KR19990025234A - M형 결함이 적은 301 스테인레스 열연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온용 소재로 이용되는 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 M형 표면 결함을 최대한 방지함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 301 스테인레스 성분으로 된 슬라브를 재가열하고, 열간압연하는 것을 포함한 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 있어서,

상기 슬라브를 1201-1230℃의 온도에서 160-180분 동안 재가열하고, 이어 첫 번째 패스 압하율을 10-16%로 열간압연하여 이루어지는 M형 결함이 적은 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

Ｍ형 결함이 적은 301 스테인레스 열연강판의 제조방법

본 발명은 고온용 소재로 이용되는 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 M형 결함이 적은 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 301 스테인레스강종은 기본성분이 16-18%Cr과 6-8%Ni를 포함하여 이루어지는 것으로써, 철도 차량이나 스프링, 벨트, 컨베이어 등의 고온용 소재로 이용된다. 301 스테인레스 열연강판은 재가열, 열간압하여 얻어지는데, 이 열연강판은 표면 결함의 일종인 M형 결함이 다발하여 반드시 연삭(Grinding)하여 제품화되고 있다. 연삭은 표면결함을 제거할 때 쓰이는 공정으로서 생산성 향상 및 제조원가에 막대한 영향을 미치고 있다. 스테인레스강의 대표적인 강종인 304 강종의 경우에는 연삭율이 약 3% 정도이지만, 301 강종의 경우에는 연삭율이 30% 가량 발생되고 있다.

종래, 301 스테인레스 강은 Cr 과 Ni의 함량이 적은데도 불구하고, 304스테인레스와 동일한 조건에서 제조하고 있기 때문에 연삭율이 높은 실정이다. 즉, 1250℃의 온도에서 180-190분 동안 재가열 한 후 열간압연하는데, 이 재가열 조건에서 Cr, Ni의 부족으로 Cr₂O₃보호피막이 치밀하게 생성되지 못하고, 다공성 형태의 산화물이 형성되어 M형 표면결함이 발생되고 있다. 또한, 열간압연시 첫 번째 패스의 압하율을 18-20%로 강압하하고 있는데, 이러한 강압하조건에서는 산화스케일이 열연판 표면의 크랙으로 발생되는 문제가 있다.

이에, 본 발명자는 301 스테인레스강의 슬라브 표면에 형성되는 산화물의 거동을 깊이 있게 연구한 결과, 301 스테인레스강에 적합한 재가열 조건 및 열간압연 조건을 설정하면 M형 결함을 저감할 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 제안하게 이르렀다.

즉, 본 발명은 M형 결함을 최대한 방지할 수 있는 301 스테인레스 열연강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 301 스테인레스강종의 열간압연시 첫 번째 패스압하율에 따른 강판의 변화를 나타낸 것으로써,

도 1(a)는 첫 번째 패스압하율에 따른 강판의 인장응력의 변화이고,

도 1(b)는 첫 번째 패스압하율에 따른 강판의 온도변화이며

도 1(c)는 첫 번째 패스압하율에 따른 강판의 유효변형율을 나타내는 그래프 이다.

도 2는 재가열온도에 따른 304 스테인레스 강종과 301 스테인레스강종의

산화거동을 나타내는 그래프

도 3은 재가열온도에 따라 산화된 시편의 스케일 단면적을 나타내는 사진

도 4는 재가열시간에 따른 304 스테인레스강종과 301 스테인레스강종의

산화거동을 나타내는 그래프

도 5는 재가열 시간에 따라 산화된 시편의 스케일 단면조직을 나타내는 사진 이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 301 스테인레스 성분으로 된 슬라브를 재가열하고, 열간압연하는 것을 포함한 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 있어서,

상기 슬라브를 1210-1230℃의 온도에서 160-180분 동안 재가열하고, 이어 첫 번째 패스 압하율을 10-16%로 열간압연하여 이루어지는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 재가열공정에 있어 슬라브 표면의 Cr₂O₃보호피막이 생성되도록 하여 급격한 산화를 최대한 방지하고, 이와 더불어 열간압연 공정에 있어 가열된 슬라브 표면에 있는 산화막을 파괴할 수 있는 최소한의 압하율로 미세균열의 핵생성을 방지하는데, 그 특징이 있다.

먼저, 본 발명에 적합한 강종은 16-18%Cr 및 6-8%Ni를 함유하는 301 스테인레스강이다. 본 발명에 따라 301 스테인레스 강성분으로 된 슬라브를 재가열하는데, 이때 재가열온도 및 시간은 1210-1230℃의 온도에서 160-180분 동안 재가열하는 것이 필요하다. 그 이유는 재가열온도가 1210℃미만의 경우 산화스케일이 치밀한 형상을 보이지만 가열로에 장입된 슬라브가 충분히 숙열되지 못하고, 이에 따라 델타-페라이트(δ-ferrite) 가 충분히 분해되지 않기 때문에 열간가공성이 확보되지 않기 때문이다. 그리고, 재가열온도가 1230℃를 초과하는 경우 산화스케일이 치밀하지 못하고 다공성 형태를 띄게 되어 산화가 급진된다.

그리고, 재가열시간이 160분 미만의 경우 치밀한 산화피막인 Cr₂O₃의 산화스케일이 전체적으로 형성되지 않고, 180분을 초과하는 경우 산화가 급진전 되기 때문이다.

상기와 같이 재가열된 슬라브는 열간압연 하는데, 본 발명에 의하면 첫 번째 패스압하율을 종래의 강압하와는 달리 경압하하는 것이 바람직하다. 즉, 열간압연시 첫 번째 패스압하율을 10-16%로 하는 것이 필요하다.

만일, 첫 번째 패스압하율을 10% 미만으로 하는 경우 슬라브의 산화막이 전부 파괴되지 않으며, 특히 재산화가 일어나지 않아 압연롤과 슬라브의 마찰이 생겨 표면결함이 다발한다. 또한, 첫 번째 패스 압하율 16%를 초과하는 경우 강압하에 의해 산화스케일이 열간압연시 크랙발생의 핵생성 자리(site)가 된다.

이는 첫 번째 패스압하율을 변화시키면서 압연할 때 표층부의 인장응력과 온도 그리고, 유효변화율을 나타낸 도 1를 보면, 첫 번째 패스압하율과 슬라브 표층의 거동은 일정한 관계가 있음을 알 수 있다. 즉, 도 1(a),(b)에 나타난 바와같이, 슬라브의 인장응력 및 온도는 첫 번째 패스 압하율의 변화에 관계없이 거의 유사함을 알 수 있다. 그러나, 도 1(c)에 나타난 유효변형율은 첫 번째 패스압하율이 낮을수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있다. 이것은 슬라브 표층부에서 미세균열의 핵생성이 첫 번째 패스압하율이 경압하되면 M형 표면결함이 감소될 수 있음을 의미하는 것이며, 이는 실시예 3에서 보다 구체적으로 확인할 수 있다.

상기와 같이 조건으로 재가열한 후 열간압연하면 M형 결함이 크게 줄어든다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

204mm 두께의 301 스테인레스강 슬라브 및 동일 두께의 304 스테인레스강 슬라브를 과잉산소량이 3%인 재가열로에서 하기표 1과 같이 1200-1250℃의 온도로 변화시키면서 180분 동안 가열하고 무게변화를 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

시편	강종	가열온도(℃)
비교재 1	304	1250
종래재 1	301	1250
비교재 2	301	1200
발명재 1	301	1210
발명재 2	301	1230

상기표 1 및 도 2에 나타난 바와같이, 본 발명과 다른 304 강종으로 1250℃에서 재가열한 비교재(1)의 경우 1150℃전후 (도 2, X 축의 95분 정도 지점의 온도임)에서 보호피막이 파괴되어 급격히 산화가 진행되지만 이후 보호피막의 생성으로 산화반응이 더 이상 일어나지 않음을 확인할 수 있었다. 이에 반해 본 발명의 대상강종인 301 스테인레스강을 종래의 재가열온도인 1250℃에서 열처리한 종래재(1)의 경우 1150℃ (도 2, X 축의 95분 정도 지점의 온도임)에서 보호피막이 파괴되어 급격히 산화가 진전되는 것을 볼 수가 있었다.

이와는 달리, 본 발명에 따라 1210-1230℃에서 재가열처리한 발명재(1-2)의 경우 치밀한 산화피막의 형성으로 종래재(1) 대비 산화량이 크게 줄어드는 것을 알 수 있었다. 그리고, 비교재(2)의 경우 산화량 저감은 되나 상술한 바와같이 열간가공성을 고려하여 본 발명에서 제외하였다.

한편, 상기 시편을 광학현미경으로 관찰하고 그 결과를 도 3에 나타내었 즉, 도 3에 나타낸 바와같이, 301 스테인레스 강 스라브를 1230℃이하에서 재가열처리한 비교재(2)(도 3(c)) 및 발명재(1-2)(도 3(d)(e))의 경우 산화스케일이 치밀하게 형성된 것을 확인할 수 있으나 1250℃에서 열처리한 종래재(1)의 경우 (도 3(b)) 내부스케일로 생각되는 스케일이 존재하며, 특히, 산화스케일이 다공성 형태를 띄고 있음을 알 수 있었다. 참고로, 304 스테인레스강인 비교재(1)의 경우 (도 3(a)) 치밀한 산화막이 형성되는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

204mm 두께의 301 스테인레스 강 슬라브 및 304 스테인레스강 슬라브를 과잉산소량이 3%인 재가열로에서 하기표 2와 같이 재가열시간을 150-190분으로 변화시키면서 1230℃의 온도로 가열한 다음, 무게변화를 측정하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

시편	강종	가열시간
비교재 3	304	180
종래재 2	301	190
비교재 4	301	150
발명재 3	301	160
발명재 4	301	180

상기표 2 및 도 4에 나타난 바와같이, 본 발명의 대상강종인 301 스테인레스강을 190분 재가열처리한 종래재(1) 보다 본 발명에 따라 160-180분 재가열처리한 발명재(3-4)의 경우 산화량이 1/5 수준이하로 적어지는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 상기 시편들을 광학현미경으로 관찰하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에 나타난 바와같이, 가열시간의 190분인 종래재(2)의 경우 (도 5(b)) 다공성 산화스케일형상을 띄고 있었고, 본 발명에 따라 가열시간이 160-180분인 발명재(3-4)의 경우 (도 5(d-e)) 치밀한 산화스케일을 볼 수 있었다.

그리고, 가열시간이 150분인 비교재(4)의 경우 (도 5(c)) 치밀한 산화피막인 Cr₂O₃의 산화스케일이 전체적으로 형성되지 않음을 알 수 있었다. 참고로, 304 스테인레스강인 비교재(3)의 경우 (도 5(a)) 치밀한 산화막이 형성되는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 3]

204mm 두께의 301 스테인레스강 슬라브를 하기표 3의 조건으로 재가열 및 열간압연 한 다음, M형 결함 발생율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

실시예	재가열 조건	첫 번째 패스압하율	M형결함발생율(%)
	온도			시간
종래재 5	1250	200	18	40
발명재 5	1230	170	11	5

상기 표 3에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 제조된 발명재(5)의 경우 M형 결함 발생율이 크게 저감됨을 알 수 있었다.

상술한 바와같이, 본 발명에 의하면 301 스테인레스 열연강판의 M형 결함이 크게 저감되는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 연삭공정을 생략할 수 있어 제품실수율 및 생산성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 301 스테인레스 성분으로 된 슬라브를 재가열하고, 열간압연하는 것을 포함한 301 스테인레스 열연강판의 제조방법에 있어서,

   상기 슬라브를 1210-1230℃의 온도에서 160-180분 동안 재가열하고, 이어 첫 번째 패스 압하율을 10-16%로 열간압연하여 이루어짐을 특징으로 하는 M형 결함이 적은 301 스테인레스 열연강판의 제조방법.