KR20130063546A

KR20130063546A - 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강

Info

Publication number: KR20130063546A
Application number: KR1020137011982A
Authority: KR
Inventors: 테츠유키 나카무라; 히로키 오타; 타쿠미 우지로
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-06-14
Also published as: EP2639325A1; EP2639325B1; JP5609571B2; CN103210104A; US20130272912A1; KR101878245B1; TWI465587B; US9157137B2; TWI531665B; JP2012102376A; WO2012063613A1; TW201512426A; TW201221659A; MX2013005094A; ES2733153T3; CN103210104B; MX336833B; EP2639325A4; TR201905116T4

Abstract

Mo나 W 등의 고가의 원소를 첨가하는 일 없이, 가공성을 저하시키지 않고 , 우수한 내산화성을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 것이다. 구체적으로는, mass％로, C: 0.015％ 이하, Si: 0.40∼1.00％, Mn: 1.00％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, Cr: 12.0∼23.0％, N: 0.015％ 이하, Nb: 0.30∼0.65％, Ti: 0.150％ 이하, Mo: 0.10％ 이하, W: 0.10％ 이하, Cu: 1.00％ 미만, Al: 0.20∼1.00％를 함유하고, 그리고 Si≥Al을 충족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이다.

Description

내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강{FERRITIC STAINLESS STEEL WITH EXCELLENT OXIDATION RESISTANCE}

본 발명은, 자동차(automobile)나 오토바이(motorcycle)의 배기관(exhaust pipe), 촉매 외 통재(catalyst outer cylinder;컨버터 케이스(converter case)라고도 함)나 화력 발전 플랜트(thermal electric power plant)의 배기 덕트(exhaust air duct) 등의 고온 환경하에서 사용되는 배기계 부재에 이용하기에 적합한, 우수한 내산화성을 갖는 페라이트계 스테인리스강에 관한 것이다.

자동차의 배기계 환경하에서 사용되는 배기 매니폴드(exhaust manifold), 배기 파이프, 컨버터 케이스, 머플러(muffler) 등의 배기계 부재에는, 열피로 특성(thermal fatigue property)이나 고온 피로 특성(high temperature thermal fatigue property), 내산화성(oxidation resistance)(이하, 이들을 묶어서 「내열성(heat resistance property)」이라고 함)이 우수한 것이 요구되고 있다. 이러한 내열성이 요구되는 용도로는, 현재, Nb와 Si를 첨가한, 예를 들면, Type429(14Cr-0.9Si-0.4Nb계)와 같은 Cr 함유강이 많이 사용되고 있다. 그러나, 엔진 성능의 향상에 수반하여, 배기 가스 온도(exhaust gas temperature)가 900℃를 초과하는 바와 같은 온도까지 상승하게 되면, Type429에서는, 열피로 특성이 불충분해졌다.

이 문제에 대해서는, Nb와 Mo를 첨가하여 고온 내력을 향상시킨 Cr 함유강이나, JIS G4305에 규정되는 SUS444(19Cr-0.5Nb-2Mo), Cr 함유량을 내리고, Nb, Mo, W를 첨가한 페라이트계 스테인리스강 등이 개발되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 그러나, 최근에 있어서의 Mo나 W 등의 희소 금속(rare metal)의 원료의 이상(異常) 폭등 때문에, 염가의 원료를 이용하여 동등한 내열성을 갖는 재료의 개발이 요구되게 되었다.

고가의 원소인 Mo나 W를 이용하지 않는 내열성이 우수한 재료로서는, 예를 들면, 특허문헌 2∼4에 개시되어 있는 것이 알려져 있다. 특허문헌 2에는, 10∼20mass％ Cr강에, Nb: 0.50mass％ 이하, Cu: 0.8∼2.0mass％, V: 0.03∼0.20mass％를 첨가한 자동차 배기 가스 유로 부재용 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 10∼20mass％ Cr강에, Ti: 0.05∼0.30mass％, Nb: 0.10∼0.60mass％, Cu: 0.8∼2.0mass％, B: 0.0005∼0.02mass％를 첨가한 열피로 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 15∼25mass％ Cr강에, Cu: 1∼3mass％를 첨가한 자동차 배기계 부품용 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 이들에 개시된 강은 모두, Cu를 첨가함으로써, 열피로 특성을 향상시키고 있는 것이 특징이다.

일본공개특허공보 2004-018921호 국제공개 2003/004714호 팜플렛 일본공개특허공보 2006-117985호 일본공개특허공보 2000-297355호

그러나, 본 발명자들의 연구에 의하면, 상기 특허문헌 2∼4에 개시된 기술과 같이 Cu를 많이 함유시킨 경우에는, 가공성과 내산화성이 현저하게 저하되는 것이 분명해졌다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, Mo나 W 등의 고가의 원소를 첨가하는 일 없이, 가공성을 저하시키지 않고, 우수한 내산화성을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서 말하는 「내산화성이 우수함」이란, 대기 중 1000℃에서 200시간 유지해도 이상 산화(anomalous oxidation)가 발생하지 않는(산화 증량(weight gain by oxidation, 50g/㎡ 이하) 것을 말한다.

본 발명자들은, Mo나 W 등의 고가의 원소를 첨가하는 일 없이, 가공성을 저하시키지 않고 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 개발할 수 있도록 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, Cu 함유량을 1.0mass％ 미만으로 한 후에, Si 함유량이 0.4∼1.0mass％, Al 함유량이 0.2∼1.0mass％의 범위에서, Si≥Al이 되도록 함으로써, 가공성을 저하시키는 일 없이 1000℃에 있어서의 내산화성(이하, 1000℃ 내산화성이라고 함)이 우수한 것이 되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, mass％로, C: 0.015％ 이하, Si: 0.40∼1.00％, Mn: 1.00％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, Cr: 12.0∼23.0％, N: 0.015％ 이하, Nb: 0.30∼0.65％, Ti: 0.150％ 이하, Mo: 0.10％ 이하, W: 0.10％ 이하, Cu: 1.00％ 미만, Al: 0.20∼1.00％를 함유하고, 그리고 Si≥Al을 충족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 성분에 더하여, 추가로, mass％로, B: 0.0030％ 이하, REM: 0.08％ 이하, Zr: 0.50％ 이하, V: 0.50％ 이하, Co: 0.50％ 이하 및 Ni: 0.50％ 이하 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제공한다.

본 발명에 의하면, 고가의 Mo나 W를 첨가하는 일 없이, 가공성을 저하시키지 않고 1000℃ 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 강은, 자동차 배기계 부재에 적합하다.

도 1은 내산화성(산화 증량)에 미치는 Si 함유량 및 Al 함유량의 영향을 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

우선, 본 발명을 완성하기에 이른 기초 실험에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 성분에 있어서의 ％ 표시는 전부 mass％이다.

C: 0.006％, N: 0.007％, P: 0.03％, S: 0.003％, Mn: 0.2％, Cr: 15％, Nb: 0.49％, Cu: 0.5％, Ti: 0.005％, Mo: 0.01％, W: 0.01％의 성분 조성을 베이스로 하고, Si 함유량을 0.1∼1.5％의 범위, Al 함유량을 0.02∼1.5％의 범위에서 여러 가지 변화시킨 강을, 실험실적으로 용제(溶製)하여 50㎏ 강괴로 하고, 이 강괴를 열간 압연(hot rolling)하고, 열연판 어닐링하고, 냉간 압연(cold rolling)하고, 마무리 어닐링(finishing annealing)하여, 판두께 2㎜의 냉연 어닐링판으로 했다. 상기와 같이 하여 얻은 냉연 강판으로부터 30㎜×20㎜의 시험편을 잘라내어, 이 시험편 상부에 4㎜φ의 구멍을 뚫고, 표면 및 단면(端面)을 ＃320의 에머리지(emery paper)로 연마하고, 탈지 후, 하기의 산화 시험에 제공했다.

<대기 중 연속 산화 시험(continuous oxidation test in air)>

상기 시험편을, 1000℃로 가열된 대기 분위기의 로(furnace) 중에 200시간 유지하고, 가열 시험 전후에 있어서의 시험편의 질량의 차를 측정하여, 단위 면적당의 산화 증량(g/㎡)을 구했다. 시험은 각 2회 실시하고, 1회라도 산화 증량이 50g/㎡ 이상의 결과가 얻어진 경우를 이상 산화라고 평가했다.

도 1은, Si 함유량 및 Al 함유량과 산화 특성과의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도면으로부터, Si 함유량이 0.4％ 이상, Al 함유량이 0.2％ 이상이고, 그리고 Si≥Al의 경우에, 이상 산화가 발생하지 않아, 우수한 내산화성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

본 발명은, 이상과 같은 기초 실험의 결과에 기초하여, 추가로 검토를 더한 결과 완성된 것이다.

이하, 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강에 대해서 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 성분 조성에 대해서 설명한다.

C: 0.015％ 이하

C는, 강의 강도를 높이는 데에 유효한 원소이지만, 0.015％를 초과하여 함유하면, 인성 및 성형성의 저하가 현저해진다. 따라서, 본 발명에서는, C 함유량을 0.015％ 이하로 한다. 또한, 성형성을 확보하는 관점에서는, C 함유량은 낮을수록 바람직하고, 0.008％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 배기계 부재로서의 강도를 확보하려면, C 함유량은 0.001％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.002∼0.008％의 범위이다.

Si: 0.40∼1.00％, Al: 0.20∼1.00mass％, Si≥Al

Si 및 Al은, 모두 내산화성 향상을 위해 중요한 원소이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 1000℃에 있어서 우수한 내산화성을 얻기 위해서는, Si: 0.40％ 이상, Al: 0.20％ 이상, 그리고 Si≥Al을 동시에 충족시킬 필요가 있다. 단, Si 함유량이 1.00％를 초과하면, 가공성이 저하됨과 함께 스케일 박리성도 저하된다. 또한, Al 함유량이 1.00％를 초과하면, 가공성이 저하됨과 함께 오히려 산화가 촉진되어 버린다. 이 때문에, Si 함유량을 0.40∼1.00％의 범위, Al 함유량을 0.20∼1.00mass％의 범위로 하고, Si≥Al을 충족시키는 것으로 했다. 보다 엄격한 환경하에서의 내산화성을 필요로 하는 경우는, Si 함유량을 0.50％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

전술의 범위에서 내산화성이 향상되는 메커니즘(mechanism)의 상세는 반드시 명확하게 되어 있는 것은 아니지만, 이하와 같이 생각할 수 있다.

Si를 0.40％ 이상으로 함으로써 강판 표면에 치밀한 Si 산화물층이 연속적으로 생성되어, 외부로부터의 산소 침입을 억제한다. 또한 Si 산화물상(相) 을 통과하여 내부에 침입해 온 일부의 산소도, Al을 0.20％ 이상으로 함으로써 Al과 결합되어 산화물을 형성한다. 이 때문에, Cr이나 Fe의 산화가 억제되어, 내산화성이 향상된다. 그러나, Si≥Al을 충족시키지 않는 경우, 산화물 생성 표준 에너지(standerd free energy of formation of oxide)가 작은 Al이 Si보다도 우선적으로 산소와 결합되어 버리기 때문에, Si 산화물층이 충분하게 형성되지 않게 되어, 산소의 안쪽으로의 확산을 억제할 수 없게 된다. 이 때문에, Al이나 Cr, Fe의 산화가 현저하게 진행되어 버리게 되어, 이상 산화가 발생하기 쉬워진다.

Mn: 1.00％ 이하

Mn은, 강의 강도를 높이는 원소로서, 탈산제로서의 작용도 갖지만, 과잉하게 함유되면 고온에서 γ상이 생성되기 쉬워져, 내열성을 저하시킨다. 이 때문에, Mn 함유량을 1.00％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.70％ 이하이다. 또한, 강도를 높이는 효과 및 탈산 효과를 얻기 위해서는, 0.05％ 이상이 바람직하다.

P: 0.040％ 이하

P는, 인성을 저하시키는 유해 원소로서, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 이 때문에, P 함유량을 0.040％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.030％ 이하이다.

S: 0.010％ 이하

S는, 신장(elongation)이나 r값을 저하시켜, 성형성에 악영향을 미침과 함께, 스테인리스강의 기본 특성인 내식성을 저하시키는 유해 원소이기도 하기 때문에, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 이 때문에, S 함유량을 0.010％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.005％ 이하이다.

Cr: 12.0∼23.0％

Cr은, 스테인리스강의 특징인 내식성, 내산화성을 향상시키는 데에 유효한 중요 원소이지만, 그의 함유량이 12.0％ 미만에서는, 충분한 내산화성이 얻어지지 않는다. 한편, Cr은, 실온에 있어서 강을 고용(固溶) 강화하고, 경질화, 저연성화하는 원소로서, 특히 그의 함유량이 23.0％를 초과하면, 상기 폐해가 현저해진다. 이 때문에, Cr 함유량을 12.0∼23.0％의 범위로 한다. 보다 바람직하게는, 14.0∼20.0％의 범위이다.

N: 0.015％ 이하

N은, 강의 인성 및 성형성을 저하시키는 원소로서, 0.015％를 초과하여 함유하면, 상기 저하가 현저해진다. 이 때문에, N 함유량을 0.015％ 이하로 한다. 또한, N은, 인성, 성형성을 확보하는 관점에서는, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하고, 0.010％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

Nb: 0.30∼0.65％

Nb는, C, N과 탄화물(carbide), 질화물(nitride) 또는 탄질화물(carbonitride)을 형성하여 고정하고, 내식성이나 성형성, 용접부의 내립계 부식성(intergranular corrosion resistance)을 높이는 작용을 가짐과 함께, 고온 강도(high-temperature strength)를 상승시켜 열피로 특성을 향상하는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과는, 0.30％ 이상 함유시킴으로써 인정된다. 한편, 그의 함유량이 0.65％를 초과하면, Fe와 Nb의 금속간 화합물인 Laves상(Fe₂Nb)이 석출되기 쉬워져, 취화(embrittlement)를 촉진한다. 이 때문에, Nb 함유량을 0.30∼0.65％의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.40∼0.55％의 범위이다.

Mo: 0.10％ 이하

Mo는, 고가의 원소로서, 본 발명의 취지로부터도 적극적인 첨가는 행하지 않는다. 그러나, 원료인 스크랩(scrap) 등으로부터 0.10％ 이하의 범위에서 혼입되는 경우가 있다. 이 때문에, Mo 함유량을 0.10％ 이하로 한다.

W: 0.10％ 이하

W는, Mo와 동일하게 고가의 원소로서, 본 발명의 취지로부터도 적극적인 첨가는 행하지 않는다. 그러나, 원료인 스크랩 등으로부터 0.10％ 이하의 범위에서 혼입되는 경우가 있다. 이 때문에, W 함유량을 0.10％ 이하로 한다.

Cu: 1.00％ 미만

Cu는, 열피로 특성의 향상에는 매우 유효한 원소이지만, 내산화성 및 가공성의 현저한 저하를 초래한다. 이것은 ε-Cu의 석출에 기인한 것이며, 이 ε-Cu는 Cu 함유량이 1.00％ 이상에 있어서 현저한 석출이 인정된다. 한편, Cu는 고용 강화 원소로서도 작용하고, 함유량이 1.00％ 미만의 경우, ε-Cu의 석출 구동력이 작아지기 때문에, Cu는 석출되지 않고 고용 상태가 유지되어, 내산화성이나 가공성의 현저한 저하를 수반하는 일 없이 강(steel)의 강화에 기여할 수 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, Cu 함유량을 0.2％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, Cu 함유량을 1.00％ 미만으로 한다. 바람직하게는, 0.30∼0.80％의 범위이다.

더욱, 바람직하게는, 0.30∼0.70％의 범위이다.

Ti: 0.150％ 이하

Ti는, Nb와 동일하게, C, N을 고정하여, 내식성이나 성형성, 용접부의 입계 부식성을 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, 그러한 효과는, Nb를 함유하고 있는 본 발명의 성분계에서는, 그의 함유량이 0.150％를 초과하면 포화함과 함께, 고용 경화에 의해 강이 경질화한다. 이 때문에, Ti 함유량을 0.150％ 이하로 한다. Ti는 Nb와 비교해서 N과 결합하기 쉬워 조대한(coarse) TiN을 형성하기 쉽다. 조대한 TiN은 균열의 기점이 되기 쉬워 인성을 저하시키기 때문에, 열연 인성이 필요한 경우에는 0.010％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 Ti는 적극적으로 함유시킬 필요는 없으며, 따라서, 하한은 0％를 포함하는 것이다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스강은, 상기 필수로 하는 성분에 더하여 추가로, B, REM, Zr, V, Co 및 Ni 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을, 하기의 범위에서 함유시켜도 좋다.

B: 0.0030％ 이하

B는, 가공성, 특히 2차 가공성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 그러나, 그의 함유량이 0.0030％를 초과하면, BN을 생성하여 가공성을 저하시킨다. 이 때문에, B를 함유시키는 경우는, 그의 함유량을 0.0030％ 이하로 한다. 상기 효과는 0.0004％ 이상에서 특히 유효하게 발휘되기 때문에, 0.0004∼0.0030％의 범위가 바람직하다.

REM: 0.08％ 이하, Zr: 0.50％ 이하

REM(희토류 원소) 및 Zr은 모두, 내산화성을 개선하는 원소로서, 본 발명에서는, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. 그러나, REM 함유량(복수 혼합하는 경우는 합계량)이 0.08％를 초과하면 강이 취화되고, 또한, Zr 함유량이 0.50％를 초과하면 Zr 금속간 화합물이 석출되어 역시 강이 취화된다. 이 때문에, REM을 함유시키는 경우는 그의 함유량을 0.08％ 이하, Zr을 함유시키는 경우는 그의 함유량을 0.50％ 이하로 한다. 상기 효과는, REM이 0.01％ 이상, Zr이 0.0050％ 이상에서 유효하게 발휘되기 때문에, REM 함유량은 0.01∼0.08％, Zr 함유량은 0.0050％∼0.50％의 범위가 바람직하다.

V: 0.50％ 이하

V는, 가공성 및 내산화성의 향상에 유효한 원소이다. 그러나, 그의 함유량이 0.50％를 초과하면, 조대한 V(C, N)를 석출하여, 표면 성상(surface quality)을 열화시킨다. 이 때문에, V를 함유시키는 경우는, 그의 함유량을 0.50％ 이하로 한다. 가공성 및 내산화성을 향상시키는 효과는, 0.15％ 이상에서 유효하게 발휘되기 때문에, 0.15∼0.50％의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.15∼0.40％의 범위이다.

Co: 0.50％ 이하

Co는, 인성의 향상에 유효한 원소이다. 그러나, Co는, 고가의 원소이고, 또한, 그의 함유량이 0.50％를 초과해도, 상기 효과는 포화한다. 이 때문에, Co를 함유시키는 경우는, 그의 함유량을 0.50％ 이하로 한다. 상기 효과는 0.02％ 이상에서 유효하게 발휘되기 때문에, 0.02∼0.50％의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.02∼0.20％의 범위이다.

Ni: 0.50％ 이하

Ni는, 인성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Ni는, 고가이고, 또한, 강력한 γ상 형성 원소이기 때문에, 고온에서 γ상을 생성하고, 그의 함유량이 0.50％를 초과하면 내산화성을 저하시킨다. 이 때문에, Ni를 함유시키는 경우는, 그의 함유량을 0.50％ 이하로 한다. 상기 효과는 0.05％ 이상에서 유효하게 발휘되기 때문에, 0.05∼0.50의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.05∼0.40％의 범위이다.

잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물 중 O는 0.010％ 이하, Sn은, 0.005％ 이하, Mg는, 0.005％ 이하, Ca는, 0.005％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, O는 0.005％ 이하, Sn은, 0.003％ 이하, Mg는, 0.003％ 이하, Ca는, 0.003％ 이하이다.

다음으로, 본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 스테인리스강은, 페라이트계 스테인리스강의 통상의 제조 방법에 의해 제조할 수 있고, 그 제조 조건은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전로(steel converter), 전기로(electric furnace) 등 공지의 용해로(melting furnace)에서 강을 용제하고, 혹은 추가로 래이들 정련(ladle refining), 진공 정련(vacuum refining) 등의 2차 정련(secondary refining)을 거쳐 전술한 본 발명의 성분 조성을 갖는 강으로 하고, 이어서, 연속 주조법(continuous casting) 혹은 조괴(ingot casting)-분괴 압연법(blooming rolling)으로 강편(슬래브)(slab)으로 하고, 그 후, 열간 압연(hot rolling), 열연판 어닐링(hot rolled annealing), 산세(pickling), 냉간 압연(cold rolling), 마무리 어닐링(finishing annealing), 산세 등의 각 공정을 거쳐 냉연 어닐링판(cold rolled and annealed sheet)으로 하는 방법을 적합한 제조 방법으로 들 수 있다. 또한, 상기 냉간 압연은, 1회 또는 중간 어닐링(process annealing)을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 행해도 좋고, 또한, 냉간 압연, 마무리 어닐링, 산세의 각 공정은, 반복해서 행해도 좋다. 또한, 경우에 따라서는, 열연판 어닐링은 생략해도 좋고, 강판 표면의 광택성이 요구되는 경우에는, 냉연 후 혹은 마무리 어닐링 후, 스킨 패스 압연(skin pass rolling)을 행해도 좋다.

보다 바람직한 제조 조건으로서는, 이하에 나타내는 바와 같은 것을 들 수 있다.

열간 압연 공정 및 냉간 압연 공정의 일부 조건을 특정 조건으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제강(製鋼)에 있어서는, 상기 필수 성분 및 필요에 따라서 함유시키는 성분을 함유하는 용강을, 전로 혹은 전기로 등에서 용제하여, VOD법(Vacuum Oxygen Decarburization method)에 의해 2차 정련을 행하는 것이 바람직하다. 용제한 용강은, 공지의 제조 방법에 따라 강 소재로 할 수 있지만, 생산성 및 품질의 관점에서, 연속 주조법에 의한 것이 바람직하다. 연속 주조하여 얻어진 강 소재는, 예를 들면, 1000∼1250℃로 가열되고, 열간 압연에 의해 소망하는 판두께의 열연판이 된다. 물론, 판재 이외로서 가공할 수도 있다. 이 열연판은, 필요에 따라서, 600∼800℃의 배치식 어닐링(batch annealing) 혹은 900∼1100℃의 연속 어닐링(continuous annealing)을 행한 후, 산세 등에 의해 탈스케일되어 열연판 제품이 된다. 또한, 필요에 따라서, 산세의 전에 쇼트 블라스트(shot blasting)하여 스케일 제거(descale)해도 좋다.

또한, 냉연 어닐링판을 얻기 위해서는, 상기에서 얻어진 열연 어닐링판이, 냉간 압연 공정을 거쳐 냉연판이 된다. 이 냉간 압연 공정에서는, 생산상의 사정에 따라, 필요에 따라서 중간 어닐링을 포함하는 2회 이상의 냉간 압연을 행해도 좋다. 1회 또는 2회 이상의 냉간 압연으로 이루어지는 냉연 공정의 총압하율을 60％ 이상, 바람직하게는 70％ 이상으로 한다. 냉연판은, 900∼1150℃, 더욱 바람직하게는 950∼1120℃의 연속 어닐링(마무리 어닐링), 이어서 산세를 행하여, 냉연 어닐링판이 된다. 또한, 용도에 따라서는, 냉연 어닐링 후에 경도(輕度)의 압연(스킨 패스 압연 등)을 더하여, 강판의 형상, 품질 조정을 행할 수도 있다.

이러한 제조 방법에 의해 얻어진 열연판 제품, 혹은 냉연 어닐링판 제품을 이용하여, 각각의 용도에 따른 굽힘 가공(bending work) 등을 행하여, 자동차나 오토바이의 배기관, 촉매 외 통재 및 화력 발전 플랜트의 배기 덕트 혹은 연료 전지 관련 부재(예를 들면 세퍼레이터(separator), 인터 커넥터(inter connector), 개질기 등)로 성형된다. 이들 부재를 용접하기 위한 용접 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며 MIG(Metal Inert Gas), MAG(Metal Active Gas), TIG(Tungsten Inert Gas) 등의 통상의 아크 용접 방법(arc welding)이나, 스폿 용접(spot welding), 심 용접(seam welding) 등의 저항 용접 방법(resistance welding) 및, 전봉 용접 방법(electric resistance welding) 등의 고주파 저항 용접(high- frequency resistance welding), 고주파 유도 용접(high frequency induction welding)이 적용 가능하다.

실시예

[실시예 1]

표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 No.1∼18의 강을 진공 용해로에서 용제하고, 주조하여 50㎏ 강괴로 했다. 이것을 1170℃로 가열 후, 열간 압연하여 판두께 5㎜의 열연판으로 하고, 1040℃의 온도에서 열연판 어닐링하고, 산세했다. 이 열연 어닐링판을 압하율 60％의 냉간 압연하고, 1040℃의 온도에서 마무리 어닐링하고, 평균 냉각 속도 5℃／sec에서 냉각하고, 산세하여 판두께가 2㎜의 냉연 어닐링판으로 했다. No.1∼10은 본 발명의 범위 내의 본 발명예, No.11∼18은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예이다. 또한, 비교예 중, No.11은, SUS444의 조성에 상당하는 것이고, No.12는, Type429의 조성에 상당하는 것이며, No.16, 17, 18은, 각각 특허문헌 2의 발명예 3, 특허문헌 3의 발명예 3, 특허문헌 4의 발명예 5의 조성에 상당하는 것이다. 이상과 같이 하여 얻어진 No.1∼18의 냉연 어닐링판에 대해서, 이하에 나타내는 산화 시험에 제공했다.

<대기 중 연속 산화 시험(continuance oxidation test in air)>

상기와 같이 하여 얻은 각종 냉연 어닐링판으로부터 30㎜×20㎜의 샘플을 잘라내고, 샘플 상부에 4㎜φ의 구멍을 뚫어, 표면 및 단면을 ＃320의 에머리지로 연마하고, 탈지 후, 1000℃로 가열 유지된 대기 분위기의 로(furnace) 내에 매달아, 200시간 유지했다. 시험 후, 샘플의 질량을 측정하고, 미리 측정해 둔 시험 전의 질량과의 차를 구하여, 산화 증량(g/㎡)을 산출했다. 또한, 시험은 각 2회 실시하고, 그의 평균값으로 내산화성을 평가했다.

이 대기 중 연속 산화 시험의 결과를 1000℃ 내산화성으로서 표 1에 병기한다. 1000℃ 내산화성의 칸에 있어서, ○는 이상 산화가 발생하지 않은 것, ×는 이상 산화가 발생한 것을 나타낸다. 표 1로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 범위 내인 본 발명예의 강은, SUS444 조성의 No.11과 동일하게, 이상 산화가 발생하지 않고, 1000℃ 내산화성이 우수하다는 것이 확인되었다. 이에 대하여, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 중 No.11 이외의 강은, 이상 산화가 발생하여 내산화 특성이 뒤떨어져 있는 것이 확인되었다. 또한, 본 발명예에서는 Cu가 1.00％ 미만이기 때문에, 현저한 가공성의 저하는 보이지 않는다. 또한, SUS444 조성의 No.11은, Mo가 1.87％로 다량으로 함유되어 있기 때문에, 본 발명의 범위 외이다.

본 발명의 강은, 자동차 등의 배기계 부재용으로서 적합할뿐만 아니라, 동일한 특성이 요구되는 화력 발전 시스템의 배기계 부재나 고체 산화물 타입의 연료 전지용 부재로서도 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

mass％로, C: 0.015％ 이하, Si: 0.40∼1.00％, Mn: 1.00％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, Cr: 12.0∼23.0％, N: 0.015％ 이하, Nb: 0.30∼0.65％, Ti: 0.150％ 이하, Mo: 0.10％ 이하, W: 0.10％ 이하, Cu: 1.00％ 미만, Al: 0.20∼1.00％를 함유하고, 그리고 Si≥Al을 충족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스강.
제1항에 있어서,
추가로, mass％로, B: 0.0030％ 이하, REM: 0.08％ 이하, Zr: 0.50％ 이하, V: 0.50％ 이하, Co: 0.50％ 이하 및 Ni: 0.50％ 이하 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 페라이트계 스테인리스강.