KR20120059970A - 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강 - Google Patents

페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하드디스크 드라이브용 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 소둔 공정을 통과한 페라이트계 스테인리스강이 조질압연 공정, 표면마무리 공정 및 형상교정 공정으로 이루어진 정정 공정을 거치도록 제어하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강이 제공된다.

Description

페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강{Manufacturing method of ferritic stainless steel with high surface quality and ferritic stainless steel using the same}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하드디스크 드라이브용 페라이트계 스테인리스강 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스강은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계 및 듀플렉스계 또는 이상계로 분류된다. 이와 같은 스테인리스강에서 페라이트계 스테인리스강은 고가의 니켈(nickel, Ni)을 첨가하지 않으므로 경제성이 우수하여 다양한 분야에서 사용되고 있다.
특히, 하드디스크 드라이브용 페라이트계 스테인리스강은 저광택이면서 형상 품질이 엄격히 요구됨에 따라서 하드디스크 드라이브용 페라이트계 스테인리스강의 품질특성을 향상하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정을 개선함으로써 저광택의 균일한 표면을 갖는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정 조건을 개선하여 하드디스크 드라이브용 스테인리스강의 형상 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소둔 공정을 통과한 페라이트계 스테인리스강이 조질압연 공정, 표면마무리 공정 및 형상교정 공정으로 이루어진 정정 공정을 거치도록 제어하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 상기 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 빛반사 각도 60˚에서 150 내지 420의 범위로 제어될 수 있다.
한편, 상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 빛반사 각도 20˚에서 50 내지 200의 범위로 제어될 수 있다.
또한, 상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 상기 페라이트계 스테인리스강의 해상도는 70 내지 100의 범위로 제어될 수 있다.
한편, 상기 형상교정 공정은 2회 내지 5회 반복되어 수행될 수 있다.
여기서, 상기 소둔 공정은 광휘소둔 공정일 수 있다.
상기 소둔 공정 이전에, 상기 페라이트계 스테인리스강이 냉간압연 공정을 거치도록 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 중량%로, C: 0.025 초과~0.055, Si: 0.20 초과~0.50, Mn: 0.30 초과~0.50, P: 0 초과~0.035, S: 0 초과~0.010, Cr: 16.00 초과~16.60, Ni: 0 초과~0.40, Mo: 0 초과~0.50, Cu: 0 초과~0.50, Al: 0 초과~0.150 및 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 소둔 공정을 통과한 후 조질압연 공정, 표면마무리 공정 및 형상교정 공정으로 이루어진 정정 공정을 거쳐 제조된 페라이트계 스테인리스강이 제공된다.
본 발명에 의하면, 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정을 개선함으로써 저광택의 균일한 표면을 갖는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정 중에서 다단계의 정정 공정을 통하여 우수한 형상 품질을 갖는 하드디스크 드라이브용 스테인리스강을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 페라이트계 스테인리스강 표면의 확대 사진도이다.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정을 개선함으로써 저광택의 균일한 표면을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정 조건을 개선하여 하드디스크 드라이브용 스테인리스강의 형상 품질을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 페라이트계 스테인리스강 표면의 확대 사진도이다.
본 발명은 페라이트계 스테인리스강이 저광택을 가지면서 표면 품질이 향상되도록, 제조 공정 중에서 다단계의 정정 공정을 통하여 우수한 형상 품질을 갖는 조건을 찾고자 하는 것이다.
본 발명에서는 이를 위하여 소둔 공정을 통과한 페라이트계 스테인리스강이 도 1에 도시된 조질압연(skin pass mill, SPM) 공정(S3), 표면마무리(coil polishing mill, CPL) 공정(S4) 및 형상교정(tension leveling line, TLL) 공정(S5)으로 이루어진 정정 공정을 거치도록 제어하여 저광택도 및 우수한 형상 품질을 갖는 공정을 제시한다.
이때, 상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정(S3)에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행(L)할 경우, 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 빛반사 각도 60˚(GS60)에서 150 내지 420의 범위로 제어될 수 있다. 상기 광택도가 150 미만 또는 420 초과일 경우에, 하드디스크 드라이브의 품질 특성상 전자기 반사가 제대로 이루어지지 않으므로 좋지 않은 문제가 있다.
한편, 상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정(S3)에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행(L)할 경우, 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 빛반사 각도 20˚(GS20)에서 50 내지 200의 범위로 제어될 수 있다. 상기 광택도가 50 미만 또는 200 초과일 경우에, 하드디스크 드라이브 품질 특성상 전자기 반사가 제대로 이루어 지지 않으므로 좋지 않은 문제가 있다.
또한, 상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정(S3)에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행(L)할 경우, 상기 페라이트계 스테인리스강의 해상도는 70 내지 100의 범위로 제어될 수 있다. 상기 해상도가 70 미만 또는 100 초과일 경우에, 70 미만의 값이면 전자기 반사에 정확하게 반응하지 않아 좋지 않고, 100 초과의 값이면 리징, 스크래치 등과 같은 표면결함이 너무 눈에 띄는 문제가 있다.
상기 공정에서, 상기 형상교정 공정(S5)은 2회 내지 5회 반복되어 수행되는 것이 하드디스크 드라이브 표면 품질 향상을 위해 바람직하다.
여기서, 상기 소둔 공정은 광휘소둔(bright annealing line, BAL) 공정(S2)이다. 상기 광휘소둔 공정(S2)은 다른 소둔 공정과 달리 환원상 분위기에서 수행되어 페라이트계 스테인리스강 표면에 스케일(scale)이 거의 발생하지 않기 때문에 별도의 산세 공정이 요구되지 않고, 다른 소둔 공정에 비하여 형상 보정 능력이 뛰어난 장점이 있다.
또한, 상기 광휘소둔 공정(S2) 이전에, 상기 페라이트계 스테인리스강은 냉간압연(sendzimir mill, ZRM) 공정(S1)을 거쳐 상기 페라이트계 스테인리스강을 기준으로 상, 하부로 10단의 압연롤이 적재된 20단 압연기로 압연된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라서, 소둔 공정(S2)을 통과한 페라이트계 스테인리스강이 조질압연 공정(S3), 표면마무리 공정(S4) 및 형상교정 공정(S5)으로 이루어진 다단계 정정 공정을 거치도록 제어함으로써, 저광택도의 균일한 표면을 갖는 페라이트계 스테인리스강 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 대상 강종을 페라이트계 스테인리스강인 430강으로 하고, 비교예에서는 대상 강종을 페라이트계 스테인리스강인 430M2강으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 대상 강종인 페라이트계 스테인리스강은 430강은 중량%로, C: 0.025 초과~0.055, Si: 0.20 초과~0.50, Mn: 0.30 초과~0.50, P: 0 초과~0.035, S: 0 초과~0.010, Cr: 16.00 초과~16.60, Ni: 0 초과~0.40, Mo: 0 초과~0.50, Cu: 0 초과~0.50, Al: 0 초과~0.150 및 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 출강 목표로 한다.
이에 비하여, 비교예에 따른 페라이트계 스테인리스강 430M2강은 중량%로, C: 0 초과~0.02, Si: 0.35 초과~0.70, Mn: 0 초과~0.30, P: 0 초과~0.035, S: 0 초과~0.010, Cr: 16.30 초과~16.90, Ni: 0 초과~0.20, Mo: 0 초과~0.50, Cu: 0 초과~0.10, Al: 0 초과~0.150 및 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 출강 목표로 한다.
비교예 및 실시예
이하 본 발명을 비교예 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 저광택을 가지면서 표면 품질이 향상된 하드디스크 드라이브용 페라이트계 스테인리스강 제조를 위한 최적 공정 도출을 위한 테스트 과정을 나타낸 것이다. 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 내지 7 및 실시예 별로 각기 다른 공정 조합을 실시하였다.
Figure pat00001
표 2는 표 1에서 제안한 비교예 1 내지 7 및 실시예 별로 각기 다른 공정 조건을 이용하여 광택도 및 해상도를 측정한 결과이고, 도 2는 1 내지 7 및 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강 표면의 확대 사진도이다.
광택도 및 해상도를 기초로 하여 종합적으로 판정하였을 때, 비교예 1 내지 4 및 6의 경우에는 각각 도 2의 (a) 내지 (d), 그리고 (f)에서 보이는 것과 같이 열위한 표면 형상 품질을 가지는 것을 알 수 있다. 비교예 5의 경우에는 도 2의 (e)에서 보이는 것과 같이 비교적 양호한 표면 형상 품질을 가지는 것을 알 수 있다. 여기서, 비교예 7의 경우에는 소둔산세 공정부터 정정 공정까지가 모두 하나의 연속 공정(Annealing & Pickling & Finish, APF)인 공정을 적용한 경우로, 표면에 미산세 구간이 발생하여 광택도 및 해상도의 측정이 불가능하였다.
상기와 같은 표면 형상 품질을 가지는 비교예 1 내지 4 및 6에 비하여, 본 발명의 실시예의 경우에는 도 2의 (g)에서 보이는 것과 같이 우수한 표면 형상 품질을 가지는 것을 알 수 있다.
여기서, 상기 형상교정 공정(S5)은 2회 또는 5회 반복되어 수행되었다.
본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 상기 조질압연 공정(S3)에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 빛반사 각도 60˚(GS60)에서 254.2로 측정된 데 비하여, 비교예 1 내지 4 및 6의 광택도는 빛반사 각도 60˚(GS60)에서 비교예 5를 제외하면 443.4 내지 509.7의 범위로 측정되어 본 발명의 실시예에 비하여 고광택도를 갖는 것을 알 수 있었다. 비교예 5의 경우에는 316.3으로 다른 비교예에 비하여 광택도가 비교적 낮게 측정되었으나, 비교예 5의 대상 강종이 형상교정 공정을 5회 거치도록 제어된 것이 그 원인인 것이라고 생각된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 상기 조질압연 공정(S3)에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 빛반사 각도 20˚(GS20)에서 98.4로 측정된 데 비하여, 비교예 1 내지 4 및 6의 광택도는 빛반사 각도 20˚(GS20)에서 비교예 5를 제외하면 277.7 내지 469.0의 범위로 측정되어 본 발명의 실시예에 비하여 고광택도를 갖는 것을 알 수 있었다. 비교예 5의 경우에는 116.6으로 다른 비교예에 비하여 광택도가 비교적 낮게 측정되었으나, 비교예 5의 대상 강종이 형상교정 공정을 5회 거치도록 제어된 것이 그 원인인 것이라고 생각된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 해상도는 상기 조질압연 공정(S3)에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 82.1로 측정된 데 비하여, 비교예 1 내지 4 및 6의 해상도는 41.9 내지 80.0의 범위로 측정되어 본 발명의 실시예에 비하여 저해상도를 갖는 것을 알 수 있었다.
Figure pat00002
표 3은 상기한 결과를 기초로 하여, 각 공정이 광택도 및 표면 형상에 미치는 영향을 분석한 것이다.
코일연마(coil grinding, CG) 공정의 경우, 코일연마 공정 이후 조질압연 공정(S3) 진행시 광택도에 미치는 영향은 미미한 것을 알 수 있었다.
냉간압연 공정(S1)의 경우, 냉간압연 공정(S1)의 종류가 TRM 또는 ZRM 공정 모두에서 표면 형상이 양호하였다.
소둔 공정의 경우, 광휘소둔 공정(S2)에 비하여 냉간소둔 공정을 진행한 경우에서 더 고광택을 보였고 표면 형상 또한 열위하였다.
조질압연 공정(S3)의 경우, 형상교정 공정(S5)시의 반곡 교정롤 사양의 부족으로 조질압연 공정(S3)으로 인한 표면형상 교정의 영향이 크다는 것을 알 수 있었다.
표면마무리 공정(S4)의 경우, 저광택도를 갖는 표면 처리에 영향이 크다는 것을 알 수 있었다.
마지막으로, 형상교정 공정(S5)의 경우, 용어 그대로 표면 형상교정의 영향이 크다는 것을 알 수 있었다.
Figure pat00003
본 발명에 의하면, 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정을 개선함으로써 저광택의 균일한 표면을 갖는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페라이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조 공정 중에서 다단계의 정정 공정을 통하여 우수한 형상 품질을 갖는 하드디스크 드라이브용 스테인리스강을 제공할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 소둔 공정을 통과한 페라이트계 스테인리스강이 조질압연 공정, 표면마무리 공정 및 형상교정 공정으로 이루어진 정정 공정을 거치도록 제어하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 빛반사 각도 60˚에서 150 내지 420의 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도는 빛반사 각도 20˚에서 50 내지 200의 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강이 상기 조질압연 공정에서 사용되는 압연롤의 방향과 평행할 때, 상기 페라이트계 스테인리스강의 해상도는 70 내지 100의 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 형상교정 공정은 2회 내지 5회 반복되어 수행되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소둔 공정은 광휘소둔 공정인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소둔 공정 이전에, 상기 페라이트계 스테인리스강이 냉간압연 공정을 거치도록 제어하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  8. 중량%로, C: 0.025 초과~0.055, Si: 0.20 초과~0.50, Mn: 0.30 초과~0.50, P: 0 초과~0.035, S: 0 초과~0.010, Cr: 16.00 초과~16.60, Ni: 0 초과~0.40, Mo: 0 초과~0.50, Cu: 0 초과~0.50, Al: 0 초과~0.150 및 기타 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 소둔 공정을 통과한 후 조질압연 공정, 표면마무리 공정 및 형상교정 공정으로 이루어진 정정 공정을 거쳐 제조된 페라이트계 스테인리스강.
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