KR20140037969A - 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법 - Google Patents

오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

C:0.04% 이하, Cr:7~20%, Ni:10~22%, Si:2.5~7%, Mn:10% 이하, sol.Al:0.03% 이하, P:0.03% 이하, S:0.03% 이하, N:0.035% 이하, Nb, Ti, Ta, Zr 중 1종 또는 2종 이상의 합계:0.05~0.7%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 스테인리스강의 슬래브에, 열간 압연시의 가열 온도를 Th라 하고, (1)식:Th=1135-90Si-2.9Cr+40Ni-ΔT 중의 ΔT가 30℃ 이상인 가열 온도 Th로 가열하여 열간 압연을 행하고, 이어서 1100~1160℃의 온도로 가열하여 100℃／분 이상의 냉각 속도로 냉각하는 열처리를 행함으로써, 딱지 흠을 발생시키지 않고 , 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용할 수 있는 내식성을 구비한 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강을 확실하게 제조할 수 있다.

Description

오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING AUSTENITIC STAINLESS STEEL}
본 발명은, 농질산에 대해 내식성을 나타내는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 고온, 고농도의 질산 환경 중에서 사용할 수 있는 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법에 관한 것이다.
질산 제조 플랜트의 주요 구성 재료는, 고온, 고농도의 질산 환경에 노출된다. 일반적으로 플랜트용 내식성 재료로서 스테인리스강이 사용된다. 스테인리스강은, 질산 중에서 안정적인 부동태 피막을 형성해, 뛰어난 내식성을 발휘한다. 그러나, 고온, 고농도의 질산은 매우 산화성이 강해, 일반 스테인리스강에서는 과부동태부식이 발생한다. 과부동태부식에서는, 부동태 피막을 형성하는 Cr2O3의 용출에 따른 전면 부식, 및 예민화(입계 부식의 감수성이 증대)된 결정립계 근방에서 입계 부식이 일어난다.
이러한 환경하에서도 내식성을 갖는 재료로서, 17Cr-14Ni-4Si(특허 문헌 1), 11Cr-17Ni-6Si(특허 문헌 2) 등의 고Si 오스테나이트계 스테인리스강이 알려져 있다. 이들 고Si 스테인리스강은, 과부동태 영역에서 부식에 의해 용출된 Si가 재산화되어 실리케이트 피막을 생성함으로써, 뛰어난 질산 내식성을 나타낸다. 이들 고Si 스테인리스강에는, Nb, Ta, Ti, Zr의 1종 또는 2종 이상이 첨가된다. 이들 첨가 원소는, 강 중 C를 고정하여, 예민화를 억제하는 효과가 있다. 특히 용접열 영향부의 예민화 억제에 유효하며, 고농도 질산 중에서의 입계 내식성의 개선에 현저한 효과가 있다.
열간 가공에 있어서의 슬래브의 가열 온도는, 생산성의 관점으로는 가능한 한 고온으로 하는 것이 유리하다. 그러나, 고Si 스테인리스강은, 열간 가공시에 소정 온도보다 고온으로 가열되면, 열간 가공의 도중에 슬래브의 균열이 발생한다는 문제가 있다. Si는, 오스테나이트상에 대한 고용도가 낮고, Si를 다량으로 함유할수록, 고온에서 금속간 화합물이나 δ페라이트 등의 취화상이 생성되어 고온 연성이 열화하기 때문이다. 따라서, 고Si 스테인리스강을 공업 규모에서 안정적으로 제조하려면, 열간 가공에 있어서의 가열 온도를 적정하게 관리할 필요가 있다.
특허 문헌 3에는, Si를 5~8%(본 명세서에서는 특별히 미리 기재하지 않는 한 화학 조성에 관한 「%」는 「질량%」를 의미함) 함유하는 고Si 스테인리스의 주괴를, 1050~1100℃, 또한 T(℃)＜1470-35×Si-5×Ni(%)를 만족하는 온도역에서의 균열 후에 900℃ 이상의 온도역에서 열간 압연 또는 열간 단조하는 방법이 개시되어 있다. Si 함유량의 증가에 따라 주조 응고 조직중에 저융점의 금속간 화합물이 형성되고, 균열 온도가 높아지는 곳의 금속간 화합물이 부분 용융되기 때문에, 열간 가공중에 균열이 일어난다. 이 균열을 방지하도록 균열 온도가 특정되어 있다.
비특허 문헌 1에는, 고Si 스테인리스강(6.5Si-17Cr-22Ni-0.01Pd)에 있어서의 금속간 화합물과 열간 가공성의 관계에 대해서, (a) 주조 조직의 수지형상간에는 Si-Ni 리치한 금속간 화합물이 정출되고, 그것이 다량으로 존재하면 열간 가공성이 낮아지는 것, 및 (b) 금속간 화합물이 정출된 잉곳을 1000~1150℃로 소킹(soaking)한 경우, 1150℃에서는 금속간 화합물이 부분 용해되어 균열이 발생하는데, 1100℃에서는 금속간 화합물의 용융은 보이지 않고, 고용시킴으로써 열간 가공에서의 균열이 발생하지 않게 된다고 보고되어 있다.
즉, 비특허 문헌 1의 고Si 스테인리스강은, 1100℃를 넘으면 저융점의 Ni-Si계 금속간 화합물이 부분 용해되어, 입계를 따라서 균열이 전파됨으로써 파괴에 이른 것이라고 추정되어, 실질적으로는 열간 가공에 있어서의 가열 온도를 1100℃ 이하로 규정한 것이다.
특허 문헌 4에는, Si를 4~10% 함유하고, S와 O를 30ppm 이하로 규제한 고Si 스테인리스강의 슬래브를 1100℃ 이상 1250℃ 이하에서 2시간 이상 소킹 처리하여 열간 압연하고, 열간 압연을 950℃ 이상에서 종료하고, 용체화 열처리를 1000℃ 이상 1200℃ 이하에서 행하는 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 4에는, 고Si 오스테나이트계 스테인리스강의 고온 연성에 영향을 주는 인자는, (1) S, O의 불순물 원소 및 (2) 주편의 냉각중에 석출되는 금속간 화합물인 것, 및 S와 O의 저감 및 주편의 소킹에 의해서 금속간 화합물을 소멸시킴으로써 열간 가공성이 개선된다고 개시되어 있다. 이 금속간화합물의 성분은 명시되어 있지 않으나, 비특허 문헌 1과 마찬가지로, 저융점의 Ni-Si계 금속간 화합물이라고 추정된다.
특허 문헌 3, 4에 개시된 기술에서는, 가열 온도를 Ni-Si금속간 화합물의 용융 온도 이하로 함으로써 열간 가공성을 개선한다. 그러나, 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용되는 고Si함유 오스테나이트계 스테인리스강에서는, 다량의 Si를 함유함으로써 C의 고용도가 저하되어 예민화되기 쉬워지므로, 고농도 질산중에 있어서의 내립계 부식성은 그다지 좋지 않았다.
특허 문헌 1, 2에 개시된 고Si 스테인리스강은, Nb, Ta, Ti, Zr를 함유함으로써 예민화를 억제하고, 질산 내식성을 큰 폭으로 개선하나, 열간 압연의 과정에서 딱지 흠이라 불리는 표면 결함이 발생하기 쉽다는 새로운 과제가 있었다.
이러한 원인은 분명하지 않고, 슬래브 가열 온도를 낮게 하면 경감하는 경향이 있었으나, 강의 화학 조성에 따라서는 충분한 경감 효과를 얻을 수 있기 어려운 경우가 있으며, 필요 이상으로 저온으로 가열하거나 또는 열간 압연 후의 딱지 흠 제거를 위한 연삭 등의 손질을 행해야만 하기 때문에, 대폭적인 비용 상승의 요인으로 되었다.
일본국 특허 3237132호 명세서 일본국 특허 1119398호 명세서 일본국 특허 공개 평 6-93389호 공보 일본국 특허 공개 평 5-51633호 명세서
NKK 기술 보고, No.154, 1996, 14-19 페이지
본 발명의 목적은, 열간 압연의 과정에서 딱지 흠을 발생시키지 않고, 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용하는데 적절한 내식성을 구비한 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강을 확실하게 제조하는 것이다.
본 발명자들은, 열간 압연의 과정에서 딱지 흠을 발생시키지 않고, 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용하는데 적절한 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강(이하에서는 오스테나이트계 스테인리스강을 단순히 스테인리스강이라고 하는 경우가 있음)을 확실하게 제조하기 위한 조건을 검토한 결과, 이하의 사항 (i)~(iii)가 밝혀졌다.
(i) Si를 다량으로 함유하는 스테인리스강에서는, Ni-Si 금속간 화합물이 생성된다. 그 융점은, 비인용 문헌 1에 의해 개시된 바와 같이 1100~1150℃의 범위에 있다고 추정되며, 이 금속간 화합물의 생성을 위해서 열간 압연이 곤란하게 되는 큰 슬래브 균열이 일어난다.
(ii) Si를 다량으로 함유하는 스테인리스강이 Nb, Ta, Ti, Zr 등을 함유하면, 금속간 화합물로서 Ni-Si-X(X=Nb, Ti, Zr)가 생성된다. 그 융점은 대체로 1150~1200℃의 범위이며, 예를 들면 Ni-Si-Nb에서는 상태도 계산의 결과로부터 1160℃ 정도가 된다. 이 Ni-Si-X 삼원계(X=Nb, Ta, Ti, Zr) 금속간 화합물은, Nb, Ta, Ti, Zr 등이 강 중에서 편석이 발생하기 어려운 원소이므로, 미세하게 분산되어 존재한다. Ni-Si-X금속간 화합물은, 이와 같이 고융점에서 미세하게 분산되기 때문에, 압연이 곤란하게 되는 큰 슬래브 균열의 발생을 일으키지 않는다.
(iii) 그런데, 슬래브 표면 근방에서는 Ni-Si-X의 금속간 화합물을 기점으로 한 균열이 발생하면, 표면까지 균열이 전파되어 균열의 내부가 산화됨으로써, 딱지 흠이 다발한다. 이 딱지 흠은, Ni-Si-X의 금속간 화합물이 미세하게 분산되어 있기 때문에 양적으로 매우 많아, 대량의 딱지 흠이 된다.
이상과 같은 결과로부터, 열간 압연의 과정에 있어서의 딱지 흠의 발생은, 상기 Ni-Si-X 삼원계 금속간 화합물을 기점으로 하여, 균열이 표면까지 전파됨으로써 발생한다고 판명되었다. 농질산 환경에서의 부식 방지의 관점에서 Si 및 X원소의 함유는 필수이므로, 상기 표면 근방에서의 균열의 전파를 억제하는 수단에 대해서 검토했다.
일반적으로, 고온이 되어 연성이 저하되면, 균열이 전파되기 쉬워지므로, 강 중의 성분과 연성의 관계를 검토했다. 그 결과, 이하와 같은 지견이 얻어졌다.
(A) 열간 압연시의 가열 온도를, 강 조성 중의 Si, Cr, Ni 함유량과의 관계로 규정함으로써 제품 표면의 결함(딱지 흠)을 방지할 수 있다.
(B) 압연 후의 마무리 소둔의 온도 범위와 냉각 방법을 규정함으로써, 신장률과 내력을 확보하면서 예민화를 억제할 수 있다.
이상과 같은 지견에 의거하는 본 발명은, C:0.04% 이하, Cr:7~20%, Ni:10~22%, Si:2.5~7%, Mn:10% 이하, sol.Al:0.03% 이하, P:0.03% 이하, S:0.03% 이하, N:0.035% 이하, Nb, Ti, Ta, Zr 중 1종 또는 2종 이상의 합계:0.05~0.7%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 스테인리스강의 슬래브를, 열간 압연시의 가열 온도를 Th라 하고, (1)식:Th=1135-90Si-2.9Cr+40Ni-ΔT 중의 ΔT가 30℃ 이상인 가열 온도 Th로 가열하여 열간 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법이다.
적절한 양태에 있어서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 열간 압연이 실시된 오스테나이트계 스테인리스강을 1100~1160℃의 온도 범위에서 열처리하고, 이어서 100℃／분 이상의 냉각 속도로 냉각을 행하는 것을 더 포함한다.
본 발명에 의해, 열간 압연의 과정에서 딱지 흠을 발생시키지 않고, 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용하는데 적절한 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강을 확실하게 제조할 수 있다.
도 1은, 공시 강 1의 비틀림 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 공시 강 1의 ΔT와 딱지 흠 발생률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 공시 강 1의 압연 후의 열처리 온도와 0.2% 내력, 신장률의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법에 대해서, 첨부 도면도 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 강의 화학 조성에 관한 %는 질량%이다. 또, 강의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이다.
[강의 화학 조성]
[C:0.04% 이하]
C는, 강의 강도를 높이는 원소이나, 용접부의 열영향부에 있어서 입계에 Cr 탄화물을 생성해, 예민화의 원인이 되는 등, 내식성을 열화시키는 원소이다. 따라서, C의 함유량은 0.04% 이하로 한다. C의 함유량은, 바람직하게는 0.03% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.02% 이하이다.
[Cr:7~20%]
Cr은, 스테인리스강의 내식성을 확보하기 위한 기본 원소이며, 그 함유량은 7% 이상 20% 이하로 한다. Cr의 함유량이 7% 미만에서는 충분한 내식성을 얻을 수 없다. 한편, Cr의 함유량이 과잉이 되면, Si와 Nb의 공존에 의해 다량의 페라이트가 석출된 2상 조직이 되어, 가공성, 내충격성의 저하를 초래하므로, Cr함유량의 상한을 20%로 한다. Cr함유량의 하한은 10%인 것이 바람직하고, 11%인 것이 더욱 바람직하다. 한편, Cr함유량의 상한은 19%인 것이 바람직하고, 18%인 것이 더욱 바람직하다.
[Ni:10~22%]
Ni는 오스테나이트상의 안정화 원소이며, 또, 제로 연성 온도를 높이는 효과도 있다. Ni는 10% 이상 22% 이하의 양으로 함유시킨다. Ni의 함유량이 10% 미만에서는 목적으로 하는 내식성과 인성이 얻어지지 않았다. Ni의 함유량이 22%를 넘으면 비용 상승이 현저해진다. Ni 함유량의 하한은 12%인 것이 바람직하고, 13%인 것이 더욱 바람직하다. 또, Ni 함유량의 상한은 20%인 것이 바람직하고, 16%인 것이 더욱 바람직하다.
[Si:2.5~7%]
Si는, 농질산 중에서의 내식성을 높이기 위해서 2.5% 이상 7% 이하인 양으로 함유시킨다. 질산중에서의 내식성을 확보하는 실리케이트 피막을 형성하기 위해서 Si를 2.5% 이상 함유한다. 한편, Si를 과잉으로 함유하면 제로 연성 온도가 저하된다. 또한 비용 상승으로 될 뿐만 아니라, 용접성의 저하를 초래하기 때문에, Si 함유량의 상한을 7%로 한다. Si 함유량의 하한은 3.0%인 것이 바람직하고, 3.5%인 것이 더욱 바람직하다. Si 함유량의 상한은 6%인 것이 바람직하고, 5%인 것이 더욱 바람직하다.
[Mn:10% 이하]
Mn은, 오스테나이트상의 안정화 원소이며, 탈산제로서도 함유하므로, 10% 이하의 양으로 함유시킨다. Mn의 함유량이 10%를 넘으면, 내식성의 저하, 용접시의 고온 균열, 또 가공성의 저하를 초래한다. Mn 함유량의 상한은 6%인 것이 바람직하고, 4%인 것이 더욱 바람직하다. 또, Mn의 상기 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Mn의 함유량은 0.5% 이상인 것이 바람직하고, 1.0% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
[sol.Al:0.03% 이하]
Al는, 탈산제로서 강 중에 포함되는데, Al를 과잉으로 함유하면 유해한 개재물을 생성하기 때문에, sol.Al의 함유량은 0.03% 이하로 한다.
[P:0.03% 이하, S:0.03% 이하]
P 및 S는, 모두, 내식성, 용접성에 유해한 원소이며, 각각의 함유량은 낮을수록 바람직하다. 그래서, P함유량은 0.03% 이하, S함유량은 0.03% 이하로 한다.
[N:0.035% 이하]
N은, Nb, Ti, Ta, Zr과의 친화성이 높으며, 이들 원소에 의한 C의 고정을 저해한다는 점에서, N의 함유량은 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 그래서, N의 함유량은 0.035% 이하로 한다.
[Nb, Ti, Ta, Zr의 1종 또는 2종 이상의 합계:0.05~0.7%]
Nb, Ti, Ta, Zr은, 모두, C를 고정하여 예민화에 따른 입계 내식성의 저하를 억제하는 효과가 있으며, 특히 용접열 영향부의 내식성 개선에 유효한 원소이다. 이들 원소의 합계 함유량이 0.05% 미만에서는, 내립계 부식성의 개선 효과를 얻지 못하고, 또한 저융점 Ni-Si계 금속간 화합물의 형성에 의한 열간 가공 균열이 커진다. 한편, 이들 원소의 합계 함유량이 0.7%를 넘으면 가공성이 한다. 그래서, 이들 원소의 함유량은, 1종 또는 복수종의 합계로 0.05% 이상 0.7% 이하로 한다.
[제조 조건]
본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법은, 상기 화학 조성을 갖는 스테인리스강의 슬래브를, 열간 압연시의 가열 온도를 Th라 하고, (1)식:Th=1135-90Si-2.9Cr+40Ni-ΔT 중의 ΔT 가 30℃ 이상인 가열 온도 Th로 가열하여 열간 압연을 행하는 열간 압연 공정과, 바람직하게는 또한 1100~1160℃의 온도 범위에서 열처리한 후, 100℃／분 이상의 냉각 속도로 냉각을 행하는 열처리 공정(소둔 공정)으로 이루어진다.
「열간 압연 공정」
열간 압연에 최적인 가열 온도 범위를 분명하게 하기 위해서, 고온 비틀림 테스트에 의해서 화학 조성과 고온 변형능의 관계를 조사했다. 그에 의해 열간 압연에 있어서의 제로 연성을 조사할 수 있다.
고온 비틀림 테스트에서는, 평행부 직경 8mm, 길이 30mm인 시험편의 한쪽을 고정하고, 소정의 온도로 유지한 상태에서 회전 속도 300rpm(변형속도 4.2sec-1), 축력 0kgf로 일방향으로 비틀림을 가하여 파단될 때까지의 회전수를 비틀림 횟수라 했다.
일례로서, 표 1에 공시 강 1로서 나타내는 화학 조성을 갖는 고Si 스테인리스강의 시험편을 이용하여 고온 비틀림 시험을 실시한 결과를, 가열 온도와 비틀림 횟수의 관계로서 도 1에 나타냈다.
Figure pct00001
도 1에서, 비틀림 횟수는 1100℃ 부근에서 극대를 나타내고, 그보다도 고온에서는 비틀림 횟수가 현저한 저하 경향을 나타내며, 1275℃에서는 비틀기 시작함과 동시에 파단되었다. 즉, 표 1에 공시 강 1로서 나타내는 고Si 스테인리스강의 연성이 제로가 되는 온도(이하, 「제로 연성 온도」라 함)는, 대체로 1275℃임을 알 수 있다.
동일한 방법을 이용하여 Nb, Ta, Ti, Zr의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 다양한 화학 조성으로 이루어지는 고Si 스테인리스강에 대해서 상기 고온 비틀림 테스트를 행하고, 제로 연성 온도를 조사했다. 그 결과, 제로 연성 온도(T0)는, Si, Cr, Ni 농도와의 관계로서 하기 회귀식 (2)에 의해 표시될 수 있음을 발견했다.
T0=1135-90Si-2.9Cr+40Ni…(2)
열간 가공에 있어서의 가열 온도(Th)를 제로 연성 온도(T0)보다도 30℃ 이상 낮게 하는 것, 즉, 가열 온도(Th)를, 하기 (1)식:
Th=1135-90Si-2.9Cr+40Ni-ΔT…(1)
에 있어서의 ΔT가 30℃ 이상이 되는 온도로 설정함으로써, Ni-Si-X 삼원계(X=Nb, Ta, Ti, Zr) 금속간 화합물을 기점으로 하는 균열은 발생하기 어려워져, 딱지 흠은 감소한다. 딱지 흠이 적어지면, 간편한 표면 손질로 다음 공정으로 진행할 수 있기 때문에 경제성이 뛰어나다.
단조 슬래브를 소정의 온도로 가열한 후에, 열간 압연에 의해 4mm 두께로 했다. 그 후, 산 세척에 의해 스케일을 제거한 후, 이하의 방법으로 딱지 흠 발생률을 조사했다.
강판 표면을 100mm 단위의 메시로 구획하고, 조사한 전체 메시의 수 중, 딱지 흠이 존재하는 메시의 수의 비율을 딱지 흠 발생률(%)이라 했다. 딱지 흠 발생률이 5% 이하이면 간편한 작업으로 다음 공정으로 진행할 수 있다.
표 1에 나타낸 공시 강 1의 성분으로부터, (2)식에 의해 제로 연성 온도 T0=1275℃가 얻어진다. 도 2에, 공시 강 1(표 1)의 ΔT와 딱지 흠 발생률의 관계를 나타낸다.
도 2의 그래프에 나타낸 바와 같이, ΔT≥30℃를 만족하도록 열간 압연의 가열 온도 Th를 설정함으로써, 딱지 흠 발생률은 5% 이하가 된다. 한편, ΔT가 30℃보다도 작고, 제로 연성 온도에 가까워질수록 딱지 흠의 발생률은 급격하게 높아졌다.
즉, 딱지 흠을 최소한으로 하기 위해서는, ΔT가 30℃ 이상, 바람직하게는 60℃ 이상이 되도록, 열간 압연의 가열 온도 Th를 설정하면 된다. 이 가열 온도로의 유지 시간은 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는, 가열 온도는 압연 후의 딱지 흠 발생을 방지하기 위해서 설정되므로, 슬래브의 표면 온도가 소정의 온도가 되면 된다. 그러나, 열간 압연에 지장을 초래하지 않게 하려면, 슬래브 중심부까지 거의 균일한 온도가 될 때까지 가열하는 것이 바람직하다. 이에 필요로 하는 가열 시간은 슬래브의 크기에 따라서도 다르지만, 일반적으로는 가열 시간을 60분간 이상으로 하는 것이 바람직하다.
ΔT의 상한은 특별히 규정하지 않는다. 통상의 열간 압연 설비에서는 열간 압연 종료 온도가 700℃ 이상이면 열간 압연을 실시하는 것이 가능하다. 바람직하게는 이 종료 온도를 950℃ 이상으로 한다.
열간 압연은 일단 또는 다단으로 실시할 수 있다. 다단 압연의 경우, 필요하면 압연 스탠드 사이에서 가열할 수 있다. 이 때의 가열 온도는, 상기한 ΔT가 30℃ 이상이 되는 온도로 할 필요는 특별히 없지만, 바람직하게는 ΔT가 30℃ 이상이 되는 온도로 한다. 그에 의해, 그 후의 열간 압연시에 표면의 결정입경이 세립화되기 때문에, 균열의 전파가 일어나기 어려워 딱지의 발생이 더욱 억제된다. 열간 압연 후에는 일반적으로 상법에 의해 산 세척하여 압연재 표면의 산화 스케일을 제거한다.
[열처리 공정]
열간 압연에 의해 얻어진 스테인리스 강판은, 소둔을 위한 열처리를 행함으로써 기계적 특성(신장률, 내력)을 조정할 수 있으므로, 열간 압연 후에 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 온도를 높게 하면, 신장률은 상승하지만 내력이 저하된다. 열처리 후의 냉각 속도가 늦으면, 크롬 탄화물이 석출되기 때문에 내식성이 열화한다. 따라서, 열처리 온도 및 그 후의 냉각 속도는, 신장률과 내력을 양립할 수 있고, 또한 예민화를 방지하도록 설정할 필요가 있다.
도 3에는, 공시 강 1의 열처리 온도와 0.2% 내력 및 신장률의 관계를 나타낸다. 도 3의 그래프에 있어서의 동그라미 플롯은 0.2% 내력(MPa)을, 사각 플롯은 신장률(%)을 각각 나타낸다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 1100℃ 이상 1160℃ 이하에서 열처리함으로써, 양호한 신장률과 충분한 내력, 구체적으로는, 신장률:50~53%, 0.2%내력:325~290MPa를 나타내는 스테인리스강을 얻을 수 있다.
또한, 열처리 후의 냉각 속도가 늦으면 예민화가 일어나, 입계 부식 감수성이 높아진다. 냉각 속도를 100℃／분 이상으로 함으로써, 예민화도 발생하지 않고, 양호한 질산 내식성을 나타내는 스테인리스강이 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 열간 압연의 과정에서 딱지 흠을 발생시키지 않고, 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용하는데 적절한 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강을 확실하게 제조할 수 있다.
실시예
상기 표 1에 나타낸 성분 공시 강 1~5를 고주파 전기로(爐) 용해한 10kg 주괴로부터 단조하여 얻은 슬래브를, 표 2에 나타낸 소정 온도에서 120분간 가열하여, 2단 압연기로 두께 4mm까지 열간 압연했다. 얻어진 스테인리스 강판을 산 세척하여 스케일을 제거한 상태에서, 강판 표면의 딱지 흠 발생률을 상술한 방법으로 조사했다. 결과를 표 2에 정리하여 나타낸다.
Figure pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 열간 압연시의 가열 온도를 성분으로부터 계산되는 제로 연성 온도 T0(℃)보다도 30℃ 이상 낮게 한 것은, 딱지 흠 발생률이 5% 이하였다.
이에 대해, 가열 온도가 성분으로부터 계산되는 제로 연성 온도 T0(℃)보다도 30℃ 낮은 온도보다 높아진 경우에는, 딱지 흠 발생률이 5%를 넘어 열간 압연의 과정에서 딱지 흠을 발생시키지 않고, 고온, 고농도 질산 환경 중에서 사용하는데 적절한 고Si 함유 오스테나이트계 스테인리스강을 확실하게 제조할 수 없었다.

Claims (2)

  1. 질량%로, C:0.04% 이하, Cr:7~20%, Ni:10~22%, Si:2.5~7%, Mn:10% 이하, sol.Al:0.03% 이하, P:0.03% 이하, S:0.03% 이하, N:0.035% 이하, Nb, Ti, Ta, Zr중 1종 또는 2종 이상의 합계:0.05~0.7%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 스테인리스강의 슬래브를, 열간 압연시의 가열 온도를 Th라 하고, 하기 (1) 중의 ΔT가 30℃ 이상인 가열 온도 Th로 가열하여 열간 압연을 행하는 열간 압연 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법.
    Th=1135-90Si-2.9Cr+40Ni-ΔT…(1)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열간 압연으로 얻어진 오스테나이트계 스테인리스강을 1100~1160℃의 온도 범위에서 열처리하고, 이어서 100℃／분 이상의 냉각 속도로 냉각을 행하는 열처리 공정을 더 포함하는 방법.
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