KR20010017807A

KR20010017807A - 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법

Info

Publication number: KR20010017807A
Application number: KR1019990033503A
Authority: KR
Inventors: 이용헌; 이수찬; 안병용
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-08-14
Filing date: 1999-08-14
Publication date: 2001-03-05

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법에 관한 것으로, 스테인레스강의 정련로에서 Si으로 탈산을 한 후, Al을 첨가하여 스테인레스강 내에서 실리케이트를 알루미나로 치환하는 단계와, 스키밍 작업을 통해 슬래그를 제거하는 단계와, Ca를 첨가하여 황화물을 제거하는 단계로 이루어지고, 이에 의해서, 오스테나이트계 스테인레스강은 염화물 환경에서 공식에 대한 저항성을 향상시키고 또한 충격인성을 향상시킬 수 있다.

Description

오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법{Method for Controlling the Inclusion in the Austenitic Stainless Steels}

본 발명은 염화물 환경에서 공식에 대한 저항성을 향상시키고 동시에 충격인성을 향상시키기 위하여 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물을 제어하는 방법에 관한 것이고, 특히 실리케이트를 알루미나로 대체하고 황화물을 제거함으로써 공식에 대한 저항성과 충격인성을 향상시킬 수 있는 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법에 관한 것이다.

상업적으로 생산되는 스테인레스강에서 공식은 비금속개재물, 특히 황화물(sulphide) 등에서 발생된다고 알려져 있다. 따라서, 스테인레스강에 존재하는 비금속 개재물, 특히 황화물을 줄이기 위하여 다양한 기술들이 개발되어 왔다.

예를 들어, 황화물의 형성을 억제하기 위해서 1) 황(S) 함량을 낮추는 방법, 2) 황과 결합력이 우수한 티타늄(Ti)을 첨가하여 황화물보다 공식 저항성이 우수한 TiS를 형성시키는 방법(F.H. Stott and F.I. Wei, Materials Science and Technology, Vol 5, p. 1140, 1989), 3) MnS에 비해서 내식성이 우수한 CrS를 형성하기 위해 망간(Mn) 함량을 0.4 % 이하로 첨가하는 방법(D.E. Fluck et al., Metal Progress, p. 35, September 1985), 4) 황화물의 형태와 크기가 공식 저항성에 크게 영향을 미친다는 결과로부터 희토류 금속(Rare Earth Metal)을 첨가하는 방법(Lei Pei Zhong, R. Jargelius and A. Ottergberg, "Stainless Steels 84", Goteborg, Sept. 1984, 158-165, 1985, London, The Institute of Metals) 등이 시도되어 왔다.

상기 방법들 중에서, 황을 용해도한 이내로 줄이기 위해서는 약 2 ppm 까지 줄여야 한다. 그러나, 이중 슬래그 처리를 하여, 2 ppm까지 낮추어도 최종 성분 및 온도 조정 단계에서 투입되는 냉각제 및 합금철에 의해서 황함량은 5 ppm 이상으로 높아지게 된다. 따라서, 황함량을 2 ppm까지 낮추기는 매우 어렵다.

또, 티타늄(Ti)을 첨가하는 방법은 TiO₂형성에 의한 미세한 선상결함(sliver)을 유발한다. 그리고, 망간(Mn) 함량을 줄이게 되면 니켈 당량(Ni_eq)의 감소에 의해서 니켈(Ni) 함량을 높여야 하는 문제가 대두된다. 니켈은 매우 고가의 원소로서, 니켈 함량이 높아지게 되면 생산원가가 높아지게 된다. 희토류 금속의 경우 값이 매우 높고 확실한 효과가 보고되어 있지 않다.

따라서, 본 발명에서는 오스테나이트강의 생산원가를 증가시키지 않고, 또한 미세한 선상결함을 유발시키지 않으면서 용이하게 황화물 함량을 낮추어, 염화물 환경에서 공식에 대한 저항성을 향상시키고 동시에 충격인성을 향상시킬 수 있는 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법은 황화물 형성을 억제하고 동시에 실리케이트를 염화물 환경에서 공식 저항성이 우수한 알루미나로 치환하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면, 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법은 Ca를 사용하여, AlO, CaO, CaS 형태의 개재물을 형성하도록 하고, 실리케이트는 Al 탈산을 통해 알루미나로 동시에 치환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법은 스테인레스강의 정련로에서 Si으로 탈산을 한 후, Al을 첨가하여 스테인레스강 내에서 실리케이트를 알루미나로 치환하는 단계와, 스키밍 작업을 통해 슬래그를 제거하는 단계와, Ca를 첨가하여 황화물을 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도1은 알루미늄 함량에 따른 실리케이트의 변화를 나타낸 그래프.

우선, 본 발명에 부합되는 대상강종은 "황(S)" 고용도가 낮은 오스테나이트계 스테인레스강에 한정한다. 오스테나이트계 스테인레스강은 "S"에 대한 고용도가 낮기 때문에 황화물 형성이 용이하다. 따라서, 황화물에 의한 염화물 환경에서 공식저항성의 저하가 쉽게 나타나게 된다. 따라서, 오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법은 하기 순서로 이루어진다.

즉 1) 염화물 환경에서 공식저항성을 현저하게 저하시키는 실리케이트를 알루미나로 바꾸어준다. 즉, 정련로에서 Si로 탈산을 한 후 총 Al량이 중량 %로 60 ppm이 되도록 Al을 첨가하여 실리케이트를 알루미나로 바꾸어 준다.

AOD(Argon-Oxgen-decarburization)에서 처음부터 Al로 탈산을 할 경우, 고가의 Al 투입량이 매우 높아져서 스테인레스강의 제조 원가가 상승하므로 이를 방지하기 위하여 정련로에서 Si로 탈산한다. 실례로 90 톤의 용강에 대해서 Al 탈산을 할 경우 약 1 톤의 Al이 소요된다.

도1은 Al 함량에 따른 실리케이트 양의 변화를 나타내는 그래프로서, 합금 내에 약 70 ppm의 Al이 존재할 경우, 실리케이트는 제거되는 것을 알 수 있다.

2) 스키밍 작업을 통해 슬래그를 제거한다. 슬래그를 제거한 후 성분 미세 조정과정에서 Al이 평형 상태로 70 ppm 존재할 수 있도록 수십 ppm의 Al을 추가로 첨가하여 용강 내에 총 Al 함량이 70 ppm 이상 존재하도록 Al을 첨가한다.

3) 약 2 내지 3 분이 경과된 후 Ca을 첨가하여, 황화물 Al₂O·CaO 에 결합시켜 Al₂O·CaO·CaS 형태의 개재물이 되도록 한다. 이때, Ca량은 15 ppm 이하로 유지한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

하기 표1과 같은 Al과 Ca이 첨가된 강종과 Al과 Ca이 첨가되지 않은 조성을 갖도록 100 kg의 잉고트를 주조하여, 열간 압연한 후 4 mm 두께로 만든다. 열간압연된 강을 1100 ℃에서 3분간 열처리로에서 소둔 열처리를 한 후, 산세과정을 거쳐 부식 시험편으로 사용하였다.

구분	C	Si	Mn	S	Cr	Ni	Mo	N	T[Al]	Ca
비교예	0.021	0.65	0.67	0.001	17.79	12.19	2.16	0.0183	-	-
본발명	0.021	0.65	0.67	0.001	17.79	12.19	2.16	0.0183	0.007~0.05	0.0012~0.01

내식성 평가는 3.5 % NaCl 용액에서 공식이 발생되는 전위를 측정하였다.

하기 표2는 Al 함량을 변화시킨 합금에 대한 공식 전위를 측정한 결과로서 실리케이트가 완전하게 제거되는 Al 함량 80 ppm에서 공식 저항성이 급격하게 향상되는 것을 알 수 있다.

Al함량(ppm)	0	60	80	140	160	230	310
공식전위(mV)	350	433	493	489	507	498	489

Al 함량이 80 ppm 이상으로 존재하는 경우, 내식성 향상 효과가 더욱 향상되지 않고 있다. 도1에서 알 수 있는 바와 같이, 약 70 ppm의 Al 함량에 의해서 공식 저항성을 저하시키는 실리케이트가 알루미나로 변하였기 때문이다.

하기 표3은 Ca 함량을 변화시킨 합금에 대한 충격인성을 측정한 결과를 나타낸다.

하기 표3으로부터 황화물이 Al₂O·CaO·CaS 형태의 구형으로 바뀌었기 때문에 충격인성이 향상된 것을 알 수 있다. 또한, Ca 함량이 10 ppm 정도에서 급격한 충격인성의 향상을 나타내고 있다.

Ca함량 (ppm)	0	10	14	17	25	29	100
공식전위 (mV)	250	320	350	346	343	339	320

따라서, 본 발명에 따르면, 실리케이트를 알루미나로 대체하고, 황화물을 제거함으로써, 오스테나이트계 스테인레스강이 염화물 환경에서 공식에 대한 저항성을 향상시키고 동시에 충격인성을 향상시킬 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로, 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어남이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

Claims

오스테나이트계 스테인레스강의 개재물 제어 방법에 있어서,

스테인레스강의 정련로에서 Si으로 탈산을 한 후, Al을 첨가하여 스테인레스강 내에서 실리케이트를 알루미나로 치환하는 단계와,

스키밍 작업을 통해 슬래그를 제거하는 단계와,

Ca를 첨가하여 황화물을 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 개재물 제어 방법.
제1항에 있어서, Al 첨가량은 중량%로 60 ppm인 것을 특징으로 하는 개재물 제어 방법.
제2항에 있어서, 슬래그를 제거한 후 Ca를 첨가하기 전에 Al을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개재물 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, Ca 첨가량은 15 ppm 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 개재물 제어 방법.