KR20020052875A - 몰리브데늄 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의열간압연방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Mo이 첨가되지 않은 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법에 관한 것으로, 그 목적은 피트 내에서의 급냉 중에 생성되는 마이크로크랙과 잔류응력이 그라인딩 및 재가열 과정 중에 내부의 크랙으로 진전되는 것을 방지하고, 동시에 면거침 결함을 제거하여 표면이 우수한 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강의 열간압연방법을 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에서는, Mo이 첨가되지 않은 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 표면에 물을 살수하여 표면의 스케일층을 균열시킨 다음, 슬라브를 대기상태에서 자연공냉하고, 자연공냉한 슬라브의 표면으로부터 이물을 제거한 후, 슬라브를 가열로에 장입하여 열간압연하는 것을 특징으로 한다.

Description

몰리브데늄 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법 {Hot rolling method of Mo non-containing Austenite stainless steel slab}

본 발명은 Mo이 첨가되지 않은 오스테나이트 스테인레스강 슬라브(slab)의 열간압연방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조 완료한 슬라브를 분할 직후 표피에 물을 이용하여 단시간 동안 열충격을 준 다음, 자연공냉시켜 300℃ 이하로 슬라브의 온도를 하향시킨 상태에서 표면의 몰드 슬래그와 산화 스케일을 제거하고 나서 가열로에서 재가열하여 열간 압연하는 방법에 관한 것이다.

스테인레스 열간압연 제품은 제강 및 연주 공장에서 생산한 슬라브를 열연공장 가열로에서 재가열하여 압연한 다음, 소둔 및 산세 공정을 거쳐 제품화하여 일반 건축용도 등으로 사용하거나 다시 냉간압연 후 주방용품 등으로 사용하고 있다. 이러한 과정 중 주조에서 압연단계까지의 공정에서 슬라브 표면에 발생하는 슬리버 결함(sliver defect)이 고질적인 문제로 대두되어 왔다.

종래에는 주조 시 발생한 표층의 이상 스케일을 충분히 제거하고 슬라브 생산성 향상 등을 위해 슬라브를 연주 수냉피트에 약 30분간 침적하여 상온까지 급냉시킨 후 가열로에서 재가열하여 압연하는 피트냉각식 냉간장입 열간압연방법을 채택하여 왔다.

이러한 종래 기술에서는 슬라브를 장시간 급냉하여 표층의 이상 조직에 균열을 유도하고 이로 인해 스캐일(scale)을 쉽게 제거하고자 하였으며, 슬라브 생산성 향상을 위해 통상 이 방법을 적용한 것이었다.

그러나 수냉피트에서의 급냉에 의해 압축변형이 발생되면서 표층의 취약부에서 발생하는 마이크로크랙과 열적 스트레스에 의한 잔류응력이 그라인딩 중 내부 크랙으로 확대되고, 이들은 다시 가열 및 압연과정 중에 확대되어 도 2a 및 도2b에서와 같이 제품표면에 슬리버 결함을 많이 발생시키는 문제점이 있었다.

도 2a 및 도 2b는 각각 열연제품 및 냉연제품의 M형 슬리버 결함을 관측한 현미경 사진으로서, 도 2a는 100배로 확대한 사진이고 도 2b는 2배로 확대한 사진이다.

이러한 슬리버 결함은 열연제품에서 보수비용을 추가로 발생시키고 냉연제품에서도 제거되지 않고 길게 연신되어 수요자 불만의 주요인으로 작용하여 왔으므로, 제거가 시급한 실정이다.

한편, 이러한 슬리버 결함의 발생을 방지하기 위해 수냉 피트에서의 급냉을 하지 않고 자연공냉 방법을 채택할 경우 면거침 결함(surface roughness)이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 피트 내에서의 급냉 중에 생성되는 마이크로크랙과 잔류응력이 그라인딩 및 재가열 과정 중에 내부의 크랙으로 진전되는 것을 방지하고, 동시에 면거침 결함을 제거하여 표면이 우수한 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강의 열간압연방법을 제공하는 것이다.

도 1a는 본 발명에 따라 자연공냉한 304강의 표층조직을 도시한 현미경 사진이다.

도 1b는 종래의 피트수냉한 304강의 표층조직을 도시한 현미경 사진이다.

도 2a 및 도 2b는 각각 열연제품 및 냉연제품의 M형 슬리버 결함을 도시한 현미경 사진이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 Mo이 첨가되지 않은 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 표면에 물을 살수하여 표면의 스케일층을 균열시킨 다음, 슬라브를 대기상태에서 자연공냉하고, 자연공냉한 슬라브의 표면으로부터 이물을 제거한 후, 슬라브를 가열로에 장입하여 열간압연하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간 압연 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 Mo이 첨가되지 않은 오스테나이트계 스테인레스강종의 조성을 대표성분으로 나타내면 각종 규격에 공지된 바와 같이 다음과 같다. 즉, Cr이 15.0∼20.0 중량%, Ni이 6.0∼13.0 중량%, Mn이 3.0 중량% 이하, C이 0.15중량% 이하, P가 0.045 중량% 이하, S이 0.030 중량% 이하이다.

이러한 조성으로 구성된 슬라브를 주조공정 최후단계인 분할 직후 표면에 1분 이상의 2분 이내의 단시간동안 물을 뿌려준다.

이것은 모재에 열충격을 최소화하면서 스케일층과 모재간의 열변형 특성 차이를 이용하여 몰드 슬래그를 포함한 주조 스케일 층에 스폴링(spalling) 현상을 유발시켜 모재로부터 쉽게 분리되도록 하기 위한 것이다.

다음, 슬라브를 야드에서 대기 상태에 노출시켜 자연공냉시킨다. 이로써 냉각속도가 느려 슬라브 모재에는 열충격이 최소화되는 반면에 표피는 온도가 하향되면서 대기 중의 산소와 접촉하는 시간이 길어져 주조 스케일 박리량은 증가하게 되어 몰드 슬래그와 불균일 이상 표피를 최대한 제거할 수 있다.

다음, 슬라그를 가열로에 장입하기 전, 표면에 박리되어 있거나 박리중인 몰드 슬래그와 산화 스케일을 온라인 고압 에어 스프레이어 및 롤러 브러쉬로 제거하여 표면을 깨끗이 한다. 이로써 저융점 몰드 슬래그가 가열로 내에서 모재 위의 주조 스케일에 치밀하게 융착됨으로써 가열 및 압연 중 기지 스케일 층 박리를 불리하게 하여 발생하는 면거침 현상이 방지된다.

다음, 슬라브를 가열로에 장입하여 통상적인 가열 및 압연조건으로 열간 압연한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 주조 직후 슬라브의 표면에 노즐을 부착한 자동 스프레이 장치를 이용하여 상온의 물을 1∼2분간 살수하여 슬라브의 표층에 열충격을 주어 모재에 비해열팽창계수가 작은 몰드 슬래그를 포함한 주조 스케일층이 스폴링되도록 유도하여 모재로부터 쉽게 박리되도록 한다.

살수장치는 직경 40mm의 배관에 6 kg/cm²의 물을 노즐을 통해 슬라브 표면에 직접 뿌리는 구조로 설계하였고 살수량은 주조 조업여건, 슬라브의 온도 및 표면 스케일의 상태에 따라 조절 가능하도록 하였다.

살수시간이 1분 미만일 경우에는 스케일의 박리가 미흡하기 때문에, 1분 이상이면 바람직하다. 살수시간이 2분을 초과할 경우에는 모재에 과도한 열충격을 줄 가능성이 있고 또한 불필요한 작업 로스를 최소화하기 위한 측면에서 2분 이내로 제한하여 실시한 결과 스케일 박리 효과는 충분하였다.

다음, 슬라브를 야드에 운반하여 다단 적치한 상태로 대기에 노출시켜 자연공냉을 수행하였다.

공냉기간은 압연단위 편성의 원활화를 위해 특별히 정하지 않고 1일 이상 시험한 결과 표면 품질 측면에서 유사한 결과를 가져왔고, 슬리버 및 면거침 결함의 동시 개선을 위해서는 슬라브의 온도를 300℃ 직전까지 냉각하는 것이 바람직하였다.

도 1a는 304강에 대해 상기한 방법으로 자연공냉한 후 그 표층조직을 100배로 확대하여 관측한 현미경 사진이며, 비교를 위해 종래의 피트수냉한 슬라브의 표층조직을 관측한 현미경 사진인 도1b를 함께 도시하였다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에서와 같이 자연공냉한 경우가 피트냉각한 경우에 비해 크랙성결함이 없이 표층조직이 건전함을 확인할 수 있었다.

다음, 온라인 고압 에어 스프레이어 및 롤러 브러쉬를 이용하여 표면에 이미 박리되어 있거나 박리되고 있는 상태에 있는 스케일을 슬라브 표면으로부터 깨끗이 제거하였다.

이와 같이 스케일을 제거하는 이유는 가열로 내에서 열원단위 저감의 목적도 있지만 그보다 주조 스케일층에 포함되어 있는 몰드 슬래그를 제거하는 것이 가장 큰 목적이며, 몰드 슬래그는 Ca-Al-Si계 저융점 화합물로서 가열초기 1100℃ 이하 부근에서 슬라브 표면에 치밀하게 융착되어 기지 스케일 산화를 불리하게 하여 면거침을 유발하기 때문이다.

다음, 슬라브를 가열로에 장입하여 통상적인 가열 및 압연조건으로 열간 압연함으로써, 본 발명에 따른 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 공냉에 의한 열간 압연 방법을 완료한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 공냉에 의한 열간 압연 방법의 공정을 다음의 표 1에 정리하여 나타내었으며, 비교를 위해 종래 방법의 공정을 함께 나타내었다.

구분	종래 방법	본 발명
	슬라브 수냉피트 침적 →상온 장입 →열간압연	슬라브 표층 급냉 →자연공냉 →표면이물제거 →상온/온간 장입 →열간압연
주조방법	연속주조	연속주조
슬라브 주조 후물을 이용한 냉각	수냉피트 침적(약 30분)	표피 급냉(2분 이하)
슬라브 정정	실시	미실시
열연으로 슬라브 이송	상온상태(주조 3일 후)	상온상태(직불출 원칙)
슬라브 보온	미실시	미실시(자연공냉)
강열로 장입전표면이물 제거	미실시	실시
가열로 장입전 슬라브 온도	상온	300℃ 미만
가열 및 압연	통상조건	통상조건

표 1에 나타난 공정으로 본 발명에 따라 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브를 열간압연한 제품의 표면품질을 다음의 표 2에 정리하여 나타내었으며, 비교를 위해 종래방법에 의해 열간압연한 제품의 표면품질을 함께 나타내었다.

구분	종래 방법	본 발명
결함 발생율 (%)	슬리버 결함	31.6	11.2
	면거침 결함	1.5	1.4
제품 보수율 (%)	슬리버 결함	5.3	0.6
	면거침 결함	0.1	0.1

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 열간 압연 방법을 이용하면 결함 발생율 및 제품 보수율이 종래에 비해 현격하게 감소됨을 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 공냉에 의한 열간압연방법에서는 슬라브의 주조 직후 종래 수냉 피트에서 장시간 침적하여 상온까지 급냉하던 단계를 생략하기 때문에 작업부하가 해소되는 효과가 있다.

또한, 슬라브의 표면에 물을 살수하여 표면의 스케일층을 균열시킨 다음, 자연공냉하고 표면의 이물을 제거하는 과정을 통해 스케일을 제거함으로써, 가열로 내에서 열원단위를 저감하고, 주조 스케일층에 포함되어 있는 몰드 슬래그를 제거하며, 이로 인해 슬리버 결함, 제강성 결함 및 면거침 결함 등을 대폭 감소하고 제품 보수율을 격감함으로써, 보수 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 납기 단축 및 품질신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. Mo이 첨가되지 않은 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법에 있어서,

   주조된 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 표면에 물을 살수하는 단계;

   상기 살수된 슬라브를 대기상태에서 자연공냉하는 단계;

   상기 자연공냉한 슬라브의 표면으로부터 이물을 제거하는 단계;

   상기 표면 이물이 제거된 슬라브를 가열로에 장입하여 열간압연하는 단계

   를 포함하는 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬라브의 표면에 물을 살수할 때에는,

   상온의 물을 이용하여 상기 슬라브의 표피에 1분 이상의 시간동안 살수하는 것을 특징으로 하는 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 자연공냉은,

   상기 슬라브가 300℃가 될 때까지 수행하는 것을 특징으로 하는 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬라브의 표면으로부터 이물을 제거할 때에는,

   온라인 고압 에어 스프레이어 및 롤러 브러쉬를 이용하여 이물을 제거하는 것을 특징으로 하는 Mo 미첨가 오스테나이트 스테인레스강 슬라브의 열간압연방법.