KR20100073410A

KR20100073410A - 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법

Info

Publication number: KR20100073410A
Application number: KR1020080132076A
Authority: KR
Inventors: 김진석; 김형준; 오택수; 김동훈; 이용헌
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-01
Also published as: KR101073279B1

Abstract

몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법이 제공된다.

이 산세방법은 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서, 상기 강판은 1~4%의 Mo을 함유하고, 상기 산세방법은 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하며 혼산침지시 불산 농도를 10~25g/l 사용한다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법은 단시간에 산세시킴과 아울러 표면광택도를 향상시킴으로써, 스테인리스 강판의 제품 결함을 최소화하고 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

페라이트계 스테인리스 강판, 황산전해산세, Mo, 광택도 회복률, Si 산화물

Description

몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법{Method for pickling molybdenum added ferritic stainless steel}

본 발명은 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔열처리된 스테인리스강판에 대하여 황산전해산세공정을 추가하여 신속하고 균일하게 산화스케일을 제거하고, 몰리브덴을 첨가함에 의해 혼산침지시 고농도의 불산을 사용하더라도 기존의 산세공정에 비하여 우수한 표면광택도를 확보할 수 있는 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

일반적으로, 14~20%의 크롬을 함유하는 페라이트계 슬라브는 가열로에서 2~3시간 가열 후 고온에서 열간압연을 행한 다음 산세공정을 거치며 이어서 소둔 열처리된다. 이후 상기 열연강판은 두께가 얇은 박판을 생산하기 위하여 최종적으로 냉간압연을 실시하고 이어서 소둔 열처리가 된다. 이후 다시 산세공정을 통해서 표면 스케일이 제거되어 매끄러운 표면상태를 갖는 스테인리스 강판으로 제조된다.

종래 스테인리스강의 산세공정은 중성염전해산세, 질산전해산세 및 질산과 불산의 혼산침적에 의해서 이루어지고 있다. 이외에도 스테인리스강판을 산세처리하기 위해 용융염에서 전처리 한 후 질산전해나 혼산조를 통과시키는 등 다양한 산세기술이 제공되고 있다.

한편, 14~20%의 Cr과 0.5% 이상의 Si을 함유하고 있는 페라이트계 스테인리스강은 압연공정 또는 소둔 열처리를 행하는 동안 스테인리스강판의 표면에 Cr, Fe, Si 등의 산화물층이 형성된다. 이중 Cr, Fe 산화물층은 산세공정 동안 전처리 과정이나 전해 산세 방법을 통하여 제거될 수 있으나, Si 산화물층은 여전히 남게된다.

따라서, Si 산화물층의 제거를 위하여 질산과 불산의 혼산 침적 방법을 사용하는데, 이와 같이 혼산 침적을 행하는 경우 불산에 의한 모재 침식이 진행되므로 표면 광택이 저하되어 우수한 냉연강판의 제조가 어려운 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔열처리된 페라이트계 스테인리스강판을 산세처리하였을 때 표면 광택도 회복률이 소둔산세 전 대비 85% 이상 확보할 수 있는 균일하면서도 우수한 산세효율을 갖는 페라이트계 스테인리스강판의 산세방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서, 상기 강판은 1~4%의 Mo을 함유하고, 상기 산세방법은 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하며 혼산침지시 불산 농도를 10~25g/l 사용하는 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 강판은 중량%로, Cr: 14~20%, Si: 0.5% 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 산세방법은 중성염 전해산세-황산 전해산세-질산 전해산세-혼산침적의 순서로 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 황산 전해조의 인가 전류는 최대 양극 기준으로 6.5A/dm² 이상, 농도는 20~200g/l를 사용하고, 온도는 20~70℃인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 페라이트계 스테인리스강을 산세처리하는 경우 Si 산화물층 제거의 어려움을 해결하기 위해 실시하는 질산과 불산의 혼산 침적의 문제점으로서, 불산에 의한 모재침식으로 표면 광택이 저하되는 문제를 해결하기 위한 방안을 연구하던 중, 황산전해산세공정을 추가하면 신속하고 균일하게 산화스케일을 제거할 수 있고 이와 함께 몰리브덴을 첨가함에 의해 혼산침지시 고농도의 불산을 사용하더라도 모재의 내식성이 향상되어 우수한 표면광택을 확보할 수 있음을 실험을 통해 확인하고, 그 실험결과를 기초로 하여 본 발명을 완성하게 되었다.

먼저, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 19Cr-0.5Si 강종의 소둔스케일 특성을 도시한 도면이다. 상기 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 최외층에 Fe-Cr 산화물이 존재하고, 내부 스케일 성분은 Si 산화물층이 존재하는 것을 알 수 있다.

이러한 Si 산화물층은 전해 산세에 의해 완전한 제거가 불가능하기 때문에 질산과 불산으로 구성되어 있는 혼산조에서 침적과정을 통해 산화스케일 제거가 이루어진다.

하지만 Si 함유량이 높은 강종에서 Si 산화층의 두께는 상당히 발달해 있 으며, 이를 제거하기 위해서는 높은 불산 사용량을 요구하게 된다. 그런데, Si 산화물 제거를 위해 높은 불산을 사용하는 경우에는 모재 침식을 가속화시켜 최종적으로 모재의 광택도를 떨어뜨리게 하는 원인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 Si 산화물층의 완전한 제거를 위하여 황산 전해조에서 산세하는 공정을 추가로 포함하여 보다 신속하고 균일하게 산화스케일을 제거할 수 있도록 하고, 몰리브덴을 첨가함에 의해 혼산침지시 고농도의 불산을 사용하더라도 모재의 내식성이 향상되어 불산에 의한 모재 침식의 진행을 막을 수 있어 기존의 산세공정에 비하여 우수한 표면 광택도를 확보할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 산세조건에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해서 스테인리스 강판의 표면에 형성된 표면 스케일을 제거하기 위한 산세방법을 공정별로 구분하여 설명한다.

먼저, 본 발명에서는 Si: 0.5% 이상을 함유하는 14~20Cr계 페라이트계 스테인리스 강판을 대상으로 중성염전해 - 황산전해 - 질산전해 - 혼산침지의 산세단계로 구성될 수 있다. 먼저, 상기 페라이트계 스테인리스강판을 중성염 전해조에 통과시킨다. 이때 중성염 전해산세 조건은 통상적인 산세조건에 따라 실시될 수 있 으며 특별히 한정하지 않는다.

황산나트륨을 함유하고 있는 중성염수용액에서 일정전류를 가하여 전해산세를 실시하는 경우 크롬-리치(Cr-rich) 스케일이 형성된 페라이트계 스테인리스강판의 경우 양극반응에 의해 Cr 산화물이 용해될 수 있으나 단시간 내에 크롬 산화물을 완전히 제거할 수는 없다. 또한, Fe 산화물 역시 중성염수용액에서 전기화학반응에 의해 용해되지 않는다.

이후, 본 발명에 따른 상기 중성염 전해산세를 거친 스테인리스 강판은 황산 전해조에서 산세하는 과정을 거치게 된다. 상기 황산 전해조는 최대 양극 기준으로 6.5A/dm² 이상으로 구성된 전해조에서 농도는 20~200g/l를 사용하고, 용액의 온도는 20~70℃로 한다.

상기 중성염 전해산세 이후 황산 전해 산세를 거치는 경우에는 전극표면에 강력한 산화 환원 반응을 일으켜 산세능을 증가시키는 효과가 있다. 다만, 황산 전해 산세조의 운영 효율을 높이기 위해서는 인가전류값을 6.5A/dm² 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 황산 전해조의 농도가 20g/l 보다 낮으면 산세시 시편 표면에 대 전되는 전류가 작아져서 산세능이 떨어질 수 있고, 200g/l 보다 커지면 산세시 표면에 인가 되는 전류값은 높아지지만, 전위값이 낮아져서 불균일한 산세가 진행되어 표면품질이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 황산 전해조의 농도는 20~200g/l으로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 황산 전해 산세조의 온도는 낮을수록 유리하지만 20℃ 보다 낮은 값에서는 반응 속도가 떨어지며, 70℃을 초과하는 경우에는 반응 속도는 빠르지만 시편표면의 전위 값이 낮아져서 불균일 산세가 진행되어 표면품질이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 황산 전해 산세조의 온도는 20~70℃로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 후속공정으로서 산화스케일 중의 Fe 산화물을 제거하기 위해 질산전해산세 과정을 거친 후 혼산침지 된다. 이때 질산 전해산세 조건은 통상적인 산세조건에 따라 실시될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 혼산침지시의 혼산조의 구성은 질산과 불산으로 이루어지며 질산은 통상의 조건으로 사용될 수 있고, 불산의 농도는 10~25g/l로 한다.

즉, 본 발명에서는 높은 불산 농도에서 Si 산화물을 제거함에 따라 산세효과를 높이는 것과 동시에 Mo가 1~4% 첨가된 페라이트계 스테인리스 강판은 모재의 내식성을 향상시켜 불산에 의한 모재침식의 진행을 억제시킴에 따라 표면 광택이 저하되는 문제를 개선할 수 있는 것이다.

상기 Mo의 함량이 1% 미만인 경우에는 Si 산화물을 제거하기 위해 불산 농도를 증가시켜 산세를 진행함에 따라 미산세에서 불균일 산세로 진행되어 표면 품질이 떨어지게 되는 반면, 과도한 Mo를 첨가하는 것을 생산 단가를 높일 수 있으므로, 상기 Mo의 함량을 1~4%로 제한하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법은 단시간에 산세시킴과 아울러 표면광택도를 향상시킴으로써, 스테인리스 강판의 제품 결함을 최소화하고 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

본 실시예에서는 14,19Cr, 0.279~0.94Si 및 0.05~4.5% Mo 강종을 대상으로 실시하였으며, 불산 농도에 따른 산세 실험결과인 광택도 회복률을 표 1에 나타내었다. 여기서, 광택도 회복율(%)은 열처리전의 광택도와 산세처리후의 광택도의 비율을 나타낸다.

	시험편 성분			황산전해조			혼산조	광택도 회복률(%, GS60)
	Si	Cr	Mo	온도 (^oC)	농도 (g/l)	전류밀도 (A/cm²)	HF 농도(g/l)	광택도 회복률(%, GS60)
발명예1	0.570	19.31	1.12	40	60	7	10.00	86.2
발명예2	0.570	19.31	1.12	40	130	7	15.00	85.3
발명예3	0.570	19.31	1.12	40	60	7	20.00	85.1
발명예4	0.521	19.31	2.29	40	130	6.5	15.00	87.0
발명예5	0.521	19.31	2.29	40	60	7	20.00	85.9
발명예6	0.795	19.42	3.10	30	40	19	20.00	85.2
발명예7	0.795	19.42	3.10	30	130	19	25.00	85.1
발명예8	0.509	14.10	1.15	40	40	19	10.00	85.0
발명예9	0.509	14.10	1.15	30	60	17	15.00	85.3
발명예10	0.516	14.04	2.23	30	40	17	10.00	85.5
발명예11	0.516	14.04	2.23	30	130	17	15.00	85.5
발명예12	0.516	14.04	2.23	30	40	17	20.00	85.5
비교예1	0.556	19.31	0.050	40	60	19	5.00	78.1
비교예2	0.556	19.31	0.050	40	130	19	10.00	82.1
비교예3	0.570	19.31	1.12	40	60	7	5.00	79.3
비교예4	0.521	19.31	2.29	40	130	6.5	5.00	65.1
비교예5	0.940	19.30	0.05	40	40	19	10.00	68.1
비교예6	0.940	19.30	0.05	40	40	19	15.00	70.0
비교예7	0.940	19.30	0.05	30	60	17	20.00	71.0
비교예8	0.940	19.30	4.50	30	40	17	10.00	40.0
비교예9	0.940	19.30	4.50	30	130	17	15.00	45.0
비교예10	0.940	19.30	4.50	30	40	17	20.00	60.0
비교예11	0.532	14.03	0.061	40	60	7	5.00	69.2
비교예12	0.532	14.03	0.061	30	40	19	10.00	62.7
비교예13	0.516	14.04	2.23	30	130	19	5.00	53.4

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1~12)의 경우, Mo를 1.0~3.1%까지 첨가시 불산 농도가 10~25g/l에서 광택도 회복률이 모두 85% 이상을 확보하여, 광택도 불량이 나타나지 않았다.

즉, 스케일 모재 계면에 존재하는 SiO₂는 전해산세로는 완전한 제거가 불가능하며 불산에 의해 제거될 수 있는데, SiO₂를 제거하기 위해 고불산을 사용하는 경우 모재 손상이 심해서 불균일 산세가 일어날 수 있으며, 발명예와 같이 Mo를 1~4% 첨가하는 경우 내식성이 확보되어 모재 손상이 작기 때문에 고불산에서도 불균일 산세가 발생되지 않아 광택도가 떨어지지 않는 것이다.

반면, 비교예(1,2,5~7,11,12)의 경우 0.5%Si 이상의 고 Si 첨가강에서 Mo가 1% 이하 첨가된 강으로서, SiO₂를 제거하기위해 불산 농도를 증가시킬 경우 미산세에서 불균일 산세로 진행되어 표면 품질이 떨어지는 결과를 얻었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 19Cr-0.5Si 강종의 소둔스케일 특성을 도시한 도면이다.

Claims

열간압연 또는 냉간압연 후 소둔 열처리에 의해 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 페라이트계 스테인리스강판의 전해 산세방법에 있어서, 상기 강판은 1~4%의 Mo을 함유하고, 상기 산세방법은 황산 전해조에서 산세하는 공정을 포함하며 혼산침지시 불산 농도를 10~25g/l 사용하는 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
제 1항에 있어서, 상기 강판은 중량%로, Cr: 14~20%, Si: 0.5% 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
제 1항에 있어서, 상기 산세방법은 중성염 전해산세-황산 전해산세-질산 전해산세-혼산침적의 순서로 행해지는 것을 특징으로 하는 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.
제 1항에 있어서, 상기 황산 전해조의 인가 전류는 최대 양극 기준으로 6.5A/dm² 이상, 농도는 20~200g/l를 사용하고, 온도는 20~70℃인 것을 특징으로 하는 몰리브덴 첨가 페라이트계 스테인리스강의 산세방법.