KR20020047580A - 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법 - Google Patents

리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간압연시 조압연 단계에서 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련된 형상인자와 마찰계수를 적절히 조절함에 의해 판두께 중심부의 집합조직을 제어함으로써 리징성을 향상시키는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 1.0%이하, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Al : 0.2%이하 그리고 N : 0.05%이하를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 페라이트계 스테인레스강 및 중량%로 C : 0.03%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 1.0%이하, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 10.0 ~ 25.0%, Mo : 2.0%이하, Ti : 0.5%이하, Nb : 0.5%이하, Cu : 0.5%이하 그리고 N : 0.03%이하를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 있어서,상기와 같이 조성된 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연할 때 조압연 단계에서 압연 롤과 소재와의 마찰계수는 0.3 이상이며, 조압연 전단에서의 형상인자(l/d)는 1 이하로 하고 조압연 후단에서의 형상인자(l/d)는 1.5 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 페라이트계 스테인레스강의 제조방법은 열간압연시 조압연 단계에서 마찰계수와 압연 롤의 크기 및 압하율을 적절히 조절하므로서 리징성을향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 최종제품의 연마공정 생략에 의한 제조원가 절감효과를 기대할 수 있다.

Description

리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법{Method of producing ferritic stainless steel sheets having excellent ridging property}
본 발명은 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이며, 특히, 열간압연시 조압연 단계에서 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련된 형상인자와 마찰계수를 적절히 조절함에 의해 판두께 중심부의 집합조직을 제어하는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 페라이트계 스테인레스 냉연제품은 딥드로잉(Deep Drawing)과 같은 성형가공에 의해 각종 주방용품, 자동차부품 등에 널리 사용되고 있는데, 프레스 성형시 줄무늬 모양의 리징(Ridging)결함이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 리징결함은 제품의 외관을 나쁘게 할 뿐만 아니라 리징이 심하게 발생할 경우 성형 후에 연마공정이 추가되기 때문에 제조단가가 높아지는 문제점이 있다.
여기에서 리징의 원인은 아직까지 명확하게 밝혀지지 않았지만 지금까지 알려진바에 의하면, 최종 냉연소둔판에 있어서 다른 집합조직을 가지는 부위의 소성이방성에 의해 표면에 요철로 나타나게 되며, 특히 조대한 주조조직에 기인하여 열연판에 존재하는 {001}<110> 결정방위를 가지는 조대한 결정립군(群)의 형성에 의한 것으로 알려져 있다.
리징성을 개선하기 위한 종래의 대책은 위에 언급한 추정기구에 근거하여 3가지로 이루어진다고 볼 수 있다. 즉 (1)조대한 결정립군의 기원인 응고 결정립의 미세화, (2)조대한 결정립군의 집합조직의 무질서화(랜덤화), (3)조대한 결정립군의 분해이다.
첫번째는 일본 특허 공보 소50-123294호 에 기술된 바와 같이 주상정의 등축정화를 위한 전자교반, 응고결정립의 미세화를 위한 응고결정핵의 도입과 주조온도의 저하에 의한 급격한 응고가 구체적인 대책으로서 제시되었다.
두번째의 경우는 일본 특허 공보 소 57-70234호에 나타낸 바와 같이 제조공정 중에서 재결정을 촉진시키기 위한 열간압연온도(가열온도, 마무리온도, 권취온도 등), 압하율, 소둔온도 등의 적정화와 냉연 재결정 회수의 증가를 도모한 냉간압연시의 중간소둔공정의 추가, 열간압연시의 연신변형 외에 폭방향 변형의 부가 및 입내 석출물과 오스테나이트상의 이용 그리고 열간압연 윤활의 적정화를 들 수 있다.
세번째는 일본 특허 공보 소6-81036호에 기술한 바와 같이 변태의 도입을 의도한 성분 변경과 특수한 열처리 공정이 제안되어 있다. 물론 대부분의 종래기술은 각각을 단독으로 실시하는 것이 아니라 몇가지 기술의 조합에 의해 효과의 증대를노리고 있다.
최근에 열간압연시 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련한 형상인자와 마찰계수에 따른 두께 부위별 변형거동에 대한 연구와 이에 따른 집합조직 발달의 해석을 통하여 아래 식으로 정의된 형상인자(l/d)에 의해 전단변형량이 달라지며 이에 따라 집합조직이 달라진다는 것이 밝혀지게 되었다.
여기서l: 압연 롤 바이트 내의 롤과 판재의 접촉호를 투영한 길이
d: 판재의 평균 두께
R: 압연 롤 반지름
h i : 판재의 초기 두께
h f : 판재의 최종 두께
여기에서 리징 결함을 일으키는 것으로 알려진 {001}<110> 방위는 t/4이하의 두께 중심부에서 존재하며 평면변형을 받는 상태에서 안정하게 존재하는 방위이다. 더구나 이러한 방위를 가지는 결정립은 변형할 때 내부축적에너지가 적어서 재결정이 잘 일어나지 않기 때문에 이러한 방위를 가지는 결정립군이 최종 제품까지 남게 된다.따라서 평면변형 상태에서는 {001}<110> 방위를 가지는 집합조직이 안정하게존재하므로 전단변형을 부가하게 되면 다른 방위를 가지는 결정립으로 바뀌어질 수 있다. 또한 결정방위가 바뀌게 되면 재결정이 잘 일어나게 되므로 조대한 결정립군이 파괴되어 리징성을 개선할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서,
열간압연시 조압연 단계에서 압연 롤의 크기 및 압하율과 관련된 형상인자와 마찰계수를 적절히 조절함으로서 판두께 깊이방향으로 전단변형을 부가함에 의해 판두께 중심부의 집합조직을 제어하는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명과 비교방법의 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 의해 각각 제조된 시편의 리징높이 측정결과를 비교한 그래프.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 1.0%이하, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Al : 0.2%이하 그리고 N : 0.05%이하를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 페라이트계 스테인레스강 및 중량%로 C : 0.03%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 1.0%이하, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 10.0 ~ 25.0%, Mo : 2.0%이하, Ti : 0.5%이하, Nb : 0.5%이하, Cu : 0.5%이하 그리고 N : 0.03%이하를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 있어서, 상기와 같이 조성된 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연할 때 조압연 단계에서 압연 롤과 소재와의 마찰계수는 0.3 이상이며, 조압연 전단에서의 형상인자(l/d)는 1 이하로 하고 조압연 후단에서의 형상인자(l/d)는 1.5 이상으로 하는 것을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 열간압연시 압연 롤과 소재 사이의 마찰 및 형상인자에 의해 발생되는 전단 변형을 적절히 이용하기 위해 마찰계수를 높임과 동시에 조압연 전단 및 후단에서의 롤의 크기 및 압하율 조절에 의해 전단변형량을 크게 함에 따라 t/4 이하의 두께 중심부에서 형성되는 압연변형의 안정방위인 {001}<110> 방위를 다른 집합조직으로 변화시키므로서 리징의 발생원인인 조대한 결정립군을 무질서화시키는데 그 특징이 있다.
먼저 본 발명에 적용되는 소재의 강은 이미 공지되어 있는 페라이트계 스테인레스강이다.
열간압연시 압연 롤과 소재와의 마찰에 의해 전단변형이 일어나게 되는데 표면 직하에서 전단 변형량이 가장 크고 두께 중심부로 갈수록 적어지게 된다. 또한 마찰계수가 클수록 전단 변형량이 크게 된다. 따라서 전단 변형량을 크게 하기 위해서는 마찰계수를 3 이상으로 하는 것이 바람직하다.
조압연 전단에서의 형상인자(l/d)는 1 이하로 하고 조압연 후단에서의 형상인자(l/d)는 1.5 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 형상인자 값이 1~1.5 사이에서 전단변형량이 최소이며 1 이하에서는 형상인자 값이 낮을수록 전단변형량이 커지게 되고 1.5 이상에서는 반대로 형상인자 값이 높을수록 전단변형량이 커지게 되기 때문이다. 따라서 초기두께가 두꺼운 조압연 전단에서는 압연 롤 크기를 작게하고 조압연 후단에서는 압연 롤 크기를 크게 하는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명의 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
표 1과 같은 조성을 갖는 페라이트계 스테인레스강 잉고트 시편을 사용하여 열간압연을 행한다. 이 때의 열간압연조건으로서 재가열온도는 1230℃, 마무리압연온도는 850 ~ 900℃ 그리고 권취온도는 700℃로 한다.
여기에서 A, B 강종의 열연판은 850℃에서 5시간 소둔열처리하였으며, B, C 강종의 열연판은 900 ~ 1000℃에서 1분간 소둔열처리하였다. 열연소둔판을 냉간압연 및 냉연소둔하여 품질특성 평가용 시편을 제조한 다음, 인장시험에 의해 도 1과 같이 리징(Ridging)높이를 평가하였다. 여기에서의 리징성은 인장시험 후의 표면조도를 측정하여 리징높이로 평가하는 데 리징높이가 낮을수록 유리하다.
(단위: wt%)
강종 C Si Mn Cr Mo Ti Al N
A 0.048 0.37 0.42 16.4 - - - 0.037
B 0.052 0.42 0.25 16.3 - 0.13 0.014
C 0.008 0.56 0.25 11.4 - 0.23 - 0.009
D 0.015 0.43 0.35 18.3 1.0 0.35 - 0.010
다음은 표 2에 본발명 및 비교방법에 대한 열간압연시 각 압연 패스별 형상인자 변화를 나타내었다.
압연조건 열연 패스별 형상인자(1/d) 마찰계수
1 2 3 4 5 6 7
본발명법 a 0.4 0.8 0.9 1.9 2.3 2.9 3.2 >0.3
b 0.4 0.8 0.9 1.0 1.5 1.8 2.3
비교방법 c 0.9 1.2 1.5 1.8 2.4 2.9 3.3
d 0.9 1.2 1.3 1.3 1.4 1.9 2.1
e 0.4 0.8 0.9 1.9 2.3 2.9 3.2 <0.3
f 0.4 0.8 0.9 1.0 1.5 1.8 2.3
도 1은 본 발명과 비교방법의 제조방법에 의해 각각 제조된 시편의 리징높이 측정결과를 비교한 그래프이다. 도 1에서 보이듯이, 비교방법에 비해 본발명법으로 제조한 시편의 리징높이가 낮게 나타남을 알 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 페라이트계 스테인레스강의 제조방법은 열간압연시 조압연 단계에서 마찰계수와 압연 롤의 크기 및 압하율을 적절히 조절하므로서 리징성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 최종제품의 연마공정 생략에 의한 제조원가 절감효과를 기대할 수 있다.
이상에서 본 발명의 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (1)

  1. 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 1.0%이하, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Al : 0.2%이하 그리고 N : 0.05%이하를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 있어서,
    상기와 같이 조성된 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연할 때 조압연 단계에서 압연 롤과 소재와의 마찰계수는 0.3 이상이며, 조압연 전단에서의 형상인자(l/d)는 1 이하로 하고 조압연 후단에서의 형상인자(l/d)는 1.5 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법.
    여기서l: 압연 롤 바이트 내의 롤과 판재의 접촉호를 투영한 길이
    d: 판재의 평균 두께
    R: 압연 롤 반지름
    h i : 판재의 초기 두께
    h f : 판재의 최종 두께
KR10-2000-0076069A 2000-12-13 2000-12-13 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조방법 KR100480356B1 (ko)

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