KR20120074621A - 표면 품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

표면 품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 따르면,냉간 압연된 오스테나이트계 스테인리스강을 냉연 소둔로에서 소둔 시, 상기 냉연 소둔로의 가열대 온도와 라인 스피드(line speed)를 조절하여 표면 색상을 균일한 오스테나이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다. 또한, 상기 가열대 온도는 1165℃ 내지 1175℃ 범위 내에서 제어되고, 상기 라인 스피드는 32mpm (meter per minute)내지 34mpm으로 제어된다.

Description

표면 품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법{method of manufacturing austenitic stainless steel with high surface quality}
본 발명은 표면결함이 저감된 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 띠상줄무늬 결함이 저감되고, 표면 색상이 균일하여 표면의 품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스강은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계 및 듀플렉스계 또는 이상계로 분류된다. 오스테나이트계 스테인리스강 중에서 가장 대표적인 것은 304계 오스테나이트계 스테인리스강으로서, 이는 통상적으로 18Cr-8Ni로 표시되고, 용접성, 성형성 및 가공성 등이 우수하여 널리 사용되고 있다.
한편, 304계 오스테나이트계 스테인리스강의 냉연제품에서 띠상줄무늬 결함에 따라 강의 표면 색상이 불균일해지는 문제가 발생되고 있다. 통상적으로, 상기 띠상줄무늬 결함을 제거하기 위해서는 코일 그라인딩(coil grinding)과 같은 추가적인 강의 표면처리공정이 요구되고, 이에 따라, 표면처리공정에 따른 추가 비용이 발생된다.
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강의 냉연소둔산세(Cold Annealing & Pickling)후 띠상줄무늬 결함이 저감되어 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은, 압연된 오스테나이트계 스테인리스강을 냉연 소둔로에서 소둔 시, 상기 냉연 소둔로의 가열대 온도와 라인 스피드(line speed)를 조절하여 표면 색상을 균일하게 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열대 온도는 1165℃ 내지 1175℃ 범위 내에서 제어되고, 상기 라인 스피드는 32mpm (meter per minute)내지 34mpm으로 제어된다.
또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 304계일 수 있다.
본 발명에 의하면, 오스테나이트계 스테인리스강의 제조공정 중에서 냉연 소둔로에서의 균일한 산화성 스케일 층을 형성하여 압연방향의 띠상줄무늬 결함을 방지할 수 있고, 그 결과, 표면 색상이 균일하여 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다.
도 1a는 냉연소둔산세 공정 이후 띠상줄무늬 결함이 발생된 오스테나이트계 스테인리스강을 나타내는 사진이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 오스테나이트계 스테인리스강의 일부를 확대한 도면이다.
도 1c는 EPMA를 이용하여 띠상줄무늬 결함이 발생된 오스테나이트계 스테인리스강을 촬영한 것을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉연소둔산세 공정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 오스테나이트계 스테인리스강을 나타내는 사진이다.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시 예 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.
또한 본 발명의 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 구성 요소들에 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.
도 1a는 띠상줄무늬 결함이 발생된 오스테나이트계 스테인리스강을 나타내는 사진이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 오스테나이트계 스테인리스강의 일부를 확대한 도면이고, 도 1c는 EPMA를 이용하여 띠상줄무늬 결함이 발생된 오스테나이트계 스테인리스강을 촬영한 것을 나타낸 사진이다.
우선 도 1a를 참조하면, 냉간압연 후 냉연소둔산세(Cold Annealing & Pickling)된 오스테나이트계 스테인리스강은 그 표면에 미세한 띠상줄무늬 결함이 발생될 수 있다. 상기 띠상줄무늬 결함은 오스테나이트계 스테인리스강에서 주로 발생되는 표면 결함으로, 상기 띠상줄무늬 결함은 일종의 광택성 밴드 결함으로서 오스테나이트계 스테인리스강의 전체 표면적에 걸쳐 압연 방향과 나란하게 띠상으로 발생된다. 그 결과, 상기 스테인리스강은 상기 띠상줄무늬 결함에 의해 그 표면의 색상이 불균일하게 보여질 수 있다.
한편, 상기 띠상줄무늬 결함을 발생시키는 요인들 중 하나는 Ni 편석층일 수 있고, 상기 Ni 편석층은 제강을 연속주조할 때 몰드파우더의 불균일 박리에 의해 스테인리스강의 델타 페라이트의 함량의 편차에 따라 스테인리스강 내에 잔존될 수 있다.
도 1b 및 도 1c를 참조하면, 상기 띠상줄무늬 결함이 발생된 오스테나이트계 스테인리스강의 강판(200)의 표면을 확대하였을 때, 상기 강판(200)에서 상기 띠상줄무늬 결함이 발생된 영역을 제1 영역(A1)으로 정의하고, 상기 강판(200)에서 상기 띠상줄무늬 결함이 발생되지 않은 영역을 제2 영역(A2)으로 정의하고, 상기 제1 및 제2 영역들(A1, A2)에 걸쳐있는 가로 길이(L1)가 25mm이고, 세로 길이(L2)가 8mm인 촬영면(15)을 정의한다.
상기 촬영면(15)을 전자선 마이크로 애널라이저(Electron Probe Micro Analyzer, EPMA)를 이용하여 상기 촬영면(15)에 존재하는 물질의 성분을 판별한 결과, 상기 제2 영역(A2) 보다 상기 제1 영역(A1)에 보다 많은 Ni 편석층이 발달됐음을 알 수 있다.
이와 같이 Ni 편석층이 발생된 상태에서 스테인리스강이 냉연소둔로에서 소둔되어 스테인리스강 표면에 산화성 스케일이 형성되는 경우에, 상기 Ni 편석층이 발생된 부분과 상기 Ni 편석층이 발생되지 않은 부분에서 산화성 스케일이 형성되는 차이가 발생될 수 있고, 하나의 스테인리스강 내에서 상기 산화성 스케일이 형성되는 차이에 의해 상기 띠상줄무늬 결함이 발생될 수 있다.
한편, 상기 띠상줄무늬 결함에 따른 스테인리스강의 표면 결함을 저감하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 냉연 소둔로의 가열대 온도 및 라인스피드를 조절하여 상기 띠상줄무늬 결함을 제어하는 방법을 제시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소둔산세공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 소둔산세장비(100)을 이용하여 강판(200)에 대해 소둔산세공정을 진행하는 공정이 대략적으로 도시된다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 강판(200)은 냉간 압연되어 그 두께가 1mm 내지 3mm일 수 있고, 그 폭은 1000mm 내지 1400mm일 수 있고, 상기 강판(200)은 아래 표 1과 같은 화학조성을 갖는 304계 오스테나이트계 스테인리스강일 수 있다.
원소 C Si Mn Cr N Ni Fe
조성
(wt%)		 0.04 0.50 1.20 18.0 0.04 8.0 72.2
상기 소둔산세장치(100)는 냉연소둔로(145) 및 산세처리장치(150)를 포함한다.
상기 냉연소둔로(145)는 강판(200)을 연속으로 소둔처리하는 장치이다. 냉간 압연된 강판(200)이 상기 냉연소둔로(145)에서 소둔되는 동안, 냉간 압연시 상기 강판(200) 내부에 발생된 잔류응력이 제거될 수 있고, 상기 강판(200) 내에 발생되는 재결정 현상에 의해 상기 강판(200)의 조직이 연질화되어 가공성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 냉연소둔로(145)는 예열대(110), 가열대(120), 균열대(130) 및 냉각대(140)를 포함한다. 상술한 구조를 갖는 냉연소둔로(145)에 따르면, 냉간 압연된 강판(200)이 상기 예열대(110) 측으로 제공되어 예열되고, 그 이후에 상기 예열된 강판은 상기 가열대(120)에서 가열된다. 그 이후에, 상기 가열된 강판은 상기 균열대(130)에서 균열대 온도로 일정 시간 동안 열처리되고, 그 이후에 상기 균열대(130)에서 열처리된 강판은 상기 냉각대(140)에서 냉각된다. 또한, 상기 냉연소둔로(145)에서 소둔처리된 강판은 상기 산세처리장치(150) 측으로 투입되어 산세처리된다.
한편, 상기 냉연소둔로(145)는 상기 강판(200)을 상기 예열대(110), 상기 가열대(120), 상기 균열대(130) 및 상기 냉각대(140)를 순차적으로 이동시키는 다수의 이송롤들(160)을 구비할 수 있고, 상기 다수의 이송롤들(160)의 회전속도에 의해 상기 강판(200)이 상기 냉연소둔로(145)를 통과하는 속도인 라인스피드(line speed)가 결정될 수 있다.
한편, 상기 소둔산세장치(100)에 의해 소둔산체처리된 강판(200)에 상기 띠상줄무늬 결함이 발생되는 원인을 파악하기 위하여, 아래 표 2에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제9 비교예들과 본 발명의 제1 내지 제4 실시예들 각각에서 가열대온도, 균열대온도, 및 라인스피드에 따른 상기 소둔산세처리된 강판(200)의 표면품질을 조사하였다.
아래 표 2의 표면품질은 상기 띠상줄무늬 결함에 따른 상기 강판의 표면품질로, '×'로 표시한 것은 강판에 띠상줄무늬 결함이 상대적으로 많이 발생되어 코일 그라인딩 같은 띠상줄무늬 결함을 제거하는 작업이 요구될 수 있고, '○'로 표시한 것은 강판에 띠상줄무늬 결함이 거의 발생되지 않은 상태로 띠상줄무늬 결함을 제거하기 위한 추가 작업이 요구되지 않을 수 있다. 또한, '△'로 표시한 것은 강판에 띠상줄무늬 결함이 보통 수준으로 발생된 상태로, 띠상줄무늬 결함을 제거하기 위하여 추가 작업을 진행하는 것이 바람직할 수 있다.

구분
가열대온도
(℃)
균열대온도
(℃)
라인 스피드
(mpm)		 표면품질
(×: 불량
△: 보통
○: 우수)
비고
제1 비교예 1185 1155 30.6 ×
제2 비교예 1180 1155 30.6 ×
제3 비교예 1175 1155 30.6 ×
제4 비교예 1180 1150 30.6 △ 경질화
제5 비교예 1175 1150 30.6 △ 경질화
제6 비교예 1185 1155 34.3 △ 경질화
제7 비교예 1185 1155 31.5 ×
제8 비교예 1160 1155 34 △ 경질화
제9 비교예 1180 1155 34 △
제1실시예 1165 1155 34 ○
제2실시예 1170 1155 34 ○
제3실시예 1175 1155 34 ○
제4실시예 1175 1155 32 ○
우선, 상기 제1 내지 제9 비교예들 및 상기 제1 내지 제4 실시예들에서는, 균열대 온도를 1150℃ 또는 1155℃로 설정하였다. 즉, 상기 균열대 온도는 모든 비교예들과 모든 실시예들에서 큰 편차 없이 일정하게 유지되는 것으로 간주될 수 있다. 이에 따라, 상기 표 2에 있어서, 상기 강판(200)의 표면 품질은 주로 가열대온도와 라인스피드에 의해 결정되는 것으로 볼 수 있다.
제1, 제2, 제4, 제6, 제7, 제8 및 제9 비교예들을 참조하면, 가열대온도는 1160℃, 1180℃, 및 1185℃ 중 어느 하나로 설정된다. 그 결과, 최종 소둔산세처리된 강판(200)의 표면품질은 불량 또는 보통으로, 이는 제1 내지 제4 실시예들에서 설정된 1165℃ 내지 1175℃ 가열대온도 보다 높거나 낮게 가열대온도가 설정된 경우에, 상기 강판(200)에 상기 띠상줄무늬 결함이 발생됨을 알 수 있다.
또한, 상기 제4, 제5, 제6 및 제8 비교예들에 따른 강판의 표면품질은 상기 제1, 제2, 제3, 제7, 및 제9 비교예들에 따른 강판의 표면품질보다 다소 우수하나, 상기 제4, 제5, 제6 및 제8 비교예들에 따른 강판의 표면 경도는 167Hv(Vickers Hardness)에서 170Hv로 상승하여 강판이 경질화될 수 있다. 특히, 제6 비교예의 경우에, 제1 내지 제4 실시예들에서 설정된 32mpm 내지 34mpm의 라인스피드보다 더 큰 34.4mpm으로 라인스피드가 설정되는 경우에, 상기 강판이 경질화될 수 있음을 알 수 있다.
또한, 제3 및 제5 비교예들을 참조하면, 본 발명의 실시예들에서 설정되는 가열대온도와 유사하게 가열대온도가 1175℃로 설정되나, 라인스피드가 본 발명의 실시예들에서 설정되는 라인스피드 32mpm-34mpm 보다 낮은 30.5mpm로 설정되어 강판(200)의 표면품질은 불량 또는 보통이다.
한편, 제1 실시예 내지 제4 실시예들 각각의 가열대온도는 1165℃ 내지 1175℃이고, 라인스피드는 32mpm 내지 34mpm로 설정된다. 그 결과, 상기 강판의 표면품질은 매우 우수하고, 강판이 경질화되는 현상도 발생되지 않는다.
따라서, 상기 표 2의 결과를 토대로 상기 강판에 띠상줄무늬 결함의 발생을 방지하고, 표면이 경질화되는 것을 방지하기 위해서는, 가열대온도를 1165℃ 내지 1175℃로 설정하고, 라인스피드를 32mpm 내지 34mpm로 설정하는 것이 바람직하다는 결과를 도출할 수 있다. 또한, 이를 바꾸어 말하면, 가열대온도와 라인스피드만을 조절하여 상기 띠상줄무늬 결함에 따른 표면 결함을 용이하게 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들과 같이 가열대온도를 1165℃ 내지 1175℃로 설정하는 경우에, 상기 냉연소둔로(145)에 투입되는 강판에 초기 산화성 스케일 형성에 직접적인 영향을 미치는 가열대온도를 통상적인 가열대온도보다 낮게 설정하는 것으로, 이에 따라, 상기 띠상줄무늬 결함이 발생되는 부분과 발생되지 않는 부분 간에 산화성 스케일을 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들과 같이 라인스피드를 32mpm 내지 34mpm로 설정하는 경우에, 라인스피드를 통상적인 라인스피드보다 크게 설정하는 것으로, 이에 따라, 가열대 구간에서 상기 띠상줄무늬 결함이 발생되는 부분과 발생되지 않는 부분 간에 산화성 스케일이 균일하게 형성되는 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 냉간소둔산세 처리된 오스테나이트계 스테인리스강을 나타내는 사진이다.
도 1a 및 도 3에 각각 도시된 강판의 표면을 비교하면, 도 3에 도시된 강판은 앞서 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 1165℃ 내지 1175℃의 가열대온도와 32mpm 내지 34mpm의 라인스피드로 냉연소둔처리된 강판으로, 도 3에 도시된 강판에서는 띠상줄무늬 결함이 거의 발생되지 않아 전반적으로 강판의 표면 색상이 균일함을 알 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 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 변형 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 소둔산세장비 110: 예열대
120: 가열대 130: 균열대
140: 냉각대 150: 산세처리장치
200: 강판

Claims (10)

  1. 냉간 압연된 오스테나이트계 스테인리스강을 냉연 소둔로에서 소둔 시, 상기 냉연 소둔로의 가열대 온도와 라인 스피드(line speed)를 조절하여 표면 색상을 균일하게 제어하는 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열대 온도는 1165℃ 내지 1175℃ 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 라인 스피드는 32mpm (meter per minute)내지 34mpm으로 제어되는 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉연 소둔로의 가열대 후의 균열대 온도는 1150℃ 내지 1155℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 두께가 1mm 내지 3mm로 냉간 압연되는 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테인리스강의 폭은 1000mm 내지 1400mm인 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 304계열인 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
  8. 냉간 압연된 오스테나이트계 스테인리스강을 32mpm 내지 34mpm 의 라인스피드로 1165℃ 내지 1175℃의 가열대 온도로 냉연 소둔되어 제조된 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 304계열인 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테인리스강의 두께는 1mm 내지 3mm이고, 상기 스테인리스강의 폭은 950mm 내지 1400mm인 것을 특징으로 하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강.
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