KR20030050695A - 리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법 - Google Patents

리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간압연 후 열연소둔을 생략하고 냉간압연과 소둔조건을 제어함으로써 리징성을 향상시키는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로, 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 열간압연하는 단계와, 열연판을 소둔하지 않고 연속냉간압연기에서 냉간압연하는 단계와, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 1시간 ~ 10시간 유지하여 상소둔하거나 또는 850 ~ 1000℃ 온도로 가열하여 10초 ~ 5분 동안 유지한 후 급냉하여 연속소둔하는 단계와, 냉연소둔판을 다시 20단 냉간압연기에서 냉간압연하는 단계와, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 5초 ~ 3분 동안 연속소둔하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 페라이트계 스테인레스강 슬라브의 오스테나이트 최대 분율(max)은 15 ~ 40%인 것이 바람직하다.

Description

리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법{Method for producing ferritic stainless steel sheets having excellent ridging property}
본 발명은 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이며, 특히, 열간압연 후 열연소둔을 생략하고 연속냉간압연기에서 냉간압연하여 상소둔 또는 연속소둔한 다음 20단 냉간압연기에서 냉간압연 후 연속소둔함에 따라 리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
페라이트계 스테인레스 냉연제품은 딥드로잉(Deep Drawing)과 같은 성형가공에 의해 각종 주방용품, 자동차부품 등에 널리 사용되고 있는데, 이 페라이트계 스테인레스강은 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.
이와 같은 리징의 원인은 아직까지 명확하게 밝혀지지 않았지만 대개 다음과 같이 알려져 왔다. 즉 최종 냉연소둔판에 있어서 다른 집합조직을 가지는 부위의 소성이방성에 의해 표면에 요철로 나타나게 된다. 특히 조대한 주조조직에 기인하여 열연판에 존재하는 {001}<110> 결정방위를 가지는 조대한 결정립군(群)의 형성에 의한 것으로 알려져 있다.
이러한 리징성을 개선하기 위한 종래의 대책은 위에 언급한 추정기구에 근거하여 대개 3가지로 구분되어지고 있다. 즉 (1)조대한 결정립군의 기원인 응고 결정립의 미세화, (2)조대한 결정립군의 집합조직의 무질서화(랜덤화), (3)조대한 결정립군의 분해이다.
상기 (1)의 경우 예를 들면 일본 특허공개공보 소50-123294호에 기술된 바와 같이 주상정의 등축정화를 위한 전자교반, 응고결정립의 미세화를 위한 응고결정핵의 도입과 주조온도의 저하에 의한 급격한 응고에 대해서 구체적인 대책으로서 제시되었다.
상기 (2)를 위해서는 일본 특허공개공보 소57-70234호에 나타낸 바와 같이 제조공정 중에서 재결정을 촉진시키기 위한 열간압연온도(가열온도, 마무리온도, 권취온도 등), 압하율, 소둔온도 등의 적정화와 냉연 재결정 회수의 증가를 도모한냉연시의 중간소둔공정의 추가, 열간압연시의 연신변형 외에 폭방향 변형의 부가 및 입내 석출물과 오스테나이트상의 이용 그리고 열연윤활의 적정화를 들 수 있다.
상기 (3)의 경우는 일본 특허공개공보 평6-81036호에 기술한 바와 같이 변태의 도입을 의도한 성분 변경과 특수한 열처리 공정이 제안되어 있다. 이들 대부분의 종래기술은 각각을 단독으로 실시하는 것이 아니라 몇가지 기술의 조합에 의해 효과의 증대를 노리고 있다.
일반적으로 스테인레스 430강은 열연 소둔 공정을 거치는데 비교적 저온(800 ~ 850℃)에서 장시간(35 ~ 50시간) 열처리하는 상소둔(Box Annealing)을 행하고 있다. 열연판 소둔의 목적은 재결정에 의한 열연 집합조직을 파괴하고 오스테나이트상(상온에서 마르텐사이트상)을 페라이트+탄화물로 분해하는 2가지의 야금학적 인자를 만족시킴으로써, 성형가공시에 발생하는 리징을 저감시키고, 성형성을 향상시키며, 냉연성을 향상시키기 위한 것이다. 그런데, 이러한 상소둔 공정은 에너지 소모가 클 뿐 아니라 장시간의 열처리에 따른 생산성 저하의 문제점이 발생한다.
따라서, 최근에는 리징성이나 성형성을 개선함과 동시에 대량생산 체제에 적합한 열연소둔공정의 연속화 또는 열연소둔공정의 생략화를 통한 생산성 향상에 관한 연구 및 기술개발이 집중되고 있는 실정이다.
상기에 대한 기술은 다수의 특허공보에 수록되어 있는데, 그 중에서, 일본 특허공고공보 소59-43977호, 일본 특허공고공보 소59-43978호(1984.10.25)에는 스테인레스 430강에 Al을 0.1 ∼ 0.15% 첨가하고, 연속주조시 슬라브(slab)의 등축정율을 높이는 동시에, 비교적 저온가열 및 강압하로 열간압연한 열연판을 고온 단시간에 연속소둔하는 제조방법에 관한 내용이 기술되어 있다.
그러나 상기 열간압연할 때 열연판에 축적된 내부 변형에너지가 적기 때문에 열연 소둔조건에 상관없이 재결정이 잘 일어나지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열간압연판을 연속냉간압연기에서 냉간압연함에 따라 내부 변형에너지를 축적시킴으로써 소둔할 때 재결정을 충분히 시켜 조대한 결정립군을 파괴시키고 다시 냉간압연 후 소둔함으로써 리징성을 향상시키는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 종래와 본 발명의 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 의해 각각 제조된 시편의 리징 높이 측정결과를 비교한 그래프이다.
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 스테인레스강의 제조방법에 있어서,
상기와 같이 조성된 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연하는 단계와, 열연판을 소둔하지 않고 연속냉간압연기에서 냉간압연하는 단계와, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 1시간 ~ 10시간 유지하여 상소둔하거나 또는 850 ~ 1000℃ 온도로 가열하여 10초 ~ 5분 동안 유지한 후 급냉하여 연속소둔하는 단계와, 냉연소둔판을 다시 20단 냉간압연기에서 냉간압연하는 단계와, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 5초 ~ 3분 동안 연속소둔하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 페라이트계 스테인레스강 슬라브의 오스테나이트 최대 분율( max)은 15 ~ 40% 인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 페라이트계 스테인레스강은 이미 공지되어 있는 성분계로서 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 구성되어 있다.
상기와 같은 합금성분계에 있어서, 오스테나이트 최대 분율( max)이 15 ~ 40% 가 되도록 조정한다. 왜냐하면, 오스테나이트 최대 분율이 15%미만인 경우에는 열연소둔 후 잔존하는 오스테나이트상(냉각시 마르텐사이트상)에 의한 결정립 미세화효과가 적어서 리징성 개선이 크지 않고, 40%를 넘게 되면 열연소둔 후 잔존하는 오스테나이트상이 너무 많아서 마르텐사이트상에 의한 취화현상이 나타나기 때문이다. 이런 오스테나이트 최대 분율( max)은 수학식 1에 의해 구해진다.
max) = 420(%C) + 470(%N) + 23(%Ni) + 9(%Cu) + 10(%Mn) + 180 - 11.5(%Cr) - 11.5(%Si) - 12(%Mo) - 52(%Al)
다음은 본 발명에 따른 페라이트계 스테인레스강의 제조방법의 양호한 실시예를 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에서 보듯이, 상기와 같이 조성된 페라이트계 스테인레스강 슬라브를 열간압연한 후(S1), 열연판을 소둔하지 않고 연속냉간압연기에서 냉간압연한다(S2). 이와 같은 조건에서 작업하는 것은 열연판에 축적된 변형에너지가 적어서 재결정이 잘 일어나지 않는 것을 보완하기 위한 것이고 연속냉간압연기에서 냉간압연함으로써 생산성을 높일 수 있기 때문이다.
계속해서, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 1시간 ~ 10시간 유지하여 상소둔하거나 또는 850 ~ 1000℃ 온도로 가열하여 10초 ~ 5분 동안 유지한 후 급냉하여 연속소둔한다(S3). 상기의 냉연판을 상소둔할 때 800℃미만에서는 재결정이 충분히 일어나지 않고, 900℃를 넘게 되면 오스테나이트상이 잔존하여 성형성이 나빠지기 때문이다. 상기 유지시간이 1시간 이내에서는 재결정이 충분히 일어나지 않고, 장시간 유지할수록 탄질화물 석출이 용이하여 성형성에 유리하지만, 10시간을 넘게 되면 생산성이 낮아질 뿐만 아니라 에너지 소모량이 많아 제조비용이 높아지기 때문이다.
또한, 상기의 냉연판을 연속소둔할 때 850℃ 미만에서 단시간 열처리하면 재결정이 충분히 일어나지 않아 결정립 미세화 효과를 얻을 수 없고, 1000℃를 넘게되면 고온취화 현상이 일어나서 냉간압연시 판파단이 발생할 우려가 있기 때문이다. 상기 연속소둔시 유지시간 10초 이내에서는 재결정이 충분히 일어나지 않고, 장시간 유지할수록 유리하지만 5분을 넘게 되면 생산성이 낮아지는 문제점이 발생하게 된다.
계속해서, 20단 냉간압연기에서 냉간압연을 행한다(S4). 냉연 후에는 800 ~ 900℃ 온도에서 5초 ~ 3분 동안 연속소둔한다(S5). 이와 같은 조건에서 작업하는 것은 800℃ 미만에서는 재결정이 충분히 일어나지 않고, 900℃를 넘게 되면 오스테나이트상이 잔존하여 성형성이 나빠지기 때문이다.
즉, 상술한 바와 같이 본 발명의 페라이트계 스테인레스강 제조방법은 열연판을 소둔하지 않고 연속냉간압연기에서 냉간압연함에 따라 내부 변형에너지를 축적시킴으로써 소둔할 때 재결정을 충분히 시켜 조대한 결정립군을 파괴시키고, 다시 냉간압연 후 소둔함으로써 조대한 집합조직을 파괴시킴에 따라 리징성을 개선할 수 있다.
다음은 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
표 1 과 같은 조성을 갖는 페라이트계 스테인레스강(본 발명강 A,B,C) 잉고트 시편을 사용하여 표 2와 같은 본 발명의 방법으로 열간압연을 행하였다. 이 때, 열간압연조건으로서 재가열온도는 1250℃, 마무리압연온도는 850 ~ 900℃ 그리고 권취온도는 700℃로 하였다. 계속해서, 열연판을 연속냉간압연기에서 압연한 후 800 ~ 900℃ 온도에서 5시간 유지하여 상소둔하거나, 850 ~ 1000℃ 에서 1분간 연속소둔한 냉연소둔판을 냉간압연 및 소둔한 다음 품질특성 평가용 시편을 제조하여, 인장시험에 의해 리징(Ridging)높이를 측정하였다. 여기에서, 리징성은 인장시험 후의 표면조도를 측정하여 리징 높이로 평가하는데 리징 높이가 낮을 수록 유리하다.
한편, 비교강(D)는 표 2의 종래방법(Ⅰ,Ⅱ)의 조건으로 제조하여 리징높이를 측정하였다.
구 분(w%) C Si Mn Cr Al N max 비 고
발명강 A 0.052 0.39 0.38 16.23 0.003 0.03 31.1 P : traceS : trace
B 0.047 0.40 0.25 16.34 0.002 0.0114 18.4
C 0.052 0.42 0.25 16.38 0.134 0.025 18.4
비교강 D 0.044 0.40 0.23 16.50 0.063 0.011 11.4
종래방법(Ⅰ) 열간압연 →상소둔 →냉간압연 →연속소둔
종래방법(Ⅱ) 열간압연 →연속소둔 →냉간압연 →연속소둔
본 발명법 열간압연 →냉간압연(연속냉간압연기) →상소둔 또는 연속소둔 →냉간압연(20단 냉간압연기) →연속소둔
상기 표 1의 화학성분의 A,B,C,D강을 표 2에 나타낸 종래방법과 본발명법으로 제조한 시편의 리징 높이 측정결과를 도 2 에 도시하였다.
도 2 는 종래기술과 본 발명의 페라이트계 스테인레스강의 제조방법에 의해 각각 제조된 시편의 리징높이 측정결과를 비교한 그래프이다. 도 2에서 보듯이, 종래방법(Ⅰ)의 상소둔에 의해 제조된 강은 종래방법(Ⅱ)보다 A강을 제외하고 리징 높이가 높은 수준을 나타내고 있으며, 또한 비교강(D)에 있어서도 종래방법(Ⅰ,Ⅱ)에 비해 본발명법으로 제조한 시편의 리징 높이가 더 낮은 수준을 나타내었다.
따라서 본발명법은 종래방법 보다 리징 높이가 매우 낮게 나타냄으로써, 본 발명의 제조방법으로 페라이트계 스테인레스강을 제조할 경우 리징성이 현저하게 향상됨을 알 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 페라이트계 스테인레스강의 제조방법은 오스테나이트 최대 분율( max)을 적절히 조절한 슬라브를 열간압연 후 열연판을 소둔하지 않고 연속냉간압연기에서 냉간압연한 다음 소둔하고 나서 다시 냉연 후 소둔함에 따라 리징성을 현저하게 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 성형 가공 후에 미려한 표면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 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 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. 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 열간압연하는 단계와, 열연판을 소둔하지 않고 연속냉간압연기에서 냉간압연하는 단계와, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 1시간 ~ 10시간 유지하여 상소둔하거나 또는 850 ~ 1000℃ 온도로 가열하여 10초 ~ 5분 동안 유지한 후 급냉하여 연속소둔하는 단계와, 냉연소둔판을 다시 20단 냉간압연기에서 냉간압연하는 단계와, 냉연판을 800 ~ 900℃ 온도에서 5초 ~ 3분 동안 연속소둔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 페라이트계 스테인레스강 슬라브의 오스테나이트 최대 분율( max)은 15 ~ 40%인 것을 특징으로 하는 리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법.
KR1020010081201A 2001-12-19 2001-12-19 리징성이 향상된 페라이트계 스테인레스강의 제조방법 KR100771832B1 (ko)

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