KR20120074622A - 페라이트계 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

페라이트계 스테인리스강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서, 상기 스테인리스강 소재에 대해 압연을 실시하되, 상기 소재의 상하부에 위치한 상하부 롤러의 주속을 서로 상이하게 하여 압연을 실시하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.

Description

페라이트계 스테인리스강의 제조방법{method of manufacturing ferritic stainless steel}
본 발명은 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 페라이트계 스테인리스강의 냉간압연시 이주속 압연을 이용하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스강은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계 및 듀플렉스계 또는 이상계로 분류된다. 이와 같은 스테인리스강에서 페라이트강종은 성형가공시 압연방항에 평행하게 연신된 줄무늬 모양의 리징결함이 종종 발생하게 된다. 따라서 페라이트계 스테인리스강에서 이와 같은 리징결함을 저감하기 위한 다양한 방안이 모색되어 왔다. 특히 리징의 발생원인인 두께 중심부에 특정한 결정방위를 가지는 조대한 밴드조직을 깨뜨려 미세하고 균일한 조직을 얻을 경우 상기 리징결함이 저감될 수 있다.
본 발명은 페라이트계 스테인리스강에서 리징결함을 저감하기 위한 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조공정중에서 냉간압연 공정을 제어하여 리징결함이 저감된 스테인리스강을 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서, 상기 스테인리스강 소재를 압연하되, 상기 소재의 상하부에 위치한 상하부 롤러의 주속을 서로 상이하게 하여 압연을 실시하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 상하부 롤러의 속도차이, 상하부 롤러의 직경차이 또는 상하부 롤러의 속도차이와 직경차이의 합이 5%이상이 되도록 하여 주속이 상이하게 제어된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 압연은 냉간압연일 수 있고, 상기 냉간압연은 가역식 압연 또는 비가역식 연속 냉간압연일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소재는 열간압연을 통과한 블랙코일일 수 있다.
본 발명에 의하면, 리징결함을 저감하기 위하여 냉간압연단계에서의 공정 조건을 제어하여 기존에 열간압연공정에서 발생하던 슬립(slip)이나 스티킹(sticking)등의 결함이 발생하지 않는 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조공정중에서 냉간압연공정의 공정조건을 제어하여 압연된 스테인리스강의 조직을 보다 미세하고 균일하게 제어할 수 있다.
도 1a는 종래의 압연방법에 따른 압연 소재의 변형 거동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명의 이주속 압연 방법에 따른 압연 소재의 변형 거동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c들은 본 발명의 이주속 압연방법의 다양한 실시예들을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 압연된 소재의 상부롤 및 하부롤 주속차에 따라 압연된 강판의 평균결정입도를 나타내는 그래프이다.
도 4a는 총 압하율이 10%일 때 종래예에 따른 일반 압연된 소재의 평균 결정입도와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 평균 결정입도를 비교하는 그래프이다.
도 4b는 총 압하율이 20%일 때 종래예에 따른 일반 압연된 소재의 평균 결정입도와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 평균 결정입도를 비교하는 그래프이다.
도 5a는 총 압하율이 10%일 때 종래예에 따른 일반압연된 소재와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 직경크기에 따른 결정 내 조성비를 나타낸다.
도 5b는 총 압하율이 20%일 때 종래예에 따른 일반압연된 소재와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 직경크기에 따른 결정 내 조성비를 나타낸다.
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.
도 1a는 종래의 압연방법에 따른 압연 소재의 변형 거동을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 발명의 이주속 압연 방법에 따른 압연 소재의 변형 거동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 압연 방법, 즉, 스테인리스강 소재를 압연하는 서로 마주하는 상부롤러 및 하부롤러의 주속을 동일하게 하는 경우, 강판의 표층부에는 전단변형이 발생되고, 강판의 중심부에는 평면변형이 발생된다.
도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 이주속 압연 방법, 즉, 상부롤과 하부롤의 속도를 상이하게 제어하는 경우, 강판의 전체 두께에 걸쳐 전단변형만이 발생된다. 이에 따라, 상기 이주속 압연 방법을 이용하여 강판을 압연하는 경우에, 특정한 결정방위를 갖는 조대한 밴드조직을 깨뜨릴 수 있어 압연된 강판의 조직은 미세하고 균일해질 수 있다.
도 2a 내지 도 2c들은 본 발명의 이주속 압연방법의 다양한 실시예들을 개략적으로 나타내는 도면이다. 한편, 아래 도 2a 내지 도 2c들에서는 상하부 롤러의 속도를 상이하게 하여 압연하거나, 상하부 롤러의 직경차이를 두어 압연하거나. 상하부 롤러의 속도와 직경에서 모두 차이를 두어 압연을 실시한다. 이하에서는 이와 같이 상하부 롤러의 속도의 차이, 직경의 차이, 및 속도와 직경의 차이를 모두 설정하여 압연을 실시하는 것을 이주속 압연으로 통칭하기로 한다.
도 2a를 참조하면, 강판(ST)은 서로 동일한 직경을 갖는 상부롤(UR) 및 하부롤(LR)에 의해 압연된다. 이 경우에, 상기 상부롤(UR)이 회전하는 속도와 상기 하부롤(LR)이 회전하는 속도를 상이하게 제어하는 경우에, 상기 강판(ST)에 대해 상기 이주속 압연이 진행될 수 있다. 예컨대, 상기 상부롤(UR)의 제1 회전속도(V1)를 상기 하부롤(LR)의 제2 회전속도(V2)보다 작게 제어하여 상기 강판(ST)에 대해 상기 이주속 압연이 수행될 수 있다.
한편, 도 2a에 도시되는 본 발명의 실시예에서는, 상기 제1 회전속도(V1)와 상기 제2 회전속도(V2)의 차이는 5%이상으로 제어되는 것이 바람직하다. 상기 제1 회전속도(V1)와 상기 제2 회전속도(V2)의 차이가 5% 미만인 경우에, 본 발명에서 목표로 하는 압연된 강판(ST)의 조직의 미세화 효과가 크게 나타나지 않을 수 있다.
도 2b를 참조하면, 강판(ST)을 압연하는 상부롤(UR) 및 하부롤(LR)의 직경이 서로 상이한 경우에, 상기 강판(ST)은 상기 상부롤(UR) 및 상기 하부롤(LR)에 의해 이주속 압연될 수 있다. 예컨대, 상기 상부롤(UR) 및 상기 하부롤(LR)이 서로 동일한 속도로 회전하고, 상기 상부롤(UR)의 제1 직경(D1)이 상기 하부롤(LR)의 제2 직경(D2) 보다 작도록 제어하여 상기 강판(ST)에 대해 상기 이주속 압연이 수행될 수 있다.
한편, 도 2b에서 도시되는 본 발명의 실시예에서는, 상기 이주속 압연된 강판(ST)의 조직이 미세화되는 효과가 향상되도록 상기 상부롤(UR) 및 상기 하부롤(LR)의 직경차이를 5%이상으로 제어하는 것이 바람직하다.
도 2c를 참조하면, 상부롤(UR) 및 하부롤(LR)은 서로 상이한 직경을갖는 동시에 서로 상이한 속도로 회전하여, 상기 강판(ST)에 대해 상기 이주속 압연이 수행될 수 있다.
도 2c에서 도시되는 이주속 압연의 경우, 앞서 도 2a 및 도 2b를 각각 참조하여 설명된 이주속 압연 방법들을 조합한 것으로 볼 수 있다. 이 경우에, 예컨대 상기 상부롤(UR)의 제1 직경(D1)은 상기 하부롤(LR)의 제2 직경(D2) 보다 작고, 상기 상부롤(UR)의 제1 회전속도(V1)는 상기 하부롤(LR)의 제2 회전속도(V2) 보다 작게 설정되어 상기 강판(ST)에 대해 상기 이주속 압연이 수행될 수 있다.
한편, 도 2c에 도시되는 본 발명의 실시예에서는, 상기 상부롤(UR) 및 상기 하부롤(LR)의 회전속도 차이 및 상기 상부롤(UR) 및 상기 하부롤(LR)의 직경차이의 합이 5% 이상으로 제어되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 상기 이주속 압연은 냉간압연공정에 적용될 수 있고, 이에 따라, 상기 이주속 압연이 실시되는 강판은 열간압연공정을 거친 블랙코일일 수 있다. 일반적으로 블랙코일은 열연소둔과 산세를 거쳐 화이트코일로 제조되어 냉간압연을 거치게 되는데, 열간압연된 블랙코일을 열연소둔로를 통과하기 전인 열연소둔로의 전단에 별도의 이주속 압연기를 설치하여 열간압연된 블랙코일이 이주속 압연 후에 열연소둔 산세과정을 통과하게 하는 것도 가능하다. 이 경우에, 이주속 압연에 의한 입도 미세화를 통해 리징을 방지할 수 있으며 열연소재를 20%~30% 압연하여 냉간압연을 하지 않고도 박물재를 생산할 수 있는 효과를 얻을 수도 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 연속 냉간압연 설비의 일부 스탠드에 이주속 설비를 도입하여 화이트코일을 대상으로 이주속 압연을 실시할 수 있다. 이 경우에, 이주속 압연에 의한 입도 미세화를 통해 리징을 방지할 수 있으며, 특히 냉간압연중에 발생하는 리징에 의한 이차결함인 광택도 저감을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 압연된 소재의 상부롤 및 하부롤 주속차에 따른 압연된 강판의 평균결정입도를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 상하롤의 주속차가 증가할수록 상기 소재의 평균 결정 입도는 작아지는 것을 알 수 있다. 예컨대, 상하롤의 주속차가 0%, 즉, 소재를 일반 압연 방식으로 압연한 경우에 평균 결정 입도는 약 70마이크로미터이나, 상하롤의 주속차를 5% 내지 20%로 제어하여 소재를 이주속 압연하는 경우에 소재의 평균 결정 입도는 약 40마이크로미터 내지 50마이크로미터이다. 이는 곧, 소재에 대해 이주속 압연방식을 적용하는 경우에, 소재의 평균 결정 입도를 미세화할 수 있음을 의미한다.
도 4a는 총 압하율이 10%일 때 종래예에 따른 일반 압연된 소재의 평균 결정입도와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 평균 결정입도를 비교하는 그래프이고, 도 4b는 총 압하율이 20%일 때 종래예에 따른 일반 압연된 소재의 평균 결정입도와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 평균 결정입도를 비교하는 그래프이다.
한편, 도 4a 및 도 4b에 도시되는 그래프는 두께가 3mm이고 페라이트계 스테인리스 430강재를 냉간압연한 결과를 나타내고, 소재를 5% 압연한 경우에 그 두께가 2.85mm로 감소되고, 소재를 10% 압연한 경우에 그 두께는 2.7mm로 감소되고, 소재를 20% 압연한 경우에 그 두께는 2.4mm로 감소되었다. 도 4a 및 도 4b에 도시되는 종래예에 해당되는 일반압연 및 발명예에 해당되는 이주속 압연의 세부 실험 조건은 아래 표 1과 같다.
압연조건
 총압하율
(%)
 1패스 2패스 작업롤직경
(상:하)
 속도비
(상:하)
압하율(%) 압하율(%)
정상압연
 10
 5 5 130:130 1:1
20
 10 10 130:130 1:1
이주속 압연
 10
 5 5 92.12:98.17 1:1.156
20
 10 10 92.12:98.17 1:1.156
도 4a를 참조하면, 5% 압하율로 일반압연된 소재의 평균 결정 입도는 72.64 마이크로미터이나, 5% 압하율로 이주속 압연된 소재의 평균 결정 입도는 60 마이크로미터이다. 이는 곧, 이주속 압연 방식으로 소재를 압연하는 경우에, 압연된 소재의 평균 결정 입도를 미세화할 수 있음을 의미한다.
마찬가지로, 10% 압하율로 일반압연된 경우와 이주속 압연된 경우를 비교하면, 이주속 압연된 소재의 평균 결정 입도가 일반 압연된 소재의 평균 결정 입도보다 작음을 알 수 있다.
도 4b를 참조하더라도, 일반압연된 경우보다는 이주속 압연된 소재의와 평균 결정입도가 작은 것을 알 수 있고, 이는 곧, 이주속 압연 방식으로 소재를 압연하는 경우에 결정의 크기를 미세화하는데 효과적임을 알 수 있다.
도 5a는 총 압하율이 10%일 때 종래예에 따른 일반 압연된 소재와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 직경크기에 따른 결정 내 조성비를 나타내고, 도 5b는 총 압하율이 20%일 때 종래예에 따른 일반압연된 소재와 본 발명의 실시예에 따른 이주속 압연된 소재의 직경크기에 따른 결정 내 조성비를 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 이주속 압연된 소재의 경우 100마이크로미터 이상의 크기를 갖는 결정의 조성비가 일반압연된 소재의 경우보다 훨씬 작음을 알 수 있다. 이는 곧, 소재를 이주속 압연하는 경우에, 소재의 결정크기를 감소시킬 수 있는 동시에, 결정의 크기를, 특히 100마이크로미터 이하 범위에서 균일화할 수 있음을 의미한다.
도 5b에서도 마찬가지로, 이주속 압연된 소재의 경우 100마이크로미터 이상의 크기를 갖는 결정의 조성비가 일반압연된 소재의 경우보다 훨씬 작고, 결정의 크기는 거의 100마이크로미터 이하임을 알 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.
UR: 상부롤 LR: 하부롤
ST: 강판 V1: 제1 회전속도
V2: 제2 회전속도

Claims (8)

  1. 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서,
    상기 스테인리스강 소재를 압연하되, 상기 소재의 상하부에 위치한 상하부 롤러의 주속을 서로 상이하게 하여 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상하부 롤러의 속도차이가 5%이상 되도록 주속이 상이하게 제어되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상하부 롤러의 직경차이가 5% 이상 되도록 주속이 상이하게 제어되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상하부 롤러의 속도차이와 상하부 롤러의 직경차이의 합이 5% 이상이 되도록 주속이 상이하게 제어되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압연은 냉간압연인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉간압연은 가역식 압연인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 냉간압연은 비가역식 연속압연인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소재는 열간압연을 통과한 블랙코일인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
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