KR101696104B1 - 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법에 관한 것이다.

Description

페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법 {METHOD FOR HEAT-TREATMENT AND REMOVING SCALE OF FERRITIC STAINLESS STEEL}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법에 관한 것이다.
강 중 크롬(Cr)의 함량이 16.0~16.6% 정도인 페라이트계 스테인리스강(예컨대, 430 스테인리스강)은 가전 및 주방용으로 주로 사용되며, 이에 성형성 및 표면광택을 요구한다. 따라서, 주편 제조시 EMS 설비를 이용하여 주편 내 등축정율을 최소 50%로 유지하여야 한다. 또한, 표면 품질 향상을 위해서 가열로 장입시 가열온도는 대략 1180℃ 정도로 유지하여야 하며, 이에 따라 조압연 온도는 약 1020℃, 사상압연 온도는 약 890℃ 정도로 낮게 제어될 필요가 있다. 이와 같이 가열 및 열간압연을 완료한 후 권취공정을 행하는 것이 바람직하며, 이때의 온도는 통상 700~760℃이다.
한편, 페라이트 스테인리스 주편의 재가열 후 열간압연시 페라이트와 오스테나이트 2상으로 형성된다. 상기 열간압연 후 권취를 행한 다음, 냉각하게 되면, 상기 오스테나이트는 마르텐사이트 상으로 변태되는데, 이 마르텐사이트는 경도가 매우 높고 변형이 잘 일어나지 않는다.
이에 따라, 후속 공정으로서 소둔공정을 행함에 있어서, 페라이트 단상의 스테인리스강이 권취된 코일을 풀어서 연속소둔공정을 행하는 반면, 430 페라이트계 스테인리스강은 코일을 풀림처리시 쉽게 깨지는 성질로 인하여 연속소둔공정 대신 코일 그대로 소둔을 행하는 상소둔(Batch annealing) 공정을 거치게 된다.
그런데, 위와 같은 상소둔시 소둔온도가 오스테나이트 변태온도 이상으로 올라가게되면, 소둔 중 오스테나이트 상이 재생성되고, 이는 이후의 냉각시 마르텐사이트로 재변태됨에 따라 가공성 및 내식성에 심각한 문제를 초래한다.
이에, 페라이트 단상의 스테인리스강을 얻기 위하여 권취된 열연강판의 상소둔시 오스테나이트 변태가 발생하는 온도 직하에서 열처리를 실시하며, 이는 상대적으로 소둔온도가 낮기 때문에 완전 소둔을 행하는데에 장시간이 소요되는 단점이 있다. 이때, 오스테나이트 변태가 발생하는 온도는 강 성분조성에 따라 달라지지만, 통상 820~850℃이다.
위와 같은 낮은 소둔온도에서 장시간의 상소둔을 행할시, 그로 인한 강 표면의 산화를 억제하기 위하여 소둔로의 분위기는 통상 수소(H2) 또는 질소(N2) 분위기를 사용한다. 이때, 수소를 사용하는 경우에는 최종 제품 표면에 얼룩성 결함이 발생하는 문제가 있고, 질소를 사용하는 경우에는 열전달 효율이 떨어져 공정시간이 더 길어지게 되는 문제가 있다.
또한, 상기와 같이 분위기를 제어하기 위한 수단 및 소둔로 내 열전달 효율을 향상시키기 위한 추가적인 설비가 필요하게 되며, 이를 유지 및 관리하는데에 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.
한편, 분위기 가스를 사용하는 상소둔 방법 이외에 산화성 분위기에서 상소둔하는 방법도 있다.
이러한 산화성 분위기의 상소둔은 코일 전체를 소둔로에 장입하여 버너에서 열원이 코일을 직접 가열하기 때문에, 버너 근접 부위에서 직접 가열되는 부위와 분위기 온도에 의해 간접 가열되는 부위의 재질의 편차가 발생하는 문제가 있다.
또한, 소둔 스케일이 과다하게 성장하여 산세품질이 저하되는 문제가 있다. 통상, 열연 스테인리스강재의 산세 공정은 황산침적과 혼산침적조로 구성되며, 산세 설비나 조건은 수소나 질소 분위기에서 상소둔된 소재에 최적화되어 있다. 따라서, 산화성 분위기의 상소둔에 의해 스케일이 과도하게 성장될 경우 통상의 열연 산세 공정에서는 산세성이 열위하게 되는 것이다.
그러므로, 페라이트계 스테인리스 열연강재의 상소둔시 산화성 분위기조건에서 행함에 있어서, 폭방향의 재질편차 해소와 산세성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 요구된다.
본 발명의 일 측면은, 가전, 주방용으로 주로 사용되는 페라이트계 스테인리스강의 상소둔시 소둔 스케일의 성장을 억제하여 산세성이 우수할 뿐만 아니라, 폭방향 재질 편차를 최소화할 수 있는 소둔(열처리) 및 산세 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 페라이트계 스테인리스 열연판재를 산화성 분위기 상소둔로에서 소둔 열처리하는 단계 및 상기 소둔 열처리된 열연판재를 산세 처리하는 단계를 포함하고, 상기 소둔 열처리시 상소둔로 내 과잉산소를 1~5%로 유지하고, 스케일 내 O/Fe의 중량비가 0.5 이하인 산화성 분위기로 실시하는 것인, 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 페라이트계 스테인리스 열연강판재의 소둔 열처리 및 산세 처리를 행함에 있어서, 그 조건이 최적화된 범위 내에서 실시함에 따라 산세성이 우수할 뿐만 아니라, 표면품질이 우수하고, 재질편차가 최소화된 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조되는 페라이트계 스테인리스강은 통상의 분위기 가스를 제어하여 소둔을 행하는 방법에 비해 제조비용을 절감할 수 있어 경제적으로 유리한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 일 측면에 따른, 상소둔로 내 과잉산소 농도별 형성되는 산화물의 종류를 XRD(X-ray diffraction)로 측정하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 일 측면에 따른, 동일 소둔온도로 승온시 승온시간에 따른 열원 위치별 입도 변화의 관찰 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명자들은 페라이트계 스테인리스강을 제조하기 위하여 상소둔시 산화성 분위기로 행함에 있어서, 장시간이 소요될 뿐만 아니라, 산세성이 열위하는 문제점을 해결할 수 있는 방안에 대하여 깊이 연구하였다.
그 결과, 상소둔시 그 조건을 최적화하여 스케일의 성장을 억제하면서, 스케일의 구조를 산세가 용이한 구조로 변경하는 동시에, 산세 공정을 제어하는 경우, 우수한 산세능은 물론이고, 소재의 재질편차를 최소화할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
특별히, 본 발명에서는 상소둔시 통상의 연료가 연소됨으로써 발생되는 배기 가스가 상소둔로 내에 채워지는데, 이때 배기 가스 내의 과잉산소와 수분을 제어하고, 산세조의 침적시간 등을 제어함으로써 목표로 하는 표면품질의 확보 및 산세능 향상을 효과적으로 달성함에 기술적 의의가 있다. 더불어, 상소둔시 승온시간, 균열유지시간 등을 제어하여 재질편차를 최소화함에 기술적 의의가 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법은 다음의 단계를 거쳐 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 페라이트계 스테인리스 열연판재를 산화성 분위기 상소둔로에서 소둔 열처리하는 단계 및 상기 소둔 열처리된 열연판재를 산세 처리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 페라이트계 스테인리스 열연판재의 상소둔시 산화성 분위기에서 행함으로써, 기존 수소나 질소 등의 분위기 가스를 유지하기 위한 설비가 요구되지 않으므로, 결과적으로 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 별도의 분위기 가스를 제어할 필요가 없으므로, 열연 권취 후 바로 상소둔로 내에 장입할 수 있어, 권취 후 냉각시간을 단축할 수 있다.
이러한 산화성 분위기에서 상소둔 공정을 행하더라도 소둔 스케일의 성장이 억제되어 기존 수소나 질소 등의 분위기 가스에서 상소둔된 소재와 동등 이상의 산세성을 확보하기 위해서는 다음과 같이 그 공정조건을 제어하는 것이 바람직하다.
먼저, 산화성 분위기로 제어되는 상소둔로에서 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연판재의 소둔 열처리시 상기 상소둔로 내 과잉산소를 1~5%로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 과잉산소는 연료가 연소되지 않고 남아있는 산소를 의미하는데, 이러한 과잉산소가 소둔로 내에 존재하지 아니하면 수분에 의한 산화가 진행되어 강 표면에서의 산화스케일 성장 속도가 매우 빠르게 진행된다. 따라서, 일정 농도로 과잉산소를 포함하는 것이 바람직하나, 너무 과다하게 되면 오히려 과잉산소에 의한 산화반응으로 산화스케일 성장이 빠르게 진행되는 문제가 있다.
특히, 본 발명에서 상소둔로 내 과잉산소의 농도가 1% 미만이면 수분의 함량이 높아져 앞서 언급한 바와 같이 수분에 의한 산화물의 성장으로 소둔 스케일이 두꺼워지는 문제가 있다. 게다가, 상소둔로 내 과잉산소의 농도를 너무 낮게 관리하게 되면 연료 사용량이 높아져 효율이 떨어지는 문제가 있다. 반면, 5%를 초과하게 되면 오히려 과잉산소에 의해 산화물 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.
그러므로, 본 발명에서는 상소둔로 내 과잉산소의 농도를 1~5%로 제어함이 바라직하며, 보다 유리하게는 2~5%로 제어하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 상소둔로 내 과잉산소 농도는 연료의 연소시 공연비(공기/연료)를 제어함으로써 조절할 수 있다.
즉, 상소둔로 내에 장입된 열연코일을 일정의 온도로 가열함에 있어서, 공기와 연료의 혼합에 의한 과잉산소 및 수분이 발생하게 되는데, 이러한 성분들은 소둔 스케일의 성장을 조장하는 성분으로서, 연소 후 발생하는 배기가스 조성비를 제어할 필요가 있는 것이다.
일 예로, 연료로서 LNG 연료를 사용하는 경우 공기와 혼합하여 연소되며, 이때에 주입되는 공기량에 따라 배기가스의 조성이 변하게 되는데, 이론적인 조성비는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
공연비
(공기/연료)		 배기가스 조성비(%)
N2 CO2 H2O O2
10.48 71.6 9.9 18.5 0.0
11.50 72.2 9.1 17.0 1.7
12.50 72.7 8.4 15.8 3.1
13.30 73.0 8.0 14.9 4.1
14.50 73.5 7.4 13.8 5.4
15.50 73.8 6.9 12.9 6.3
16.50 74.1 6.5 12.2 7.2
17.70 74.4 6.1 11.4 8.0
상기와 같이 과잉산소 조건을 제어하여 상소둔을 행함에 있어서, 본 발명의 페라이트계 스테인리스강 열연판재를 상기의 상소둔로 내에 장입한 후 목표로 하는 소둔온도까지 승온하여 열처리를 실시함이 바람직하다.
이때, 급격히 승온을 행하게 되면 버너 근접부에서 직접 가열되는 부위와 간접가열되는 부위의 목표 소둔온도 도달 시간에 차이가 발생하여 재질편차를 유발할 우려가 있다. 따라서, 전체 권취된 열연판재가 균일하게 승온될 수 있도록 하는 것인 재질편차를 최소화하는데에 유리하다.
이에, 본 발명에서는 상소둔로 내에 장입된 열연강판의 소둔 열처리시 총 소둔시간을 24~30 시간으로 한정하는 한편, 목표 소둔온도(예컨대, 820~850℃)까지의 승온시간은 8~12 시간으로 제어하는 것이 바람직하다.
이때, 승온시간이 8 시간 미만으로 너무 빠르면 버너 근접 부와 그렇지 않은 부위의 재질편차가 발생할 수 있으며, 반면 12 시간을 초과하여 너무 늦으면 목표 소둔 온도에 도달하여 균열 유지시킬 때 균열 유지 시간이 짧아져서 재질의 품질이 저하되기 문제가 있다.
또한, 총 소둔시간이 24 시간 미만이면 승온속도가 느린 간접 가열부의 유지시간이 짧아져 미소둔된 부분이 발생할 수 있으며, 반면 소둔시간이 30 시간을 초과하게 되면 소둔공정 시간이 길어져 전체 생산성을 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같이 상소둔로 내에서 목표로 하는 온도까지 승온을 완료한 후 균열 유지를 행한 다음, 후속하는 산세공정을 행하기 위하여 냉각하는 것이 바람직하다.
이때, 냉각은 2~6시간 내로 완료하는 것이 바람직하며, 노냉을 행하는 것이 균일한 재질을 확보하는데에 유리하다. 만일, 냉각 시간의 단축 목적으로 공냉을 행하게 되면 소둔 스케일이 성장하여 오히려 산세성이 저하되는 문제가 있다.
상기와 같이 냉각시, 소둔 열처리시 유지되었던 산화성 분위기를 배제하기 위하여 질소를 투입하여, 질소 분위기로 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강의 산세성 향상을 위해서는 상술한 조건으로 상소둔을 행함과 아울러, 소둔 스케일의 두께 및 그 구조를 제어하는 것이 바람직하다.
통상, 페라이트계 스테인리스강(예컨대, 430강)을 소둔 처리하게 되면 Fe2O3/Fe3O4 산화물이 형성되는데, 이는 후속하는 산세공정 중 혼산 침적조에서는 잘 용해되는 반면, 황산 침적조에서는 잘 용해되지 않는다. 그런데, 황산 침적조를 경유하는 산세공정에서 산화물 용해가 잘 이루어지지 못하면, 이후의 혼산 침적조에서의 산화물 용해에 대한 부담이 커지며, 결국 산세성을 저하시키는 원인이 된다.
그러므로, 후속하는 산세공정시의 산세성을 향상시키기 위해서는 상소둔시 형성되는 산화물을 FeO로 형성할 필요가 있다. 즉, 소둔시 황산 침적조에서 용해성이 좋은 FeO를 다량 형성시켜 FeO/Fe3O4를 높임으로써 산세성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 FeO는 상대적으로 Fe2O3 보다 산소함량이 낮으므로 O와 Fe의 비율(O/Fe)이 낮을수록 FeO의 비율이 높게 나타날 것인 바, 본 발명에서는 상소둔 후 형성되는 소둔 스케일 내 O/Fe의 중량비를 0.5 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
만일, 소둔 스케일 내 O/Fe의 중량비가 0.5를 초과하게 되면 후속하는 산세공정 중 황산 침적조에서의 반응성이 떨어져 산세성 확보가 어려워지는 문제가 있다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제어하는 수준의 과잉산소(5%) 조건에서 상소둔을 행하는 경우에는 FeO 산화물이 다량 형성되지만, 그 수준을 벗어나는 경우(과잉산소 7%)에는 Fe2O3/Fe3O4 산화물만 형성되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 앞서 언급한 바에 따라 상소둔 및 냉각이 완료된 페라이트계 스테인리스 열연판재를 산세 처리하는 것이 바람직하다.
이때, 황산 침적조에서 1차 산세 처리하는 단계 및 혼산 침적조에서 2차 산세 처리하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 황산 침적조에서의 1차 산세 처리는 황산농도 150~300g/L, 온도 70~90℃에서 50~90초간 실시함이 바람직하다.
상기 황산농도가 150g/L 미만이면 미산세의 문제가 발생할 수 있으며, 반면 300g/L를 초과하게 되더라도 산세성 향상효과가 미미하므로, 300g/L 이하로 제한함이 바람직하다.
또한, 황산 침적조의 온도는 60~90℃인 것이 바람직한데, 그 온도가 60℃ 미만이면 반응성이 낮아져 미산세가 발생할 수 있고, 반면 90℃를 초과하게 되면 산세 반응 속도는 증가하지만 산농도 편차 발생시 무게감량 편차가 상대적으로 심하게 나타나 산세속도 제어가 어려워지고, 표면 침식이 커져 표면이 거칠어지는 문제가 있다.
상기의 1차 산세 처리의 완료 후 혼산 침적조에서 2차 산세 처리시 질산농도 80~120g/L, 불산농도 20~30g/L, 온도 45~55℃에서 50~120초간 실시함이 바람직하다.
상기 질산농도가 80g/L 미만 또는 불산농도가 20g/L 미만이면 충분한 산세가 이루어지지 못할 우려가 있으며, 반면 질산농도가 120g/L를 초과하게 되면 오히려 산세능이 저하되고, 불산농도가 30g/L를 초과하게 되면 과산세가 일어나 페라이트계 스테인리스 열연판재의 표면이 거칠어지고, 메탈손실이 커지므로 바람직하지 못하다.
또한, 혼산조의 온도는 45~55℃인 것이 바람직한데, 그 온도가 45℃ 미만이면 반응성이 낮아져 미산세가 발생할 수 있고, 반면 55℃를 초과하게 되면 NOx 발생이 심해져 산세 후 강 표면에 얼룩이 남게 되는 문제가 있다.
한편, 산세성을 확보한다는 것은, 상소둔시 형성된 소둔 스케일을 제거하기 용이하다는 의미로, 표면 품질이 확보되었다는 것은 아니다. 최종 산세된 열연판재(코일)는 이후의 공정에서 냉간압연을 경유하는데, 이때 산세 후의 판재 표면이 매우 거칠게 되면, 냉연 광택도가 좋지 못한 결과를 초래한다. 따라서, 산세 처리시 소둔 스케일이 완전히 제거되는 동시에, 표면조도가 거칠어지지 않는 조건인 것이 바람직하다.
이에, 본 발명에서는 과잉산소가 제어된 산화성 분위기에서 상소둔된 페라이트계 스테인리스 열연판재의 표면품질을 확보하기 위하여, 상기 황산 침적조 및 혼산 침적조의 길이비(황산 침적조/혼산 침적조)를 1~3로 제어하는 것이 바람직하다.
이는 각 산세조 내 침적 시간(산세 시간)으로부터 제어할 수 있으며, 만일 황산 침적조 내 산세 시간이 너무 길어지게 되면 입계 침식이 발생하여 표면조도가 매우 거칠어지며, 반면 황산 침적조 내 산세 시간 대비 혼산 침적조 내 산세 시간이 너무 길어지게 되면 FeO를 용해하지 않은 상태에서 혼산 침적조를 경유하게 되어 산세 효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상술한 조건으로 산세 처리시 총 무게 감량 대비 상기 황산 침적조에서의 무게 감량이 60~80%인 것이 바람직하다. 만일 황산 침적조에서의 무게 감량이 총 무게 감량 대비 60% 미만이면 용해되지 못한 FeO가 남아있을 수 있다. 반면, 80%를 초과하면 황산 침적조 내에서 과도하게 용해되어 표면이 거칠어지며, 황산에 거칠게 용해된 표면이 혼산 침적시 충분히 용해되지 않아 표면조도가 상승하므로 바람직하지 못하다.
본 발명에 의하면, 페라이트계 스테인리스 열연강판재의 소둔 열처리 및 산세 처리를 행함에 있어서, 그 조건이 최적화된 범위 내에서 실시함에 따라 산세성이 우수할 뿐만 아니라, 표면품질이 우수하고, 재질편차가 최소화된 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 효과가 있다.
이때, 본 발명의 페라이트계 스테인리스강은 Cr을 16.0% 이상으로 다량 포함하는 강으로서, 예컨대 중량%로, 크롬(Cr): 16.0~16.8%, 탄소(C): 0.025~0.085%, 실리콘(Si): 0.2~0.5%, 망간(Mn): 0.2~0.5%, 인(P): 0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.015% 이하(0%는 제외), 니켈(Ni): 0.4% 이하(0%는 제외), 구리(Cu): 0.5% 이하(0%는 제외), 알루미늄(Al): 0.1% 이하(0%는 제외), 질소(N): 0.02~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
( 실시예 )
실시예 1
두께 3mm의 430 스테인리스 열연판재를 상소둔로에 장입한 후, 소둔온도를 820℃, 총 소둔시간을 24 시간으로 설정하여 상소둔을 행한 후, 상소둔로 버너 근접부에서 직접 가열된 부위와 버너에서 떨어져 있어 분위기 온도에 의해 가열된 부위의 입도를 관찰하였다. 이때, 승온온도에 따른 입도 변화를 관찰하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상소둔로의 온도를 820℃까지 승온시키기 위한 승온시간이 5 시간 미만으로 짧은 경우, 버너 근접 열원에서 승온된 부위와 분위기 열원에 의해 승온된 부위의 입도 차이가 40㎛ 이상으로 그 차이가 컸다.
반면, 승온시간이 8 시간 이상인 경우에는 버너 근접 열원의 위치와 분위기 열원의 위치에서의 입도 차이가 최소화되며, 그 이상의 시간에서는 크게 차이가 나지 않음을 확인할 수 있다.
한편, 승온시간이 15 시간 이상으로 너무 과다한 경우에는 소둔온도에 도달한 후 균열 유지하는 시간이 줄어들어 전체적으로 소둔이 완전히 이루어지지 못하게 되므로 바람직하지 못하다.
실시예 2
두께 3mm의 430 스테인리스 열연판재를 상소둔로에 장입한 후 과잉산소를 0.5~10%로 변화시키면서 총 24 시간의 소둔시간으로 소둔 열처리를 행한 후, 상기 열연판재에 형성된 소둔 스케일을 SEM으로 관찰하였다.
이때, 상기 소둔 스케일 내 산소와 철의 중량은 GDS를 통해 얻고, 그것으로부터 산소와 철의 중량비(O/Fe)를 계산하였다. 상기 O/Fe 중량비와 소둔 스케일의 두께을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
한편, 산세성 평가를 위해 상기에 따라 상소둔된 각각의 열연판재를 황산 농도 180g/L, 70℃ 조건의 황산 침적조 내에서 50초간 산세 처리를 실시한 후, 질산 농도 90g/L,불산 농도 25g/L, 50℃ 조건의 혼산 침적조 내에서 70초간 침적하여 산세 처리를 실시하였다.
이후, 산세성 평가는 육안상으로 1cm2에 잔류하는 소둔 스케일이 없는 경우 '○', 잔류하는 소둔 스케일이 5점 미만(0 제외)시 '△', 5점 이상 잔류시 '×'로 표기하여 나타내었다.
구분 과잉산소 농도
(%)		 스케일 두께
(㎛)		 O/Fe 중량비 산세성
비교예 1 0.5 14.35 0.613 ×
비교예 2 1.0 8.430 0.512 △
발명예 1 2.0 7.521 0.455 ○
발명예 2 3.0 8.114 0.467 ○
발명예 3 5.0 8.510 0.466 ○
비교예 3 7.0 11.33 0.594 ×
비교예 4 10.0 13.24 0.728 ×
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 1은 상소둔시 과잉산소가 0.5%로서, 이론적인 수분 함량이 18% 이상으로 수분에 의한 스케일 성장이 매우 빨라 소둔 케일이 두껍게 형성되었으며, 산세성이 열위하였다.
비교예 2의 경우에는 스케일 두께는 두껍지 않지만, 수분에 의한 산소 침투로 인해 O/Fe 중량비가 0.5를 초과함에 따라 황산 침적조에서의 산세성이 떨어졌다.
비교예 3 및 4의 경우에는 상소둔로 내 과잉산소량이 너무 과다한 경우로서, 과다한 산소 함량으로 인해 소둔 스케일이 두껍게 형성되었으며, 산세성이 열위하였다.
반면, 과잉산소 농도가 본 발명에서 제안하는 조건을 만족하는 발명예 1 내지 3의 경우에는 형성되는 소둔 스케일의 두께가 두껍지 않으면서, O/Fe 중량비가 0.5 이하로 확보되어 산세성이 우수하였다. 즉, 산세 이후에 잔류하는 스케일이 없었다.
이를 통해, 산세성을 우수하게 확보하기 위해서는 상소둔시 상소둔로 내 과잉산소가 2~5%를 만족하면서, 형성되는 소둔 스케일 내 O/Fe 중량비가 0.5 이하로 제어되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실시예 3
상기 표 2의 발명예 2에 적용된 소둔조건으로 상소둔을 실시한 후, 산세 처리시 상기 실시예 2에 나타낸 조건으로 황산 및 혼산 침적조 산세 처리를 실시하였다. 이때, 황산 침적조와 혼산 침적조의 길이비를 다르게 설정하였으며, 이를 위해 각 산세조에서의 침적 시간을 변경하였다.
이후, 상기 길이비에 따른 표면조도 변화 및 무게 감량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다..
구분 산세조 길이비
(황산:혼산)		 조도(Ra, ㎛) 황산무게 감량
(g/sec.m2)		 총무게 감량
(g/sec.m2)
비교예 1 0.0 : 1.0 4.683 0.000 60.679
비교예 2 0.2 : 0.8 4.61 15.321 60.982
비교예 3 0.3 : 0.7 4.346 27.571 65.643
발명예 1 0.5 : 0.5 4.176 42.714 69.661
발명예 2 0.6 : 0.4 4.012 47.000 70.661
발명예 3 0.7 : 0.3 3.924 51.821 71.607
발명예 4 0.75 : 0.25 4.021 55.732 71.393
비교예 4 0.8 : 0.2 4.33 61.089 70.768
비교예 5 1.0 : 0.0 4.852 69.857 69.857
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 내지 3은 황산 침적조 보다 혼산 침적조의 길이가 더 길어진 형태로서, 입내 침식이 발생하여 표면조도가 4.3㎛ 이상으로 나타났다.
또한, 비교예 4 및 5의 경우에는 황산 침적조가 혼산 침적조에 비해 4배 이상 길어진 형태로서, 이때에는 입계 침식이 발생하여 표면조도가 높게 나타났다.
반면, 발명예 1 내지 4는 황산 침적조가 혼산 침적조에 비해 1~3배 정도의 길이비를 갖게 됨에 따라 침식 발생이 적어 표면조도가 낮으면서, 무게 감량이 높아 산세성이 우수할 뿐만 아니라, 표면품질도 우수하게 확보 가능한 정도였다.
이를 통해, 산세성과 더불어 표면품질을 우수하게 확보하기 위해서는 황산 침적조와 혼산 침적조의 길이비를 1~3으로 제어하는 동시에, 산세 처리에 의한 총 무게 감량 대비 황산 침적조 내에서의 무게 감량이 60~80%로 제어되는 것이 바람직함을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 페라이트계 스테인리스 열연판재를 산화성 분위기 상소둔로에서 소둔 열처리하는 단계 및 상기 소둔 열처리된 열연판재를 산세 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 소둔 열처리시 상소둔로 내 과잉산소를 1~5%로 유지하고, 스케일 내 O/Fe의 중량비가 0.5 이하인 산화성 분위기로 실시하고,
    상기 산세 처리는 황산 침적조에서 1차 산세 처리하는 단계 및 혼산 침적조에서 2차 산세 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 황산 침적조와 혼산 침적조의 길이비가 1~3이며, 상기 산세 처리시 총 무게 감량 대비 상기 황산 침적조에서 1차 산세 처리시 무게 감량이 60~80%인 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소둔 열처리는 총 소둔시간이 24~30 시간이고, 상소둔로 내 승온 시간이 8~12 시간인, 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 소둔 열처리하는 단계 이후 산세 처리 전 냉각하는 단계를 더 포함하고, 상기 냉각은 상기 소둔 열처리 완료 후 2~6 시간 내로 상소둔로 내에서 냉각을 완료하는 것인, 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각시 질소를 투입하는 것인, 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스 열연판재는 중량%로, 크롬(Cr): 16.0~16.8%, 탄소(C): 0.025~0.085%, 실리콘(Si): 0.2~0.5%, 망간(Mn): 0.2~0.5%, 인(P): 0.03% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.015% 이하(0%는 제외), 니켈(Ni): 0.4% 이하(0%는 제외), 구리(Cu): 0.5% 이하(0%는 제외), 알루미늄(Al): 0.1% 이하(0%는 제외), 질소(N): 0.02~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것인, 페라이트계 스테인리스강의 열처리 및 산세 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354128A (zh) * 2022-07-18 2022-11-18 江苏甬金金属科技有限公司 一种耐腐蚀不锈钢带的酸洗工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030055007A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 주식회사 포스코 페라이트계 스테인리스강의 제조방법
KR20060013243A (ko) * 2004-08-06 2006-02-09 주식회사 포스코 스테인레스 열연강판 제조방법
KR20090052958A (ko) * 2007-11-22 2009-05-27 주식회사 포스코 연신율이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법
KR20090089317A (ko) * 2006-11-14 2009-08-21 다니엘리 앤드 씨. 오피시네 메카니케 쏘시에떼 퍼 아찌오니 소둔 및 산세 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030055007A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 주식회사 포스코 페라이트계 스테인리스강의 제조방법
KR20060013243A (ko) * 2004-08-06 2006-02-09 주식회사 포스코 스테인레스 열연강판 제조방법
KR20090089317A (ko) * 2006-11-14 2009-08-21 다니엘리 앤드 씨. 오피시네 메카니케 쏘시에떼 퍼 아찌오니 소둔 및 산세 방법
KR20090052958A (ko) * 2007-11-22 2009-05-27 주식회사 포스코 연신율이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354128A (zh) * 2022-07-18 2022-11-18 江苏甬金金属科技有限公司 一种耐腐蚀不锈钢带的酸洗工艺
CN115354128B (zh) * 2022-07-18 2024-02-02 江苏甬金金属科技有限公司 一种耐腐蚀不锈钢带的酸洗工艺

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