KR101518578B1 - 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판에 관한 것이다. 본 발명은 석탄재에 의해 발생하는 침식에 대한 저항성을 향상시켜 수명을 증가시키고, 황산 및 염산이 복합적으로 존재하는 부식환경에서도 우수한 내식성을 확보함과 동시에 표면품질 또한 뛰어난 강판을 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 일 실시형태는 P를 첨가함으로써 내마모성을 크게 향상시키고, P 첨가에 따른 내식성 저하 문제를 해결하기 위해 성분계와 열간압연공정조건을 제어함으로써 부식환경하에서 우수한 내식성을 갖는 내식층이 형성되도록 함으로써 우수한 황산 및 염산 복합 내식성을 확보하고, 표면품질 또한 양호한 강판 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판 및 그 제조방법{STEEL FOR COMPLEX CORROSION RESISTANCE TO HYDROCHLORIC ACID AND SULFURIC ACID HAVING EXCELLENT WEAR RESISTANCE AND SURFACE QUALITIES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화력 발전소의 탈황 또는 탈질설비의 배연 설비 등으로 사용될 수 있는 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
석탄을 연료로 사용하는 발전소에서는 배연과정에서 석탄재가 배관 등에 충돌하여 발생하는 침식 또한 매우 심각하여 배관 또는 구조물의 수명에 큰 영향을 주는 인자가 된다. 특히 석탄재가 충돌한 부위는 침식도 되지만 그 부위는 표면적이 넓어져 다른 부위보다 더 빨리 부식이 되는 문제점이 있다. 이러한 석탄재의 충돌에 의한 침식은 내마모성을 향상시킴으로써 방지할수 있는데, 내마모성은 강도와 비례하는 물성으로 강판의 강도를 향상시킴으로써 개선시킬 수 있다. 강판의 강화키시기 위한 대표적인 방법으로는 고용강화가 있는데, 대표적인 고용강화원소로는 Si, P 등을 들 수 있다. 그러나, 일반적으로 Si는 적스케일을 발생시키는 문제점이 있고, P는 강화효과가 가장 높고 싸다는 장점이 있지만 내식성을 저하하는 문제가 있다고 알려져 있다.
일반적으로 황산/염산 복합 내식강은 황산 및 염산분위기에서 부식을 지연시키기 위하여 강중에 Cu를 다량 첨가하는 것으로 알려져 있다. Cu는 다른 첨가 원소에 비해 황산 부식속도를 크게 지연시키는 효과가 월등하지만 많이 첨가할 경우 열간압연시 크랙발생 등의 문제가 발생한다. 또한, Cu는 융점이 비교적 낮아 다량 첨가할 경우 Cu가 정출되어 슬라브의 코너 등에 크랙을 발생시켜 열간압연 후에는 표면결함으로 잔존하게 되며, 이러한 표면결함은 부식환경에 노출되면 다른 부위보다 먼저 부식되거나, 가공시 그 부위가 파단되는 등의 문제점이 있다. 이에 따라, 특허문헌 1 내지 3과 같이, Cu를 적당량 첨가하고 다른 원소를 복합 첨가하는 강이 개발되었으나, Cu의 함량이 낮아짐에 따라 내식성이 저하된다는 문제를 가지고 있다.
한편, 슬라브를 열간압연하기 위하여 재가열하는 과정에서 표면에 두꺼운 스케일이 생성되는데 이 스케일은 대부분 조압연 전후에 고압수 분사에 의해 제거된다. 그러나, Fayalite(Fe2SiO4) 성분의 스케일이 많이 생성되면 고압수 분사에도 완전히 탈락되지 않아 열간압연 후 적 스케일(scale)이 생성되고, 표면에 얼룩무늬가 남아 외관이 크게 나빠지고 표면상태가 균일하지 못하여 부식환경에서도 균일하게 부식이 되지 못하여 또 다른 문제를 야기할 수 있다.
일본 공개특허공보 특개1997-025536호 일본 공개특허공보 특개1998-110237호 한국 공개특허공보 제2009-0070249호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 성분계와 공정조건을 적절하게 제어함으로써 우수한 내마모성을 확보하여 석탄재에 의해 발생하는 침식에 대한 저항성을 향상시켜 수명을 증가시키고, 황산 및 염산이 복합적으로 존재하는 부식환경에서도 우수한 내식성을 확보함과 동시에 표면품질 또한 뛰어난 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.15%이하(0은 제외), Si: 0.1%미만(0은 제외), Mn: 0.5~1.5%, S: 0.02%이하, P: 0.03초과~0.15%, Al: 0.05%미만, Cu: 0.2~1.0%, Ni: 0.1~0.4%, Co: 0.03~0.1%, Sb: 0.05~0.15%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 표면 직하에 100~300nm 두께의 Cu, Co, Ni 및 Sb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단독 또는 복합 농화층이 형성된 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판을 제공한다.
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.15%이하(0은 제외), Si: 0.1%미만(0은 제외), Mn: 0.5~1.5%, S: 0.02%이하, P: 0.03초과~0.15%, Al: 0.05%미만, Cu: 0.2~1.0%, Ni: 0.1~0.4%, Co: 0.03~0.1%, Sb: 0.05~0.15%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1100~1300℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 850~950℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계; 상기 열연강판을 60~100℃/sec로 냉각하는 단계; 상기 냉각된 강판을 650~750℃에서 권취하는 단계; 및 상기 권취된 강판을 50~100℃/hr로 300℃이하까지 냉각하는 단계를 포함하는 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 강도의 향상을 통해 내마모성을 향상시켜 수명이 매우 증가될 뿐만 아니라, 농화층의 형성을 통해 부식환경에서 부식이 잘 일어나지 않는 내식층이 형성되도록 하여 황산 및 염산이 복합적으로 존재하는 환경에서도 우수한 내식성을 가지고, 탈락이 용이하지 않은 스케일이 생성되지 않아 표면품질이 우수한 강을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시편들의 Q값과 부식감량간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시편들의 인장강도와 마모깊이간의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명자들은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하던 중, P를 첨가함으로써 내마모성을 크게 향상시키고, P 첨가에 따른 내식성 저하 문제를 해결하기 위해 성분계를 보다 적극적으로 제어함과 동시에, 열간압연공정에서 공정조건을 제어함으로써 부식환경하에서 우수한 내식성을 갖는 내식층이 형성되도록 함으로써 황산 및 염산이 복합적으로 존재하는 부식환경에서 매우 뛰어난 내식성을 확보할 수 있다는 식견하에 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명을 설명한다.
C: 0.1중량%이하(0은 제외)
C는 강도를 향상시키기 위해 첨가하는 원소이나, 0.15%를 초과할 경우에는 용접성이 매우 저하되어 용접 적용시 결함이 발생할 가능성이 높고 내식성 또한 크게 저하한다. 따라서, 상기 C는 0.15중량%이하의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.13중량%이하, 보다 바람직하게는 0.12중량%이하, 가장 바람직하게는 0.1중량%이하의 범위를 갖는 것이 유리하다.
Si: 0.1중량%미만(0은 제외)
Si는 황산/염산 내식성 향상과 강도 향상을 목적으로 첨가하는 원소이다. 다만, 상기 Si가 0.1중량%이상일 경우에는 Fayalite라는 고압수에도 잘 탈락되지 않는 성분의 스케일이 생성되어 적스케일 결함을 유발하여 강판의 부식이 불균일하게 진행되어 국부부식으로 이어질 가능성이 있으므로, 상기 Si의 함량은 0.1중량%미만의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.08중량%이하의 범위를 갖는 것이 유리하다.
Mn: 0.5~1.5중량%
Mn은 강중에 고용되어 있는 황을 망간황화물로 석출함으로써 상기 고용 황에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하는 역할을 하며, 고용강화 효과를 발현하는 원소이다. 상기 Mn이 0.5중량%미만일 경우에는 MnS석출량이 적어 FeS생성에 의한 적열취성 발생 가능성이 있고 목표강도를 확보하기 곤란하다는 단점이 있으며, Mn함량이 1.5중량%를 초과하는 경우에는 적열취성이 발생할 확률이 적을 뿐만 아니라, 첨가량대비 강도 상승효과가 적으므로, 상기 Mn의 함량은 0.5~1.5중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mn의 하한은 보다 바람직하게는 0.6%인 것이 유리하며, 상기 Mn의 상한은 보다 바람직하게는 1.3중량%인 것이 유리하다.
S: 0.02중량%이하
S는 제조공정상 불가피하게 함유되는 불순물이나, 0.02중량%를 초과하는 경우에는 열간취성에 의한 결함이 발생할 가능성이 높고 내식성을 저하시키기 때문에, 상기 S의 함량은 0.02중량%이하로 제어하는 것이 바람직하다.
P: 0.03초과~0.15중량%
P는 내마모성을 크게 향상시키는 원소로서, 본 발명에서 달성하고자 하는 내마모성을 확보하기 위해서는 0.03중량%을 초과하여 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 P는 첨가량이 증가할수록 내마모성을 향상시키는데 유리하나, 0.15중량%를 초과하는 경우에는 청열취성이 발생할 우려가 있으므로, 상기 P는 0.03초과~0.15중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 상기 P는 0.051~0.15중량%의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하다.
Al: 0.05중량%미만
Al은 알루미늄 킬드강(Al-Killed)강 제조시 불가피하게 첨가되는 원소이나, 상기 Al이 0.05% 함유되는 경우에는 용접성이 크게 저하하게 되므로, 상기 Al의 함량은 0.05중량%미만의 범위로 제어되는 것이 바람직하다.
Cu: 0.1~1.0중량%
Cu는 황산/염산 부식환경에서 부식이 일어나는 것을 지연하는 역할을 하는 원소로서, 상기 효과를 위해, 0.1중량%이상 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 Cu가 1.0중량%를 초과하는 경우에는 주조된 슬라브에 크랙이 발생하여 압연 후에는 표면결함이 발생하는 단점이 있으므로, 상기 Cu는 0.1~1.0중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Cu의 하한은 보다 바람직하게는 0.2중량%인 것이 유리하며, 상기 Cu의 상한은 보다 바람직하게는 0.8중량%인 것이 유리하다.
Ni: 0.1~0.4중량%
Ni는 황산/염산 부식환경에서 부식이 일어나는 것을 지연하는 역할을 하는 원소로서, 상기 효과를 위해, 0.1중량%이상 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 Ni가 0.4중량%를 초과하는 경우에는 내식성 확보 효과나 Cu의 첨가에 의해 발생할 수 있는 결함을 억제하는 효과가 포화되고, 이로 인해 생산원가가 증가되는 단점이 있으므로, 상기 Ni는 0.1~0.4중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1~0.35중량%의 범위를 갖는 것이 유리하다.
Co: 0.03~0.1중량%
Co는 부식환경에서 Cu를 활성화하여 표면에 부식생성물의 생성을 용이하게 하거나 부식환경에서 Co산화물을 생성하여 내식성향상 작용을 하는 원소로서, 상기 효과를 위해서 0.03중량%이상 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 Co는 첨가량이 증가할수록 내식성이 향상되지만, 0.1중량%를 초과하는 경우에는 첨가량에 비해 내식성 향상 효과가 높아지지 않으므로, 상기 Co는 0.03~0.1중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
Sb: 0.05~0.15중량%
Sb는 강중에 첨가되어 복합부식환경에서 Sb산화물을 생성하여 황산/염산 내식성을 크게 향상하는 역할을 하며, 상기 효과를 위해서는 0.05중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 Sb는 첨가량이 증가할수록 내식성이 향상되지만, 0.15중량%를 초과하는 경우에는 첨가량에 비해 내식성 향상 효과가 높아지지 않으므로, 상기 Sb는 0.05~0.15중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Sb의 하한은 보다 바람직하게는 0.07중량%인 것이 유리하고, 상기 Sb의 상한은 보다 바람직하게는 0.12중량%인 것이 유리하다.
한편, 본 발명이 제안하는 강판은 전술한 성분계를 만족하는 것이 바람직하며, 내식성 및 표면품질 향상을 위하여, 하기와 같이 표현되는 Q 및 D가 각각 4.0~7.0 및 0.4~0.6의 조건을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
4.0 ≤ Q = 6-3×Cu-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co ≤ 7.0
상기 Q는 내식성을 향상시키기 위한 조건으로서 본 발명자들이 도출해낸 관계식이며, 상기 Q는 4.0~7.0의 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 Q가 7.0을 초과하는 경우에는 본 발명이 목표로 하는 3.0mg/㎠/Hr이하의 부식감량을 확보하기 곤란하여 우수한 내식성을 얻기 곤란하며, Q값이 낮아질수록 내식성은 향상되지만, 4.0미만일 경우에는 합금원소의 첨가량에 비해 내식성 향상 효과가 높아지지 않으므로, 상기 Q는 4.0~7.0의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
0.4 ≤ D = Ni/((6-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co-Q)/3) ≤ 0.6
상기 D는 표면품질을 향상시키기 위한 조건으로서 본 발명자들이 도출해낸 관계식이며, 상기 D는 0.4~0.6의 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 D값이 0.4미만일 경우에는 슬라브 에지크랙에 의한 표면결함이 발생하게 되는 문제점이 있다. 반면, 0.6을 초과하는 경우에는 표면결함 발생확률은 매우 낮아지나, 첨가되는 합금량이 많아져 비용이 과도하게 증가된다는 단점이 있다.
본 발명이 제안하는 강판은 그 표면 직하에 100~300nm 두께의 Cu, Co, Ni 및 Sb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단독 또는 복합 농화층이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 Cu, Co, Ni, Sb는 강재 제조시에는 단독 농화층으로 존재하거나 또는 (Cu,Sb), (Cu,Co), (Cu,Ni), (Co,Sb), (Co,Ni), (Sb,Ni), (Cu,Sb,Co), (Cu,Sb,Ni), (Cu,Co,Ni), (Sb,Co,Ni) (Cu,Sb,Co,Ni)와 같은 복합 농화층으로서 존재하다가 황산 및 염산에 의한 부식환경하에서는 단독 또는 복합 농화층으로 존재하거나, CuxO, CoxO, NixO, SbxO, (Cu,Sb)xO, (Cu,Co)xO, (Cu,Ni) xO, (Co,Sb)xO, (Co,Ni)xO, (Sb,Ni)xO, (Cu,Sb,Co)xO, (Cu,Sb,Ni)xO, (Cu,Co,Ni)xO, (Sb,Co,Ni)xO, (Cu,Sb,Co,Ni)xO 등과 같은 산화물의 형태로 단독 또는 복합 산화피막으로 존재하여 내식성을 매우 우수한 수준으로 향상시킨다. 상기 농화층이 100nm 미만일 경우에는 본 발명이 목표로 하는 3.0mg/㎠/Hr이하의 부식감량을 확보하기 곤란하여 우수한 내식성을 얻기 곤란하다. 상기 농화층은 두꺼워질수록 부식감량이 낮아지지만, 300nm를 초과하는 경우에는 다량의 합금 첨가 대비 내식성 향상 효과가 낮아질 뿐만 아니라 제조원가가 과도하게 상승하는 문제가 있으므로, 사익 농화층은 100~300nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 강판은 부식감량이 3mg/㎠/Hr이하로서 매우 우수한 내식성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 강판은 450MPa이상의 우수한 인장강도를 확보할 수 있어 부식환경에서 내식층이 0.3mm이하로 마모되어 우수한 내마모성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 표면결함 또한 발생하지 않는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 강판 제조방법에 대하여 설명한다.
전술한 바와 같이 제안되는 성분계를 갖는 강 슬라브를 1100~1300℃에서 재가열한다. 상기 재가열은 합금원소가 강재 내부 곳곳에 잘 확산되어 어느 한 영역에 편석되지 않도록 함으로써, 이후 열간압연, 냉각 및 권취공정에서 원자의 이동이 활발하게 이루어지게 하기 위한 공정이며, 이를 위해, 상기 재가열 온도는 1100℃이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 재가열 온도가 1300℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 저하될 수 있으므로, 상기 재가열 온도는 1100~1300℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기 재가열된 강 슬라브를 850~950℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 압연온도가 850℃미만일 경우에는 연신된 결정립의 생성으로 인해 연신율이 크게 저하하고 방향별 재질 편차가 심해질 우려가 있으며, 950℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 저하될 수 있으므로, 상기 마무리 열간압연온도는 850~950℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기 얻어진 열연강판을 강판 표면온도기준으로 60~100℃/sec로 냉각한다. 상기와 같은 높은 속도의 냉각을 통해 권취 후 내식성에 유리한 합금원소가 이동하는데 필요한 추진력을 증가시킬 있다. 다만, 상기 냉각속도가 60℃/sec미만일 경우에는 추진력이 낮아 원자이동이 어려워지며, 이에 따라 복합적인 부식환경에서 내식층의 형성량이 적어지는 단점이 있다. 상기 냉각속도가 증가할수록 원자이동의 추진력이 증가하나, 100℃/sec를 초과할 경우에는 내부 온도가 너무 낮아져 복열이 활발히 진행되지 않아 내식층 형성에 유리한 합금원소의 이동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 상기 냉각속도는 60~100℃/sec의 범위인 것이 바람직하다. 상기 냉각속도는 70~100℃/sec인 것이 보다 바람직하다.
이후, 상기 강판을 650~750℃에서 권취한다. 상기 권취온도가 650℃미만일 경우에는 권취공정에서 원자의 이동이 용이하지 않아 부식환경에서 내식층의 형성이 곤란할 수 있다. 상기 권취온도가 750℃를 초과하는 경우에는 열연강판의 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 급격히 저하될 수 있으므로, 상기 권취온도는 650~750℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 권취시에는 상기 강판의 표면이 복열현상에 의해 650℃이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 냉각 공정을 통해 강판 내부의 온도가 650~750℃의 범위를 갖도록 하더라도 상기 강판의 표면은 급냉에 의해 상기 온도범위보다 낮은 온도를 가지게 된다. 따라서, 상기 복열 과정을 거침으로써 내식층 형성에 유리한 합금원소의 이동이 활발해지도록 하고, 이를 통해 내식층이 충분한 두께로 형성되도록 할 수 있다. 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는 상기 복열을 거친 강판의 표면 온도가 650℃이상인 것이 바람직하다. 다만, 충분한 복열 과정을 거치라도 강판의 표면온도가 750℃를 초과하기는 어렵다.
상기 권취된 강판을 50~100℃/hr의 속도로 300℃이하까지 천천히 냉각한다. 상기 냉각속도가 과도하게 빠른 경우에는 내식층의 형성이 곤란할 수 있으므로, 상기 냉각속도는 100℃/hr 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하나, 50℃/hr미만일 경우에는 결정립의 크기가 과도하게 커져 강도가 낮아질 수 있으므로, 상기 냉각속도는 50~100℃/hr의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 냉각정지온도가 300℃를 초과하는 경우에는 Cu, Co, Ni, Sb와 같은 내식층 형성원소가 표면으로 충분히 확산되지 못하여 농화층의 형성이 어려워질 수 있으므로, 상기 냉각정지온도는 300℃이하의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 상기 조건을 만족하기만 하면 되므로, 상기 냉각정지온도의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 따라서, 상기 냉각속도는 50~100℃/hr의 범위인 것이 바람직하다. 상기 냉각속도는 50~90℃/hr인 것이 보다 바람직하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
(실시예)
하기 표 1과 같은 성분계를 갖는 강괴를 준비한 뒤, 1200℃에서 재가열한 뒤 1시간 유지하고, 900℃에서 열간압연을 실시하여 4.5mm 두께의 열연강판 시편을 제조하였다. 상기 열연강판 시편을 런아웃테이블(Run Out Table)에서 600℃(강판표면온도 기준)까지 80℃/sec의 하기 표 2의 조건에 기재된 냉각속도로 냉각하였다. 상기 시편을 권취로에서 하기 표 2에 기재된 온도 조건으로 권취한 뒤, 권취로에서 60℃/hr의 속도로 냉각하였다. 상기 시편을 권취로에서 추출하였으며, 이 때 시편의 온도는 250℃였고, 이후, 상온까지 공냉을 실시하였다. 이와 같이 제조된 시편들에 대하여 인장강도와 표면결함 여부를 측정하고, 황산-염산 복합부식조건에서 부식특성을 조사하기 위하여, 황산 16.9vol% + 염산 0.35vol% 혼합용액에 60℃에서 6시간 동안 침지하여 각 시편의 부식감량을 측정하였다. 또한 각 시편들의 부식감량 측정 후 시편의 단면을 절단하여 내식층의 두께를 측정하였다. 더불어, 20mm×30mm 크기의 시편에 스틸 그리트(steel grit)를 30분간 분사하여 마모시킨 뒤, 마모된 시편 중앙부분의 가장 많이 마모된 부분의 두께를 측정하여 내마모성을 평가하였다.
구분 합금조성(중량%)
C Si Mn P S Al Cu Ni Sb Co Q D
발명예1 0.082 0.02 0.88 0.058 0.009 0.035 0.42 0.18 0.09 0.05 4.64 0.43
발명예2 0.067 0.02 0.86 0.069 0.011 0.029 0.44 0.22 0.12 0.03 5.83 0.50
발명예3 0.069 0.03 0.78 0.092 0.010 0.018 0.52 0.22 0.13 0.04 6.12 0.42
발명예4 0.078 0.02 0.92 0.124 0.008 0.032 0.57 0.25 0.14 0.0.6 6.46 0.44
비교예1 0.035 0.38 0.54 0.010 0.012 0.030 0.30 0.21 0.08 0 5.05 0.70
비교예2 0.065 0.04 0.62 0.130 0.009 0.041 0.32 0 0.11 0 10.33 0
비교예3 0.069 0.35 0.75 0.110 0.011 0.038 0.28 0.21 0.08 0 9.61 0.75
비교예4 0.072 0.03 0.67 0.070 0.009 0.028 0.31 0.24 0 0 8.12 0.77
비교예5 0.082 0.02 0.88 0.048 0.009 0.035 0.35 0.24 0.09 0.05 4.40 0.69
Q = 6-3×Cu-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co
D = Ni/((6-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co-Q)/3)
구분 냉각속도
(℃/sec)		 권취온도
(℃)		 인장강도
(MPa)		 표면결함 여부 부식감량
(mg/㎠/Hr)		 내식층 두께
(nm)		 마모깊이
(mm)
발명예1 80 700 455 양호 2.4 250 0.25
발명예2 80 700 487 양호 2.6 230 0.23
발명예3 80 700 507 양호 2.7 210 0.21
발명예4 80 700 521 양호 2.9 190 0.18
비교예1 80 700 352 적스케일 2.7 200 0.42
비교예2 80 700 525 에지크랙 6.3 0 0.22
비교예3 80 700 503 적스케일 5.7 10 0.21
비교예4 80 700 492 양호 5.4 30 0.24
비교예5 30 500 465 양호 4.2 50 0.27
상기 표 1 및 2에서 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 성분계와 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 4의 경우에는 황산 및 염산에 의한 부식환경하에서 부식감량이 3mg/㎠/Hr이하로 매우 우수한 내식특성을 가지고 있음을 알 수 있다. 또한, 적스케일 또는 에지크랙 등의 표면결함이 발생하지 않아 매우 양호한 표면품질을 확보하고 있음을 알 수 있다. 더불어, 450MPa이상의 우수한 인장강도를 확보할 수 있음과 동시에 내식층의 마모깊이가 0.25mm이하로서 매우 우수한 내마모특성을 지니고 있을을 확인할 수 있다.
그러나, 비교예 1의 경우에는 Si가 과량 첨가되어 적스케일이 발생하였고, 인장강도는 352MPa로 낮아 내마모성이 저하된 것을 알 수 있다.
비교예 2의 경우에는 강도는 525MPa로 높은 수준이어서 내마모성을 우수하지만, Ni와 Co의 미첨가로 인해 D값 및 Q값이 본 발명의 조건을 벗어나 에지크랙이 발생하였음을 알 수 있고, 충분한 두께의 내식층이 형성되지 않아 부심감량 또한 6.3mg/㎠/Hr로서 본 발명예들에 비하여 매우 열위한 수준임을 알 수 있다.
비교예 3의 경우에는 Si가 과량 첨가되어 적스케일이 발생하였고, Q값도 본 발명의 조건에 크게 벗어나 부식감량이 5.7mg/㎠/Hr로서 본 발명예들에 비하여 매우 열위한 수준임을 알 수 있다.
비교예 4의 경우에는 표면결함은 발생하지 않았으나, Q값을 만족하지 않아 충분한 두께의 내식층이 형성되지 못하여 내식특성이 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예5의 경우에는 발명예 1과 거의 유사한 성분계이나, D값을 만족하지 않을 뿐 아니라, 본 발명의 제조조건을 만족하지 않아 부식감량이 4.2mg/㎠/Hr로서 본 발명예들에 비하여 매우 낮은 내식특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시편들의 Q값과 부식감량간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1에서 알 수 있듯이, Q값이 본 발명의 조건을 만족하는 경우에는 부식감량이 3.0mg/㎠/Hr이하로서 우수한 내식특성을 가지고 있는 반면, 본 발명의 조건을 벗어난 6.0이상인 경우에는 부식감량이 3.0mg/㎠/Hr를 초과하여 내식성이 열위한 것을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시편들의 인장강도와 마모깊이간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2에서 알 수 있듯이, 강도가 높을수록 마모깊이는 줄어들어 내마모성이 우수해지며, 본 발명의 조건을 만족하는 경우에는 높은 강도를 가져 내마모성을 우수한 수준으로 확보할 수 있으며, 이를 통해 설비의 수명을 연장시키는 효과를 발현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 중량%로, C: 0.1%이하(0은 제외), Si: 0.1%미만(0은 제외), Mn: 0.5~1.5%, S: 0.02%이하, P: 0.051~0.15%, Al: 0.05%미만, Cu: 0.1~1.0%, Ni: 0.1~0.4%, Co: 0.03~0.1%, Sb: 0.05~0.15%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    표면 직하에 100~300nm 두께의 Cu, Co, Ni 및 Sb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단독 또는 복합 농화층이 형성된 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 하기 관계식으로 표현되는 Q가 4.0~7.0인 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판.
    Q = 6-3×Cu-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 하기 관계식으로 표현되는 D가 0.4~0.6인 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판.
    D = Ni/((6-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co-Q)/3)
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 Cu, Co 및 Sb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상은 황산 및 염산에 의한 부식환경하에서 단독 또는 복합 농화층으로 존재하거나, 단독 또는 복합 산화피막으로 존재하는 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판은 부식감량이 3mg/㎠/Hr이하인 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판.
  7. 중량%로, C: 0.1%이하(0은 제외), Si: 0.1%미만(0은 제외), Mn: 0.5~1.5%, S: 0.02%이하, P: 0.03%초과 0.15%이하, Al: 0.05%미만, Cu: 0.1~1.0%, Ni: 0.1~0.4%, Co: 0.03~0.1%, Sb: 0.05~0.15%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1100~1300℃에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬라브를 850~950℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
    상기 열연강판을 60~100℃/sec로 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 강판을 650~750℃에서 권취하는 단계; 및
    상기 권취된 강판을 50~100℃/hr로 300℃이하까지 냉각하는 단계를 포함하는 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 P는 0.051~0.15%인 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 슬라브는 하기 관계식으로 표현되는 Q가 4.0~7.0인 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판의 제조방법.
    Q = 6-3×Cu-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 슬라브는 하기 관계식으로 표현되는 D가 0.4~0.6인 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판의 제조방법.
    D = Ni/((6-0.3×Si-5×Sb+45×P-45×Co-Q)/3)
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 권취시 상기 강판의 표면이 복열현상에 의해 650~750℃가 되도록 하는 내마모성 및 표면품질이 우수한 황산 및 염산 복합내식용 강판의 제조방법.

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