KR20140117586A

KR20140117586A - 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140117586A
Application number: KR1020147023338A
Authority: KR
Inventors: 준이치 하마다; 유지 고야마; 요시하루 이노우에; 다다시 고모리; 후미오 후다노키; 도시오 다노우에; 나오토 오노
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-07
Also published as: US10260134B2; US20150020933A1; CA2866136A1; US20160097114A1; JP2013209726A; WO2013146815A1; CA2866136C; JP5793459B2; CN104093871A; KR101602088B1; CN104093871B; MX2019009899A; MX2014011517A

Abstract

질량％로, C:0.02％ 이하, Si:0.1∼1.0％, Mn:0.6 초과∼1.5％, P:0.01∼0.05％, S:0.0001∼0.0100％, Cr:13.0∼20.0％, Mo:0.1∼3.0％, Ti:0.005∼0.20％, Nb:0.3∼1.0％, B:0.0002∼0.0050％, Al:0.005∼0.50％, N:0.02％ 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표층∼t/4(t는 판 두께)의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 면적비로 각각 20％ 이상, t/4∼t/2의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 면적비로 40％ 이상, 또한 전체 두께 영역에 있어서 {011} 방위 입자가 면적률로 15％ 이하 존재하는 것을 특징으로 하는 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판.

Description

내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그들의 제조 방법 {HEAT-RESISTANT COLD ROLLED FERRITIC STAINLESS STEEL SHEET, HOT ROLLED FERRITIC STAINLESS STEEL SHEET FOR COLD ROLLING RAW MATERIAL, AND METHODS FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 특히 고온 강도나 내산화성이 필요한 자동차의 배기계 부재 등의 사용에 최적인 가공성이 우수한 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2012년 3월 30일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-081998호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차의 배기 매니폴드나 머플러 등의 배기계 부재에는, 고온 강도나 내산화성이 요구되어, Cr을 함유한 내열강이 사용되고 있다. 이들 배기계 부재는, 강판으로부터 프레스 가공되는 경우나, 강판을 파이프 가공 후 다양한 성형 가공에 의해 제조되는 경우가 있으므로, 소재로 되는 냉연 강판의 성형성이 요구된다.

한편, 배기 가스 온도의 고온화에 수반하여, 부재의 사용 환경 온도도 해마다 고온화되고 있어, Cr, Mo, Nb 등의 합금 첨가량을 증가시켜 고온 강도 등을 높일 필요가 생겼다. 그러나, 첨가 원소가 증가하면 소재 강판의 가공성은 단순한 제법으로는 떨어져 버리므로, 복잡 형상의 부재에 대해서는 프레스 성형할 수 없는 경우가 있었다.

페라이트계 스테인리스 강판의 가공성의 지표인 랭크포드값(r값)의 향상을 위해서는, 냉연 압하율을 크게 취하는 것이 유효하지만, 상기한 바와 같은 배기계 부재는 비교적 두꺼운(1.5∼2.5㎜ 정도) 냉연 강판을 소재로서 사용하므로, 냉연을 실시할 때의 소재 두께가 어느 정도 규제되는 현상의 제조 프로세스에 있어서는 냉연 압하율을 충분히 확보할 수 없는 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위해, 고온 특성을 손상시키지 않고, 프레스 성형성의 지표인 r값을 향상시키기 위한 성분이나 제조 방법에 의한 고안이 이루어져 왔다.

종래의 내열 페라이트계 스테인리스 강판의 가공성 향상에는, 특허문헌 1과 같이 성분 조정에 의한 것이 개시되어 있지만, 이것만으로는 냉연 압하율이 비교적 낮은 두꺼운 재료에 있어서 프레스 균열 등의 문제가 있었다.

특허문헌 2에는, r값을 향상시키기 위해, 열연 마무리 개시 온도, 종료 온도 및 Nb 함유량과 열연판 어닐링 온도의 관계로부터 최적의 열연판 어닐링 온도를 규정하고 있지만, 특히 Nb계 석출물에 관여하는 다른 원소(C, N, Cr, Mo 등)의 영향에 따라서는, 이것만으로는 충분한 가공성이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 열연판에 대해 1시간 이상의 시효 처리를 하는 방법이 개시되어 있지만, 이 경우에는 공업상 제조 효율이 현저하게 저하되는 결점이 있다.

특허문헌 4에는, 판 두께 중심층의 결정 방위를 제어하기 위해, 열연 및 열연판 어닐링 조건을 규정하고, r값이 높은 Cr 함유 내열 강판을 얻는 기술이 개시되어 있다. 그러나, r값은 제품의 판 두께 중심층의 결정 방위만으로는 결정되지 않으므로, 충분한 가공성이 얻어지지 않는 경우가 있었다. 또한, 열연의 슬래브 가열 온도가 1000∼1150℃로 낮으므로 표면 흠집 등의 문제가 있었다.

특허문헌 5에는, 가공성이 우수한 배기 부품용 페라이트계 스테인리스 강판으로서, 최표층으로부터 판 두께의 1/4 영역에 있어서의 결정 방위를 규정한 기술이 개시되어 있다. 이것은, 압연 방향과 45°방향의 r값과 전연신율을 높게 하는 것이며, 그 제조 방법으로서 열연판 어닐링을 생략하는 특징을 갖지만, 45°방향의 r값만 높아도 프레스 성형성은 만족하지 않고, 또한 열연판 어닐링을 생략한 경우, 리징이라 하는 표면 결함이 프레스 가공 시에 문제로 되는 것 외에, 표면 흠집 등의 제조성에 과제가 남겨져 있었다.

일본 특허 출원 공개 평9-279312호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-30346호 공보 일본 특허 출원 공개 평8-199235호 공보 국제 공개 제2004/53171호 일본 특허 출원 공개 제2006-233278호 공보

본 발명의 목적은, 기지 기술의 문제점을 해결하고, 가공성이 우수한 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그들의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 가공성, 특히 r값 향상에 관해, 강 조성, 열연 공정과 냉연 공정 각각의 제조 과정에 있어서의 조직, 석출물에 관한 상세한 연구를 행하였다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 요지는, 이하와 같다.

본 발명의 제1 형태는, 질량％로, C:0.02％ 이하, Si:0.1∼1.0％, Mn:0.6 초과∼1.5％, P:0.01∼0.05％, S:0.0001∼0.0100％, Cr:13.0∼20.0％, Mo:0.1∼3.0％, Ti:0.005∼0.20％, Nb:0.30∼1.0％, B:0.0002∼0.0050％, Al:0.005∼0.50％, N:0.02％ 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 판 두께를 t로 한 경우, 표층(표면)∼t/4의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 면적률로 20％ 이상, t/4∼t/2의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 면적률로 40％ 이상, 또한 전체 두께 영역에 있어서 {011} 방위 입자가 면적률로 15％ 이하 존재하는 것을 특징으로 하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판이다.

상기 스테인리스 냉연 강판은, 가공성이 우수하다. 상기 제1 형태에 있어서, 표층∼t/4의 영역이라 함은, 강판의 표면으로부터 깊이 t/4까지의 영역, t/4∼t/2의 영역이라 함은, 깊이 t/4의 영역으로부터, 판 두께 중심까지의 영역을 말한다.

본 발명의 제2 형태는, 상기 제1 형태에 관한 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판이며, 질량％로, Cu:0.4∼2.0％, Ni:0.1∼2.0％, W:0.1∼3.0％, Zr:0.05∼0.30％, Sn:0.05∼0.50％, Co:0.05∼0.50％, Mg:0.0002∼0.0100％의 1종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판이다.

본 발명의 제3 형태는, 상기 제1 또는 제2 형태에 관한, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판을 제조하기 위한 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판이며, 판 두께를 t´로 한 경우, t´/2∼t´/4의 영역에 있어서의 조직이 미재결정 조직인 것을 특징으로 하는, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판이다.

t´/4∼t´/2의 영역이라 함은, 깊이 t´/4의 영역으로부터, 판 두께 중심까지의 영역을 말한다. 상기 제3 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 열연 강판은, 상기 제1 또는 제2 형태에 관한 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판과 실질적으로 동일한 조성을 갖는다.

본 발명의 제4 형태는, 상기 제3 형태에 관한 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판의 제조 방법이며, 슬래브(강편) 가열 온도를 1200∼1300℃, 마무리 온도를 800∼950℃에서의 열간 압연을 행하여 열연판으로 하고, 권취 온도 500℃ 이하에서 상기 열연판을 권취하고, 그 후, 상기 열연판의 어닐링을 925∼1000℃에서 행하는 것을 특징으로 하는, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법이다.

상기 제4 형태에 있어서, 강판의 소재로 되는 슬래브에는, 상기 제1 또는 제2 형태에 기재되는 강판의 조성과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 것이 사용된다.

본 발명의 제5 형태는, 상기 제1 또는 제2 형태에 관한 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법이며, 판 두께를 t´로 한 경우, t´/2∼t´/4의 영역에 있어서의 조직이 미재결정 조직인 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판을, 압하율 60％ 이상으로 냉연하여 냉연판으로 하고, 그 후, 1000∼1100℃에서 상기 냉연판의 어닐링을 행하는 것을 특징으로 하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법이다.

상기 제5 형태에 있어서, 냉연 강판의 소재로 되는 열연 강판에는, 상기 제1 또는 제2 형태에 기재된 냉연 강판의 조성과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 것이 사용된다.

상기 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법은, 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판의 제조 공정을 포함하는 것이어도 된다. 즉, 본 발명의 제6 형태는, 상기 제5 형태에 관한 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법이며, 슬래브의 가열 온도를 1200∼1300℃, 마무리 온도를 800∼950℃에서 열간 압연을 행하여 열연판으로 하고, 상기 열연판을 권취 온도 500℃ 이하에서 권취하고, 그 후, 상기 열연판의 어닐링을 925∼1000℃에서 행하여, 상기 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판을 제조하는 공정을 포함하는 것이어도 된다. 그 경우, 강판의 소재로 되는 슬래브는, 상기 제1 또는 제2 형태에 기재되는 강판의 조성과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 것이 사용된다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 있어서, 강의 성분 조성을 규정함과 함께, 열연 공정, 냉연 공정의 각 조건을 최적화하고, 판 두께 방향의 각 영역의 조직을 제어함으로써 고r값을 확보하는 것이 가능해진다.

특히, 열연 공정에 있어서 권취 온도, 열연판 어닐링 온도를 엄격하게 규정하고, 냉연 공정 전의 강 조직을, {111} 집합 조직을 잔류시켜 둠과 함께, 재결정을 억제한 미재결정 조직으로 해 둠으로써, 그 후의 냉연·어닐링 공정에 있어서도, r값 향상에 유효하게 작용하는 {111} 방향을 갖는 결정립을 다수 생성시킬 수 있고, 가공성에 유리한 재결정 조직을 얻을 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 있어서의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 있어서, 표층∼t/4(t:판 두께)의 영역에 있어서의 {111} 방위 입자의 면적률과 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 있어서, t/4∼t/2(t:판 두께)의 영역에 있어서의 {111} 방위 입자의 면적률과 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 있어서, 판 두께 전체 두께 영역에 있어서의 {011} 방위 입자의 면적률과 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 열연판 어닐링 온도 T1과, 페라이트계 스테인리스 냉연 강판(제품판)의 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이다.

(페라이트계 스테인리스 냉연 강판)

이하에, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 대해 상세하게 설명한다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판은, 질량％로, C:0.02％ 이하, Si:0.1∼1.0％, Mn:0.6 초과∼1.5％, P:0.01∼0.05％, S:0.0001∼0.0100％, Cr:13.0∼20.0％, Mo:0.1∼3.0％, Ti:0.005∼0.20％, Nb:0.30∼1.0％, B:0.0002∼0.0050％, Al:0.005∼0.50％, N:0.02％ 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 판 두께를 t로 한 경우, 표층∼t/4의 영역에 있어서 {111} 방위를 갖는 결정립이 면적률로 20％ 이상, t/4∼t/2의 영역에 있어서 {111} 방위를 갖는 결정립이 면적률로 40％ 이상, 또한 전체 두께 영역에 있어서 {011} 방위를 갖는 결정립이 면적률로 15％ 이하 존재하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 표층∼t/4의 영역이라 함은, 강판의 표면으로부터 깊이 t/4까지의 영역, t/4∼t/2의 영역이라 함은, 깊이 t/4의 영역으로부터, 판 두께 중심까지의 영역을 말한다.

{111} 방위를 갖는 결정립({111} 방위 입자)이라 함은, 판면(강판의 표면)과, {111}면이 평행한 결정립을 말한다. {011} 방위를 갖는 결정립({011} 방위 입자)이라 함은, 판면과 {011}면이 평행한 결정립을 말한다. 상기한 면적률은, 판면에 대해 수직, 또한 압연 방향에 평행한 면에 있어서의 {111} 방위 입자의 면적률 및 {011} 방위 입자의 면적률로서 나타낼 수 있다. 또한 상기한 면적률은, 예를 들어 강판의 단면에 있어서, 결정 방위의 분포를 전자선 후방 산란 회절상법으로 측정함으로써, 구할 수 있다.

이하에 본 발명의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 강 조성의 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, 조성에 관한 ％의 표기는, 특별히 언급이 없는 경우에는 질량％를 의미한다.

탄소(C):질량％로, 0.02％ 이하

C는, 가공성, 내식성 및 내산화성을 열화시키므로, 그 함유량은 적을수록 좋으므로, 상한을 0.02％로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 증가에 연결되므로, 하한을 0.001％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제조 비용과 내식성을 고려하면 C의 함유량은, 0.002％ 이상, 0.01％ 이하가 바람직하다.

규소(Si):질량％로, 0.1％ 이상, 1.0％ 이하

Si는, 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있는 것 외에, 강의 내산화성과 고온 강도를 향상시키는 원소이다. 또한, Laves상의 석출을 촉진하는 원소이므로, 0.1％ 이상의 첨가에 의해 열연판 어닐링 시에 조대한 Laves상이 석출되고, 냉연판 어닐링 시의 {111} 방위 입자의 발달 및 {011} 방위 입자의 억제, r값의 향상에 기여한다. 한편, 과도한 첨가는 상온 연성을 저하시켜 가공성을 열화시키므로, 상한을 1.0％로 하였다. 또한, 재질 및 산화 특성을 고려하면 Si의 함유량은, 0.2％ 이상, 0.5％ 이하가 바람직하다.

망간(Mn):질량％로, 0.6 초과, 1.5％ 이하

Mn은, 고온에 있어서 MnCr₂O₄나 MnO를 형성하고, 스케일 밀착성을 향상시킨다. 이 효과는, 0.6％ 초과에서 발현되므로, 하한을 0.6％ 초과로 하였다. 한편, 산화 증량을 증가시키므로, 1.5％를 초과하는 양의 첨가에 의해 이상 산화가 발생하기 쉬워진다. 배기 매니폴드 등의 배기 가스 부품에 있어서, 스케일 박리나 이상 산화가 발생하면, 예를 들어 촉매나 머플러 등의 후속의 부품에 장해가 발생하거나, 판 두께 감소에 의해 구조체로서의 신뢰성이 저하된다. 또한, 가공성과 제조성을 고려하면 Mn의 함유량은, 0.7％ 이상, 1.1％ 이하가 바람직하다.

인(P):질량％로, 0.01％ 이상, 0.05％ 이하

P는, Si와 마찬가지로 고용 강화 원소이지만, 강의 내식성이나 인성에 대해 유해한 원소이므로, 재질상 그 함유량은 적을수록 좋고, 상한을 0.05％로 하였다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 증가에 연결되므로, 하한을 0.01％로 하였다. 또한, 제조 비용과 내산화성을 고려하면 P의 함유량은, 0.015％ 이상, 0.025％ 이하가 바람직하다.

황(S):질량％로, 0.0001％ 이상, 0.0100％ 이하

S는, 재질, 내식성 및 내산화성의 관점에서 적을수록 좋으므로, 상한을 0.0100％로 하였다. 특히, 과도한 S의 첨가는 Ti와의 화합물의 생성을 초래하고, 열연 어닐링판의 재결정과 입성장이 촉진되어 열연 강판에 있어서 미재결정 조직을 확보할 수 없고, 그 결과 r값을 열화시킨다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 증가에 연결되므로, 하한을 0.0001％로 하였다. 또한, 제조 비용과 내식성을 고려하면 S의 함유량은, 0.0010％ 이상, 0.0050％ 이하가 바람직하다.

크롬(Cr):질량％로, 13.0％ 이상, 20.0％ 이하

Cr은, 고온 강도 및 내산화성의 향상을 위해 13％ 이상의 첨가가 필요하지만, 20％ 이상의 첨가는 인성 열화에 의해 강판의 제조성이 나빠지는 것 외에, 재질도 열화된다. 따라서, Cr의 범위는 13.0∼20.0％로 하였다. 또한, 비용과 내식성의 관점에서는 Cr의 함유량은, 15.0％ 이상, 19.0％ 이하가 바람직하다.

몰리브덴(Mo):질량％로, 0.1％ 이상, 3.0％ 이하

Mo는, 내식성을 향상시킴과 함께, 고용 Mo에 의한 강의 고온 강도 및 열 피로 특성의 향상을 초래한다. 이 효과는 0.1％ 이상에서 발현되므로, 하한을 0.1％로 하였다. 단, 과도한 첨가는 인성 열화나 연신의 저하를 초래한다. 또한, 열연판 어닐링 공정이나 냉연판 어닐링 공정에 있어서 Laves상이 지나치게 생성되어 {011} 방위 입자가 생성되기 쉬워지고, r값의 저하를 초래하는 것 외에, 3.0％ 초과의 첨가로 내산화성이 열화되므로, 상한을 3.0％로 하였다. 또한, 장시간 고온에 노출된 후의 고온 특성, 특히 고온 강도, 열 피로 특성 및 고온 고사이클 피로 특성, 및 제조 비용 및 제조성을 고려하면 Mo의 함유량은, 1.5％ 이상, 1.8％ 이하가 바람직하다.

티탄(Ti):질량％로, 0.005％ 이상, 0.20％ 이하

Ti는, C, N, S와 결합하여 내식성, 내입계 부식성 및 딥드로잉성을 더욱 향상시키기 위해 첨가하는 원소이다. 특히 r값을 향상시키는 {111} 결정 방위의 발달은 0.005％ 이상의 Ti의 첨가로 발현되므로, 하한을 0.005％로 하였다. 0.20％ 이상의 Ti의 첨가에 의해 인성이나 2차 가공성이 열화되므로, 상한을 0.2％로 하였다. 또한, 제조 비용, 표면 흠집 및 스케일 박리성을 고려하면, Ti의 함유량은, 0.06％ 이상, 0.15％ 이하가 바람직하다.

니오븀(Nb):질량％로, 0.30％ 이상, 1.0％ 이하

Nb는, 고용 강화 및 석출 강화에 의해 고온 강도나 고온 피로 특성을 향상시므로, 필수 원소이다. 또한, C나 N을 탄질화물로서 고정하고, 냉연 강판(제품판)의 재결정 집합 조직을 발달시킴과 함께, Laves상이라 하는 Fe와 Nb의 금속간 화합물을 형성하고, 그 체적률이나 사이즈에 의해 재결정 집합 조직 형성에 영향을 미치고, r값 향상에 기여한다.

이들 작용은, Nb의 첨가량이 0.30％ 이상에서 발현되므로, 하한을 0.30％로 하였다. 한편, 과도한 Nb의 첨가는 경질화를 초래하고, 상온 연성의 저하에 연결되므로, 상한을 1.0％로 하였다. 또한, 비용이나 제조성을 고려하면 Nb의 함유량은, 0.40％ 이상, 0.60％ 이하가 바람직하다.

질소(N):질량％로, 0.02％ 이하

N은, C와 마찬가지로 강의 가공성과 내산화성을 열화시키므로, 그 함유량은 적을수록 좋다. 그로 인해, 상한을 0.02％로 하였다. 단, 과도한 저하는 정련 비용의 증가에 연결되므로, 비용을 고려하면 N의 함유량은, 0.005％ 이상, 0.015％ 이하가 바람직하다.

붕소(B):질량％로, 0.0002％ 이상, 0.0050％ 이하

B는, 제품의 프레스 가공 시의 2차 가공성을 향상시키는 원소임과 함께, 중온 영역의 고온 강도를 향상시킨다. 이들 효과는 B의 첨가량이 0.0002％ 이상에서 발현되므로, 하한을 0.0002％로 하였다. 한편, 0.0050％ 초과의 B의 첨가에 의해 Cr₂B 등의 B 화합물이 생성되고, 입계 부식성이나 피로 특성을 열화시키는 것 외에, {011} 방위 입자의 증가를 초래하여 저r치화된다. 그로 인해, 상한을 0.0050％로 하였다. 또한, 용접성이나 제조성을 고려하면, B의 함유량은, 0.0003％ 이상, 0.0020％ 이하가 바람직하다.

알루미늄(Al):질량％로, 0.005％ 이상, 0.50％ 이하

Al은, 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있는 것 외에, 강의 고온 강도나 내산화성을 향상시킨다. 그 작용은 0.005％부터 발현되므로, 하한을 0.005％로 하였다. 한편, 0.50％ 초과 이상의 Al의 첨가는, 스테인리스강의 연신의 저하나 용접성 및 표면 품질의 열화를 초래하는 것 외에, Al 산화물에 의해 {011} 방위 입자의 생성이 촉진되고, 강판의 r값이 저하되므로, 상한을 0.50％로 하였다. 또한, 정련 비용을 고려하면, Al의 함유량은, 0.01％ 이상, 0.15％ 이하가 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기 원소에 더하여, 강판이, 질량％로, Cu:0.4∼2.0％, Ni:0.1∼2.0％, W:0.1∼3.0％, Zr:0.05∼0.30％, Sn:0.05∼0.50％, Co:0.05∼0.50％, Mg:0.0002∼0.0100％의 1종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다.

구리(Cu):질량％로, 0.4％ 이상, 2.0％ 이하

Cu는, 스테인리스강의 내식성을 향상시킴과 함께, ε-Cu 석출에 의해 특히 중온 영역에서의 고온 강도를 높이는 원소이므로, 필요에 따라 강재에 첨가된다. 이 효과는 0.4％ 이상의 첨가에 의해 발현되므로, 하한을 0.4％로 하였다. 한편, 2.0％ 초과의 첨가에 의해, 강재의 인성 열화나 연신의 극단적인 저하를 초래하는 것 외에, 열연 과정에서 과잉으로 ε-Cu가 석출되고 {011} 방위 입자가 생성되고 저r치화된다. 그로 인해, Cu의 첨가량의 상한을 2.0％로 하였다. 또한, 내산화성이나 제조성을 고려하면 Cu의 함유량은, 0.5％ 이상, 1.5％ 이하가 바람직하다.

니켈(Ni):질량％로, 0.1％ 이상, 2.0％ 이하

Ni는, 인성과 내식성을 향상시키는 원소이므로, 필요에 따라 첨가한다. 인성에의 기여는 0.1％ 이상에서 발현되므로, 하한을 0.1％로 하였다. 한편, 2.0％ 초과의 첨가에 의해 오스테나이트상이 생성되고, 저r치화되므로 상한을 2.0％로 하였다. 또한, 비용을 고려하면, Ni의 함유량은, 0.1％ 이상, 0.5％ 이하가 바람직하다.

텅스텐(W):질량％로, 0.1％ 이상, 3.0％ 이하

W는, 고온 강도를 높이기 위해 필요에 따라 첨가하는 원소이며, 그 작용은 0.1％부터 발현된다. 그로 인해, W 첨가량의 하한을 0.1％로 하였다. 단, 과도한 첨가는 강재의 인성 열화나 연신의 저하를 초래한다. 또한, Laves상이 지나치게 생성되어 {011} 방위 입자가 생성되기 쉬워지고, r값의 저하를 초래하므로, 상한을 3.0％로 하였다. 또한, 제조 비용과 제조성을 고려하면, W의 함유량은, 0.1％ 이상, 2.0％ 이하가 바람직하다.

지르코늄(Zr):질량％로, 0.05％ 이상, 0.30％ 이하

Zr은, 내산화성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 첨가한다. 그 작용은 Zr의 함유량이 0.05％ 이상에서 발현되므로, 하한을 0.05％로 하였다. 단, 0.30％를 초과하는 양의 첨가는, 인성이나 산세성 등의 제조성을 현저하게 열화시키는 것 외에, Zr과 탄소 및 질소의 화합물이 조대화되어 열연 어닐링판 조직을 조립화(粗粒化)시켜 저r치화되므로, 상한을 0.30％로 하였다. 또한, 제조 비용을 고려하면, Zr의 함유량은, 0.05％ 이상, 0.20％ 이하가 바람직하다.

주석(Sn):질량％로, 0.05％ 이상, 0.50％ 이하

Sn은, 입계에 편석하여 고온 강도를 높이기 위해 필요에 따라 첨가하는 원소이다. 그 작용은 Sn의 함유량이 0.05％ 이상에서 발현되므로, 하한을 0.05％로 하였다. 단, 0.5％ 초과의 첨가에 의해 Sn 편석이 발생하여, 편석부에서 {011} 방위 입자가 생성되어 저r치화되므로, 상한을 0.50％로 하였다. 또한, 고온 특성과 제조 비용 및 인성을 고려하면, Sn의 함유량은, 0.10％ 이상, 0.30％ 이하가 바람직하다.

코발트(Co):질량％로, 0.05％ 이상, 0.50％ 이하

Co는 고온 강도를 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 0.05％ 이상 첨가한다. 단, 과도한 첨가는 가공성을 열화시키므로, 상한을 0.50％로 하였다. 또한, 제조 비용을 고려하면, Co의 함유량은, 0.05％ 이상, 0.30％ 이하가 바람직하다.

마그네슘(Mg):질량％로, 0.0002％ 이상, 0.0100％ 이하

Mg는, 용강 중에서 Al과 함께 Mg 산화물을 형성하고 탈산제로서 작용하는 것 외에, 미세 정출된 Mg 산화물이 핵으로 되고, Nb나 Ti계 석출물이 미세 석출된다. 이들이 열연 공정에서 미세 석출되면, 열연 공정 및 열연판 어닐링 공정에 있어서, 미세 석출물이 재결정 및 {011} 방위 입자의 형성을 억제하고, 미재결정 조직의 형성에 기여한다. 이 작용이 발현되는 것은 0.0002％부터이므로, 하한을 0.0002％로 하였다. 단, 과도한 Mg의 첨가는, 강재의 내산화성의 열화나 용접성의 저하 등을 초래하므로, 상한을 0.0100％로 하였다. 또한, 정련 비용을 고려하면, Mg의 함유량은, 0.0003％ 이상, 0.0020％ 이하가 바람직하다.

다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 집합 조직에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 집합 조직은, 판 두께를 t로 한 경우, 표층∼t/4의 영역(표면으로부터 깊이 t/4까지의 영역)에 있어서, {111} 방위를 갖는 결정립(이하 단순히, {111} 방위 입자라 함)이 면적률로 20％ 이상이며, t/4∼t/2의 영역(깊이 t/4로부터 판 두께 중심까지의 영역)에 있어서, {111} 방위 입자가 면적률로 40％ 이상인 것이 중요하다. 또한, 판 두께의 전체 두께 영역에 있어서는, {011} 방위를 갖는 결정립(이하 단순히, {011} 방위 입자라 함)이 면적률로 15％ 이하인 것이 중요하다.

또한, {111} 방위를 갖는 결정립이라 함은, 결정의 방위가 면 지수 {111}로 나타내어지는 결정립, 즉, 판면(강판의 표면)과 {111}면이 평행으로 되는 결정립을 말한다. {011} 방위를 갖는 결정립이라 함은, 결정의 방위가 면 지수 {011}로 나타내어지는 결정립, 즉, 판면과 {011}면이 평행으로 되는 결정립을 말한다.

{111} 방위 입자 및 {011} 방위 입자의 면적률은, 강판의 표면에 대해 수직, 또한 압연 방향에 평행한 면에 있어서의 각 방위의 결정립의 면적률로서 구할 수 있다.

이하, 본 실시 형태의 집합 조직의 한정 이유에 대해 설명한다.

가공성의 향상 지표인 랭크포드값(r값)은 재결정 집합 조직과 관련이 있는 것은 주지의 사실이다. 일반적으로는, {111} 방위를 갖는 결정립의 비율을 증가시킴으로써 r값이 향상되는 것이 알려져 있다. 그러나, 결정 방위의 분포는 판 두께 방향으로 불균일하며, 반드시 특정 부위의 결정 방위의 제어만으로는 고r값의 확보는 충분하지는 않았다.

따라서 본 발명에서는, 냉연 강판(제품판)의 판 두께 방향의 결정 방위 분포와 r값의 관계에 대해, 판 두께 방향의 불균일성을 고려하여 상세하게 검토하였다. 그 결과, 표층∼t/4(t는 판 두께) 및 t/4∼t/2의 각각의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 각각 면적률로 20％ 이상 및 40％ 이상 존재하는 것이 필요한 것이 판명되었다. 덧붙여 말하면, 전체 두께에 있어서 {011} 방위 입자가 면적률로 15％ 이하 존재하는 것도 필요한 것이 판명되었다. 또한, 보다 안정적으로 r값을 확보하기 위해서는, {111} 방위 입자를, 표층∼t/4의 영역에 있어서는 25％ 이상, t/4∼t/2의 영역에서는 45％ 이상 존재시키는 것이 바람직하고, {011} 방위 입자는 10％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

도 1∼3에 각 결정 방위의 면적률(비율)과 제품판의 평균 r값의 관계를 나타낸다.

여기서 r값은, 냉연 어닐링판으로부터 JIS13호 B 인장 시험편을 채취하여 압연 방향, 압연 방향과 45°방향, 압연 방향과 90°방향으로 14.4％ 변형을 부여한 후에, 하기 수학식 1 및 하기 수학식 2를 사용하여 평균 r값을 산출한다.

여기서, W₀은 인장 전의 판 폭, W는 인장 후의 판 폭, t₀은 인장 전의 판 두께, t는 인장 후의 판 두께이다.

여기서, r₀은 압연 방향의 r값, r₄₅는 압연 방향과 45°방향의 r값, r₉₀은 압연 방향과 직각 방향의 r값이다.

또한, 복잡한 형상이 요구되는 배기 부품에 대해, 평균 r값이 1.2 이상이면 충분히 가공할 수 있는 특성이다. 그로 인해, 본 실시 형태에 있어서는 평균 r값이 1.2 이상이면 우수한 가공성을 갖는 것이라고 판단한다.

또한, 결정 방위의 측정은, 제품판으로부터 압연 방향과 평행 방향의 면을 판면에 수직으로 잘라내고, 결정 방위 해석 장치 EBSP(Electron Back Scatter diffraction Pattern)로 판 두께 전역에 걸쳐 결정립의 방위를 동정하고, {111} 방위 입자와 {011} 방위 입자의 면적률을 결정하였다. 이들 결과로부터 본 발명에서는, 결정 방위 제어에 의한 고r치화는, 판 두께 방향의 {111} 방위 입자 빈도의 변동을 고려할 필요가 있음과 함께, {011} 방위 입자도 고려할 필요가 있는 것이 명확해졌다.

도 1은 본 실시 형태에 있어서의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 있어서, 표층∼t/4의 영역에 있어서의 {111} 방위 입자의 면적률과 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 2는 t/4∼t/2의 영역에 있어서의 {111} 방위 입자의 면적률과 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 1, 2로부터 알 수 있는 바와 같이, {111} 방위 입자의 비율이 높아지면 높아질수록 평균 r값도 커져 가공성이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 평균 r값을 1.2 이상 확보하기 위해서는, 강판 표층∼t/4의 영역에서 {111} 방위 입자를 20％ 이상, t/4∼t/2의 영역에서 {111} 방위 입자를 40％ 확보하는 것이 중요한 것을 알 수 있다.

또한, 도 1, 2에 나타내는 관계를 조사하기 위해 사용한 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 강 성분은, 0.007％C-0.27％Si-0.94％Mn-0.03％P-0.0006％S-17.3％Cr-1.8％Mo-0.08％Ti-0.47％Nb-0.01％N-0.001％B-0.03％Al(잔량부는 Fe와 불가피 불순물)이다.

도 3은 본 실시 형태에 있어서의 페라이트계 스테인리스 냉연 강판에 있어서, 판 두께 전체 두께 영역에 있어서의 {011} 방위 입자의 면적률과 평균 r값의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 판 두께 전체 두께에 있어서 {011} 방위 입자의 비율이 높아지면 높아질수록 평균 r값은 저하되고 가공성이 열화되는 것을 알 수 있다. 또한, 평균 r값을 1.2 이상 확보하기 위해서는, 전체 두께에서 {011} 방위 입자를 15％ 이하로 하는 것이 중요한 것을 알 수 있다.

또한, 도 3에 나타내는 관계를 조사하기 위해 사용한 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 강 성분은, 0.007％C-0.27％Si-0.94％Mn-0.03％P-0.0006％S-17.3％Cr-1.8％Mo-0.08％Ti-0.47％Nb-0.01％N-0.001％B-0.03％Al(잔량부는 Fe와 불가피 불순물)이다.

다음으로, 상술해 온 바와 같은 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 소재로 되는 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판에 대해 설명한다.

본 발명에서는, 상기한 냉연 강판(냉연판)의 집합 조직이나 성분 조성 외에 제조 방법에 대해서도 검토를 행하고, 그 결과, 상기 냉연 강판의 소재인 열연 강판(냉연 소재 열연판)의 조직에 의해, 냉연판의 집합 조직이 영향을 받고, 냉연판의 r값이 영향을 받는 것을 발견하였다.

즉, 냉연 소재 열연판의 t´/4∼t´/2(t´는, 냉연 소재 열연판의 판 두께) 영역에 있어서의 조직이 미재결정 조직인 경우, 그러한 냉연 소재 열연판으로부터 제조된 냉연 강판은 고r값으로 되는 것을 발견하였다. 또한, t´/4∼t´/2 영역이라 함은, 강판의 표면으로부터의 깊이 t´/4로부터 판 두께 중심까지의 영역을 말한다.

구체적으로 설명하면, 상술한 바와 같이 냉연판에 있어서 r값의 향상에는 {111} 방위를 갖는 결정립을 확보하는 것이 유효하다. 그로 인해, 냉연판의 소재인 열연 강판에 있어서도, {111} 집합 조직을 발달시켜 둠과 함께, 이러한 집합 조직을 재결정시키는 일 없이 미재결정 조직으로서 두는 것이 매우 중요하다. 즉, 미재결정 조직에서는, 열연 강판의 압연 방향에 평행하고 또한, 판면에 수직한 단면에 있어서, 결정립은 면 지수 {111}로 나타내어지는 배향성(판면과 {111}면이 평행으로 되는 배향성)을 나타낸다.

이하, 이러한 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

(냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법)

다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법은, 상기 강 조성을 가진 페라이트계 스테인리스강을 제강하고, 제강 후, 주조한 강편(슬래브)에 대해, 슬래브 가열 온도를 1200∼1300℃, 마무리 온도를 800∼950℃로 하여 열간 압연을 행하여 열연판으로 하고, 계속해서, 권취 온도 500℃ 이하에서 상기 열연판을 권취하고, 그 후, 열연판 어닐링을 925∼1000℃에서 행한다.

열연에 있어서는, 슬래브 가열 온도가 1200℃ 미만에서는 압연에 의한 열연 변형이 과도하게 도입되어, 그 후의 조직 제어가 곤란해지는 것 외에, 표면 흠집이 문제로 되므로, 하한을 1200℃로 하였다. 한편, 1300℃ 초과의 가열 온도로 하면, 열연 이후의 조직이 조립화되어 {111} 집합 조직의 발달이 억제됨과 함께, 조직이 재결정 조직으로 되는 경우가 있으므로, 상한을 1300℃로 하였다. 또한, 생산성을 고려하면, 1230∼1280℃가 바람직하다.

열연에서는, 슬래브 가열 후, 복수 패스의 조압연에 이어, 복수 패스의 마무리 압연이 실시되어 코일 형상으로 권취된다. 이때, 마무리 온도가 800℃ 미만에서는 표면 흠집이 문제로 되므로, 마무리 온도의 하한을 800℃로 하였다. 한편, 950℃ 초과에서는 열연 이후의 조직이 조립화되어 {111} 집합 조직의 발달이 억제됨과 함께, 조직이 재결정 조직으로 되는 경우가 있으므로, 상한을 950℃로 하였다. 또한, 생산성을 고려하면, 마무리 온도는, 850∼930℃가 바람직하다.

권취 온도에 관해서는, 열연 조직의 회복 억제와 열연판 인성의 관점에서 500℃ 이하로 하였다. 즉, 본 발명에서는, 이와 같이 권취 온도를 500℃ 이하의 저온으로 함으로써, 열연 공정에 의해 얻어진 {111} 집합 조직을 회복시키는 일 없이 유지한 상태에서 후속 공정으로 인계할 수 있다. 또한, 생산성, 인성 및 코일 형상을 고려하면 400∼480℃가 바람직하다. 권취 온도가 500℃ 초과인 경우, 이후에 행하는 열연판 어닐링 공정의 어닐링 온도가 적정하여도, 판 두께의 표층부 근방에서 발생한 열연 전단 변형에 기인하는 {110} 방위 입자가, 열연 권취 후로부터 상온까지 냉각되는 과정에서 성장하고, 그 후의 어닐링 공정에서 다른 방위를 잠식함으로써 제품판까지 잔류한다. 이 {110} 방위 입자는 r값의 저하를 초래하므로, 권취 온도는 500℃ 이하로 하였다. 또한, 열연 마무리 압연 후로부터 권취까지의 동안에 있어서의 {110} 방위 입자의 성장을 억제하기 위해, 50℃/sec 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다.

열연 후의 열연판 어닐링은, 일반적으로는 재결정 조직이 얻어지는 온도에서 열처리된다. 그러나, 판 두께 방향으로는 조직의 불균일성이 발생한다.

본 발명에서는, 이 판 두께 방향의 조직 불균일성이 제품판의 r값에 크게 영향을 미치는 것을 발견하고, 전술한 바와 같이, t´/4∼t´/2(t´는 판 두께) 영역에 있어서의 조직이 미재결정 조직인 경우에 냉연 강판, 즉, 제품판에 있어서 고r값이 얻어지는 것을 발견하였다.

도 4에, 열연판 어닐링 온도와 제품판의 평균 r값의 관계를 나타낸다. 여기서 강 A(도면 중의 기호 ● 및 ○)는 0.007％C-0.25％Si-0.95％Mn-0.03％P-0.0006％S-17.3％Cr-1.8％Mo-0.08％Ti-0.47％Nb-0.01％N-0.0010％B-0.03％Al(잔량부, Fe 및 불가피 불순물)의 조성을 갖고, 강 B(도면 중의 기호 ▲ 및 △)는 0.003％C-0.89％Si-0.65％Mn-0.02％P-0.0010％S-13.5％Cr-0.1％Mo-0.008％Ti-0.40％Nb-0.01％N-0.0005％B-0.07％Al(잔량부, Fe 및 불가피 불순물)의 조성을 갖는다. 도면 중에는, 열연판 어닐링 후의 t´/4∼t´/2 영역의 조직 상태도 나타내고 있고, 기호 ● 및 ▲는 미재결정 조직, 기호 ○ 및 △는 재결정 조직이다.

재결정 온도는 강 성분에 따라 다르지만, 본 발명의 조성에 있어서는, 925∼1000℃의 범위에 적절한 열연판 어닐링 온도를 발견할 수 있었다. 즉, 냉연 소재 열연판으로서 적절한 조직인, t´/4∼t´/2(t´는, 냉연 소재 열연판 판 두께)에 있어서 미재결정 조직으로 되는(완전 재결정 조직으로 되지 않는) 온도를 발견할 수 있는 것이다. 이러한 냉연 소재 열연판을 냉연 강판의 소재로서 사용함으로써 평균 r값이 1.2 이상인 고가공재를 얻는 것이 가능해진다.

여기서, 통상 제법으로 냉연 소재 열연판의 t´/4∼t´/2 영역을 재결정 조직화한 경우, 랜덤한 결정 방위 분포로 되고, 그 후의 냉연에서의 집합 조직 발달이 불충분하여, 냉연판 어닐링 후에 {111} 방위 입자가 충분히 생성되지 않는다. 한편, 본 발명과 같이 냉연 소재 열연판의 t´/4∼t´/2 영역을 미재결정 조직으로 하면, 열연판에서 발달한 {111} 집합 조직을 잔류시킨 상태에서 냉연하므로, 그 후의 냉연판 어닐링에 있어서도 {111} 방위 입자가 다수 생성되고, 고r값에 기여한다.

그러나, 열연판 어닐링 온도가 지나치게 저온이거나 열연판 어닐링을 생략하면, 판 두께의 표층부 근방에서 발생한 열연 전단 변형에 기인하는 {110} 방위 입자가 냉연 어닐링 후의 제품판까지 다수 잔류해 버린다. 이 방위 입자는 r값의 저하를 초래하므로, 열연판 어닐링은 800℃ 이상이 필요해진다. 또한, 본 발명에서는, r값 향상에 악영향을 미치는 {110} 방위 입자의 성장을 보다 억제함과 함께, 평균 r값을 1.2 이상으로 하기 위해, 열연판 어닐링 온도의 하한은 925℃로 하였다.

한편, 열연판 어닐링을 1000℃ 초과로 하면, t´/4∼t´/2 영역의 조직이 재결정 조직으로 되고, 표층의 재결정립이 조대화되어 버림과 함께, 열연판 어닐링 후에 Laves상이라 하는 Fe와 Nb의 화합물(Fe₂Nb)이 완전히 용해되어 버리므로, r값이 저하된다. 또한, 열연판 어닐링에 의해 조대하게 생성시킨 Laves상은, 냉연판 어닐링 시의 재결정 집합 조직의 핵 생성 사이트로 되므로, 냉연 소재에 있어서 석출시켜 두는 것이 바람직하다.

이들의 점을 고려하여 열연판 어닐링 온도의 상한은 1000℃로 하였다. 또한, 고온 어닐링에 의한 결정립 조대화나 스케일 생성의 촉진은, 각각 판 파단이나 스케일 잔류 등의 표면 품질의 저하를 초래하므로, 열연판 인성이나 산세성을 고려하면 925∼980℃가 바람직하다.

(페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법)

다음으로, 이러한 냉연 소재 열연판을 두께 2㎜까지 냉연하고, 결정립도 번호가 5∼7로 되도록 강 성분에 따라 1000∼1100℃에서 열처리를 행하여 제품판으로 하였다.

구체적으로는 우선, 냉연판에 있어서 {111} 방위 결정으로 성장하는 재결정 핵을 얻기 위해, 냉연 압하율은, 60％ 이상으로 하였다. 즉, 냉연 압하율이 지나치게 낮으면, 이후의 어닐링 공정에 의해 {111} 방위 입자로 재결정시키기 위한 재결정 핵을 충분히 생성시킬 수 없고, 제품판의 r값의 향상이 불충분해지므로, 압하율을 60％ 이상으로 하는 것이 중요하다. 또한, 생산성이나 이방성을 고려하면, 압하율은, 60∼80％가 바람직하다.

다음으로, {111} 방위 결정으로 성장하는 재결정 핵을 생성시킨 냉연판에 1000∼1100℃에서 냉연판 어닐링을 행한다. 통상, 냉연판의 어닐링은 재결정 조직을 얻기 위해, 강 성분에 따라 열처리 온도를 결정하지만, 1000℃ 미만에서는 본 발명의 강 성분으로는 미재결정 조직으로 되므로, 하한을 1000℃로 하였다. 한편, 1100℃ 초과에서는 결정립이 조대화되고, 가공 시에 표면 거칠어짐이 발생하여 균열의 원인으로 되므로 상한을 1100℃로 하였다. 또한, 연신이나 산세성을 고려하면, 1010∼1070℃가 바람직하다.

이상에 의해, {111} 방위 입자의 면적률을 높임과 함께, {011} 방위 입자가 억제된, 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 냉연 강판을 얻을 수 있다.

또한, 슬래브 두께, 열연판 두께 등은 적절히 설계하면 된다. 또한, 냉간 압연에 있어서는, 사용하는 워크롤의 롤 조도, 롤 직경, 나아가서는 압연유, 압연 패스 횟수, 압연 속도, 압연 온도 등은 적절히 선택하면 된다. 또한, 냉연판 어닐링은, 필요하면 수소 가스 혹은 질소 가스 등의 무산화 분위기에서 어닐링하는 광휘 어닐링이어도, 대기 중에서 어닐링해도 상관없다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에서 사용한 조건에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

본 실시예에서는 우선, 표 1에 나타내는 성분 조성의 강을 용제하고 슬래브에 주조하고, 슬래브를 열간 압연하여, 5.0㎜ 두께의 열연판으로 하였다. 그 후, 열연판을 연속 어닐링 처리한 후, 산세하고, 2.0㎜ 두께까지 냉간 압연하고, 연속 어닐링-산세를 실시하여 제품판으로 하였다. 또한, 표 1에 나타내는 성분 조성 중, 강 No.1∼13은 본 발명 범위 밖, 강 No.14∼32는 발명 범위 밖으로 하고, 본 발명으로부터 벗어나는 성분 조성에 대해서는 하선을 부여하여 나타내고 있다.

열연 조건은 모두 본 발명의 범위 내로 하고, 슬래브 가열 온도를 1200∼1300℃, 마무리 온도를 800∼950℃, 권취 온도를 500℃ 이하로 하였다. 또한, 열연판 어닐링 조건은, 어닐링 온도를 800∼1000℃ 또한 t´/2∼t´/4(t´:열연판의 판 두께)에 있어서 미재결정 조직으로 되는 온도에서 행하였다. 그 후, 압하율 60％로 냉연을 실시하였다. 냉연판 어닐링은, 강 성분에 따라 재결정 조직으로 되도록, 1000∼1100℃에서 행하였다.

다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 제품판으로부터, 시험편을 채취하고, {111} 방위 입자와 {011} 방위 입자의 비율(면적률)을 측정함과 함께, 평균 r값, 고온 강도 및 산화 특성을 평가하였다. 구체적인 측정·평가 방법에 대해 설명한다.

결정 방위 입자의 비율과 평균 r값의 측정 방법은, 상술한 방법과 마찬가지이다. 얻어진 제품판으로부터 압연 방향과 평행 방향의 면을 판면에 수직으로 잘라내고, 결정 방위 해석 장치 EBSP를 사용하여 판 두께 전역에 걸쳐 결정립의 방위를 동정하고, {111} 방위 입자와 {011} 방위 입자의 면적률을 결정하였다.

또한, 평균 r값은, 얻어진 제품판으로부터 JIS13호 B 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2254에 준거하여, 압연 방향, 압연 방향과 45°방향, 압연 방향과 90°방향 각각에 14.4％ 변형을 부여한 후에, 상기 수학식 1 및 상기 수학식 2를 사용하여 산출하였다. 또한, 가공성의 평가는, 평균 r값이 1.2 이상을 양호로 하여 평가하였다.

다음으로, 고온 강도는, 얻어진 제품판으로부터 압연 방향으로 고온 인장 시험편을 채취하고, JIS G 0567에 준거하여 900℃에서 고온 인장 시험을 실시하고, 0.2％ 내력을 측정하였다.

또한, 내산화성의 시험은, JIS Z 2281에 준거하여 대기 중 900℃에서 200시간의 연속 산화 시험을 행하고, 이상 산화 및 스케일 박리의 발생 유무를 평가하였다.

또한, 900℃에 있어서의 고온 강도가 0.2％ 내력으로 20㎫ 이상인 경우, 그리고 대기 중 연속 산화에서 이상 산화가 발생하지 않는 경우에 있어서, 자동차용 배기 부품으로서의 성능을 만족한다. 그로 인해, 0.2％ 내력이 20㎫ 미만을 불합격으로 하여 평가하였다. 그리고 이상 산화나 스케일 박리가 발생하지 않는 경우를 A(양호), 발생하는 경우를 B(불량)로 하였다.

이상의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1, 2로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명에서 규정하는 성분 조성을 갖는 강은, 비교예에 비해 평균 r값이 높고, 가공성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 고온 강도도 높고, 내산화성도 우수하다. 한편, 비교강 No.14, 15, 17, 18, 20∼31은, 강 성분이 본 발명으로부터 벗어나 있으므로, 제품판의 결정 방위 비율이 본 발명 밖으로 되고, 제품판의 평균 r값이 1.2 미만이다. 이들 재료를 사용하여 복잡 형상의 부품으로 가공한 경우, 균열이 발생해 버릴 우려가 있다. 또한, 비교강 No.16, 19, 32는, r값을 만족하지만, 내산화성이나 고온 강도가 부족하고, 배기 부품으로서 적용한 경우, 사용 시에 파괴가 발생해 버릴 우려가 있다.

(실시예 2)

다음으로, 표 1에 나타내는 본 발명강 No.1과 6에 대해, 제조 조건을 다양하게 변화시킨 경우의 특성을 표 3에 나타낸다. 또한, 재결정 상태라 함은 t´/2∼t´/4 영역의 조직 상태를 말한다.

본 발명의 규정하는 제조 조건을 모두 만족하는 시험 번호 P33, P34는, 비교예에 비해 평균 r값이 높고, 가공성이 우수한 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명에서 규정되는 제조 조건으로부터 벗어나는 비교예(시험 번호 P35∼P44)의 경우, 제품판의 결정 방위 비율이 본 발명 밖으로 되고, 평균 r값이 1.2 이상을 만족하지 않고, 가공성이 열화되어 있는 것을 알 수 있다. 그로 인해, 이러한 제품판을 복잡 형상의 부품으로 가공한 경우, 균열이 발생할 우려가 있다. 또한, 열연에 있어서의 가열 온도 또는 마무리 온도의 하한값을 벗어난 경우에는, r값은 1.2 이상을 만족하였지만, 표면 흠집이 발생하였다.

이들 결과로부터, 상술한 지식을 확인할 수 있고, 또한, 상술한 각 강 조성 및 구성을 한정하는 근거를 뒷받침할 수 있었다.

이상의 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명에 따르면 가공성이 우수한 내열 페라이트계 스테인리스 강판을 특별한 신규 설비를 필요로 하지 않고, 효율적으로 제공할 수 있다. 그로 인해, 본 발명을 적용한 냉연 강판을, 특히 배기용 부재에 적용함으로써, 제조 비용의 저감 등의 사회적 기여도를 높일 수 있다. 즉, 본 발명은 산업상의 이용 가능성을 충분히 갖는다.

Claims

질량％로, C:0.02％ 이하, Si:0.1∼1.0％, Mn:0.6 초과∼1.5％, P:0.01∼0.05％, S:0.0001∼0.0100％, Cr:13.0∼20.0％, Mo:0.1∼3.0％, Ti:0.005∼0.20％, Nb:0.30∼1.0％, B:0.0002∼0.0050％, Al:0.005∼0.50％, N:0.02％ 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 판 두께를 t로 한 경우, 표층∼t/4의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 면적률로 20％ 이상, t/4∼t/2의 영역에 있어서 {111} 방위 입자가 면적률로 40％ 이상, 또한 전체 두께 영역에 있어서 {011} 방위 입자가 면적률로 15％ 이하 존재하는 것을 특징으로 하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판.
제1항에 있어서, 질량％로, Cu:0.4∼2.0％, Ni:0.1∼2.0％, W:0.1∼3.0％, Zr:0.05∼0.30％, Sn:0.05∼0.50％, Co:0.05∼0.50％, Mg:0.0002∼0.0100％의 1종 이상을 더 함유하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판을 제조하기 위한 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판이며, 판 두께를 t´로 한 경우, t´/2∼t´/4의 영역에 있어서의 조직이 미재결정 조직인, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판.
제3항에 기재된 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판의 제조 방법이며, 슬래브 가열 온도를 1200∼1300℃, 마무리 온도를 800∼950℃에서 열간 압연을 행하여 열연판으로 하고, 권취 온도 500℃ 이하에서 상기 열연판을 권취하고, 그 후, 상기 열연판의 어닐링을 925∼1000℃에서 행하는 것을 특징으로 하는, 냉연 소재용 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법이며, 판 두께를 t´로 한 경우, t´/2∼t´/4의 영역에 있어서의 조직이 미재결정 조직인 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판을, 압하율 60％ 이상으로 냉연하여 냉연판으로 하고, 그 후, 1000∼1100℃에서 상기 냉연판의 어닐링을 행하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법.
제5항에 기재된 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법이며,
슬래브의 가열 온도를 1200∼1300℃, 마무리 온도를 800∼950℃에서 열간 압연을 행하여 열연판으로 하고, 상기 열연판을 권취 온도 500℃ 이하에서 권취하고, 그 후, 상기 열연판의 어닐링을 925∼1000℃에서 행하여, 상기 냉연 소재용 페라이트계 열연 강판을 제조하는 공정을 포함하는, 내열 페라이트계 스테인리스 냉연 강판의 제조 방법.