KR20110071515A - 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법은 중량 %로, Cr: 14.5 ~ 15%, Ni: 0.5 ~ 1%, Mn: 9 ~ 10%, Cu: 1.5 ~ 2%, C: 0.07 ~ 0.08%, Si:0.45 ~ 0.55%, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 강을, 1060 ~ 1120℃의 소둔 온도 및 60 ~ 90초의 소둔 시간 동안 냉연 연속소둔 열처리한 후, 산세한다. 이러한 구성에 의하여, 소둔 온도를 상향하여 제품의 기계적 성질 열화를 감소시키고, 소둔 시간을 짧게 하여 소둔 스케일의 발생량을 최소화함으로써, 산세 과정에서 용출되는 금속량이 저감됨에 의해 산얼룩이 감소되어 표면품질을 향상시킬 수 있다.

표면품질, 냉연강판

Description

표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법{A method for manufacturing stainless cold rolled steelplate having excellent surface quality}

본 발명은 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소둔 온도 및 소둔 시간을 제어하여 기계적 성질이 유지되면서도 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 니켈 저감형 고망간 오스테나이트 스테인리스 204Cu강은 구조용 앵커, 장식관 등에 사용된다. 이 강종은 재료 단가가 높은 Ni을 대체하기 위하여 Mn과 Cu를 첨가하였지만, 소둔 과정에서 고온 열처리 시 외부 확산이 빠른 Mn과 융점이 낮은 Cu에 의해 냉연강판에 표면결함이 발생하는 문제를 갖고 있다.

또한, 204Cu강의 소둔스케일의 두께는 Mn에 의해 스테인리스 304강과 같은 300계 오스테나이트 스테인리스강보다 두꺼워, 산세 과정에서 금속 용출량이 커서 산얼룩 결함이 발생된다. 결과적으로 소둔성 표면결함과 산세성 표면결함이 발생 하여, 최종 제품의 표면 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

니켈저감형 고망간 오스테나이트 스테인리스 204Cu 냉연강판은 Cr이 14.5~15%, Ni가 0.5~1%, Mn이 9~10%, Cu가 1.5~2% C가 700~800ppm, Si가 0.45~0.55% 함유되고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 일반적으로 스테인리스 204Cu강은 재료 단가가 높은 니켈을 대체하고자 오스테나이트 형성과 냉간 압연성 향상을 위하여 일정량 이상의 Mn과 Cu를 첨가 원소로 하여 제조하여 왔다. 하지만, 냉연 소둔 과정에서 고온 열처리 시 외부 확산이 빠른 Mn과 융점이 낮은 Cu에 의해 치밀한 Cr₂O₃막 형성이 방해됨으로써, 표면 산화스케일 형성이 불규칙하게 되고 소둔 후 도 1과 같은 이상 산화스케일이 발생하게 된다.

이러한 이상 산화스케일은 산세 후에도 남게 되어 표면품질을 저하시킨다. 또한, 204Cu강의 소둔 스케일 두께는 첨가 원소 Mn에 의해 스테인리스 304강과 같은 300계 오스테나이트 스테인리스강보다 두꺼워져, 산세 과정에서 금속 용출 농도가 높아져 다시 강판 표면으로 재흡착되면서 산얼룩을 발생시킨다. 결과적으로, 소둔성 표면결함과 산세성 표면결함이 발생하여, 최종 냉연 제품의 표면 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

이와 같은 이상 산화스케일과 산얼룩을 저감하기 위해서는 소둔 온도를 낮추어 소둔 스케일 발생을 감소시켜 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 이 경우 재질이 경화되어 가공성에 악영향을 미친다. 현재 유통되고 있는 204Cu의 경도 값은 230 이하로 그 이상일 경우 앵커, 장식관 용으로 가공이 힘들어진다.

따라서, 본 발명의 목적은 스테인리스 204Cu 강의 소둔 온도를 상향하고 소둔 시간을 짧게 하여, 일정한 기계적 성질을 유지하면서도 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법은 중량 %로, Cr: 14.5 ~ 15%, Ni: 0.5 ~ 1%, Mn: 9 ~ 10%, Cu: 1.5 ~ 2%, C: 0.07 ~ 0.08%, Si:0.45 ~ 0.55%, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 강을, 1060 ~ 1120℃의 소둔 온도 및 60 ~ 90초의 소둔 시간 동안 냉연 연속소둔 열처리한 후, 산세한다.

이때, 상기 스테인리스 냉연강판은 경도 230 이하의 기계적 성질을 가질 수 있다.

또한, 상기 스테인리스 냉연강판은 1㎟당 10개 이하의 소둔결함을 가질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 소둔 온도를 상향하여 제품의 기계적 성질 열화를 감소시키고, 소둔 시간을 짧게 하여 소둔 스케일의 발생량을 최소화함으로써, 산세 과정에서 용출되는 금속량이 저감됨에 의해 산얼룩이 감소되어 표면품질을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법을 구체적으로 설명한다.

본 발명자는 스테인리스 204Cu 냉연강판의 소둔 산세 결함 개선에 관련한 연구를 수행한 결과, 잘못된 소둔산세 조건에서는 도 1과 같은 이상 산화스케일이 발생함을 확인하였다. 이러한 이상 산화스케일은 산세 후 모재의 결정립이 탈락하면서 냉연강판 표면에 도 2와 같은 표면결함을 유발한다.

이와 같은 표면결함은 1㎟당 10개 정도 이상 발생할 경우 육안으로 관찰이 가능하며 하지만 10개 이하일 경우 육안으로 관찰되지 않아 문제가 되지 않는다. 이상 산화스케일의 발생 경향은 소둔 온도보다 소둔 시간에 더 큰 영향을 받으며, 이상 산화스케일의 발생빈도는 소둔 스케일의 두께와 큰 상관성을 보였다.

따라서 소둔 스케일의 두께를 감소할 경우, 표면 결함을 저감할 수 있었고, 재질을 확보하기 위해 소둔 온도를 하향하는 것보다는 소둔 온도를 상향하고 소둔 시간을 짧게 하는 것이 표면품질에 유리하다는 결론을 얻었다. 소둔 스케일의 두께가 감소할 경우 산세 과정에서 용출되는 금속량이 저감됨에 따라 산얼룩 또한 저감될 수 있다.

이에 따라, 소둔 시간을 하향하고, 소둔 온도를 일정 범위 내에서 상향할 경 우 표면 품질이 우수하고 기존 제품과 유사한 기계적 성질을 갖는 스테인리스 204Cu 냉연 강판을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명은 스테인리스 204Cu 냉연강판의 제조과정 중 냉연 소둔 시간을 60 ~ 90초(기존 소둔 시간:90초 초과 ~ 120초)로 행하여 소둔 스케일 발생량을 최소화함으로써 표면결함을 억제하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 냉연 소둔 시간이 60초 미만일 경우 충분한 소둔이 이루어지지 않으며, 90초를 초과하는 경우에는 스케일 발생량이 증가하게 된다는 문제점이 있다.

또한, 소둔시간 감소에 따른 제품의 기계적 성질 열화를 감소하기 위하여, 냉연 소둔 온도를 1060 ~ 1120℃(기존 소둔 온도:1020 ~ 1060℃ 미만)에서 행하여 기존 스테인리스 204Cu 냉연강판의 기계적 성질과 유사한 특성을 갖는 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 냉연 소둔 온도를 1060℃ 미만으로 할 경우에는 재질 확보를 위해 장시간 소둔산세를 해야하므로 공정이 증가되며 경도가 증가된다는 문제점이 있다. 그리고, 냉연 소둔 온도가 1120℃를 초과할 경우에는 스케일 용융 현상이 발생된다는 문제점이 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

204Cu의 냉연 소둔 방법을 표 1을 참조하여 설명한다. 본 발명을 위한 실시예에서는 열연, 열연소둔산세, 냉간 압연을 거쳐 얻은 204Cu 풀하드(Full-Hard)재를 시험편으로 이용하였다. 시험편의 소둔 시간 및 소둔 온도를 변화시키면서 소 둔한 후 경도, 소둔 스케일 두께 등을 평가하였고, 이를 표 1에 표기하였다.

소둔시편은 다시 염욕처리, 중성염전해, 질불산 침적 등의 산세 과정을 거친 후 현미경관찰을 통해 표면 결함수를 측정하여 단위면적별 결함 발생 빈도로 환산하여 표 1에 함께 표기하였다. 산세 과정에서 소둔시편에 따라 산얼룩이 발생하였으며 산얼룩 여부를 표 1에 표기하였다.

No.	소둔온도 (℃)	소둔시간 (s)	스케일두께 (㎚)	경도 (Hv)	소둔결함 발생빈도 (개/㎟)	산얼룩 발생유무
비교예1	1020	120	135	249	13	O
비교예2	1020	93	115	260	11	X
비교예3	1050	120	193	218	21	O
비교예4	1050	93	163	223	15	X
발명예1	1060	85	112	230	4	X
비교예5	1100	120	320	214	54	O
비교예6	1100	93	228	216	21	O
발명예2	1100	75	180	220	5	X
비교예7	1140	120	400	207	203	O
비교예8	1140	93	360	206	110	O
비교예9	1140	75	248	215	42	O

표 1의 소둔온도, 소둔시간과 경도, 스케일 두께의 상관관계를 분석한 결과 경도는 소둔온도와 소둔시간 모두의 영향을 받는 반면에, 스케일 두께는 소둔온도보다는 소둔시간에 더 큰 영향을 받음을 확인하였다. 또한, 스케일 두께가 증가할 수록 소둔 결함 발생 빈도가 증가하였으며, 특히 스케일 두께가 185㎚ 이상 형성 될 경우 결함 발생 빈도가 급격히 증가하는 경향을 보였다. 스케일 두께는 산세 후 산얼룩 발생에도 영향을 주었으며 소둔 스케일이 두꺼울수록 산얼룩 발생되었다.

위의 결과를 토대로, 경도 230 이하를 유지하면서 소둔 스케일 두께가 185nm 이하로 생성되는 소둔 시간, 소둔 온도의 조건을 도 2에 영역별로 도시하였다. 종래 소둔 방법 (소둔 온도 1020 ~ 1060℃ 미만, 소둔 시간 90초 초과 ~ 120초, 비교예 3-4)에서는 소둔 스케일이 185㎚ 이상 발생하는 조건이었으며, 이는 표면결함을 유발할 가능성이 높음을 알 수 있다. 일정 소둔 온도, 시간 이상(소둔온도 1140℃이상, 소둔시간 90초 이상, 비교예 9-10)에서는 스케일 탈락 현상이 발생하여 소둔 결함이 급격하게 증가하였다. 따라서 본 발명에서는 소둔 온도 1120℃ 이하, 소둔시간 80초 이하의 조건(실험예 8) 중에서 경도값 230을 만족하면서도, 소둔 스케일을 185nm 이하로 생성시킴으로서 소둔결함을 저감하고 산세 후 산얼룩을 방지하는 냉연 소둔산세가 가능하다.

본 발명 조건인 소둔 온도 1060 ~ 1120℃, 소둔 시간 60 ~ 90초에서는 종래 제조방법에 의한 스테인리스 204Cu 냉연강판의 경도값 230 이하를 만족하면서, 표면결함을 유발하지 않고 산세과정에서 산얼룩을 발생하지 않았다. 이는 본 발명 방법의 소둔 영역 내에서는 소둔 온도보다 소둔 시간이 Mn의 외부 확산을 억제하는데 더 큰 영향을 주기 때문임을 알 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 생산 방법에 의한 이상소둔 스케일TEM 사진.

도 2는 204Cu 냉연강판의 표면결함을 나타내는 현미경 사진.

도 3은 204Cu강의 소둔 조업 조건을 나타내는 그래프.

Claims (3)

1. 중량 %로, Cr: 14.5 ~ 15%, Ni: 0.5 ~ 1%, Mn: 9 ~ 10%, Cu: 1.5 ~ 2%, C: 0.07 ~ 0.08%, Si:0.45 ~ 0.55%, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 강을, 1060 ~ 1120℃에서 60 ~ 90초 동안 냉연 연속소둔 열처리한 후, 산세하는 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스테인리스 냉연강판은 경도 230 이하의 기계적 성질을 가지는 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스테인리스 냉연강판은 1㎟당 10개 이하의 소둔결함을 가지는 표면품질이 우수한 스테인리스 냉연강판의 제조방법.

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