 거친 연연속압연코일(10d)의 오일피트 면적율(%)을 도시하였다.
[표 1]
실시예 1에서와 같이, 연속식 압연밀(50)을 사용한 1회 압연에서는 1.0㎛의 롤조도를 갖는 거친 롤을 사용하고, 3회 또는 4회 압연까지는 롤조도를 줄여서 압연을 실시하였다. 3회 내지 7회 압연까지 거의 동일한 롤조도를 유지하여 소재의 표면 평탄화를 유도하고, 8회 내지 9회 압연에는 표면광택 향상을 위하여 0.1㎛의 롤조도를 갖는 고운 롤을 적용하였다.
비교예 1은 통상의 가역식 압연밀(60)을 사용한 압연공정으로, 총 11회의 압연 중 1-9회 까지는 0.8㎛의 롤조도를 갖는 거친 롤을 사용하였고, 10-11회에서는 0.1㎛의 롤조도를 갖는 고운 롤을 사용하였다. 비교예 1의 경우에는, 거친 롤의 롤 마크 및 거친 롤의 오목부에 형성된 오일피트가 전혀 제거되지 않아 2회 압연을 더 실시하였다.
도 6의 그래프에 도시된 연연속 압연된 스테인리스강의 오일피트 면적율(%)을 참조하면, 비교예 1은 거친 롤의 롤 마크 및 오일피트가 전혀 제거되지 못한 양상을 보인다. 실시예 1-2와 동일한 연연속 압연공정을 적용하되, 롤조도에 있어서 차이가 있는 비교예 2-3은 연속압연단계인 제1 내지 제4 압연밀 스탠드(50a, 50b, 50c, 50d) 롤의 점진적인 롤조도 하향으로 비교예 1에 비해서는 오일피트의 면적율이 감소하였으나, 조업 안정성을 위해 실시하는 가역식 압연밀(60)에서의 5회 압연공정에서의 거친 롤의 적용으로 표면 거칠기가 증가함에 따라 오일피트 면적율이 실시예 1-2 보다 증가하였다.
실시예 1의 경우 연속압연단계와 가역압연단계의 진행에 있어서 롤 조도를 점진적으로 감소시켜 오일피트 면적율이 가장 낮게 나타났으며, 실시예 2와 같이 가역식 압연밀(60)에 의한 압연속도를 기존 250mpm에서 150mpm으로 낮추어 오일피트를 더 효과적으로 저감할 수 있었다.
본 발명에 따르면, 연연속 냉간압연에 사용되는 압연밀들의 롤조도가 점진적으로 감소되도록 제어하고, 스테인리스강의 연신율 및 경도를 제어함으로써 연연속 냉간압연 후 로핑굴곡으로 인한 스테인리스강의 표면품질을 개선할 수 있다.
또한, 고광택인 고품질의 냉연 스테인리스강의 생산이 가능함에 따라서 용도별로 차별화된 페라이트계 스테인리스강 냉연공정의 조업기술을 구축할 수 있을 뿐만 아니라, 고부가가치의 창출을 기대할 수 있다.
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.
1 : 연연속 제조장치 10 : 코일
20 : 권취롤 30 : 용접기
40 : 루퍼 50 : 연속식 압연밀
60 : 가역식 압연밀 70 : 소둔·전해산세조
80 : 조질 압연밀
20 : 권취롤 30 : 용접기
40 : 루퍼 50 : 연속식 압연밀
60 : 가역식 압연밀 70 : 소둔·전해산세조
80 : 조질 압연밀
Claims (15)
- 적어도 두 개의 압연밀 스탠드를 구비하는 연속식 압연밀;
상기 연속식 압연밀과 연결되는 가역식 압연밀;
상기 가역식 압연밀과 연결되는 소둔·전해산세조; 및
상기 소둔·전해산세조와 연결된 조질 압연밀을 포함하되,
상기 조질 압연밀은 0.01㎛ 이상 0.02㎛ 이하의 롤조도를 가지며, 상기 연속식 압연밀에는 제1 점도를 갖는 제1 압연유가 공급되고, 상기 가역식 압연밀에는 상기 제1 점도보다 점도가 낮은 제2 점도를 갖는 제2 압연유가 공급되며, 상기 제1 점도는 15-25cSt의 범위인 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 연속식 압연밀의 작동롤 지름은 130mm 내지 150mm의 범위이고, 상기 가역식 압연밀의 작동롤 지름은 70mm 내지 90mm의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 연속식 압연밀은 제1 내지 제4 압연밀 스탠드를 구비하며, 상기 제1 압연밀 스탠드의 롤조도는 1.0㎛ 이상 1.5㎛ 이하, 상기 제2 및 제3 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하, 상기 제4 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.2㎛ 이상 0.4㎛ 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2 점도는 7-10cSt의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 압연유는 인화점이 210℃ 이상이고 비누화도가 40mgOH/g 이상인 광유계 압연유이고, 상기 제2 압연유는 인화점이 150℃ 이상이고 비누화도가 40mgOH/g 이상인 광유계 압연유인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 스테인리스강은 중량%로, C: 0% 초과 0.08% 이하, Si: 0% 초과 0.5% 이하, Mn: 0% 초과 1.0% 이하, P: 0% 초과 0.035% 이하, S: 0% 초과 0.03% 이하, Cr: 15% 이상 20% 이하, Al: 0.001% 이상 0.05% 이하, N: 0% 초과 0.06% 이하를 함유하고, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 적어도 두 개의 압연밀 스탠드를 구비하는 연속식 압연밀로 스테인리스강을 압연하는 연속압연단계;
상기 연속압연단계를 거친 스테인리스강을 가역식 압연밀로 압연하는 가역압연단계;
상기 가역압연단계를 거친 스테인리스강을 소둔·전해산세조에서 소둔 및 산세하는 소둔·전해산세단계; 및
상기 소둔·전해산세단계를 거친 스테인리스강을 조질 압연밀로 압연하는 조질압연단계를 포함하되,
상기 조질압연단계에서 상기 스테인리스강은 0.1㎛ 이상 0.2㎛ 이하의 롤조도를 갖는 상기 조질 압연밀에서 압연되며,
상기 연속압연단계에서 상기 연속식 압연밀에는 제1 점도를 갖는 제1 압연유가 공급되고, 상기 가역압연단계에서 상기 가역식 압연밀에는 상기 제1 점도보다 점도가 낮은 제2 점도를 갖는 제2 압연유가 공급되며, 상기 제1 점도는 15-25cSt의 범위인 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 조질압연단계에서 상기 스테인리스강은 1.2% 이상 2.0% 이하의 연신율을 갖도록 상기 조질 압연밀에서 압연되는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 조질압연단계에서 상기 스테인리스강은 170HV 이하의 경도를 갖도록 상기 조질 압연밀에서 압연되는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 연속식 압연밀의 작동롤 지름은 130mm 내지 150mm의 범위이고, 상기 가역식 압연밀의 작동롤 지름은 70mm 내지 90mm의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치. - 제8항에 있어서,
상기 연속식 압연밀은 제1 내지 제4 압연밀 스탠드를 구비하며, 상기 제1 압연밀 스탠드의 롤조도는 1.0㎛ 이상 1.5㎛ 이하, 상기 제2 및 제3 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.4㎛ 이상 0.8㎛ 이하, 상기 제4 압연밀 스탠드의 롤조도는 0.2㎛ 이상 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 연속압연단계는 1회 실시되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 가역압연단계는 3회 내지 7회 반복 실시되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법. - 제14항에 있어서,
반복 실시되는 상기 가역압연단계 중 최종 실시되는 가역압연단계에서의 가역식 압연밀은 200mpm 이하의 속도 범위로 작동되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법.
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