KR20090090508A - 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 스테인리스 강판 및 탄소강판의 접합면을 표면처리 하여 적층한 후 압연 및 후열처리 공정을 통하여 클래드판을 제조함에 따라 400계열 스테인리스보다 IH 특성이 뛰어난 클래드판을 생산하고, 제조원가를 절감할 수 있도록 한 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판은, 모재층을 구성하는 탄소강판 및 부재층을 구성하는 스테인리스 강판의 접합면에 각각 표면처리 작업을 행하여 요철을 형성하는 표면처리 단계와 상기 모재층 및 부재층을 순차적으로 2층 또는 3층으로 적재하는 적층단계와 상기 적층된 모재층 및 부재층을 40% 내지 80%의 압하율로 냉간 또는 온간 압연하여 클래드판으로 제조하는 압연단계 및 제조된 클래드판을 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 열처리하여 클래드판의 접합력 및 기계적 강도치를 조절하는 후열처리 단계를 통해 제조된다.

탄소강, 모재층, 부재층, 클래드판

Description

스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법{STAINLESS STEEL /CARBON STEEL CLAD PLATE AND THE MANUFACTURE METHOD THEREOF}

본 발명은 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인리스 강판 및 탄소강판(여기서 탄소강판은 저탄소강, 일반탄소강 및 저합금강을 나타낸다)의 접합면에 표면처리를 행한 후 적층하고, 적층된 판재에 압연 및 후열처리 작업을 행함에 따라 스테인리스 강판의 일면 또는 양면에 탄소강판이 접합되어 구성되는 클래드판이 제조되도록 한 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 클래드판이라 함은 서로 다른 2종류 이상의 금속판을 적층하여 일체로 구성한 것으로서, 이에 따라 상기 클래드판은 서로 다른 다수 개의 금속판이 지니고 있는 장점을 모두 포함한 상태로 제조되게 되므로, 이를 다양한 산업분야에 적용시켜 매우 유용한 효과를 얻을 수가 있는 것이다.

한편, 탄소강은 가격적 측면과 강도적 측면에서 많이 사용되고 우수한 IH 특성을 가지고 있으나, 내식성이 취약한 문제를 갖고 잇으며, 스테인리스강(Stainless Steel, 이하 'STS'라 한다)은 크롬과 탄소 외에 용도에 따라 니켈, 텅스텐, 바나듐, 구리, 규소 따위의 원소를 함유하는 내식성 강철로서, 녹이 슬지 않고 약품에도 잘 부식되지 않는 특성을 갖고 있다.

상술한 바와 같은 특성에 따라, 상기 스테인리스강 및 탄소강은 서로의 단점을 보완하여 주는 역할을 할 수 있고, 최근 IH 기기의 사용이 늘어남에 따라 기존에 사용되는 400계열 스테인리스보다 높은 효율을 나타낼 수 있는 탄소강의 사용이 늘어나고 있으나, 탄소강의 내식성 저하문제로 사용에 난점이 있다. 또한, STS400계열의 표면특성인 리징(Ridging)에 의한 후가공문제를 상쇄시킬 수 있는 STS304를 외면으로 사용하여 미려한 외관을 나타낼 수 있고, 내면의 탄소강으로부터 높은 IH특성을 얻을 수 있다.

기존에는 스테인리스강/탄소강 클래드판재를 주로 폭발압접을 통하여 제작하였으나, 폭약의 취급, 소음 등의 문제 및 고비용 구조로 사용에는 제한적이었다. 하지만, 본 발명으로 인하여 상기의 문제점들을 없앨 수 있고, 저비용구조로 공정도 개선할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 스테인리스 강판 및 탄소강판의 접합면을 표면처리 하여 적층한 후 압연 및 후열처리 공정을 통해 클래드판을 제조함에 따라 특정 재질을 갖는 클래드판의 생산효율성을 높이고 제조원가를 절감할 수 있도록 한 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판은, 일면 또는 양면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 모재층을 구성하는 탄소강판 및, 상기 탄소강판과의 접합면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 부재층을 구성하는 스테인리스 강판(STS304)이 구비된 후, 상기 모재층 및 부재층이 2층 이상의 다층으로 적재된 상태에서 40% 내지 80% 사이의 압하율로 냉간 또는 온간 압연을 한 후, 상기 압연된 클래드판을 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 후열처리 작업을 통해 일체로 접합되어 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조방법은, 모재층을 구성하는 탄소강판 및, 부재층을 구성하는 스테인리스 강판(STS304)의 접합면에 각각 표면처리 작업을 행하여 요철을 형성하는 표면처리 단계와; 상기 모재층 및 부재층 을 순차적으로 2층 이상의 다층으로 적재하는 적층단계 및; 상기 적층된 모재층 및 부재층을 40% 내지 80%의 압하율로 냉간 또는 온간 압연하여 클래드판으로 제조하는 압연단계; 상기 압연된 클래드판을 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 열처리하여 클래드판의 접합력 및 기계적 강도치를 조절하는 후열처리 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 표면처리 단계에서는, 산세(Etching)나 브러싱(Brushing), 페이퍼링(Papering) 또는 블레스팅(Blasting) 중 하나 이상의 방법을 통해 상기 모재층 및 부재층의 접합면에 요철을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 상기 압연단계에서는, 스테인리스 강판과 롤러 사이에 압연류를 도포하여 마찰계수를 줄임에 따라, 탄소강판과 스테인리스 강판의 연신량이 거의 동일한 상태에서 압연이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 대해 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판을 나타내는 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조과정을 나타내는 공정도이다. 먼저, 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판은, 탄소강판을 매개로 모재 층(10)이 구성되고, 상기 탄소강판으로 이루어진 모재층(10)의 일면 또는 양면에는 스테인리스 강판(STS304)을 매개로 이루어진 부재층(20)이 일체로 결합됨에 따라 달성된다.

이를 위해, 상기 탄소강판으로 이루어진 모재층(10) 및 스테인리스 강판으로 이루어진 부재층(20)의 각각의 접합면은 소정의 표면처리 작업을 통해 요철이 형성된 상태에서 적어도 2층 이상의 다층으로 적재된 후, 압연 및 후열처리 작업을 거치면서 일체로 접합되어 스테인리스/탄소강 클래드판으로 제조되게 된다.

여기에서, 상술한 바와 같이 구성되는 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 상기 스테인리스/탄소강 클래드판은 대략 표면처리 단계(100)와, 적층단계(200)와, 압연단계(300) 및, 후열처리 단계(400)의 과정을 거쳐 제조된다.

먼저, 상기 표면처리 단계(100)에서는 상기 모재층(10)을 구성하는 상기 탄소강판 및, 부재층(20)을 구성하는 스테인리스 강판의 접합면에 산세(Etching)나 브러싱(Brushing), 페이퍼링(Papering) 또는 블레스팅(Blasting) 중에서 한가지 이상의 방법을 통해 요철을 형성하게 된다. 여기에서, 상기 탄소강판 및 스테인리스 강 판의 접합면에 요철을 형성하는 방법 중, 상기 산세(Etching)는 산 또는 염기로 금속의 표면을 산화 또는 환원시켜 화학적으로 요철을 만드는 표면처리 방법이고, 상기 브러싱(Brushing)은 금속 브러시를 매개로 금속의 표면을 연마하여 거칠게 만드는 표면처리 방법이다. 또한, 상기 페이퍼링(Papering)은 사포(砂布)를 매개로 금속의 표면을 문질러 그 표면에 요철을 만드는 표면처리 방법이며, 상기 블레스팅(Blasting)은 모래나 구형상의 작은 금속입자를 쇼트(shot) 또는 상기 쇼트를 불규칙한 형상으로 파쇄한 그리트(Grit) 등을 금속 표면에 분사하여 요철을 만드는 표면처리 방법이다.

상술한 바와 같은 기계적 또는 화학적 표면처리 과정을 거치게 되면, 상기 탄소강판 및 스테인리스 강판의 접합면에 잔류하면서 접합을 방해하는 각종 오염물을 제거할 수가 있음과 동시에 표면적 증가에 의한 계면에너지의 증가로 접합 표면이 활성화 되면서 압연에 의한 접합력이 상승될 수 있게 된다.

그리고, 상기 적층단계(200)에서는 상기 탄소강판으로 이루어진 모재층(10) 및 스테인리스 강판으로 이루어진 부재층(20)을 부재/모재, 부재/모재/부재의 다수 층으로 적층하게 되며, 상기 압연단계(300)에서는 다수 층으로 적층된 상기 탄소강판 및 스테인리스 강판을 냉간 또는 온간 압연에 의해 시트(Sheet) 또는 연속 코일(coil) 방식으로 대략 40% 내지 80%의 압하율로 일체로 결합시켜 클래드판을 제조하게 된다.

이때, 상기 압연단계에서의 냉간 또는 온간 압연 시에는 스테인리스 강판과 롤러 사이에 압연류를 도포하게 되는데, 이에 따라 상호간의 마찰계수를 줄어들면서 탄소강판 또는 탄소강 합금판과 스테인리스의 연신량이 거의 같아지게 된다. 따라서, 상기 냉간 또는 온간 압연 시에 탄소강에 비해 스테인리스의 단면감소가 증가되는 것을 방지할 수가 있는 것이다. 또한, 상기 냉간 또는 온간 압연의 초기작업 시에는 클레드판의 형상을 맞출 수 있도록 저속으로 작업을 진행하게 된다.

그리고, 상기 압연단계(300)를 거치면서 모재층(10) 및 부재층(20)이 일체로 결합되어 제조된 클래드판은 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 열처리를 행하는 후열처리 단계(400)가 더 수행됨에 따라 금속판 사이의 접합력 및 기계적 강도치가 보다 우수한 클래드판으로 제조될 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판 및 그 제조방법에 따르면, 스테인리스/탄소강 클래드판을 기계적이나 화학적인 표면처리 과정과 냉간 또는 온간 압연 과정만으로 제조할 수가 있으므로, 매우 낮은 설비투자비를 소요하면서도 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 클래드판의 생산과정 또는 재압연 과정에서 제품의 두께를 조절할 수가 있음과 아울러 후열처리 작업을 통해 강도값의 조정도 가능하므로, 용도에 따라 다양한 물성치를 갖는 클래드판을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있게 되는 한편, 스테인리스/탄소강 클래드판은 융점이 높고 강도가 우수하므로, 그 활용도도 매우 높은 유용한 효과도 있게 되는 것이다.

상술한 과정을 통해 제조된 클래드판은 [표 1] 및 [표 2]에 나타나는 바와 같이, 압연단계(300)에서의 압하율 및 후열처리 단계(400)에서의 처리온도에 따라 소정 접합력을 갖게 된다. [표 1]은 압연단계에서의 압하율에 따른 클래드판의 접합력을 나타낸 것이고, [표 2]는 후열처리 단계에서의 처리온도에 따른 클래드판의 접합력을 나타낸 것이다.

압하율(%)	접합력
30	×
40	△
50	○
60	◎
70	◎
80	◎

온도(℃)	접합력
400	×
500	△
600	○
700	○
800	◎
900	◎
1000	◎
1100	◎

상기 [표 1] 및 [표 2]에서, "×"는 클래드판을 구성하는 판재의 분리 상태를 나타내고, "△" 및 "○"는 클래드판의 굽힘 시험 시에 판재가 분리되는 접합불량이 각각 20% 및 5% 정도 발생되는 수준을 나타내며, "◎"는 1% 이하의 접합불량이 발생되는 수준을 나타낸다.

즉, 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판은 대략 40% 내지 80%의 압하율로 압연단계(300)를 거치면서 제조됨과 아울러, 대략 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 후열처리 단계(400)를 거치면서 제조될 수가 있게 되는 것이다. 이때, 바람직하게는 압연단계에서 60% 이상의 압하율을 갖도록 압연 되고, 후열처리 단계에서 800℃ 이상의 온도로 후열처리 됨에 따라 보다 우수한 품질을 갖는 클래드판으로 제조될 수가 있게 된다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

상술한 과정을 거쳐 제조된 스테인리스/탄소강 클래드판은 탄소강 재질의 우수한 IH 특성에 기인한 열효율 증대에 의해 높은 열량을 방출할 수 있고, 외면의 STS304에 의해 내식성이 우수하고 미려한 표면을 가질 수 있다.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조과정을 나타내는 공정도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 모재층(탄소 강판), 20: 부재층(스테인리스 강판,STS304)

100: 표면처리 단계, 200: 적층단계,

300: 압연단계, 400: 후열처리 단계.

Claims (4)

1. 일면 또는 양면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 모재층을 구성하는 탄소강판 및,

   상기 탄소강판과의 접합면에 표면처리 작업을 통해 요철이 형성되어 부재층을 구성하는 스테인리스 강판(STS304)이 구비된 후,

   상기 모재층 및 부재층이 2층 이상의 다층으로 적재된 상태에서 40% 내지 80% 사이의 압하율로 냉간 또는 온간 압연을 한 후, 상기 압연된 클래드판을 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 후열처리 작업을 통해 일체로 접합되어 제조되는 것을 특징으로 하는 스테인리스/탄소강 클래드판.
2. 모재층을 구성하는 탄소강판 및, 부재층을 구성하는 스테인리스 강판(STS304)의 접합면에 각각 표면처리 작업을 행하여 요철을 형성하는 표면처리 단계;

   상기 모재층 및 부재층을 순차적으로 2층 이상의 다층으로 적재하는 적층단계; 상기 적층된 모재층 및 부재층을 40% 내지 80%의 압하율로 냉간 또는 온간 압연하여 클래드판으로 제조하는 압연단계 및;

   상기 압연된 클래드판을 600℃ 내지 1150℃ 사이의 온도로 열처리하여 클래드판의 접합력 및 기계적 강도치를 조절하는 후열처리 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 표면처리 단계에서는, 산세(Etching)나 브러싱(Brushing), 페이퍼링(Papering) 또는 블레스팅(Blasting) 중 하나 이상의 방법을 통해 상기 모재층 및 부재층의 접합면에 요철을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 압연단계에서는, 스테인리스 강판과 롤러 사이에 압연류를 도포하여 마찰계수를 줄임에 따라, 스테인리스 강판과 탄소강판의 연신량이 거의 동일한 상태에서 압연이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 스테인리스/탄소강 클래드판의 제조방법.

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