KR101688353B1

KR101688353B1 - 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101688353B1
Application number: KR1020157017975A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 하타노; 에이이치로 이시마루; 아키히코 다카하시; 겐 기무라; 신이치 데라오카
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2016-12-20
Also published as: ES2788506T3; EP2722411A4; US9771640B2; US10358707B2; EP2722411A1; TW201307582A; CN103608479B; CN104975237A; KR101600156B1; CN103608479A; CN104975237B; TWI480391B; US20140216614A1; BR112013032272A2; US20190241998A1; US20170349988A1; WO2012173272A1; KR20140014275A; EP2722411B1; KR20150084074A

Abstract

본 발명은 Sn에 착안하여, Cr 함유 페라이트계 스테인리스강의 내식성, 내녹성을 개선할 뿐만 아니라, 내 리징성의 개선을 과제로 한다. 본 발명은 열간 압연 온도 영역에서 α+γ의 2상 조직이 되는 페라이트계 스테인리스강에 있어서, 소정의 성분에 의한 1100℃에서의 γ상률을 나타내는 Ap와 Sn의 관계를 도출하고, Sn을 적용 첨가하여, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상이 되는 열간 압연을 행함으로써, 내 리징성이 양호하고, 내식성, 내녹성도 우수한 일반 내구 소비재에 대한 적용이 가능한 페라이트계 스테인리스 강판을 얻었다.
0.060≤Sn≤0.634-0.0082Ap 10≤Ap≤70

Description

열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법{FERRITIC STAINLESS-STEEL SHEET HAVING EXCELLENT HOT WORKABILITY AND RUST RESISTANCE AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 우수한 내 리징성을 갖는 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있으므로, 종래 필요했던 연마 공정 등을 생략할 수 있어, 지구 환경 보전에 공헌할 수 있는 것이다.

SUS430으로 대표되는 페라이트계 스테인리스강은, 가전이나 주방용품 등에 널리 사용되고 있다. 스테인리스강은, 그 우수한 내식성에 최대 특징이 있고, 그로 인해, 표면 처리를 행하지 않고, 금속인 상태 그대로 제품화되는 경우가 많다.

페라이트계 스테인리스강을 성형했을 경우, 그 표면에, 리징이라는 표면 요철이 발생하는 경우가 있다. 강 표면에 리징이 발생하면, 표면 미관이 열화되고, 또한, 그것을 제거하기 위한 연마가 필요해지거나 한다. SUS430과 같이, 열간 압연 온도 영역에서 α+γ의 2상이 되는 강종에서 내 리징성을 개선하는 방법으로서, 다음의 수단법이 알려져 있다. (예를 들어, 특허문헌 1 내지 4)

특허문헌 1에는, 강 중의 Al량과 N량을 규정하고, 열간 압연 도중에 굽힘 가공을 실시하고, 그 후의 재결정에 의해 결정 방위를 변화시키는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 열간 마무리 압연시의 압하율을 규정하는 방법이 나타나 있다.

특허문헌 3에는, 1 패스당의 압하율을 40% 이상으로 해서, 큰 왜곡을 부여하여, 페라이트 밴드를 분단하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 성분 조성으로부터 계산되는 오스테나이트상률로 조정하고, 가열 온도, 마무리 압연 속도 및 온도 등을 규정하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1, 2 및 4에 개시된 방법에서는, 강종에 따라서는, 반드시 내 리징성이 향상되지는 않는 경우가 있다. 또한, 특허문헌 3에 개시된 방법에서는, 압연시에 눌러 붙은 흔적이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 생산성이 저하된다. 이상과 같이, 열간 압연 온도 영역에서 α+γ의 2상이 되는 강종에서, 내 리징성을 개선하는 방법은 확립되어 있지 않은 것이 현 상황이다.

한편, 최근 들어, 미량의 Sn을 첨가하여, 저Cr 페라이트계 스테인리스강의 내식성이나 고온 강도를 개선하는 검토가 이루어져 있다. (예를 들어, 특허문헌 5 내지 7)

특허문헌 5에는, Sn 함유량이 0.060% 미만의 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 특허문헌 6에는, Hv300 이상의 고경도를 특징으로 하는 마르텐사이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 특허문헌 7에는, Sn을 첨가하여 고온 강도를 개선한 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 소 62-136525호 공보 일본 특허 공개 소 63-69921호 공보 일본 특허 공개 평 05-179358호 공보 일본 특허 공개 평 06-081036호 공보 일본 특허 공개 평 11-092872호 공보 일본 특허 공개 제2010-215995호 공보 일본 특허 공개 제2000-169943호 공보

본 발명은 상기 현 상황을 감안하여, SUS430과 같이, 열간 압연 온도 영역에서 α+γ의 2상이 되는 페라이트계 스테인리스강에서, 내 리징성을 개선하는 것을 과제로 한다.

한편으로, 상술한 바와 같이 Cr 함유 페라이트계 스테인리스강에서, Sn이나 Mg의 미량 첨가로 내식성을 개선하는 것이 검토되어, 일정한 효과가 확인되었다. 그러나, 그 첨가량이 0.05% 미만의 페라이트계 스테인리스강에 한정되어 있었다. 또한, Sn의 첨가 효과는, Hv300 이상의 마르텐사이트계 스테인리스강이나, C나 N을 저감한 고순도 페라이트계 스테인리스강에서 발현하는데, 용도의 확대를 도모하는데 충분한 내식성은 얻을 수 없는 것이 현 상황이다.

따라서, 본 발명은 Sn에 착안하여, Cr 함유 페라이트계 스테인리스강 및 SUS430의 내식성, 내녹성을 개선할 뿐만 아니라, 내 리징성도 개선하고, 일반 내구 소비재에 대한 적용이 가능한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하고자, 페라이트계 스테인리스강의 내 리징성에 미치는 성분 조성, 특히 Sn의 함유량과의 관계와 제조 조건의 관계를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 열간 압연 온도 영역에서 α+γ의 2상 조직이 되는 페라이트계 스테인리스강에서, Sn을 적당량 첨가하면, 제조성(열간 가공성)을 손상시키지 않고 내 리징성을 개선할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 지식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 질량%로, C: 0.001 내지 0.30%, Si: 0.01 내지 1.00%, Mn: 0.01 내지 2.00%, P: 0.050% 미만, S: 0.020% 이하, Cr: 11.0 내지 22.0%, N: 0.001 내지 0.10%를 함유하고, 하기 (식 3)으로 정의하는 Ap가 하기 (식 2)를 만족하고, 또한, Sn 함유량이 하기 (식 1)을 만족하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 금속 조직이 페라이트 단상인 것을 특징으로 하는 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

0.060≤Sn≤0.634-0.0082Ap … (식 1)

10≤Ap≤70 … (식 2)

Ap=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5(Cr+Si)-12Mo-52Al-47Nb-49Ti+189 … (식 3)

여기서, Sn, C, N, Ni, Cu, Mn, Cr, Si, Mo, Al, Nb 및 Ti는, 각 원소의 함유량이다.

(2) 질량%로, C: 0.001 내지 0.30%, Si: 0.01 내지 1.00%, Mn: 0.01 내지 2.00%, P: 0.050% 미만, S: 0.020% 이하, Cr: 11.0 내지 22.0%, N: 0.001 내지 0.10%를 함유하고, 상기 (식 3)으로 정의하는 Ap가 상기 (식 2)를 만족하고, 또한, Sn 함유량이 상기 (식 1)을 만족하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 금속 조직이 페라이트 단상이며, 리징 높이가 6㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

리징성을 확보하기 위해서는, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상이 되는 열간 압연이 필요하므로, (2)의 발명은, 즉 이하와 같이 기재할 수도 있다.

(2') 질량%로,

C: 0.001 내지 0.30%, Si: 0.01 내지 1.00%, Mn: 0.01 내지 2.00%, P: 0.050% 이하, S: 0.020% 이하, Cr: 11.0 내지 22.0%, N: 0.001 내지 0.10%를 함유하고, 상기 (식 3)으로 정의하는 Ap가 상기 (식 2)를 만족하고, 또한, Sn 함유량이 상기 (식 1)을 만족하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을, 1150 내지 1280℃로 가열하고, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상이 되는 열간 압연을 실시하여 강판으로 하고, 그 금속 조직이 페라이트 단상인 것을 특징으로 하는 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(3) 또한, 질량%로, Al: 0.0001 내지 1.0%, Nb: 0.30% 이하, Ti: 0.30% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(4) 또한, 질량%로, Ni: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 %, V: 1.0% 이하, Co: 0.5% 이하, Zr: 0.5% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3)에 기재된 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(5) 또한, 질량%로, B: 0.0050% 이하, Mg: 0.0050% 이하, Ca: 0.0050% 이하, Y: 0.1% 이하, Hf: 0.1% 이하, REM: 0.1% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법에서, (i) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성의 강을 1150 내지 1280℃로 가열하고, 상기 강에, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상이 되는 열간 압연을 실시하여, 열연 강판으로 하고, (ii) 상기 열연 강판을 권취한 후, 상기 열연 강판을 어닐링하고, 또는 상기 열연 강판을 어닐링하지 않고 냉간 압연을 실시하고, 계속해서, 어닐링하는 것을 특징으로 하는 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

(7) 질량%로, C: 0.001 내지 0.3%, Si: 0.01 내지 1.0%, Mn: 0.01 내지 2.0%, P: 0.005 내지 0.05%, S: 0.0001 내지 0.01%, Cr: 11 내지 13%, N: 0.001 내지 0.1%, Al: 0.0001 내지 1.0%, Sn: 0.06 내지 1.0%, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스 강판에서, 금속 조직이 페라이트 단상이며, 하기식 (식 3-2)로 정의하는 γp가 하기식 (식 3-1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

10≤γp≤65 … (식 3-1)

γp=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-69Sn+189 … (식 3-2)

여기서, C, N, Ni, Mn, Cu, Cr, Si, Al 및 Sn은, 각 원소의 함유량

(8) 상기 식 (식 3-1) 대신에, 하기식 (식 3-1')를 만족하는 것을 특징으로 하는 (7)에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

15≤γp≤55 … (식 3-1')

(9) 질량%로, C: 0.001 내지 0.3%, Si: 0.01 내지 1.0%, Mn: 0.01 내지 2.0%, P: 0.005 내지 0.05%, S: 0.0001 내지 0.02%, Cr: 13 초과, 22% 이하, N: 0.001 내지 0.1%, Al: 0.0001 내지 1.0%, Sn: 0.060 내지 1.0%, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스 강판에서, 금속 조직이 페라이트 단상이며, 하기식 (식 2-2)로 정의하는 γp가 하기식 (식 2-1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

5≤γp≤55 … (식 2-1)

γp=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-57.5Sn+189 … (식 2-2)

여기서, C, N, Ni, Mn, Cu, Cr, Si, Al 및 Sn은, 각 원소의 함유량.

(10) 상기 식 (식 2-1) 대신에, 하기식 (식 2-1')를 만족하는 것을 특징으로 하는 (9)에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

10≤γp≤40 … (식 2-1')

(11) 상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 또한, 질량%로, Mg: 0.005% 이하, B: 0.005% 이하, Ca: 0.005% 이하, La: 0.1% 이하, Y: 0.1% 이하, Hf: 0.1% 이하, REM: 0.1% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 (7) 내지 (10)에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(12) 상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 또한, 질량%로, Nb: 0.3% 이하, Ti: 0.3% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Mo: 1.0% 이하, V: 1.0% 이하, Zr: 0.5% 이하, Co: 0.5% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 (7) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(13) (7) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 스테인리스강 슬래브를, 1100 내지 1300℃로 가열하여, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상으로 열간 압연에 제공하고, 열간 압연 종료 후의 강판을 700 내지 1000℃에서 권취하는 것을 특징으로 하는 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

(14) 상기 열간 압연 종료 후의 강판에, 어닐링을 실시하지 않거나, 또는, 700 내지 1000℃에서 연속 어닐링 또는 상자 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 (13)에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 레어 메탈의 사용에 의지하지 않고, 리사이클한 철원 중의 Sn을 유효하게 이용하여, 내 리징성, 내녹성 및 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 Ap 및 Sn량과, 내 리징성 및 열연 강판에서의 에지 크래킹의 유무의 관계를 도시하는 도면이다.

이하에, 본 발명을 상세하게 설명한다.

[제1 실시 형태: 내 리징성 향상에 관한 본 발명 강판의 설명]

우선, 본 발명에 따른 강판 중, 내 리징성, 내녹성 및 열간 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판(이하, "내 리징성에 관한 본 발명 강판"이라고도 함)의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 발명 형태의 내 리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판(내 리징성에 관한 본 발명 강판)은 질량%로, C: 0.001 내지 0.30%, Si: 0.01 내지 1.00%, Mn: 0.01 내지 2.00%, P: 0.050% 미만, S: 0.020% 이하, Cr: 11.0 내지 22.0%, N: 0.0010 내지 0.10%를 함유하고, (식 3)으로 정의하는 Ap가 (식 2)를 만족하고, 또한, Sn 함유량이 (식 1)을 만족하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 금속 조직이 페라이트 단상인 것을 특징으로 한다.

0.060≤Sn≤0.634-0.0082Ap … (식 1)

10≤Ap≤70 … (식 2)

Ap=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5(Cr+Si)-12Mo-52Al-47Nb-49Ti+189 … (식 3)

여기서, Sn, C, N, Ni, Cu, Mn, Cr, Si, Mo, Al, Nb 및 Ti는, 각 원소의 함유량(질량%)이다.

Ap는, 상기 원소의 함유량(질량%)으로부터 산출되는 γ상률이며, 1100℃로 가열했을 때에 생성하는 오스테나이트량의 최대값을 나타내는 지표이다. 원소의 계수는, γ상의 생성에 기여하는 정도를 실험적으로 정한 것이다. 또한, 강 중에 존재하지 않는 원소는 0%로 해서, 상기 (식 3)을 계산한다.

우선, 본 발명의 기초가 되는 지식을 얻게 된 시험과 그 결과에 대하여 설명한다.

본 발명자들은, SUS430을 기본 성분으로 하고, 성분 조성을 변경하여 수십 수준의 스테인리스강을 용제해서 주조하고, 주조편에, 열연 조건을 바꾸어 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하였다. 또한, 열연 강판에 어닐링을 실시하거나, 또는, 어닐링을 실시하지 않고 냉간 압연을 실시하고, 계속해서, 어닐링을 실시하여 제품판으로 하였다.

제품판으로부터, JIS5호 인장 시험편을 채취하고, 압연 방향으로 평행하게, 15%의 인장 왜곡을 부여하고, 인장 왜곡을 부여한 후의 판면에서의 요철 높이를 측정하여 내 리징성을 평가하였다. 요철 높이가 6㎛ 미만인 경우를 내 리징성이 양호하다고 정의하였다. 시험 결과로부터, 하기 지식을 얻기에 이르렀다.

(w) Sn을 첨가한 강종의 내 리징성이, Sn 무첨가 강종의 내 리징성에 비해 극적으로 향상되는 경우가 있다. 이 내 리징성 향상 효과는, 열간 압연 온도 영역에서, 조직이 α+γ의 2상 조직이 되는 경우에 현저하다.

(x) Sn 첨가에 의한 내 리징성 향상 효과를 얻기 위해서는, 열연 전의 강편 가열 조건이 중요하다. 특히, 열연 초기의 온도가 너무 낮으면 내 리징성은 향상되지 않고, 한편, 열연 초기의 온도가 너무 높으면, 열연 시에, 강판 표면에 흠집이 발생한다. 그로 인해, 열연 전의 강편 가열 온도에는 적정 범위가 존재한다.

(y) 또한, 열연 초기의 압연 조건도 내 리징성에 크게 영향을 미친다. 구체적으로는, 열연 개시부터 1100℃에 이르기까지의 총 압하율이 높을 때에, 내 리징성 향상 효과가 현저하다.

(z) Sn 첨가량이 너무 많으면, 열간 압연 시에 에지 크래킹이 발생하여, 열연 강판의 제조 자체가 곤란해진다.

SUS430을 기본 강으로 하고, Sn량을 변화시켜서, 상기 (식 3)으로 정의하는 Ap를 조정한 강재를 1200℃로 가열하고, 1100℃ 이상에서의 총 압하율을 15% 이상으로 해서 열연 강판을 제조하여, 에지 크래킹의 유무를 조사하였다.

또한, 열연 강판에, 약 820℃에서 6시간 이상의 열처리를 실시하여 재결정을 시킨 후, 냉간 압연을 실시하고, 또한, 재결정 어닐링을 실시하였다. 얻어진 강판으로부터, JIS5호 인장 시험편을 채취하여, 압연 방향으로 평행하게 15%의 인장 왜곡을 부여하고, 인장 왜곡을 부여한 후의 강판 표면에서 요철 높이를 측정하였다.

도 1에, Ap 및 Sn량과, 내 리징성 및 열연 강판에서의 에지 크래킹의 유무의 관계를 나타낸다. 도면 중의 부호는 하기와 같다.

×: 열간 압연 시에 에지 크래킹이 발생

△: 열간 압연 시에 에지 크래킹은 발생하지 않고, 내 리징성은 불량

○: 열간 압연 시에 에지 크래킹은 발생하지 않고, 내 리징성은 양호

도 1로부터, Sn 첨가량이 높고, Ap(강 중의 γ상률)가 높은 경우에는, 열연에서 에지 크래킹이 발생하기 쉬운 것을 알 수 있다. 또한, 도 1로부터, Sn량이 상기 (식 1)을 만족하고, 또한, Ap(γ상률)가 상기 (식 2)를 만족하면, 우수한 내 리징성이 얻어지는 것을 알 수 있다.

이어서, 내 리징성에 관한 본 발명 강판의 성분 조성을 한정하는 이유에 대하여 설명한다. 이하, 성분 조성에 관한%은 질량%를 의미한다.

C: C는, 오스테나이트 생성 원소이다. 다량의 첨가는, γ상률의 증가, 나아가, 열간 가공성의 열화로 이어지므로, 상한을 0.30%로 한다. 단, 과도한 저감은, 정련 비용의 증가로 이어지므로, 하한을 0.001%로 한다. 정련 비용 및 제조성을 고려한 경우, 하한을 0.01%, 나아가 0.02%로 하는 것이 바람직하고, 상한을 0.10%, 나아가 0.07%로 하는 것이 바람직하다.

Si: Si는, 탈산에 유효하고, 또한, 내산화성의 향상에 유효한 원소이다. 첨가 효과를 얻기 위해서 0.01% 이상을 첨가하는데, 다량의 첨가는 가공성의 저하를 초래하므로, 상한을 1.00%로 한다. 가공성과 제조성의 양립을 도모하는 점에서, 하한을 0.10%, 나아가 0.12%로 하는 것이 바람직하고, 상한을 0.60%, 나아가 0.45%로 하는 것이 바람직하다.

Mn: Mn은, 황화물을 형성하여 내식성을 저하시키는 원소이다. 그로 인해, 상한을 2.00%로 한다. 단, 과도한 저감은, 정련 비용의 증가로 이어지므로, 하한을 0.01%로 한다. 제조성을 고려하면, 하한을 0.08%, 나아가 0.12%, 나아가 0.15%로 하는 것이 바람직하고, 상한을 1.60%, 나아가 0.60%, 나아가 0.50%로 하는 것이 바람직하다.

P: P는, 제조성이나 용접성을 열화시키는 원소이다. 그 때문에 적은 것이 좋고, 불가피적 불순물인데, 그 상한을 0.05%로 한정한다. 보다 바람직하게는, 0.04% 이하, 더욱 바람직하게는 0.03% 이하로 하면 된다. 과도한 저감은, 원료 등의 비용 증가로 이어지므로, 하한을 0.005%로 설정해도 된다. 나아가 0.01%로 해도 된다.

S: S는, 열간 가공성이나 내녹성을 열화시키는 원소이다. 그 때문에 적은 것이 좋고, 불가피적 불순물인데, 그 상한을 0.02%로 한정한다. 보다 바람직하게는 0.01% 이하, 더욱 바람직하게는 0.005% 이하로 하면 된다. 과도한 저감은, 제조 비용 증가로 이어지므로, 하한을 0.0001%로 설정해도 되고, 바람직하게는 0.0002%, 더욱 바람직하게는 0.0003%, 나아가 0.0005%로 해도 된다.

Cr: Cr은, 페라이트계 스테인리스강의 주요 원소이며, 내식성을 향상시키는 원소이다. 첨가 효과를 얻기 위해서 11.0% 이상을 첨가한다. 단, 다량의 첨가는, 제조성의 열화를 초래하므로, 상한을 22.0%로 한다. SUS430 레벨의 내식성을 얻는 것을 고려하면, 하한을, 바람직하게는 13.0%로, 보다 바람직하게는 13.5%로, 더욱 바람직하게는 14.5%로 하면 된다. 제조성을 확보하는 관점에서, 상한을 18.0%, 바람직하게는 16.0%, 보다 바람직하게는 16.0%, 더욱 바람직하게는 15.5%로 하면 된다.

N: N은, C와 마찬가지로, 오스테나이트 생성 원소이다. 다량의 첨가는 γ상률의 증가, 나아가, 열간 가공성의 열화로 이어지므로, 상한을 0.10%로 한다. 단, 과도한 저감은, 정련 비용의 증가로 이어지므로, 하한을 0.001%로 한다. 정련 비용 및 제조성을 고려하면, 바람직하게는 하한을 0.01%로, 상한을 0.05%로 하면 된다.

Sn: Sn은, 본 발명 강에서 내 리징성의 향상을 위해 필수적인 원소이다. 또한, Sn은, Cr, Ni, Mo 등의 레어 메탈에 의지하지 않고, 목표로 하는 내녹성을 확보하는데 필수적인 원소이기도 한다. 또한, Sn은, 페라이트 형성 원소로서 작용하고, 오스테나이트의 생성을 억제함과 함께, 접종 효과에 의해, 응고 조직을 미세화하는 효과도 있다. 그로 인해, 종래, Ap가 작을 때에 발생하는 강괴의 자연 균열은, Sn 첨가에 의한 응고 조직의 미세화로 개선할 수 있다.

본 발명 강에서는, 목표로 하는 내녹성이나 내 리징성을 얻기 위해서는 0.05% 이상을 첨가하면 된다. 내 리징성 향상 효과를 확실하게 하는 관점에서 그 하한을 0.060%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 경제성 및 제조 안정성을 고려하면, 0.100% 초과가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.150% 초과이다.

Sn량이 많을수록, 내녹성이나 내 리징성은 향상되지만, 다량의 첨가는, 열간 가공성의 열화를 초래한다. 본 발명자들은, 상술한 바와 같이, 내 리징성에 대하여 Sn의 첨가량과 Ap(강 중의 γ상률)의 사이에 강한 관계가 있는 것을 발견했다(도 1). 도 1로부터, Sn 첨가량이 높고, Ap(강 중의 γ상률)가 높은 경우에는, 열연에서 에지 크래킹이 발생하기 쉬운 것을 알 수 있다. 또한, 도 1로부터, Sn량이 상기 (식 1)을 만족하고, 또한, Ap(γ상률)가 상기 (식 2)를 만족하면, 우수한 내 리징성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이러한 지식으로부터, Sn의 상한을, 도 1에 도시하는 시험 결과로부터 얻어지는 하기 (식 1')로 규정한다.

Sn≤0.63-0.0082Ap … (식 1')

즉, Sn의 상한은, 오스테나이트 포텐셜:Ap(γ상률)에 의해 변화한다. Sn>0.63-0.0082Ap이면, 강의 열간 가공성이 열화되어, 열연시, 에지 크래킹이 현저하게 발생한다.

Al, Nb, Ti: Al, Nb 및 Ti는, 가공성의 향상에 유효한 원소이다. 필요에 따라, 1종 또는 2종 이상을 첨가한다.

Al은, Si와 마찬가지로 탈산에 유효하고, 또한, 내녹성을 높이는 원소이다. 첨가 효과를 얻기 위해서 0.0001% 이상을 첨가하면 된다. 첨가 효과를 고려하면, 하한을, 바람직하게는 0.001%, 보다 바람직하게는 0.005%, 더욱 바람직하게는 0.01%로 하면 된다. 그러나, 과도한 첨가는 인성이나 용접성의 저하를 초래하므로, 상한을 1.0%로 한다. 인성 확보나 용접성을 고려하여, 그 상한은, 바람직하게는 0.5%. 보다 바람직하게는 0.15%, 더욱 바람직하게는 0.10%로 하면 된다.

Nb, Ti는, 다량의 첨가는, 가공성 향상 효과의 포화, 또한, 강재의 경질화를 초래하므로, Nb 및 Ti의 상한은 각각 0.30% 이하, 바람직하게는 0.1%, 보다 바람직하게는 0.08%로 하면 된다. 한편, 첨가 효과를 얻기 위해서는 바람직하게는, 각각 0.03% 이상을 첨가하면 되고, 보다 바람직하게는 0.04% 이상, 나아가 0.05% 이상으로 하면 된다.

Ni, Cu, Mo, V, Zr, Co: Ni, Cu, Mo, V, Zr 및 Co는, 내식성의 향상에 유효한 원소이다. 그러나, 다량의 첨가는, 가공성을 열화시키므로, Ni, Cu, Mo 및 V 모두 상한은 1.0%로 한다. 가공성의 관점에서, 각각의 상한은, 바람직하게는 0.30%, 보다 바람직하게는 0.25%로 하면 된다.

필요에 따라 1종 또는 2종 이상을 첨가하는데, 첨가 효과를 얻기 위해서, Ni, Cu, Mo 및 V 모두 0.01% 이상을 첨가하면 된다. Zr 및 Co도 마찬가지로, 0.01% 이상 첨가하면 된다. 내식성 향상 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, 각각의 하한을, 바람직하게는 0.05%, 보다 바람직하게는 0.1%로 하면 된다. 내식성 향상 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Ni, Cu, Mo, V, Zr 및 Co 모두, 0.05% 초과 내지 0.25%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.25%이다.

B, Mg, Ca: B, Mg 및 Ca는, 응고 조직을 미세화하고, 내 리징성을 향상시키는 원소이다. 다량의 첨가는, 가공성 및 내식성의 열화를 초래하므로, 모두 상한을 0.005%로 한다. 가공성의 관점에서, 상한을, 바람직하게는 0.0030%, 보다 바람직하게는 0.0025%, 더욱 바람직하게는 0.002%로 하면 된다.

필요에 따라, 1종 또는 2종 이상을 첨가하는데, 첨가 효과를 얻기 위해서, B는 0.0003% 이상을 첨가하고, Mg는 0.0001% 이상을 첨가하고, Ca는 0.0003% 이상을 첨가하면 된다. 첨가 효과의 관점에서, 각각의 하한을, 바람직하게는 0.0005%, 보다 바람직하게는 0.0007%, 더욱 바람직하게는 0.0008%로 하면 된다.

단, 그 밖에, La, Y, Hf, REM은, 열간 가공성이나 강의 청정도를 높이고, 내녹성이나 열간 가공성을 현저하게 향상시키는 원소이다. 과도한 첨가는 합금 비용의 상승과 제조성의 저하로 이어지므로, 모두 상한을 0.1%로 한다. 바람직하게는, 첨가 효과, 경제성 및 제조성을 고려하여, 1종 또는 2종 이상의 합계로 하한을 0.001%, 상한을 0.05%로 하면 된다. 첨가하는 경우, 필요에 따라, 모두 0.001% 이상 첨가하면 된다.

내 리징성에 관한 본 발명 강판의 금속 조직은 페라이트 단상이다. 오스테나이트상이나 마르텐사이트상 등의 다른 상을 함유하지 않는다. 탄화물이나 질화물 등의 석출물이 혼재해도, 내 리징성이나 열간 가공성에는 크게 영향을 미치지 않으므로, 이들 석출물은, 내 리징성에 관한 본 발명 강판의 특성을 손상시키지 않는 범위에서 존재하고 있어도 된다.

Sn량의 상한을 규정하는 (식 1')의 우변 "0.63-0.0082Ap"에서의 Ap는, 상기 (식 2): 10≤Ap≤70을 만족할 필요가 있다(도 1, 참조).

Ap가 10 미만이면 Sn을 첨가해도 내 리징성은 향상되지 않는다. Ap가 클수록 내 리징성은 양호해지지만, 70을 초과하면, 열간 가공성이 현저하게 열화되므로, 70을 상한으로 한다. 안정적으로 내 리징성에 관한 본 발명 강판을 제조하는 것을 고려하면, Ap는, 20 내지 50이 바람직하다.

이어서, 내 리징성에 관한 본 발명 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

내 리징성에 관한 본 발명 강판의 제조 방법은,

(i) 필요한 성분 조성의 강을 1150 내지 1280℃로 가열하고, 상기 강에, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상이 되는 열간 압연을 실시하여, 열연 강판으로 하고,

(ii) 상기 열연 강판을 권취한 후, 상기 열연 강판에 어닐링을 실시하거나, 또는, 어닐링을 실시하지 않고 냉간 압연을 실시하고, 계속해서, 어닐링하는

것을 특징으로 한다.

여기서, 내 리징성에 관한 본 발명 강판의 제조 방법에서, 제조 조건을 한정하는 이유를 설명한다.

페라이트계 스테인리스강의 주조편을 열간 압연할 때, 열간 압연 전에, 주조편을 1150 내지 1280℃로 가열한다. 가열 온도가 1150℃ 미만이면 1100℃ 이상의 열간 압연에서, 15% 이상의 총 압연율을 확보하는 것이 어려워지고, 또한, 열간 압연 중에 열연 강판에 에지 크래킹이 발생한다. 한편, 가열 온도가 1280℃를 초과하면, 주조편 표층의 결정립이 성장하여, 열간 압연 시, 열연 강판에 흠집이 발생하는 경우가 있다.

내 리징성에 관한 본 발명 강판의 제조 방법에서는, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율을 15% 이상으로 한다. 이에 의해, 내 리징성을 현저하게 개선할 수 있고, 이 점이, 내 리징성에 관한 본 발명 강판의 제조 방법에서의 최대 특징이다.

1100℃ 이상의 열간 압연에서, 총 압연율을 15% 이상으로 함으로써, 제품판의 내 리징성을 현저하게 개선할 수 있는 이유는 명확하지 않지만, 지금까지의 시험 결과에 기초하면, 다음과 같이 생각된다.

SUS430계에서, 1100℃는 γ상률이 최대가 되는 온도이다. 1100℃보다 고온의 영역에서 열연 강판에 왜곡을 부여한 후, 열연 강판의 온도가 1100℃까지 저하되는 과정에서, 왜곡이 γ상의 생성 핵으로서 작용하여, γ상이 미세하게 생성된다. 그때, γ와 α 입계에 농화되어 있는 Sn이, 입계로부터의 γ상의 생성을 지연시키고, 그 결과, α 입자 내에서의γ상의 생성이 촉진된다.

이와 같이 하여 미세하게 생성된 γ상의 존재에 의해, 그 후의 열간 압연에서, 리징의 생성 원인인 조대 페라이트상이 미세하게 분단된다. 종래, 내 리징성의 개선에 효과가 있다고 알려져 있는 α상의 재결정은, Sn 첨가에 의해 억제되어 있다.

열간 압연 후는, 통상대로 열연 강판을 권취한다. 상술한 바와 같이, 열간 압연의 초기의 단계(1100℃ 이상에서의 열연)에서, 내 리징성에 영향을 미치는 조대 페라이트 입자를 분단하고 있으므로, 마무리 압연 이후의 공정의 영향은 작다. 따라서, 권취 온도는, 특별히 규정할 필요가 없다.

열연 강판에, 어닐링을 실시해도 되고, 실시하지 않아도 된다. 열연 강판을 어닐링할 경우, 박스(상자) 어닐링이나 연속 라인에 의한 어닐링이어도 된다. 어느 어닐링을 실시해도, 내 리징성 향상 효과는 발현된다. 계속해서, 열연 강판을 냉간 압연하고 어닐링을 실시한다. 냉간 압연은, 2회 실시해도 되고, 3회 실시해도 된다. 최종 어닐링 후에 산 세정하고, 조질 압연을 행해도 된다.

실시예

이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하는데, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건 예이며, 본 발명은 이 일 조건 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

표 1에 성분 조성을 나타내는 페라이트계 스테인리스강을 용제하였다. 강괴로부터 판 두께 70mm의 강편을 채취하고, 다양한 조건에서 열간 압연에 제공하여, 판 두께 4.5mm까지 압연하였다. 열연 강판에서 에지 크래킹의 유무를 조사하였다. 또한, 열연 강판을 산 세정한 후, 표면 흠집의 유무를 육안으로 조사하였다.

얻어진 열연 강판을, 어닐링하거나, 또는, 어닐링하지 않고 냉연에 제공하고, 계속해서, 어닐링하여, 판 두께 1mm의 제품판을 제조하였다. 최종 어닐링 온도를 조정하여, 어느 제품판이든 재결정 조직이 되도록 하였다. 얻어진 제품판으로부터 JIS5호 인장 시험편을 채취하고, 압연 방향으로 15% 인장 왜곡을 부여하였다.

인장 후, 조도계를 압연 방향과 수직 방향으로 주사하여, 리징(표면 요철)의 높이를 측정하였다. 리징의 측정 방법은 다음과 같다.

압연 방향으로 15% 인장을 부여한 상기 시험편의 평행부 중앙부를, 압연 방향과 그 수직 방향에 접촉식 조도계로 주사하여, 요철 프로파일을 얻는다. 그때에 측정 길이를 10mm, 측정 속도를 0.3mm/s, 컷오프를 0.8mm로 설정한다. 요철 프로파일로부터 볼록부와 볼록부의 사이에 발생하는 오목부의 깊이 방향 길이를 리징 높이라고 정의하고, 그것을 측정하였다. 리징 랭크는, 리징의 높이로 구분해서, AA: 3㎛ 미만, A: 6㎛ 미만, B: 6㎛ 이상 20㎛ 미만, C: 20㎛ 이상으로 하였다. 통상의 제법에서는, 리징 랭크는 B 내지 C이다.

열연 조건, 에지 크래킹의 유무, 열연 흠집의 유무 및 리징 랭크를 표 2(표 2-1, 표 2-2를 합쳐서 표 2라고 칭함)에 나타내었다. 발명 예는, 모두 에지 크래킹 및 열연 흠집의 발생이 없어, 리징 랭크는 AA 또는 A이다.

비교예 3, 29 및 38은, 본 발명의 성분 조성 및 Ap를 갖지만, 본 발명의 제조 조건에서 벗어나는 제조 조건에서 제조한 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 시험 예이다. 열간 압연 전의 가열 온도가, 본 발명의 범위의 상한을 벗어나고 있다. 이들 강판에서, 열간 가공성은 양호하지만, 열연 강판에서 표면 흠집이 발생하여, 내 리징성이 랭크 B이며, 목표의 특성이 얻어지지 않았다.

비교예 1, 4, 7, 8, 11, 14, 15, 16, 18, 20, 21, 23, 24, 27, 31, 34, 41, 44, 62, 63, 65, 67, 68, 71, 74, 77 및 78은, 본 발명의 성분 조성 및 Ap를 갖지만, 본 발명의 제조 조건에서 벗어나는 제조 조건에서 제조한 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 시험 예이다. 이들 강판에서, 열간 가공성은 양호하지만, 목표의 내 리징성이 얻어지지 않았다.

비교예 7, 15, 21, 34, 44, 62, 65, 68, 71, 74 및 78은, 열간 압연 전의 가열 온도가 본 발명의 범위의 하한을 벗어나고, 또한, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 미만이고, 내 리징성의 랭크가 C(비교예 15, 78은 랭크 B)이다.

비교예 1, 4, 8, 11, 14, 16, 18, 20, 23, 24, 27, 31, 41, 63, 67 및 77은, 열간 압연 전의 가열 온도가 본 발명의 범위 내이지만, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 미만이고, 내 리징성의 랭크가 C(비교예 77은 랭크 B)이다. 비교예 39, 46 내지 54는, 성분 조성이 본 발명의 성분 조성에서 벗어나므로, 제조 조건이 본 발명의 범위 내이어도, 목표의 내 리징성이 얻어지지 않았다.

비교예 55 내지 60은, Ap가 본 발명의 범위 밖이므로, 제조 조건이 본 발명의 범위 내이어도, 목표의 내 리징성이 얻어지지 않았다.

[제2 실시 형태: 내녹성의 향상에 관한 본 발명 강판의 설명]

이어서, 본 발명에 따른 강판 중, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판(이하, "내녹성에 관한 본 발명 강판"이라고도 함)의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 발명자들은, 내녹성 및 가공성의 관점에서 하기 (a) 내지 (e)의 지식을 얻었다.

(a) Sn은, 고순도 페라이트계 스테인리스강의 내녹성의 향상에 유효한 원소이지만, 고순도 페라이트계 스테인리스강에 한하지 않고, Cr 함유 페라이트계 스테인리스에서도, 미량의 Sn 첨가로 내녹성이 향상되는 것이 확인되었다. 또한, 그 γ상의 생성에 기여하는 정도는, 상술한 Ap와 마찬가지로, 상기 원소의 함유량(질량%)으로부터 산출되는 γ상률이며, 1100℃로 가열했을 때에 생성하는 오스테나이트량의 최대값을 나타내는 지표로 평가할 수 있다. 이때, Sn의 첨가량도 γ상률의 식 중에 넣을 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

또한, Cr 첨가량이 13%를 경계로, 약간 거동이 상이한 것도 알았다. 즉, Cr 첨가량이 13% 초과인 중Cr의 페라이트계 스테인리스에서는, 하기식으로 정의하는 γp(H)를 5≤γp(H)≤55로 조정하면, 양호한 열간 가공성을 얻을 수 있다.

5≤γp(H)≤55 … (식 2-1)

γp(H)=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-57.5Sn+189 … (식 2-2)

γp(H)는, 1100℃ 가열시에 생성하는 오스테나이트량의 최대값을 나타내는 지표이다.

Cr 첨가량이 13% 이하인 저Cr의 페라이트계 스테인리스에서는, 하기식으로 정의하는 γp(L)를 10≤γp(L)≤65로 조정하면, 양호한 열간 가공성을 얻을 수 있다.

10≤γp(L)≤65 … (식 3-1)

γp(L)=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-69Sn+189 … (식 3-2)

γp(L)는, γp(H)와 마찬가지로, 1100℃ 가열시에 생성하는 오스테나이트량의 최대값을 나타내는 지표이다.

(b) 열간 가공성은, C나 N을 저하시켜 고온에서의 변형 저항을 내리거나, 또는, Mg, B, Ca 등을 미량 첨가하여 입계 강도를 높임으로써 개선할 수 있다.

(c) 또한, 열간 가공성은, 슬래브 가열 온도와 열연 종료 온도를 높게 하여 고온에서의 변형 저항을 작게 함으로써 개선할 수 있다.

(d) 내녹성은, Nb, Ti의 안정화 원소를 첨가하거나, 또는, 리사이클한 철원으로 Ni, Cu, Mo, V 등이 혼입됨으로써 개선할 수 있다.

즉, 중Cr의 내녹성에 관한 페라이트계 스테인리스에 관한 본 발명 강판의 요지는 이하와 같이 된다.

(2-1) 질량%로, C: 0.001 내지 0.3%, Si: 0.01 내지 1.0%, Mn: 0.01 내지 2.0%, P: 0.005 내지 0.05%, S: 0.0001 내지 0.02%, Cr: 13.0 초과 내지 22.0%, N: 0.001 내지 0.1%, Al: 0.0001 내지 1.0%, Sn: 0.060 내지 1.0%, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스 강판에서, 하기 (식 2-2)로 정의하는 γp(H)가 하기 (식 2-1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

5≤γp(H)≤55 … (식 2-1)

γp(H)=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-57.5Sn+189 … (식 2-2)

여기서, C, N, Ni, Mn, Cu, Cr, Si, Al 및 Sn은, 각 원소의 함유량.

또는, 저Cr의 내녹성에 관한 페라이트계 스테인리스에 관한 본 발명 강판의 요지는 이하와 같이 된다.

(2-2) 질량%로, C: 0.001 내지 0.3%, Si: 0.01 내지 1.0%, Mn: 0.01 내지 2.0%, P: 0.005 내지 0.05%, S: 0.0001 내지 0.01%, Cr: 11.0 내지 13.0%, N: 0.001 내지 0.1%, Al: 0.0001 내지 1.0%, Sn: 0.060 내지 1.0%, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스 강판에서, 하기 (식 3-2)로 정의하는 γp(L)가 하기 (식 3-1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

10≤γp(L)≤65 … (식 3-1)

γp(L)=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-69Sn+189 … (식 3-2)

여기서, C, N, Ni, Mn, Cu, Cr, Si, Al 및 Sn은, 각 원소의 함유량.

(2-3) 상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 또한, 질량%로, Mg: 0.005% 이하, B: 0.005% 이하, Ca: 0.005% 이하, La: 0.1% 이하, Y: 0.1% 이하, Hf: 0.1% 이하, REM: 0.1% 이하의 1종 또는 2종 이상 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 (2-1) 또는 (2-2)에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(2-4) 상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 또한, 질량%로, Nb: 0.3% 이하, Ti: 0.3% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Mo: 1.0% 이하, V: 1.0% 이하, Zr: 0.5% 이하, Co: 0.5% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2-1) 내지 (2-3) 중 어느 한 항에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(2-5) 상기 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 스테인리스강 슬래브를 1100 내지 1300℃로 가열하여 열간 압연에 제공하고, 열간 압연 종료 후의 강판을 700 내지 1000℃에서 권취하는 것을 특징으로 하는 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

상기 열간 압연 종료 후의 강판에, 어닐링을 실시하지 않거나, 또는, 700 내지 1000℃에서 연속 어닐링 또는 상자 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 (2-5)에 기재된 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

내녹성에 관한 본 발명 강판에 의하면, 레어 메탈에 의지하지 않고, 리사이클한 철원 중의 Sn을 유효하게 이용해서, 저Cr계, 중Cr계 각각의 페라이트계 스테인리스강 및 SUS430의 내식성을 개선하여, 일반 내구 소비재에 대한 적용이 가능한 합금 절약형의 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다.

[내녹성의 향상에 관한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]

제2 실시 형태에서의 성분에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태에서의 성분 조성을 한정하는 이유와 동일하다.

이어서, Sn 첨가 강의 열간 가공성을 확보하기 위해서, γp(L) 또는 γP(H)의 범위를 한정하는 (식 2-2) 및 (3-2)에 대하여 설명한다. γp(L) 또는 γP(H)는, 1100℃로 가열했을 때에 생성하는 오스테나이트량의 최대값을 나타내는 지표이다. 본 발명자들은, Sn의 첨가 효과를 실험적으로 구하여, γ상의 최대 상 분율을 추정하는 경험식에, Cr이 13 내지 22%의 중Cr 첨가일 때, Sn의 항 "-57.5Sn"을 새롭게 첨가해서 γp(H)의 하기식을 얻었다. 또한, 마찬가지로, Cr이 11 내지 13%인 저Cr 첨가일 때, Sn의 항 "-69Sn"을 새롭게 첨가해서 γp(L)의 하기식을 얻었다.

γp(H)=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-57.5Sn+189 … (식 2-2)

γp(L)=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-69Sn+189 … (식 3-2)

여기서, C, N, Ni, Mn, Cu, Cr, Si, Al 및 Sn은, 각 원소의 함유량이다.

또한, 본 명세서에서는, γp(L) 또는 γP(H)를 총칭하여 γp라고 칭하는 경우가 있다.

본 발명자들이 실시한 실험과 그 결과 및 추정되는 작용 기구에 대하여 설명한다. 0.2%의 Sn을 함유하는 11 내지 13% Cr 강과 13 내지 16% Cr 강을, 50kg, 진공 중에서 용해하여, 주조한 강괴로부터 42mm 두께의 블록 시험편을 제작하고, 1개월간 방치한 후, 열간 압연 실험을 행하였다.

열간 압연 실험에서는, 블록 시험편을 1120℃로 가열하여, 총 압하율 88%(8 패스), 마무리 온도 700 내지 900℃에서, 5mm 두께의 열연판을 제조하고, 열연판의 양쪽 사이드에서 에지 크래킹 발생의 유무를 조사하여, 열간 가공성의 불량을 판정하였다.

에지 크래킹은, γp의 상승에 수반해서 발생하며, 13% Cr을 경계로, 13% 이하에서는 상한값이 상승하였다. 열간 가공 깨짐은, 페라이트상과 고온에서 생성하는 오스테나이트상의 상 경계에서 발생하는 빈도가 높다. 이것은, Sn의 용해도가 작은 오스테나이트상이 생성함으로써, Sn이, 페라이트상측으로 토출되는 과정에서, 오스테나이트/페라이트의 결정립계에 편석되어, 입계 강도가 저하된 것으로 추정된다.

Cr량이 13% 이하인 경우, 고온에서의 변형 저항이 작으므로, γp의 상한값이 상승한 것으로 생각된다. 한편, γp가 작아지면, 강괴의 자연 균열이 조장된다. Sn은, 페라이트 형성 원소임과 동시에, 접종 효과에 의해, 응고 조직을 미세화하는 원소이다. 그로 인해, 종래, γp가 작을 때에 발생하는 강괴의 자연 균열은, Sn 첨가에 의한 응고 조직의 미세화로 개선할 수 있다.

또한, Sn의 페라이트 형성 원소로서의 기여는, Cr과의 비교에서, 미량 첨가에도 불구하고 크다. 본 발명자들은, 실험에서 행한 조직 관찰로부터, 1100℃에서의 페라이트 형성능은, Cr이 13% 초과인 중Cr일 때 Cr의 5배라고 결정하고, Cr이 13% 이하인 저Cr일 때, Cr의 6배라고 결정하였다. 그 결과, 중Cr계에서의 계수를 "-57.5(=-11.5×5)"라고, 저Cr계에서의 계수를 "-69(=-11.5×6)"이라고 결정하였다.

또한, 0.2% Sn 첨가 강으로 냉연 어닐링판을 제작하고, SUS410L(12% Cr)과 SUS430(17% Cr)을 비교재로 하여, JIS Z 2371에 준거해서, 35℃, 5% NaCl 수용액에 의한 염수 분무 시험을 행하여 내녹성을 평가하였다. 평가면은, 습식 페이퍼 #600으로 연마해서 마무리하고, 분무 시간은 48시간으로 하였다.

SUS410L은, 평가면에서 녹이 발생하고, Sn 첨가의 11 내지 13% Cr 강과 Sn 첨가의 13 내지 22% Cr 강은, SUS430과 마찬가지로 녹이 발생하지 않았다. 그 결과, Sn 첨가에 의한 내녹성의 향상 효과를 확인할 수 있었다.

내녹성에 관한 본 발명 강판에서는, 필요한 열간 가공성을 확보하기 위해서, 상기 (식 2-2)로 정의하는 γp(H) 및 상기 (식 3-2)로 정의하는 γp(L)를 하기와 같이 한정한다.

5≤γp(H)≤55 … (식 2-1)

10≤γp(L)≤65 … (식 3-1)

상기 (식 2-1) (식 3-1)로 나타내는 바와 같이, 목표로 하는 열간 가공성은, Cr이 13.0% 초과인 경우 γp(H)55 이하로, Cr이 13.0% 이하인 경우γp65 이하로 확보할 수 있다. 또한, 목표로 하는 열간 가공성은, 상술한 열간 압연 실험에서 에지 크래킹이 발생하지 않는 것을 의미한다.

열간 가공성은, γp의 저하에 수반해서 향상된다. 그러나, γp가 과도하게 작아지면, 자연 균열 감수성이 높아져서, 자연 균열에 기인하는 열간 가공 깨짐이 유발된다. 그로 인해, γp(H)의 하한은, Cr: 13.0% 초과이고, 5로 한다. 효과와 제조성을 고려하면, 바람직한 범위는, Cr: 13.0% 초과인 경우, 10≤γp(H)≤40이다. 한편, γp(L)의 하한은, Cr: 13.0% 이하이고 10으로 한다. 제조성을 고려하면, 바람직한 범위는, Cr: 13.0% 이하인 경우, 15≤γp(L)≤55이다.

이어서, 내녹성에 관한 본 발명 강판의 제조 방법에서의 조건을 한정하는 이유에 대하여 설명한다.

열간 압연에 제공하는 스테인리스강 슬래브의 가열 온도는, 열간 가공 깨짐을 유발하는 오스테나이트상의 생성을 억제하여, 열간 압연 시의 변형 저항을 작게 하기 위해서, 1100℃ 이상으로 한다. 가열 온도를 과도하게 높게 하면, 결정립의 조대화에 의해 표면 성상이 열화되고, 또한, 가열시의 슬래브 형상이 악화될 우려가 있어서, 상한은 1300℃로 한다. 열간 가공성과 제조성의 관점에서, 바람직하게는 1150 내지 1250℃이다.

열간 압연 후의 강판을 권취하는 온도는, 열간 가공성의 관점에서, 가열 온도를 높게 하기 위해 700℃ 이상으로 한다. 700℃ 미만인 경우, 권취 시의 표면 균열이나 코일의 형상 불량을 유발할 우려가 있다. 과도하게 권취 온도를 높게 하면, 내부 산화물의 생성이나 입계 산화를 조장하여, 표면 성상이 열화되므로, 상한은 1000℃로 한다. 열간 가공성과 제조성의 관점에서, 바람직하게는 700 내지 900℃이다.

열간 압연 후, 열연판 어닐링을 실시하거나, 또는, 생략하고, 1회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시한다. 열연 강판의 어닐링은, 재결정을 촉진하는 700℃ 이상에서, 연속 어닐링 또는 뱃치식의 상자 어닐링으로 행한다. 과도하게 어닐링 온도를 높게 하면, 표면 성상과 산 세정 탈스케일성의 저하를 초래하므로, 상한은 1000℃로 한다. 표면 성상의 관점에서, 바람직하게는 700 내지 900℃이다.

냉간 압연 후의 마무리 어닐링은, 산화성 분위기 중 또는 환원성 분위기 중에서 행한다. 어닐링 온도는, 재결정, 표면 성상, 탈스케일성을 고려하면, 700 내지 900℃가 바람직하다. 산 세정 방법은 특별히 한정하는 것이 아니며, 공업적으로 상용되고 있는 방법이면 된다. 예를 들어, 알칼리 솔트 배스 침지+전해 산 세정+질불산 침지를 행해도 되고, 전해 산 세정은, 중성염 전해나 질산 전해 등을 행한다.

[실시예]

이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하는데, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건 예이며, 본 발명은 이 일 조건 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

표 3-1, 표 3-2(양쪽 합쳐서 표 3이라 칭하기도 함)에 나타내는 성분 조성을 갖는 페라이트계 스테인리스강을, 150kg, 진공 중에서 용제하여, 주괴를 1000 내지 1300℃로 가열해서 열간 압연에 제공하고, 500 내지 700℃에서 권취하여, 판 두께 3.0 내지 6.0mm의 열연 강판을 제조하였다. 표 3 중의 * 표시는 본 발명의 규정에서 벗어나고 있는 것을, 0은 첨가 없음인 것을 나타낸다.

열연 강판에, 상자 어닐링 또는 연속 어닐링을 모의하여 어닐링을 실시하거나, 또는, 어닐링을 생략하고, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회의 냉간 압연을 실시하여, 판 두께 0.4 내지 0.8mm의 냉연 강판을 제조하였다. 냉연 강판에는, 재결정이 완료하는 온도 780 내지 900℃에서 마무리 어닐링을 실시하였다. 마무리 어닐링은, 산화성 분위기 어닐링 또는 광휘 어닐링을 행하였다. 비교 강은, SUS430(17Cr), SUS430LX(17Cr)를 사용하였다.

열간 가공성은, 열연판의 에지 크래킹 발생의 유무를 조사하여 평가하였다. 에지 크래킹이 전혀 발생하지 않는 것을 "○", 단부면으로부터 강판 표면에 미치는 에지 크래킹이 발생한 것을 "×", 에지 크래킹이 강판 표면에 미치지 못한 것을 "△"로 하였다. 에지 크래킹 평가 지표가 "○"와 "△"인 것을 발명 예로 하였다.

내녹성은, JIS Z 2371에 준거하는 염수 분무 시험과, 또한, 80℃, 0.5% Nacl 수용액 중에 168시간 침지하는 침지 시험을 행하여 평가하였다. 비교 강의 침지 시험에 의한 녹 발생 정도는, SUS430에서 "전체면 녹 발생", SUS430LX에서 "녹 발생 없음"이 되었다. 따라서, 평가 지표는, SUS430과 동등한 녹 발생을 "○", SUS430LX와 동등한 "녹 발생 없음"을 "◎"로 하였다. 또한, SUS410L 상당의 녹 발생과 천공을 나타낸 것은 "×"로 하였다.

표 4-1, 표 4-2(양쪽 합쳐서 표 4라고 칭하기도 함)에, 제조 조건과 시험 결과를 통합하여 나타낸다. 표 4 중의 * 표시는 본 발명의 규정에서 벗어나 있는 것을, ×표는 본 발명의 목표에서 벗어나 있는 것을, -표시는 실시하지 않은 것을 나타낸다.

표 4에서, 시험 번호 2-1 내지 2-3, 2-7 내지 2-26 및 시험 번호 3-1 내지 3-3, 3-7 내지 3-26은, 제2 실시 형태에서 규정하는 성분 조성 및 γp와, 제조 조건을 만족하는 페라이트계 스테인리스강에 관한 시험 예이다. 이들 강판에서는, 제2 실시 형태에서 목표로 하는 열간 가공성과, SUS430과 동등 또는 SUS430LX와 손색없는 내녹성이 얻어졌다. 또한, SUS430LX와 손색없는 내녹 성을 나타낸 강판은, Cr을 14.5% 이상 함유하고 있다.

시험 번호 2-4 내지 2-6 및 시험 번호 3-4 내지 3-6은, 제2 실시 형태에서 규정하는 성분 조성 및 γp를 갖지만, 제조 조건이 제2 실시 형태에서 규정하는 제조 조건에서 벗어나는 페라이트계 스테인리스강에 관한 시험 예이다. 이들 강판에서는, 에지 크래킹을 억제할 수 없었지만, 목표로 하는 열간 가공성은 얻어졌다.

시험 번호 2-27 내지 2-31 및 시험 번호 3-27 내지 3-32는, 성분 조성 및 γp가, 제2 실시 형태에서 규정하는 성분 조성 및 γp에서 벗어나는 페라이트계 스테인리스강에 관한 시험 예이다. 이들 강판에서는, 목표로 하는 열간 가공성과 내녹성의 양쪽 또는 한쪽을 얻을 수 없었다.

시험 번호 2-32 내지 2-34 및 시험 번호 3-33 내지 3-35는, 제2 실시 형태에서 규정하는 성분 조성을 갖지만, γp가, 제2 실시 형태에서 규정하는 γp에서 벗어나는 페라이트계 스테인리스강에 관한 시험 예이다. 이들 강판에서는, 목표로 하는 내녹성이 얻어졌지만, 목표로 하는 열간 가공성을 얻을 수 없었다. 시험 번호 2-32 및 시험 번호 3-33의 페라이트계 스테인리스강에서는, γp가 작기 때문에, 자연 균열에 기인하는 깨짐이 열간 가공에 의해 현재화하고 있다.

시험 번호 2-35와 2-36 및 3-36과 3-37은, 각각 SUS410L 및 SUS430에 관한 참고 예이다.

<산업상 이용가능성>

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 레어 메탈의 사용에 의지하지 않고, 리사이클한 철원 중의 Sn을 유효하게 이용하여, 내 리징성, 내녹성 및 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다. 또한, 내녹성 및 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 종래 필요했던 연마 공정 등을 간략화할 수 있어, 지구 환경 보전에 공헌할 수 있으므로, 산업상 이용 가능성이 높은 것이다.

[표 1]

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 4-1]

[표 4-2]

Claims

질량%로,
C: 0.022 내지 0.3%,
Si: 0.01 내지 1.0%,
Mn: 0.01 내지 2.0%,
P: 0.005 내지 0.05%,
S: 0.0001 내지 0.02%,
Cr: 13 초과 22% 이하,
N: 0.001 내지 0.1%,
Al: 0.0001 내지 1.0%,
Sn: 0.060 내지 1.0%,
또한, Nb: 0.3% 이하, Ti: 0.3% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Mo: 1.0% 이하, V: 1.0% 이하, Zr: 0.5% 이하, Co: 0.5% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스 강판에서, 금속 조직이 페라이트 단상이며, 하기식 (식 2-2)로 정의하는 γp가 하기식 (식 2-1)을 만족하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
5≤γp≤55 … (식 2-1)
γp=420C+470N+23Ni+7Mn+9Cu-11.5Cr-11.5Si-52Al-57.5Sn+189 … (식 2-2)
여기서, C, N, Ni, Mn, Cu, Cr, Si, Al 및 Sn은, 각 원소의 함유량.
제1항에 있어서,
상기 식 (식 2-1) 대신에, 하기식 (식 2-1')를 만족하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
10≤γp≤40 … (식 2-1')
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 또한, 질량%로, Mg: 0.005% 이하, B: 0.005% 이하, Ca: 0.005% 이하, Hf: 0.1% 이하, REM: 0.1% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성을 갖는 스테인리스강 슬래브를, 1100 내지 1300℃로 가열하여, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상으로 열간 압연에 제공하고, 열간 압연 종료 후의 강판을 700 내지 1000℃에서 권취하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
제3항에 기재된 성분 조성을 갖는 스테인리스강 슬래브를, 1100 내지 1300℃로 가열하여, 1100℃ 이상의 열간 압연에서의 총 압연율이 15% 이상으로 열간 압연에 제공하고, 열간 압연 종료 후의 강판을 700 내지 1000℃에서 권취하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 열간 압연 종료 후의 강판에, 어닐링을 실시하지 않거나, 또는, 700 내지 1000℃에서 연속 어닐링 또는 상자 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 열간 압연 종료 후의 강판에, 어닐링을 실시하지 않거나, 또는, 700 내지 1000℃에서 연속 어닐링 또는 상자 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는, 열간 가공성과 내녹성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
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