KR20120075344A - 표면품질이 우수한 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 친환경 고속 산세 프로세스 - Google Patents

표면품질이 우수한 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 친환경 고속 산세 프로세스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 표면 품질을 요하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조함에 있어서, 강판 표면을 고속으로 산세하는 방법에 관한 것으로서, 탈지 및 소둔 공정을 거친 14% 이하의 크롬을 함유한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세하는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법에 있어서, 황산나트륨을 전해질로 사용하는 전해용액으로 강판 표면의 크롬-리치 스케일을 전해 제거하는 중성염 전해단계; 황산을 전해질로 사용하는 전해용액으로 철-리치 스케일을 전해 제거하는 황산 전해단계; 및 황산, 불산 및 과산화수소를 포함하는 혼산 용액에 침지하는 혼산 침지단계를 포함하며, 전체 산세가 15~240초 내에 완료되는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 고속 산세방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세함에 있어서, 질산을 포함하지 않아, NOx 제거 설비와 탈질 설비의 설치에 대한 부담을 경감시킬 수 있고, 나아가, 과산화수소 농도와 불산 농도에 의해 산세를 조절할 수 있으므로, 컨트롤이 용이하여 고속 생산에 적합하며, 산세 후 품질 또한 기존 산세법에 비하여 향상되어 우수한 품질의 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 생산이 가능하다.

Description

표면품질이 우수한 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 친환경 고속 산세 프로세스{Environmental-Friendly and High Speed Pickling Process for Ferritic Stainless Cold Strip with Good Surface Quality}
본 발명은 높은 표면 품질을 요하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조함에 있어서, 강판 표면을 고속으로 산세하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 산세과정 중 질산을 사용하지 않는 산세방법에 관한 것이다.
스테인리스 냉연강판은 냉간 압연 후에 소정의 기계적 특성을 얻기 위해 800~1150℃의 열처리 과정을 거치게 되는데, 이러한 열처리 과정에서 강판의 표면이 로 내부에서 고온의 산소와 반응하여 표면에 산화스케일(SiO2, (Cr,Fe)3O4)이 생성된다. 이러한 강판 표면의 산화 스케일은 제품에 대한 외관을 나쁘게 하여 강판의 품질을 악화시키며, 또한, 강판의 부식을 야기하는 출발점이 되어, 강판의 내식성을 저하시킨다.
따라서, 통상적으로 미려한 표면품질을 얻고, 내식성을 향상시키기 위해서, 브러쉬, 쇼트 볼 블라스팅 등에 의한 물리적 디스케일링, 황산나트륨, 황산, 질산 전해질을 사용한 전해 디스케일링, 염욕, 혼산 등을 사용한 화학적 디스케일링 등의 다양한 방법을 조합하여 강판 표면의 산화스케일을 제거함으로써 스테인리스 냉연강판을 제조하고 있으며, 이와 같은 스케일링을 제거하는 과정을 산세공정이라고 한다. 이러한 스테인리스 산세공정에서는 미려한 표면품질을 얻고, 또 부동태 피막을 고르게 형성하여 내식성을 확보하기 위해, 질산용액에 강판을 통과시키면서 전류를 가하여 디스케일링을 하는 질산 전해방법과 질산(80~180g/ℓ) 및 불산(2~40g/ℓ)의 혼산을 이용한 화학적 디스케일링 방법으로 산세공정을 행하여 왔다. 질산은 산세조 내의 pH를 낮추어 불산의 활동도를 높이고, 강판 표면에서 용해된 2가 철 이온을 3가로 산화시켜 산세에 적정한 산화환원전위를 유지시켜 준다.
그러나 산세액으로 질산이 사용됨에 따라, 대기 배출 규제물질인 NOx가 발생하고, 또 폐산 및 세척수에서 질산성 질소(NO3-N)가 포함되어 있기 때문에, 국내외 환경 규제 강화에 따른 배출 방류수의 총 질소 제한, 대기 배출 시설의 NOx 농도 제한 등의 환경 규제 조건을 만족시키기 위한 산세공정에 환경오염 방지설비의 추가 설치 및 그 운용비용에 따른 생산단가가 현저히 증가한다는 문제점이 발생한다. 또한 14중량% 이하의 크롬을 함유하여 내식성이 다른 스테인리스 강보다 취약한 저크롬 페라이트 냉연강판을 생산함에 있어, 취약한 내식성에 의해 산용액 중으로의 용해량이 증가하여 NOx와 질산성 질소의 발생이 급격히 증가하는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 질산을 사용하지 않는 산세 방법이 개발되어 왔으며, 이러한 기술로는 산세과정에서 질산을 염산 또는 황산 등으로 대체하고, 부족한 산화력은 과산화수소, 과망간산칼륨, 3가 철 이온 및 공기주입에 의해 보완하는 질산을 사용하지 않는 산세방법이 개발되어 왔다.
구체적으로는, 독일 특허공보 제3937438호에 산세액으로 황산, 불산, 황산철을 이용하고, 과산화수소를 첨가하여 산세용액의 산화환원전위를 300mV 이상 유지하는 기술이 개시되어 있으며, 상기 기술을 시작으로 90년대 이후, 미국 특허공보 제5154774호 및 유럽 특허공보 제236354호에 개시된 바와 같이, 주로 불산과 철 이온, 공기, 과산화수소 또는 용액의 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential, ORP)의 적정 범위를 특정하는 기술들이 계속적으로 등장하였다. 하지만 이들 방법은 대부분 제품의 품질이 까다롭지 않은 선재, 봉강, 후판 등의 제품에 제한적으로 적용될 수 있다는 한계를 가지고 있다.
한편, 미국특허공보 제5908511호에는 황산, 불산, 철염을 함유하며 과산화수소를 정기적으로 투입하고, 습윤제, 광택제, 부식억제제 등의 조성을 조절하여 산세하며, 산세용액의 관리는 Fe(III) 및 이에 따른 ORP로서 자동제어 방식을 취하는 기술이 개시되어 있다. 이를 통해 산세용액인 CLEANOX352 제품을 상용화하여 전 세계적으로 가장 널리 사용되고 있다. 이 방법은 선재 및 열연제품의 경우 실용화되어 사용되고 있으나, 제품 생산단가가 기존 대비 20% 이상 높고, 복잡한 용액조성과 관리방법을 채택하고 있다. 또한, 결정적으로 산세 감량속도가 1.5~3 g/㎡?min 정도로 비교적 느린 산세속도를 갖고 있어, 10~100초 내에 혼산 산세가 완료되어야 하는 고속산세 라인에는 적합하지 않다.
또한, 상기 특허의 개량특허인 유럽 공개특허공보 제1040211호 및 미국 특허공개공보 제2000-560982호에서는 구리 및 염소이온을 산세 조성물에 추가하여 산세속도를 높이는 방법을 제안하였으나, 페라이트계 스테인리스 강판표면에 형성되는 표면전위(Open circuit potential, OCP)가 구리이온의 산화환원전위인 0.1V 보다 낮을 경우, 산세과정에서 강판표면에 구리입자가 석출되어 강판을 변색시킬 우려가 있다. 또한 산세용액에 염소이온이 일정한 농도 이상으로 함유될 경우 공식(pitting corrosion)이 발생할 위험이 있다.
이와 같이 무질산 산세 조성물에 대해서 다양한 기술이 알려져 있으나, 페라이트계 냉연 강판을 고속으로 생산하기에 적합한 산세기술은 알려진 바가 없다.
본 발명은 질산을 사용하지 않으면서도 산세성을 확보하여 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 고속생산에 적합한 전해 산세방법 및 실리콘 산화물을 고속으로 제거하기에 적합한 혼산 산세방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 산세방법에 적합한 질산을 포함하지 않는 혼산 용액을 제공하고자 한다.
나아가, 본 발명은 상기와 같은 산세방법을 통해 얻어진 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제공한다.
본 발명의 일 견지에 있어서, 일 구현예에 따르면, 질산을 포함하지 않는 혼산 용액을 이용하여 14% 이하의 크롬을 함유하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면으로부터 실리콘 산화물을 고속으로 제거하는 실리콘 산화물 산세 방법으로서, 과산화수소를 포함하는 혼산 용액 중에 상기 냉연강판을 침지함으로써 산세공정을 수행하되, 상기 혼산 용액은 황산 70~200g/ℓ 및 자유 불산 1~10g/ℓ를 포함하고, 최초의 혼산용액에는 과산화수소 농도 7g/ℓ 이상을 포함하되, 철 이온은 포함하지 않는, 3-15g/㎡?min의 산세속도를 갖는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 실리콘 산화물 산세 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 산세 공정 중의 과산화수소와 철 이온 농도의 관계는 다음 식
Figure pat00001
을 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 혼산 용액 중에 침지된 냉연 강판의 표면 전위는 -0.2 내지 0.2V로 유지되는 것이 바람직하며, 상기 혼산 용액에 10 내지 100초 동안 혼산 용액에 침지함으로써 산세할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 있어서, 탈지 및 소둔 공정을 거친 14% 이하의 크롬을 함유한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세하는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법을 제공하며, 일 구현예로서, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판으로부터 황산을 전해질로 사용하는 전해용액을 사용하여 (Fe,Cr) 스케일을 전해 제거하는 황산 전해단계; 및 황산, 불산 및 과산화수소를 포함하는 무질산 혼산 용액에 침지하는 혼산 침지단계를 포함하며, 3-15g/㎡?min의 산세속도를 갖는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 황산나트륨 전해질을 포함하는 전해용액을 사용하여 강판 표면으로부터 크롬-리치 스케일을 전해 제거하는 중성염 전해단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 중성염 전해단계는 페라이트계 스테인리스 강판을 50~90℃ 온도의 중성염 전해용액 내에 침지하고, 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 형성되도록 10~30A/dm2의 전류밀도를 0초 초과 90초 이하 동안 인가함으로써 행할 수 있으며, 또한, 상기 중성염 전해 용액 내에 황산 나트륨 전해질을 100~250g/ℓ 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 황산 전해단계는 소둔된 또는 중성염 전해단계를 거친 페라이트계 스테인리스 강판을 30~60℃ 온도의 황산 전해용액에 침지하고, 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 형성되도록 10~30A/dm2의 전류밀도를 5~50초 동안 인가함으로써 행할 수 있으며, 또한, 상기 황산 전해용액은 황산을 50-150g/ℓ 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼산 침지단계는 상기 혼산 침지단계는 과산화수소를 포함하는 혼산 용액에 상기 냉연강판을 10~100초 동안 침지함으로써 산세 공정을 수행하되, 상기 혼산 용액은 황산 70~200g/ℓ 및 자유 불산 1~10g/ℓ를 포함하고, 최초의 혼산용액에는 과산화수소 농도 7g/ℓ 이상을 포함하되, 철 이온은 실질적으로 포함하지 않으며,
또한, 상기 혼산 침지 단계에서 강판의 표면 전위를 -0.2 내지 0.2V 범위로 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 산세 공정 중의 과산화수소는 혼산 용액 중의 철 이온 농도와의 관계에서 다음 식
Figure pat00002
을 만족할 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 있어서, 상기 산세방법을 행하여 얻어진 강판에 관한 것으로서, 상기 강판의 광택도가 130 이상인 저 크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 견지에 있어서, 탈지 및 소둔 공정을 거친 14% 이하의 크롬을 함유한 페라이트계 스테인리스 냉연강판으로부터 실리콘 산화물을 제거하기 위한 혼산 용액에 관한 것으로서, 황산 70~200g/ℓ, 자유 불산 1~10g/ℓ 및 과산화수소를 포함하며, 상기 과산화수소는 혼산 용액 중의 철 이온 농도와의 관계에서 다음 식
Figure pat00003
을 만족하는 실리콘 산화물 제거를 위한 질산을 포함하지 않는 혼산 용액을 제공한다.
본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세함에 있어서, 산세용액 중의 혼산 용액에 질산을 포함하지 않으므로, NOx 및 질산성 질소를 배출하지 않는다. 따라서, NOx 제거 설비와 탈질 설비의 설치에 대한 부담을 경감시킬 수 있다.
나아가, 과산화수소 농도와 불산 농도에 의해 산세를 조절할 수 있으므로, 컨트롤이 용이하여 고속 생산에 적합하다. 또한 산세 후 품질 또한 기존 산세법에 비하여 향상되어 우수한 품질의 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 생산이 가능하다.
또한, 전해산세과정에서 실리콘 산화물을 제외한 Fe, Cr 산화물을 완전하게 제거함으로써, 혼산 용액에 의한 실리콘 산화물 제거를 용이하게 수행할 수 있으며, 혼산조의 산세를 3~15g/㎡?min로 고속으로 수행할 수 있어, 혼산 용액에 의한 실리콘 산화물의 제거 및 평탄화에 10~100초의 짧은 시간 내에서도 수행할 수 있다.
그리고, 용액조성이 간단하여 관리방법이 간단하고, 강판 표면과의 산세반응 이외의 다른 반응이 발생하지 않도록 하여 냉연강판의 표면품질을 확보할 수 있음은 물론, 고속 생산에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따라 열처리된 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 열처리한 강판의 표면을 전자현미경으로 촬영한 사진으로서, A)는 발명예 2에 의해 얻어진 강판의 표면이고, B)는 비교예 4에 따른 강판 표면이다.
도 2는 열처리된 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판에 있어서, 전해처리를 수행한 후의 강판의 단면을 촬영한 전자현미경 사진을 A)에 나타내고, B)에는 전해처리를 수행하지 않은 강판의 단면을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 3은 저크롬 페라이트계 스테인리스 강판을 혼산에 침지한 경우, 강판의 표면전위에 대한 산화환원전위와 과산화수소 농도의 상관관계를 나타내는 그래프로서, A)는 표면전위와 산화화원전위와의 관계를 나타내며, B)는 표면전위와 과산화수소 농도의 관계를 나타낸다.
도 4는 혼산 용액 내에서의 철 이온 농도에 따라 요구되는 최소 과산화수소 농도를 도시한 그래프이다.
도 5는 실시예 7의 발명예 2와 비교예 2에 의해 산세를 행한 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 광택도를 비교한 그래프이다.
본 발명은 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 황산나트륨을 전해질로 사용하는 중성염 전해조, 황산을 전해질로 사용하는 황산 전해조 및 무질산 산세 조성물의 혼산조를 통과시킴으로써 강판 표면의 산화 스케일을 제거하는 방법을 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
일반적으로 페라이트계 스테인리스 냉연강판에는 열처리 후에 통상적으로 100~300nm의 두께의 산화 스케일이 생성되며, 이러한 산화 스케일은 Fe보다 Cr 산화 스케일 함량이 상대적으로 높은 Cr-리치 스케일층, Cr보다 Fe 산화 스케일 함량이 상대적으로 높은 Fe-리치(rich) 스케일층, 산화스케일과 모재의 계면에 존재하는 Si-산화물 층의 다층 구조를 갖고 있다.
상기 스케일 중, Cr-리치 스케일 층은 중성염 전해조에서 제거된다. 상기 중성염 전해조는 황산나트륨 전해질을 포함하는 중성염 전해액을 포함하며, 전류를 강판표면에 통전하기 위한 전극을 포함한다. 이때, 전극조는 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 대전되도록 구성된다.
pH 3~6 범위의 중성염 전해액에 전류가 가해지는 경우, Cr-리치 스케일의 Cr이 Cr6 +의 상태로 우선적으로 용해되어, 강판 표면의 Cr-리치 스케일을 제거할 수 있다. 이때 전해질로서, 황산 나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 황산나트륨 전해질은 전해액 내의 전기전도도를 높여 강판표면으로의 통전율을 높임으로써 Cr-리치 스케일의 용해를 야기한다.
이때 상기 전해액에는 황산나트륨 전해질이 100 내지 250g/ℓ 포함되는 것이 바람직하다. 상기 황산나트륨 전해질이 100g/ℓ 이상인 경우에 크롬의 용해를 위한 적정 전도도를 얻을 수 있다. 그러나, 250g/ℓ를 초과하는 경우에는 황산나트륨이 전해액 내에 석출되어, 설비 배관을 막아 조업을 악화시킬 우려가 있는바, 황산나트륨 전해질은 250g/ℓ 이하로 포함하는 것이 바람직하다.
중성염 전해조 내의 전해질의 전기 전도도는 전해액의 온도와 밀접한 연관성이 있다. 50℃ 이상에서는 크롬의 용해를 위한 적정 전도도를 얻을 수 있으며, 온도가 높아질수록 전도도도 높아진다. 그러나, 전해액의 온도가 90℃를 초과하는 경우에는 조업상 온도 관리가 힘들다. 따라서, 중성염 전해조 내의 전해액의 온도는 50 내지 90℃ 범위인 것이 바람직하다.
한편, 전극을 통해 가해지는 전류는 10A/d㎡ 이상이 바람직하다. Cr-리치 스케일의 Cr을 충분히 용출시킬 수 있다. 그러나, 30A/d㎡를 초과하는 경우에는 전류를 발생하기 위한 정류기(rectifier) 설비가 커져 초기 설비비가 커지는 단점이 있는바, 전류는 10~30A/d㎡ 범위인 것이 바람직하다.
중성염 전해 처리 시간은 90초 이하로 수행한다. 이와 같은 중성염 전해 처리는 필요에 따라 행하지 않고, 황산전해 처리만으로도 철 및 크롬의 산화 스케일을 제거할 수도 있다. 다만, 이 경우에는 황산 전해처리 및 혼산에 부담을 줄 수 있는바, 중성염 처리를 행하는 것이 산세 처리 시간을 보다 단축시킬 수 있어 더욱 바람직하다. 중성염 전해 처리 시간이 90초를 넘는 경우에는 부분적으로 모재에 침식이 발생하여 과산세를 초래할 우려가 있다.
한편, 상기 Fe-리치 스케일 층은 황산 전해조에 의해 제거된다. 상기 황산 전해조는 황산을 포함하는 황산 전해액을 포함하며, 전류를 강판 표면에 통전하기 위한 전극을 포함한다. 이때, 전극조는 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 대전되도록 구성된다.
pH 0~1 범위의 황산 전해액에 전류가 가해질 경우, Fe가 Fe2 +의 상태로 용해된다. 이때 황산의 H+와 SO4 2 -는 용액 내의 전기전도도를 높여 전극에서 강판표면으로의 통전율을 높여주며, 추가적으로 낮아진 pH에 의해 Fe-리치 스케일 층의 철을 화학적으로 용해시킨다.
이때 상기 황산은 50 내지 150g/ℓ인 것이 바람직하다. 황산이 50g/ℓ 이상이 되어야 적정 전도도 이상 유지되며, 따라서 강판표면으로 통전율을 유지할 수 있다. 그러나, 황산이 150g/ℓ를 초과하는 경우에는 화학적 용해가 우세하게 발생하여 스테인리스 냉연강판의 표면이 거칠어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 중성염 전해조의 전해액과 마찬가지로, 황산 전해액은 최소한의 전도도를 얻기 위해 용액 온도가 30℃ 이상이어야 한다. 그러나, 60℃를 초과하는 경우에는 화학적 용해가 과도하게 진행되어 스테인리스 냉연강판의 표면이 거칠어지고, 나아가 강판표면이 검게 변하는 흑변(black smut) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 황산 전해조의 전해액은 30 내지 60℃ 범위의 온도를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 황산 전해조에 가해지는 전류는 10~30A/d㎡ 범위인 것이 바람직하다. 전류가 10A/d㎡ 이하 가해지는 경우에는 페라이트계 스테인리스 강판의 활성 용해가 진행되어 표면이 거칠어지는 문제가 있다. 그러나, 30A/d㎡를 초과하는 경우에는 전류를 발생하기 위한 정류기(rectifier) 설비가 커져 초기 설비비가 커지는 단점이 있는바, 전류는 10~30A/d㎡ 범위인 것이 바람직하다.
이러한 황산 전해처리는 5 내지 50초 동안 행하는 것이 바람직하다. 5초 미만 황산 전해 처리하는 경우에는 충분한 산세효과를 얻을 수 없으며, 50초를 초과하는 경우에는 과산세의 문제를 야기하는바, 상기 범위에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 중성염 전해-황산 전해를 거친 강판 표면에는 Si 산화물층만 남아있게 되는데, 이러한 Si 산화물층은 질소를 포함하지 않는 무질산 혼산 용액에 의해 제거할 수 있다. 상기 혼산 용액은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하며, 이러한 혼산 용액을 포함하는 혼산조에 침지함으로써 중성염 전해-황산 전해를 거친 강판으로부터 Si 산화물층을 제거할 수 있다.
상기 혼산 용액 내에서의 불산 및 황산은 혼산 용액 내에서 다음 반응식 (1) 및 (2)와 같이 해리된다. 즉, 혼산 용액 내에서 불산은 용해하면서 해리되고, 황산이 해리되어 제공하는 H+ 농도, 즉 산도(acidity)에 의해 평형상태가 변하게 된다.
HF → H+ + F- (1)
H2SO4 → HSO4 - + H+ → SO4 2 - + 2H+ (2)
불산의 경우 해리되어 있지 않은 자유불산(Free HF) 상태에서 산세력을 가져, Si 산화물을 용해시키고, 나아가, Si 산화물층과 모재의 계면에 침투하여 Fe를 용해시키며, 이와 같이 용해된 Fe 및 Si 이온은 FeFx (3-x), H2SiF6 등의 형태로 강판 표면으로부터 제거된다. 상기 불산은 혼산 용액에서 1~10g/ℓ, 보다 바람직하게는 1~5g/ℓ 범위의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 1g/ℓ 미만에서는 자유불산으로 존재하는 농도가 적어, Si에 대한 용해력이 부족하고, 이로 인해 강판 표면에 대한 미산세 문제가 발생하고, 10g/ℓ를 초과하는 경우에는 모재의 침식속도가 빨라져서 산세공정 후의 강판 표면이 거칠어진다.
상기한 바와 같이, 불산이 강판 표면의 Si 산화물층을 제거하는 산세력을 제공하므로, 상기 혼산 용액 내에는 일정한 산도 이상으로 유효 자유불산 농도가 유지되는 것이 바람직하다. 따라서, 혼산 용액에는 불산이 해리되지 않도록 하기 위해 일정 농도 이상의 황산이 필요하다. 적합한 황산 농도로는 50~150g/ℓ의 범위이다. 황산 농도가 50g/ℓ 미만인 경우에는 유효 자유불산 농도가 유지되지 않아 불산의 해리가 발생하여 산세력이 약화되므로, 미산세의 문제가 생길 수 있으며, 150g/ℓ를 초과하는 경우에는 황산 희석 조업 중에 발열이 발생하여 조업이 곤란하게 되는 등의 문제가 있는바, 상기 범위의 농도로 황산을 포함하는 것이 바람직하다.
페라이트계 스테인리스 강의 산화스케일 중, Si 산화물은 페라이트계 결정의 그레인 표면 및 그레인과 그레인 간의 결정립계에 모두 존재하며, 결정립계의 Si 산화물은 모재 내부의 더 깊은 위치에까지 존재한다. 오스테나이트계 스테인리스강의 경우에는 결정의 내식성이 높아 결정립계부터 우선적으로 침식되나, 페라이트계 스테인리스 강은 결정의 내식성이 낮기 때문에 결정내부와 결정립 사이의 침식 속도차가 없어 그레인 표면과 결정립계가 선택성 없이 전적으로 용해된다. 따라서, Si 산화물을 모두 제거하기 위해서는 상당 부분의 모재가 용해되어야 한다.
이때, 모재로부터 Fe2 +가 용출되며, 용출된 Fe2 +는 과산화수소와 반응하여 Fe3+로 산화된 후, HF와 결합하여 FeFx (3-x) 로 착화합물을 생성되어 강판표면에서 제거된다. 상기 반응은 다음 반응식 (3) 내지 (6)과 같이 표현할 수 있으며, 이와 같은 과정이 원활하게 진행되어야 산세속도를 높일 수 있다.
Fe0 → Fe2 + + 2e- (3)
Fe2 + + H2O2 → Fe3 + + ?OH + OH- (4)
Fe3 + + 3HF → FeF3 + 3H+ (5)
Cu2 + + 2e- → Cu0 (6)
본 발명자들의 실험에 따르면, 미려한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 얻기 위해서는 3~5g/㎡ 정도의 스케일 및 모재가 혼산조에서 제거되어야 한다. 나아가, 10-100초, 보다 바람직하게는 20-60초 동안 혼산조에 침지함으로써 Si 산화물을 제거하여 고속으로 냉연강판을 생산하기 위해서는 3~15g/㎡?min 정도의 산세속도가 확보되어야 한다.
스테인리스 강은 강종마다 고유한 동전위곡선 전위-전류 사이의 상관관계를 가지고 있으며, 이때 발생하는 전류량을 산세속도로 표현할 수 있다. 결국 표면전위를 조정함으로써 최대 산세속도를 구현할 수 있다. 고속으로 냉연강판을 생산하기 위해 요구되는 3-15g/㎡의 고속 산세속도를 얻기 위해서는 혼산조 내의 냉연강판의 표면전위를 -0.2 내지 0.2V의 범위 사이로 유지하는 것이 바람직하다. 냉연강판의 표면 전위가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 산세가 일어나지 않거나, 부분적으로 미산세 표면을 갖는 산세 불량을 초래할 수 있다. 또한, 산세가 되더라도 냉연강판이 양호한 표면 품질을 얻을 수 없다.
종래에는 산세액 중의 Fe2 +/Fe3 +의 비율을 조절하여, 산세액의 산화환원전위 (Oxidation-reduction potential, ORP)의 제어함으로써 산세를 실시하였다. 그러나, 도 3의 A)에 나타낸 바와 같이, 표면전위와 산화환원전위와의 사이에 어떠한 관련성을 확인할 수 없는바, 상기 표면전위에 대하여는 산화환원전위가 혼산 산세의 어떠한 상관성을 갖는 중요한 인자가 아님을 알 수 있다. 이와는 달리, 크롬 함량이 낮은 페라이트 스테인리스 강의 혼산에서의 표면전위는 혼산조 내에서의 산세과정에서 발생하는 금속 이온 농도, 즉, 주성분인 철 이온 농도와 혼산 용액 중에 잔류하는 과산화수소 농도, 특히 잔류 과산화수소 농도와 상관관계를 갖는 것임을 확인할 수 있다.
상기 혼산 용액 내의 잔류 과산화수소 농도가 부족할 경우에는, 상기 반응식 (4)의 반응이 이루어지지 않아 강판표면의 Fe2 + 농도가 국부적으로 증가하고, 반응식 (3)의 왼쪽 방향의 반응이 우세하게 된다. 이 경우 Fe 및 스테인리스 강에 첨가물 혹은 불순물로 존재하는 Cu 등이 반응식 (6)과 같이 강판표면에 재석출되어 강판표면이 검게 변하는 흑변현상이 발생한다. 따라서 잔류 과산화수소 농도가 항상 일정 농도 이상 존재하여야 한다.
이러한 잔류 과산화수소의 농도는 혼산 용액 중에 존재하는 철 이온 농도와 상관성이 있다. 도 3은 산세액 중의 철 이온 농도에 따른 스트립의 표면전위를, 위에서 살펴본 바와 같은, 고속 산세속도를 얻기 위한 혼산조 내의 냉연강판의 표면전위 -0.2V 이상 유지하기 위한 최소 과산화수소 농도를 나타낸 그래프이다.
동일한 과산화수소 농도에서 철 이온 농도가 증가함에 따라 강판의 표면전위가 점차 증가함을 알 수 있다. 이는 Fe3 + 이온이 산화제로 작용하기 때문이며, Fe3 + 이온이 증가할수록 강판 표면 전위를 유기하기 위한 과산화수소 농도는 감소하는 경향을 보인다. 그러나, Fe3 + 이온이 일정 농도 이상 존재하더라도 과산화수소가 부족할 경우에는 강판의 표면전위는 -0.2V 이하로 감소하여 표면 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 이와 같은 관계로부터, 강판 표면전위를 -0.2V 이상 유지하기 위한 철 이온 농도에 따른 최소 과산화수소 농도를 표현하면 다음 식과 같이 표현된다.
Figure pat00004

구체적으로는, 철 이온 농도가 0일 때 적어도 7g/ℓ 이상의 유효 과산화수소 농도를 포함하여야 하며, 철 이온 농도가 40 이상일 경우에는 1.0g/ℓ 이상 존재해야 한다. 한편, 과산화수소의 농도가 많을수록 추가적인 과산화수소의 첨가의 수고를 피할 수 있어 공정 단순화에 도움이 된다. 그러나, 이러한 과산화수소는 고가이기 때문에, 많은 농도의 과산화수소 사용은 비용증대를 초래하며, 사용 농도에 비례하는 산세 효과의 증대를 가져오는 것은 아니므로, 30g/ℓ를 초과하지 않는 것이 보다 바람직하다.
나아가, 본 발명의 혼산 용액의 온도는 특별하게 한정할 필요가 없는 것으로서, 본 발명의 기술자라면 적절히 설정하여 행할 수 있다. 예를 들면, 20 내지 95℃, 다른 예로서는, 25-80℃, 또 다른 예로서는 25 내지 65℃ 범위로 설정하여 행할 수 있다.
상기한 바로부터, 혼산조 프로세스에서는 산세 용액 중의 황산 및 불산 농도와 잔류 과산화수소의 농도가 산세 효과 증대 및 고속산세의 가장 중요한 인자임을 확인하였다. 따라서, 이들 성분의 농도를 제어할 필요가 있으며, 이러한 각 성분의 농도 제어는, 통상적으로 사용되는 산 분석기를 이용한 황산 및 불산 농도를 조정할 수 있으며, 잔류 과산화수소 농도는 근적외선 분석방법 또는 자동 적정법을 통하여 농도를 분석 및 조절할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고속으로 산세 공정을 수행할 수 있어, 전체 산세 시간이 15 내지 240초 정도로 산세에 소요되는 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있으며, 우수한 품질을 갖는 저크롬 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
실시예
실시예 1
중성염 전해 및 황산전해의 실시 유무에 따른 페라이트계 냉연강판의 산화스케일의 산세성을 확인하기 위해, 14% 이하의 크롬조성을 갖는 페라이트계 스테인리스 강판을 중성염 전해처리 및 황산 전해처리에 의해 각각 Cr-리치 스케일층 및 Fe-리치 스케일층을 제거하였다. 이때, 사용된 중성염 전해용액은 전해질로서 황산나트륨 전해질 150g/ℓ를 포함하며, 용액의 온도는 60℃이고, 150A/d㎡의 전류를 40초간 인가하였다. 나아가 황산 전해용액은 황산 85g/ℓ를 포함하는 pH 1의 용액이며, 용액 온도는 50℃이고, 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 형성되도록 20A/d㎡의 전류를 15초간 인가하였다.
중성염 전해 및 황산 전해를 실시한 강판의 표면과 미처리된 강판의 단면을 전자현미경(SEM)으로 촬영하여 도 1에 나타내었다. 비교를 위해, 전해처리한 강판의 단면을 A)에 나타내고, 전해처리를 하지 않은 강판의 단면을 B)에 나타내었다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 중성염 전해 및 황산 전해를 실시하지 않은 강판의 단면에는 (Cr,Fe)3O4 및 실리콘 산화물이 동시에 잔류하고 있음을 확인할 수 있는 반면, 중성염 전해 및 황산 전해를 실시한 강판의 단면에는 실리콘 산화물만이 잔류하고 있었다.
실시예 2
혼산조 내에서의 표면전위에 따른 냉연강판의 표면 상태를 관찰하기 위해, 상기 실시예 1에서 상기 Fe-리치 스케일층 및 Cr-리치 스케일층이 제거된 14% 이하의 크롬 함량을 갖는 페라이트계 스테인리스 강판을 900℃에서 열처리한 후 실험 시편으로 사용하였다.
상기 시편을 황산 150g/ℓ 및 자유불산 5g/ℓ의 조성을 갖는 45℃의 혼산 용액에 침지한 후, 표 1에 기재된 바와 같이 전위를 -0.5~0.5V 범위에서 변화시키면서 150초 동안 인가하여 혼산 프로세스를 수행하였다.
산세 후의 냉연강판의 표면상태를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰한 후, 산세유무 및 표면거침 정도를 평가하였다. 강판의 표면에 스케일이 잔류하는 경우에는 미산세로 평가하고, 표면거침 정도는 표면조도 3㎛ 이상인 경우를 양호하지 않은 것으로 판단하여 ×로 나타내고, 3㎛ 이하인 경우를 양호한 것으로 판단하여 ○으로 표시하였다. 한편, 미산세인 경우에는 표면거침 정도에 대하여는 평가하지 않았다.
평가 결과를 다음 표 1에 나타낸다. 나아가, 0.1V와 -0.3V의 전위를 인가한 발명예 2 및 비교예 4의 강판의 표면 상태를 전자현미경(SEM)으로 촬영하여 도 2에
인가전위(V) 산세 유무 표면 거침 정도
비교예 1 0.6 × -
비교예 2 0.4 × -
비교예 3 0.3 × -
발명예 1 0.2
발명예 2 0.1
발명예 3 -0.2
비교예 4 -0.3 ×
비교예 5 -0.4 × -
비교예 6 -0.6 × -
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 표면전위가 -0.3~0.2V 인가된 경우에는 혼산 용액에서의 산세가 가능하였다(발명예 1 내지 3 및 비교예 3). 그러나, 비교예 3의 경우에는 표면 거침 정도가 불량하였다. 즉, 도 2로부터, 발명예 2에 의해 얻어진 강판 표면을 나타내는 A)의 경우에는 강판 표면이 결정립에 따라 균일하게 용해된 반면, 비교예 3에 의해 얻어진 강판 표면을 나타내는 B)의 경우에는 양호한 표면품질이 얻어지지 않고, 결정립의 결정면을 따라 결정이 탈락하는 현상이 일어났음을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1, 2, 4 및 5의 경우에는 미산세의 결과를 나타내었다.
이와 같은 결과로부터, 혼산조에서의 표면전위는 -0.2 내지 0.2V 범위에서 인가되는 것이 Si 산화물층의 용해를 위해 적합함을 알 수 있다.
실시예 3
본 실시예는 페라이트계 냉연강판의 혼산 산세에서 -0.2V의 표면전위를 얻기 위한 과산화수소 농도와 철 이온 농도와의 관계를 확인하기 위한 것이다.
실시예 1에서 상기 Fe-리치 스케일층 및 Cr-리치 스케일층이 제거된 14% 이하의 크롬조성을 갖는 페라이트계 스테인리스 강판을 900℃에서 열처리하여 실험 시편으로 사용하였다.
상기 시편을 황산 150g/ℓ 및 자유불산 5g/ℓ의 조성을 갖는 45℃의 혼산 용액에 침지한 후, 상기 혼산 용액에 메탈 이온(Fe3 +)과 과산화수소를 첨가하면서 강판의 표면전위를 측정하였다.
철 이온 농도 변화에 따른 강판의 표면 전위를 측정하고, 철 이온 농도 변화에 따라 강판의 표면 전위를 -0.2V 이상 유지하기 위한 최소 과산화수소 농도를 측정하여, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 4는 강판의 표면전위를 -0.2V 이상 유지하기 위해, 철 이온의 농도 변화에 따른 최소 과산화수소 농도의 변화를 도식화한 그래프이다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 철 이온이 증가함에 따라 강판의 표면전위를 유지하기 위한 최소 과산화수소 농도는 점차 감소하였다. 그러나 철 이온 농도가 40g/ℓ 이상 계속 증가하여도 최소 과산화수소 농도는 1g/ℓ 이하로는 낮아지지 않음을 알 수 있다. 이와 같은 결과로부터, 강판표면전위를 -0.2V 이상 유지하기 위한 철 이온 농도에 따른 최소 과산화수소 농도의 관계를 식으로 나타내면, 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00005

실시예 4
본 실시예는 중성염 전해를 실시하는 경우의 적합한 조업 조건을 확인하고자 하는 것이다.
중성염 전해는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 다만, 전해조의 용액 온도, 인가 전류 및 황산나트륨 농도는 다음 표 2에 기재된 바와 같이 하여 수행하였다.
중성염 전해를 행한 강판의 표면 상태를 관찰하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표면 상태가 양호한 경우는 ○으로 표시하고, 크롬 산화물 스케일이 존재하는 등 표면 상태가 불량한 경우는 ×로 표시한다.
온도(℃) 전류(A/d㎡) 황산나트륨 농도(g/ℓ) 표면 품질
비교예 1 30 20 250 ×
비교예 2 50 5 250 ×
비교예 3 50 10 50 ×
발명예 1 50 10 100
발명예 2 90 30 250
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 전해조 내의 용액 온도가 50~90℃이고, 전해 용액 내에 전해질로 황산나트륨 100~250g/ℓ을 포함하며, 10~30A/d㎡의 전류밀도를 갖는 조건 하에서 중성염 전해를 행한 경우에, 강판 표면 품질이 우수하였다.
실시예 5
본 실시예는 황산 전해를 실시하는 경우의 적합한 조업 조건을 확인하고자 하는 것이다.
황산 전해는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 다만, 전해조의 용액 온도, 인가 전류 및 황산 농도는 다음 표 3에 기재된 바와 같이 하여 수행하였다.
황산 전해를 행한 강판의 표면 상태를 관찰하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. Fe 및 Cr 산화스케일이 모두 제거되어 Si 산화스케일만 잔류하여 표면 상태가 양호한 경우는 ○으로 표시하고, 철 또는 크롬의 산화스케일이 잔존하는 등 표면 상태가 불량한 경우는 ×로 표시한다.
온도(℃) 전류(A/d㎡) 황산나트륨 농도(g/ℓ) 표면 품질
비교예 1 30 5 50 ×
비교예 2 70 5 150 ×
비교예 3 70 30 150 ×
비교예 4 30 10 30 ×
발명예 1 30 10 50
발명예 2 60 20 150
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 전해조 내의 용액 온도가 30~60℃이고, 전해 용액 내에 황산 농도가 50~150g/ℓ이며, 10~30A/dm2의 전류밀도를 갖는 조건 하에서 황산 전해를 행한 경우에, 강판 표면 품질이 우수하였다.
실시예 6
본 실시예는 중성염 전해 및 황산 전해의 적합한 처리 시간을 확인하고자 하는 것이다.
중성염 전해 및 황산 전해 조건은 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 다만, 처리시간은 다음 표 4와 같이 행하였다.
중성염 전해 및 황산 전해의 처리시간에 따른 산세 여부를 관찰하였다. 실리콘 산화물 이외에 크롬이나 철의 스케일이 잔존하지 않는 경우를 ○로 표시하고, 실리콘 산화물 이외에 크롬이나 철의 스케일이 잔존하는 경우를 미산세로, 모재의 침식이 있는 경우에는 과산세로 판단하여, 미산세 및 과산세가 나타나는 경우에는 ×로 표시하여, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
중성염 처리시간(s) 황산전해 처리시간(s) 산세여부
비교예 1 0 5 ×
비교예 2 0 60 ×(과산세)
비교예 3 90 0 ×
비교예 4 90 60 ×(과산세)
발명예 1 0 15
발명예 2 0 50
발명예 3 30 5
발명예 4 90 50
상기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 중성염 전해를 0~120초 범위에서 행하고, 황산 전해를 5~50초 범위에서 행하는 경우에, 강판표면에 가하여, 도 2의 A)와 같이 스테인리스 냉연 강판 표면에는 Si 산화물만이 존재하였으나, 상기 범위를 벗어나는 비교예 1 내지 4의 경우에는 도 2의 B)와 같은 표면 상태를 가져, (Cr, Fe)3O4의 스케일이 존재함을 확인할 수 있었다. 이에 의해 혼산조에서의 처리시간을 최소화할 수 있다.
실시예 7
본 실시예는 혼산조에서의 적합한 처리조건을 확인하고자 하는 것이다.
실시예 1에서와 같이 중성염 전해 및 황산 전해를 행한 강판에 대하여 다음 표 5와 같은 조건으로 혼산 용액에 처리하였다. 이때, 혼산 용액의 처리온도는 상온이며, 과산화수소 농도는 실시예 3과 같이 조절하였다.
이에 따른 산세 여부를 관찰하여 그 결과를 ○ 및 ×로 표시하여 표 5에 나타내었다. 실리콘 산화물이 잔존하지 않는 경우를 ○로 표시하고, 실리콘 산화물이 잔존하는 경우를 미산세로, 모재의 침식이 있는 경우에는 과산세로 판단하고 미산세 및 과산세가 나타나는 경우에는 ×로 표시하였다.
황산(g/ℓ) 불산(g/ℓ) 시간(s) 산세 결과
비교예 1 50 5 100 ×
비교예 2 200 0.5 100 ×
비교예 3 200 0.5 5 ×
비교예 4 250 5 100 ×(과산세)
비교예 5 200 15 100 ×(과산세)
비교예 6 200 5 150 ×(과산세)
발명예 1 70 1 10
발명예 2 100 3 30
발명예 3 200 5 100
발명예 4 150 10 100
상기 표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 황산 70~200g/ℓ, 자유 불산 1~10g/ℓ 및 철 이온 농도에 따른 최소 과산화수소가 1.0 이상으로 이루어지는 산세 조성물에 10~100초 동안 침적하여 산세하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실시예 8
본 실시예는 페라이트계 냉연강판에 대하여 종래의 질산-불산 혼산액과 본 발명에 따른 황산-불산-과산화수소 혼산액을 사용하여 산세하는 경우 강판의 산세 품질을 비교하기 위한 것이다.
크롬 함량이 14% 이하인 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 혼산용액에 산세 처리한 후 광택도를 측정하였다(n=15). 혼산 조건 및 혼산 용액은 각각 다음과 같은 용액을 사용하였다. 상기 각각의 강판에 대하여 측정한 광택도를 도 5에 나타내었다.
비교예 1: 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 실시예 1에 따라 중성염 전해 및 황산 전해를 행한 후, 질산 100g/ℓ 및 불산 3g/ℓ를 포함하는 혼산용액에 30초간 침지하여 산세한 후, 광택도를 측정하였다.
발명예 1: 실시예 7의 발명예 4에 의해 얻어진 강판의 광택도를 측정하였다.
발명예 2: 실시예 7의 발명예 2에 의해 얻어진 강판의 광택도를 측정하였다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 질산산세에 따른 비교예 1의 강판의 경우나, 미산세 상태의 강판에 대하여 본 발명의 혼산 산세방법을 적용한 강판에 비하여 40~60 정도의 광택도 상승 효과가 얻어지는 것을 확인할 수 있어, 본 발명을 적용할 경우에는 산세 후의 강판의 표면품질이 향상됨을 확인할 수 있다.

Claims (15)

  1. 질산을 포함하지 않는 혼산 용액을 이용하여 14% 이하의 크롬을 함유하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면으로부터 실리콘 산화물을 고속으로 제거하는 실리콘 산화물 산세 방법으로서,
    과산화수소를 포함하는 혼산 용액 중에 상기 냉연강판을 침지함으로써 산세공정을 수행하되,
    상기 혼산 용액은 황산 70~200g/ℓ 및 자유 불산 1~10g/ℓ를 포함하고, 최초의 혼산용액에는 과산화수소 농도 7g/ℓ 이상을 포함하되, 철 이온은 포함하지 않는, 3-15g/㎡?min의 산세속도를 갖는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 실리콘 산화물 산세 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 산세 공정 중의 과산화수소와 철 이온 농도의 관계는 다음 식
    Figure pat00006

    을 만족하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 실리콘 산화물 산세 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 혼산 용액 중에 침지된 냉연 강판의 표면 전위를 -0.2 내지 0.2V로 유지시키는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 실리콘 산화물 산세 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 냉연강판은 10 내지 100초 동안 혼산 용액에 침지하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 실리콘 산화물 산세 방법.
  5. 탈지 및 소둔 공정을 거친 14% 이하의 크롬을 함유한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세하는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법에 있어서,
    저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판으로부터 황산을 전해질로 사용하는 전해용액을 사용하여 (Fe,Cr) 스케일을 전해 제거하는 황산 전해단계; 및
    황산, 불산 및 과산화수소를 포함하는 혼산 용액에 침지하는 혼산 침지단계를 포함하며, 3-15g/㎡?min의 산세속도를 갖는, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  6. 제 5항에 있어서, 황산나트륨 전해질을 포함하는 전해용액을 사용하여 강판 표면으로부터 크롬-리치 스케일을 전해 제거하는 중성염 전해단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 중성염 전해단계는 페라이트계 스테인리스 강판을 50~90℃ 온도의 중성염 전해용액 내에 침지하고, 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 형성되도록 10~30A/dm2의 전류밀도를 0초 초과 90초 이하 동안 인가함으로써 행하는 것임을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 중성염 전해 용액 내에 황산 나트륨 전해질이 100~250g/ℓ 포함하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 황산 전해단계는 소둔된 또는 중성염 전해단계를 거친 페라이트계 스테인리스 강판을 30~60℃ 온도의 황산 전해용액에 침지하고, 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 형성되도록 10~30A/dm2의 전류밀도를 5~50초 동안 인가함으로써 행하는 것임을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 산세방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 황산 전해용액은 황산을 50-150g/ℓ 포함하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 혼산 침지단계는 과산화수소를 포함하는 혼산 용액에 상기 냉연강판을 10~100초 동안 침지함으로써 산세 공정을 수행하되, 상기 혼산 용액은 황산 70~200g/ℓ 및 자유 불산 1~10g/ℓ를 포함하고, 최초의 혼산용액에는 과산화수소 농도 7g/ℓ 이상을 포함하되, 철 이온은 실질적으로 포함하지 않는 것임을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 혼산 침지 단계에서 강판의 표면 전위를 -0.2 내지 0.2V 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 산세 공정 중의 과산화수소는 혼산 용액 중의 철 이온 농도와의 관계에서 다음 식
    Figure pat00007

    을 만족하는 것임을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 산세방법.
  14. 제 5항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 산세방법을 행하여 얻어진 강판으로서, 상기 강판의 광택도가 130 이상인 것을 특징으로 하는 저 크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판.
  15. 탈지 및 소둔 공정을 거친 14% 이하의 크롬을 함유한 페라이트계 스테인리스 냉연강판으로부터 실리콘 산화물을 제거하기 위한 혼산 용액으로서,
    황산 70~200g/ℓ, 자유 불산 1~10g/ℓ 및 과산화수소를 포함하며,
    상기 과산화수소는 혼산 용액 중의 철 이온 농도와의 관계에서 다음 식
    Figure pat00008

    을 만족하는 것인, 실리콘 산화물 제거를 위한 질산을 포함하지 않는 혼산 용액.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101353856B1 (ko) * 2012-07-31 2014-01-21 주식회사 포스코 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 저온 고속 산세 프로세스
WO2014021639A1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-06 주식회사 포스코 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 고속 산세 프로세스
KR101359098B1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-12 주식회사 포스코 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 고속 산세 프로세스
KR101382934B1 (ko) * 2012-07-31 2014-04-17 주식회사 포스코 내식성 향상을 위한 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판의 고속 산세 프로세스
CN105431574A (zh) * 2013-07-31 2016-03-23 Posco公司 酸洗高铬铁素体不锈钢的方法
KR101676193B1 (ko) 2015-10-22 2016-11-15 주식회사 포스코 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 산세 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103243339B (zh) * 2013-04-16 2016-03-09 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种中铬超纯铁素体不锈钢连续退火酸洗方法
KR101568477B1 (ko) * 2013-11-08 2015-11-11 주식회사 포스코 고 Si 함유 페라이트 스테인리스강의 소둔·산세 방법
CN104593857A (zh) * 2014-12-16 2015-05-06 张家港浦项不锈钢有限公司 铁素体不锈钢加工方法
CN107587042B (zh) * 2016-07-08 2020-05-19 Posco公司 中低铬铁素体不锈钢冷轧钢板及其酸洗方法
CN107964662B (zh) * 2017-11-02 2019-10-18 马鞍山市宝奕金属制品工贸有限公司 一种提升不锈钢表面光泽度的方法
CN110195250A (zh) * 2018-08-18 2019-09-03 贵州钢绳股份有限公司 一种电镀碱槽辫子接线方法
CN109267142A (zh) * 2018-09-26 2019-01-25 中国民航大学 一种沉淀硬化型不锈钢常温电解酸洗方法
JP7217901B2 (ja) 2020-02-19 2023-02-06 Jfeスチール株式会社 ステンレス鋼の脱スケール液およびステンレス鋼の脱スケール方法
JP7458902B2 (ja) * 2020-05-21 2024-04-01 日鉄ステンレス株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP7174747B2 (ja) 2020-12-07 2022-11-17 住友理工株式会社 防音カバー
CN112779548B (zh) * 2020-12-27 2022-11-01 山东盛阳金属科技股份有限公司 一种300系不锈钢板酸洗系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1255655B (it) * 1992-08-06 1995-11-09 Processo di decapaggio e passivazione di acciaio inossidabile senza impiego di acido nitrico
JP3868069B2 (ja) * 1997-07-31 2007-01-17 株式会社パーカーコーポレーション ステンレス鋼のデスケール装置及びデスケール方法
JPH11172476A (ja) * 1997-12-09 1999-06-29 Daido Steel Co Ltd 鉄系金属の酸洗処理方法及び酸洗処理装置
IT1302202B1 (it) * 1998-09-11 2000-07-31 Henkel Kgaa Processo di decapaggio elettrolitico con soluzioni esenti da acidonitrico.
JP4175463B2 (ja) * 2001-04-09 2008-11-05 エイケイ・スティール・プロパティーズ・インコーポレイテッド ステンレス鋼等級のための過酸化水素酸洗計画
JP4694048B2 (ja) * 2001-06-15 2011-06-01 株式会社パーカーコーポレーション ステンレス鋼の高速デスケーリング処理法
DE10160318A1 (de) * 2001-12-07 2003-06-18 Henkel Kgaa Verfahren zum Beizen von martensitischem oder ferritischem Edelstahl
EP1552035B1 (en) * 2002-10-15 2010-08-25 Henkel AG & Co. KGaA Pickling solution and process for stainless steel
KR20050032201A (ko) * 2003-10-01 2005-04-07 창원특수강주식회사 스테인레스강의 산세방법
KR100666527B1 (ko) * 2005-02-17 2007-01-09 주식회사 한솔케미칼 스테인레스 강철 무질산 산세 처리액
JP4561579B2 (ja) * 2005-10-13 2010-10-13 Jfeスチール株式会社 ステンレス熱延鋼材の酸洗方法及び製造方法
KR100696850B1 (ko) * 2005-10-27 2007-03-19 주식회사 포스코 저크롬 페라이트계 스테인레스강의 고속산세방법
KR101073186B1 (ko) * 2008-12-23 2011-10-12 주식회사 포스코 저크롬 페라이트계 스테인리스강의 산세방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101353856B1 (ko) * 2012-07-31 2014-01-21 주식회사 포스코 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 저온 고속 산세 프로세스
WO2014021639A1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-06 주식회사 포스코 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 고속 산세 프로세스
KR101359098B1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-12 주식회사 포스코 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판을 제조하기 위한 고속 산세 프로세스
KR101382934B1 (ko) * 2012-07-31 2014-04-17 주식회사 포스코 내식성 향상을 위한 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판의 고속 산세 프로세스
CN105431574A (zh) * 2013-07-31 2016-03-23 Posco公司 酸洗高铬铁素体不锈钢的方法
CN105431574B (zh) * 2013-07-31 2018-04-24 Posco公司 酸洗高铬铁素体不锈钢的方法
KR101676193B1 (ko) 2015-10-22 2016-11-15 주식회사 포스코 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 산세 방법

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