KR101496000B1 - 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법이 개시된다. 개시된 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법은 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법에 있어서, 상기 린 듀플렉스 스테인리스의 용강을 판재 형태로 얇게 주조하여 급속 냉각시키는 단계; 및 상기 급속 냉각된 소재를 연속 소둔 열처리하는 단계;를 포함하되, 상기 급속 냉각시키는 단계는, 상기 급속 냉각된 소재의 페라이트 기지조직 내에 오스테나이트가 침상형태를 유지하도록, 상기 판재 형태로 얇게 주조되는 소재를 상기 급속 냉각시키는 과정 중 제1 온도에서 압연하는 단계;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 기존의 린 듀플렉스 스테인리스강 대비 동등 이상의 상온 연신율을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법{Method for manufacturing hot rolled steel sheet of lean duplex stainless steels}
본 발명의 실시예들은 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상온 연신율을 향상시킬 수 있는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법에 관한 것이다.
듀플렉스(duplex) 스테인리스강은 오스테나이트 상과 페라이트 상이 각각 35~65%의 분율을 가지는 스테인리스 강이다.
듀플렉스 스테인리스강은 기존의 오스테나이트계 스테인리스강 대비 동등한 내식성을 확보하면서 Ni 함량이 적어 경제적이고 고강도의 확보가 용이하여, 내식성을 요하는 담수설비, 펄프, 제지, 화학설비 등의 산업설비용 강재로 각광을 받고 있다.
최근에는 듀플렉스 스테인리스강 중에서도 Ni 및 Mo 등의 고가의 합금원소를 배제하고 이들 원소를 대신하여 저원가의 합금원소를 첨가하여 낮은 합금 비용의 장점을 더욱 증대시킨 린 듀플렉스(lean duplex) 스테인리스 강에 대한 관심이 증대되고 있는 추세이다.
이러한 린 듀플렉스 스테인리스강은 일본 특허출원공개소61-56267호 공보 및 WO 2002/27056호 공보, 혹은 WO 96/18751호 공보에 개시되어 있다.
한편, 린 듀플렉스 스테인리스강은 두께가 감소할수록 상온 연신율이 낮아지므로, 린 듀플렉스 스테인리스강의 상온 연신율을 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다.
종래 연구에서는 린 듀플렉스 스테인리스강의 상온 연신율을 개선하기 위해서, 미세조직 내에 변형에 의한 마르텐사이트 조직(TRIP, Transformation Induced Plasticity)이 생성되도록 유도하였으며, 이를 위해 Mn 및 Ni, N 등의 성분원소를 제어하였다.
그러나, 이러한 방법은 변형에 의한 마르텐사이트 상의 생성으로 성형 후 자연 균열(season cracking) 현상 발생 등의 문제를 수반하기 때문에, TRIP 현상을 이용한 상온 연신율의 향상 외의 방법으로 상온 연신율을 개선하는 것이 요구된다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 상온 연신율을 향상시킬 수 있는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법에 있어서, 상기 린 듀플렉스 스테인리스의 용강을 판재 형태로 얇게 주조하여 급속 냉각시키는 단계; 및 상기 급속 냉각된 소재를 연속 소둔 열처리하는 단계;를 포함하되, 상기 급속 냉각시키는 단계는, 상기 급속 냉각된 소재의 페라이트 기지조직 내에 오스테나이트가 침상형태를 유지하도록, 상기 판재 형태로 얇게 주조되는 소재를 상기 급속 냉각시키는 과정 중 제1 온도에서 압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법이 제공된다.
상기 얇게 주조하여 급속 냉각시키는 단계는 800 ~ 1200℃/s의 평균 냉각 속도로 이루어질 수 있다.
상기 제1 온도는 1000 ~ 1150℃일 수 있다.
상기 압연하는 단계는 20 ~ 35%의 압하율로 이루어질 수 있다.
상기 연속 소둔 열처리하는 단계는 1050 ~ 1100℃ 온도로 3 ~ 4분 동안 이루어질 수 있다.
상기 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판은 상온 연신율이 40% 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존의 린 듀플렉스 스테인리스강 대비 동등 이상의 상온 연신율을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 공정 조건에 따라 생산된 소재의 미세조직을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 공정 조건에 따라 생산된 소재의 상온 연신율의 변화를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 중량 %로, C: 0.06% 이하, Si: 1.5% 이하, Mn: 2% 이하, Cr: 19 ~ 23%, Ni: 1.8 ~ 3.5%, Mo: 0.5 ~ 1.0%, N: 0.16 ~ 0.30%, Cu: 0.5 ~ 1.0%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하고, 부피분율로 40 ~ 60%의 페라이트와 40 ~ 60%의 오스테나이트로 구성된 2상 조직(듀플렉스)으로 구성되며, 아래와 같은 수학식으로 계산되는 Creq 및 Nieq를 가지도록 성분원소를 조성한 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판을 제공한다.
Figure 112013039439499-pat00001
Figure 112013039439499-pat00002
그리고, 본 발명에서는 중량 %로 C: 0.06% 이하, Si: 1.5% 이하, Mn: 2% 이하, Cr: 19 ~ 23%, Ni: 1.8 ~ 3.5%, Mo: 0.5 ~ 1.0%, N: 0.16 ~ 0.30%, Cu: 0.5 ~ 1.0%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판의 미세조직을 제어하기 위하여 다음의 두 가지 방법으로 열연 강판을 생산한다.
1) 본 발명과의 비교를 위해, 종래의 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법으로서, 통상적인 제강 및 연주 공정을 통하여 두께 150 ~ 200 mm의 연속 주조 슬라브로 생산하여 통상의 방법으로 열간압연 및 권취하여 그 두께를 3.5 ~ 5.0 mm로 제어하고, 연속 소둔 공정에서 1050℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도에서 6 ~ 7분간 연속 소둔 열처리를 실시하고, 일반적인 냉각 속도 (5 ~ 25℃/sec)로 냉각하는 제조 방법.
2) 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법으로서, 용강 상태에서 두께 3.0 ~ 3.5 mm의 판재 형태로 급속 냉각시킨 후 1000 ~ 1150℃ 온도에서 압하율 30%를 가하여 최종적으로 2.1 ~ 2.5 mm의 두께로 열간압연한 후, 연속 소둔 공정에서 1050℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도에서 3 ~ 4분간 연속 소둔 열처리를 실시하고, 일반적인 냉각 속도 (5 ~ 25℃/sec)로 냉각하는 제조 방법.
상기 두 가지의 방법으로 린 듀플렉스 스테인리스 열연 강판을 생산하고, 종래의 방법과는 다른 본 발명의 일 실시예에 따른 생산 공정에 의한 미세조직적 특이성으로 인해 열연 강판의 상온 연신율을 향상시킬 수 있음에 대해 이하 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에서 대상으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강의 강 조성의 한정 이유에 대해서 살펴보면 다음과 같다. 이때, 성분에 대한 %는 질량 %를 의미한다.
C: C는 고용강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이나, 함량이 과다 시 페라이트-오스테나이트 상 경계에서 내식성에 유효한 Cr과 같은 탄화물 형성 원소화 쉽게 결합하여 결정립계 주위의 Cr 함량을 낮추어 부식 저항성을 감소시키기 때문에 내식성을 극대화하기 위해서는 C의 함량을 0.06% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Si: Si는 탈산 효과를 위하여 일부 첨가되나, 또한 페라이트 안정화 원소로도 작용하기 때문에 일부 첨가한다. 과다할 경우 충격인성과 관련된 기계적 특성을 저하시키므로 1.5% 이하로 제한한다.
Mn: Mn은 용탕 유동도를 조절하기 위하여 약 1.5% 정도 함유하는 것이 일반적이나 고가의 Ni 대치용으로 함량을 증가시킬 수 있으며, 이 경우 부수적으로 열간가공성의 향상효과를 얻을 수 있다. 함량이 과다하면 강 중의 S와 결합하여 MnS를 형성하고 내식성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 열간가공성도 나빠지므로, Mn의 함량을 2% 이하로 제한한다.
Cr: Cr은 Mo와 함께 페라이트 안정화 원소로 duplex 스테인리스 강의 페라이트상 확보에 주된 역할을 할 뿐만 아니라, 내식성 확보를 위한 필수 원소이다. 함량을 증가시키면 내식성이 증가하나 상분율 유지를 위하여 고가의 Ni 함량도 비례적으로 증가 되어야 하므로, lean duplex 스테인리스강의 상분율을 유지하면서 적정한 내식 수준을 확보하기 위해서 Cr의 함량을 19 ~ 23%로 제한한다.
Ni: Ni은 Mn 및 N와 함께 오스테나이트 안정화 원소로 duplex 스테인리스 강의 오스테나이트 상의 상분율 확보에 주된 역할을 한다. 원가절감을 위하여 가격이 비싼 Ni 함량 감소는 다른 오스테나이트 상 형성 원소인 Mn과 N 의 함량 증가로 상쇄될 수 있으나, 과도한 Ni 함량 감소는 Mn 및 N 함량의 과다로 오히려 내식성 및 열간가공성 감소 또는 Cr 및 Mo의 함량 감소로 인해 내식성 확보가 곤란하므로, Ni의 함량을 1.8 ~ 3.5%로 제한한다.
Mo: Mo는 Cr과 같이 페라이트 안정화 원소인 동시에 강력한 부식저항성 향상 원소이다. 그러나 매우 고가의원소이고, 함량이 과다하면 열처리시 쉽게 시그마상을 형성하여 내식성 및 충격인성을 저하시키는 단점이 있다. 본 발명에서 Mo의 역할을 상분율 확보를 위한 Cr의 보조 역할 및 적정 내식성 확보이며, 제조원가의 절감을 위해 Mo의 함량을 0.5 ~ 1.0%로 제한한다.
Cu: Cu는 Ni, Mn 및 N와 같이 오스테나이트 상을 안정화시키는 원소로 알려져 있으며, 황산 분위기에서 스테인리스 강의 내식성을 증가시키는 것으로 알려져 있다. 하지만 1% 이상의 Cu 함량은 공식저항성을 감소시키는 것으로 알려져 있으며, 스테인리스강의 열간가공성을 저하시키는 원소로 알려져 있으므로, Cu의 함량을 0.5 ~ 1.0%로 제한하는 것이 바람직하다.
N: Duplex 스테인리스 강에서 N은 Ni와 함께 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하는 원소 중의 하나이며, N 함량 증가는 부수적으로 내식성 증가 및 고강도화를 꾀할 수 있다. 그러나 N의 함량이 너무 높으면 열간가공성을 감소시켜 실수율을 저하시키고, 반면에 N 함량이 너무 낮으면 상분율 확보를 위해 Cr 및 Mo 함량도 낮추어야 하며 용접부 강도 및 상 안정성 확보가 곤란하다. 따라서 N 함량은 0.16 ~ 0.30%로 제한하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 Creq값의 한정 이유에 대해서 설명한다. 이때, 성분에 대한 %는 질량 %를 의미한다.
하기의 수학식에서의 Creq는 일반적으로 스테인리스강에 있어서 페라이트 생성 원소인 Cr, Mo, Si, Nb의 영향을 Cr의 영향으로 환산한 지수로서 알려져 있다. 이때, 본 발명에서는 합금 성분 중 Nb가 포함되지 않기 때문에, Creq 식에서 Nb항을 제외하였다.
Figure 112013039439499-pat00003
상기의 수학식 3에 의해, Cr, Mo, Si의 합금원소가 페라이트 상의 안정성에 기여하는 정도를 지수화할 수 있으며, Ni 함량을 저감한 린 듀플렉스 스테인리스강에 있어서 페라이트 상과 오스테나이트 상 간의 균형을 이룰 수 있도록, 본 발명에서는 Creq의 값을 19.5 이상, 26.3 이하 범위로 제한한다.
계속하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 Nieq값의 한정 이유에 대해서 설명한다. 이때에도, 성분에 대한 %는 질량 %를 의미한다.
상기의 수학식 3과 마찬가지로, 하기의 수학식에서의 Nieq는 스테인리스강에 있어서 오스테나이트 생성 원소인 C, Mn, Ni, Cu, N의 영향을 Ni의 영향으로 환산한 지수이다.
Figure 112013039439499-pat00004
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 경우, Ni 함량을 1.8 ~ 3.5%로 제한하였고, 이를 바탕으로, 페라이트 상과 오스테나이트 상 간의 균형을 이룰 수 있도록, 각 합금 원소의 함량을 조절한다. 그 결과, 본 발명에서는 린 듀플렉스 스테인리스강에서의 Nieq값을 6.9 이상, 15.8 이하 범위로 제한한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 열연 강판의 제조 조건에 대해서 설명한다.
통상적으로, 린 듀플렉스 스테인리스강의 열연 강판 제조를 위해서는, 용강을 일정한 크기를 가지는 몰드에 부어 느린 냉각속도로 상온까지 냉각시켜 슬라브를 제조하고, 제조된 슬라브를 1200? 이상의 고온에서 장시간 재가열한 후 일정 두께까지 열간압연 및 권취하여 제조하게 된다. 이렇게 제조된 린 듀플렉스 스테인리스 열연 강판은 압연 방향을 따라 길게 연신된 미세조직을 갖게 된다.
이에 비해, 본 발명에서는 무작위 방향성을 가지는 미세조직을 얻기 위하여, 상기와 같이 조성되는 린 듀플렉스 스테인리스강의 용강을 두께를 얇게 주조하여 빠른 냉각 속도를 얻을 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 얇게 주조하여 급속 냉각시키는 과정은 800 ~ 1200℃의 평균 냉각 속도를 만족할 수 있다.
평균 냉각 속도가 800℃ 미만일 경우에는 냉각 속도가 느려 판재의 국부적인 온도 상승이 우려되고, 이 경우 페라이트의 부피 분율이 60% 이상으로 높아지게 되어 요구되는 상온 연신율(일례로, 40% 이상)을 가질 수 없게 된다. 그리고, 평균 냉각 속도가 1200℃를 초과하는 경우에는 소재의 과응고 현상으로 소재 내 페라이트 분율이 40% 이하가 되어 요구되는 항복강도를 만족할 수 없게 되므로, 얇게 주조하여 급속 냉각시키는 과정은 800 ~ 1200℃의 평균 냉각 속도를 만족하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 린 듀플렉스 스테인리스강은 성분 중 질소의 함량이 0.16% 이상인 고질소 강으로서, 주조 시 미세조직 내 질소 pore 또는 응고 불균일에 의한 기공이 존재할 수 있으므로, 미세조직의 건전성을 위하여 응고되는 과정에서 1000~1150? 사이의 온도에서 30%의 압하율을 소재에 부여한다.
응고되는 과정 중에서 압연이 이루어지는 온도가 1000℃ 미만일 경우에는 설비 압연 하중 이상으로 부하가 걸리기 때문에 압연 자체가 이루어지지 않게 되고, 1150℃를 초과하는 경우에는 소재의 냉각 속도가 느려야 하기 때문에 앞서 설명한 바와 같은 요구되는 상온 연신율을 만족할 수 없는 문제점을 갖게 된다는 점에서, 1000 ~ 1150℃에서 압연이 이루어지는 것이 바람직하다.
요컨대, 용강을 얇게 주조하여 평균 냉각 속도 800 ~ 1200℃로 급속 냉각시키는 과정 중 1000 ~ 1150℃의 온도 범위에서 30%의 압하율로 소재를 압연할 수 있다.
또한, 소재에 부여되는 압하율이 20% 이하인 경우에는 주조시 발생하는 주조 결함을 완전히 제거하지 못하고, 35% 이상인 경우에는 압연 하중이 과도하게 작용하여 소재 형상에 악영향을 미친다는 점에서, 압하율의 범위는 20 ~ 35%로 설정할 수 있으나, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여, 30%의 압하율을 적용하는 것으로 가정한다.
이러한 공정을 통하여 제조된 소재는 최종 두께가 2.1 ~ 2.5 mm로서 추가적인 재가열이나 열간압연 없이 연속주조로 생산되는 종래 린 듀플렉스 스테인리스강 대비 얇은 두께를 갖는다.
상기 급속 냉각을 통한 린 듀플렉스 스테인리스강은 주조 및 30% 압하 후 연속 소둔 라인에서 종래 린 듀플렉스 스테인리스 강과 마찬가지로 1060℃에서 3 ~ 4분간 소둔 열처리될 수 있으며, 소둔 열처리 후 산세를 통한 소둔 스케일 제거 공정을 통하여 제조될 수 있다.
연속 소둔 열처리를 위한 온도 범위와 관련하여, 1050℃ 미만인 경우에는 요구되는 재결정율을 확보하지 못하게 되고, 1100℃를 초과하는 경우에는 소재의 형상이 불량하게 된다는 점에서, 연속 소둔은 1050 ~ 1100℃의 온도 범위에서 수행될 수 있으며, 상기 온도로 3 ~ 4분 동안 연속 소둔 열처리함으로써 소재 내 미세조직의 오스테나이트 및 페라이트 상의 재결정이 완료되고 요구되는 40% 이상의 상온 연신율을 확보할 수 있게 된다.
계속하여, 통상 조건으로 제조된 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조 조건에 대해서 설명한다.
1500? 이상의 고온에서 완전 용해된 린 듀플렉스 스테인리스강의 용강을 두께 150 ~ 200 mm의 슬라브로 연속 주조하여 상온까지 냉각시킨 후 1200? 이상의 고온에서 장시간 숙열하여 두께 2.5 mm까지 열간압연할 수 있다.
그리고, 열간압연 후 권취하여 연속 소둔 설비에서 1060?에서 3 ~ 4분간 연속 소둔 열처리를 하였으며 소둔 열처리 후 산세를 통한 소둔 스케일 제거 공정을 통하여 제조될 수 있다.
다음의 표는 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 조성범위를 갖는 린 듀플렉스 스테인리스강의 시편들에 대한 성분 분석 결과를 나타낸다.
Figure 112013039439499-pat00005
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 시편들은 앞서 설명한 조성 범위를 만족하고 있음을 확인할 수 있다.
그리고, 다음의 표는 상기의 표 1의 성분조성을 갖는 린 듀플렉스 스테인리스강 시편들에 대한 공정조건을 나타낸다. 이때, 표 1에 나타난 5개의 시편 중 임의의 하나의 시편에 대하여 하기와 같은 공정조건이 적용될 수 있으며, 일례로, 표 1에서의 위에서 네 번째, 다섯 번째 시편에 대해 하기의 공정조건이 적용될 수 있다.
Figure 112013039439499-pat00006
그리고, 도 1은 상기의 표 2에 나타난 공정 조건에 따라 생산된 소재의 미세조직을 도시하는 도면이다. 이때, 도 1a와 도 1b는 표 2에 나타낸 비교예 A와 B 조건을 이용하여 생산된 소재의 미세조직을, 도 1c와 도 1d는 표 2에 나타낸 발명예 C와 D 조건을 이용하여 생산된 소재의 미세조직을 각각 도시한다.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 오스테나이트와 페라이트가 각각 54:46, 52:48의 비율로 공존하는 미세조직을 보여주고 있다.
두 상 모두 압연 방향과 평행한 방향으로 큰 종횡비(aspect ratio)를 가지고 길게 연신된 형태를 가짐을 알 수 있으며, 오스테나이트는 결정립 내에 소둔에 의한 소둔 쌍정 및 재결정이 일어난 것을 확인할 수 있는 반면, 페라이트의 경우에는 조대한 결정립이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
한편, 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 급속 응고를 통해 생산된 린 듀플렉스 스테인리스강의 미세조직을 나타내고 있다.
오스테나이트와 페라이트의 분율은 조성된 성분의 범위가 동일하기 때문에 크게 차이가 나지 않으며, 각각 50:50, 52:48의 상분율을 보이고 있다.
또한, 도 1a 및 도 1b와는 달리 한 방향으로 연신된 형태의 결정립이 아닌 방향성이 없는 결정립 형상을 보이고 있음을 알 수 있다. 이는 통상 공정과는 달리, 열연 재가열 공정이 생략되었고, 열간압연이 되었다고 하더라도 총 압하율이 30%로서 통상 공정 대비 상당히 적은 양이기 때문에 급속 응고 시에 형성된 미세조직이 방향성을 가지지 못하였기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세조직적 형상을 갖는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판에 대하여 ASTM 규격에 의거하여 상온 기계적 물성을 평가한 결과는 다음의 표에 나타난 바와 같다.
Figure 112013039439499-pat00007
그리고, 도 2는 상기의 표 2에 나타난 공정 조건에 따라 생산된 소재의 상온 연신율의 변화를 도시하는 도면이다.
도 2 및 상기의 표 3을 참조하면, 공정조건에 따라 항복강도는 약 520 ~ 550 MPa, 인장강도는 약 680 ~ 700 MPa 정도로 유사한 반면, 연신율의 경우에는 A 및 B 공정의 소재가 평균적으로 약 36%, C 및 D 공정의 소재가 평균적으로 42 ~ 43% 정도의 연신율을 가지는 것을 알 수 있으며, 공정조건에 따라 약 6 ~ 8% 정도의 큰 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다.
상기 기계적 물성의 차이는 각 소재의 미세조직적 형상의 차이에 기인하는 것으로 볼 수 있다.
즉, A 및 B 공정 소재의 경우, 이미 열간압연 공정에서 압연 방향으로 길게 연신된 형태의 미세조직을 가지고 있기 때문에, 상온에서 같은 방향으로 인장응력을 가할 경우 미세조직이 어느 정도 연신이 되다가 소재가 받을 수 있는 임계 에너지를 초과하면 파단이 일어나게 된다.
반면, 방향성이 없는 미세조직에 일정한 방향으로 인장응력이 가해지면, 응력이 작용하는 방향으로 미세조직의 회전이 발생하게 되며, 결정립의 회전에 의한 일부 에너지의 상쇄로 소재가 받을 수 있는 임계 에너지가 A, B 공정 소재보다 높아져 더 향상된 연신율을 가지게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 린 듀플렉스 스테인리스강에 비해 우수한 상온 연신율을 확보하는 린 듀플렉스 스테인리스 열연 강판을 제공할 수 있으며, 이에 따른 품질 개선 및 수요 창출에 의한 경제성 향상을 도모할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법은, 용강을 주조하여 급속 냉각시키는 단계(S310), 및 연속 소둔 열처리하는 단계(S320)를 포함한다.
급속 냉각시키는 단계(S310)는 앞서 설명한 바와 같이, 무작위 방향성의 미세조직이 획득될 수 있도록 빠른 냉각 속도로 이루어지며, 일례로, 적어도 800 ~ 1200℃/s의 평균 냉각 속도로 이루어질 수 있다.
이때, 빠른 냉각 속도를 위해서는 린 듀플렉스 스테인리스의 용강이 두께 3.0 ~ 3.5 mm를 갖는 판재 형태로 주조되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 냉각시키는 단계(S310)는 앞서 설명한 바와 같이, 급속 냉각된 소재의 페라이트 기지조직 내에 오스테나이트가 침상형태를 유지할 수 있도록, 판재 형태로 얇게 주조되는 소재를 급속 냉각시키는 과정 중 소정의 온도에서 압연하는 단계(미도시)를 포함한다.
이때, 압연하는 단계(미도시)는 판재 형태로 얇게 주조되는 소재에 대해 급속 냉각시키는 과정 중 1000 ~ 1150℃의 온도에서 30%의 압하율로 이루어질 수 있다.
이는 기존의 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법, 즉, 느린 속도로 상온까지 냉각시켜 슬라브를 제조하고, 제조된 슬라브를 1200℃ 이상의 고온에서 장시간 재가열한 후 일정 두께까지 열간압연 및 권취하는 것과는 달리, 용강을 얇게 주조하여 급속 냉각시키는 과정 중 1000 ~ 1150℃ 온도에서 상당히 작은 압하율로 압연하는 것으로서, 소재가 압연하는 단계(미도시)를 거치더라도 급속 응고 시에 형성된 미세조직이 방향성을 갖지 않도록 한다.
그리고, 압연 후, 급속 냉각된 소재는 연속 소둔 장비를 통해 연속 소둔 열처리된다(S320).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연속 소둔 열처리 단계(S320)는 1050 ~ 1100℃ 온도로 3 ~ 4분 동안 이루어질 수 있다.
이러한 본 발명의 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법은 기존의 린 듀플렉스 스테인리스 강과 성분의 범위는 동일하나 통과 공정 조건 차이에 의한 미세조직 제어로 상온 연신율을 기존 소재 대비 동등 이상으로 향상시키는 장점을 갖는다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법에 있어서,
    상기 린 듀플렉스 스테인리스의 용강을 3.0~3.5mm의 두께를 갖는 판재 형태로 얇게 주조하여 800 ~ 1200℃/s의 평균 냉각 속도로 급속 냉각시키는 단계; 및
    상기 급속 냉각된 소재를 1050 ~ 1100℃ 온도로 3 ~ 4분 동안 연속 소둔 열처리하는 단계;를 포함하되,
    상기 급속 냉각시키는 단계는, 상기 급속 냉각된 소재의 페라이트 기지조직 내에 오스테나이트가 침상형태를 유지하도록, 상기 판재 형태로 얇게 주조되는 소재를 상기 급속 냉각시키는 과정 중 1000 ~ 1150℃에서 20 ~ 35%의 압하율로 압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판은 상온 연신율이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스 열연강판 제조 방법.
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