KR19990037420A - 표면의 성상이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의제조방법 - Google Patents

Abstract

Cu : 0.03 중량％ 이상, V : 0.03 중량％ 이상, Mo : 0.01 중량％ 이상을 함유한 오스테나이트계 스테인레스강의 열연판의 소둔, 산세척을 행하는 과정에서 산세척시에 질산 20 ∼ 100 g/ℓ, 불화수소산 농도 100 ∼ 300 g/ℓ 로 이루어진 질불화수소산 용액중에 침지하거나, 철분 농도의 변화에 대응하여 질불화수소산과 금속이온을 특정관계식 범위으로 하거나, 상기 마무리 질불화수소산 침지 전에 황산, 염산 또는 질불화수소산 중에 예비 산세척하거나, 예비 산세척과 마무리 질불화수소산 산세척 사이에 표면을 기계적으로 평균 한쪽 면당 2 ㎛ 이상 연삭하거나, 마무리 질불화수소산 용액에서의 산세척시에 강판 표면에 판과의 상대속도 0.5 ∼ 5.0 m/sec 의 대향류를 부여하거나, 질불화수소산 용액에 수소이온원으로서 황산 또는 아황산을 첨가하거나, 질불화수소산 침지시에 (캐소드 전해 시간)/(애노드 전해 시간) 비가 3 이상인 전해처리를 하거나 함으로써, 단시간에 무늬, 광택 불균일이 없고, 우수한 의장성을 갖는 오스테나이트계 스테인레스강을 얻을 수 있다.

Description

표면의 성상이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 제조방법

본 발명은 열연판 표면에 무늬, 광택도의 차이의 발생을 억제한, 표면의 성상이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조법에 관한 것이다.

SUS304 강을 대표로 하는 오스테나이트계 스테인레스강은, 내열성, 내식성, 가공성 등의 특성이 우수하기 때문에 여러 가지 용도에 폭넓게 사용된다. 통상 오스테나이트계 스테인레스강의 제조공정은, 열간압연, 열연판 소둔, 산세척, 냉간압연, 마무리 소둔 및 산세척으로 이루어지며 소정의 재질의 제품이 얻어진다.

열연판의 표면에는, 통상 슬래브 주조시 및 열간압연시에 생긴 스케일이 존재하여 그 표면은 불균일하다. 이와 같은 열연판을 일반적인 소둔 분위기인 연소된 가스분위기중에 소둔을 행한 후 산세척을 하면, 강판 표면에 광택도나 백색도의 불균일이 생겨 무늬를 발생시킨다. 이와 같은 무늬는 강판이 지붕이나 패널 등에 사용되는 경우에는 미관을 손상시키는 경우가 있었다.

또한, 특히 근래 보통 강의 분야 뿐 아니라 오스테나이트계 스테인레스강의 분야에서도, 생산성을 높이고 보다 낮은 비용으로 제조를 하기 위해서 냉간압연에 대경(大徑) 롤에 의한 탠덤 압연을 적용하도록 되어 오고 있다. 열연판에서 무늬가 생기면, 대경 롤을 사용한 경우에는 종래의 소경(小徑) 롤에 비해 열연판의 표면 결함이나 입자계 침식(粒子界 浸蝕; intergranular penetration)이 잘 없어지지 않아서, 냉연강판에서 광택도 불균일이 심해진다는 문제가 발생하게 되었다.

이와 같은 문제가 생긴 원인은, 앞에서도 서술하였으나 열연강판에 생성된 표면결함이 장소에 따라 냉간압연후에도 소멸되지 않고 남았기 때문이다. 그 결함으로는 입자계 침식홈, 입자내의 피트(pit)형 침식, 열간압연시, 맞물림 자국 등을 들 수 있다. 특히, 오스테나이트계 스테인레스강은, 산세척에서의 지철(地鐵; substrate)의 용해량이 페라이트계 스테인레스강에 비해 적기 때문에, 산세척후 열연판에 의해 이와 같은 결함이 잘 남는다.

이와 같은 결함을 없애기 위해서 아래와 같은 제안이 되어 있다.

일본 공개특허공보 소60-248889 호에서는 산 용해력을 강화시켜 홈형 부식, 에치피트(etch pit)가 생기지 않게 될 때까지 용해시킨다. 그러나, 근래 스크랩의 유효한 이용이 요구되고, 스크랩이 적극적으로 배합되며 Cu, V 나 Mo 등의 원소의 함유량이 오스테나이트계 스테인레스강에서도 높아져 오고 있다. 도 1 에 이들 불순물을 함유한 경우, 질산과 불화수소산의 혼합산 (이하, 질불화소수산이라고 하는 경우가 있다) 에서의 SUS304 강판의 용해량의 실험데이터를 나타낸다. 시험에 제공된 재료 A, B 및 C 의 화학성분을 표 9 에 나타낸다. 이들 불순물의 농도가 증가하면 용해속도가 감소하며 산세척 능률이 나빠진다. 그 이유가 확실히 밝혀진 것은 아니지만, 강판 표면의 부동태화(不動態化), 반응전위, 강판 표면부근의 질화물 등의 영향에 의한 것으로 추정된다. 이 방법으로는 홈형 부식, 에치피트를 소멸시킬 정도로 강판 표면을 용해시키기 위해서는 많은 시간이 걸리며, 열연판의 생산성을 현저히 낮춘다.

강판 전체의 광택성을 높이는 것을 목적으로, 본 발명자들이 출원한 일본 공개특허공보 평8-269549 호에서는, 열연판 소둔전에 기계적인 스케일 제거를 행하여 입자계 침식홈을 감소시키고자 하였다. 그러나, 본 방법으로도 열연시의 스케일이 불균일하면, 기계적으로 탈스케일을 균일하게 행하는 것이 어렵고, 또 하부 조직의 불균일성을 해소할 수는 없어서, 강판 전체의 광택도는 좋지 않지만, 광택의 불균일은 해소되지 않는다.

열연판의 입자계 침식을 억제하는 것을 목적으로, 일본 공개특허공보 소60-177135 호에는 불활성 가스, 환원성 가스, 또는 진공중에 단시간의 소둔을 한 후 급속 냉각하는 방법이 제안되어 있다. 본 방법으로는 소둔시 입자계 침식의 발생은 억제되지만, 열연 스케일의 불균일성을 개선할 수는 없어서 강판 표면의 무늬 불균일은 피할 수 없었다.

일본 공개특허공보 평6-10171 호에서는, 페라이트계 스테인레스강에 관하여 기계적인 연삭을 행한 후, 특정한 농도로 이루어진 질불화수소산중에 침지하고 산세척하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 페라이트계 스테인리스강과 오스테나이트계 스테인레스강에서는, 그 산세척 기구는 완전히 다르고 질불화수소산중에서의 침지 전위가 다르기 때문에, 오스테나이트계 스테인레스강에서는 질불화수소산에서의 용해량이 페라이트계 스테인레스강에 비해 매우 적다. 따라서, 일본 공개특허공보 평6-10171 호에 개시된 스머트 (산세척시의 역부착물) (smut) 가 발생하지 않는 농도의 산을 오스테나이트계 스테인레스강에 응용하더라도, 표면 결함을 제거할 수는 없다. 또한, 페라이트계 스테인레스강은 비교적 환원성 산, 예컨대 황산 등에 대량으로 용해되는 반면, 오스테나이트계 스테인레스강은 황산에는 거의 용해되지 않는다는 차이가 있다. 이런 이유들로 상기 방법은 오스테나이트계 스테인레스강에는 적용할 수 없었다.

본 발명은, 생산성을 낮추지 않고 표면의 성상이 우수한, 특히 강판 표면의 광택도가 균일해지는 오스테나이트계 스테인레스강의 제조방법을 제안한다. 본 발명의 주 목적은, 열연판 또는 냉연판 표면의 광택도의 불균일 발생을 억제한 표면의 성상이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강판을 효율적으로 얻을 수 있는 제조방법을 제안하는 데에 있다.

본 발명은, 오스테나이트계 스테인레스강의 열연판의 소둔, 산세척을 행하는 과정에서 산세척시에 질산 20∼100 g/ℓ, 불화수소산 (hydrofluoric acid) 농도 100∼300 g/ℓ 로 이루어진 산세척액 중에 침지하는 오스테나이트계 스테인레스강의 제조방법이다.

바람직하게는 금속이온의 증가에 대응하여 상기 산세척액중의 질산 농도, 불화수소산 농도, 금속이온 농도가 특정관계식을 만족하는 산세척액중에 침지한다. 즉, 상기 산세척액의 성분에 관하여,

금속이온 농도 C (g/ℓ)가

0≤C≤25 인 경우에는, 질산 농도 : A(g/ℓ) 및 유리불화수소산(free hydrofluoric acid) 농도 : B(g/ℓ) 가 각각 하기 (1), (2) 식을 만족하고, 25<C 인 경우에는 각각 하기 (3), (4) 식을 만족하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법이다.

20＋1.10×C≤A≤100 ………(1)

100＋0.05×C²≤B≤300＋0.05×C²………(2)

20＋0.75×C≤A≤100 ………(3)

132≤B≤330 ………(4)

여기서, A: 질산 농도 (g/ℓ)

B: 유리불화수소산 농도 (g/ℓ)

C: 산세척액중의 금속이온 농도 (g/ℓ)

또한, 바람직하게는 본 발명은, 상기 산세척액에 침지하기 전에 황산, 염산 또는 질산과 불화수소산으로 이루어진 혼합산의 1 종 이상의 산 중에 예비적으로 산세척하는 공정을 부가한다.

더 바람직하게는, 상기 예비 산세척과 상기 산세척 중간에 강판 표면을 기계적으로 연삭하는 공정을 부가한다. 여기에서 상기 예비 산세척에 대하여 상기 산세척을 「마무리 산세척」 이라고 하는 경우가 있다.

또, 바람직하게는, 본 발명은, 상기 산세척시에 강판 표면 근방에 산세척액의 대향류 (對向流) 를 부여한다. 또한, 바람직하게는 산세척액에 수소이온원으로서 황산 또는 아황산을 첨가한다. 그리고, 더 바람직하게는 산세척시에「캐소드 전해 시간」의 「애노드 전해 시간」에 대한 비, 즉 (캐소드 전해 시간)/(애노드 전해 시간) 비가 3 이상인 전해처리를 행한다. 또, 본 발명의 프로세스에 사용되는 상기 강판은 Cu : 0.03 중량％ 이상, V : 0.03 중량％ 이상, Mo : 0.01 중량％ 이상의 성분을 함유하더라도 본 발명의 효과가 손상되는 경우는 없다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 오스테나이트계 스테인레스강의 열연판의 소둔, 산세척을 행하여 단시간에 무늬, 광택 불균일이 없는 우수한 의장성을 갖는 오스테나이트계 스테인레스강을 얻을 수 있다.

본 발명의 더욱 상세한 내용은 이하의 설명, 실시예 및 도면에 의해 명확해질 것이다.

도 1 은 종래 기술에서 질불화수소산액중의 강의 용해량에 미치는 강중의 불순물량의 영향을 나타내는 그래프로, 도 1a 에서는 질불화수소산 용액의 조성은 불화수소산 : 30 g/ℓ, 질산 : 100 g/ℓ이고, 온도는 50 ℃, 도 1b 에서는 질불화수소산 용액의 조성은 불화수소산 : 200 g/ℓ, 질산 : 150 g/ℓ, 온도는 50 ℃ 인 경우이다.

도 2 는 본 발명에서 질불화수소산 용액 (불화수소산 : 200 g/ℓ, 질산 : 50 g/ℓ, 온도 : 50 ℃, 금속이온 농도 0 g/ℓ) 중에서의 강의 용해량에 미치는 강 중 불순물량의 영향을 나타내는 그래프이다.

도 3 은 본 발명의 질불화수소산 용액 (불화수소산 : 150 g/ℓ, 질산 : 50 g/ℓ, 온도 50 ℃, 침지시간 : 100 초) 중에서의 오스테나이트계 스테인레스강의 산세척 용해량에 미치는 금속이온 농도의 영향을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 설명을 명료하게 하기 위해서, 예비적으로 본 발명에 관련된 발견사항에 대해 간단히 서술해둔다.

본 발명자들은, 상기 목적의 달성을 위해 오스테나이트계 스테인레스강을 대상으로 여러 가지 실험을 행하였다. 그 결과, 열간압연후에 표면에 생성되는 스케일은 주로 커런덤(corundum)형 산화물 ((Fe,Cr)₂O₃) 과 스피넬(spinel)형 산화물 ((Fe,Cr)₃O₄) 로 이루어지고, 스케일의 두께는 부분에 따라 다르다는 것을 알 수 있었다. 또한, 국부적으로 FeO 가 다량으로 존재하는 바도 확인되었다. 이들 스케일의 두께나 각 산화물의 존재비율에 따라 열간압연후의 소둔에 의한 산화반응의 기구가 다르며, 이것이 광택도 불균일의 원인의 하나가 된다는 것을 발견하였다. 또한, 제강공정의 스크랩 투입에 따라, 확실하게 이유가 밝혀진 것은 아니지만, Cu 나 V, Mo 등의 성분치의 상승이나 열연 스케일의 불균일에 의해 열간압연시 모재 조직의 불균일이 발생하고, 이것에 의해 감을 때나 소둔시, 산화의 양태가 다르며, 광택도 불균일의 원인이 된다는 것을 발견하였다. 또한, 열연판의 소둔 및 산세척시의 광택도 불균일을 없애기 위해서는 지철 및 표면의 불균일 조직을 다량으로 용해하면 된다는 것을 발견하였다. 그리고, SUS304 의 Cu, V, Mo 등의 불순물 원소가 늘어나고 산세척성이 떨어지게 되는 경우라도, 열연판의 지철 및 표층의 불균일 조직을 단시간에, 또한 균일하게 용해하기 위해서는 질산 농도를 낮게, 금속이온과 복합체(complex)를 형성하지 않는 불화수소산 (이하 유리불화수소산이라고 한다) 을 높게 한 특정의 산농도 범위의 용액으로 산세척을 행하는 것이 유효하다는 것을 발견하였다. 또한, 이때의 산세척 반응의 율속단계(rate-determining step)는 지철의 용해반응에 있으며, 또 단시간에 용해를 촉진시키기 위해서는 이 부분을 연삭으로 제거하는 것이 단시간의 산세척에는 유효하다는 것을 발견하였다. 또, 지철의 용해반응의 속도 (rate) 를 높이기 위해서는, 특히 용액중의 불소이온, 수소이온의 확산을 조장하는 것이 유효하며, 강판 표면 근방에 산세척액의 대향류를 발생시키는 것이 유효하다는 것을 발견하였다. 그리고, 용액중의 금속이온 농도가 증대되면, 질산 농도, 유리불화수소산 농도가 일정하더라도 산세척력은 저하되기 때문에, 금속이온 농도에 대응한 산세척력의 회복처리가 필요하다는 것을 발견하였다. 또, 더욱 단시간에 용해를 진행시키기 위해서는, 질산보다 산화력이 약한 산을 수소이온의 공급원으로서 질불화수소산에 가하는 수법이나, 질불화수소산 침지중에 마이너스 전해 시간을 플러스 전해보다 길게 가하는 수법이 효과적이라는 것을 발견하였다.

본 발명은 이상의 지견을 기초로 하여 완성되었다.

이하, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 대상으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강 열연판의 화학 조성은 통상 공지된 오스테나이트계 스테인레스강이 모두 포함된다. 대표적 화학조성은 C : 0.08 중량％ 이하, Si : 1.00 중량％ 이하, Mn : 2.00 중량％ 이하, Ni : 7.00 ∼ 15.00 중량％, Cr : 10.0 ∼ 30.0 중량％, 또 N : 0.25 중량％ 이하를 함유한다. 또한, 불순물 원소로서 Cu : 0.03 중량％ 이상, V : 0.03 중량％ 이상, Mo : 0.01 중량％ 이상을 함유한 오스테나이트계 스테인레스강도 대상으로 한다. 이들 불순물 원소의 허용량에 관해서는, 원하는 강판의 기계적 성질이나 기타 특성에 의해 정해진다. 본 발명에서 상한치를 반드시 한정할 필요는 없지만, 통상의 오스테나이트계 스테인레스강에 준하면 Cu : 0.03 ∼ 3.00 중량％, V : 0.03 ∼ 3.00 중량％, Mo : 0.01 ∼ 6.00 중량％ 정도이다.

먼저, 본 발명에서는 산세척시에 질산 20 ∼ 100 g/ℓ, 불화수소산 100 ∼ 300 g/ℓ 로 이루어진 질불화수소산 용액중에 침지하고 탈스케일을 행한다. 본 발명자들이, 열간압연후, 열연판 소둔후, 열연판 산세척후의 표면을 상세하게 검토한 결과, 열연판의 무늬는, 열연 소둔후 및 열연 소둔 산세척후에 나오는 강판 표면의 광택도 차이에 대응하고 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 열연판의 무늬를 없애기 위해서는, 열간압연후의 표면의 산화물을 상술한 커런덤형이나 스피넬형중의 어느 한 쪽의 산화물을 주체로 하게 하거나 열연판 산세척시에 표면조직을 다량으로 용해하는 것이 효과적인 것을 알 수 있었다. 그래서, 본 발명자들은 열연 소둔 산세척시의 표면조직을 다량으로 용해시키는 방법을 생각하고 열연판 소둔 산세척후의 표층부의 Cr 농도와 표면조직을 관찰하여 강 중 Cr 농도와 각종 산 농도와 용해량의 관계를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 열연판의 표층부근은 Cr 농도가 낮아 페라이트 조직이 다량으로 있으며, 그것보다 안쪽인 지철 부근은 Cr 농도가 높아 거의 오스테나이트의 지철 조직인 것이 관찰되었다. 무늬를 없애기 위해서는, 지철 부분의 Cr 농도가 높은 오스테나이트 조직을 적어도 5 ㎛ 이상 용해해야 하고, 종래의 통상적인 산세척 조건 (예컨대 질산 100 g/ℓ+ 불화수소산 30 g/ℓ, 온도 50 ℃ 등) 에서는, 이 부분은 장시간 침지하여도 거의 용해되지 않는다. 그래서, 본 발명에서는 산세척시에 질산 20 ∼ 100 g/ℓ, 불화수소산 100 ∼ 300 g/ℓ 로 이루어진 혼합산 용액중에 강판을 침지하고 탈스케일을 행한다. 열연판의 표층부근의 비교적 저 Cr 농도부는 질산, 불화수소산 양쪽 모두 고농도일수록 용해량은 증가한다. 그러나, 그것보다 깊은 지철부분은 질산이 100 g/ℓ 을 초과하면, 현저히 용해속도가 저감된다. 또한, 질산이 20 g/ℓ 보다 작으면, 수소이온이 적어지고 용해량은 감소된다. 또, 불화수소산 농도도 100 g/ℓ 이하에서는 지철부분은 거의 용해되지 않는다. 역으로 300 g/ℓ 이상이 되면, 이온 확산, 전리가 방해되어 오히려 용해량은 저하된다. 이상에서 본 발명에서는 산세척시에 질산 20 ∼ 100 g/ℓ, 불화수소산 100 ∼ 300 g/ℓ 으로 이루어진 혼합산 용액중에 침지하고 탈스케일을 행한다. 상기 지견을 얻게 된 데이터의 일례를 도 2 에 나타낸다. 이것은 Cu, V, Mo 등의 불순물 원소를 함유한 SUS304 강판 D, E, F (성분조성은 표 9 참조) 를 혼합산 용액 (질산 50 g/ℓ, 불화수소산 200 g/ℓ, 액체온도 50 ℃) 에 침지하였을 때의 용해량을 나타낸다. 가로축은 시간이다. 불순물 함유량이 증가하여도 용해속도는 감소하지 않는 것을 알 수 있다. 이상에서 본 발명에서는 산세척시에 20 ∼ 100 g/ℓ, 불화수소산 100 ∼ 300 g/ℓ 으로 이루어진 혼합산 중에 침지하고 탈스케일을 행한다. 또한, 바람직하게는 질산 농도 40 ∼ 75 g/ℓ, 불화수소산 농도 150 ∼ 220 g/ℓ 로 한다.

이어서, 본 발명에서는 금속이온 농도에 따라 질산과 불화수소산으로 이루어진 혼합산 용액중의 각 산의 농도를 특정 범위내로 조정한다. 이것은 본 발명자들이 본 발명의 성분 범위의 혼합산 용액중의 질산, 유리불화수소산, 금속이온의 산세척력에 미치는 영향을 검토한 바, 금속이온의 증가량과 질산 농도, 유리불화수소산 농도의 사이에 특정한 관계식이 성립되는 것을 발견한 것에 의거한다. 열연판의 표층부근의 비교적 저 Cr 농도부는 질산, 불화수소산 양쪽 모두 높을 수록 용해량은 증가한다. 그러나, 그것보다 깊은 지철부분은 질산이 높아지면 현저히 용해속도가 저감된다. 또한, 질산이 너무 낮아도 수소이온이 적어지면서 또 산화력이 없어지기 때문에, Fe²⁺를 역부착하기 어려운 Fe³⁺로 산화하는 것이 곤란해지므로 용해량은 감소한다. 또, 유리불화수소산 농도가 너무 낮으면, 반응면적이 적어 지철부분은 거의 용해되지 않는다. 역으로 너무 높으면, 이온의 확산 수소이온의 해리가 방해되어 용해량은 저하된다. 또한, 산세척이 진행되면서 금속이온 농도가 증가하면, 질산, 유리불화수소산 농도가 변화하지 않아도 산세척력은 열화되고, 본 발명 범위내의 질불화수소산 용액에서는 금속이온 25 g/ℓ 에서 효과는 포화하게 된다. 도 3 에 본 발명 범위의 질불화수소산의 산세척중의 용해량에 미치는 금속이온의 영향의 일례를 도시한다. 따라서, 금속이온 농도에 따라 산의 농도를 규정할 필요가 있으며, 그 범위는 본 발명의 관계식에 의해 규정될 수 있는 것을 발견하였다. 이상에서, 본 발명에서는 질불화수소산 산세척시에 금속이온의 농도에 따른 특정한 식으로 이루어진 질불화수소산 용액중에 침지하고 탈스케일을 행한다. 구체적으로는 특정한 식으로서, 앞에서 서술한 식 (1), (2), (3) 및 (4) 를 사용할 수 있다.

이어서, 본 발명에서는 마무리 질불화수소산 산세척전에 질산, 염산 또는 질불화수소산 중에 산세척하는 예비 산세척을 행한다. 이것은, 열연판의 표층부근은 Cr 농도가 낮아 페라이트 조직이 다량으로 있으며, 이 부분은, 비교적 약한 산에도 용해되기 쉽다. 이 표층 스케일이나 표층 지철부분을 제거하고서 본 발명 범위의 질불화수소산으로 마무리 산세척을 행하는 쪽이 보다 단시간에 보다 균일하게 양호한 표면이 얻어진다. 이상에서 마무리 질불화수소산 산세척 전에 황산, 염산, 또는 질불화수소산 중에서 산세척하는 예비 산세척을 행한다. 또한, 마무리 산세척전의 예비 산세척은 황산, 질불화수소산, 염산 어느것을 사용해도 되지만, 바람직하게는 황산 또는 질불화수소산이 좋다.

이어서, 본 발명에서는 황산, 염산 또는 질불화수소산 중에 예비 산세척한 후, 마무리 질불화수소산 산세척전에 브러시에 의한 연삭을 행하는 것이 바람직하다. 산세척전, 스케일이 붙은 상태에서 브러시 연삭을 행하여도 탈Cr층 부분밖에 제거되지 않고, 무늬의 원인이 되는 지철의 Cr 농도가 높은 오스테나이트 조직부분은 거의 연삭되지 않는다. 또한, 스케일 위에서부터 연삭을 한 것은 표면이 균일하게 잘 연삭되지 않고 오히려 무늬의 원인이 되는 경우가 있다. 그래서, 산에 의해 어느정도 표면의 스케일 및 탈Cr층을 제거한 후에 연삭을 행하고 그 후 본 발명 범위의 질불화수소산으로 마무리 산세척을 하면 보다 양호한 표면이 얻어지는 것을 발견하였다. 이상에서, 본 발명에서는 예비 산세척시에 황산, 염산, 또는 질불화수소산중에 산세척한 후, 브러시에 의한 기계연삭을 행한다. 또한, 연삭전의 예비 산세척은 황산, 질불화수소산, 염산 어느 것을 사용해도 되지만, 바람직하게는 황산 또는 질불화수소산이 좋다. 산세척액의 각 성분의 농도, 온도 등은 적절히 설비에 맞춰 결정하면 된다. 또, 기계연삭량은 너무 적어도 그 효과는 낮고 열연판의 표층을 한쪽면당 2.0 ㎛ 이상 연삭하면 그 효과는 크다. 연삭량의 상한치는 특별히 규정되지 않지만, 너무 많으면 생산수율의 감소나 연삭시, 불똥 등의 문제가 생기기 때문에, 2.0 ㎛ ∼ 30.0 ㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 기계적 연삭수단은, 브러시, 고압수(高壓水), 숫돌(砥石) 등에 의한 연삭이 바람직하다. 쇼트 등의 메커니컬 디스케일링 (mechanical descaling) 을 예비 산세척후에 행하면, 표면에 오히려 결함을 발생시킨다.

이어서, 본 발명에서는 추가로 질불화수소산 중에 질산보다 산화력이 낮은 황산 또는 아황산을 수소이온원으로서 첨가하는 것이 바람직하다. 이것은, 고Cr부의 지철이 질불화수소산중에서 용해되는 것을 상세하게 검토한 결과, 수소발생반응이 주가 되는 것을 발견했기 때문이다. 결국, 수소이온을 첨가하면 용해속도는 증가하는 것으로 생각하였다. 그러나, 질산을 너무 첨가하면 앞에서도 서술하였으나, 지철부의 용해속도는 저하된다. 그래서, 본 발명자들이 여러 가지 질산 이외의 산의 적용을 검토한 바, 질산보다 산화력이 적은 황산이나 아황산을 첨가함으로써 용해속도가 증가되는 것을 알 수 있었다. 이것은, 질산 (100 g/ℓ 이상) 이나 과망간산, 크롬산 등에서는 용액의 산화력이 강해지고, Cr 농도가 높은 오스테나이트 조직에서는 표면이 부동태화되기 쉬워져, 결국 용해반응의 면적률이 떨어지기 때문이라고 생각된다. 황산, 아황산의 양은 요구되는 처리시간에 따라 적절히 첨가하면 되기 때문에 특별히 한정은 하지 않는다. 그러나, 너무 첨가하면 스머트 문제가 생기기 때문에 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5 규정 (N) 의 값의 범위가 바람직하다.

이어서, 본 발명에서는 추가로 마무리 산세척 중에 강판 표면에 질불화수소산액의 대향류를 발생시키는 것이 바람직하다. 이것은 질불화수소산중의 고Cr부의 지철의 용해를 상세하게 검토한 결과, 용해반응의 율속은 불소이온 확산, 수소이온 확산 및 Fe²⁺의 지철표면으로부터의 확산인 것을 발견하였기 때문이다. 결국, 불소이온은 Cr 농도가 높은 지철부분의 부동태 피막을 공격하여 반응면적을 증대시키고, 수소이온은 지철과 수소이온 사이에서의 전하이동반응을 촉진시키며, Fe²⁺의 지철 표층에서 용액중으로의 확산은 강판 표면에 대한 Fe 이온의 재부착을 막아서 반응면적을 증대시킨다.

본 발명자들이 이 확산반응을 조장하는 방법을 상세하게 검토한 바, 본 발명 범위의 질불화수소산에서는 대향류에 의하여 지철 표면 부근의 산을 뒤섞어 주는 것이 유효하다는 것을 발견하였다. 이 대향류는 0.5 m/sec ∼ 5.0 m/sec 인 것이 바람직하다. 대향유속은 0.5 m/sec 에서 그 효과가 나타나기 시작하며, 5.0 m/sec 에서 포화된다. 또한, 너무 강한 대향류는 기술적으로 어렵거나, 설비 비용이 증가하기 때문에, 대향류는 0.5 ∼ 2.0 m/sec 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서는 마무리 질불화수소산 침지시에 캐소드 전해 시간의 애노드 전해 시간에 대한 비, 즉 (캐소드 전해 시간)/(애노드 전해 시간) 비가 3 이상인 전해처리를 하는 것이 바람직하다. 이것은 본 발명자들이 질불화수소산 중에서의 전해 영향을 검토한 바, 캐소드 전해를 걸었을 때에 용해속도가 증가하고, 역으로 애노드 전해를 걸면 용해속도가 감소되고, 그 변화량은 거의 전기량에 의존하지 않고 전해시간에 의존하는 것을 발견하였기 때문이다. 이것은 오스테나이트부의 질불화수소산중의 침지 전위는 약 -300mV(vs SCE) 이고, 주로 수소발생반응 부근의 전위이다. 이 전위 부근의 오스테나이트부의 반응은 활성용해이고, 전류밀도는 전위 증가에 따라 감소한다. 따라서, 전위가 증가하는 방향으로 이동하면 그 전류밀도는 저하되기 때문에 용해량은 감소된다. 역으로 캐소드 전해를 건 경우에는 전위는 감소하는 방향으로 이동하고 전류밀도는 증대하는 것에 의한 것으로 생각된다. 그러나, 현실의 조업에서는 캐소드 전해만을 행하는 것은 어렵기 때문에, 캐소드 전해의 전기량을 애노드 전해보다 낮게 하여, 캐소드 전해 시간을 애노드 전해보다 길게 함으로써 용해속도를 올릴 수 있다는 지견을 얻었다. 전기량, 전해시간과 오스테나이트부의 용해속도를 상세하게 검토한 결과, 캐소드 전해 시간이 애노드 전해 시간보다 3 배 이상 많으면, 이 결과가 생기는 것을 알 수 있었다. 캐소드 전해 시간은 많으면 많을수록 좋지만, 너무 길면 애노드 전해시의 전기량이 증가하여, 조업상 바람직하지 않기 때문에 바람직하게는 5 ∼ 20 배로 한다. 또한, 전기량에 관해서도 특별히 한정은 하지 않지만, 바람직하게는 40 ∼ 200 C/d㎡ 으로 한다. 이상의 이유로 본 발명에서는 마무리 질불화수소산 침지시에 (캐소드 전해 시간) / (애노드 전해 시간) 이 3 이상인 전해처리를 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 열연판의 소둔 온도나 시간, 판두께 등은 특별히 한정되지 않고 용도에 따라 적절하게 결정하면 된다. 또, 질불화수소산 용액의 온도에 관해서는 특별히 한정은 하지 않지만, 너무 낮으면 용해반응이 진행되지 않고 너무 높으면 NOx 등의 가스 발생이 심해지기 때문에, 바람직하게는 55 ℃ ∼ 70 ℃ 로 한다. 또한, 열연판의 산세척전의 쇼트 (shot blast) 나 MSB (mechanical scale bending) 등의 탈스케일 처리를 필요에 의해 실시해도 되고, 이들 전처리에 대해서는 특별히 한정은 하지 않는다.

실시예 1

표 1 에 나타낸 성분조성의 오스테나이트계 스테인레스강을 실험실적으로 용제하고 SRT (압연개시온도 목표치) 1250 ℃ 에서 1 시간 방치 후에 열간압연을 행하여 판두께가 4.0 ㎜ 인 열연판으로 하였다. 그 후 열연판 소둔 (1150 ℃ × 30 sec ) 을 행하고 산세척전 처리로서 쇼트 블래스트를 행한 후, 표 2 에 나타낸 질불화수소산 중에 침지하고 산세척 처리를 행하였다. 그 후 압하율 5 % 의 조질 (調質) 압연을 행하였다. 얻어진 강판에 대해 광택도 불균일을 조사하였다. 광택도는 JIS Z8741 에 의해 평가되고, 샘플 10 장에서 백색부와 흑색부를 각 10 군데 측정하여 그 광택도 차이를 강판의 무늬로 평가하였다.

표 2 에서 본 발명 범위의 조건에서 산세척을 행하면, 종래예와 비교하면 단시간에 무늬가 제거된다. 산농도가 본 발명 범위내에서 벗어나면 무늬는 제거되지 않거나 무늬는 제거되어도 산세척에 과대한 시간이 든다.

판정에서 ○ 는 합격을, × 는 불합격을, △ 는 매우 양호하지만 결국은 불합격인 것을 나타낸다.

실시예 2

표 3 에 나타낸 성분조성의 오스테나이트계 스테인레스강을 실험실적으로 용제하고 SRT 1250 ℃ 에서 1 시간 방치 후에 열간압연을 행하여 막두께가 4.0 ㎜ 인 열연판으로 하였다. 그 후 열연판 소둔 (1150 ℃ × 30 sec ) 을 행하고 산세척전 처리로서 쇼트 블래스트를 행한 후, 황산 (200 g/ℓ, 80 ℃) 에 30 초 침지한 후 나일론성의 브러시로 표면을 표 4 에 나타낸 조건에서 연삭처리를 행하였다. 그 후 동일하게 표 4 에 나타낸 질불화수소산 중에 침지하고 산세척 처리를 행한 후 5 % 의 조질압연을 행하였다. 얻어진 강판에 대해 광택도 불균일을 조사하였다. 광택도는 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정하였다.

표 4 에서 본 발명 범위의 조건에서 산세척을 행하면, 종래예와 비교하면 단시간에 무늬가 제거된다는 것을 알 수 있다. 산농도가 본 발명 범위내에서 벗어나면 무늬가 제거되지 않거나 무늬가 제거되어도 산세척에 과대한 시간이 든다.

실시예 3

표 5 에 나타낸 성분조성의 오스테나이트계 스테인레스강을 실험실적으로 용제하고 SRT 1250 ℃ 에서 1 시간 방치 후에 열간압연을 행하여 막두께가 4.0 ㎜ 인 열연판으로 하였다.

그 후 열연판 소둔 (1150 ℃ × 30 sec ) 을 행하고 산세척전 처리로서 쇼트 블래스트를 행한 후, 황산 (200 g/ℓ, 80 ℃) 에 30 초 침지한 후 표 6 에 나타낸 브러시에 의한 기계적 연삭을 행하였다. 그리고, 그 후 표 6 에 나타낸 질불화수소산중에 표 6 에 나타낸 대향류를 부여하여 산세척을 해한 후 압하율 5 % 의 조질압연을 행하였다. 얻어진 강판에 대해 광택도의 불균일을 조사하였다. 광택도는 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정하여 평가하였다.

표 6 에서 본 발명 범위의 조건에서 산세척을 행하면, 종래예와 비교하면 더욱 단시간에 무늬가 제거된다는 것을 알 수 있다.

실시예 4

표 7 에 나타낸 성분조성의 오스테나이트계 스테인레스강을 실험실적으로 용제하고 SRT 1250 ℃ 에서 1 시간 방치 후에 열간압연을 행하여 막두께가 4.0 ㎜ 인 열연판으로 하였다. 그 후 열연판 소둔 (1150 ℃ × 30 sec ) 을 행하고 산세척전 처리로서 쇼트 블래스트를 행한 후, 질불화수소산 (질산 100 g/ℓ, 불화수소산 50 g/ℓ, 50 ℃) 에 30 초 침지한 후 표 8 에 나타낸 브러시에 의한 기계적 연삭을 행하였다. 또한, 그 후 표 8 에 나타낸 질불화수소산 용액중에 동 표 8 에 나타낸 아황산, 황산을 첨가하고, 동 표 8 에 나타낸 전해조건에서 산세척을 행한 후 5 % 의 조질압연을 행하였다. 얻어진 강판에 대해 광택도의 불균일을 조사하였다. 광택도는 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정하여 평가하였다.

표 8 에서 종래예와 비교하면, 본 발명 범위의 조건에서 산세척을 행하면, 더욱 단시간에 무늬가 제거된다.

실시예에서 명확한 것처럼 Cu : 0.03 중량％ 이상, V : 0.03 중량％ 이상, Mo : 0.01 중량％ 이상을 함유한 오스테나이트계 스테인레스강의 열연판의 소둔, 산세척을 행하는 과정에서, 산세척시에 질산 20 ∼ 100 g/ℓ, 불화수소산 농도 100 ∼ 300 g/ℓ 로 이루어진 질불화수소산 용액중에 침지하거나, 철분 농도의 변화에 대응하고 질불화수소산 농도와 금속이온을 특정관계식 범위으로 하거나, 상기 마무리 질불화수소산 침지전에 황산, 염산 또는 질불화수소산중에 예비 산세척하거나, 예비 산세척과 마무리 질불화수소산 산세척 사이에 표면을 기계적으로 평균 한쪽면당 2 ㎛ 이상 연삭하거나, 마무리 질불화수소산 용액에서의 산세척시에 강판 표면에 판과의 상대속도 0.5 ∼ 5.0 m/sec 의 대향류를 부여하거나, 질불화수소산 용액에 수소이온원으로 황산 또는 아황산을 첨가하거나, 질불화수소산 침지시에 (캐소드 전해 시간)/(애노드 전해 시간) 비가 3 이상인 전해처리를 하거나 함으로써, 단시간에 무늬, 광택 불균일이 없는 우수한 표면 미관을 얻을 수 있다.

Claims (11)

1. 오스테나이트계 스테인레스강을 열간압연한 후, 소둔하고 이어서 산세척(pickling)을 실시하여 강판을 제조하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법에 있어서, 상기 산세척에 사용하는 산세척액은 20∼100 g/ℓ의 질산과 100∼300 g/ℓ의 불화수소산(hydrofluoric acid)을 포함하는 표면의 성상(性狀)이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산세척액의 성분에 관하여, 금속이온 농도 C (g/ℓ)가 0≤C≤25 인 경우에는 질산농도 A(g/ℓ) 와 유리불화수소산(free hydrofluoric acid) 농도 B(g/ℓ)가 각각 하기 (1)과 (2)식을 만족하고, 25<C 인 경우에는 각각 하기 (3)과 (4)식을 만족하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.

   20＋1.10×C≤A≤100 ………(1)

   100＋0.05×C²≤B≤300＋0.05×C²………(2)

   20＋0.75×C≤A≤100 ………(3)

   132≤B≤330 ………(4)

   여기서, A: 질산농도 (g/ℓ)

   B: 유리불화수소산 (g/ℓ)

   C: 산세척액중의 금속이온의 농도(g/ℓ)
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 산세척전에 황산, 염산 또는 질산과 불화수소산의 혼합산으로 예비적으로 산세척하는 공정을 추가로 포함하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 예비 산세척 공정과 상기 산세척 공정의 사이에, 추가로 강판 표면을 기계적으로 연삭하는 공정을 포함하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 산세척액의 성분은, 추가로 황산 혹은, 아황산의 적어도 한 쪽을 함유하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 산세척 공정에 관하여, 강판 표면을 따라서 산세척액의 대향류(對向流)를 부여하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 대향류의 유속에 관하여, 강판과의 상대속도가 0.5∼5.0 m/sec의 범위에 있는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
8. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 강판의 조성은 Cu가 0.03 wt% 이상, V가 0.03 wt% 이상, Mo가 0.01 wt% 이상을 함유하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
9. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 산세척 공정에 있어서 (캐소드 전해 시간)/(애노드 전해 시간)이 3 이상인 전해처리를 행하는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
10. 제 4 항에 있어서, 기계적 연삭이 브러시, 고압수(高壓水), 숫돌(砥石)로부터 선택된 적어도 하나를 사용하여 행하여지는 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.
11. 제 4 항에 있어서, 기계적 연삭량이, 한쪽면당 2.0 ㎛ 이상인 오스테나이트계 스테인레스강판의 제조방법.