KR20130074219A - 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법 - Google Patents

응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130074219A
KR20130074219A KR1020110142165A KR20110142165A KR20130074219A KR 20130074219 A KR20130074219 A KR 20130074219A KR 1020110142165 A KR1020110142165 A KR 1020110142165A KR 20110142165 A KR20110142165 A KR 20110142165A KR 20130074219 A KR20130074219 A KR 20130074219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stainless steel
ferritic stainless
corrosion
steel
less
Prior art date
Application number
KR1020110142165A
Other languages
English (en)
Inventor
유한진
강형구
박광희
하헌재
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020110142165A priority Critical patent/KR20130074219A/ko
Publication of KR20130074219A publication Critical patent/KR20130074219A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 희소 원소를 첨가하지 않으면서도 고유황 연료 사용 환경에서의 응축수 부식 특성이 STS 439 소재와 동등 이상의 내식성을 가질 수 있는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.. 이러한 구성에 의하여, 고유황 연료지역에서 제조 원가의 상승 없이 STS 439 소재와 동등 수준 이상의 내식성을 가지는 자동차 배기계용 부품의 제조가 가능하다.

Description

응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법{Ferrite stainless steel having excellent corrosion resistance in condensation water and manufacturing method using the same}
본 발명은 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차 배기계용 부품에 적용되는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 자동차 배기계용 부품인 머플러의 케이스, 파이프, 플레이트 부재 등의 사용온도는 400℃ 이하이기 때문에 주로 STS 409L, 439, 436L 등의 페라이트 스테인리스강이 적용된다.
예를 들어, STS 409L 소재는 Cr이 11% 정도이며, C, N를 Ti으로 안정화하여 용접부의 예민화 방지와 가공성이 우수한 강종으로, 700℃ 이하의 온도에 주로 사용을 하고 있다. 그리고, STS 409L 소재는 자동차 배기계에서 발생하는 응축수 성분에 대하여 다소의 부식저항성을 가지기 때문에 자동차 배기계용 부품으로 가장 많이 사용되고 있는 강종이다. STS 439는 C, N를 Ti으로 안정화하여 Cr을 17% 정도 함유하고 있는 강이다. 그리고, STS 436L은 STS 439에 Mo을 약 1% 정도 함유한 강으로, 우수한 응축수부식 특성과 내발청부식 특성을 가진다.
최근 자동차 산업의 경우 중국, 중남미, 인도 등의 국가에서의 자동차 생산 보급율이 급격하게 증가하고 있다. 그러나, 이들 국가의 경우 가솔린 성분 중에 유황(S) 함유량이 기타 선진국에 비하여 상당히 많이 함유되어 있는 실정에 있다. 실 예로 한국, 일본의 경우 가솔린 성분 중에 S 함유량을 10ppm 이하로 규정하고 있지만, 중국의 경우 500ppm 이하로 규정되어 있으며, 실제로는 그 이상의 S 성분을 함유하고 있다.
가솔린 성분 중, S 성분은 자동차 배기가스의 응축수 성분 중의 SO4 2 - 이온으로 농축되어 pH가 2 이하인 고부식성의 황산(H2SO4) 분위기로 변화한다. 이상과 같이, 가솔린 성분 중 S 성분이 많이 함유되어 있는 지역에서의 자동차 머플러 소재의 경우 통상적으로 STS 409L 소재가 가장 많이 사용된다. 이러한 STS 409L 소재의 경우, 자동차 메이커의 품질보증기한 충족이 불가능한 상황에 있다. 이에 따라, 자동차 머플러 소재로, 점차적으로 STS 439, 436L 등과 같이, Cr 성분을 17% 이상 함유한 고Cr 계통의 스테인리스강 소재의 적용이 바람직하다.
그러나, 이들 소재의 경우 자원 가격이 점점 상승하고 있기 때문에, Mo 등의 고가의 원소를 첨가하지 않거나, 미량의 원소 첨가로 STS 439 또는 436L 소재와 동등 이상의 응축수 부식 특성을 갖는 스테인리스 소재의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 STS 409L 소재에 미량의 Sn을 첨가한 것으로, 희소 원소를 첨가하지 않으면서도 고유황 연료 사용 환경에서의 응축수 부식 특성이 STS 439 소재와 동등 이상의 내식성을 가질 수 있으며, 제조성과 가공성의 저하를 초래하지 않는 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이때, 상기 페라이트계 스테인리스강은 Ti/(C+N)값이 12 이상을 만족할 수 있다.
그리고, 상기 페라이트계 스테인리스강은 최대부식전류밀도가 1.0㎃ 이하일 수 있다.
또한, 상기 페라이트계 스테인리스강은 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하는 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 1050℃ 내지 1180℃의 온도로 가열하는 단계; 및 상기 슬라브를 1020℃ 내지 1200℃의 마무리 압연온도로 열간압연하는 단계;를 포함한다.
더욱이, 상기 열간압연 단계 이후에 냉간압연 단계를 더 포함하고, 상기 냉간압연 시 냉간압하율을 70~80% 범위로 제어할 수 있다.
게다가, 상기 냉간압연 단계 이후에 산세 단계를 더 포함하고, 상기 산세 시 중성염-황산-혼산 용액을 사용할 수 있다.
또한, 냉간압연 단계 이후에 산세 단계를 더 포함하고, 상기 산세 시 산세용액으로 중성염을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 STS 409L 소재에 미량의 Sn을 첨가함으로써, 원가상승 및 제조성의 저하를 초래하지 않으면서도 STS 439와 동등 이상 수준의 응축수 부식 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 소재를 머플러용 파이프 부재, 셀 등의 배기계 엔드파트용 등으로 사용할 경우, 고유황 연료지역에서 제조 원가의 상승 없이 STS 439 소재와 동등 수준 이상의 내식성을 가지는 자동차 배기계용 부품의 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명의 필수원소인 Sn 첨가강과 무첨가강의 자동차 배기계 응축수용액에서의 양극분극 특성을 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 고순도 페라이트 스테인리스강의 최대부식 측정결과를 나타내는 그래프.
이하 첨부한 도면을 참고하여 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.
일반적으로 고가의 원소를 첨가하지 않고, 미량의 원소를 첨가하여 STS 439 또는 436L 소재와 동등 이상의 응축수 부식저항성을 가지도록 하기 위한 방안이 다수 제안되었다. 먼저, 일본공개특허 평06-145906호에서는 Mo를 첨가하지 않고 Cu:0.3∼2.0%, P:0.06∼0.5%를 첨가시키는 것으로, 17Cr 이상의 내식성을 확보하는 것이 개시되어 있다. 그러나 Cu, P은 고용 강화원소로 있고, 이들을 다량 첨가시키는 것은 가공성 열화가 발생한다. 자동차 배기계 부품에 적용되는 소재는 내식성 이외에 가공 등의 성형성이 충족되지 않으면 적용이 불가능하게 된다.
그리고, 일본공개특허 제2005-146345호에서는 0.02∼0.2%의 Sb을 첨가시키는 것으로 내산화성을 향상시키는 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허 평11-092872호에서는 0.05∼0.1%의 Sb, Sn의 1종 이상을 첨가시키는 것으로 P의 입계편을 방지하는 스테인리스강이 개시되어 있다. 그러나 이들 발명에는 고유황 연료사용에 따른 자동차 배기계의 응축수 부식 특성에 대해 개시되지는 않았다.
따라서, 본 발명에서는 고순도 페라이트계 스테인리스강의 내식성에 영향을 미치는 미량원소, 특히 Sn의 첨가 효과에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 이러한 페라이트계 스테인리스강은 Sn의 표면 농화석출에 의해 Si의 내공식성이 향상됨에 따라 자동차 배기계 응축수 환경에서의 내식성을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 필수원소인 Sn 첨가강과 무첨가강의 자동차 배기계 응축수용액에서의 양극분극 특성을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 자동차 배기계 응축수 용액에서의 양극분극 특성 실험을 위하여, 75℃를 유지한 상태의 자동차 배기계 응축수를 모사한 용액에 Sn을 첨가한 스테인리스강과 Sn을 첨가하지 않은 스테인리스강을 침지하여 실험하였다.
Sn을 첨가한 강과 Sn을 첨가하지 않은 강의 부식전위는 모두 대략 -600㎷ 정도로 유사한 부식전위값을 가지고 있다. 그러나, Sn을 첨가한 강의 경우, 활성태 영역에서 부동태 구간으로 이행하는 전위의 값이 Sn을 첨가하지 않은 강보다 낮은 값을 가지고 있다. 또한, Sn을 첨가한 강은 활성태 구간에서의 최대부식전류값이 Sn을 첨가하지 않는 강에 비하여 약 10배 이상 낮은 값을 가지고 있다. 또한, 부동태 구간에서의 부식전류밀도(부동태유지전류밀도)의 경우, Sn을 첨가한 강과 Sn을 첨가하지 않은 강 모두 동일한 부식전류밀도를 나타내고 있으며, 이를 통하여 치밀한 부동태피막이 형성된 것으로 판단된다.
이상의 전기화학적 양극분극 특성으로부터 Sn 첨가강의 경우 pH가 3 정도의 산성분위기에서 SO4 2 -이온이 다량 함유된 분위기에서 우수한 내식성을 가지는 것을 가지는 것을 발견하였다. 이러한 pH가 3정도 SO4 2 - 이온이 5000ppm Cl-이온이 함유된 분위기는 가솔린 성분 중 S 성분이 500ppm 정도로 아주 높은 중국과 같은 지역에서의 자동차 배기계 머플러 소재의 부식 상황을 반영하고 있다.
도 2는 본 발명의 고순도 페라이트 스테인리스강의 최대부식 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명자들은 자동차 배기계 소재의 응축수 환경을 평가할 수 있는 일본 자동차 공업규격협회의 JASO-M611-92에 의거하여 응축수 부식시험 평가결과의 예를 나타내고 있다. 부식깊이는 시험편의 30개소 부분의 깊이를 측정하여 최대 부식깊이를 나타내고 있다. 이러한 최대 부식깊이의 경우, 11Cr (STS 409L)에 Sn을 첨가함에 따라 부식깊이가 급격하게 감소하였다. Sn의 첨가량을 0.1%, 0.2%로 함에 따라 부식깊이는 점점 감소하고 있지만 감소의 폭은 크지 않다. 이때, 11Cr에 Sn을 0.1% 첨가한 경우 최대 부식깊이는 17Cr(STS 439)와 유사수준의 부식깊이를 나타내고 있다.
Sn은 저융점 금속으로 열간가공 시에 열간가공성을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명자들은 Sn이 열간가공온도 영역에서 확산이 빠르게 일어나기 때문에 약 1%를 초과하지 않는 범위에서는 열가간공성을 저하시키지 않는다는 것을 발견하였다. 그리고, 성형성 관점에서 Sn은 고용강화 원소로 있어 재료의 강도를 상승시켜 연신율을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 고순도 페라이트계 스테인리스강에 있어서는 Cr과 Sn의 첨가량을 적절히 조절하는 것으로 응축수 분위기에서의 내식성 증대와 연신율의 저하 없이 성형성을 확보하는 것이 가능하다.
다음은 본 발명의 화학조성 범위의 한정에 대한 이유를 상세하게 설명한다.(이하, 중량%는 간단히 %로 표기함)
C 및 N는 Ti(C, N) 탄질화물 형성원소로 침입형으로 존재하며, C, N 함량이 높아지면 Ti(C,N) 탄질화물 형성되지 않는 고용 C, N는 소재의 연신율 및 저온충격특성을 저하시키고, 용접 후 600℃ 이하에서 장시간 사용하는 경우 Cr23C6 탄화물이 생성되어 입계부식이 발생된다. 이에 의해 C는 0초과 내지 0.01% 이하, N는 0초과 내지 0.013% 이하로 한정한다. C+N 함량이 높아지는 동시에 Ti 함량을 높게 첨가하면, 제강성 개재물 증가로 스캡(scab)과 같은 표면결함이 많이 발생한다. 또한, 연주 시 노즐 막힘 현상이 발생하며, 고용 C, N 증가에 의한 연신율 및 충격특성이 저하되기 때문에 C+N 함량을 0초과 내지 0.02% 이하로 한정한다.
Si은 탈산원소로 첨가되는 원소로, 페라이트상 형성원소로 함량 증가 시 페라이트 상의 안정성이 높아진다. Si 함량의 증가는 공식전위를 향상시키고, 내산화특성을 증가시킨다. 본 발명에서는 공식전위의 향상 및 내산화특성을 목적으로 Si을 최소한 0.4%로 첨가한다. 그러나, Si의 함량이 1.0%를 초과하는 경우, 제강성 Si 개재물의 증가 및 표면결함 등의 문제점이 발생되므로, Si는 0.4~1.0% 범위로 한정한다.
Mn은 함량이 높아지면 MnS 등의 석출물을 형성하여 내공식성을 저하시킨다. 그러나 Mn의 과도한 저감은 정제 비용의 증가 등을 발생시키므로, Mn은 0초과 내지 0.5% 이하로 한정한다.
P 및 S는 입계편석 및 MnS 석출물을 형성하여 열간가공성을 저하시키므로, 가능한 적을수록 바람직하다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가 등을 발생시키므로 P은 0초과~0.035%, S은 0초과~0.01%로 한정한다.
Cr은 내식성을 확보하기 위한 필수 원소로, Cr의 함량이 낮으면 응축수 분위기에서 내식성이 저하되고, 함량이 너무 높아지면 내식성 등이 향상되나 강도가 높고 연신율 및 충격성이 저하되기 때문에, 그 함량을 11∼18%로 한정한다.
Ti은 C, N을 고정화하여 입계부식발생을 방지하는 유효한 원소로, Ti/(C+N)비가 낮아지면 용접부 등에 입계부식이 발생하여 내식성이 저하하는 문제점이 발생한다. 이 때문에 Ti은 적어도 0.15%를 첨가한다. 그러나, Ti의 첨가량이 너무 높아지면 제강성 개재물이 증가하여 스캡(scab)과 같은 표면결함이 많이 발생되며, 연주 시 노즐 막힘 현상이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, Ti 함량은 0.15~0.5%로 한정한다.
Sn은 본 발명에서 목표로 하는 응축수 분위기에서의 내식성을 확보하기 위한 필수 원소이다. 본 발명에서 목표로 하는 17Cr(STS 439)과 동등 이상의 내식성을 확보하기 위해서는 Sn을 적어도 0.05% 이상을 첨가하여야 한다. 바람직하게는 도 2의 실험결과에서와 같이 0.1% 이상을 첨가하여야 한다. 그러나 Sn의 과도한 첨가는 열간가공성의 저하 및 제조공정상의 저하를 초래하기 때문에 상한을 0.5%로 한정한다.
다음은 본 발명의 제조조건에 대한 한정 이유를 설명한다.
본 발명에서 슬라브 가열온도가 높을수록 열연조업 중 재결정에 유리하지만, 가열온도가 너무 높으면 표면결함이 다발하고, 슬라브 가열온도가 낮으면 표면결함이 발생되기 때문에 슬라브 가열온도는 1050℃~1180℃로 한정한다.
열간압연 시 마무리 압연온도는 낮을수록 열간압연 중 변형축적에너지가 높아 소둔 시 재결정에 도움을 준다. 이 때문에 연신율 향상에 유리하지만 마무리 압연온도가 너무 낮아지면 압연롤과 소재가 붙어 발생하는 스티킹(Sticking) 결함이 생기기 때문에 열간압연온도의 하한은 1020℃로 한정한다. 그리고, 마무리 압연온도는 열간압연 설비의 특성상 1200℃로 한정한다.
그리고, 소재의 냉간압하율이 너무 낮아지면 표면결함 제거 및 표면특성 확보가 어렵고, 또한 냉간압하율이 높아지면 r-bar값 상승으로 성형성 향상에는 유리하기 때문에 소재 제조시 냉간압하율은 70∼80% 이상으로 한정한다.
또한, 냉연소둔 후 냉연소둔 스케일을 제거하는 냉연산세 작업은 통상 염욕에 침지하는 황산-혼산 산세 작업을 실시하게 되나, 본 개발강의 경우는 표면내식성을 최대한 확보하기 위해 중성염-황산-혼산 또는 중성염-황산 산세 작업으로 한정한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
표 1에는 본 발명에서 제공된 고순도 페라이트 스테인리스강의 성분(질량%)을 나타내었다.
Figure pat00001
상기 표 1과 같이 조성된 페라이트 스테인리스강을 50kg 진공용해 설비에서 용해하여 120㎜ 두께의 잉고트(Ingot)를 제조하였다. 이와 같이 제조된 잉고트를 1100∼1200℃에서 열간압연하여, 3.0㎜ 두께의 열간압연강판을 제조하였다. 이후 열연강판을 소둔, 산세한 후에 판두께 1.2㎜까지 냉간압연을 실시하여 마무리소둔을 실시한 후 산세작업을 하여 내식성 및 기계적 성질평가에 사용하였다.
비교강은 기존에 배기계 소재로 사용되는 11Cr강(STS 409L) 및 17Cr강(STS 439)을 사용하였고, 그 화학조성은 표 1의 No.11 및 No.18과 같다.
내식성의 평가는 고유황 연료를 사용하는 중국지역 자동차 머플러의 응축수 성분을 분석하여 Cl- 농도 50ppm, SO4 2 - 농도 5000pmm의 수용액에서 온도조건 75℃로 스테인리스강의 양극분극 특성을 시험하였다.
시험 후 내식성 평가는 활성태 영역에서의 최대 부식전류밀도로 평가하였다. 또한, 실제 자동차 머플러 소재의 응축수 시험평가법인 일본자동차 공업규격협회의 M611-92-B 방식으로 응축수 부식 시험을 실시하였다.
시험 후 내식성의 평가는 시험편 30개소의 부식깊이를 측정하여 최대 부식깊이를 구하여 평가하였다. 그리고, 용접부 입계부식시험은 TIG 용접한 시편과 동일한 시편 조건을 얻기 위해 1350℃에서 1.2㎜ 시편을 장입하여 유지시간 없이 용접과 비슷한 도달온도인 1350℃에 도달하면 급냉하였다. 그리고 나서, 표면연마 후 입계부식시험은 변성 슈트라우스(Modified Strauss) 시험법으로, 시험용액은 CuSO4ㆍH2O 100g과 증류수 700cc 및 H2SO4(95%) 100ml에 증류수를 추가 보충하여, 총 1000cc 용액을 사용하였다. 그리고, 50㎜ⅹ20mm 크기의 시편을 상기 용액에 완전 침지하여 비등점에서 연속 24시간 침지 후, U-밴드 시험(U-band test)을 통해 크랙(crack) 발생 유무(R=2t)를 조사하였다.
U-밴드 시험 후 크랙이 발생하지 않는 경우를 입계부식 미발생, 크랙이 발생하는 경우를 입계부식 발생으로 판단하여 평가하였다. 표 2는 본 발명에서 제공된 고순도 페라이트 스테인리스강의 응축수 분위기에서의 최대전류밀도, 최대부식깊이 및 입계부식 발생유무를 나타내고 있다.
Figure pat00002
표 2에서 보는 바와 같이, 비교강 18은 STS 439 소재이다. 비교강 18의 최대부식전류밀도 1.0㎃ 이하, 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하, 입계부식이 발생하지 않는 고순도 페라이트 스테인리스강으로 있다. 비교강 7, 11, 12, 13 및 17은 입계부식은 발생하지 않으나 응축수 환경에서의 내식성을 나타내는 최대부식전류밀도 및 최대부식깊이가 비교강 18(STS 439)에 비하여 열위하다.
그리고, 비교강 8, 10, 14 및 16은 응축수 환경에서의 부식특성은 비교소재 STS 439와 동등수준으로 있으나 입계부식이 발생하는 소재로 있다. 또한, 비교강 9, 15는 응축수 환경의 내식성 및 입계부식특성이 STS 439와 동등 이상으로 나타나지만, Sn의 함량이 0.5% 이상 첨가되기 때문에 제조공정상의 연간가공성 저하 등의 문제점이 발생한다.
발명강 1 내지 발명강 6은 본 발명의 성분을 만족하는 고순도 페라이트계 스테인리스강이다. 이들은 모두 Sn을 0.05~0.5%의 범위로 함유하고 있으며, 최대부식전류밀도가 1.0㎃ 이하, 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하이며, 입계부식이 발생되지 않았음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강은 고유황 연료 사용 환경에서의 응축수 부식 특성이 STS 439 소재와 동등 이상의 내식성을 가질 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.
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 (7)

  1. 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강은 Ti/(C+N)값이 12 이상을 만족하는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강은 최대부식전류밀도가 1.0㎃ 이하인 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강은 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하인 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  5. 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하는 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 1050℃ 내지 1180℃의 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 슬라브를 1020℃ 내지 1200℃의 마무리 압연온도로 열간압연하는 단계;를 포함하는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열간압연 단계 이후에 냉간압연 단계를 더 포함하고, 상기 냉간압연 시 냉간압하율을 70~80% 범위로 제어하는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉간압연 단계 이후에 산세 단계를 더 포함하고, 상기 산세 시 산세용액으로 중성염을 포함하는 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
KR1020110142165A 2011-12-26 2011-12-26 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법 KR20130074219A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110142165A KR20130074219A (ko) 2011-12-26 2011-12-26 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110142165A KR20130074219A (ko) 2011-12-26 2011-12-26 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130074219A true KR20130074219A (ko) 2013-07-04

Family

ID=48988372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110142165A KR20130074219A (ko) 2011-12-26 2011-12-26 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130074219A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111633028A (zh) * 2020-05-15 2020-09-08 武汉钢铁有限公司 在csp产线采用铁素体轧制生产薄规格低碳钢的生产方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111633028A (zh) * 2020-05-15 2020-09-08 武汉钢铁有限公司 在csp产线采用铁素体轧制生产薄规格低碳钢的生产方法
CN111633028B (zh) * 2020-05-15 2021-09-10 武汉钢铁有限公司 在csp产线采用铁素体轧制生产薄规格低碳钢的生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9238855B2 (en) Ferrite-based stainless steel for use in components of automobile exhaust system
JP6338031B1 (ja) 耐硫酸露点腐食鋼
KR101690441B1 (ko) 내열성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판
JP5534119B1 (ja) フェライト系ステンレス鋼
JP6056132B2 (ja) 燃料タンク用オーステナイト・フェライト系二相ステンレス鋼
KR102220623B1 (ko) 내황산 이슬점 부식강
KR20190042043A (ko) 내황산 이슬점 부식강
KR20190042045A (ko) 내황산 이슬점 부식강
US10030282B2 (en) Ferrite-based stainless steel plate having excellent resistance against scale peeling, and method for manufacturing same
JP6018364B2 (ja) 線状加熱性に優れたケミカルタンカー用二相ステンレス鋼
KR101485641B1 (ko) 내응축수 부식특성 및 성형성이 우수한 자동차 배기계용 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
JP5018257B2 (ja) 研磨性および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
KR101787282B1 (ko) 응축수 부식 저항성을 갖는 내식강 및 그 제조 방법
JP5836619B2 (ja) 耐酸性良好な二相ステンレス鋼
EP2762597A2 (en) Low-alloy duplex stainless steel having outstanding corrosion resistance and hot working properties
WO2015015735A1 (ja) 溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼
KR20130074219A (ko) 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그의 제조방법
KR20150086347A (ko) 내알콜 공식성 및 내알콜 scc성이 우수한 강재
KR20130074220A (ko) 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법
KR101673218B1 (ko) 페라이트계 스테인리스강
KR101632512B1 (ko) 응축수 부식 특성이 우수한 페라이트 스테인리스강 및 그 제조방법
KR20140080350A (ko) 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
JP5528459B2 (ja) 耐食性に優れた省Ｎｉ型ステンレス鋼
JP7465955B2 (ja) 拡管加工性が向上した低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法
KR102003225B1 (ko) 응축수 부식저항성이 우수한 알루미늄 도금 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application