KR20120064330A - 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법 - Google Patents

내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중량%로, C : 0 초과 0.05% 이하, Si: 0 초과 1.0% 이하, Mn: 0 초과 1.0% 이하, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.02% 이하, Ni : 0 초과 2.0% 이하, Cr : 15% ~ 25%, Cu : 0 초과 1.0% 이하, Nb : 0.1% ~ 0.5%, Al : 0 초과 0.10% 이하, N : 0 초과 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Mo : 0 초과 1.0% 이하, V : 0.01% ~ 0.30%, Zr : 0.01~0.30% 및 B : 0.0010% ~ 0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 실질적으로 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 스테인리스강 열연판을 소둔한 후에 냉간 압연 및 소둔을 실시하되, 상기 냉간 압연후의 소둔온도는 950℃~ 1000℃ 범위로 제어하여 결정립크기가 20㎛ 이하인 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법 {method of manufacturing ferritic stainless steel with improved ridging property}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로, 더욱
상세하게는 리징 특성을 개선하기 위한 페라이트 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
스테인리스강중에서 특히 페라이트계 스테인리스강은 자동차 배기계 부품, 건축자재, 주방용기, 가전제품 등에 주로 사용되고 있으며 딥드로잉에 의한 성형을 하여 부품을 제조하므로 성형성이 중요한 품질특성 중의 하나이다. 또한 성형 후에 표면에 형성되는 결함을 저감하는 것이 중요하다.
페라이트계 스테인리스강의 경우 성형가공시 압연방향에 평행하게 주름형태의 표면결함이 발생되는데 이러한 현상을 리징(ridging)이라 부른다. 리징의 발생원인은 근원적으로 조대한 주조조직에 기인한다. 즉, 주조조직이 압연 또는 소둔공정에서 파괴되지 않고 조대한 밴드조직으로 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께방향 변형거동으로 인해 리징 결함으로 표출된다. 이러한 리징 결함이 심하게 발생할 경우 성형 후에 추가의 연마공정을 필요로 하므로 최종제품의 제조단가를 상승시키는 원인이 된다.
그 동안 많은 연구가들에 의해 페라이트계 스테인리스강의 성형성과 리징성을 개선시키는 다양한 제조방법이 제안되어 왔다. 예로 등축정율을 향상시켜 주상정의 분율을 줄임으로서 리징성을 개선하는 방법이 있다. 이러한 등축정율 제어는 리징을 유발하는 근원적 원인을 해결하는 방법이며, 통상의 압연에 의하여 리징저항성이 우수한 강판을 얻기 위해서는 등축정율의 하한이 60% 수준이 되어야 한다.
또한, 제조공정 중에서 공정변수 조절을 통한 성형성 개선 및 리징 억제의 대표적 사례로서, 재결정을 촉진시키기 위하여 열간압연온도, 열연 조압연 압하율, 열연 사상압연 압하율, 소둔온도 등의 적정화, 냉연 재결정 회수 증가를 위한 냉연시 중간소둔 공정의 추가와 같은 다양한 방법이 공지되어 왔다.
최근에는 집합조직 제어와 관련하여 결정방위 성분의 강도와 제조공정인자와 의 상관성과 관련된 특허가 다수 제안되고 있다.
본 발명은 상기의 요망에 의하여 안출된 것으로, 최종 냉연소재의 리징 높이를 낮추기 위해서, 냉연 및 소둔을 2회 실시하는데 있어서 소둔온도를 조절하여 결정립크기를 개선시키므로서 리징 특성을 향상시키는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 중량%로, C : 0 초과 0.05% 이하, Si: 0 초과 1.0% 이하, Mn: 0 초과 1.0% 이하, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.02% 이하, Ni : 0 초과 2.0% 이하, Cr : 15% ~ 25%, Cu : 0 초과 1.0% 이하, Nb : 0.1% ~ 0.5%, Al : 0 초과 0.10% 이하, N : 0 초과 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Mo : 0 초과 1.0% 이하, V : 0.01% ~ 0.30%, Zr : 0.01~0.30% 및 B : 0.0010% ~ 0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 실질적으로 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 스테인리스강 열연판을 소둔한 후에 냉간 압연 및 소둔을 실시하되, 상기 냉간 압연후의 소둔온도는 950℃ ~ 1000℃ 범위로 제어하는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 냉간압연은 적어도 2회 이상 실시한다.
또한 본 발명에서 상기 냉간압연후의 소둔은 적어도 2회 이상 실시하되 바람직하기로는 2회 실시한다.
본 발명에서 상기 스테인리스강은 결정립크기가 20㎛ 이하이고, 인장시험한 후의 리징 높이가 10㎛ 이하이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 중량%로, C : 0 초과 0.05% 이하, Si: 0 초과 1.0% 이하, Mn: 0 초과 1.0% 이하, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.02% 이하, Ni : 0 초과 2.0% 이하, Cr : 15% ~ 25%, Cu : 0 초과 1.0% 이하, Nb : 0.1% ~ 0.5%, Al : 0 초과 0.10% 이하, N : 0 초과 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Mo : 0 초과 1.0% 이하, V : 0.01% ~ 0.30%, Zr : 0.01~0.30% 및 B : 0.0010% ~ 0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 실질적으로 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 결정립크기가 20㎛ 이하이며 상기 스테인리스강의 인장시험한 후의 리징 높이가 10㎛ 이하이다.
본 발명에 의해 제공된 페라이트계 스테인리스강은 열간압연후에 소둔을 거친 열연판을 냉간압연 및 그 후의 소둔을 적어도 2회 실시하는데 있어서, 소둔온도를 제어하여 결정립 미세화를 통하여 표면의 리징결함을 저하시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면 최종제품의 연마공정 시간 감소로 제조원가 절감효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 실시에에 관한 표면조도 측정 결과를 나타낸 그래프도.
도 2는 본 실시예에 사용된 페라이트계 스테인리스강의 결정립크기와 리징 높이를 나타낸 그래프도.
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 중량%로, C 0.05% 이하, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, P 0.050% 이하, S 0.020% 이하, Ni 2.0% 이하, Cr 15.0 ~ 25%, Cu 1.0% 이하, Nb 0.1~0.5%, Al 0.10% 이하, N 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Mo 1.0% 이하, V 0.01~0.30%, Zr 0.01~0.30% 및 B 0.0010~0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 실질적으로 Fe 및 기타 통상적인 불순물로 이루어진 스테인리스강에 관한 것이다. 본 발명은 상기 스테인리스강을 통상의 방법으로 열간압연한 열연판에 대하여 소둔을 실시한 후에 냉간압연 및 냉간압연 소둔을 실시한다. 이때 상기 냉간압연후의 소둔은 적어도 2회 실시하는 것이 바람직하다. 그리소 상기 냉간압연후의 소둔온도는 950℃ ~ 1000℃로 제어하므로써 제조된 페라이트계 스테인리스강에 대해서 결정립크기가 20㎛ 이하이고 인장시험한 후의 리징 높이가 10㎛ 이하의 페라이트계 스테인리스강을 얻을 수 있다.
본 발명에서 리징의 발생기구는 r값이 낮은 {001} 결정방위를 가지는 결정립이 군집되어 있는 영역과 r값이 높은 {111}<uvw> 결정방위를 가지는 기지와의 소성이방성 차이에 기인하는 것으로 보고되고 있다. 따라서 {001}<110> 결정방위를 가지는 결정립군이 존재하는 경우 리징 높이가 높게 된다. 냉간압연시 압하율 및 압연 횟수에 따라서 집합조직이 달라지게 된다. 즉 냉간압연 및 소둔을 각각 2회 하는 것에 의해 리징을 유발하는 {001}<uvw> 결정방위의 분율이 낮아지게 된다.
본 발명은 냉간압연 및 소둔을 각각 2회 하는 것에 의해 리징을 유발하는 {001}<uvw> 결정방위의 분율을 낮아지게 하여 리징의 발생을 억제할 뿐만 아니라, 열연, 1차 냉연 및 2차 냉연 소둔온도를 적절히 조절하여 결정립크기를 미세화시키므로서 표면조도를 저감시키는데 그 특징이 있다.
(실시 예)
이하 실시 예를 사용하여 본 발명을 설명한다.
상업 생산된 페라이트계 스테인리스강을 실험에 사용하였으며 표 1에 본 실시 예에 사용된 페라이트계 스테인리스강의 합금성분을 나타내었다. 연속주조된 슬라브로 부터 열간압연한 4~5mm 두께의 열연판으로부터 냉간압연을 2회 실시하였다. 각 제조공정별로 온도를 변화시켜 소둔을 실시하였다.
리징을 평가하기 위해 압연 방향에 대해 0도 방향으로 시편을 절단하여 인장시편을 가공한 다음 15% 인장 변형한후 표면조도기로 조도를 측정하여 리징 높이를 측정하였다.
구분 C Si Mn Cr Ni Cu Al Nb N
발명예 0.008 0.40 0.22 19.3 0.16 0.47 0.003 0.44 0.0086
도 1은 본 실시예에 관한 표면조도 측정 결과를 나타낸 그래프도이다. 도면에 도시된 바와 같이 표면도조도가 10㎛ 이하로 나타난다.
한편 표 2는 소둔조건 변화에 따른 냉연 소둔판의 결정립크기와 리징 높이를 나타내었다. 상기 표에 의하면 소둔온도가 낮을수록 결정립 크기가 작게 되고 리징 높이가 낮게 됨을 알 수 있다.
소둔온도(℃) 발명예
열연 1차냉연 2차냉연 결정립크기
(㎛)		 표면조도
(㎛)
950 950 950 20.4 8.21
1000 25.7 9.34
1050 36.7 15.42
1000 950 19.4 9.18
1000 25.2 10.41
1050 38.5 15.77
1050 950 16.2 9.96
1000 29.8 13.46
1050 38.9 15.88
1000 950 950 19.1 8.90
1000 25.3 10.16
1050 38.0 15.01
1000 950 18.6 8.83
1000 29.6 10.62
1050 37.4 14.30
1050 950 15.9 9.48
1000 28.9 10.63
1050 40.3 14.31
1050 950 950 17.6 7.82
1000 27.4 10.26
1050 38.9 14.84
1000 950 17.4 8.51
1000 29.6 11.07
1050 38.8 15.23
1050 950 15.2 9.48
1000 23.8 11.09
1050 39.6 15.98
또한, 도 2에는 본 실시예에 사용된 페라이트계 스테인리스강의 결정립크기와 리징 높이를 나타내었다. 도 2에 의하면 본 발명에서 소둔조건 변화에 따른 냉연 소둔판의 결정립크기와 리징 높이의 상관관계를 보여주고 있다. 즉 결정립 크기가 작을수록 리징 높이가 낮게 나타났다. 따라서 리징 높이가 10㎛ 이하를 만족시키기 위해서는 결정립크기가 20㎛ 이하로 작은 것이 바람직하다. 상기 조건을 충족시키기 위해서는 열연, 냉간압연 및 그 후의 소둔을 각각 2회 실시하는데 있어서, 소둔온도가 950℃~1000℃로 되도록 소둔해야 함을 알 수 있었다.
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.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

Claims (9)

  1. 중량%로, C : 0 초과 0.05% 이하, Si: 0 초과 1.0% 이하, Mn: 0 초과 1.0% 이하, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.02% 이하, Ni : 0 초과 2.0% 이하, Cr : 15% ~ 25%, Cu : 0 초과 1.0% 이하, Nb : 0.1% ~ 0.5%, Al : 0 초과 0.10% 이하, N : 0 초과 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Mo : 0 초과 1.0% 이하, V : 0.01% ~ 0.30%, Zr : 0.01~0.30% 및 B : 0.0010% ~ 0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 실질적으로 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 스테인리스강 열연판을 소둔한 후에 냉간 압연 및 소둔을 실시하되, 상기 냉간 압연후의 소둔온도는 950℃ ~ 1000℃ 범위로 제어하는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉간압연은 적어도 2회 이상 실시하는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉간압연후의 소둔은 적어도 2회 이상 실시하는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 결정립크기가 20㎛ 이하인 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 인장시험한 후의 리징 높이가 10㎛ 이하인 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법
  6. 중량%로, C : 0 초과 0.05% 이하, Si: 0 초과 1.0% 이하, Mn: 0 초과 1.0% 이하, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.02% 이하, Ni : 0 초과 2.0% 이하, Cr : 15% ~ 25%, Cu : 0 초과 1.0% 이하, Nb : 0.1% ~ 0.5%, Al : 0 초과 0.10% 이하, N : 0 초과 0.05% 이하로 구성되고 선택적으로 Mo : 0 초과 1.0% 이하, V : 0.01% ~ 0.30%, Zr : 0.01~0.30% 및 B : 0.0010% ~ 0.0100% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고 나머지는 실질적으로 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 상기 스테인리스강의 결정립크기가 20㎛ 이하인 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스테인리스강 열연판을 소둔한 후에 냉간 압연 및 소둔을 실시하되, 상기 냉간 압연후의 소둔온도는 950℃ ~ 1000℃ 범위로 제어하여 제조된 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 인장시험한 후의 리징 높이가 10㎛ 이하인 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 냉간압연후의 소둔은 적어도 2회 이상 실시하는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
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