KR20110062311A - 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중량%로 10%~30% 크롬과 5~15%니켈을 함유하는 오스테나이트계 스테인리스강을 제강공정, 연속주조공정, 열간압연공정, 열연소둔산세공정으로 제조하는 방법에 있어서, 연속주조공정에서 절단 완료된 주편을 공기중에서 600도이하까지 냉각시킨 후 수냉조에 5분~10분간 침적하여 주편의 잔류된 스케일을 탈착하고, 상기 주편을 주편 연삭기를 이용하여 주편 상,하면 양 측면부의 300mm 내외를 제외한 부분을 연삭하여 중심부의 잔류스케일을 제거하는 특징으로 하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법을 요지로 한다.

오스테나이트, 스테인리스강, 냉각, 연삭, 면거침, 선상흠

Description

표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법{method of manufacturing austenitic stainless steel with good surface quality}

본 발명은 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열연제품의 선상흠과 면거침 결함을 저감하기 위하여 연속주조공정에서 나온 주편을 냉각하는 주편냉각공정 및 주편정정조건을 적절히 제어하여 열연제품 표면의 선상흠과 면거침 결함을 저감하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스테인리스 열연제품은 제강, 연주 공장에서 중간소재인 슬라브를 생산하여 열연 공장에서 슬라브를 재가열 후 압연하여 블랙코일을 생산하고 이어서 열연 소둔산세 공장에서 블랙코일을 열처리 및 산세공정을 통하여 스케일을 제거한 스테인리스 열연제품인 화이트코일을 생산한다.

이때, 연주주편 표면에 잔류하는 몰드 슬래그 성분의 스케일이 열간압연 공정에서 제거되지 못하고 잔류할 경우 열연코일 표면에 요철을 형성하여, 면거침결함을 유발하게 되고 몰드 슬래그 성분을 제거하기 위해 주편냉각이나 주편연삭을 적절하게 시행하지 못하면 선상흠 결함이 유발되는등의 표면품질이 열위하게 된다.

열연코일 표면에 잔류하는 면거침 결함을 저감하기 위하여 종래에 알려진 방법을 살펴보기로 한다. 먼저 면거침의 원인이 되는 몰드 슬래그층 스케일을 제거하기 위해 연주공정에서 주편 절단 전 냉각수를 살포하는 방법 또는 주편절단 후 냉각수를 살포하는 방법등이 알려져 있다. 또한 주편절단 후 즉시 주편을 10분이상 수냉조에 침적하는 방법 또는 연주주편에 강구투사기(Shot Blaster)를 이용하여 스케일을 제거하는 방법 또는 연주주편을 연삭하는 방법등이 보고되고 있다.

그리고 선상흠 결함을 저감하기 위한 종래의 방법으로는 연삭각도, 연삭간격, 연삭압력등의 연삭조건을 변경하는 방법, 열연 가열로 장입시 슬라브 온도를 300도 이상으로 제어하는 방법, 주편을 공기중에 냉각하는 방법등이 보고되고 있다.

하지만, 이 두개의 결함이 어느 한쪽을 줄이면, 다른 한쪽이 늘어나는 특성을 가지고 있어서 대부분의 한쪽에 특화된 방법은 다른 한쪽을 오히려 높이는 방법들이며 두개의 결함을 모두 함께 효과적으로 줄이기 위한 적절한 방법은 알려져 있지 않다.

본 발명은 상기 요망에 따라 발명된 것으로, 오스테나이트계 스테인리스강 제조시 열연제품에서의 면거침 결함과 선상흠 결함을 함께 저감하기 위한 제조조건을 제공하기 위한 것을 목적으로 한다. 즉 본 발명은 연속주조 후 연주주편의 주편냉각방법, 주편연삭방법을 제어함으로써 열연제품의 면거침 과 선상흠을 함께 저감하여 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로 10%~30% 크롬과 5~15%니켈을 함유하는 오스테나이트계 스테인리스강을 연속주조공정을 통하여 절단 완료된 주편을 공기 중에서 600도 이하로 냉각시키고 이 주편을 수냉조에서 5~10분 침적하여 몰드 슬래그층의 잔류스케일을 탈착하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 주편을 주편정정공정에서 주편연삭작업시 주편 상,하면의 측면을 제외하고 중심부만 연삭을 실시하여 추가로 잔류 스케일을 제거하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 주편 상,하면의 측면은 300mm이하인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연주주편의 주편냉각방법, 주편연삭방법을 적절히 제어함으로써 선상흠과 면거침 결함이 저감된 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 연삭 주편을 제조할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 도면과 표를 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

먼저 일반적인 스테인리스강 제조공장 및 단위공정을 설명하고 이어서 본 발명과 관련된 공정을 별도로 기술하기로 한다.

스테인리스강의 제조공정은 제강공정에서 제조된 용강을 연주기에서 연주 응고공정 및 냉각공정을 거쳐 정정을 실시하여 슬라브인 주편을 제조한다. 이어서 열연가열로에 장입, 재가열 후 조압연 및 사상압연, 권취 공정을 거쳐 블랙코일(Black Coil)을 만들게 된다. 이후 블랙코일(Black Coil)은 열연 소둔산세 공장에서 소둔 및 기계적/화학적 스케일 제거공정을 거쳐 스테인리스강의 열연코일인 화이트코일(White Coil)을 제조한다.

본 발명은 상기 연주기에서 나온 주편의 냉각공정 및 정정공정의 제조조건에 관한 것이다. 상기의 스테인리스 제조공정에서 기술된 바와 같이 연주기에서 나온 주편이 열연 가열로 장입전에 주편에 몰드슬래그층 스케일이 다량 잔류하거나, 열간압연시 디스케일링의 강도 및 균일성이 확보되지 못하면 열연제품 표면에 면거침 결함이 다발하며, 몰드 슬래그를 제거하기 위한 적절한 주편 냉각방법과 정정방법을 시행하지 못하면 선상흠이 다발하게 된다. 도 1과 도 2는 이와 같은 면거침 결함과 선상흠에 관한 표면결함을 보여주고 있다.

본 발명에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 스테인리스 오스테나이트계 열연제품 표면의 선상흠과 면거침 결함을 저감하기 위해, 연주주편에서 잔류하는 몰드 슬래그층 스케일의 효과적인 탈착방법을 제공하고자 하는데 이는 연주기에서 나와 절단된 연주주편을 냉각하는 공정과 연삭하는 공정을 통하여 제안하고자 한다.

종래에 방법에서 연주주편에 잔류하는 몰드슬래그 스케일의 탈착방법으로 주편절단된 약800도의 주편을 수냉조에 10분이상 침적하여 주편표층부에서의 냉각시 열팽창계수차이에 의한 스케일 탈착 및 보일링(Boiling)에 의한 스케일 제거효과를 극대화하여 면거침 결함을 저감시킬 수 있었다.

하지만, 때때로 10분 이상 수냉조 침적시간시 보일링이 스팀층(Steam film)을 주편 하면에 형성하여 주편 상,하면간 냉각속도차이에 의해 주편의 벤딩(Bending)이 발생하여 후속공정으로의 진행이 어려운 문제점이 있었다. 그리하여 수냉조 침적시간을 적어도 20분 이상 적정시간으로는 30분을 실시하여야 주편 벤딩이 발생하지 않는다. 또한 열충격에 의한 주편표면내 미세 크랙 및 잔류응력에 의해 가열로 재가열 중 내부에 크랙이 진전되어 선상흠 결함을 다발시켰다. 그렇다고 하여 간단한 냉각수 살포나 10분이하의 수냉침적은 크게 면거침을 저감시키지 못하였다.

또한, 주편을 공기중 자연냉각 후 몰드 슬래그가 붙어있는 스케일을 제거하기 위해 전면 연삭을 실시하는 경우 연삭에 의한 크랙이 발생하여 선상흠 결함을 다발시켰다. 도 3은 이와 같은 연삭에 의하여 발생한 크랙을 미연삭시에 대비하여 도시하고 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 연주주편에 잔류하는 몰드슬래그 스케일의 1차적인 탈착방법으로 주편절단 후 주편을 약 600도 이하까지 공냉시킨 후 수냉을 5~10분간 실시한다. 이와 같이 주편냉각을 실시하는 경우 앞서 종래 방법에서 문제점으로 들어난 주편 벤딩현상은 600도 이하의 낮은 온도에서 또한 짧은 시간에 실시되기 때문에 일어나지 않는다.

하지만, 열팽창계수차이에 의한 스케일 탈착 및 보일링(Boiling)효과가 적어지기 때문에 전체적인 스케일 박리는 약하게 일어난다. 특히, 주편의 중심부의 스케일이 매우 치밀한 조성으로 되어있는데 이는 공냉중 공기와의 접촉이 적어서이다. 따라서 이 중심부의 치밀한 스케일을 없애기 위하여 주편연삭을 실시한다.

하지만, 주편연삭을 함에 있어 아래의 선상흠을 고려하여 실시하여야 한다.

선상흠은 열간압연시 열연코일의 중심부와 측면부의 인장응력의 차이 때문에 주편에 미세 크랙이 발생할 경우 이 크랙이 진전되어 생기는 결함으로 코일의 상,하면 양측면부 300mm 안에서 주로 발생하게 된다. 그러므로, 양 측면부 300mm안에 미세 크랙을 만들지 않고 중심부의 치밀한 스케일을 없애기 위해서 양 측면부의 300mm를 제외한 중심부만 주편연삭을 실시하여야 한다. 도 4는 이와 같은 주편의 양측면부 300mm를 제외하고 중심부만 연삭을 실시하는 것을 도시하고 있다.

이와 같이 주편을 공기중 냉각하여 600도 이하의 수냉조에서 5~10분간 침적시켜 스케일이 치밀하지 않은 양 측면부 300mm안의 스케일을 탈착하고 열충격에 의한 미세 크랙 발생 가능성을 낮추어 선상흠 발생 가능성을 저하시킨다. 만약 600도 이상에서 냉각하게 되면 고온에서 급냉되는 열충격으로 인하여 미세크랙이 상당량 발생하게 된다. 그러나 냉각효과를 얻기 위하여는 500도 이상으로 유지되는 것이 바람직하다. 500도 이하로 내려갈 경우에는 수냉풀(pool) 냉각에 따른 스케일 박리현상이 약하게 되어 면거침에 불리하게 되는 문제가 있다.

또한, 5분이하로 침적하는 경우에는 냉각효과가 없으므로 스케일 박리가 어려우며 10분이상이 되는 경우에는 벤딩현상이 발생하게 되어 크랙발생 가능성이 높아진다.

또한, 중심부의 치밀한 스케일은 양 측면부 300mm를 제외하고 연삭을 실시하여 스케일을 제거하고, 주편연삭시 생기는 미세 크랙을 통한 선상흠 발생 가능성을 없앤다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법을 다음의 표 1에 종래예와 비교예와 함께 정리하였다.

작업 공정	종래예	비교예 1	비교예 2	비교예 3	본 발명
주편 냉각 방법	600~800도 침적 10~20분	600~800도 침적 20~30분	공기중 냉각	공기중 냉각	공기중 냉각 500도 이상 600도이하 침적 5~10분
주편 연삭 방법	무	무	무	전면 연삭실시	양 측면부 300mm제외 하고 중심부만 연삭실시
문제점	주편 벤딩현상 발생 및 물류정체	열충격에 의한 선상흠발생	몰드 슬래그층 스케일 잔존으로 인한 면거침발생, 물류 정체	주편 표층하 크랙 발생에 의한 선상흠발생 물류정체

상기와 같이 본 발명의 방법을 적용하여, 본 발명 전/후의 선상흠과 면거침 결함율을 비교하였다. 도 5에서는 선상흠 발생율에 대하여 본 발명과 비교예를 대비한 그래프이고, 도 6은 면거침 발생율을 본 발명과 비교예를 대비한 그래프도이다.

도 5 및 도 6에서 알 수 있듯이 본 발명을 적용시에 비교예 및 종래예에 비하여 선상흠과 면거침 결함율이 크게 감소하는 것을 알 수 있다.

도 1은 종래의 표면결함중의 면거침 결함에 관한 사진과 모식도.

도 2는 종래의 표면결함중의 선상흠 결함에 관한 사진과 모식도,

도 3은 일반적인 오스테나이트계 스테인리스 연주주편의 연삭시 발생하는 크랙단면도를 미연삭시와 비교 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 의한 연주주편의 연삭방법에 관한 실시 개략도.

도 5는 본 발명에 의한 선상흠 결함 저감효과를 도시한 그래프도.

도 6은 본 발명에 의한 면거침 결함 저감 효과를 나타낸 그래프도.

Claims (6)

1. 중량%로 10%~30% 크롬과 5~15%니켈을 함유하는 오스테나이트계 스테인리스강을 연속주조공정을 통하여 절단 완료된 주편을 500℃~600℃에서 냉각시킨 후 이 주편을 냉각조에서 5~10분 침적하여 몰드 슬래그층의 잔류스케일을 탈착하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉각공정은 공기중에서 서냉하는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 냉각조는 수냉조인 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주편을 주편정정공정에서 주편연삭작업시 주편 상,하면의 측면을 제외하고 중심부만 연삭을 실시하여 추가로 잔류 스케일을 제거하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 주편 상,하면의 측면은 300mm이하인 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 의하여 제조하여 면거침과 선상흠 발생이 저하된 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강.

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