KR101569589B1

KR101569589B1 - 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101569589B1
Application number: KR1020130162738A
Authority: KR
Inventors: 강형구; 박미남; 김상석; 박수호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-11-16
Also published as: KR20150074699A

Abstract

본 발명은 에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물로 이루어진 슬라브를 연속주조하는 과정; 상기 슬라브를 열간압연하여 결정립이 결정립은 150㎛ 이하인(단, 0㎛ 제외) 열연강판을 제조하는 과정; 및 상기 열연강판을 연속소둔 열처리하는 제1 열처리 과정;을 포함한다.

Description

내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{FERRITIC STAINLESS STEEL HAVING EXCELLENTRIDGING RESISTANCE AND MENUFACTURING METHOD THERE OF}

본 발명은 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Ti, N을 첨가하여 미세한 입도로 주조가 가능하며, 페라이트 성분계로 연속소둔 방식으로 제조할 수 있으면서 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인리스강은 크게 페라이트계 스테인리스강과 오스테나이트계 스테인리스강으로 분류되며, 페라이트계 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 가격이 저렴하고 표면광택, 드로잉성 및 내산화성이 양호하여 주방용품, 건축 외장재, 가전제품, 전자부품 등에 널리 사용되고 있다.

페라이트계 스테인리스강은 상기와 같은 용도의 부품에 적용하기 위하여 성형가공 시 압연방향에 평행하게 주름형태의 표면결함이 발생되는데 이러한 현상을 리징(ridging)이라 한다.

리징의 발생원인은 근원적으로 조대한 주조조직에 기인한다. 즉, 주조조직이 압연 또는 소둔공정에서 파괴되지 않고 조대한 밴드조직으로 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께 방향 변형 거동으로 인해 리징 결함으로 표출된다.

이러한 리징 결함은 제품의 외관을 나쁘게 하기 때문에 성형 후에 리징이 발생한 부분에 추가의 연마공정을 필요로 하여 최종제품의 제조단가를 상승시키는 원인이 된다.

페라이트계 스테인리스강의 하나인 STS430강은 약 16중량%의 크롬(Cr)을 함유한 강으로 페라이트계 스테인리스강의 대표적인 강종이며, 가정용 양식기 및 가전제품 부품용으로 널리 사용되고 있다.

STS430강은 여타 페라이트계 스테인리스강 중에서 내리징성이 우수한 편이나 여전히 리징 결함은 발생하므로 연마 비용 절감 혹은 리징으로 인하여 유발되는 기계적 결함 감소를 위하여 지속적으로 리징 저감 페라이트계 스테인리스강이 요구되고 있는 실정이다.

STS430강의 내리징성이 여타 페라이트계 스테인리스강에 비하여 상대적으로 우수한 편에 속하는 이유는 주조 후 열연압연 완료되기까지의 구간에서 25~40% 정도의 오스테나이트 변태를 거치기 때문이다.

전술한 바와 같이, 페라이트계 스테인리스강에서 리징이 발생하는 이유는 주조 시 형성되는 조대한 조직 때문인데 STS430강에서는 일부 오스테나이트 변태로 인하여 이러한 주조 조직이 다소 제거되어 리징 발생이 완화된다.

그러나, 오스테나이트 변태 구간을 갖는 페라이트계 스테인리스강은 열간압연 후 오스테나이트 조직 분해를 위한 상소둔(BAF:Batch Annealing Furnace) 열처리가 필수적이나 이를 위하여 비용이 소모되어 생산비용을 상승시키고, 제조시간이 증대되며, 생산성이 저하되는 문제점을 가지고 가지고 있었다.

종래 상소둔을 실시하여 표면 품질이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 제조방법에 관해서는 "표면 품질이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법 (공개특허 10-2011-0077095)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.

그러나, 열간압연 후 상소둔 열처리를 실시함에 따라, 생산비용 및 제조시간이 증가되며, 생산성이 저하되는 문제점을 해결하지 못하였다.

공개특허 10-2011-0077095 (2011. 07. 07.)

본 발명은 상소둔 열처리 공정을 생략하면서 연속소둔 열처리를 가능하게 하여 생산원가를 절감시키면서 내징리성을 향상시킬 수 있는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물로 이루어진 슬라브를 연속주조하는 과정; 상기 슬라브를 열간압연하여 결정립이 150㎛ 이하인(단, 0㎛ 제외) 열연강판을 제조하는 과정; 및 상기 열연강판을 연속소둔 열처리하는 제1 열처리 과정;을 포함한다.

상기 제1 열처리 과정은, 연속소둔로를 통과하는 상기 열연강판의 평균온도가 875 ~ 1025℃가 되도록 열처리하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법은 상기 제1 열처리 과정을 거친 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 과정 및 상기 냉연강판을 연속소둔 열처리하는 제2 열처리 과정;을 더 포함한다.

이때, 상기 냉연강판의 결정립은 40㎛ 이하인(단, 0㎛ 제외)인 것을 특징으로 한다.

상기 제2 열처리 과정은, 연속소둔로를 통과하는 상기 냉연강판의 평균온도가 775 ~ 925℃가 되도록 열처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하며, C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하고, 결정 방위 {113}<361>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립의 분율이 15% 이하인 것을 특징으로 한다.

1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)

5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)

본 발명의 실시예에 따르면 Ti와 N의 함량을 제어하여 상소둔 공정을 생략할 수 있으면서, 페라이트계 스테인리스강의 내리징성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상소둔 공정을 생략함에 따라 생산원가를 절감시키고, 생산시간이 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강과 일반적인 페라이트계 스테인리스강의 슬라브 미세조직을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강과 일반적인 페라이트계 스테인리스강의 성형 가공 후 리징을 비교하기 위한 도면이며,
도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제1 열처리시 결정립의 크기와 리징 발생의 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제1 열처리에 있어서, 내리징성 확보가 용이한 열처리 온도를 설명하기 위한 도면이며,
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제2 열처리시 결정립의 크기와 리징 발생의 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제2 열처리에 있어서, 내리징성 확보가 용이한 열처리 온도를 설명하기 위한 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강과 본 발명의 일 실시형태에 따른 성분계로 제조되었으나, 연속소둔 열처리에 있어서 실시예에 벗어난 방법으로 제조된 페라이트계 스테인리스 강의 단면 미세조직을 보여주는 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 중량%로 Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하며, C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하는 것이 바람직하다.

1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)

5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)

이때, 상기 기호는 이들 각각의 중량%를 의미한다.

왜냐하면, 일반적으로 N가 함유된 일반적인 페라이트계 스테인리스 강에서는 상소둔(BAF:Batch Annealing Furnace) 열처리를 통해 크롬-질화물 때문에 형성되는 크롬 결핍층의 해소가 필수적이다. 그러나, 만약 상기 크롬 결핍층이 해소되지 않으면 내식성과 표면광택의 열화를 유발하는 문제점을 가지고 있다.

반면에, 본 발명의 실시예에 따르면, 티타늄(Ti)의 첨가를 통해 TiN 화합물을 형성시킴으로써 크롬-질화물의 함량을 낮추어 상소둔(BAF) 열처리를 실시하지 않더라도 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 효과가 으며, 통상적인 페라이트계 스테인리스강과 달리 N/C 비를 높게 제어하고 TiN 화합물의 형성을 촉진함에 따라, 등축정 입도가 미세한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하여, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하다.

또한, N 함량이 높음에도 불구하고 Ti를 첨가하여 기지에 고용되는 N 함량을 제어함으로써 연신율의 열화 없이 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하기 때문이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시 예에서의 성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명하기로 한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.

Cr: 12.5~16.5%

크롬(Cr)의 양은 12.5중량% 내지 16.5중량%인 것이 바람직하다.

왜햐하면, 크롬(Cr)은 강의 내식성을 향상시키기 위해 첨가하는 합금원소로, 상기 크롬이 12.5중량% 미만으로 포함되는 경우에는, 페라이트계 스테인리스강의 내식성이 저하되고, 16.5중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 제조단가 증가를 불필요하게 증가시키기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 실시 예에서의 상기 크롬은 12.5~16.5중량%로 한정한다.

C: 0.001~0.025%

탄소(C)의 양은 0.001중량% 내지 0.025중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 탄소(C)는 강의 오스테나이트 안정화원소이기 때문에 오스테나이트 분율을 최대화하는 작용을 하기 때문에 제한이 필요하며, 탄소(C)는 고용강화 원소로서 0.025 중량%를 초과하는 경우 연신율을 저하시켜 제품의 가공성을 저하시키고, 내식성을 감소시키며, 0.001중량%를 미만인 경우 추가 정련 비용을 발생시키기 때문이다.

이때, 상기 연신율은 페라이트계 스테인리스강의 냉연제품의 가공성을 알려 주는 품질특성 중 하나로서 널리 통용되는 용어이며, 상기 페라이트계 스테인리스강의 냉연제품을 1축 인장하였을 때 파단이 일어나는 순간까지 연신된 양을 초기 길이로 나눈 값으로부터 계산한다.

N: 0.01~0.05%

질소(N)의 양은 0.01중량% 내지 0.05중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 질소(N)는 주조 및 응고시 Ti와 결합하여 TiN 화합물을 형성함으로써 슬라브의 미세조직을 미세화시키는 효과가 있는, 본 발명에서 중요한 역할을 하는 원소로서 0.01중량% 이상으로 첨가하는 반면, 상기 질소가 0.05중량%를 초과하여 다량의 첨가되면 가공성을 저해시킬 뿐만 아니라 냉연제품의 스트레처 스트레인(Stretcher Strain)의 원인이 되기 때문이다.

Ti: 0.05~0.4%

티타늄(Ti)의 양은 0.05중량% 내지 0.40중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 티타늄(Ti)은 주편 조직의 등축정 입도를 미세화시키는 중요한 역할을 하는 원소로서, 탄소, 질소 등을 고정시켜 가공성을 향상시키는 역할을 하므로 0.05중량% 이상으로 첨가한다. 반면, 상기 티타늄이 0.40중량%을 초과하여 첨가되는 경우에는, 스테인리스강의 제조단가 증가 및 냉연제품의 슬리브(sliver) 결함의 원인이 되기 때문이다.

Al: 0.01~0.2%

알루미늄(Al)의 양은 0.01중량% 내지 0.2중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 알루미늄(Al)은 제강 시 탈산제 역할로 첨가되는 원소로서, 0.01중량% 이상으로 함유되는 반면, 알루미늄이 0.2중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 비금속 개재물로 존재하여 냉연스트립의 슬리브 결함의 원인이 되며 용접성 저하를 일으키기 때문이다.

Si: 0.01~0.5%

실리콘(Si)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 실리콘(Si)은 제강시 탈산제 역할로 첨가되는 원소이며, 페라이트 안정화원소이므로 0.01중량% 이상으로 함유되는 것이 좋다. 반면, 0.5중량%를 초과하여 다량 함유되면 재질의 경화를 일으켜서 연성을 저하되는 문제점을 갖기 때문이다.

Mn: 0.01~0.5%

망간(Mn)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 망간(Mn)은 강중에 불가피하게 포함되는 불순물이지만 다량으로 포함될 경우 용접시 망간계 퓸(fume)이 발생하며 MnS상 석출의 원인이 되어 연신율을 저하시키기 때문이다.

Cu: 0.01~0.5%

구리(Cu)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 구리(Cu)는 강중에 불가피하게 포함되는 불순물로서, 0.01% 이상 첨가함으로써 내식성이 개선되는 효과를 갖지만, 0.5%를 초과하여 첨가하면 가공성이 저하되는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

Mo: 0.001~0.5%

몰리브덴(Mo)의 양은 0.001중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 몰리브덴(Mo)는 0.010% 이상이 첨가되어 내식성, 특히 내공식성을 향상시키는 효과가 있으나, 고가의 원소로 0.5%를 초과하여 첨가되는 경우 제조 원가를 상승시키고, 가공성을 저하시키는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

Nb: 0.001~0.5%

나이오븀(Nb)의 양은 0.001중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 나이오븀(Nb)는 고가의 원소로서, 0.001% 이상이 첨가되어 고용 C, N을 탄질화물로 석출시켜 내식성 개선 및 성형성 향상에 효과를 갖는 반면, 0.5%를 초과하여 다량 첨가하게 되면 개재물에 의한 외관 불량 및 인성이 저하되며, 제조 원가를 상승시키는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

Ni: 0.01~0.5%

니켈(Ni)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 니켈(Ni)은 강중에 불가피하게 포함되는 불순물로서, 0.01%이상이 첨가되어 내식성을 향상시키는 효과를 갖는 반면, 다량 첨가하게 되면 오스테나이트 안정화도가 증가하고 고가의 원소로서, 제조 원가를 상승시키는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

전술한 원소들을 제외한 나머지 원소는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.

페라이트계 스테인리스강에서 리징을 유발하는 원인으로는 주조 시에 형성되는 조대한 결정립이 열연시에 제거되지 않고 압연되는 것을 들 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시형태에 따르면, 주조시에 형성되는 TiN 화합물에 의하여 미세한 등축정이 형성됨으로써, 미세한 조직을 가지는 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 제조하여 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하다.

이때, 상기의 미세한 등축정을 형성시키기 위해서는 상기 (1), (2)식을 만족하는 성분계로 주조하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 페라이트계 스테인리스 강의 C와 N의 함량은 제조사에 따라 차이가 있으나, 절대량이 많고 적음에 크게 상관없이 서로 함량의 차가 50% 이내로 유사하다. 반면 본 발명에서는 N/C 비를 1.5 이상 6 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, N의 함량이 상대적으로 많아야 함은 주조 시 조직을 미세하게 만들 수 있는 TiN 형성을 위하여 필수적이며, N이 일정함량 투입되더라도 모든 N이 TiN 화합물을 형성하는 것은 자연적인 거동 상 어려운 일이므로 상기의 Ti/N 비의 범주에 따라 Ti를 투입하여야 하기 때문이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강에서는 주조 후 상온에 이르기까지 오스테나이트 상변태를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.

왜냐하면, 오스테나이트 상변태를 포함하면, 특히 통상의 STS 430강과 같이 열간압연 구간에서 오스테나이트 상변태를 포함하면 열간압연 후에, 오스테나이트 상 분해 및 Cr 결핍층 해소를 위한 상소둔 열처리가 필수적이기 때문에 생산비용 및 생산시간이 증가되는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 완전 폐라이트 성분계로 상소둔 열처리 과정을 생략하고, 연속소둔 열처리를 실시함에 따라. 생산비용을 절감하고, 생산시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

전술한 바와 같이, 페라이트계 스테인리스강의 대표적인 강종인 STS 430강의 내리징성이 여타 페라이트계 스테인리스강에 비하여 상대적으로 우수한 것은 열간압연 구간에서 오스테나이트 상변태를 포함함으로써 주조 시 형성되는 조대한 조직을 일부 제거함으로써 가능한 반면, 본 발명에서는 오스테나이트 상변태를 포함하지 않는 성분계임에도 불구하고 상기의 성분계로 주조하여 미세한 주조조직을 형성함으로써 우수한 내리징성을 얻을 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 슬라브 단면 중심부 미세조직을 보여주는 도면이고, 도 1b는 일반적인 페라이트계 스테인리스강의 슬라브 단면 중심부 미세조직을 보여주는 도면이다.

도 1a에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 미세한 조직을 형성하는 반면, 일반적인 페라이트계 스테인리스강은 도 1b에서 나타난 바와 같이 조대한 결정립을 갖는 것을 알 수 있다.

일반적으로, 오스테나이트 상의 형성 여부는 소재를 900 ℃ ~ 1100 ℃ 범위에서 가열 후 ?칭한 후 미세조직을 관찰하여 판별할 수 있으며, 재료공학에서 통용되는 기준에 의거하여 판별할 수 있으므로 상세한 기준은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강과 일반적인 페라이트계 스테인리스강의 성형 가공 후 리징을 비교하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 도 2a와 같이 성형 가공시에도 리징 발생도가 획기적으로 개선되었음을 알 수 있는 반면, 도 2b와 같이 일반적인 페라이트계 스테인리스강에서는 성형 가공시 표면에 줄무늬 요철이 발생되는 문제점을 가지고 있다.

이와 같은, 내리징성의 향상은 상기 성분계로 주조함으로써 얻어지는 효과이나, 열간압연 및 냉간압연 후 열처리에 따라 그 특성이 향상된다. 따라서, 우수한 내리징성을 얻기 위해서는 하기에 기술하는 바와 같이 제조방법의 제어가 필수적이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물로 이루어진 슬라브를 연속주조하는 과정과 상기 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 과정; 및 상기 열연강판을 연속소둔 열처리하는 제1 열처리 과정;을 포함한다.

이때, 상기 열연강판의 결정립은 150㎛ 이하인(단, 0㎛ 제외) 것을 특징으로 한다.

도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제1 열처리시 결정립의 크기와 리징 발생의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내리징성은 상기 열연강판의 결정립은 150㎛ 이하인 경우 얻을 수 있다.

도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제1 열처리에 있어서, 내리징성 확보가 용이한 열처리 온도를 설명하기 위한 도면이다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 제1 열처리 과정의 온도는 875~1025℃가 되도록 연속소둔을 실시하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 소둔온도가 875℃ 미만의 온도에서 연속소둔을 실시하는 경우 TiC, TiN 등 석출물에 의한 재결정 방해에 의하여 재결정이 어려우며, 소둔온도가 1025℃를 초과하여 연속소둔을 실시하는 경우 결정립이 과도하게 성장하는 문제점을 갖기 때문이다.

본 발명에서 소둔온도라 함은, 소재가 연속소둔로를 통과하는 동안 가열되어 최대 온도에 도달한 후, 연속소둔로를 빠져 나와 냉각되기 직전까지의 온도의 평균값을 의미한다.

또한, 최대 온도는 일시적으로 측정되는 과도한 값이 아닌, 통상적인 범위에서 소재가 처하는 최대 온도를 의미하며, 리징 높이라 함은 열간압연 후 연속소둔한 소재를 이어서 냉간압연 및 연속소둔한 후에 15% 인장한 후 표면에서 인장방향에 수직한 방향으로 표면조도를 측정하여 최대 높이와 최저 높이의 차이를 의미한다.

바람직하게 본 발명의 일 실시형태에 따른, 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 제조방법은 상기 효과를 용이하게 얻을 수 있도록, 상기 제1 열처리 과정을 거친 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 과정과 상기 냉연강판을 연속소둔 열처리하는 제2 열처리 과정;을 더 포함하며, 이때, 상기 냉연강판의 결정립은 40㎛ 이하(단, 0㎛ 제외)로 형성되는 것이 바람직하다.

도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제2 열처리시 결정립의 크기와 리징 발생의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제2 열처리에 있어서, 내리징성 확보가 용이한 열처리 온도를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 나타난 바와 같이, 상기 냉연강판의 결정립 크기가 40㎛ 이하(단, 0㎛ 제외)를 갖도록 하고, 상기 제2 열처리 과정에서 소둔온도를 775~925℃로 연속소둔을 실시하는 경우 우수한 내리징성을 갖음을 알 수 있으며, 본 발명이 제공하는 소둔온도 범주를 벗어나는 범위에서 제조할 경우 결정립이 과도하게 성장하거나 재결정이 완료되지 않아 리징이 심해지는 것을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 제조방법에 따르면 주조 단계에서 결정립 미세화를 통하여 리징의 근원이 되는 주조 조직의 성장을 억제하고, 열간압연 후의 연속소둔, 이어서 냉간압연 후의 연속소둔 시에도 결정립 크기의 범주가 제한되어 내리징성의 향상을 얻을 수 있다.

도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 단면 미세조직을 보여주는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 성분계로 제조되었으나, 연속소둔 열처리에 있어서 실시예에 벗어난 방법으로 제조된 페라이트계 스테인리스 강의 단면 미세조직을 보여주는 도면이다.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법에 따르면 결정 방위가 {113}<361>으로 정의되는 결정립의 분율이 여타 페라이트계 스테인리스강에 비하여 현저하게 적음을 알 수 있다.

즉, 본 발명에서는 {113}<361> 방위로부터 어긋남 각이 15˚ 이내인 방위를 가지는 결정립의 분율이 15% 이하일 때 우수한 내리징성이 얻어지는 것을 알 수 있다.

이때, 결정방위는 후방산란전자회절(Electron-backscatter diffraction, EBSD)법을 이용하여 측정 용이하며, 이는 결정방위 측정에 있어서 널리 알려진 측정법이며 본 발명에서 굳이 결정방위 측정법을 제한하는 것은 아니다.

또한, 어긋남 각(misorientation angle)이란 비교 대상인 두 결정방위 사이의 각도를 가리킨다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다.

단, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.

	Cr	C	N	Ti	Al	Si	Mn	Cu	Mo	Nb	Ni
실시예 1	15.2	0.007	0.020	0.130	0.100	0.14	0.25	0.074	0.020	0.003	0.16
실시예 2	6.0	0.008	0.016	0.240	0.090	0.17	0.26	0.071	0.020	0.004	0.16
실시예 3	6.2	0.004	0.020	0.170	0.030	0.19	0.10	0.030	0.020	0.003	0.02
실시예 4	6.1	0.004	0.017	0.230	0.080	0.19	0.12	0.030	0.020	0.002	0.01
실시예 5	7.8	0.009	0.017	0.310	0.120	0.22	0.11	0.050	0.030	0.002	0.05
실시예 6	3.8	0.005	0.021	0.190	0.030	0.18	0.19	0.080	0.020	0.003	0.09
비교예 1	7.6	0.007	0.008	0.300	0.070	0.19	0.28	0.070	0.030	0.003	0.18
비교예 2	6.5	0.010	0.011	0.005	0.003	0.47	0.22	0.020	0.009	0.290	0.12
비교예 3	6.2	0.039	0.040	0.002	0.003	0.32	0.35	0.040	0.020	0.004	0.16
비교예 4	7.8	0.010	0.009	0.210	0.060	0.33	0.27	0.060	0.030	0.500	0.19
비교예 5	3.8	0.007	0.008	0.210	0.005	0.58	0.30	0.050	0.026	0.005	0.13

	Ti/N	N/C	리징등급
실시예 1	6.5	2.9	1
실시예 2	15.0	2.0	1
실시예 3	8.5	5.0	1
실시예 4	13.5	4.3	1
실시예 5	18.2	1.9	1
실시예 6	9.0	4.2	1
비교예 1	37.5	1.1	3
비교예 2	0.5	1.1	4
비교예 3	0.1	1.0	2
비교예 4	23.3	0.9	4
비교예 5	26.3	1.1	4

[표 1]에서는 페라이트계 스테인리스강인 실시예들 및 비교예들의 합금성분을 나타냈다. [표 1]의 실시예들에서는 Ti, N, C의 함량을 제어한 것으로 상기 실시예들 및 비교예들은 진공용해하여 성분을 확인하였다.

[표 1]에 따르는 실시예들 및 비교예들은 조압연기와 연속마무리 압연기에 의하여 페라이트계 스테인리스 열연강판을 제조하고, 그 후 연속소둔 및 산세를 하고 이어서 냉간압연 및 냉연소둔을 실시하였다.

[표 2]에서는 [표 1]에 따른 실시예들 및 비교예들의 Ti/N, N/C를 나타냈고, 최종 냉연제품의 대표적인 품질인 리징 등급을 확인한 결과를 나타냈다.

이때, [표 2]에서 내리징성 등급은 15% 인장 후 측정한 리징높이 등급(Wt 기준)으로 1등급은 11㎛ 미만, 2등급은 11㎛~14㎛, 3등급은 14㎛~18㎛, 4등급은 18㎛ 이상을 나타내고, 여기서 1등급이 본 발명에서 목표로 하는 범위에 해당한다.

[표 1] 내지 [표 2]을 참조하면, 실시예 1 내지 6은 Ti/N이 5 내지 20을 만족하고, N/C이 1.5 내지 6을 만족한다. 반면, 비교예 1 내지 6은 Ti/N이 5 내지 20을 만족하지 못 하고, N/C이 1.5 내지 6을 만족하지 못함을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1 내지 6과 같이 티타늄(Ti), 질소(N), 탄소(C)를 제어하여 본 발명의 조성범위를 만족하고, 식(1) 내지 식(2)를 모두 만족하는 경우에는 [표 2]에서와 같이 리징 등급 1등급을 가지는 것을 알 수 있다. 비교예 3과 같이 제조 종 오스테나이트상을 포함하여, 상소둔(BAF) 공정을 필요로 하는 STS 430강의 경우에는 리징 등급 2등급에 해당된다.

따라서 실시예 1 내지 6은 상소둔(BAF) 공정을 생략하면서, STS 430강에 비하여 단가를 낮춤과 동시에 상용되는 STS 430강에 비하여 내리징성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

또한 비교예 1, 4, 5와 같이 Ti를 다량 첨가하더라도 본 발명에서 제공하는 식을 만족하지 못하는 경우, 우수한 내리징성이 얻어지지 않음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구번위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물로 이루어지되, C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하는 슬라브를 연속주조하는 과정;
상기 슬라브를 열간압연하여 결정립이 150㎛ 이하인(단, 0㎛ 제외) 열연강판을 제조하는 과정; 및
상기 열연강판을 연속소둔 열처리하는 제1 열처리 과정;을 포함하는, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)
5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)
청구항 1에 있어서,
상기 제1 열처리 과정은,
연속소둔로를 통과하는 상기 열연강판의 평균온도가 875 ~ 1025℃가 되도록 열처리하는 것을 특징으로 하는, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 열처리 과정을 거친 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 과정 및
상기 냉연강판을 연속소둔 열처리하는 제2 열처리 과정;을 더 포함하며,
상기 냉연강판의 결정립은 40㎛ 이하인(단, 0㎛ 제외)인 것을 특징으로 하는, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 열처리 과정은,
연속소둔로를 통과하는 상기 냉연강판의 평균온도가 775 ~ 925℃가 되도록 열처리하는 것을 특징으로 하는, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하며,
C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하고, 결정 방위 {113}<361>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립의 분율이 15% 이하인 것을 특징으로 하는, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)
5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)