KR20020045323A - 스피닝 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스피닝(spinning ) 가공시 불량율을 저감시킬 수 있는 STS430 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로서, 중량 %로 C;0.08% 이하, Si:1.0% 이하 , Mn:1% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:15 ~ 20%, Mo :0.5% 이하, N:0.08% 이하, Cu:0.5% 이하, Mo:0.5% 이하, Al:0.05% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고,
열간압연소둔판을 Δr 값이 +0.1 이하가 되도록 1단 냉간압연율이 70 ~ 95% 범위내로 냉간압연하는 단계와, 상기 냉간압연판을 840 ~ 870℃에서 소둔한 냉간압연소둔판에서 압연방향과 평행한 방향의 연신율이 26% 이상, 압연방향과 평행한 방향의 단면 개재물 등급이 평가 기준으로 6 등급 이하, 15% 인장후 리징높이가 24㎛ 이하가 되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 스피닝 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 스피닝(spinning ) 가공시 불량율을 저감시킬 수 있는 STS430 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 주방용 양식기 용도로 사용되는 STS430 페라이트계 스테인리스강은 스피닝 가공시 크랙발생 등 불량율이 높다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 제안들중 대한민국 특허 등록번호 10-0263365호에서는 면내이방성이 작고 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서 이 강판의 조성, 압연조건, 소둔조건을 적정화하여 특유의 집합조직이 되도록 제어하는 방법이지만 본 발명에서 요구되는 스피닝 가공성 개선과는 직접적인 관계가 적음을 알 수 있다.
이에 본 발명자는 상기한 문제점들을 해결하고자 페라이트계 스테인리스강의 스피닝 가공성을 개선시키기 위하여 실험을 행하고 그 결과를 근거하여 본 발명을제안하게 되었다. 본 발명은 STS430 페라이트계 스테인리스강에서 합금성분계 범위를 적정하게 설정하고, 일정 수준의 제품특성을 갖도록 제조조건을 제어함으로써 스피닝 가공성을 개선시킬 수 있는 STS430 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서,
중량 %로 C;0.08% 이하, Si:1.0% 이하 , Mn:1% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:15 ~ 20%, Mo :0.5% 이하, N:0.08% 이하, Cu:0.5% 이하, Mo:0.5% 이하, Al:0.05% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고,
열간압연소둔판을 Δr 값이 +0.1 이하가 되도록 1단 냉간압연율이 70 ~ 95% 범위내로 냉간압연하는 단계와, 상기 냉간압연판을 840 ~ 870℃에서 소둔한 냉간압연소둔판에서 압연방향과 평행한 방향의 연신율이 26% 이상, 압연방향과 평행한 방향의 단면 개재물 등급이 평가 기준으로 6 등급 이하, 15% 인장후 리징높이가 24㎛ 이하가 되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 스피닝 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명의 성분한정과 제조조건에 대한 이유을 보다 상세히 설명한다.
상기 C 및 N는 탄질화물 형성원소로 침입형으로 존재하면 강도가 높아지고, 내식성 및 스피닝 가공성을 저하시키기 때문에 낮게 유지할수록 바람직하므로 그 함량은 C의 경우는 0.08% 이하, N은 0.08% 이하로 한정한다.
Si는 페라이트 형성원소로 함량 증가시 페라이트 상의 안정성이 높아지게 되고 내산화성이 향상되나 1.0% 이상 첨가하면 경도, 항복강도, 인장강도를 높이고 연신율을 저하시키기 때문에 스피닝 가공성에 불리하여 1.0% 이하로 한정한다.
Mn은 함량이 높아지면 MnS를 용출하여 내공식성을 저하시키기 때문에 1.0% 이하로 한정한다.
P 및 S는 MnS등 개재물을 형성하여 내식성 및 열간가공성을 저해하므로 가능한 낮게 관리하는 것이 좋기 때문에 P :0.035% 이하, S : 0.03% 이하로 한정한다.
Cr은 함량이 15% 이하로 너무 낮으면 내식성이 저하하고 함량이 너무 높아지면 내식성은 향상이 되나 20% 이상이면 강도가 높아지고 연신율이 낮아져서 스피닝 가공성이 저하하기 때문에 그 함량은 15 ~ 20%로 한정한다.
Mo는 내식성을 현저하게 향상시키지만 강도를 높여 성형성이 나빠진다. 따라서 내식성 및 성형성을 고려하여 Mo 함량을 0.5% 이하로 한정한다.
Al은 탈산제로 첨가되는 원소로 많이 첨가하면 표면결함을 발생시키기 때문에 0.05% 이하로 한정한다.
Cu는 감마상을 생성하는 원소로 많이 첨가하면 합금철 투입량 증가에 의한 제조원가 상승을 유발하고, 열간가공성이 저하하여 열간압연시 표면결함을 유발하기 때문에 Cu는 0.5% 이하로 한정한다.
다음은 제조조건 한정 이유에 대해 설명한다.
냉간압연소둔온도는 840℃ 이하에서는 재결정이 불충분하게 일어나 연신율이 낮고, 강도가 높아 스피닝 가공성이 저하된다. 그리고 870℃ 온도 이상에서는 고온에서상이 생성되어, 냉각중 마르텐사이트 생성으로 연신율 및 스피닝 가공성이 현저하게 저하하기 때문에 냉연소둔온도는 재결정이 충분하게 일어나 연신율이 높은 840 ~870℃ 범위로 한정한다.
냉간압연소둔판의 압연방향과 평행한 방향의 연신율이 26% 이하로 낮으면 소재의 연신율 부족으로 스피닝 가공시 크랙발생과 스피닝 작업중 연신이 잘 되지 않아 스피닝 롤러로 1 ~ 2회 더 스피닝 작업을 해야하기 때문에 생산성이 저하된다. 따라서 압연방향과 평행한 방향의 연신율이 26% 이상 범위로 한정한다.
압연방향과 평행한 방향의 단면 개재물 등급이 6등급 이상이면 압연 방향과 평행하게 연신된 개재물 길이가 221㎛ 이상으로 길다. 따라서 스피닝 가공시 개재물 등급이 높아지면 개재물 때문에 크랙이 발생되어 파단이 일어난다. 따라서 스피닝 가공시 개재물에 의한 크랙발생을 방지하기 위해서는 소재의 개재물 지수 등급을 6등급 이하로 한정한다. 참고로 개재물 평가기준 표를 표1에 나타내었다.
| 등급 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 개재물길이(㎛) | <15 | 15~30 | 31~55 | 56~110 | 111~220 | 221~440 | 441~880 | 881~1760 | >1780 |
15% 인장후 표면에 생긴 리징 높이가 24㎛ 이상으로 높아지면 스피닝 가공후 성형품을 연마시 리징의 높이가 높은 부분 즉 산과 낮은 부분 곡이 잔류하여 표면 광택 불량이 발생하고, 특히 개재물 등급 6 이상과 리징 높이가 24㎛ 이상의 동시에 높은 소재에서는 리징 높이가 높은 산 부위에서 미세 크랙이 생기는 불량이 발생하기 때문에 리징 높이가 24㎛ 이하로 범위를 한정한다.
냉간압연소둔판의 Δr 값이 +0.1 보다 높아지면 스피닝 작업시 압연방향으로는 높은 귀가, 압연방향과 직각방향으로는 낮은 귀가 발생하여 최종 제품 가공후 커링(curring) 작업시 귀가 낮은 부위에서는 소재 폭이 부족하여 커링작업 불량이 발생하기 때문에 스피닝용 소재는 Δr 값이 +0.1 이하로 냉간압연시 및 소둔을 1회 처리하는 공정에서 냉간압연율이 70 ~ 95% 범위내로 단압연하여 제조하는 방법으로 한정한다. 2회 압연 및 2회 소둔처리재인 재압연재는 Δr 값이 +0.1 이상으로 높아지고, 또한 단압연재인 경우도 냉간압연율이 70% ~ 95 범위를 벗어나면 Δr 값이 +0.1 이상으로 변화되기 때문에 단압연재로 냉간압연율이 70 ~ 95% 범위내로 한정한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
표 2와 같이 조성되는 페라이트계 스테인레스강을 100톤 전기로에서 용해하여 두께 200mm(t) 스라브를 제조하였다. 이와같이 제조된 주괴를 1250℃에서 150분 가열하고, 950℃ 에서 사상압연한 후, 열간압연하여 3.2mm 두께의 열연판을 제조하고 820℃에서 상소둔(BAF)처리후 산세처리 하였다.
상기 열연판을 85%의 냉간압연율로 냉간압연하여 0.5mm를 제조하고 820, 850℃로 냉간압연소둔온도를 변화시켜 냉간압연소둔후 공냉하는 1단 단압연재와 비교재로 3.2mm 두께의 열간압연소둔판을 1.0mm 두께(냉간압연율 68%)로 냉간압연후 850℃에서 냉간압연소둔처리하고, 다시 0.5mm 두께(냉간압연율 50%)로 냉간압연후 재 냉간압연소둔처리하는 2단 재압연재를 산세처리한 다음 1% 냉간압연율로 조질압연하여 각종 특성 평가용 시편을 제조하였다. 인장시험 및 Δr 값 측정용 시편은 JIS 13B로 가공하여 Δr 값은 15% 인장후 시편의 폭변화를 측정하여 구하였다.
개재물 지수는 압연방향과 평행한 방향의 단면을 절단하여 연마후 주사전자현미경(SEM)에서 개재물 길이를 측정하여 등급 기준에 따라 개재물 등급 부여하였다. 리징 높이 측정은 JIS 5호로 압연방향과 평행한 방향으로 인장시편을 가공하여 15% 인장후 표면조도기로 리징 높이를 측정하여 최대 높이로 나타내었다.
스피닝 가공성 평가는 자동 스피닝 기계를 이용하여 0.5mmt 소재를 직경이 293mm인 블랭크를 각 시편별 50개씩 펀치하여 원추형 가공품의 직경이 225mm, 높이가 95mm 인 제품으로 스피닝 가공하여 성형품 톱부위에 10mm 커링작업후에 내부 및 외부를 연마하여 크랙발생, 연신불량, 리징 흔적 잔존 유무 및 커링불량율을 조사하였다.
| 구분 | No | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | Ti | Cu | Al | N |
| 발명재 | 1 | 0.055 | 0.31 | 0.46 | 0.02 | 0.002 | 0.19 | 16.24 | 0.01 | 0.008 | 0.02 | 0.003 | 0.039 |
| 2 | 0.047 | 0.39 | 0.39 | 0.02 | 0.01 | 0.19 | 16.16 | 0.01 | 0.008 | 0.02 | 0.003 | 0.0488 | |
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| 4 | 0.061 | 0.30 | 0.61 | 0.031 | 0.007 | 0.41 | 16.40 | 0.03 | 0.02 | 0.04 | 0.004 | 0.030 | |
| 비교재 | 5 | 0.055 | 0.31 | 0.27 | 0.032 | 0.006 | 0.10 | 16.58 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.005 | 0.038 |
| 6 | 0.044 | 0.25 | 0.37 | 0.020 | 0.002 | 0.16 | 16.28 | 0.01 | 0.012 | 0.020 | 0.003 | 0.0409 | |
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| 9 | 0.055 | 0.31 | 0.27 | 0.032 | 0.006 | 0.10 | 16.38 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.005 | 0.040 |
| 구분 | No | 연신율(%) | 리징높이(㎛) | △r | 개재물 분석 결과 | 냉간압연조건 | 냉연소둔온도 | |||
| 1회 | 2회 | 3회 | 평균값 | |||||||
| 발명재 | 1 | 26.9 | 18.3 | -0.386 | 6 | 4 | 6 | 5.3 | 단압연 | 850(℃) |
| 2 | 26.6 | 19.7 | -0.237 | 5 | 4 | 2 | 3.7 | 단압연 | 850(℃) | |
| 3 | 26.3 | 18.2 | -0.499 | 4 | 3 | 5 | 4 | 단압연 | 850(℃) | |
| 4 | 27.4 | 23.9 | -0.465 | 6 | 4 | 5 | 5 | 단압연 | 850(℃) | |
| 비교재 | 5 | 25.7 | 25.6 | -0.333 | 4 | 4 | 5 | 4.3 | 단압연 | 820(℃) |
| 6 | 28.2 | 22.6 | +0.264 | 2 | 2 | 3 | 2.3 | 재압연 | 850(℃) | |
| 7 | 28.1 | 24.5 | -0.190 | 6 | 7 | 5 | 6 | 단압연 | 850(℃) | |
| 8 | 29.5 | 22.5 | 0.598 | 6 | 4 | 5 | 5 | 재압연 | 850(℃) | |
| 9 | 25.9 | 23.6 | -0.489 | 4 | 5 | 4 | 4.7 | 재압연 | 820(℃) |
상기 표 3에 나타낸 바와 같이 소재의 각종 특성을 평가한 결과와 수요가에서 실물 스피닝하여 스피닝성을 평가한 결과의 정리한 것을 표 4에 나타내었다.
| 구분 | No | 스피닝+연마후미소크랙발생율(%) | 리찡흔적 잔존불량율(%) | 커링성불량율(%) | 스피닝시 연신 불량률 | 수요가 판정결과 |
| 발명재 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 합격 |
| 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 합격 | |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 합격 | |
| 4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 합격 | |
| 비교재 | 5 | 100 | 100 | 0 | 100 | 불합격 |
| 6 | 0 | 0 | 100 | 0 | 불합격 | |
| 7 | 100 | 0 | 0 | 0 | 불합격 | |
| 8 | 0 | 0 | 100 | 0 | 불합격 | |
| 9 | 0 | 100 | 0 | 100 | 불합격 |
상기 표 3과 4에서 보듯이 냉간압연후 850℃에서 냉연소둔하여 냉연소둔판에서 압연방향과 평행한 방향의 연신율이 26% 이상, 압연방향과 평행한 방향의 단면 개재물 등급이 아래 기준에서 6 등급 이하, 15% 인장후 표면조도기로 리징 높이를 측정한 결과 24㎛ 이하, 그리고 Δr 값이 +0.1 이하의 값이 되게 1단 냉간압연율이 70% 이상이 되도록 제조한 발명재는 스피닝 가공시 전혀 불량이 발생하지 않아 전부 합격되었다. 그러나 이 조건으로 제조하지 않은 비교재는 크랙불량, 리징 불량, 커링불량, 연신 불량등이 발생하여 수요가로부터 불합격 판정을 받았다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 합금성분계 범위를 적정하게 설정하고, 일정 수준의 제품특성을 갖도록 제조조건을 제어함으로써 종래 기술에서 나타나는 크랙, 리징, 커링불량등이 나타나지 않아 스피닝 가공성을 획기적으로 개선시킬 수 있었다.
Claims (1)
- 본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서,중량 %로 C;0.08% 이하, Si:1.0% 이하 , Mn:1% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:15 ~ 20%, Mo :0.5% 이하, N:0.08% 이하, Cu:0.5% 이하, Mo:0.5% 이하, Al:0.05% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고,열간압연소둔판을 Δr 값이 +0.1 이하가 되도록 1단 냉간압연율이 70 ~ 95% 범위내로 냉간압연하는 단계와, 상기 냉간압연판을 840 ~ 870℃에서 소둔한 냉간압연소둔판에서 압연방향과 평행한 방향의 연신율이 26% 이상, 압연방향과 평행한 방향의 단면 개재물 등급이 평가 기준으로 6 등급 이하, 15% 인장후 리징높이가 24㎛ 이하가 되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 스피닝 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
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| KR1020000074744A KR20020045323A (ko) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 스피닝 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법 |
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ID=27680609
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- 2000-12-08 KR KR1020000074744A patent/KR20020045323A/ko not_active Application Discontinuation
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