KR20090066000A - 고진공, 고순도 가스 배관용 오스테나이트계 스테인리스강 - Google Patents

고진공, 고순도 가스 배관용 오스테나이트계 스테인리스강 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경제적이면서도 공정가스 중으로의 불순물 입자 혼입이 없는 고순도 가스 배관용 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 0.1 중량% 이하의 C, 1 중량% 이하의 Si, 0.5 ~ 2 중량%의 Mn, 0.05 중량% 이하의 P, 0.01 중량% 이하의 S, 15 ~ 30 중량%의 Cr, 7 ~ 20 중량%의 Ni, 4 중량% 이하의 Mo, 3 중량% 이하의 Cu, 0.05 중량% 이하의 N, 0.01 중량% 이하의 B와 0.01 중량% 이하의 O와 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 오스테나이트계 스테인리스강으로서 Ti의 함량을 0.005 중량% 이하로 제한하고 Al의 함량을 0.005 ~ 0.05 중량%로, Ca의 함량을 0.0005 ~ 0.003 중량%로 제어하는 고진공 및 고순도 가스 배관용 오스테나이트계 스테인리스강을 제공한다.
고순도, 고진공, 오스테나이트계 스테인리스강

Description

고진공, 고순도 가스 배관용 오스테나이트계 스테인리스강{Austenitic stainless steel for the high vacuum or high purity gas tube application}
본 발명은 반도체나 액정 디스플레이 등 고집적, 고정밀 제품의 제조에 필요한 고진공 배관이나 고순도 가스 배관용 스테인리스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배관으로 제작할 때 제작비용이 저렴하여 경제성이 뛰어나고, 배관 사용시 배관 내벽면으로부터 불순물 입자가 제품에 혼입되지 않아서 제품의 결함 발생을 방지할 수 있는 스테인리스강 강관용 소재에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서는 미량의 분순물 혼입이 반도체 제품의 결함을 야기하여 수율을 저하시키기 때문에 제조과정에서 불순물의 혼입을 억제하는 것이 매우 중요하다. 따라서 통상적으로 반도체 제조설비에는 용접부로부터의 불순물 입자 혼입을 막기 위해 무계목 강관을 사용하여왔으며, 강관 내벽면의 불순물 입자를 완전히 제거하기 위해서 광휘소둔이나 전해연마를 실시한다. 강관의 내벽면 처리방법에 대해서 일본특허 특개평7-11378 (대동특수강, 大同特殊鋼)에서는 강중의 산소와 수소를 각각 0.0015 중량%와 0.0002 중량% 이하로 제한하고 배관 내벽면을 기계적인 방법과 전해연마 방법으로 가공하여 표면조도를 일정수준 이하로 낮게 하는 방법이 공개된 바 있다. 또한 일본특허 특개2002-60964(스미토모 스테인리스강관)에서는 강관의 냉간인발 후 광휘소둔한 광관의 내면을 질산수용액으로 부동태화 처리하여 내벽면의 내식성을 향상시킴으로써 부식생성물 입자들의 혼입을 방지하는 기술이 공개되었다.
최근에는 제조원가 절감을 위해 용접강관의 사용에 대한 요구가 커지고 있는데, 이 경우에는 용접부에 형성되기 쉬운 각종 산화물, 질화물 등의 불순물 입자의 생성을 방지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위한 미국특허 US 5830408과 US 5942184에서는 강관용접 중 불순물 생성을 방지하기 위해 Mn을 0.2 중량% 이하, Al을 0.01 중량% 이하, Si을 0.5 중량% 이하, O를 0.01 중량% 이하로 제어한 오스테나이트계 및 페라이트계 스테인리스강의 화학조성을 제공한다.
그러나 이와 같은 화학조성으로 제조하는 경우에 강관용접 중 불순물 입자의 생성이 적어질 수 있으나 반대로 강관 제조 이전의 스테인리스강 판재나 코일의 제조과정에서 판표면에 발생하는 슬리버(sliver)나 미세균열(micro-crack)과 같은 표면결함의 생성이 많아지는 문제점이 있다. 표면결함은 그 내부에 Cr, Fe, Si 산화물 등 많은 불순물 입자들을 함유하고 있기 때문에 비록 용접부 불순물 입자의 생성은 적어지지만 표면결함에 의한 불순물이 증가하게 된다. 또한, 용접부에 생성되는 불순물 입자들은 용접강관의 제조 후에 강관 내면의 산세나 전해연마 등 후속공정에서 대부분 제거되지만, 표면결함 내부의 불순물 입자들은 화학적, 기계적 방법으로 제거하는 것이 매우 어렵기 때문에 전술한 방법에 의한 스테인리스강은 고진 공, 고순도 가스 배관용으로 적합하지 않다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 불순물 입자들을 함유하는 표면결함이 없고 용접에 의한 강관 제조시에 용접부에 화학적 방법으로 제거하기 어려운 스라그성 불순물 입자의 생성이 없으며 강관끼리의 용접접합시 값싼 질소 보호가스를 사용하더라도 질화물계 불순물 입자가 생성되지 않아서 경제적이면서도 생산제품의 결함을 방지할 수 있는 고진공 및 고순도 가스 배관용 오스테나이트계 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 0.1 중량% 이하의 C, 1 중량% 이하의 Si, 0.5 ~ 2 중량%의 Mn, 0.05 중량% 이하의 P, 0.01 중량% 이하의 S, 15 ~ 30 중량%의 Cr, 7 ~ 20 중량%의 Ni, 4 중량% 이하의 Mo, 3 중량% 이하의 Cu, 0.05 중량% 이하의 N, 0.01 중량% 이하의 B와 0.01 중량% 이하의 O와 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 오스테나이트계 스테인리스강으로서 Ti의 함량을 0.005 중량% 이하로 제한하고 Al의 함량을 0.005 ~ 0.05 중량%로, Ca의 함량을 0.0005 ~ 0.003 중량%로 제어하는 고진공 및 고순도 가스 배관용 오스테나이트계 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 스테인리스강 냉연코일의 표면에 압연방향으로의 길이 3mm 이상의 슬리버 결함이 코일 100m당 5개 미만이 되도록 하는 고진공 및 고순도 가스 배관용 스테인리스강을 제공한다.
본 발명은 반도체 제조나 액정 디스플레이 제품 제조공정에 사용되는 고진공, 고순도 가스 배관 용도로 활용함에 있어서 강재 표면에 불순물 입자들을 함유하는 표면결함이 없는 오스테나이트계 스테인리스강을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 용접에 의한 강관 제조시에 용접부에 화학적 방법으로 제거하기 어려운 스라그성 불순물 입자의 생성이 없으며 강관끼리의 용접접합시 값싼 질소 보호가스를 사용하더라도 질화물계 불순물 입자가 생성되지 않아서 경제적인 고진공 및 고순도 가스 배관용 스테인리스강을 제공한다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
반도체 제조나 액정 디스플레이 등 고정밀 제품 제조를 위한 고진공, 고순도 가스 배관용 스테인리스강에 있어서 제조품의 결함을 야기하는 불순물 입자의 중요한 유입 원천은 첫째, 스테인리스강 코일 소재 표면의 슬리버 결함 하부에 잔존하는 산화물 입자와 금속 결정립, 둘째, 스테인리스강 코일의 용접 파이프 조관시 용접비드 표면에 용접 스라그 형태로 생성되고 후속 산세나 전해연마에 의해 제거되지 않고 잔류하는 산화물 입자, 셋째, 제조설비 배관 제작을 위해 파이프와 파이프를 용접 접합할 때, 특히 경제적인 목적으로 값싼 질소 보호가스를 사용하여 파이 프와 파이프 용접을 행할 때 형성되는 질화물 입자들이다.
도 1은 통상적인 연속주조, 열간압연, 열연코일의 소둔산세, 냉간압연, 냉연코일의 소둔산세, 최종 스킨패스 압연에 의해 제조한 오스테나이트계 스테인리스강 냉연코일의 표면에 발생한 통상적인 슬리버 결함의 일종으로 결함 하부에 산화물 입자자가 잔류하는 형태의 결함(이하 "유형 1"의 결함으로 칭함)을 상세하게 보여주는 사진이다. 슬리버 결함은 통상적으로 결정립 하나 정도의 두께인 50㎛ 이하의 얇은 금속박막과 그 아래의 모재 사이에 Cr, Fe 성분을 함유하는 산화물 입자가 압착되어 잔류하는 형태를 갖는다.
산화물 입자를 덮고 있는 금속박막은 결정립 1개 정도의 두께로 매우 얇고 냉연산세 과정에서 결정립이 부분적으로 침식되어 결정립들이 서로 취약하게 연결되어 있기 때문에 배관으로 사용 중 기체 흐름에 의해 쉽게 탈락되어 가스 내에 금속 결정립과 그 하부의 산화물 입자들이 불순물로 유입될 수 있다. 파이프 내벽면을 산세나 전해연마하는 경우에는 용삭량이 매우 커서 결함부위의 금속박막과 그 하부의 산화물 층을 완전히 용삭, 제거하지 않는 한 오히려 금속박막의 두께를 더욱 얇게하고 결정립들의 연결을 더욱 취약하게 하기 때문에 불순물 유입을 더욱 조장할 위험이 커진다. 일반적으로 산세나 전해연마에 의한 용삭량은 50㎛를 초과하기 어렵기 때문에 결함부위의 금속박막과 그 하부의 산화물 층을 완전히 제거하는 것은 어렵다.
도 2는 전술한 오스테나이트계 스테인리스강 냉연코일의 표면에서 관찰되는 다른 형태의 슬리버 결함으로 이 경우에는 전술한 바와 같은 금속박막과 그 하부의 산화물 층이 없고, 단지 제조과정 중에 있었던 금속박막과 그 하부의 산화물 층이 완전히 탈락되어 없어진 흔적만이 관찰된다. 이러한 형태의 슬리버 결함(이하 "유형 2"의 결함으로 칭함)은 배관으로 사용 중 가스 내로 금속 결정립이나 산화물의 유입이 없다.
일반적으로 냉연코일의 표면에는 도 1과 같은 형태의 슬리버 결함과 도 2와 같은 형태의 슬리버 결함이 함께 생성된다. 이들은 모두 연주 스라브의 열간압연 공정 중에 소재의 열간가공성 부족에 의해 표면 표면균열이 형성된 후 균열 내부에 산화물이 형성되고 이들이 후속 압연과정에서 압착되어 나타난다. 이들 표면결함은 열간압연 이후 열연코일의 소둔산세, 냉간압연, 냉연코일의 소둔산세 공정에서 압착되어 그 깊이가 작아지고 코일 표면 산화스케일의 생성과 산세에 의한 제거가 반복됨에 따라서 점차 소멸하는데 최종 냉연코일 소둔산세 및 스킨패스 압연 이후까지 소멸되지 못하고 표면에 잔류한 결함이 제품의 슬리버 결함으로 남게 된다.
이 과정에서 본 발명자들은 도 1과 같은 슬리버 결함이 후속 공정 중에 도 2와 같은 형태의 슬리버 결함으로 변화하며, 최종 잔류하는 슬리버 결함의 수가 매우 적은 경우에는 도 1와 같은 슬리버 결함은 잔류하지 않고 모든 결함이 도 2와 같은 형태의 슬리버 결함만이 잔류한다는 사실을 발견하였다. 이에 근거하여 본 발명자들은 최종 냉연코일의 소둔산세 라인에서 자동흠탐상기에 의한 슬리버 결함 검출 결과, 냉연코일의 표면에 압연방향으로의 길이 3mm 이상의 슬리버 결함이 코일 100m당 5개 미만이 되는 경우에 도 1과 같은 유형 1의 슬리버 결함은 잔류하지 않 는다는 것을 발견하였다. 따라서 냉연코일의 슬리버 결함이 전술한 조건에 있으면 고진공, 고순도 가스 배관용도로 사용할 때 슬리버 결함 하부에 잔류하는 산화물 입자나 금속박막의 이탈에 의한 불순물 입자의 유입을 방지할 수 있다.
전술한 슬리버 결함을 줄이기 위해선 오스테나이트계 스테인리스강의 열간가공성을 개선하여야 하는데, Ti, B, Al, Ca과 같은 미량원소들은 열간가공성을 개선하는 효과를 주며, S, O와 같은 원소들은 열간가공성을 저해한다. 그러나 이러한 미량원소의 함량을 조절함에 있어서 전술한 바와 같이 스테인리스강 코일의 용접 파이프 조관시 용접비드 표면에 용접 스라그 형태로 생성되고 후속 산세나 전해연마에 의해 제거되지 않고 잔류하는 산화물 입자와 제조설비 배관 제작을 위해 파이프와 파이프를 용접 접합할 때, 특히 경제적인 목적으로 값싼 질소 보호가스를 사용하여 파이프와 파이프 용접을 행할 때 형성되는 질화물 입자들이 생성되지 않도록 하면서 동시에 열간가공성을 확보하여 슬리버 결함 하부에 잔류하는 산화물 입자나 금속박막의 이탈에 의한 불순물 입자의 유입을 방지할 수 있는 화학성분 범위로 조절하는 것이 필요하다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 0.1 중량% 이하의 C, 1 중량% 이하의 Si, 0.5 ~ 2 중량%의 Mn, 0.05 중량% 이하의 P, 0.01 중량% 이하의 S, 15 ~ 30 중량%의 Cr, 7 ~ 20 중량%의 Ni, 4 중량% 이하의 Mo, 3 중량% 이하의 Cu, 0.05 중량% 이하의 N, 0.01 중량% 이하의 B와 0.01 중량% 이하의 O와 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 오스테나이트계 스테인리스강으로서 Ti의 함량을 0.005 중량% 이하로 제한하고 Al의 함량을 0.005 ~ 0.05 중량%로, Ca의 함량을 0.0005 ~ 0.003 중량%로 제어함으로서 용접 조관시 용접비드 표면에 후속 산세나 전해연마에 의해 제거되지 않고 잔류하는 산화물 입자의 생성을 방지하고 질소 보호가스를 사용한 제조설비 배관 용접시 질화물 입자들이 생성되지 않고 동시에 냉연코일의 압연방향으로의 길이 3mm 이상의 슬리버 결함이 코일 100m당 5개 미만이 되는 정도의 열간가공성을 확보할 수 있는 방법을 제공한다.
이하 본 발명에서 성분원소의 제한 사유를 상세히 설명한다.
C는 Cr 탄화물을 형성하는 원소로서 이로 인한 용접부의 내식성을 저하를 방지하기 위해서 0.1 중량% 이하로 제한한다.
Si은 제강공정에 필요한 탈산원소이나 1 중량%를 초과하면 산화물계 개재물이 증가하여 공정가스에 유입될 가능성이 높아지므로 그 함량을 1 중량% 이하로 제한한다.
Mn은 열간가공성을 저해하는 S를 고정화시켜 열간가공성을 향상시키는 원소로서 0.5 중량% 이상이 필요하나, 2 중량% 이상 첨가되면 내식성을 저해하므로 0.5 ~ 2 중량% 범위로 제어한다.
P와 S는 열간가공성과 내식성을 저해하는 원소로서 그 함량을 각각 0.05 중량%, 0.01 중량% 이하로 제한한다.
Cr은 스테인리스강의 내식성을 부여하는 원소로서 배관 내벽면의 내식성 확보를 위해서는 15 중량% 이상이 필요하나 30 중량%를 초과하면 시그마상과 같은 금속간화합물의 석출에 의해 공정가스에 불순물 유입이 나나탈 수 있으므로 15 ~ 30 중량% 범위에서 제어한다.
Ni은 오스테나이트 상구조의 확보를 위해 7 중량% 이상 확보되어야 하나 20 중량%를 초과하면 오스테나이트상 안정도 효과의 변화가 거의 없는 반면 원료의 가격이 급격히 증가하기 때문에 그 함량을 7 ~ 20 중량% 범위에서 제어한다.
Mo은 내식성을 강화하는 원소이나 4 중량%를 초과하면 제조과정 중 시그마상이 형성되어 취화가 일어나므로 4 중량% 이하로 제한한다.
Cu는 Ni과 유사하게 오스테나이트상을 안정화시키면서 동시에 강의 연성을 향상시키는 원소이나 3 중량%를 초과하면 열간압연 중 균열발생이 심해져서 슬리버 결함이 많아지므로 3 중량% 이하로 제한한다.
N 역시 오스테나이트상을 안정화시키는 원소이나 그 함량이 증가하면 열간가공성이 감소하여 0.05 중량%를 초과하면 슬리버 결함이 급격히 증가하므로 0.05 중량% 이하로 제한한다.
B는 열간압연 과정에서 오스테나이트 입계를 강화하여 표면균열의 생성을 억제하는 원소이나 0.01 중량%를 초과하면 오히려 매우 높은 온도에서 열간가공성이 급격히 저하되므로 0.01 중량% 이하로 제한한다.
O는 열간가공성을 저해하고 용접 스라그의 발생에 의해 용접 비드 진행의 안정성을 저해하는 원소로서 그 함량을 0.01 중량% 이하로 제한한다.
Ti는 본 발명의 특징에 중요한 원소이다. Ti는 S와 O를 고정하고 고온에서 결정립의 성장을 억제함으로써 열간가공성을 향상시키는 효과로 인해 오스테나이트계 스테인리스강에 종종 의도적으로 첨가되는 원소이다. 그러나 파이프의 배관 용접시 질소 보호가스를 사용하는 경우 Ti 산,질화물을 매우 빠르게 형성하여 도 3에 보인 바와 같이 배관내면에 Ti 산,질화물 입자들이 형성된다. 이러한 Ti 산,질화물의 형성을 억제하기 위해서는 Ti의 함량을 0.005 중량% 이하의 극히 낮은 수준으로 제한하여야 한다.
Al은 O를 고정함에 의해 열간가공성을 향상시키는 원소로서 그 효과를 얻기 위해서는 0.005 중량% 이상이 필요하나 0.05 중량%를 초과하면 용접 스라그가 많아져서 공정가스 중 불순물의 원천으로 작용하므로 그 함량은 0.005 ~ 0.05 중량% 범위에서 제어한다.
Ca은 본 발명의 특징에 중요한 원소이다. Ca는 S를 고정함에 의해 열간가공성을 향상시키는 원소로서 그 효과를 얻기 위해서는 최소 0.0005 중량% 이상이 필요하다. 그러나 Ca이 0.003 중량%를 초과하면 용접시 매우 빠른 산화반응과 용용금속 안에서의 부상 경향으로 인해 도 4에서 보인 바와 같이 용접 비드 표면에 스라그의 형성이 심해져서 산세나 전해연마에 의해 제거되기 어려운 불순물 입자들을 형성하므로 Ca의 함량은 0.0005 ~ 0.003 중량% 범위에서 엄밀하게 제어하여야 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
도 5는 본 발명과 비교예들에 관한 화학조성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강의 연속주조 스라브를 통상적인 스테인리스강 제조공정에 따라서 가열로에서 1240℃로 180 ~ 210분간 가열한 다음, 열간 조압연과 사상압연에 의해 두께 3 ~ 4.5mm로 압연하고 소둔산세 라인에서 소둔열처리와 기계적인 탈스케일 및 화학적 산세를 거쳐 열연강대로 제조하였다. 이 열연강대는 다시 냉간압연기에서 두께 1.0 ~ 2.0mm로 압연하고 냉연소둔산세 라인에서 소둔열처리와 화학적 산세를 통하여 최종 냉연코일로 제조하였다. 제조된 냉연코일에 대해 냉연 소둔산세라인에서 온라인 결함탐상기를 사용한 슬리버 결함 평가와 가스 텅스텐 아크 용접을 Ar 보호가스와 질소 보호가스를 사용하는 두가지 조건으로 용접시험한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1, 비교예 3, 비교예 4는 Ti이 0.005 중량%를 초과하여 첨가된 사례로서 질소 보호가스를 사용한 용접시험 후 비드 표면에 Ti 질화물과 산화물이 관찰되었다. 비교예 5와 비교예 6은 각각 Al과 Ca이 본 발명에서 한정한 최대허용량을 초과하여 함유하는 강으로서 보호가스 종류에 무관하게 Al 산화물과 Ca 산화물이 비드 표면에 형성되었다. 또한 비교예 3은 Ti와 Ca가 극미량이고 Al이 본 발명에서 한정한 최소필요량에 미달하는 경우로서 열간가공성의 부족으로 인해 공정가스의 오염을 야기하는 내부의 산화물 입자를 함유한 유형1의 슬리버 결함이 다량 발생하였다. 반면, 발명예 1, 발명예 2, 발명예 3은 본 발명에서 한정한 화학조성 범위를 만족하는 경우로서 3mm 이상 크기를 갖는 총 스리버 결함 수가 5개/100m 이하이고 유형 1의 결함이 발생하지 않았으며 Ar 보호가스 및 질소 보호가스 용접에서 비드 표면에 산화물이나 질화물 등 불순물 입자의 형성이 없었다.
구분 냉연코일 3mm 이상 슬리버 결함 개수 (개/100M) 용접 비드 표면 불순물 입자
총 결함갯수 유형1 결함갯수 유형2 결함갯수
비교예1 7 1 6 Ti 질화물, Ti 산화물 생성
비교예2 15 7 8 Ti 질화물, Ti 산화물 생성
비교예3 43 16 27 미생성
비교예4 4 0 4 Ti 질화물, Ti 산화물 생성
비교예5 2 0 2 Al 산화물 생성
비교예6 6 1 5 Ca 산화물 생성
발명예1 5 0 5 미생성
발명예2 4 0 4 미생성
발명예3 2 0 2 미생성
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 한다.
도 1는 냉연코일 표면에 산화물 입자를 함유한 금속박막으로 이루어진 유형1의 슬리버 결함을 나타낸 사진도.
도 2는 냉연코일 표면에 산화물 입자와 금속박막이 없이 압착 흔적의 형태로 잔류하는 유형2의 슬리버 결함을 나타낸 사진도.
도 3는 미량의 Ti를 함유하는 오스테나이트계 스테인리스강의 TIG 용접 비드 표면에 형성된 Ti 산,질화물을 나타낸 사진도.
도 4는 과량의 Ca를 함유하는 오스테나이트계 스테인리스강의 TIG 용접 비드 표면에 형성된 Ca 산화물을 나타낸 사진도.
도 5는 본발명과 비교예에 관한 화학조성을 나타낸 도면.

Claims (2)

  1. 0.1 중량% 이하의 C, 1 중량% 이하의 Si, 0.5 ~ 2 중량%의 Mn, 0.05 중량% 이하의 P, 0.01 중량% 이하의 S, 15 ~ 30 중량%의 Cr, 7 ~ 20 중량%의 Ni, 4 중량% 이하의 Mo, 3 중량% 이하의 Cu, 0.05 중량% 이하의 N, 0.01 중량% 이하의 B와 0.01 중량% 이하의 O와 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 오스테나이트계 스테인리스강으로서 Ti의 함량을 0.005 중량% 이하로 제한하고 Al의 함량을 0.005 ~ 0.05 중량%로, Ca의 함량을 0.0005 ~ 0.003 중량%로 제어하는 고진공 및 고순도 가스 배관용 오스테나이트 스테인리스강.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트 스테인리스강 냉연코일의 표면에 압연방향으로의 길이 3mm 이상의 슬리버 결함이 코일 100m당 5개 미만이 되도록 하는 고진공 및 고순도 가스 배관용 스테인리스강.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160082137A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 포항공과대학교 산학협력단 진공용기 및 그 제조방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5463527B2 (ja) * 2008-12-18 2014-04-09 独立行政法人日本原子力研究開発機構 オーステナイト系ステンレス鋼からなる溶接材料およびそれを用いた応力腐食割れ予防保全方法ならびに粒界腐食予防保全方法
DE102011009827A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Linde Aktiengesellschaft Schweissverfahren
EP2730365B1 (en) * 2011-07-06 2018-08-08 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Austenite steel welded joint
JP5780598B2 (ja) * 2012-02-15 2015-09-16 新日鐵住金ステンレス株式会社 溶接管構造高温機器用オーステナイト系ステンレス鋼
EP3084029B1 (en) * 2013-12-20 2019-08-21 Höganäs AB (publ) A method for producing a sintered component and a sintered component
JP2020079438A (ja) * 2018-11-14 2020-05-28 日鉄ステンレス株式会社 オーステナイト系ステンレス熱延鋼板の製造方法
CN111218623B (zh) * 2020-02-21 2022-01-25 浦项(张家港)不锈钢股份有限公司 一种无磁不锈钢及其制备方法和应用

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6126759A (ja) * 1984-07-17 1986-02-06 Kawasaki Steel Corp 熱間加工性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼
JPS63161145A (ja) * 1986-12-25 1988-07-04 Nkk Corp クリ−ンル−ム用鋼管
JPH0673507A (ja) * 1992-03-30 1994-03-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 高純度ガス配管用オーステナイト・ステンレス鋼管
KR950009223B1 (ko) * 1993-08-25 1995-08-18 포항종합제철주식회사 프레스 성형성, 열간가공성 및 고온내산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강
JPH07228923A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Nippon Steel Corp 表面性状に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法
JPH07252607A (ja) * 1994-03-17 1995-10-03 Nippon Steel Corp 真空特性及び熱間加工性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材及び超高真空容器の製造方法
JP2991050B2 (ja) * 1994-08-23 1999-12-20 住友金属工業株式会社 高純度ガス用ステンレス鋼管
JP3206631B2 (ja) * 1994-10-12 2001-09-10 日鉱金属株式会社 ロ−ル転写性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼
FR2733252B1 (fr) * 1995-04-21 1997-05-23 Ugine Savoie Sa Acier inoxydable austenitique pour l'elaboration notamment de fil
JP3409965B2 (ja) * 1996-05-22 2003-05-26 川崎製鉄株式会社 深絞り性に優れるオーステナイト系ステンレス熱延鋼板およびその製造方法
JPH1161346A (ja) * 1997-08-11 1999-03-05 Nkk Corp 熱間加工性に優れたステンレス鋼
FR2776306B1 (fr) * 1998-03-18 2000-05-19 Ugine Savoie Sa Acier inoxydable austenitique pour l'elaboration notamment de fil
JPH11350079A (ja) * 1998-06-09 1999-12-21 Nkk Corp 熱間加工性に優れたステンレス鋼
JP4867088B2 (ja) * 2001-06-21 2012-02-01 住友金属工業株式会社 高Cr系継目無鋼管の製造方法
JP3632672B2 (ja) * 2002-03-08 2005-03-23 住友金属工業株式会社 耐水蒸気酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法
JP2004277767A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Nisshin Steel Co Ltd 自動車の給油管および燃料タンク用オーステナイト系ステンレス鋼並びに自動車の給油管および燃料タンク
WO2004111285A1 (ja) * 2003-06-10 2004-12-23 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 水素ガス用オーステナイトステンレス鋼とその製造方法
JP4082288B2 (ja) * 2003-06-18 2008-04-30 住友金属工業株式会社 Mo含有オ−ステナイト系ステンレス鋼材とその鋼材の製造法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160082137A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 포항공과대학교 산학협력단 진공용기 및 그 제조방법

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