KR101921595B1 - 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents

리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

열연소둔 열처리 전에 냉간압연을 추가로 실시함으로써 단면의 중심부 미세조직을 변화시켜 최종 제품의 리징 특성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, γmax가 20% 이상 50% 미만이며, 표면의 미세홈 면적율이 2.0% 이하이다.

Description

리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{FERRITIC STAINLESS STEEL HAVING EXCELLENT RIDGING PROPERTY AND EXCELLENT IN SURFACE QUALITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간압연 후 열연소둔 열처리 전에 냉간압연을 추가로 실시함으로써 두께 중심부의 조직을 개선하여 리징성 및 표면품질을 향상시킨 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스강은 화학성분이나 금속조직에 따라 분류된다. 금속조직에 따를 경우, 스테인리스강은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계, 이상계로 분류된다. 이러한 스테인리스강 중 페라이트계 스테인리스강은 고가의 합금원소가 적게 첨가되면서도 내식성이 우수하여 각종 주방용품, 자동차 배기계 부품, 건축자재, 가전제품 등에 주로 사용되고 있으며, 외장용으로 사용되는 경우 고품질의 표면 광택도가 요구되는 강종이다.
그러나, 페라이트계 스테인리스강은 딥드로잉(deep drawing)과 같은 성형 가공 시 압연방향과 평행한 주름 모양의 표면 결함인 리징(ridging) 결함이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 리징 결함은 제품의 외관을 나쁘게 할 뿐만 아니라 리징이 심하게 발생할 경우 성형 후에 연마공정이 추가되어 제조시간이 증가되고 제조단가가 높아지는 문제가 발생한다. 이 때문에 페라이트계 스테인리스강의 용도 확대를 위해서는 리징 특성 개선과 함께 우수한 표면품질 확보가 필요하다.
리징의 발생원인은 근원적으로 주조조직 내 주상정의 발달에 기인한다. 즉, 일정 방위를 갖는 주상정이 압연 또는 소둔공정에서 파괴되지 않고 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께방향 변형거동으로 인해 리징 결함으로 표출된다. 이러한 리징 결함을 해소하기 위해 리징을 유발하는 조직을 제거하기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔다. 주로 등축정율을 향상시켜 주상정의 분율을 줄임으로써 리징성을 개선하거나, 제조공정 중 열간압연 온도, 열간압연 압하율, 소둔온도 제어 등 공정 변수 조절을 통해 리징을 저감하였다.
그러나, 열간압연 후 고온에서 권취한 열연판을 열연소둔 전에 대칭압연 또는 비대칭압연한 다음 연속하여 소둔열처리하여 집합조직을 개선하고자 하는 시도는 거의 없는 실정이다.
한국 공개특허공보 제2008-0061863호 (2008.07.03.) 한국 공개특허공보 제2014-0080348호 (2014.06.30.)
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 열연소둔 열처리 전에 냉간압연을 추가로 실시함으로써 단면의 중심부 미세조직을 변화시켜 최종 제품의 리징 특성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1)로 표현되는 γmax가 20% 이상 50% 미만이다.
(1) 420×C+470×N+10×Mn+180-11.5×Cr-11.5×Si-52.0×Al
여기서, C, N, Mn, Cr, Si, Al은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강은 표면의 미세홈 면적율이 2.0% 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강은 리징 높이가 12㎛ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강은 r-bar 값이 1.2 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법은, 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1)로 표현되는 γmax가 20% 이상 50% 미만을 만족하는 슬라브를 제조하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하여 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 열연판을 권취하는 단계; 및 상기 권취된 열연판을 열연소둔 열처리하기 전에, 냉간압연하는 단계;를 포함한다.
(1) 420×C+470×N+10×Mn+180-11.5×Cr-11.5×Si-52.0×Al
여기서, C, N, Mn, Cr, Si, Al은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연판을 권취하는 단계에서의 권취온도는 750℃ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉간압연하는 단계는 비대칭 냉간압연으로 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉간압연 또는 상기 비대칭 냉간압연은 30% 이상의 압하율로 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비대칭 냉간압연은 상하 압연롤의 속도 비(Vh/Vl)가 1.25 이상이며, 압연 형상인자(l/d)가 1.7 이상인 압연조건으로 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비대칭 냉간압연 후 열연소둔, 2차 냉간압연 및 냉연소둔을 실시하여 제조된 스테인리스강의 리징 높이가 10㎛ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉간압연하는 단계 후, 열연소둔 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연소둔 열처리는 550 내지 950℃의 온도범위에서 60분 이내로 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연소둔 열처리 후 열연소둔재 단면의 두께 중심부 조직의 평균 종횡비가 4.0 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법은 열연소둔 열처리 전 냉간압연을 통해 강판 단면의 두께 중심부 조직의 밴드조직 종횡비를 낮게 제어하여 제품 표면의 리징 결함 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법은 강판 표면의 미세홈 면적율이 낮아 우수한 표면 광택도를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법은 우수한 리징성과 함께 높은 r값을 가져 성형 시 리징 높이를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비교예 3의 압연방향에 평행한 단면의 미세조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 2의 표면을 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비교예 4의 표면을 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, γmax가 20% 이상 50% 미만을 만족한다.
본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 하기 성분에 대한 %는 중량%를 의미한다.
C의 함량은 0.005% 이상 0.1% 이하이다.
C는 강재의 강도에 크게 영향을 미치는 원소로써, 그 함량이 과다할 경우 강재의 강도가 지나치게 상승하여 연성이 저하되는 바 0.1% 이하로 제한한다. 다만, 그 함량이 낮을 경우, 강재에 필요한 강도가 충족되지 못하는 바 0.005% 이상 첨가한다.
Si의 함량은 0.01% 이상 2.0% 이하이다.
Si은 제강 시 용강의 탈산과 페라이트 안정화를 위해 첨가되는 원소로, 본 발명에서는 0.01% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우 재질의 경화를 일으켜 강의 연성이 저하되는 바 2.0% 이하로 제한한다.
Mn의 함량은 0.01% 이상 1.5% 이하이다.
Mn은 내식성 개선에 유효한 원소로, 본 발명에서는 0.01% 이상 첨가하고 보다 바람직하게는 0.2% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우 용접 시 Mn계 퓸 발생이 급증하여 용접성이 저하되며, 과도한 MnS 석출물 형성으로 인해 강의 연성이 저하되는 바 1.5% 이하로 한정하며, 보다 바람직하게는 1.0% 이하로 한정한다.
P의 함량은 0 이상 0.05% 이하이다.
P는 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 산세 시 입계부식을 일으키거나 열간가공성을 저해하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 P 함량의 상한을 0.05%로 관리한다.
S의 함량은 0 이상 0.005% 이하이다.
S은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 결정립계에 편석되어 열간가공성을 저해하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 S 함량의 상한을 0.005%로 관리한다.
Cr의 함량은 10% 이상 30% 이하이다.
Cr은 강의 내식성 향상에 효과적인 원소로, 본 발명에서는 10% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우 제조 비용이 급증하는 문제가 있는 바, 30% 이하로 한정한다.
N의 함량은 0.005% 이상 0.03% 이하이다.
N는 질화물을 형성시키는 원소로서 침입형으로 존재하게 되므로 과도하게 함유되면 충격인성 및 성형성의 저하를 초래하는 바, 0.03% 이하로 한정한다.
Al의 함량은 0.005% 이상 0.2% 이하이다.
Al은 강력한 탈산제로써, 용강 중 산소의 함량을 낮추는 역할을 하므로 본 발명에서는 0.005% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우 비금속 개재물 증가로 인해 냉연 스트립의 슬리브 결함이 발생함과 동시에, 용접성을 열화시키는 바, 0.2% 이하로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.15% 이하로 한정한다.
γmax는 고온에서의 최대 오스테나이트 양에 대응하는 잘 알려진 오스테나이트 안정도의 지수이다. γmax는 하기 식 (1)에 의해 계산된다. 본 발명에서는 γmax 값이 20% 이상 50% 미만을 만족한다.
(1) 420×C+470×N+10×Mn+180-11.5×Cr-11.5×Si-52.0×Al
γmax가 20% 미만이면 열간압연 동안 오스테나이트상에 의한 페라이트상의 충분한 변형의 축적이 이루어지지 않고, 페라이트 밴드의 재결정이 촉진되지 않기 때문에 리징성 개선을 얻을 수 없다. 한편, γmax를 높이기 위해 C, N, Mn 및 Ni 등의 오스테나이트 형성 원소의 함유량을 높게 제어할 수 있으나, 이들은 강재의 경질화나 비용의 상승을 초래하기 때문에 γmax는 50% 미만으로 할 필요가 있다.
상기와 같은 성분계 및 γmax 범위를 만족하는 페라이트계 스테인리스강의 경우 열연소둔 열처리 전 재결정을 위한 변형에너지 축적이 충분하여 리징성 및 성형성에 유리한 집합조직이 형성될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은 리징 높이가 12㎛ 이하일 수 있으며, r-bar 값이 1.2 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은 강 표면의 미세홈 면적율이 2.0% 이하일 수 있다. 표면의 미세홈 면적율은 광택도와 상관성이 있으며, 미세홈 면적율이 낮을수록 광택도가 높아진다. 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강은 강 표면의 미세홈 면적율이 2.0% 이하를 만족하여 미려한 표면을 나타낼 수 있다.
다음으로, 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 대하여 설명한다.
페라이트계 스테인리스강의 리징성 및 표면품질을 향상시키기 위해서는 성형성에 유리한 집합조직 형성을 촉진시키고 리징을 유발하는 밴드조직을 제거하여야 한다. 상기 집합조직 형성 및 밴드조직 제거를 위해서는 열연판의 소둔 열처리 시 재결정을 촉진시키는 것이 중요하며, 이를 위해 소둔 열처리 전에 변형에너지를 충분히 축적시키는 것이 필요하다. 열연판에 변형에너지를 축적시키기 위해 열간압연 마무리온도를 낮추는 시도가 이루어져 왔으나, 변형에너지 축적에는 불충분하였다. 이에 따라 본 발명에서는 변형에너지 축적에 따른 재결정 촉진을 위해 열연소둔 열처리 전에 냉간압연을 실시하여 성형성에 유리한 집합조직을 형성하였다.
일반적으로 판재의 압연 변형 시 변형 상태는 전단변형과 평면변형의 두 가지 인자로 나타낼 수 있다. 종래의 대칭압연으로는 판재의 표면층은 전단변형이 작용하며, 중앙층으로 갈수록 본질적 특성인 대칭성 때문에 전단변형률이 감소하여 판재의 중앙층에서는 전단변형률이 항상 0이다. 즉 판재의 중앙층에는 항상 평면변형이 작용한다. 본 발명에서는 비대칭압연을 적용하여 판재의 두께 중심부에 전단변형을 작용시킬 수 있다. 비대칭압연을 적용할 때 많은 압연 변수가 존재하는데 이 변수들을 최적화하여야 모든 두께층에서 적절한 전단변형률이 작용해 재결정을 활성화시켜 미세조직을 변화시킴으로써 최종 냉연 제품의 표면 품질에 중요한 리징 높이를 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은, 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, γmax가 20% 이상 50% 미만을 만족하는 슬라브를 제조하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하여 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 열연판을 권취하는 단계; 및 상기 권취된 열연판을 열연소둔 열처리하기 전에, 냉간압연하는 단계;를 포함한다.
열간압연된 열연판을 열연소둔 열처리하기 전에 추가적으로 냉간압연을 실시함으로써, 재결정 촉진을 위한 변형에너지를 축적할 수 있다.
상기 냉간압연에 앞서, 제조된 슬라브는 재가열되어 열간압연된다. 열간압연된 열연판은 권취기에서 고온 권취(black coil)되는데, 열간압연 후 권취하는 동안 오스테나이트상에서 페라이트상으로 상변태시키기 위해 권취온도는 750℃ 이상일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 스테인리스강 제조방법은, 권취된 열연판을 열연소둔 열처리하기 전에 냉간압연하는 단계에 있어서, 상기 냉간압연은 비대칭 냉간압연으로 실시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 비대칭압연을 적용하여 판재의 두께 중심부에 전단변형을 일으킬 수 있다. 두께 중심부에 적절한 전단변형이 작용하여 재결정을 활성화시켜 미세조직을 변화시킴으로써 최종 냉연 제품의 표면 품질에 중요한 리징 높이를 낮출 수 있다.
비대칭 냉간압연은 압하율 30% 이상, 상하 압연롤의 속도 비(Vh/Vl)가 1.25 이상 및 압연 형상인자(l/d)가 1.7 이상인 압연조건으로 실시할 수 있다.
비대칭 냉간압연에서 두께 중심부까지 전단변형을 일으키기 위해서는 상하 압연롤 속도비(Vh/Vl)가 1.25 이상이어야 한다. 1.25 미만에서는 두께 중심부까지 전단변형이 부여되지 않을 수 있다. 여기서, Vh는 빠른 롤의 속도를 의미하고, Vl은 느린 롤의 속도를 의미한다.
압연 형상인자(l/d) 또한 두께 중심부까지 전단변형을 일으키기 위해 1.7 이상이 요구된다. 그 미만에서는 두께 중심부까지 전단변형이 부여되지 않을 수 있다. 압연롤의 크기 및 압하율과 관련된 압연 형상인자는 압연 시 전단변형을 부과하는 척도로서, 하기 식 (2)로 정의된다.
(2)
Figure 112016122244297-pat00001
여기서, l은 압연롤 바이트 내의 롤과 판재의 접촉호를 투영한 길이, d는 판재의 평균 두께(d=(h0+h)/2), r은 압연롤 반지름, h0는 판재의 초기 두께, h는 판재의 최종 두께를 의미한다.
본 발명은 열연소둔 열처리 전에 냉간압연하는데 있어서 비대칭압연 시의 압연 변수들과 리징성, 성형성 및 표면품질과의 상관성을 조사한 결과로, 상하 압연롤 속도비, 압하율 그리고 압연 형상인자(l/d)를 조절하여 리징성 및 표면품질을 개선하는데 그 특징이 있다.
상기 냉간압연 또는 비대칭 냉간압연을 실시한 열연판에, 이어서 열연소둔 열처리를 실시할 수 있다. 열연소둔 열처리는 550 내지 950℃의 온도범위에서 60분 이내로 실시할 수 있다. 열연소둔 열처리는 열간압연된 열연판의 연성을 보다 향상시키기 위해 실시되는 공정으로, 이를 통해 탄질화물의 석출과 재결정을 유도할 수 있다. 이를 위해서는 소둔 온도 550℃ 이상에서 실시할 필요가 있다. 다만, 소둔 온도가 950℃를 초과하거나 소둔 시간이 60분을 초과할 경우, 결정립이 조대화되어 성형성이나 리징 특성을 저하시킬 우려가 있다. 한편, 소둔 시간의 하한은 특별히 정할 필요는 없으나, 충분한 효과를 얻기 위해서는 30초 이상 실시하는 것이 바람직하다.
상기 열처리한 열연소둔재는 압연방향과 평행한 방향의 단면의 두께 중심부 조직의 평균 종횡비가 4.0 이하일 수 있다. 종횡비란, 압연 방향 페라이트 입경과 판 두께 방향 페라이트 입경의 비(압연 방향 입경/판 두께 방향 입경)를 말한다. 평균 종횡비가 4.0을 초과하는 경우 압연 방향으로 전신(展伸)한 페라이트 조직에 의해 냉간가공성이 저하될 수 있다. 또한, 두께 중심부에 압연 방향으로 길게 늘어난 밴드조직이 열연소둔판에 잔존하면 냉간압연 시 밴드조직에 기인한 변형불균일에 의해 표면에 요철이 발생하여 표면 광택도를 저하시키므로, 평균 종횡비를 4.0 이하로 한정한다.
본 발명에 따른 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 상술한 바와 같이 제어한 경우 외에 특별히 한정하지 않은 조건은 통상의 페라이트계 스테인리스강 제조방법에 준하여 수행할 수 있다. 또한, 상기 열연소둔재를 냉간압연 및 냉연소둔 열처리하여 냉연강판으로도 제조할 수 있음은 물론이다.
이하 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
실시예
하기 표 1의 조성을 가지는 용강을 연속주조하여 슬라브를 제조하고, 슬라브를 재가열하여 열간압연 후 초기 두께 3~7mm의 열연소둔 열처리 전에 1차 냉간압연을 실시하였다.
C Si Mn P S Cr Ni Al N
함량
(중량%)		 0.049 0.18 0.58 0.02 0.002 16.18 0.25 0.094 0.028
1차 냉간압연은 통상의 냉간압연 또는 비대칭 냉간압연으로 20~50%의 압하율로 압연하였다. 1차 냉간압연된 열연판을 열연소둔 열처리 및 산세한 다음 50~85%의 압하율로 2차 냉간압연을 실시하고, 냉연소둔 열처리 및 산세를 거쳐 시편을 제작하였다.
상기 시편의 압연방향에 대하여 0°, 45°, 90°방향의 인장시편을 가공하여 15% 인장시험 후 r값(Lankford value)을 측정하였다. 방향별로 측정된 r값(r0, r45, r90)으로부터 r-bar 값(r-bar=(r0+r90+2*r45)/4)을 계산하였다. 또한, 리징 높이는 상기 시편을 가공하여 15% 인장시험 후 표면 조도를 측정하였다. 하기 표 2에 본 실시예에 사용된 페라이트계 스테인리스강의 압연조건 변화에 따른 r-bar 및 리징 높이(Wt) 측정 결과를 나타내었다.
구분 1차 냉간압연
(Black Coil)		 열연소둔 2차 냉간압연
압하율(%)
(1회/2회)		 r-bar Wt(㎛)
종류 압하율(%)
실시예 1 통상압연 43 연속소둔 50/60 1.76 10.4
실시예 2 43 75 1.24 10.0
실시예 3 46 70 1.27 11.1
비교예 1 21 85 1.17 12.9
비교예 2 26 78 1.12 12.3
비교예 3 - 83 0.95 14.6
비교예 4 - 73 0.88 13.5
비교예 5 - 67 0.84 13.0
비교예 6 - 상소둔 73 0.90 17.6
비교예 7 - 67 0.86 16.5
실시예 4 비대칭압연 43 연속소둔 50/60 1.55 8.4
실시예 5 43 75 1.21 8.0
실시예 6 46 70 1.24 9.1
비교예 8 21 85 1.12 11.8
비교예 9 26 78 1.05 11.5
통상압연을 실시한 비교예 3 내지 7 은 r-bar 값이 1 이하이고 리징 높이는 14㎛ 이상으로 높게 나타났다. 열간압연 이후 열연소둔 열처리에 앞서 1차 냉간압연을 수행한 비교예 1 및 2의 경우에는 압하율이 30% 미만으로 수행되어 r-bar 값이 1.2 이하로 나타나 성형성이 불리함을 알 수 있었다. 실시예 1 내지 3에서와 같이, 열연소둔 열처리 전에 1차 냉간압연을 수행하되 압하율 30% 이상으로 수행하는 경우 1.2 이상의 r-bar 값을 얻을 수 있으며, 육안으로 관찰이 어려워 가공품의 외관 특성을 저하시키지 않는 정도인 12㎛ 이하의 리징 높이를 달성할 수 있었다.
실시예 4 내지 6은 실시예 1 내지 3에서 1차 냉간압연을 대칭압연이 아닌 비대칭압연으로 실시한 것을 제외하고는 나머지 조건은 동일하며, 비교예 8 및 9 또한 비교예 1 및 2에서 1차 냉간압연을 대칭압연이 아닌 비대칭압연으로 실시한 것을 제외하고는 나머지 조건은 동일하다.
대칭압연과 비교하여 비대칭압연으로 1차 냉간압연을 실시한 경우 리징 높이가 약 20% 이상 감소함을 알 수 있었다. 특히, 실시예 4 내지 6은 10㎛ 이하의 리징 높이를 달성할 수 있었다. 이를 통해 대칭압연이 아닌 비대칭압연 시 전단변형에 따라 밴드조직을 충분히 미세화할 수 있어 리징성이 개선됨을 알 수 있었다.
열간압연 이후 열연소둔 열처리에 앞서 1차 냉간압연을 실시한 비교예 8 및 9의 경우에는 비대칭압연으로 실시하였어도 압하율이 30% 미만으로 실시되어 r-bar 값이 1.2 이하로 나타나 성형성이 불리함을 알 수 있었다.
즉, 실시예 4 내지 6에서와 같이, 열연소둔 열처리 전에 비대칭 냉간 압연을 수행하되 총압하율 30% 이상으로 수행하는 경우 1.2 이상의 r-bar 값을 얻을 수 있으며, 육안으로 관찰이 어려워 가공품의 외관 특성을 저하시키지 않는 정도인 12㎛ 이하의 리징 높이를 달성할 수 있음을 알 수 있었다.
한편, 열연소둔 전 냉간압연을 실시하지 않는 종래의 제조방법으로 제조한 열연소둔재와 본 발명에 따라 제조한 열연소둔재의 평균 종횡비를 하기 표 3에 나타내었다. 이어서 냉간압연 및 냉연소둔 열처리를 거친 냉연소둔재의 미세홈 면적율 또한 하기 표 3에 나타내었다.
평균 종횡비는 압연방향에 평행한 열연소둔재의 단면 미세조직을 광학현미경을 사용하여 촬영한 후, 밴드조직의 압연 방향 입경과 판 두께 방향 입경을 측정하여 5개의 결정립의 평균 종횡비를 나타내었다. 도 1은 비교예 3의 압연방향에 평행한 단면의 미세조직 사진을 나타낸다. 도 1과 같이 단면의 미세조직 사진으로부터 압연방향으로 길게 늘어난 밴드조직의 길이 방향과 두께 방향의 길이를 측정한 후 평균 종횡비를 계산하였다.
미세홈 면적율은 냉연소둔재의 표면을 광학현미경을 사용하여 광원을 최대로 하고 노출시간을 길게 하여 50배로 촬영한 다음, 이미지 어넬라이저(Image Analyzer)로 면적율을 측정하여 평가하였다. 대표적인 측정결과를 도 2 및 3에 나타내었다. 도 2는 실시예 2의 표면을, 도 3은 비교예 4의 표면을 나타낸다.
구분 1차 냉간압연
(Black Coil)		 열연소둔 2차 냉간압연
압하율(%)
(1회/2회)		 평균
종횡비		 미세홈
면적율
(%)
종류 압하율(%)
실시예 2 통상압연 43 연속소둔 75 2.5 1.6
실시예 3 46 70 2.8 1.8
비고예 1 21 85 6.5 2.2
비교예 3 - 83 17.0 3.3
비교예 4 - 73 18.0 4.1
실시예 5 비대칭압연 43 75 2.1 1.2
실시예 6 46 70 2.4 1.4
1차 냉간압연을 압하율 30% 미만의 통상압연으로 실시한 비교예 1은 평균 종횡비가 6 이상으로 높았으며, 종래의 제조방법으로 제조된 비교예 3 및 4는 평균 종횡비가 1차 냉간압연을 실시한 상기 비교예 1과 대비하여 3배 가까이 치솟았다. 반면에, 열간압연 이후 열연소둔 열처리에 앞서 1차 냉간압연을 압하율 30% 이상의 통상압연으로 실시한 실시예 2, 3과 1차 냉간압연을 압하율 30% 이상의 비대칭압연으로 실시한 실시예 5, 6의 경우에는 열연소둔재의 평균 종횡비가 3 이하로 매우 낮게 나타났다.
또한, 1차 냉간압연을 통상압연으로 실시한 비교예 1, 3, 4는 냉연소둔재의 미세홈 면적율이 2.2% 이상으로 높은 반면에, 열간압연 이후 열연소둔 열처리에 앞서 1차 냉간압연을 수행한 실시예 2, 3과 1차 냉간압연을 비대칭압연으로 실시한 실시예 5, 6의 경우에는 미세홈 면적율이 1.8% 이하로 낮게 나타났다.
즉 실시예 2, 3, 5, 6의 결과에서 보는 바와 같이, 열연소둔재의 평균 종횡비가 낮을수록 냉연소둔재의 미세홈 면적율이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 따라서 실시예와 같이 평균 종횡비가 4.0 이하이며, 미세홈 면적율이 2.0% 이하를 만족함으로써 표면품질이 우수한 냉연강판이 얻어졌다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    하기 식 (1)로 표현되는 γmax가 20% 이상 50% 미만이며,
    표면의 미세홈 면적율이 2.0% 이하, 리징 높이가 12㎛ 이하, r-bar 값이 1.2 이상인 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강:
    (1) 420×C+470×N+10×Mn+180-11.5×Cr-11.5×Si-52.0×Al
    여기서, C, N, Mn, Cr, Si, Al은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
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  5. 중량%로, C: 0.005 내지 0.1%, Si: 0.01 내지 2.0%, Mn: 0.01 내지 1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10 내지 30%, N: 0.005 내지 0.1%, Al: 0.005 내지 0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1)로 표현되는 γmax가 20% 이상 50% 미만을 만족하는 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 재가열하여 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연된 열연판을 750℃ 이상의 온도범위에서 권취하는 단계;
    상기 권취된 열연판을 43% 이상의 압하율로 비대칭 냉간압연하는 단계;
    상기 비대칭 냉간압연된 강판을 550 내지 950℃의 온도범위에서 60분 이내로열연소둔 열처리하는 단계; 및
    상기 열연소둔 강판을 냉간압연 및 냉연소둔 열처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 비대칭 냉간압연은 상하 압연롤의 속도 비(Vh/Vl)가 1.25 이상이며, 압연 형상인자(l/d)가 1.7 이상인 압연조건으로 실시하며,
    상기 열연소둔 열처리 후 열연소둔재 단면의 두께 중심부 조직의 평균 종횡비가 4.0 이하이며,
    상기 냉연소둔 열처리 후 냉연소둔재의 리징 높이가 10㎛ 이하인 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
    (1) 420×C+470×N+10×Mn+180-11.5×Cr-11.5×Si-52.0×Al
    (여기서,
    C, N, Mn, Cr, Si, Al은 각 원소의 함량(중량%)
    Vh: 빠른 롤 속도
    Vl: 느린 롤 속도
    압연 형상인자:
    Figure 112018099059757-pat00006

    l: 압연롤 바이트 내의 롤과 판재의 접촉호를 투영한 길이
    d: 판재의 평균 두께 d=(h0+h)/2
    r: 압연롤 반지름
    h0: 판재의 초기 두께
    h: 판재의 최종 두께)
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KR1020160169696A 2016-12-13 2016-12-13 리징성 및 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 KR101921595B1 (ko)

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