KR20030052699A - 크롬계 스테인리스강 열연 제품의 표면 품질 향상 방법 - Google Patents
크롬계 스테인리스강 열연 제품의 표면 품질 향상 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 주조한 슬래브를 상온으로 냉각시키는 속도를 조절하여 경(經)한 마르텐사이트상의 형성을 방지함으로써, 강 생산 과정에서 발생할 수 있는 슬래브의 균열을 방지하여 페라이트계 스테인리스강 및 마르텐사이트계 스테인리스강의 열간 압연 제품의 표면 품질을 향상시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중량%로 탄소(C) 0.030% 이하, 규소(Si) 1.0% 이하, 망간(Mn) 1.0% 이하, 인(P) 0.040% 이하, 황(S) 0.030% 이하, 크롬(Cr) 11.0%~11.35%를 함유하며 나머지는 Fe 및 기타 불순물로 이루어진 크롬계 스테인리스강 슬래브의 표면 품질을 향상시키도록 스테인리스강 슬래브의 주조 완료 후, 이 슬래브의 양 가장자리로부터 중심 방향으로 300mm 위치까지의 슬래브의 양 길이 방향 부분을 650℃~750℃에서 3시간 동안 유지하고, 이 슬래브를 36℃/hr 이하의 속도로 300℃까지 냉각한 다음 상온까지 공냉시킨다. 본 발명을 통하여 냉각 과정에서 발생하는 마르텐사이트상의 형성을 방지하여 슬래브 표층부 균열 발생을 감소시켜 열간 압연 후의 표면 결함을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 결함 제거 공정 생략 및 공정상의 부하 감소를 기대할 수 있다.
Description
본 발명은 페라이트계 스테인리스강 및 마르텐사이트계 스테인리스강의 열간 압연 제품의 표면 결함을 개선하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주조한 슬래브를 상온으로 냉각시키는 속도를 조절하여 경(經)한 마르텐사이트상의 형성을 방지함으로써, 강 생산 과정에서 발생할 수 있는 슬래브의 균열을 방지하여 열간 압연 제품의 표면 품질을 향상시키기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서, 스테인리스강은 철(Fe)에 상당량의 크롬(보통 12%이상)을 넣어서 녹이 잘 슬지 않도록 만들어진 강으로, 필요에 따라 탄소(C), 니켈(Ni), 규소(Si), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo) 등도 소량 포함하고 있는 복잡한 성분을 가지고 있는 합금강이다. 이렇게 하여 만들어진 스테인리스강은 Fe를 주성분으로 하면서도 보통강이 보유하지 않은 여러가지 특성, 즉 표면의 미려함, 녹이 잘 슬지 않는 점, 열에 견디기 좋은 점, 외부 충격에 강한 점 등을 지니며, 이러한 점에 비추어 볼 때 대단히 우수한 특성을 지닌다. 그러나 크롬 및 기타 성분의 함유량에 따라 기계적 성질, 열처리 특성 등에 현저한 변화가 있으며 또한 녹이 슬지 않는 정도에도 큰 차이가 있다. 근래에 와서는 다양한 용도에 적합하도록 성분, 성능이 다른 각종 스테인리스강이 만들어지고 있다.
스테인리스강은 주성분으로 Cr을 함유하고 있어 강의 표면에 매우 얇은 층의 산화크롬(Cr2O3) 피막을 형성하며, 이 얇은 피막은 금속 기지내로 침입하는 산소를 차단하는 부동태 피막으로 작용하여 녹이 잘 슬지 않는 내식성을 가지도록 한다. 스테인리스강이 고유 성질인 내식성을 가지기 위해서는 Cr 성분에 의하여 매우 얇은 Cr2O3가 형성되도록 약 12% 이상의 Cr을 함유해야 한다.
스테인리스강은 크게 철-크롬계의 스테인리스강과 철-니켈-크롬계의 스테인리스강으로 나누어지는 데, 여기서 철-크롬계 스테인리스강은 그 조성 및 조직에 따라 다시 페라이트계 스테인리스강과 마르텐사이트계 스테인리스강으로 나누어진다.
페라이트계 스테인리스강은 Cr 11%~18%, 탄소(C) 0.1% 등을 함유한 고크롬강이며 페라이트 조직을 가진다. 내식성은 오스테나이트계 스테인리스강보다는 나쁘나 마르텐사이트계 스테인리스강보다는 좋으며, 강자성이며 용접성도 약간 양호하다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 담금질에 의하여 조직이 마르텐사이트상으로 경화되며 페라이트계 스테인리스강과 탄소 및 크롬 함유량에 있어서 다소 차이가 있다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 실온에서 강도가 크나, 내식성은 페라이트계 및 오스테나이트계 스테인리스강보다도 떨어지고, 용접성은 나쁘다.
이러한 스테인리스강의 연주 공정(continuous casting)에 있어서는, 액체 상태인 용강을 주형에 주입한 후에 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고함으로써 연속적으로 슬래브 등의 중간 소재를 제조한 다음에, 슬래브를 열간 압연기로유입시켜 열연 코일이나 열연 강판을 생산한다.
이러한 열간 압연 전의 연주 공정에서, 슬래브에서 생성된 균열은 압연 과정 중의 결함으로 발전할 수 있다. 슬래브에서 균열을 발생시키는 주요 요인으로는 연주 중에 발생하는 내부 균열, 조대한 주조 조직 형성에 따른 충격 인성의 저하, 연성-취성 천이 현상에 따른 소재 취화, 상변태, 슬래브의 냉각 및 재가열중의 열응력, 슬래브의 자중에 의한 변형, 슬래브의 이송 및 취급 중의 기계적 응력 등을 들 수 있다.
이처럼 슬래브에 균열이 발생하는 것을 연주 공정중의 냉각 과정과 관련하여 살펴보면, 슬래브의 냉각은 표면에서의 열전달에 의해 일어나므로 표면이 먼저 냉각되고 내부는 나중에 냉각된다. 냉각시 부피가 수축되는 금속은, 외부에서는 초기의 외부 냉각에 의한 부피 수축에 따라 압축 응력이 생성되고, 내부에서는 온도가 높아 항복 응력이 낮으므로 소성 변형이 일어난다. 즉, 내부가 냉각되어 부피가 수축할 때는 온도가 낮은 외부는 강도가 높아 변형되지 않으므로 표면에는 압축 응력이 작용하고, 중심부에는 인장 응력이 작용한다. 따라서 페라이트 스테인리스강 및 마르텐사이트 스테인리스강과 같이 냉각중 상변태가 있는 강 종류에서는 슬래브 냉각 중에 균열을 일으킬 수 있는 마르텐사이트상이 석출되어 잔류 응력 또는 이송 과정 등의 충격에 의한 균열이 발생할 수 있다. 이하에 도면을 참조하여 이러한 균열에 대하여 설명한다.
도 6은 스테인리스강의 연속 주조에 있어서 폭방향을 기준으로 하여 슬래브 표면의 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서의 온도 측정은파이로미터(pyrometer)를 이용하여 주조 종료 후 주편 절단 부분에서 폭방향의 온도를 측정하였다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 폭방향에서 중심부의 온도는 약 900℃ 부근에 위치하는 데 비해, 에지(edge)의 온도는 약 750℃ 부근이므로 온도차가 매우 크다. 에지에서 중심부로 접근할수록 온도가 상승하는데 끝에서 약 300mm까지는 온도가 상승하고 300mm이상의 중심부 근처에서는 온도가 균일하다. 이러한 경향은 냉각 과정에서도 그대로 유지되므로, 에지와 중심부간에 열응력이 발생하여 균열이 발생할 가능성이 크고, 에지의 빠른 냉각 속도로 인하여 취성을 가진 마르텐사이트상이 생성될 가능성이 높다.
도 7은 공냉시킨 STS410L 계열 제품의 슬래브에서 균열이 생성된 슬래브 표층부의 단면 사진이다. 공냉에 대해서는 예를 들어, STS410L 계열의 스테인리스강의 경우 C, N의 양이 적기 때문에 상대적으로 연성을 가진 마르텐사이트상이 생성되므로 이를 방지하고자 주조 후 상온까지 공냉을 실시하고 있다.
마르텐사이트의 생성 시작 또는 종료 온도는 대개 300℃~400℃ 부근이다. 그러나 물류 흐름상이나 관리상의 측면에 있어서 이 온도에서 슬래브 온도를 유지하는 것이 매우 어려우므로 대부분의 슬래브의 온도가 목표치 이하로 하락한다. 이러한 경우 보열로를 이용하여 슬래브를 가열함으로써 온도를 상승시켜야 하는 등의 공정상의 어려움이 존재한다. 또한 STS410L 계열의 스테인리스강의 경우 공냉을 실시하지만, 혹한기에 공냉으로 방치시 냉각 속도가 지나치게 빠르므로 경한 마르텐사이트상의 생성으로 인하여 슬래브 표면에 균열이 발생하는 경우가 많다.
도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 에지의 빠른 냉각 속도로 인하여 마르텐사이트상이 생성될 가능성이 높고, 이러한 경향은 냉각 과정에서도 그대로 유지되므로, 공냉시에는 경(經)한 마르텐사이트상의 생성으로 인하여 슬래브 표층부에 균열이 생성된다는 것을 도 7을 통하여 확인할 수 있다.
도 8은 연속 주조 공정을 거친 슬래브를 열간 압연한 경우, 슬래브 표층부에 생성된 표면 결함을 나타낸 압연 제품의 평면도 사진이다. 도 8에 화살표로 나타낸 바와 같이, 압연 방향을 좌측으로 하여 슬래브를 열간 압연한 결과 슬래브의 중앙 부분에 표면 결함이 생성되었다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 슬래브 표층부의 결함은 열간 압연 후 표면 결함으로 잔류한다. 이러한 표면 결함의 경우 일반적인 슬리버(sliver) 결함과는 달리, 깊이도 깊을 뿐만 아니라 그 크기도 매우 커서 제품 등급의 하락이나 소둔 및 산세 공정 후 열연 제품 전체를 표면 연삭하는 연마 공정을 거처야 하므로 제조 원가의 증가를 초래하게 된다.
따라서 이러한 균열 발생을 방지하기 위한 여러 방안이 연구되어 왔다.
일본 특허 공개 공보 제1997-087746호에 기재된 내용에 따르면, 연속 주조 공정 및 열간 압연 공정을 조합하여 연속 주조 슬래브로부터 저가로 표면 성상에 우수한 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조하는 방법에 관하여 기재하고 있다. 일본 특허 공개 공보 제1997-087746호에 기재된 목적을 달성하기 위해서는 연속 주조 슬래브를 인발 속도 400∼900mm/분으로 마르텐사이트 생성 종료점보다 100℃ 높은 온도로 유지되고 있는 가열로에 냉각없이 장입한 다음, 1200∼1280℃의 온도로 바람직하게는 2.5~4.0시간 동안 가열한 후, 열간 압연 종료 온도를 800℃~1000℃로하여 열간 압연한 다음 600℃~800℃에서 권취한다.
이와 같이 마르텐사이트 스테인리스강에 있어서 슬래브 전체를 가열하여 마르텐사이트 생성 종료 온도 이상에서 유지하는 방법은 대규모의 가열 설비를 필요로 할 뿐만 아니라 주편의 스케일 손실 및 냉각 설비 등에 많은 문제점이 있으며, 가열후에 슬래브 폭방향의 냉각 속도 차이에 의한 열응력을 방지하는 것이 곤란하다.
또다른 종래 기술로서 일본 특허 공개 공보 제1996-193221호에서는 저온 균열을 방지한 페라이트계 스테인리스강 슬래브에 대하여 기재하고 있다. 여기서는 저온 균열을 방지하기 위하여 Cr 10%~30%, Mo 0.5%~2.0%, Ti 0.1%~0.6% 및 C+N 0.05% 이하가 포함된 두께 50mm 이상의 페라이트계 스테인리스강 슬래브를 냉각하는 경우, 슬래브 표면이 600℃~700℃의 범위의 온도 영역에 있어서 슬래브의 두께(t)와 슬래브 표면의 온도 하강 속도(R) 사이에 R ≥2 ×10-3×t2+ 10.0의 관계를 만족하는 냉각 조건하에서 슬래브를 냉각하고, 계속해서 냉각후의 슬래브 표면 온도를 140℃ 이상으로 유지한다.
이와 같이 온도 유지를 위해서는 정해진 시간 이내에 이송 및 장입을 실시해야 하는 제한이 있으므로 공정 진행에 있어서 문제점이 많다.
또한 일본 특허 공개 공보 제1980-163656호에서는 페라이트 단일상 시스템 스테인리스강의 슬래브 연속 주조시의 표면 개선 방법에 대하여 기재하고 있다. 여기서는 위험 온도 영역에의 정지 시간을 감소시키고 균열을 없애기 위하여, 슬래브를 특정 온도까지 연속 주조한 다음, 제한 온도에서 연마기(grinder)로 표면을 절삭하는 방법을 제공하고 있다.
그러나 이러한 공정을 사용하는 경우에는 기계적 연마에 따라 제품의 손실이 커질 뿐만 아니라 작업에 따른 비용 부담이 크다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 페라이트 스테인리스강을 주조한 후 상온까지 냉각하는 데 있어서, 고온에서 오스테나이트상이 페라이트 및 카바이드로 변태되는 온도 부근에서 냉각 속도를 제어함으로써 경한 마르텐사이트상의 잔류를 방지하여 슬래브 표층부의 균열 형성을 방지함으로써 열연 제품의 표면 품질을 향상시키기 위한 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 경한 마르텐사이트상의 잔류를 방지하는 데 있어서 종래 기술이 지닌 문제점, 즉 원가 문제, 열응력 발생 문제, 공정 진행상의 문제점을 해결하기 위한 방안을 제공한다.
본 발명은 또한 페라이트 스테인리스강을 주조한 후 냉각하는 데 있어서 냉각 속도가 매우 빠른 슬래브 에지를 가열함으로써 슬래브 폭방향의 온도차를 제거하여 열연 제품의 표면 품질 및 작업성을 향상시키기 위한 제조 방법을 제공한다.
도 1a는 페라이트계 스테인리스강의 TTT(Time Temperature Transformation) 곡선을 나타낸 도이다.
도 1b는 마르텐사이트계 스테인리스강의 TTT 곡선을 나타낸 도이다.
도 2는 페라이트계 스테인리스강의 냉각 속도에 따른 미세 조직을 나타낸 도이다.
도 3은 공냉시 및 본 발명에 따른 냉각시 슬래브의 표면 온도 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따라 슬래브(slab)를 냉각하는 공정을 나타낸 냉각 곡선의 그래프이다.
도 5는 공냉시 및 본 발명에 따른 냉각시 슬래브의 표층부의 미세 조직 사진을 비교한 도이다.
도 6은 종래 기술에 있어서 주조 직후의 슬래브의 표면 온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 종래 기술에 있어서 마르텐사이트상으로 인하여 슬래브 표층부에 균열이 생성된 단면 사진을 나타낸 도이다.
도 8은 종래 기술에 있어서 공냉시 횡단면상으로 슬래브의 에지(edge)부 및 중심부의 표면 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 중량%로 탄소(C) 0.030% 이하, 규소(Si) 1.0% 이하, 망간(Mn) 1.0% 이하, 인(P) 0.040% 이하, 황(S) 0.030% 이하, 크롬(Cr) 11.0%~11.35%를 함유하며 나머지는 Fe 및 기타 불순물로 이루어진 크롬계 스테인리스강 슬래브의 표면품질을 향상시키는 방법에 관한 것으로서, 이러한 스테인리스강 슬래브의 주조 완료 후, 슬래브의 양 가장자리로부터 중심 방향으로 300mm 위치까지의 슬래브의 양 길이 방향 부분을 650℃~750℃에서 3시간 동안 유지하는 제1 단계, 이러한 슬래브를 36℃/hr 이하의 속도로 300℃까지 냉각하는 제2 단계 및 슬래브를 300℃에서 상온까지 공냉하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 있어서의 크롬계 스테인리스강은 페라이트계 스테인리스강 및 마르텐사이트계 스테인리스강을 포함한다.
본 발명에 있어서 전술한 제1 단계는 버너에 의한 국부 가열로 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
이하에 도면 및 표를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b의 TTT(Time Temperature Transformation) 곡선은 다음의 표 1에서 제1 성분이 함유된 페라이트계 STS410L 스테인리스강 및 제2 성분이 포함된 마르텐사이트계 STS410S 스테인리스강을 50kg 잉곳으로 주조하고 1100℃에서 3시간 동안 열처리하여 완전히 오스테나이트상을 만든 후 측정한 결과를 나타낸다. 여기서 도 1a는 페라이트계 스테인리스강의 TTT 곡선을 나타낸 그래프이고, 도 1b는 마르텐사이트계 스테인리스강의 TTT 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 고온에서는 오스테나이트상이 석출되며, 약 700℃ 부근에서는 페라이트상과 카바이드가 석출된다. 또한 고온에서부터 0.01℃/s(36℃/hr) 이상의 속도로 냉각이 된다면 잔류 오스테나이트상이 약 300℃부근에서 취성을 가진 마르텐사이트상으로 변태한다. 하지만 36℃/hr 이하의 속도로 냉각이 된다면 오스테나이트상이 페라이트와 카바이드로 변태한다. 따라서 연속 주조 종료 온도인 700℃ 부근부터 마르텐사이트 생성이 완료되는 온도(Mf)인 300℃ 까지 36℃/hr의 속도로 냉각을 제어하면 마르텐사이트상이 생성되지 않기 때문에 취성을 방지할 수 있다. 그리고 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 650℃~750℃에서 슬래브를 3시간(약 10000초) 정도 유지하는 경우에는 오스테나이트상이 페라이트와 카바이드로 모두 분해되는 것을 알 수 있다.
도 2는 이러한 조건하에서 냉각한 슬래브의 미세 조직을 관찰한 결과를 나타낸다. 도 2의 좌우 조직 사진은 각각 180℃/hr, 36℃/hr의 냉각비로 슬래브를 냉각한 경우를 나타낸다.
도 2의 좌측 조직 사진에 나타낸 바와 같이, 180℃/hr의 냉각비로 슬래브를 냉각한 경우에는 대부분 결정립이 미세한 마르텐사이트가 존재하고, 여기에 페라이트가 일부 존재함을 관찰할 수 있다. 도 2의 우측 조직 사진은 36℃/hr의 냉각비로 슬래브를 냉각한 경우를 나타내며, 이 경우 슬래브는 페라이트와 탄화물로 이루어진 펄라이트 조직과 페라이트 조직으로 변태하고, 취성이 있는 상은 존재하지 않는다. 도 2의 조직 사진과 관련하여 다음의 표 2는 냉각 속도에 따른 경도 변화를나타낸다.
전술한 표 2 및 도 2에 나타난 바와 같이, 냉각 속도가 커서 마르텐사이트상이 존재할 경우 경도가 급격히 상승함을 알 수 있다. 즉 냉각 속도가 빠를수록 도 2의 좌측 조직 사진에 나타낸 바와 같이 마르텐사이트상이 다량 존재하며, 이 경우 표 2에 나타낸 바와 같이 냉각 속도가 증가함을 알 수 있다.
도 3의 좌측 그래프 및 도 3의 우측 그래프는 각각 공냉시 및 본 발명에 따른 경우에 있어서 폭방향으로 슬래브의 에지 및 중심부에서의 표면 온도 측정 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
슬래브의 에지는 연속 주조에 의하여 주조되고 절단 과정을 거친 후 마킹이 완료되면 약 700℃~750℃ 부근의 온도를 지닌다. 여기서 약 500℃ 부근까지 1~2시간 이내에 빠르게 냉각된다. 그 후, 약 200℃까지는 약 100℃/hr의 속도로 매우 느리게 냉각된다. 그러나 폭방향의 중심부의 경우, 전 온도 범위에서 36℃/hr 이내의 속도로 느리게 냉각된다. 따라서 도 3의 좌측 그래프에 나타낸 바와 같이, 슬래브의 에지와 중심부간에 온도 편차가 발생한다. 그 결과, 에지의 빠른 냉각 속도로 인하여 취성을 가진 마르텐사이트상이 생성될 수 있고, 폭방향의 온도차에 기인한 열응력에 의하여 균열이 발생할 가능성이 매우 높다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 본 발명에서는 도 3의 폭방향의 온도 편차를 감소시키고, 취성이 있는 상의 생성을 방지하기 위하여 도 4의 냉각 곡선 그래프로 나타낸 바와 같이, 슬래브 양단의 에지로부터 폭방향으로 300mm까지인 길이 방향의 영역을 오스테나이트상이 페라이트와 카바이드로 분해되는 650℃~750℃에서 3시간 동안 유지하고 36℃/hr 이하의 속도로 300℃까지 냉각시킨다. 그 결과 도 3의 우측 그래프에 나타낸 바와 같이, 슬래브의 에지와 중심부의 온도 편차가 거의 존재하지 않아 표면 결함의 생성을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 도 3의 우측 그래프에서 에지를 750℃에서 3시간 유지한 후 36℃/hr의 속도로 냉각시킨 경우, 폭방향에 따른 온도차가 거의 발생하지 않아 에지와 중심부간의 열응력에 의한 균열 발생을 방지할 수 있다.
이러한 본 발명의 실험을 바탕으로 하여 얻어진 결과를 슬래브 표층부의 조직 사진을 참조하여 다음에 설명한다.
도 5의 좌측 조직 사진은 통상적인 공냉 조건하에서 크롬계 스테인리스강의 슬래브 표층부의 미세 조직을 나타낸 것이며, 도 5의 우측 조직 사진은 본 발명에 따른 방법으로 냉각한 경우의 크롬계 스테인리스강의 슬래브 표층부의 미세 조직을 나타낸 것이다.
도 5의 좌측 조직 사진에 나타난 바와 같이, 통상적인 공냉 조건하에서 냉각한 경우, 검은색으로 나타난 마르텐사이트상이 표층부에 석출된 것을 알 수 있다. 이렇게 석출된 마르텐사이트상은 매우 경하고 인성이 없기 때문에 슬래브 표층에 잔류하는 인장 응력으로 인하여 이송 과정 등에서 슬래브 표면의 균열로 발생할 가능성이 매우 높다. 이는 앞서 도 7을 참조하여 설명하였다.
도 5의 우측 조직 사진에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 냉각한 경우의 슬래브 표층부의 미세 조직에 있어서는 통상적인 공냉 방법에 비하여 표층부에 마르텐사이트의 석출이 거의 없다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 도 5의 좌측 조직 사진에 나타난 바와 같이, 마르텐사이트상이 잔류하지 않기 때문에 취성을 가진 상의 발생에 따른 균열 발생을 방지할 수 있다.
규격내의 성분을 함유한 크롬계 스테인리스강 슬래브를 사용하는 방법인 종래 기술의 제1 비교예, 제2 비교예 및 본 발명의 실시예를 상호 비교하여 다음의 표 3에 나타낸다.
표 3에 나타낸 3가지 방법에 있어서는 통상적인 조건하에서 300℃ 이상으로 유지시킨 슬래브를 열간 압연하고 소둔 및 산세를 실시하였다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 종래 기술인 제1 비교예에서는 슬래브를 주조 후 공냉하는 냉각 방법을사용하였고, 종래 기술인 제2 비교예에서는 슬래브를 주조 후 300℃이상 유지한 후에 냉각하는 방법을 사용하였으며, 본 발명의 실시예에서는 전술한 바와 유사하게 주조 후 750℃에서 3시간 동안 유지한 후 36℃/hr의 냉각비로 슬래브를 냉각하였다.
그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 제1 비교예인 공냉한 제품에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 제품의 경우, 슬래브 표층부 균열등에 의한 슬리버 결함이 급격히 향상됨을 알 수 있었고, 제2 비교예인 보열로에서 가열하여 300℃를 유지하는 방법을 사용하여 제조된 제품에 비하여 본 발명의 실시예의 경우, 보다 우수한 표면 품질을 확보할 수 있다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 열연 제품의 코일 연마율이 클수록 슬리버의 결함 원인이 될 가능성이 높다.
제1 비교예인, 공냉의 경우에 있어서는 에지의 빠른 냉각 속도로 인한 취성이 있는 상의 발생 및 계절적인 요인에 의한 냉각 속도차, 폭방향의 온도차 등에 의하여 균열이 발생할 가능성이 매우 높다.
그리고 제2 비교예인, 기존의 슬래브를 주조 후 냉각하는 과정에서 300℃ 이상으로 유지하는 경우는 이러한 온도를 유지하기 위하여 대규모의 가열 설비가 필요하고, 그 과정에서의 스케일 손실 및 냉각 설비가 부가적으로 필요한 문제점이 있고, 공정상에서도 온도 유지를 위해 제강 공장으로부터 열연 공장까지의 이송 시간 및 장입 시간 제한 등의 문제점이 있다. 또한 냉각하는 과정에서도 폭방향의 온도차로 인한 열응력에 따른 균열 발생 방지가 어렵다.
그러나 본 발명의 방법의 경우 슬래브를 주조한 이후, 슬래브의 양 에지로부터 중심 방향으로 300mm까지의 길이 방향 부분을 650℃~750℃ 구간에서 3시간 동안 유지하고, 36℃/hr의 냉각 속도로 300℃까지 제어하며, 이후에 공냉을 실시함으로써 표면 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 공정시의 문제점을 해결할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명은 페라이트 및 마르텐사이트 스테인리스강 슬래브를 제강에서 주조 완료 후 가열로 장입 이전까지 냉각 속도를 제어함으로써 냉각과정에서 발생하는 마르텐사이트상의 형성을 방지하여 냉각 과정중에서 발생할 수 있는 슬래브 표층부 균열 발생을 감소시킴에 따라 열간 압연 후 표면 결함을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 결함 제거 공정 생략 및 공정상의 부하 감소에 의한 제조 원가의 감소 효과를 기대할 수 있다.
Claims (4)
- 중량%로 탄소(C) 0.080% 이하, 규소(Si) 1.0% 이하, 망간(Mn) 1.0% 이하, 인(P) 0.040% 이하, 황(S) 0.030% 이하, 크롬(Cr) 11.0%~11.35%를 함유하며 나머지는 Fe 및 기타 불순물로 이루어진 크롬계 스테인리스강 슬래브의 표면 품질을 향상시키는 방법에 있어서,상기 스테인리스강 슬래브의 주조 완료 후, 상기 슬래브의 양 가장자리로부터 중심 방향으로 300mm 위치까지의 상기 슬래브의 양 길이 방향 부분을 650℃~750℃에서 3시간 동안 유지하는 제1 단계,상기 슬래브를 36℃/hr 이하의 속도로 300℃까지 냉각하는 제2 단계 및상기 슬래브를 상기 300℃에서 상온까지 공냉하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 슬래브의 표면 품질 향상 방법.
- 제1항에 있어서,상기 크롬계 스테인리스강은 페라이트계 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 스테인리스강 슬래브의 표면 품질 향상 방법.
- 제1항에 있어서,상기 크롬계 스테인리스강은 마르텐사이트계 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 스테인리스강 슬래브의 표면 품질 향상 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 단계는 버너에 의한 국부 가열로 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 슬래브의 표면 품질 향상 방법.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101042872B1 (ko) * | 2004-03-25 | 2011-06-20 | 아르셀러미탈-스테인레스 프랑스 | 무광택 표면의 오스테나이트계 스테인리스 강 스트립의제조 방법 |
| KR100755181B1 (ko) * | 2006-07-31 | 2007-09-03 | 주식회사 포스코 | 마르텐사이트계 스테인리스강의 소입열처리 방법 |
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