KR20150063577A

KR20150063577A - 스테인리스 강판 및 스테인리스박

Info

Publication number: KR20150063577A
Application number: KR1020157012521A
Authority: KR
Inventors: 아키토 미즈타니; 미츠유키 후지사와; 히로키 오타; 히로유키 오가타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-09
Also published as: EP2933349A1; KR101699646B1; US20150299833A1; CN104870675A; EP2933349A4; US9777357B2; JPWO2014097562A1; EP2933349B1; CN104870675B; WO2014097562A1; JP5561447B1

Abstract

고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 저해하지 않고, 열연 강판이나 냉연 강판의 인성을 향상시켜 제조성을 개선한 Fe－Cr－Al 계 스테인리스 강판 및 당해 스테인리스 강판을 압연하여 이루어지는 스테인리스박을 제공한다. Fe－Cr－Al 계 스테인리스강에 있어서, V 및 B 를 특정 범위에서 복합 첨가한다. 구체적으로는 V 의 함유량을 0.010 ~ 0.050 질량%, B 의 함유량을 0.0001 ~ 0.0050 질량% 로 하고, V 의 함유량과 B 의 함유량의 비가 질량비 (V / B) ＞ 10 을 만족시키도록 한다.

Description

스테인리스 강판 및 스테인리스박{STAINLESS STEEL SHEET AND STAINLESS STEEL FOIL}

본 발명은 스테인리스 강판, 및 당해 스테인리스 강판을 압연하여 이루어지는 스테인리스박에 관한 것이다.

Fe－Cr－Al 계 스테인리스강은 고온에서의 내산화성이 우수하기 때문에, 스테인리스박으로 가공되어 자동차, 오토바이, 수상 오토바이, 모터 보트, 대형 잔디깎기, 소형 발전기 등의 배기가스 정화 장치용 촉매 담체 (메탈 허니콤) 에 사용되고 있다.

이 메탈 허니콤은 예를 들어, 평탄한 스테인리스박 (평박) 과 파상으로 가공 된 스테인리스박 (파박) 을 교대로 적층하여 이루어지는 허니콤 구조를 갖고, 박끼리는 납땜 등에 의해 고정되어 있다. 또한 이 스테인리스박의 표면에 촉매 물질을 도포한 것이 배기가스 정화 장치에 사용된다.

메탈 허니콤용 스테인리스박에는 고온에서의 내산화성이 우수할 것 외에, 허니콤 성형시의 납땜성 (brazability) 이 우수할 것, 고온에서 사용되어도 형상이 변화되지 않을 것 (변형되면 촉매층이 벗겨지거나 허니콤의 구멍이 무너져 배기가스가 잘 통과하지 못하게 되거나 한다) 등이 요구된다.

이들 특성이 우수한 Fe－Cr－Al 계 스테인리스강은 메탈 허니콤에 추가하여 박판 형상으로 스토브나 가열로의 부재, 히터의 발열체 등 폭넓은 분야에 적용이 진행되고 있다.

한편으로, Fe－Cr－Al 계 스테인리스강은 박 제조의 중간 소재 (열연 강판이나 냉연 강판 등) 의 인성이 다른 스테인리스강에 비해 열등하다. 이 때문에, Fe－Cr－Al 계 스테인리스강은 열연 강판의 어닐링이나 탈스케일중 혹은 냉간 압연중에 자주 판 파단이 생기는 것이 원인으로, 조업 트러블이나 수율 저하가 일어나기 때문에 제조가 어려운 강이다.

Fe－Cr－Al 계 스테인리스강의 열연 강판이나 냉연 강판의 인성을 개선하는 수단으로서 예를 들어, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2 에는 Ti, Nb 를 첨가함으로써 강중의 C 나 N 등의 불순물 원소를 고정시켜 인성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 3 에는 페라이트계 스테인리스강에 Ti, Nb 를 첨가하여 강중의 C, N 을 고정시키고, 나아가 V 와 B 를 적정량 첨가함으로써 열연 강판의 딥드로잉성이나 가공시의 내표면거침성 (surface roughening resistance) 을 개선하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 소 64－56822호 특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 평 05－277380호 특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2000－144344호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는 Ti 를 다량으로 첨가하기 때문에, TiO₂ 등의 Ti 산화물이 산화 피막중에 다량으로 혼입되어 납땜성이 현저하게 저하됨과 함께, 고온에서의 내산화성이 저하된다는 문제가 있다.

또, 특허문헌 2 에 있어서, Nb 를 과잉되게 첨가하면 내산화성이 없는 (Fe, Al) NbO₄ 가 산화 피막중에 생성되어 내산화성이 현저하게 저하된다. 또, Ti 나 Nb 의 산화물은 열팽창률이 크기 때문에, 고온 사용시에 평박이나 파박을 변형시켜, 담지시킨 촉매층의 박리를 일으키는 문제가 있다. 이와 같이, Nb 나 Ti 와 같은 안정화 원소를 다량으로 첨가하는 방법에서는 열연 강판이나 냉연 강판의 인성은 개선되지만, 고온에서의 내산화 특성이나 형상 안정성이 크게 저하된다는 문제가 있다. 특허문헌 3 에 기재된 방법에 있어서도, V 및 B 는 열연 강판의 딥드로잉성 개선을 위해서 첨가되고 있고, Fe－Cr－Al 계 스테인리스강의 인성 개선에 대한 검토는 이루어지지 않았다.

본 발명의 목적은 고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 저해하지 않고, 열연 강판이나 냉연 강판의 인성을 향상시켜 제조성을 개선한 Fe－Cr－Al 계 스테인리스 강판, 및 당해 스테인리스 강판을 압연하여 이루어지는 스테인리스박을 제공하는 데에 있다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, Fe－Cr－Al 계 스테인리스강에 있어서, V 및 B 를 특정 범위에서 복합 첨가함으로써, 고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 저하시키지 않고, 인성이 우수한 스테인리스 강판이 얻어진다는 것을 알아냈다.

본 발명은 이와 같은 지견에 근거하여 이루어진 것으로, 이하와 같이 요약된다.

(1) 질량% 로, C：0.020 % 이하, Si：1.0 % 이하, Mn：1.0 % 이하, P：0.040 % 이하, S：0.004 % 이하, Cr：16.0 ~ 30.0 %, Al：2.00 ~ 6.50 %, N：0.020 % 이하, Ni：0.01 ~ 0.50 %, Cu：0.005 ~ 0.10 %, Ti：0.050 미만, Nb：0.050 미만, V：0.010 ~ 0.050 %, B：0.0001 ~ 0.0050 % 를 함유하고, 추가로 Zr：0.005 ~ 0.200 %, Hf：0.005 ~ 0.200 %, REM：0.01 ~ 0.20 % 중 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,｛V 의 함유량 (V%)｝/｛B 의 함유량 (B%)｝＞ 10 을 만족하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.

(2) 추가로 질량% 로, Ca：0.0002 ~ 0.0100 %, Mg：0.0002 ~ 0.0100 % 중 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 스테인리스 강판.

(3) 추가로 질량% 로, Mo：0.5 ~ 6.0 %, W：0.5 ~ 6.0 % 중 적어도 1 종을 합계로 0.5 ~ 6.0 % 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) ~ (2) 의 어느 1 항에 기재된 스테인리스 강판.

(4) (1) ~ (3) 의 어느 1 항에 기재된 성분 조성을 가지고, 판두께가 200 ㎛ 이하인 스테인리스박.

본 발명에 의해, 인성 및 고온에서의 내산화성이나 형상 안정성이 우수한 스테인리스 강판이 얻어진다. 이 스테인리스 강판을 이용하여 제조한 스테인리스박도 고온에서의 내산화성이나 형상 안정성이 우수하다. 본 발명의 스테인리스 강판 및 스테인리스박은 자동차, 오토바이, 수상 오토바이, 스노모빌, 선박 등의 배기가스 정화 장치용 촉매 담체 뿐만 아니라, 그 밖의 연소 가스 배기계 부재에도 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명의 스테인리스 강판이나 스테인리스박을 구성하는 강의 성분 조성에 대해 상세히 서술한다. 본 발명의 스테인리스 강판이나 스테인리스박은 스테인리스 강판이 인성이 우수함과 함께, 스테인리스박을 고온에서 사용해도 스테인리스박이 충분한 내산화성을 나타내어 변형되기 어렵다. 스테인리스 강판이나 스테인리스박의 강 성분 조성의 한정 이유는 이하와 같다.

이하에 나타내는 성분 원소의 함유량의 단위인「%」는 각각「질량%」를 의미하는 것으로 한다.

C：0.020 % 이하

C 함유량이 0.020 % 를 초과하면, 열연 강판이나 냉연 강판의 인성이 저하되어 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 이 때문에, C 함유량은 0.020 % 이하, 바람직하게는 0.015 % 이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.010 % 이하로 한다. C량은 0 % 이어도 되지만, C량을 극도로 저하시키는 것은 정련 시간이 걸려 제조가 어려워지므로, 0.002 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si：1.0 % 이하

Si 함유량이 1.0 % 를 초과하면, 열연 강판이나 냉연 강판의 인성이 저하되어 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 이 때문에 Si 함유량은 1.0 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.2 % 이하로 한다. 단, 0.01 % 미만으로 하고자 하면 정련이 어려워지므로, Si 의 함유량은 0.01 % 이상인 것이 바람직하다.

Mn：1.0 % 이하

Mn 함유량이 1.0 % 를 초과하면, 강의 내산화성이 상실된다. 이 때문에 Mn 함유량은 1.0 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.15 % 이하로 한다. 단, Mn 함유량을 0.01 % 미만으로 하고자 하면 정련이 어려워지므로, Mn 함유량은 0.01 % 이상인 것이 바람직하다.

P：0.040 % 이하

P 함유량이 0.040 % 를 초과하면 강의 인성 및 연성이 저하되어 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 이 때문에 P 함유량은 0.040 % 이하, 바람직하게는 0.030 % 이하로 한다. P 함유량은 최대한 저감하는 것이 보다 바람직하다.

S：0.004 % 이하

S 함유량이 0.004 % 를 초과하면, 열간 가공성이 저하되어 열연 강판의 제조가 어려워진다. 이 때문에 S 함유량은 0.004 % 이하, 바람직하게는 0.003 % 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.002 % 이하로 한다.

Cr：16.0 ~ 30.0 %

Cr 은 고온에서의 내산화성을 확보하는 데에 필요 불가결한 원소이다. Cr 함유량이 16.0 % 미만에서는 고온에서의 충분한 내산화성을 확보할 수 없다. 한편, Cr 함유량이 30.0 % 를 초과하면, 스테인리스박의 제조에 있어서의 중간 소재의 슬래브나 열연 강판의 인성이 저하되어 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 이 때문에 Cr 함유량은 16.0 ~ 30.0 %, 바람직하게는 17.0 ~ 26.0 %, 더욱 바람직하게는 17.0 ~ 22.0 % 로 한다.

Al：2.00 ~ 6.50 %

Al 은 고온 산화시 (박 제품 등으로서의 사용시) 에 Al₂O₃ 을 주성분으로 하는 산화 피막을 생성시켜 내산화성을 현저하게 향상시키는 원소이다. Al 함유량이 2.00 % 이상에서 그 효과가 얻어진다. 한편, Al 함유량이 6.50 % 를 초과하면 강의 인성 저하로 인해 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 이 때문에 Al 함유량은 2.00 ~ 6.50 %, 바람직하게는 2.50 ~ 6.00 % 로 한다.

N：0.020 % 이하

N 함유량이 0.020 % 를 초과하면 강의 인성이 저하되어 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 이 때문에 N 함유량은 0.020 % 이하, 바람직하게는 0.010 % 이하로 한다. N량은 0 % 이어도 되지만, N량을 극도로 저하시키는 것은 정련 시간이 걸려 제조가 어려워지므로, 0.002 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Ni：0.05 ~ 0.50 %

Ni 는 촉매 담체 성형시의 납땜성을 향상시키는 효과가 있다. 이 때문에, Ni 함유량은 0.05 % 이상으로 한다. 그러나, Ni 는 오스테나이트 생성 원소이다. 그 함유량이 0.5 % 를 초과하는 경우에는 고온에서의 산화가 진행되어 박중의 Al 이 산화로 인해 고갈된 후에 오스테나이트상이 생성되게 된다. 이 오스테나이트상은 박의 열팽창 계수를 크게 하여, 박의 협착이나 파단 등의 문제를 발생시킨다. 이 때문에 Ni 함유량은 0.05 ~ 0.50 %, 바람직하게는 0.01 ~ 0.50 %, 보다 바람직하게는 0.10 ~ 0.20 % 로 한다.

Cu：0.005 ~ 0.10 %,

Cu 는 강중에 석출되어 고온 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이 때문에, Cu 함유량은 0.005 % 이상으로 한다. 한편, 0.10 % 를 초과하여 첨가하면 강의 인성이 저하된다. 이 때문에 Cu 함유량은 0.005 ~ 0.10 %, 바람직하게는 0.005 ~ 0.05 % 로 한다.

Ti：0.050 % 미만

Ti 함유량이 0.050 % 이상에서는 Ti 산화물이 Al₂O₃ 피막중에 다량으로 혼입되어, 납땜성이 현저하게 저하됨과 함께, 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성도 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.050 % 미만, 바람직하게는 0.020 % 미만으로 한다. Ti 함유량은 최대한 저감하는 것이 보다 바람직하다.

Nb：0.050 % 미만

Nb 함유량이 0.050 % 이상에서는 (Fe, Al)NbO₄ 의 보호성이 없는 산화 피막이 생성되어 고온에서의 내산화성이 현저하게 저하된다. 또, (Fe, Al)NbO₄ 는 열팽창률이 크기 때문에, 박의 변형을 조장하여 촉매의 박리를 일으킨다. 따라서, Nb 함유량은 0.050 % 미만, 바람직하게는 0.020 % 미만으로 한다. Nb 함유량은 최대한 저감하는 것이 보다 바람직하다.

V：0.010 ~ 0.050 %, B：0.0001 ~ 0.0050 %, 또한｛V 의 함유량 (V%)｝/｛B 의 함유량 (B%)｝＞10

V 및 B 는 본 발명에 있어서 중요한 역할을 하는 원소이다. 본 발명자들은 Fe－Cr－Al 계 스테인리스강에, V 및 B 를 적정한 범위에서 함유시킴으로써, Ti 나 Nb 와 같은 내산화성을 저하시키는 원소를 인성이 높아질 정도로 함유시키지 않아도 열연 강판 및 냉연 강판의 인성을 개선시킬 수 있게 된다는 것을 알아냈다. 이와 같은 효과를 얻으려면, V：0.010 ~ 0.050 %, B：0.0001 ~ 0.0050 %, 또한 V% / B% ＞ 10 을 만족시켜야 한다. 이와 같은 효과가 얻어지는 이유에 대해서는 이하의 (1) ~ (3) 과 같이 추찰된다.

(1) V 는 어닐링시의 입자 성장을 억제하여 재결정립을 미세화시켜, 열연 어닐링 강판이나 냉연 강판의 인성을 향상시킨다. 이와 같은 효과가 얻어지는 이유로서 V 탄질화물의 미세 석출에 의한 핀 고정 효과 (pinning effect) 또는 고용 V 에 의한 재결정립의 조대화 방지 효과가 생각된다.

(2) B 는 결정립계에 농화됨으로써 입계 에너지를 저하시켜, 열연 강판의 인성이나 냉연 어닐링 강판의 인성을 저하시키는 한 원인이 되는 입계 Cr 탄질화물의 석출을 억제한다. 그러나, 입계에 대한 농화가 과도하게 진행되면 반대로 B 석출물이 생성되어 인성을 저하시킨다고 생각된다.

(3) V 함유량과 B 함유량의 질량비 (V% / B%) 에 따라 상기 효과가 변화되는 이유는 V 함유량에 의해 입계 면적이 변화됨으로써, 입계에 농화되는 B량에 영향을 주기 때문에, V 함유량과 B 함유량 사이에 최적의 비가 존재하기 때문인 것으로 생각된다.

또한, V 나 B 는 질화물로서 석출되면 충분한 효과를 발휘하지 않는다. 본 발명의 스테인리스 강판의 경우에는 N 과의 친화성 (affinity) 이 강한 Al 을 다량으로 함유하기 때문에, V 나 B 는 질화물로서 석출되지 않고 충분한 인성 개선 효과를 발휘하는 것으로 생각된다.

이상의 효과를 발휘하려면, V, B 를 각각 0.010 % 이상, 0.0001 % 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, V 를 0.050 % 초과하여 함유하면 내산화성이 저하되고, B 를 0.005 % 초과하여 함유하면 오히려 인성이 저하된다. 따라서, V：0.010 ~ 0.050 %, B：0.0001 ~ 0.0050 % 로 한다. 또한, V 및 B 가 이 범위에 있어도, V% / B% (V 의 함유량 / B 의 함유량) 가 10 이하로 된 경우에는 결정립의 미세화가 진행되지 않고 입계 면적이 적어져 입계에 대한 B 의 농화가 과도하게 진행되어 인성이 저하된다. 이 때문에 질량비 (V% / B%) ＞ 10 으로 한다. 또한, 판 온도가 낮은 환경에서 제조하는 경우 등에는 열연 강판 및 냉연 강판의 인성을 보다 향상시킬 필요가 있어 V% / B% ＞ 20 으로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 스테인리스 강판은 상기 성분에 더하여 추가로 Zr：0.005 ~ 0.200 %, Hf：0.005 ~ 0.200 %, REM：0.01 ~ 0.20 % 중 적어도 1 종을 함유한다.

이들의 성분을 함유하지 않는 Fe－Cr－Al 계 스테인리스강에 생성되는 Al₂O₃ 산화 피막은 지철과의 밀착성이 부족하다. 그 때문에, 사용시에 고온에서 저온으로 될 때마다 Al₂O₃ 산화 피막이 박리되어 양호한 내산화성이 얻어지지 않는다. Zr, Hf 혹은 REM 은 Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선시켜 그 박리를 방지하여 내산화성을 향상시키는 효과가 있다. 적당량의 Zr, Hf 및 REM 은 Al₂O₃ 피막의 성장 속도를 저감시키는 효과, 나아가 내산화성을 향상시키는 효과도 있다. 또, Zr 은 스테인리스강중의 C, N 을 고정시켜 인성을 향상시키는 효과도 있다.

Zr：0.005 ~ 0.200 %

Zr 은 Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선시킴과 함께 그 성장 속도를 저감시켜 내산화성을 향상시킨다. 또, Zr 은 C, N 을 고정시켜 인성을 향상시킨다. 이들의 효과는 Zr 함유량이 0.005 % 이상에서 얻어진다. 그러나, Zr 함유량이 0.20 % 를 초과하면, Zr 산화물이 Al₂O₃ 산화 피막중으로 다량으로 혼입되어 산화 피막의 성장 속도가 증가하여 내산화성이 저하된다. 또, Zr 은 Fe 등과 금속간 화합물을 만들어 스테인리스강의 인성을 저하시킨다. 따라서, Zr 함유량은 0.005 ~ 0.200 %, 바람직하게는 0.020 ~ 0.100 % 로 한다.

Hf：0.005 ~ 0.200 %

Hf 는 Al₂O₃ 산화 피막의 강에 대한 밀착성을 개선시킴과 함께 그 성장 속도를 저감시켜 내산화성을 향상시킨다. 그 효과는 Hf 함유량이 0.005 % 이상에서 얻어진다. 그러나, Hf 함유량이 0.200 % 를 초과하면, Hf 산화물이 Al₂O₃ 산화 피막중에 다량으로 혼입되어 산화 피막의 성장 속도가 증가하여 내산화성이 저하된다. 또, Hf 는 Fe 등과 금속간 화합물을 만들어 인성을 저하시킨다. 따라서, Hf 함유량은 0.005 ~ 0.200 %, 바람직하게는 0.020 ~ 0.100 % 로 한다.

또한, Zr 과 Hf 를 동시에 첨가하는 경우에는 그 합계 첨가량이 0.20 % 를 넘지 않는 것이 인성 확보의 관점에서 바람직하다.

REM (희토류 원소, rare earth metals)：0.01 ~ 0.20 %

REM 이란 Sc, Y 및 란타노이드계 원소 (La, Ce, Pr, Nd, Sm 등 원자 번호 57 ~ 71 까지의 원소) 를 말한다. REM 은 Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선시켜, 반복 산화되는 환경하에 있어서 Al₂O₃ 산화 피막의 내박리성 향상에 매우 현저한 효과를 갖는다. 이 때문에, REM 은 우수한 내산화성이 요구되는 경우에 함유하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 효과를 얻으려면, REM 함유량을 합계로 0.01 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, REM 의 함유량이 0.20 % 를 초과하면 열간 가공성이 저하되어 열연 강판의 제조가 어려워진다. 따라서, REM 의 함유량은 0.01 ~ 0.20 %, 바람직하게는 0.03 ~ 0.10 % 로 한다. 또한, REM 의 첨가에는, 비용 절감을 위해 이들이 분리정제되어 있지 않은 금속 (미시메탈 (misch metal) 등) 을 사용할 수도 있다.

본 발명의 스테인리스 강판에는 상기 성분 이외에, 추가로 Ca 및 Mg 에서 선택되는 적어도 1 종을 소정량 함유하는 것이 바람직하다.

Ca:0.0002 ~ 0.0100 %, Mg：0.0002 ~ 0.0100 %

적당량의 Ca 혹은 Mg 는 Al₂O₃ 산화 피막의 강에 대한 밀착성의 향상과 성장 속도의 저감에 의해 내산화성을 향상시킨다. 이 효과는 단독 첨가의 경우, Ca 함유량이 0.0002 % 이상, Mg 함유량이 0.0002 % 이상에서 얻어진다. 더욱 바람직하게는 Ca 함유량은 0.0010 % 이상, Mg 함유량은 0.0015 % 이상이다. 그러나, 이들 원소를 과잉되게 첨가하면 인성의 저하나 내산화성의 저하가 일어나기 때문에, 단독 첨가의 경우, Ca, Mg 는 각각 0.0100 % 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 각각 0.0050 % 이하로 한다.

본 발명에서 사용되는 강에는 상기 성분 이외에, 추가로 Mo 및 W 에서 선택되는 적어도 1 종을 소정량 함유하는 것이 바람직하다.

Mo 및 W 의 합계 함유량이 0.5 % ~ 6.0 %

Mo 및 W 는 고온 강도를 증대시킨다. 이 때문에, Mo 및 W 는 스테인리스 강판 혹은 스테인리스박을 촉매 담체로서 사용했을 때 촉매 담체의 수명을 늘린다. 이 효과는 Mo 및 W 의 합계 함유량이 0.5 % 이상에서 얻어진다. 한편, Mo 및 W 의 합계 함유량으로 6.0 % 를 초과하면, 가공성의 저하로 인해 스테인리스박의 제조가 어려워진다. 따라서, Mo 및 W 는 합계 함유량이 0.5 ~ 6.0 %, 바람직하게는 2.5 ~ 5.5 % 이다.

상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는 Co, Zn, Sn 등을 예시할 수 있고, 이들 원소의 함유량은 각각 0.3 % 이하인 것이 바람직하다.

이어서, 스테인리스 강판에 대해 설명한다. 스테인리스 강판은 판상의 상기 성분 조성을 갖는 강이다. 그 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 성분 조성을 갖는 강을 전로나 전기로에서 용제하고, VOD 나 AOD 등으로 정련 후, 분괴 압연이나 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 이것을 1050 ~ 1250 ℃ 의 온도로 가열하고, 열간 압연하는 방법을 들 수 있다. 또, 본 발명의 스테인리스 강판은 강재 표면의 스케일이나 오염물 등을 제거하기 위해서, 샌드 블라스트 처리 (sandblasting), 스틸 그리드 블라스트 처리 (steel grid blasting) 나 알칼리 탈지, 산세 처리 등이 실시된 상기 열연 강판이어도 된다. 또, 본 발명의 스테인리스 강판은 상기 열연 강판을 냉간 압연하여 이루어지는 냉연 강판이어도 된다.

이어서, 스테인리스박에 대해 설명한다. 본 발명의 스테인리스박은 본 발명의 스테인리스 강판을 압연함으로써 제조된다. 통상, 표면의 스케일이나 오염물 등이 제거된 열연 강판을 냉간 압연하고, 나아가 어닐링과 냉간 압연을 반복하여 원하는 두께의 스테인리스박을 제조한다.

스테인리스박의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 스테인리스박을 배기가스 정화 장치용 촉매 담체에 적용하는 경우에는 배기 저항을 저하시키기 위해서 그 두께는 얇을수록 유리하다. 그러나, 배기가스 정화 장치용 촉매 담체는 다른 용도보다 가혹한 환경에서 사용되어 스테인리스박이 잘리거나 부러지거나 하는 등의 문제가 일어나는 경우가 있다. 이 때문에, 스테인리스박의 두께는 20 ~ 200 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다. 또, 배기가스 정화 장치용 촉매 담체는 우수한 내진동성이나 내구성을 갖는 것이 요구되는 경우가 있다. 이 경우에는 스테인리스박의 두께를 100 ~ 200 ㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 또, 배기가스 정화 장치용 촉매 담체는 높은 셀 밀도나 저배압인 것이 요구되는 경우가 있다. 이 경우에는 스테인리스박의 두께를 20 ~ 100 ㎛ 정도로 하는 것이 보다 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되지 않는다.

50 kg 소형 진공 용해로에 의해 용제한 표 1 에 나타내는 화학 조성의 강을 1200 ℃ 로 가열 후 900 ~ 1200 ℃ 의 온도역에서 열간 압연하여 판두께 3 ㎜ 의 열연 강판으로 했다. Al 함유량이 본 발명 범위를 초과하는 표 1 에 기재된 강 No. 20 은 열간 압연시에 균열 (clack) 이 발생되어 건전한 열연 강판을 얻을 수 없어 박을 제조할 수 없었다. 그 때문에 평가 시험도 실시하지 않았다. 이어서, 강 No. 20 을 제외한 열연 강판을, 대기중, 900 ℃, 1 분간의 조건으로 어닐링하고, 산세로 표면 스케일을 제거한 후, 판두께 1.0 ㎜ 까지 냉간 압연하여 냉연 강판으로 했다. 그후, 클러스터 밀 (cluster mill) 에 의한 냉간 압연과 어닐링을 복수회 반복하여 폭 100 ㎜, 박 두께 50 ㎛ 의 스테인리스박을 얻었다.

이와 같이 하여 얻은 열연 강판 및 스테인리스박에 대해, 각각 열연 강판의 인성, 스테인리스박의 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성을 평가했다.

(1) 열연 강판의 인성

열연 강판의 인성은 샤르피 충격 시험에 의해 평가했다. 시험편은 JIS 규격 (JIS Z 2202 (1998) ) 의 V 노치 시험편에 기초하여 제작했다. 판두께 (JIS 규격에서는 폭) 만 소재 그대로 가공을 가하지 않고 3 ㎜ 로 했다. 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, 압연 방향과 수직으로 노치를 넣었다. 시험은 JIS 규격 (JIS Z 2242 (1998)) 에 기초하여 각 온도에 대해 3 개씩 실시하고, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정하여 천이 곡선을 구했다. 연성-취성 천이 온도 (DBTT (ductile-brittle transition temperature)) 는 취성 파면율이 50 % 가 되는 온도로 했다. DBTT 가 120 ℃ 미만을「◎」(우수), 120 ℃ 이상 ~ 150 ℃ 이하를「○」(양호), 150 ℃ 를 초과하는 것을「×」(불량) 로 평가했다. 샤르피 충격 시험 (Charpy impact test) 에서 구한 DBTT 가 150 ℃ 이하이면 상온에서 안정적으로 냉간 압연이 가능하다는 것은 사전에 확인했다. 겨울철의 통판 등 판 온도가 저하되기 쉬운 환경에서는 DBTT 가 120 ℃ 미만인 것이 보다 안정적으로 통판할 수 있다는 이유에서 바람직하다.

(2) 스테인리스박의 고온에서의 내산화성

박 두께 50 ㎛ 의 스테인리스박에, 1200 ℃ 에서 30 분간 유지하는 열처리 (확산 접합 또는 납땜 접합시의 열처리에 상당하는 처리) 를 5.3 × 10^－3 ㎩ 이하의 진공중에서 실시했다. 열처리 후의 스테인리스박으로부터 폭 20 ㎜ × 길이 30 ㎜ 의 시험편을 3 개 채취했다. 이들을, 대기 분위기중 1100 ℃ 에서 400 시간 유지하는 열처리로 산화시키고, 3 개의 평균 산화 증량 (가열 전후 질량 변화를 초기의 표면적으로 나눈 양) 을 측정했다. 이 때, 각 시료에 산화 피막의 박리 (spalling) 는 관찰되지 않았다. 평균 산화 증량의 측정 결과는 10 g/㎡ 이하를「◎」(우수), 10 g/㎡ 초과 15 g/㎡ 이하를「○」(양호), 15 g/㎡ 초과를「×」(불량) 로 하고,「◎」또는「○」이면 본 발명의 목적을 만족한다.

(3) 스테인리스박의 고온에서의 형상 안정성

박 두께 50 ㎛ 의 스테인리스박에, 1200 ℃ 에서 30 분간 유지하는 열처리 (확산 접합 또는 납땜 접합시의 열처리에 상당하는 처리) 를 5.3 × 10^－3 ㎩ 이하의 진공중에서 실시했다. 열처리 후의 박에서 채취한 폭 100 ㎜ × 길이 50 ㎜ 의 박을, 길이 방향으로 직경 5 ㎜ 의 원통상으로 말고, 단부를 스포트 용접에 의해 고정시킨 것을 3 개 제작했다. 이들을, 대기 분위기중 1100 ℃ 에서 400 시간 유지하는 열처리로 산화시키고, 3 개의 평균 길이 변화량 (가열전의 원통 길이에 대한 가열 후의 원통 길이의 증분의 비율) 을 측정했다. 평균 길이 변화량의 측정 결과는 3 % 이하를「◎」(우수), 3 % 초과 5 % 이하를「○」(양호), 5 % 초과를「×」(불량) 로 하고,「○」또는「◎」이면 본 발명의 목적을 만족한다.

결과를 표 2 에 나타낸다. 예를 들어, 강 No. 14 는 V / B 가 본 발명 범위밖이기 때문에 열연 강판의 인성이 열등하다. V / B 가 본 발명 범위내이고 그 밖의 성분이 거의 강 No. 14 와 동일한 강 No. 1 및 강 No. 5 는 열연 강판의 인성 이 우수함을 알 수 있다. 강 No. 1 과 강 No. 5 를 비교 하면, V / B ＞ 20 인 강 No. 5 가 보다 열연 강판의 인성이 우수하다. 이와 같이, 본 발명인 강 No. 1 ~ 15 는 열연 강판의 인성, 박의 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성이 우수하다. 한편, 비교예인 강 No. 14 ~ 20 은 열연 강판의 인성, 박의 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성 중 적어도 하나의 특성이 열등하다. 이상의 결과로부터, 본 발명에 의해 인성이 우수하고 또한 Fe－Cr－Al 계 내산화성이 우수한 스테인리스강 및 스테인리스박을 얻을 수 있게 된다.

Claims

질량% 로, C：0.020 % 이하, Si：1.0 % 이하, Mn：1.0 % 이하, P：0.040 % 이하, S：0.004 % 이하, Cr：16.0 ~ 30.0 %, Al：2.00 ~ 6.50 %, N：0.020 % 이하, Ni：0.05 ~ 0.50 %, Cu：0.005 ~ 0.10 %, Ti：0.050 미만, Nb：0.050 미만, V：0.010 ~ 0.050 %, B：0.0001 ~ 0.0050 % 를 함유하고,
추가로 Zr：0.005 ~ 0.200 %, Hf：0.005 ~ 0.200 %, REM (희토류 원소, rare earth metals)：0.01 ~ 0.20 % 중 적어도 1 종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
｛V 의 함유량 (V%)｝/｛B 의 함유량 (B%)｝＞ 10 을 만족하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.
제 1 항에 있어서,
추가로 질량% 로, Ca：0.0002 ~ 0.0100 %, Mg：0.0002 ~ 0.0100 % 중 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
추가로 질량% 로, Mo：0.5 ~ 6.0 %, W：0.5 ~ 6.0 % 중 적어도 1 종을 합계로 0.5 ~ 6.0 % 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 가지고, 판두께가 200 ㎛ 이하인 스테인리스박.