KR20030039501A

KR20030039501A - 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판의 연속 소둔 산세 방법

Info

Publication number: KR20030039501A
Application number: KR1020010070440A
Authority: KR
Inventors: 이용헌; 최동영; 박미남
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-22
Also published as: KR100550291B1

Abstract

본 발명은 건축 외장재로 사용되는 고크롬 페라이트계 스테인레스강의 산세성을 향상시키는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 소둔 산세 공정을 그대로 이용하되 작업 속도, 소둔 온도, 소둔 열처리후 냉각 온도 및 염욕조의 온도를 조절하는 것에 의해 산세성이 우수하고 표면 균일성이 뛰어난 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판의 연속 소둔 산세 방법은, 산세성이 우수하여 최종 표면 균일성이 뛰어난 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판을 제조하는 방법으로서, 상기 고크롬 페라이트계 스테인레스는 C:0.01%이하, N:0.02%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, O:0.01%이하, Ti:0.18%이하, Nb:0.4%이하, Cu:1.0%이하, Al:0.03~0.13%, Mo:4%이하, Cr:20~35%, 나머지 Fe의 성분 구성이며, 소정 두께로 냉간 압연된 상기 고크롬 페라이트계 스테인레스의 스트립을 970∼1,025℃ 범위에서 소둔 열처리하는 단계; 상기 소둔 열처리된 스트립을 100℃ 이하로 냉각하는 단계; 상기 냉각된 스트립을 400∼450℃ 범위로 조절된 염욕조에 침지시키는 단계; 상기 염욕조를 거친 스트립을 황산조에서 1차 산세하는 단계; 및 상기 1차 산세된 스트립을 질산과 불산의 혼산조에서 2차 산세하는 단계; 를 포함한다.

Description

고크롬 페라이트계 스테인레스 강판의 연속 소둔 산세 방법{Method for continuous annealing and pickling of high chrome ferritic stainless steel plate}

일반적으로, 냉간 압연된 스트립(strip)은 재질 연화를 목적으로 소둔(annealing) 열처리되나 소둔 열처리에 의해서 표면에 스케일(scale)이 형성되며, 이러한 스케일은 산세(pickling) 과정을 통하여 제거된다.

산세 과정은 1차로 소둔 열처리된 스트립을 염욕조(salt bath)에 침적하며, 이때 난용성의 크롬 산화물이 가용성의 크롬 산화물로 바뀌게 된다. 그리고, 2차로 황산조에 침적하여 스트립 표면의 액성을 산성으로 조정하고, 일부 스케일을 용해시킨다. 최종적으로, 질산과 불산으로 이루어진 혼산조에 침적하여 스케일을 완전히 제거하게 된다.

스테인레스강에 합금화되어 있는 크롬 함량이 높을 경우, 산세성이 매우 불량하여 균일한 표면 특성을 갖는 제품의 제조가 매우 어렵다. 그러나, 고크롬 스테인레스강은 건축 외장재로 사용되기 때문에 균일한 표면 특성이 필수적으로 요구되며, 만일 표면 불균일성이 발생할 경우 외관상 얼룩으로 보여 상품성이 크게 떨어진다.

이와 관련하여, 일본 특개평 12-219983호(명칭 : 스테인레스 냉간 압연 강재의 산세 방법)에는 질산조의 철이온 농도를 조절하여 표면 특성을 확보하는 기술이 보고되어 있으며, 일본 특개평 11-061466호(명칭 : 표면 성상이 우수한 스테인레스 강대의 제조 방법 및 연속 소둔 산세 장치)에는 고압의 물을 분사하여 표면의 스케일을 용이하게 제거하는 방법 등이 보고되어 있다.

또한, 일본 특개평 10-245687호(명칭 : 스테인레스강의 산세 방법)에는 질산과 혼산 농도 및 철 이온 농도간의 상관 관계를 조사하여 산세성이 용이한 조건이제시되어 있고, 일본 특개평 8-074079호(명칭 : 스테인레스강의 초불산 산세 방법)에는 질산과 불산의 비를 고정하고 철 이온 농도를 결정하여 우수한 표면 특성을 갖는 스테인레스강의 제조 방법이 개시되어 있으며, 일본 특개평 6-057500호(명칭 : 고크롬 함유 페라이트계 스테인레스 강판의 산세법)에는 고크롬 페라이트계 강의 산화 스케일을 효율적으로 제거하기 위해서 황산과 질산염을 첨가한 수용액에서 교류 전해하는 방법이 보고되어 있다.

그러나, 이와 같은 선행 기술들은 주로 산세성을 용이하게 하고, 우수한 표면 특성을 확보하기 위해서 산 농도 및 철 이온 농도를 조절하는 방안들로서, 농도를 일정 범위에서 운용하는 것이 매우 어려우며, 생산성도 상당히 저하되는 단점이 있다.

따라서, 기존의 단순한 산세 조건을 그대로 이용하여 재현성을 높이면서, 산세성을 향상시킬 수 있는 방법이 필요된다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기존의 소둔 산세 공정을 그대로 이용하되 작업 속도, 소둔 온도, 소둔 열처리후 냉각 온도 및 염욕조의 온도를 조절하는 것에 의해 산세성이 우수하고 표면 균일성이 뛰어난 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 고크롬 페라이트계 스테인레스강의 소둔 열처리 후 냉각 온도를 100℃로 한 후 7초간 산세 처리한 결과의 표면 사진.

도 2는 본 발명에 따라 고크롬 페라이트계 스테인레스강의 소둔 열처리 후 냉각 온도를 550℃로 한 후 7초간 산세 처리한 결과의 표면 사진.

도 3은 본 발명에 따라 고크롬 페라이트계 스테인레스강의 소둔 열처리 후 냉각 온도를 750℃로 한 후 7초간 산세 처리한 결과의 표면 사진.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판의 연속 소둔 산세 방법은, 산세성이 우수하여 최종 표면 균일성이 뛰어난 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판을 제조하는 방법으로서, 상기 고크롬 페라이트계 스테인레스는 C:0.01%이하, N:0.02%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, O:0.01%이하, Ti:0.18%이하, Nb:0.4%이하, Cu:1.0%이하, Al:0.03~0.13%, Mo:4%이하, Cr:20~35%, 나머지 Fe의 성분 구성이며, 소정 두께로 냉간 압연된 상기 고크롬 페라이트계 스테인레스의 스트립을 970∼1,025℃ 범위에서 소둔 열처리하는 단계; 상기 소둔 열처리된 스트립을 100℃ 이하로 냉각하는 단계; 상기 냉각된 스트립을 400∼450℃ 범위로 조절된 염욕조에 침지시키는 단계; 상기 염욕조를 거친 스트립을 황산조에서 1차 산세하는 단계; 및 상기 1차 산세된 스트립을 질산과 불산의 혼산조에서 2차 산세하는 단계; 를 포함한다.

바람직하게, 상기 연속 소둔 산세는, 상기 스트립의 두께 1mm당 최대 32m/min를 초과하지 않는 라인 스피드로 진행되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 대한민국 특허 공개번호 1997-54716호에 개시된 성분계(즉, C:0.01%이하, N:0.02%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, O:0.01%이하, Ti:0.18%이하, Nb:0.4%이하, Cu:1.0%이하, Al:0.03~0.13%, Mo:4%이하, Cr:20~35%, 나머지 Fe)의 고크롬 페라이트계 스테인레스(high chromeferritic stainless) 강종에 대하여 2mm 두께의 스트립(strip)으로서, 약 15∼18m/min의 작업 속도(즉, 라인 스피드)(두께 1mm당 최대 32m/min를 넘지 않도록)로, 소둔 열처리한 후 100℃ 이하까지 냉각하여 염욕조(salt bath)에 통과시키고, 이후 질산과 불산의 혼산조에서 산세 작업을 하여 표면이 균일한 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

여기서, 소둔 온도는 스트립 온도 기준으로 가열대와 균열대에서 975∼1,025℃ 범위로 설정하여 스트립을 통과시키며, 100℃이하로 냉각시킨 후 400∼450℃로 조절된 염욕조에 투입시킨다.

만약, 소둔 온도가 975℃ 미만이면 산화가 거의 일어나지 않기 때문에 표면 광택도가 너무 높으며, 소둔 온도가 1,025℃를 넘게 되면 산화가 급속하게 일어나 산세후 표면 요철이 형성되어 바람직하지 않다.

바람직하게, 스트립이 염욕조에 들어가는 온도를 100℃ 이하로 낮춤으로써 염과 스케일과의 최적의 반응 시간을 부여하여 스트립의 침식을 최소화할 수 있다.

그리고, 스트립이 침적되는 염욕조의 온도로는 400-450℃가 바람직하며, 만약, 염욕조의 온도가 400℃보다 낮을 경우 염욕조의 응고가 일어나게 되어 작업성이 현저하게 떨어지며, 450℃보다 높을 경우 염욕조에 존재하는 염에 의한 금속의 침식이 일어나 표면 특성이 저하되어 바람직하지 않다.

산세 공정은 황산조에서는 황산 온도 및 농도를 각각 55℃, 6∼15%로 조절하여 1차 산세를 하고, 2차 산세는 55℃, 질산 5∼15%, 불산 0.5∼1.5%의 농도에서 행한다.

이와 같은 공정을 통해 최종적으로 표면이 균일한 고크롬 냉연 스테인레스 강판이 제조되게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예

하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 화학 성분을 가지는 강을 용해하여 슬라브(slab)를 제조한 다음, 통상의 열간 압연을 하고, 이후 냉간 압연을 실시한다.

성분	Cr	Mo	Nb	Ti	Al	C + N	Si	Mn	P	S
중량(%)	26.2	2.0	0.3	0.064	0.065	0.0254	0.29	0.3	0.028	0.0022

2mm로 냉간 압연된 스트립에 대하여 여러 소둔 온도에서 열처리한 후 오제 전자 현미경(auger electron microscope)을 이용하여 형성된 스케일의 두께를 측정하고, 그 결과를 다음의 표 2에 나타낸다.

소둔 온도(℃)	975	1,000	1,025	1,050	1,075
스케일 두께(㎛)	0.36	0.45	0.57	1.04	1.36

표를 참조하면, 소둔 온도가 높아짐에 따라 산화 반응에 의해 형성되는 스케일의 두께가 증가하고 있으며, 특히 소둔 온도가 1,025℃를 넘게 되면 스케일 두께는 급격하게 증가함을 알 수 있다.

다음으로, 동일하게 1,025℃에서 소둔 열처리된 스트립을 여러 냉각 온도로 냉각하여 400-450℃로 조절된 염욕조에 침지시키고, 최종적으로 염욕조 통과후의 스케일 두께 변화를 다음의 표 3에 나타낸다.

냉각 온도(℃)	950	750	550	250	100
스케일 두께(㎛)	0.55	0.51	0.46	0.33	0.22

표를 참조하면, 모든 경우에 있어서 고온의 염에 의해 소둔 열처리시에 형성된 스케일의 상당량이 제거되었으며, 염욕조에 들어가는 스트립의 온도가 낮을수록 염과 스케일과의 반응에 의하여 스케일의 두께가 크게 감소함을 알 수 있다.

이어서, 1,025℃의 소둔 열처리 후 냉각 온도를 달리한 후 염욕조를 통과한 스트립의 산세에 소모된 시간을 측정하여 표 4에 나타낸다.

냉각 온도(℃)	950	750	550	250	100
스케일 제거 시간(초)	30	25	21	16	7

표를 참조하면, 냉각 온도가 낮을수록 산세에 소모되는 시간이 크게 감소함을 알 수 있다.

한편, 도 1은 냉각 온도를 100℃로 한 후 7초간 산세 처리한 결과의 표면 사진으로서, 소둔 열처리에 의해서 표면에 형성된 스케일이 완전히 제거되었음을 보여주고 있다.

또한, 냉각 온도를 각각 550℃, 750℃로 높인 경우에 있어서 산세 처리한 결과의 표면 사진을 나타낸 도 2와 도 3을 참조하면, 냉각 온도가 높아짐에 따라서 스케일이 상당량 잔류되어 있는 것이 관찰된다.

이상의 결과로부터, 냉각온도를 낮게 관리하여 염욕조에 투입함으로써 산세성을 크게 향상시킬 수 있다고 결론지을 수 있다.

다음의 표 5는 냉각 온도를 변경한 시험편의 산세 후 표면 특성을 L*a*b* 표색계(color specification system)를 사용하여 측정한 결과이다.

표색계 값냉각 온도	L*	a*	b*	비고
100℃	75.09	-0.38	-1.72	표면 균일
550℃	72.89	-0.13	1.97	표면 불균일
750℃	70.06	0.15	2.26	표면 불균일

표를 참조하면, 냉각 온도가 낮을수록 표면의 균일성이 향상되며, 냉각 온도가 낮아짐에 따라서 백색도의 황색 지수인 b값이 급격하게 감소함을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 기존의 소둔 산세 공정을 그대로 이용하게 되어 추가 설비가 필요되지 않고, 산세성이 우수하여 종래 방법에 비해 뛰어난 표면 품질의 스테인레스 강판이 제공되며, 전체적으로 생산성 및 작업성이 개선되는 효과가 있다.

Claims

산세성이 우수하여 최종 표면 균일성이 뛰어난 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판을 제조하는 방법으로서,

상기 고크롬 페라이트계 스테인레스는 C:0.01%이하, N:0.02%이하, Si:0.5%이하, Mn:0.5%이하, P:0.03%이하, S:0.004%이하, O:0.01%이하, Ti:0.18%이하, Nb:0.4%이하, Cu:1.0%이하, Al:0.03~0.13%, Mo:4%이하, Cr:20~35%, 나머지 Fe의 성분 구성이며,

소정 두께로 냉간 압연된 상기 고크롬 페라이트계 스테인레스의 스트립을 970∼1,025℃ 범위에서 소둔 열처리하는 단계;

상기 소둔 열처리된 스트립을 100℃ 이하로 냉각하는 단계;

상기 냉각된 스트립을 400∼450℃ 범위로 조절된 염욕조에 침지시키는 단계;

상기 염욕조를 거친 스트립을 황산조에서 1차 산세하는 단계; 및

상기 1차 산세된 스트립을 질산과 불산의 혼산조에서 2차 산세하는 단계; 를 포함하는 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판의 연속 소둔 산세 방법.
제 1항에 있어서,

상기 연속 소둔 산세는, 상기 스트립의 두께 1mm당 최대 32m/min를 초과하지 않는 라인 스피드로 진행되는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인레스 강판의 연속 소둔 산세 방법.