KR20020047639A - 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조주편 - Google Patents

표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조주편 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인레스강의 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편에 관한 것이며, 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 5~15%, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Ni : 0.5~6%이하 그리고 N : 0.08~0.5%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 고질소 스테인레스강 와이어와, 이 와이어를 연속주조 몰드의 용강 중에 삽입하여 용융시킴에 따라 연속주조 주편 중심부에 질소가 0.05~0.1%, 망간이 0.5~2%고용되고 40~60% 함유하는 오스테나이트 영역이 주편의 전체두께의 10~40%가 되게하는 것을 특징으로 하는 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레강 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편을 제공한다.
본 발명에 의하면 표면품질을 나쁘게 하지 않으면서 리징성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 최종제품의 연마공정 생략에 의한 제조원가 절감효과를 기대할 수 있다.

Description

표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편{Wire and continuous cast slab for producing ferritic stainless steel sheets having excellent ridging property and good surface quality}
본 발명은 페라이트계 스테인레스강의 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편에 관한 것이며, 특히, 연속주조시 주편중심부에 질소와 망간을 첨가하므로써 열간압연시 판두께 중심부의 집합조직을 제어하여 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편에 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.
리징 결함을 일으키는 것으로 알려진 {001}<110> 방위는 t/4이하의 두께 중심부에서 주로 형성되며 강과 같이 체심입방정(BCC) 구조를 가지는 금속이 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.
이러한 {001}<110> 방위를 가지는 집합조직를 줄이기 위해, 주조조직을 미세화하거나 열간압연시 열연조업조건을 변경하거나 합금성분 조절에 의한 상변태 및 석출물을 이용하여 재결정을 촉진시키는 방법이 이용되고 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 증대를 노리고 있다.
또한 최근에 일본 특허 공개 평 9-170489호에서는 페라이트 입계에 편석하기 쉬운 붕소(B)를 첨가함에 의해 오스테나이트상을 입내에 분산 석출시키는 방법을 제시하였다. 그리고 붕소를 다량 첨가하는 것에 의해 압연할 때 표면균열을 발생시켜 표면결함이 다발하게 되는 문제점을 개선하기 위해 일본 특허 공개 평11-156503 호에서는 판두께 중심부에만 붕소를 첨가하는 것에 의해 리징성을 개선하는 방법을 제시하고 있다.
그러나 첫번째 특허기술에서는 주조시에 개재물에 기인한 노즐막힘 현상에 의해 주조장해를 일으킬 뿐만 아니라 표면품질이 나빠지게 될 우려가 많고, 두번째특허기술에서는 많은 공정이 복잡하게 영향을 미치기 때문에 제조공정 설계에 어려움이 많은 문제점이 있다. 세번째 특허기술에서는 탄소강과 같이 변태를 이용하기 때문에 주조조직 파괴에 매우 효과적인 방법이지만, 페라이트계 스테인레스강의 성분변경 범위와 열처리공정이 한정되어 있고 더구나 변태상인 오스테나이트상은 일반적으로 경질이기 때문에 연성과 가공성 등의 기계적성질을 나쁘게 하는 문제점이 있다. 또한 상기 일본 특허 공개 평11-156503 에서는 붕소를 첨가하기 위해서 사용하는 와이어는 스테인레스 강관을 외피로 사용하여 보론 함유 화합물을 그 속에 채워 넣은 형태로 되어 있는데 이는 제조하기가 어려울 뿐만 아니라 페라이트 형성원소인 보론의 첨가에 의해 오스테나이트상의 석출량이 적어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 리징을 개선하기 위해 연속주조시 몰드 내의 용강의 중심부 미응고 부분에 질소와 망간을 다량 함유하는 스테인레스강 와이어를 삽입하여 용융 고용시키는 것에 의해 그 주편 중심부에 오스테나이트 함유량을 증가시킴에 따라 열간압연시 오스테나이트상이 페라이트상과 고온변형능이 다른 점을 이용하여 판두께 중심부에 전단변형을 도입하여 그것에 의해 집합조직을 제어함으로써 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강의 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명과 비교방법에 의해 제조된 시편의 리징 높이 측정결과를 비교한 그래프.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 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 제조를 위한 연속주조주편에 있어서, 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 5~15%, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Ni : 0.5~6%이하 그리고 N : 0.08~0.5%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 고질소 스테인레스강 와이어와, 이 와이어를 연속주조 몰드의 용강 중에 삽입하여 용융시킴에 따라 연속주조 주편 중심부에 질소가 0.05~0.1%, 망간이 0.5~2%고용되고 40~60% 함유하는 오스테나이트 영역이 주편의 전체두께의 10~40%가 되게하는 것을 특징으로 하는 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레강 제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조 주편을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 고온에서 석출하는 오스테나이트상이 페라이트상과 고온변형능이 달라서 오스테나이트상과 페라이트상의 계면 근방에서 전단변형이 도입되는데 그것에 의해 집합조직이 개선될수 있다는 점에 착안하여 오스테나이트상을 판두께 중심부에 많이 형성시키기 위해 오스테나이트 형성원소인 질소와 망간을 다량 함유하는스테인레스 와이어를 연속주조 중에 미응고 부분에 삽입하므로써 열간압연시 두께중심부에도 전단변형을 도입함에 따라 t/4 이하의 두께 중심부에서 형성되는 압연변형의 안정방위인 {001}<110> 방위를 다른 집합조직으로 변화시키므로써 리징의 발생원인인 조대한 결정립군을 무질서화시키는데 그 특징이 있다.
다시 말하면 본 발명에 의해 제조되는 페라이트계 스테인레강은 표층부와 중심부에서 다른 기구로 집합조직의 무질서화가 일어나서 리징이 개선된다. 표층부는 특별히 합금성분을 조정하여 미세조직을 제어하지 않아도 열간압연시 압연롤과 소재의 마찰에 의한 전단변형으로 인해 충분히 집합조직이 무질서화된다.
한편 중심부는 압연에 의한 전단변형이 기대되지 않기 때문에 압연중의 페라이트상 중에 경질인 오스테나이트상을 비교적 다량으로 존재시켜서 그 경도차를 이용한 국부적인 전단효과를 이용하고자 하는 것이다. 또한 중심부에만 오스테나이트 함량이 높기 때문에 기존의 방법인 강 전체의 합금성분 변경에 의한 연성과 가공성 등의 기계적성질을 나쁘게 하는 문제점은 발생하지 않게 된다.
본 발명에 제품으로서 적용되는 소재의 강은 이미 공지되어 있는 페라이트계 스테인레스강이며, 본 발명의 고질소 스테인레스강 와이어를 연속주조 중에 미응고된 중심부에 삽입시켜서 용융 고용되게 함으로써 오스테나이트상을 다량 존재시킨 것이다.
따라서 본 발명의 고질소 스테인레스강 와이어는 질소와 망간이 다량 함유되어 있는데 다음의 수학식에서 보는 것처럼 질소와 망간을 첨가할수록 고온에서 석출하는 오스테나이트 함량은 많아진다. 질소 함량은 0.08%~0.5% 가 바람직한데0.08% 이하에서는 주편 두께 중심부의 질소 함량을0.05~0.1% 로 맞추기 위해 스테인레스 와이어가 너무 많이 소모되기 때문에 불리하며, 따라서 와이어의 질소 함량은 높을수록 유리하지만 스테인레스강 제조시 질소의 고용량이 한계가 있기 때문에 0.5% 이하가 바람직하다. 또한 주편 두께 중심부의 망간함량을 0.5~2% 로 맞추기 위해서는 와이어의 망간 함량은 5~15% 가 바람직하다.
오스테나이트 함량(gmax) = 420(%C) + 470(%N) + 23(%Ni) + 9(%Cu)
+ 10(%Mn) + 180 - 11.5(%Cr) - 11.5(%Si)
- 12(%Mo) - 52(%Al)
열간압연시 석출하는 오스테나이트의 함량은 40~60% 로 하는 것이 바람직하다. 통상의 페라이트계 스테인레스강의 열간압연시 석출되는 오스테나이트 함량이 30~40% 이므로 주편 중심부에서 오스테나이트에 의한 효과를 보기 위해서는 40% 이상이 필요하며 60% 이상을 넘을 경우 최종 제품의 기계적성질을 나쁘게 하기 때문에 60% 이하가 바람직하다.
주편 두께 중심부에서 합금성분 조절에 의해 오스테나이트 함량이 많아지는 영역은 주편의 전체두께의 10~40% 를 차지하는 것이 바람직하다. 주편 표층부와 성분이 다른 두께중심부의 영역이 10% 이하에서는 집합조직 개선효과가 적으며, 40% 를 넘게 되면 최종 제품의 기계적성질을 나쁘게 하기 때문이다.
다음은 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
표 1 과 같은 조성을 갖는 페라이트계 스테인레스강 잉고트 시편을 사용하여 열간압연을 행한다. 이 때의 열간압연조건으로서 재가열온도는 1230℃, 마무리 압연온도는 850 ~ 900℃, 그리고 권취온도는 700℃로 하였다. 열연소둔판을 냉간압연 및 냉연소둔하여 품질특성 평가용 시편을 제조한 다음, 인장시험에 의해 리징(Ridging)높이를 평가하였다.
여기에서, 리징성은 인장시험 후의 표면조도를 측정하여 리징높이로 평가하는 데 리징높이가 낮을수록 유리하다.
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.
(단위: wt%)
C Si Mn Cr Ni N rmax(%) 중심부영역(%) 비고
- 0.05 0.35 0.4 16.4 - 0.04 31 - 표층부
- 0.05 0.35 15 16.5 1.4 0.36 - - 와이어
A 0.05 0.35 0.4 16.4 - 0.04 31 0 중심부 비교강
B 0.052 0.34 1.1 16.4 - 0.056 48 15 중심부 발명강
C 0.052 0.34 1.1 16.4 - 0.056 48 25 중심부 발명강
D 0.048 0.36 1.6 16.4 0.1 0.066 57 25 중심부 발명강
E 0.052 0.34 1.1 16.4 - 0.056 48 35 중심부 발명강
F 0.052 0.34 1.1 16.4 - 0.056 48 50 중심부 비교강
본 발명에 의하면 연속주조시 간편한 방법으로 고질소 스테인레스 와이어를 용강중에 삽입하는 것에 의해 주편표층부는 통상의 페라이트계 스테인레스강의 성분과 동일하게 하고 주편 중심부의 성분을 변경시키므로써 표면품질을 나쁘게 하지 않으면서 리징성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 최종제품의 연마공정 생략에 의한 제조원가 절감효과를 기대할 수 있다.
이상에서 본 발명의 페라이트계 스테인레스강의 제조를 위한 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 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 (2)

  1. 본 발명은 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 제조를 위한 연속주조주편에 있어서, 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 5~15%, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Ni : 0.5~6%이하 그리고 N : 0.08~0.5%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 것을 특징으로 하는 고질소 스테인레스강 와이어.
  2. 본 발명은 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 제조를 위한 연속주조주편에 있어서, 중량%로 C : 0.10%이하, Si : 1.0%이하, Mn : 5~15%, P : 0.040%이하, S : 0.030%이하, Cr : 15.0 ~ 20.0%, Ni : 0.5~6%이하 그리고 N : 0.08~0.5%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 고질소 스테인레스강 와이어를 연속주조 몰드의 용강 중에 삽입하여 용융시킴에 따라 연속주조 주편 중심부에 질소가 0.05~0.1%, 망간이 0.5~2% 고용되고 40~60% 함유하는 오스테나이트 영역이 주편의 전체두께의 10~40%가 되게하는 것을 특징으로 하는 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레강 제조를 위한 연속주조 주편.
KR1020000076129A 2000-12-13 2000-12-13 표면품질 및 리징성이 우수한 페라이트계 스테인레스강제조를 위한 고질소 스테인레스강 와이어 및 그 연속주조주편 KR20020047639A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111604482A (zh) * 2020-04-23 2020-09-01 华北理工大学 一种低碳低合金钢用超高拉速薄板坯连铸保护渣

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