KR20000043763A

KR20000043763A - 내황산부식성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20000043763A
Application number: KR1019980060184A
Authority: KR
Inventors: 백승철; 배춘선; 박재성
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2000-07-15
Also published as: KR100389322B1

Abstract

본 발명은 내황산부식성이 우수한 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 중량%로 C: 0.007% 이하, Cu: 0.20∼0.50%,S:0.005∼0.030%,Nb:0.01∼0.05%, W: 0.003∼0.500%, Cr: 0.2∼2.0%, Si: 0.1∼0.5%, Mn:0.1∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.020∼0.050%, N: 0.004% 이하, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된 강을 먼저 1050∼1300℃에서 재가열하는 단계와; 마무리 온도 850∼950℃, 권취온도 550∼700℃에서 열간압연 하는 단계와; 50∼80%의 압하율로 냉간압연하는 단계와; 균열대 온도 750∼870℃에서 연속어닐링 하는 단계와; 0.2∼2.0%로 조질압연하는 단계와; 로 이루어진 내황산부식성 이 우수한 냉연강판의 제조방법을 요지로 한다.

본 발명에 의하면,화석 연료의 아황산가스에 의하여 황산이 농축되어 부식을 촉진시키는 발전소 예열기 및 보일러 설비에 사용될 수 있으며, 종래의 강판에 비하여 황산부식 속도가 매우 느리기 때문에 장시간 강판의 교체없이 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

내황산부식성이 우수한 냉연강판 및 그 제조 방법

본 발명은 내황산부식성이 우수한 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 황산부식에 대하여 부식속도가 느린 내황산부식성이 우수한 냉연강판과 그 제조방법에 관한 것이다.

황산을 함유한 화석연료를 사용하는 보일러의 배기가스계나 공기예열기 등의 저온부에 SO₃가스와 물이 결합하여 황산이 응축하는 현상이 발생한다. 응축된 황산이 강판에 부착되어 있으므로 강판의 부식이 촉진되는데 이러한 부식을 황산부식이라고 한다. 보일러의 열효율을 높이기 위하여 배기가스의 온도를 최대한 낮추고자 하므로 보일러 강판의 온도가 황산 노점 이하로 낮아져서 많은 양의 황산이 응결하고 응결한 황산에 의하여 강판의 부식이 촉진된다. 이러한 이유로 황산이 응결되는 분위기에서 장시간 사용될 수 있는 내황산 부식성이 우수한 강판이 요구되었다.

종래에는 탄소강, 스테인레스, 고 Ni 합금, 동판 및 Cu 첨가강이 사용되었다. 황산이 응결되는 곳의 강판을 장시간 사용하기 위하여는 종래에 사용하였던 강판보다 황산에서 부식속도가 더 느린 강판이 계속적으로 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 요망을 위하여 안출된 것으로서 황산 중에서 부식속도가 느린 내황산부식강이 우수한 냉연강판과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로 C: 0.007% 이하, Cu: 0.20∼0.50%,S:0.005∼0.030%,Nb:0.01∼0.05%, W: 0.003∼0.500%, Cr: 0.2∼2.0%, Si: 0.1∼0.5%, Mn:0.1∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.020∼0.050%, N: 0.004% 이하, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된 강을 먼저 1050∼1300℃에서 재가열하는 단계와; 마무리 온도 850∼950℃, 권취온도 550∼700℃에서 열간압연 하는 단계와; 50∼80%의 압하율로 냉간압연하는 단계와; 균열대 온도 750∼870℃에서 연속어닐링 하는 단계와; 0.2∼2.0%로 조질압연하는 단계와; 로 이루어진 내황산부식성 이 우수한 냉연강판의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명강과 종래강의 황산부식속도를 나타내는 도면.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 내황산부식성이 우수한 냉연강판 개발에 관한 것으로, 이 강판의 요구되는 성분의 범위는 중량비로 다음과 같다.

C: 0.007% 이하, Cu: 0.20∼0.50%, S: 0.005∼0.030%, Nb: 0.01∼0.05%, W: 0.003∼0.500%, Cr: 0.2∼2.0%, Si: 0.1∼0.5%, Mn: 0.1∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.020∼0.050%, N: 0.004% 이하, 나머지는 Fe와 불순물의 원소로 이루어져 있다.

이와 같은 성분의 강을 1050∼1300℃에서 재가열한 후 열간압연한다. 열간압연시 마무리 온도는 850∼950℃로 하고 권취온도는 550∼700℃로 한다. 열간압연판을 냉간압연 공정에서 50∼80%의 압연을 한 후 750∼870℃에서 연속소둔한다. 연속소둔된 냉간압연강판은 0.2∼2.0%의 조질압연을 실시하여 항복점 현상을 제거하여 준다.

이하 본 발명의 조성범위 한정이유에 대하여 설명한다.

강 중에 탄소의 함량이 많으면 탄화물이 많이 형성된다. 탄화물이 국부 부식을 일으키는 요인으로 작용하므로 탄화물의 최소한 억제하기 위하여 이 발명에서는 탄소의 양이 적은 극저탄소강으로 제조한다. 탄소 함량의 범위는 Fe₃C의 형성이 어려운 0.007% 이하로 한다. 탄소의 함량이 0.007% 이상이 되면 Fe₃C 형성되어 국부 부식의 원인을 제공하기 때문이다.

Cu를 첨가하는 원인은 용출하는 Cu와 S가 반응하여 강표면에 Cu₂S를 형성하여 부식속도를 낮추는 역할을 하기 때문이다. 강 중에 Cu를 첨가하였을 때 부식이 일어나면서 Cu가 S와 결합하여 강의 표면에 Cu₂S를 형성한다. Cu₂S는 강 표면이 부동태 산화피막으로 Cu₂S가 형성되면 강의 표면에 부식전류가 급격히 감소한다. 부동태의 상태에서 부식전류는 산화피막을 통한 금속 이온의 이동에 의하여 제한되는 것이다. 이러한 부동태를 형성하기 위하여 강중에 Cu를 0.20∼0.50% 첨가한다. Cu₂S를 잘 형성하기 위하여 Cu와 함께 일정량의 S가 함유되어 있을 때 Cu₂S가 잘 형성되므로 S를 0.005% 이상 함유하는 것으로 한다. 하지만 S가 너무 많이 존재하면 황화물이 많이 형성되어 부식 발생의 시작점을 제공하므로 여기서는 S를 0.030% 이하로 첨가한다.

Cu₂S가 형성되어 부동태 상태로 되기 위하여는 강 표면의 전위가 부동태화 전위까지 상승하여야 한다. 부동태 상태로 되기까지는 활성태 상태에서 부식이 촉진되므로 부식을 억제하기 위하여 부동태 전위가 작을수록 유리하다. Nb는 Cu₂S의 부동태 전위를 낮추는 역할을 하므로 Nb를 첨가할 때 부식속도가 감소한다. Ti, Zr 강 중 S와 반응하여 Cu₂S 형성을 억제하는 효과가 있으나 Nb는 황화물 형성을 거의 하지 않는 원소로 황화물을 형성하지 않으면서 부동태 전위를 낮추므로 부식속도를 감소시키는 역할을 한다. 여기서는 Nb의 함량 범위를 0.01∼0.05%로 한다. Nb의 함량이 너무 많으면 석출물을 과도하게 형성하므로 국부부식의 원인을 제공하므로 부식을 촉진시키는 역할을 한다.

W가 Nb와 함께 첨가되었을 때 부동태 전위를 더욱 낮추게 된다. W을 C의 함량이 많은 저탄소강에 첨가하였을 때는 오히려 부식속도를 증가시키는 경향을 있으나 극저탄소강에는 부동태 전위를 낮추므로 부식속도를 감소시키는 역할을 한다. 탄화물이 많이 형성되어 있는 저탄소강에서 W을 첨가하여 WO₄ ^2-이온이 황산 중에 존재하게 되면 캐소오드(cathode)전위밀도가 증가하여 부식속도가 증가한다. 하지만 탄화물이 형성이 어려운 극저탄소강에서 부동태 전위를 낮추는 효과에 의하여 부식속도를 감소시키는 역할을 한다. 이 발명에서 W의 함량 범위는 0.003∼0.500%로 한다. W의 함량이 너무 많으면 강도가 크게 증가하므로 강판의 가공에 불리하다.

Cr과 Si도 황산중에서 Cu₂S의 부동태 전위를 낮추는 역할을 한다. 각 원소를 첨가하였을 때 부식속도가 감소하다가 일정값에서 최소의 부식속도를 나타낸 후 첨가량이 더 많아지면 부식속도가 다시 증가한다. 부식속도를 최소화할 수 있는 Cr 및 Si의 성분 범위가 각각 0.2∼2.0%, 0.1∼0.5%이다.

Mn은 S와 결합하여 MnS를 만들기에 충분한 량을 첨가한다. 강 중에 Mn 함량이 너무 적으면 S의 일부가 Fe와 결합하여 FeS를 형성한다. 이 FeS는 1200℃ 정도의 저융점을 가지므로 응고의 마지막 단계에서 결정립계에 얇은 막으로 응고하게 된다. 이 황화물층은 고온으로 가열할 때 먼저 용해되어 오스테나이트의 결정립계를 따라 균열이 생기는 적열취성의 원인이 된다. 이러한 이유로 Mn을 0.1∼0.6% 첨가한다.

P가 강중에 많으면 부식속도를 증가시키므로 P는 0.02% 이하로 한다. N는 0.004% 이하로 하고 고용상태로 N이 존재하면 강의 가공성을 열화시키므로 Al으로 AIN을 석출시킬 수 있도록 Al을 0.020∼0.050% 첨가한다.

이와같은 성분으로 용해한 강을 열간압연한다. 열간압연은 강의 Ar3 온도 이상에서 강의 조직이 오스테나이트 상태에서 압연한다. 페라이트 역에서 압연하면 {110}<1> 조직이 많이 형성되므로 최종적을 가공성이 열화된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 열간압연의 마무리 온도는 850∼950℃로 하고 권취온도는 550∼700℃로 하였다.

상온까지 냉각된 열연강판을 산세하고 냉간압연한 후 소둔한다. 소둔 중에 재결정 형성이 쉽게 이루어지고 재질이 균일하게 큰 압하율로 압연하며 재결정 집합조직이 잘 발달되는 온도 영역에서 소둔한다. 냉간압연하는 공정에서 압연은 50 ∼80%의 압연을 한 후 연속소둔을 실시한다. 연속소둔은 750∼870℃에서 열처리한다. 연속소둔된 냉간압연강판은 0.2∼2.0%의 조질압연을 실시하여 항복점 현상을 제거하여 준다.

이하는 본 발명의 실시예를 설명한다.

(실시예)

표 1 성분의 각 강을 용해하고 열간압연을 실시하였다. 열간압연시 재가열 온도는 1250℃, 마무리 온도는 870℃, 권취온도는 620℃로 작업하였다. 열간압연판의 표면 산화층을 산세로 제거한 후 69% 냉간압연을 실시하였다. 냉간압연한 강판을 연속어닐링로에서 열처리하였다. 열처리시 균열대의 온도는 830℃이고 균열대에서 유지시간은 28초로 하였다. 열처리 후 1.4%의 압하율로 조질압연을 실시하였다. 표 1의 비교강에서 B, C, D, E는 각각 생산되고 있는 강판으로 규격 SPA-C, SUS304, SUS430, SUS409L에 해당된다.

도 1은 표 1의 성분으로 제조한 냉연강판을 각 온도 및 농도의 황산용액에 침적하여 부식속도를 측정한 결과이다. 이 결과에서 보면 본 발명에 의한 내황산부식강의 황산 중 부식속도가 가장 작은 것을 알 수 있다. 본 발명에 의한 내황산부식강의 황산 부식속도는 스테인레스강인 C, D, E, 내후성강판 B 및 기타 Cu 첨가강, F, G에 비하여 매우 작다.

	번호	화학성분, wt%
	번호	C	Si	Mn	P	S	Cu	Al	Ni	Cr	Ti	Nb	W	N
개발강	A	0.004	0.24	0.49	0.014	0.022	0.34	0.027	-	0.50	-	0.032	0.11	0.0020
비교강	B	0.070	0.45	0.35	0.11	0.010	0.30	0.034	0.15	0.45	-	-	-	0.0021
	C	0.050	0.50	1.10	0.02	0.005	-	0.030	8.30	18.2	-	-	-	0.0033
	D	0.060	0.50	0.40	0.02	0.005	-	0.037	-	16.2	-	-	-	0.0040
	E	0.012	0.40	0.50	0.02	0.005	-	0.026	-	11.3	0.020	-	-	0.0035
	F	0.080	0.27	0.61	0.15	0.006	0.29	0.025	-	0.53	0.013	-	-	0.0040
	G	0.080	0.25	0.69	0.02	0.010	0.38	0.030	-	0.64	0.036	-	-	0.0032

상기와 같이 본 발명은 내황산부식성이 우수한 강판에 관한 것으로 화석 연료의 아황산가스에 의하여 황산이 농축되어 부식을 촉진시키는 발전소 예열기 및 보일러 설비에 사용될 수 있다. 종래의 강판에 비하여 황산부식 속도가 매우 느리기 때문에 장시간 강판의 교체없이 사용할 수 있는 특징이 있다.

Claims

중량%로 C: 0.007% 이하, Cu: 0.20∼0.50%, S: 0.005∼0.030%, Nb: 0.01∼0.05%, W: 0.003∼0.500%, Cr: 0.2∼2.0%, Si: 0.1∼0.5%, Mn: 0.1∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.020∼0.050%, N: 0.004% 이하, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 내황산부식성이 우수한 냉연강판.
중량%로 C: 0.007% 이하, Cu: 0.20∼0.50%,S:0.005∼0.030%,Nb:0.01∼0.05%, W: 0.003∼0.500%, Cr: 0.2∼2.0%, Si: 0.1∼0.5%, Mn:0.1∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.020∼0.050%, N: 0.004% 이하, 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된 강을 먼저 1050∼1300℃에서 재가열하는 단계와; 마무리 온도 850∼950℃, 권취온도 550∼700℃에서 열간압연 하는 단계와; 50∼80%의 압하율로 냉간압연하는 단계와; 균열대 온도 750∼870℃에서 연속어닐링 하는 단계와; 0.2∼2.0%로 조질압연하는 단계와; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 내황산부식성 이 우수한 냉연강판의 제조방법.