KR20190102028A

KR20190102028A - 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20190102028A
Application number: KR1020197021747A
Authority: KR
Inventors: 마사타카 요시노; 미츠유키 후지사와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-09-02
Also published as: US20200002779A1; KR102274976B1; EP3556880A4; WO2018139207A1; JP6384640B1; JPWO2018139207A1; MX2019008874A; EP3556880A1; CN110225988A; CN110225988B

Abstract

충분한 내식성을 가짐과 함께, 후육의 플랜지로의 타발 가공할 때의 균열을 억제 가능한 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％, P : 0.04 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.50 ％, N : 0.001 ∼ 0.020 ％, Cr : 11.0 ∼ 24.0 ％, Ni : 0.01 ∼ 2.00 ％, Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상인 페라이트계 스테인리스 열연 강판.

Description

페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그 제조 방법

본 발명은, 플랜지 등에 대한 적용에 바람직한 타발 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차에 있어서의 배기 가스에 관한 법 규제의 강화가 진행되고 있어, 연비의 향상이 급선무가 되고 있다. 그래서, 자동차 엔진으로부터 발생한 배기 가스를 다시 엔진의 흡기로서 사용하는 배기 가스 재순환 (Exhaust Gas Recirculation, EGR) 시스템의 적용이 진행되고 있다. 엔진으로부터 발생한 배기 가스는, 가스 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러를 통과한 후에 다시 엔진에 공급된다. 배기 가스를 순환시키는 데에 있어서, 각 배기계 부품은 가스의 누설을 방지하기 위해 플랜지를 통하여 체결된다. 이와 같은 배기계 부품에 적용되는 플랜지에는 충분한 강성을 가질 필요가 있다. 이러한 점에서, 이와 같은 배기계 부품에는 후육 (예를 들어 판두께로 5 ㎜ 이상) 의 플랜지가 적용되고 있다.

종래, 후육의 플랜지에는 보통강이 사용되어 왔다. 그러나, EGR 시스템과 같은 고온의 배기 가스가 통과하는 부품에 적용하는 플랜지에는 충분한 내식성이 요구된다. 그 때문에, 보통강에 비해 내식성이 우수한 스테인리스강, 특히 열 팽창률이 비교적 작아 열 응력이 잘 발생하지 않는 페라이트계 스테인리스강의 적용이 검토되고 있으며, 후육의 플랜지에 적용 가능한 판두께가 큰 (예를 들어 판두께로 5 ㎜ 이상) 페라이트계 스테인리스 강판이 강하게 요구되고 있다.

이와 같은 시장 요구에 대하여, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 질량％ 로, C : 0.030 ％ 이하, Si : 2.00 ％ 이하, Mn : 2.00 ％ 이하, P : 0.050 ％ 이하, S : 0.040 ％ 이하, Cr : 10.00 ∼ 25.00 ％, N : 0.030 ％ 이하, Nb : 0.01 ∼ 0.80 ％, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 경도가 190 HV 이하, 25 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격값이 20 J/㎠ 이상으로 조정되어 있는 판두께 5.0 ∼ 10.0 ㎜ 의 Nb 함유 페라이트계 스테인리스강 열연 코일이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2012-140688호

그러나, 본 발명자들이 특허문헌 1 에 기재되는 페라이트계 스테인리스강 열연 코일을 사용하여, 후육의 플랜지 형상으로 크랭크 프레스를 사용하여 타발 가공을 실시한 결과, 충분한 샤르피 충격값을 갖고 있었음에도 불구하고, 타발부의 판두께 중앙부에 현저한 균열이 발생하여, 소정의 플랜지 형상을 얻을 수 없는 경우가 있어, 후육의 플랜지에 적용하기에는 충분하지 않는 것이 밝혀졌다. 또, 특허문헌 1 에 개시된 열연 코일을 얻기 위해서는, 열간 압연의 권취 종료 후에 코일을 수중에 침지시켜 15 분 이상 유지할 필요가 있어, 제조성 그리고 생산성에도 과제가 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하고, 충분한 내식성을 가짐과 함께, 후육의 플랜지로의 타발 가공을 크랭크 프레스로 실시할 때의 균열을 억제 가능한 페라이트계 스테인리스 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 과제를 해결하기 위해 상세한 검토를 실시한 결과, 크랭크 프레스 등의 비교적 가공 속도가 큰 가공 수법에 의해, 균열을 발생시키지 않고 후육의 플랜지로 타발 가공하기 위해서는, 강판의 한계 응력 확대 계수 (Threshold Stress Intensity Factor) K_IC 를 크게 하면 되는 것을 지견하였다. 구체적으로는, 한계 응력 확대 계수 K_IC 를 25 ㎫·m^1/2 이상으로 함으로써, 크랭크 프레스와 같은 가공 속도가 큰 가공 수법이라도, 후육 플랜지로 타발 가공할 때의 타발 단면 (端面) 부에서의 균열의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 후육의 플랜지에 충분히 실용화할 수 있는 것을 지견하였다.

본 발명자들은, 과제를 해결하기 위해 상세한 검토를 실시하였다. 그 결과, 판두께가 5.0 ㎜ 를 초과하는 후육의 강판을, 크랭크 프레스 등의 가공 속도가 큰 가공 수법에 의해 균열을 발생시키지 않고 후육의 플랜지로 타발 가공하는 경우, 그 가공성은, 종래 이용되어 온 샤르피 충격값으로는 정확한 평가를 할 수 없지만, 후판 분야의 인성 평가 지표인 한계 응력 확대 계수 (Threshold Stress Intensity Factor) K_IC 로 정확하게 평가할 수 있는 것을 알아냈다. 이것은, 판두께가 5.0 ㎜ 미만인 박강판에서는, 가공시의 타발 단면부 근방의 소성 변형 영역이 판두께에 대하여 크기 때문에, 성형에 수반되는 파괴 현상을 파괴 역학적인 취급으로 일의적으로 정리할 수 없는 반면, 판두께가 5.0 ㎜ 이상인 후육의 강판에서는, 가공시의 타발 단면 근방부의 소성 변형 영역이 판두께에 대하여 충분히 작아지는 소규모 항복 상태를 충분히 만족하기 때문에, 소정의 가공에 수반되는 파괴 현상을 파괴 역학적인 정량 지표인 응력 확대 계수로 취급할 수 있고, 특히 그 한계값, 즉 한계 응력 확대 계수 K_IC 로 정확하게 평가할 수 있기 때문인 것으로 생각된다.

이상의 점에서, 본 발명자들은 크랭크 프레스에 의해 소정 형상의 플랜지로 타발 가공한 경우의 균열의 발생 유무와 한계 응력 확대 계수 K_IC 의 관계를 상세하게 조사하였다. 그 결과, 한계 응력 확대 계수 K_IC 를 25 ㎫·m^1/2 이상으로 함으로써, 크랭크 프레스에 의해 후육 플랜지로 타발 가공할 때의 타발 단면부에서의 균열의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 후육의 플랜지에 충분히 실용화할 수 있는 것을 지견하였다.

그리고, 적절한 성분의 페라이트계 스테인리스강에 대하여, 특히 3 패스 이상의 다패스로 이루어지는 마무리 열간 압연 공정에 있어서의 최종 3 패스의 누적 압하율 (＝ 100 － (최종 판두께/최종 3 패스의 압연 개시 전의 판두께) × 100 [％]) 을 적절히 제어함으로써, 열연 강판의 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 향상되는 것을 지견하였다.

본 발명은 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하를 요지로 하는 것이다.

[1] 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％, P : 0.04 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.50 ％, N : 0.001 ∼ 0.020 ％, Cr : 11.0 ∼ 24.0 ％, Ni : 0.01 ∼ 2.00 ％, Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상인 페라이트계 스테인리스 열연 강판.

[2] 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％, P : 0.04 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.50 ％, N : 0.001 ∼ 0.020 ％, Cr : 13.0 ∼ 24.0 ％, Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％, Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상인 페라이트계 스테인리스 열연 강판.

[3] 성분 조성으로서, 질량％ 로, 추가로, Cu : 0.01 ∼ 1.50 ％, Mo : 0.01 ∼ 2.00 ％, W : 0.01 ∼ 0.20 ％, Co : 0.01 ∼ 0.20 ％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 페라이트계 스테인리스 열연 강판.

[4] 성분 조성으로서, 질량％ 로, 추가로, Ti : 0.01 ∼ 0.30 ％, V : 0.01 ∼ 0.20 ％, Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％, REM : 0.001 ∼ 0.100 ％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 ％, Mg : 0.0005 ∼ 0.0030 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.0030 ％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 열연 강판.

[5] 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법으로서, 3 패스 이상의 마무리 압연을 실시하는 열간 압연 공정에서, 마무리 압연의 최종 3 패스를 온도 범위 800 ∼ 1100 ℃, 또한 상기 최종 3 패스의 누적 압하율을 25 ％ 이상으로 하는 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법.

여기서, 한계 응력 확대 계수 K_IC 는, 판 폭 중앙부로부터 ASTM E399 에 준거한 CT 시험편을, 피로 예균열이 압연 직각 방향, 응력축이 압연 평행 방향이 되도록 채취하고, ASTM E399 에 준거하여 시험함으로써 얻어지는 응력 확대 계수를 가리킨다.

본 발명에 의하면, 충분한 내식성을 가짐과 함께, 후육의 플랜지로의 타발 가공을 크랭크 프레스로 실시할 때의 균열을 억제 가능한 인성이 우수한 페라이트계 스테인리스 열연 강판이 얻어진다.

또한, 본 발명에 있어서의 충분한 내식성이란, 평가하는 표면을 ＃600 에머리 페이퍼에 의해 연마 마무리한 후에 단면부를 시일한 강판에 JIS H 8502 에 규정된 염수 분무 사이클 시험 ((염수 분무 (5 질량％ NaCl, 35 ℃, 분무 2 hr) → 건조 (60 ℃, 4 hr, 상대 습도 40 ％) → 습윤 (50 ℃, 2 hr, 상대 습도 ≥ 95 ％)) 를 1 사이클로 하는 시험) 을 5 사이클 실시한 경우의 강판의 평가면에 있어서의 녹 발생 면적률 (＝ 녹 발생 면적/강판 전체 면적 × 100 [％]) 이 25 ％ 이하인 것을 의미한다.

또, 후육의 플랜지로의 타발 가공을 크랭크 프레스로 실시할 때의 균열을 억제 가능한 인성이 우수하다는 것은, 판 폭 중앙부로부터, ASTM E399 에 준거한 CT 시험편을, 피로 예균열이 압연 직각 방향, 응력축이 압연 평행 방향이 되도록 채취하고, ASTM E399 에 준거하여 시험함으로써 얻어지는 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상인 것을 가리킨다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판은, 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％, P : 0.04 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.50 ％, N : 0.001 ∼ 0.020 ％, Cr : 11.0 ∼ 24.0 ％, Ni : 0.01 ∼ 2.00 ％, Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상이다.

바람직한 양태로서, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판은, 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％, P : 0.04 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.001 ∼ 0.50 ％, N : 0.001 ∼ 0.020 ％, Cr : 13.0 ∼ 24.0 ％, Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％, Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상이다.

한계 응력 확대 계수 K_IC 는, 판 폭 중앙부로부터 ASTM E399 에 준거한 CT 시험편을, 피로 예균열이 압연 직각 방향, 응력축이 압연 평행 방향이 되도록 채취하고, ASTM E399 에 준거하여 시험함으로써 얻어지는 응력 확대 계수를 가리킨다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은, 판두께 5.0 ㎜ 의 각종 페라이트계 스테인리스 열연 강판을 사용하여, 직경 30 ㎜ 의 구멍부를 갖는 형상의 플랜지로, 크랭크 프레스에 의해 타발 가공하였을 때에 균열이 발생한 원인에 대해 상세하게 검토하였다. 그 결과, 균열이 발생한 상기 강판에서는, 타발 단면부의 판두께 중앙부 근방에 있어서, 타발 방향과 직교하는 방향으로 미소 균열이 발생하고, 그것이 진전함으로써 균열이 발생하고 있는 것을 밝혀냈다.

본 발명자들은, 이 미소 균열의 발생 및 진전과 재료 특성의 관계를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 미소 균열의 진전은 강판의 한계 응력 확대 계수가 작을수록 발생하기 쉬운 경향이 있는 것을 밝혀냈다. 그래서, 다양한 페라이트계 스테인리스 열연 강판 (판두께 5.0 ㎜) 을 사용하여, 그 플랜지로의 타발 가공을 시도한 결과, 소정의 측정 방법으로 얻어지는 한계 응력 확대 계수가 25 ㎫·m^1/2 이상인 강판에서는 균열이 발생하고 있지 않고, 25 ㎫·m^1/2 을 하회한 강판에서 발생하기 쉬운 것을 지견하였다.

그래서, 본 발명자들은, 페라이트계 스테인리스 열연 강판에 있어서 한계 응력 확대 계수를 향상시키는 수법에 대해 검토하기 위해, 강 성분 그리고 열간 압연 조건의 상세한 조사를 실시하였다. 그 결과, 적절한 성분의 페라이트계 스테인리스강에 대하여, 특히 다패스로 이루어지는 마무리 압연을 실시하는 열간 압연 공정의 최종 3 패스를 800 ∼ 1100 ℃ 의 온도 범위에서, 또한 최종 3 패스의 누적 압하율 (＝ 100 － (최종 판두께/최종 3 패스의 압연 개시 전의 판두께) × 100 [％]) 을 25 ％ 이상이 되도록 적절히 제어함으로써, 표층 부분뿐만 아니라 판두께 중앙부에도 효과적으로 압연 변형이 도입된 결과, 25 ㎫·m^1/2 이상의 한계 응력 확대 계수 K_IC가 얻어지는 것을 지견하였다.

또한, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 판두께는 특별히 한정되지 않지만, 후육의 플랜지에 적용할 수 있는 판두께인 것이 바람직하기 때문에, 5.0 ㎜ 이상이 바람직하다. 또, 상기 판두께는, 특별히 한정되지 않지만, 15.0 ㎜ 이하가 바람직하고, 10.0 ㎜ 이하가 보다 바람직하다.

상기 수법에 의해 열간 압연 후의 강판의 판두께 중앙부에도 효과적으로 압연 변형이 부여되어, 강판 전체 두께에 있어서의 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 상승하는 이유에 대해 이하에 설명한다.

강판을 압연한 경우, 강판은 표층부에서부터 변형되어 신장된다. 그 때문에, 압하율이 작은 경우에는 판두께 중앙부의 변형량이 작아져, 판두께 중앙부에 압연 변형이 거의 부여되지 않는다. 이것에 추가하여, 페라이트계 스테인리스강은 열간 압연에 있어서 가공 변형의 회복이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 종래 기술에 의한 열간 압연에서는, 압하율의 부족에 의해 판두께 중앙부에 가공 변형을 효과적으로 부여할 수 없다. 또한, 부여된 압연 변형은 열간 압연 중의 과도한 회복에 의해 해소되어 감소한다. 그 결과, 종래 기술에 의한 열간 압연에서는 소정의 한계 응력 확대 계수 K_IC가 얻어지지 않는다.

그래서 본 발명자들은, 열간 압연 공정에 있어서 강판의 판두께 중앙부에 압연 변형을 효과적으로 또한 충분히 부여하는 수법에 대해 강 성분 및 열간 압연 방법의 양면에서 예의 검토하였다.

그 결과, 열간 압연 방법의 관점에서는, 마무리 열간 압연의 최종 3 패스를 적절한 온도 범위로 관리한 후에 큰 누적 압하율로 압연을 실시함으로써, 압연 변형이 판두께의 중앙부까지 충분히 또한 효과적으로 부여되는 것을 지견하였다.

그러나, 강 성분의 관점에서는, Nb 를 거의 함유하지 않는 페라이트계 스테인리스강에서는, 열간 압연 중의 회복이 발생하기 쉽기 때문에, 본 발명자들이 제안하는 열간 압연 방법을 사용하였다고 하더라도 충분한 압연 변형 밀도가 얻어지지 않아, 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어지지 않는 것을 밝혀냈다.

한편, 적당량의 Nb 를 함유하는 페라이트계 스테인리스강에서는, 열간 압연 중에 미세한 Nb 탄질화물이 석출되고, 이 미세한 Nb 탄질화물이 전위의 이동을 저해하기 때문에, 본 발명자들이 제안하는 열간 압연 방법을 사용함으로써 높은 압연 변형 밀도를 얻는 것이 가능해짐과 함께, 열연 강판에 있어서 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어지는 것을 알아냈다.

즉 본 발명에서는, 적당량의 Nb 를 함유하는 페라이트계 스테인리스강에 있어서 마무리 열간 압연의 최종 3 패스를 적절한 온도 범위로 관리한 후에 큰 누적 압하율로 압연을 실시함으로써, 압연 변형의 회복을 억제하면서, 압연 변형이 판두께의 중앙부까지 충분히 또한 효과적으로 부여되어, 소정의 한계 응력 확대 계수 K_IC가 얻어지는 것을 지견하였다.

구체적으로는, 0.12 ％ 이상의 Nb 를 함유하는 페라이트계 스테인리스강에 있어서 3 패스 이상으로 이루어지는 마무리 열간 압연 공정의 최종 3 패스를 800 ∼ 1100 ℃ 의 온도 범위에서, 또한 최종 3 패스의 누적 압하율 (＝ 100 － (최종 판두께/최종 3 패스의 압연 개시 전의 판두께) × 100 [％]) 이 25 ％ 이상이 되도록 적절히 제어하여 열간 압연을 실시하는 것을 고안하였다.

다음으로, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 성분 조성에 대해 설명한다.

이하, 특별히 언급하지 않는 한, 성분 조성을 나타내는 ％ 는 질량％ 를 의미한다.

C : 0.001 ∼ 0.020 ％

C 를 0.020 ％ 초과하여 함유하면, 가공성의 저하 및 용접부의 내식성의 저하가 현저해진다. C 함유량이 적을수록 내식성 및 가공성의 관점에서는 바람직하지만, C 함유량을 0.001 ％ 미만으로 하기 위해서는 정련에 시간이 걸려 제조상 바람직하지 않다. 그 때문에, C 함유량은 0.001 ∼ 0.020 ％ 의 범위로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.003 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.004 ％ 이상이다. 또, C 함유량은, 바람직하게는 0.015 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.012 ％ 이하이다.

Si : 0.05 ∼ 1.00 ％

Si 는 용접시에 형성되는 산화 피막에 농축되어 용접부의 내식성을 향상시키는 효과가 있음과 함께, 제강 공정에 있어서의 탈산 원소로서도 유용한 원소이다. 이들 효과는 0.05 ％ 이상의 Si 의 함유에 의해 얻어지며, 함유량이 많을수록 그 효과는 커진다. 그러나, 1.00 ％ 를 초과하여 Si 를 함유하면, 열간 압연 공정에 있어서의 압연 하중의 증대와 현저한 스케일의 생성, 어닐링 공정에 있어서는 강판 표층에서의 Si 농화층의 형성에 의한 산세성의 저하가 각각 발생하여, 표면 결함의 증가나 제조 비용의 상승을 유인하기 때문에 바람직하지 않다. 그 때문에, Si 함유량은 0.05 ∼ 1.00 ％ 로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Si 함유량은, 바람직하게는 0.60 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.40 ％ 이하이다.

Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％

Mn 은 강의 강도를 높이는 효과가 있고, 또, 탈산제로서의 작용도 있다. 그 효과를 얻기 위해서는 0.05 ％ 이상의 Mn 의 함유가 필요하다. 그러나, Mn 함유량이 1.00 ％ 를 초과하면, 부식의 기점이 되는 MnS 의 석출이 촉진되어, 내식성이 저하된다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.05 ∼ 1.00 ％ 로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Mn 함유량은, 바람직하게는 0.50 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이다.

P : 0.04 ％ 이하

P 는 강에 불가피적으로 함유되는 원소인데, 내식성 및 가공성에 대하여 유해한 원소이므로 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, P 함유량이 0.04 ％ 를 초과하면 고용 강화에 의해 가공성이 현저하게 저하된다. 따라서, P 함유량은 0.04 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, P 함유량은 0.03 ％ 이하이다.

S : 0.01 ％ 이하

S 도 P 와 동일하게 강에 불가피적으로 함유되는 원소인데, 내식성 및 가공성에 대하여 유해한 원소이므로 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, S 함유량이 0.01 ％ 를 초과하면 내식성이 현저하게 저하된다. 따라서, S 함유량은 0.01 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, S 함유량은 0.008 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, S 함유량은 0.003 ％ 이하이다.

Al : 0.001 ∼ 0.50 ％

Al 은 유효한 탈산제이다. 또한, Al 은 N 과의 친화력이 Cr 보다 강하기 때문에, 용접부에 N 이 침입한 경우, N 을 Cr 질화물이 아니라 Al 질화물로서 석출시켜, 예민화를 억제하는 효과가 있다. 이들 효과는, Al 을 0.001 ％ 이상 함유함으로써 얻어진다. 그러나, 0.50 ％ 를 초과하는 Al 을 함유하면, 용접시의 용입성이 저하되어 용접 작업성이 저하되므로 바람직하지 않다. 그 때문에, Al 함유량은 0.001 ∼ 0.50 ％ 의 범위로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.20 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

N : 0.001 ∼ 0.020 ％

N 함유량이 0.020 ％ 를 초과하면, 가공성의 저하 및 용접부의 내식성의 저하가 현저해진다. 내식성의 관점에서 N 함유량은 낮을수록 바람직하지만, N 함유량을 0.001 ％ 미만으로까지 저감시키려면 장시간의 정련이 필요해져, 제조 비용의 상승 및 생산성의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, N 함유량은 0.001 ∼ 0.020 ％ 의 범위로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.003 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.005 ％ 이상이다. 또, N 함유량은, 바람직하게는 0.015 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.012 ％ 이하이다.

Cr : 11.0 ∼ 24.0 ％

Cr 은 스테인리스강의 내식성을 확보하기 위해 가장 중요한 원소이다. 그 함유량이 11.0 ％ 미만에서는, 자동차 배기 가스 분위기에 있어서 충분한 내식성이 얻어지지 않는다. 한편, 24.0 ％ 를 초과하여 Cr 을 함유하면, σ (시그마) 상의 생성에 의해 인성이 현저하게 저하되고, 본 발명에서는, 소정의 한계 응력 확대 계수를 얻을 수 없다. 그 때문에, Cr 함유량은 11.0 ∼ 24.0 ％ 의 범위로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 13.0 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 14.0 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 16.0 ％ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 17.0 ％ 이상이다. 또, Cr 함유량은, 바람직하게는 21.5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 20.0 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 18.5 ％ 이하이다.

Ni : 0.01 ∼ 2.00 ％

Ni 는 스테인리스강의 내식성을 향상시키는 원소로서, 부동태 피막이 형성되지 않고 활성 용해가 발생하는 부식 환경에 있어서 부식의 진행을 억제하는 원소이다. 또, Ni 는 강한 오스테나이트 생성 원소로서, 용접부에서의 페라이트 생성을 억제하여, Cr 탄질화물의 석출에 의한 예민화를 억제하는 효과가 있다. 이 효과는, Ni 를 0.01 ％ 이상 함유함으로써 얻어지고, Ni 의 함유량이 많을수록 높아진다. 그러나, Ni 함유량이 2.00 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하되는 것에 추가하여, 응력 부식 균열이 발생하기 쉬워진다. 나아가서는, Ni 는 고가의 원소이므로, Ni 의 함유량의 증대는 제조 비용의 증대를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 그 때문에, Ni 함유량은 0.01 ∼ 2.00 ％ 로 한다. Ni 함유량은, 바람직하게는 0.05 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Ni 함유량은, 바람직하게는 1.00 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.50 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.45 ％ 이하이다.

Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％

Nb 는 열간 압연 공정에 있어서 C 혹은 N 과 결합하여 Nb 탄질화물로서 석출된다. 석출된 Nb 탄질화물은 전위의 이동을 핀 고정시켜, 열간 압연에 의해 부여된 압연 변형이 회복에 의해 해소되는 것을 억제하는 효과를 갖는다. 이로써, 열간 압연 중의 회복이 지체되어, 과도한 회복이 발생하는 것에 의한 압연 변형 밀도의 저하를 억제할 수 있다. 상기 효과는 0.12 ％ 이상의 Nb 를 함유한 경우에 얻어진다. 단, Nb 함유량이 0.80 ％ 를 초과하면 Laves 상의 생성에 의해 오히려 인성이 저하되는 경우가 있음과 함께, 열간 압연에 있어서의 압연 하중이 현저하게 상승하기 때문에, 본 발명이 제공하는 열간 압연 방법을 적용하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.12 ∼ 0.80 ％ 의 범위로 한다. Nb 함유량은, 바람직하게는 0.15 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이상이다. 또, Nb 함유량은, 바람직하게는 0.75 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이다.

본 발명은, 상기 필수 성분을 함유하고 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강이다. 또한, 필요에 따라, Cu, Mo, W 및 Co 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상, 혹은/추가로 Ti, V, Zr, REM, B, Mg 및 Ca 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 하기의 범위에서 함유할 수 있다.

Cu : 0.01 ∼ 1.50 ％

Cu 는 수용액 중이나 약산성의 수적 (水滴) 이 부착된 경우의 모재 및 용접부의 내식성을 향상시키는 데에 특히 유효한 원소이다. 이 효과는 0.01 ％ 이상의 함유에 의해 얻어지고, 그 효과는 Cu 함유량이 많을수록 높아진다. 그러나, 1.50 ％ 를 초과하여 Cu 를 함유하면, 열간 가공성이 저하되어 표면 결함을 유인하는 경우가 있다. 나아가서는 어닐링 후의 탈스케일이 곤란해지는 경우도 있다. 그 때문에, Cu 를 함유하는 경우에는, Cu 함유량은 0.01 ∼ 1.50 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.30 ％ 이상이다. 또, Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.45 ％ 이하이다.

Mo : 0.01 ∼ 2.00 ％

Mo 는 스테인리스강의 내식성을 현저하게 향상시키는 원소이다. 이 효과는 0.01 ％ 이상의 함유에 의해 얻어지고, 그 효과는 함유량이 많을수록 향상된다. 그러나, Mo 함유량이 2.00 ％ 를 초과하면, 열간 압연시의 압연 부하가 커져 제조성이 저하되거나, 강판 강도의 과도한 상승이 발생하거나 하는 경우가 있다. 또, Mo 는 고가의 원소인 점에서, 다량의 함유는 제조 비용을 증대시킨다. 그 때문에, Mo 를 함유하는 경우에는, Mo 함유량은 0.01 ∼ 2.00 ％ 로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 1.40 ％ 이하이다. 단, Ti 함유 강에 있어서 Mo 는 인성을 저하시키는 효과도 갖기 때문에, Ti 를 0.15 ％ 이상 함유하고 있는 경우에는 Mo 함유량은 0.30 ∼ 1.40 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Ti 를 0.15 ％ 이상 함유하고 있는 경우, Mo 함유량은 0.40 ％ 이상이 보다 바람직하다. 또, Ti 를 0.15 ％ 이상 함유하고 있는 경우, Mo 함유량은 0.90 ％ 이하가 보다 바람직하다.

W : 0.01 ∼ 0.20 ％

W 는 Mo 와 동일하게 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과는 0.01 ％ 이상의 W 의 함유에 의해 얻어진다. 그러나, 0.20 ％ 를 초과하여 W 를 함유하면 강도가 상승하고, 압연 하중의 증대 등에 의한 제조성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, W 를 함유하는 경우에는, W 함유량은 0.01 ∼ 0.20 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. W 함유량은, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. 또, W 함유량은, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

Co : 0.01 ∼ 0.20 ％

Co 는 인성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 0.01 ％ 이상의 Co 의 함유에 의해 얻어진다. 한편, Co 함유량이 0.20 ％ 를 초과하면 가공성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Co 를 함유하는 경우에는, Co 함유량은 0.01 ∼ 0.20 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Ti : 0.01 ∼ 0.30 ％

Ti 는 C 및 N 과의 친화력이 Cr 보다 높은 원소로서, 탄화물 혹은 질화물로서 석출되어, Cr 탄질화물의 석출에 의한 예민화를 억제하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.01 ％ 이상의 Ti 를 함유할 필요가 있다. 그러나, Ti 함유량이 0.30 ％ 를 초과하면, TiN 의 과잉 석출에 의해 양호한 표면 성상을 얻을 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, Ti 를 함유하는 경우에는, Ti 함유량은 0.01 ∼ 0.30 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

V : 0.01 ∼ 0.20 ％

V 는 C, N 과 탄질화물을 형성하고, 용접시의 예민화를 억제하여 용접부의 내식성을 향상시킨다. 이 효과는 V 함유량이 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, V 함유량이 0.20 ％ 를 초과하면 가공성 및 인성이 현저하게 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, V 함유량은 0.01 ∼ 0.20 ％ 로 하는 것이 바람직하다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. 또, V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％

Zr 은 C, N 과 결합하여 예민화를 억제하는 효과가 있다. 이 효과는 0.01 ％ 이상의 Zr 의 함유에 의해 얻어진다. 한편, 0.20 ％ 를 초과하여 Zr 을 함유하면 가공성이 현저하게 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Zr 을 함유하는 경우, Zr 함유량은 0.01 ∼ 0.20 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. Zr 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

REM : 0.001 ∼ 0.100 ％

REM (Rare Earth Metals : 희토류 금속) 은 내산화성을 향상시키는 효과가 있고, 용접부의 산화 피막 (용접 템퍼 컬러) 형성을 억제하여 산화 피막 바로 아래에 있어서의 Cr 결핍 영역의 형성을 억제한다. 이 효과는, REM 을 0.001 ％ 이상 함유함으로써 얻어진다. 한편, 0.100 ％ 를 초과하여 REM 을 함유하면 냉연 어닐링시의 산세성 등의 제조성을 저하시키는 경우가 있다. 그 때문에, REM 을 함유하는 경우, REM 함유량은 0.001 ∼ 0.100 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. REM 함유량은, 보다 바람직하게는 0.050 ％ 이하이다.

B : 0.0002 ∼ 0.0025 ％

B 는 딥 드로잉 성형 후의 내 2 차 가공 취성을 개선하기 위해 유효한 원소이다. 이 효과는 B 의 함유량을 0.0002 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 한편, 0.0025 ％ 를 초과하여 B 를 함유하면 가공성과 인성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, B 를 함유하는 경우, B 함유량은 0.0002 ∼ 0.0025 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. B 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0003 ％ 이상이다. 또, B 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0006 ％ 이하이다.

Mg : 0.0005 ∼ 0.0030 ％

Mg 는 슬래브의 등축정률을 향상시키고, 가공성이나 인성의 향상에 유효한 원소이다. 이 효과는, 0.0005 ％ 이상의 Mg 를 함유함으로써 얻어진다. 한편으로, Mg 함유량이 0.0030 ％ 를 초과하면, 강의 표면 성상을 악화시키는 경우가 있다. 따라서, Mg 를 함유하는 경우, Mg 함유량은 0.0005 ∼ 0.0030 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. Mg 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0010 ％ 이상이다. 또, Mg 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0020 ％ 이하이다.

Ca : 0.0005 ∼ 0.0030 ％

Ca 는 제련 그리고 연속 주조시에 생성되는 개재물을 미세화하는 효과가 있고, 특히 연속 주조에 있어서의 노즐의 폐색을 방지하는 데에 유효한 성분이다. 그 효과는 0.0005 ％ 이상의 Ca 를 함유함으로써 얻어진다. 그러나, 0.0030 ％ 를 초과하여 Ca 를 함유하면, CaS 의 생성에 의해 내식성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Ca 를 함유하는 경우, Ca 함유량은 0.0005 ∼ 0.0030 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0015 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0010 ％ 이하이다.

한계 응력 확대 계수 K_IC: 25 ㎫·m^1/2 이상

본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판은, 한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상임으로써, 후육의 플랜지로의 타발 가공을 크랭크 프레스로 실시할 때의 균열을 억제할 수 있다. 한계 응력 확대 계수 K_IC 는, 바람직하게는 30 ㎫·m^1/2 이상이고, 보다 바람직하게는 35 ㎫·m^1/2 이상이고, 더욱 바람직하게는 40 ㎫·m^1/2 이상이다. 또한, 후육의 플랜지란, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 판두께 5.0 ㎜ 이상의 플랜지를 들 수 있다. 상기 플랜지로는, 예를 들어 판두께 5.0 ∼ 15.0 ㎜ 의 플랜지가 바람직하고, 판두께 5.0 ∼ 10.0 ㎜ 의 플랜지가 보다 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 온도는 표면 온도계 등으로 측정한 강 슬래브, 열연 강판 등의 표면 온도로 한다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판은, 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 사용하고, 조압연 및 3 패스 이상의 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연에 있어서, 마무리 압연의 최종 3 패스의 압연을 온도 범위 800 ∼ 1100 ℃, 또한 최종 3 패스의 누적 압하율 25 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다.

우선은, 상기한 성분 조성으로 이루어지는 용강을, 전로, 전기로, 진공 용해로 등의 공지된 방법으로 용제하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법에 의해 강 소재 (슬래브) 로 한다.

이 슬래브를, 1100 ∼ 1250 ℃ 에서 1 ∼ 24 시간 가열하거나, 혹은 가열하지 않고 주조의 상태로 직접 열간 압연에 제공한다. 본 발명에서는 조압연에 대해서는 특별히 한정해야 할 점은 없지만, 마무리 열간 압연 전에 주조 조직을 효과적으로 파괴해 둔 경우, 그 후의 마무리 열간 압연에 있어서의 결정립의 미세화에 우위하게 작용하여, 열간 압연 후의 금속 조직이 미세화되는 것에 의한 추가적인 인성의 향상을 기대할 수 있기 때문에, 조압연에 있어서의 누적 압하율을 65 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 후, 마무리 열간 압연에 의해 소정 판두께까지 압연하는데, 마무리 압연의 최종 3 패스의 압연을 800 ∼ 1100 ℃ 의 온도 범위로 하고, 누적 압하율을 25 ％ 이상으로 하여 실시한다.

마무리 열간 압연의 최종 3 패스의 압연 온도 범위 : 800 ∼ 1100 ℃

마무리 열간 압연의 최종 3 패스의 누적 압하율 : 25 ％ 이상

열간 압연 후에 소정의 한계 응력 확대 계수를 얻기 위해서는, 마무리 열간 압연의 최종 3 패스의 압연의 온도 및 누적 압하율을 적절히 제어함으로써, 압연 중의 과도한 회복을 억제하면서, 판두께 중앙부에도 압연 변형을 효과적으로 부여할 필요가 있다.

판두께 중앙부에도 충분한 압연 변형을 부여하기 위해서는, 마무리 열간 압연의 최종 3 패스의 압연 온도를 800 ∼ 1100 ℃ 의 범위로 하고, 또한 최종 3 패스의 누적 압하율 (＝ 100 － (최종 판두께/최종 3 패스의 압연 개시 전의 판두께) × 100 [％]) 을 25 ％ 이상으로 하여, 최종 3 패스에 의해 부여되는 압연 변형이 회복에 의해 해소되는 것을 방지하면서, 압연 변형을 판두께 중앙에도 효과적으로 부여해 가는 것이 필요하다.

마무리 열간 압연의 최종 3 패스의 누적 압하율이 25 ％ 미만에서는, 판두께 중앙부에 압연 변형이 효과적으로 부여되지 않기 때문에, 소정의 한계 응력 확대 계수를 얻을 수 없다. 그 때문에, 최종 3 패스의 누적 압하율을 25 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 누적 압하율은 30 ％ 이상이다. 더욱 바람직하게는, 누적 압하율은 35 ％ 이상이다. 또한, 누적 압하율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 누적 압하율을 과도하게 크게 하면 압연 부하가 상승하여 제조성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 60 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

마무리 열간 압연의 최종 3 패스의 압연 온도를 800 ℃ 미만으로 한 경우, 강판 온도의 저하에 수반하여 압연 하중이 현저하게 상승하기 때문에 제조상 바람직하지 않다. 한편, 최종 3 패스의 압연 온도가 1100 ℃ 를 초과하면, 압연에 의해 부여된 압연 변형이 과도한 회복에 의해 해소되어, 소정의 한계 응력 확대 계수를 얻을 수 없다. 그 때문에, 최종 3 패스의 압연 온도는 800 ∼ 1100 ℃ 의 범위로 한다. 바람직하게는, 최종 3 패스의 압연 온도는 800 ∼ 1050 ℃ 의 범위로 한다. 보다 바람직하게는, 최종 3 패스의 압연 온도는 850 ∼ 1000 ℃ 의 범위로 한다.

또한, 마무리 열간 압연의 최종 3 패스에 있어서의 특정 패스에서 과도한 압연 부하가 가해지는 것을 방지하기 위해, 최종 3 패스 중, 제 1 패스째의 압연 온도 범위를 950 ∼ 1100 ℃, 이 제 1 패스의 다음으로 실시되는 제 2 패스째의 압연 온도 범위를 925 ∼ 1075 ℃, 이 제 2 패스째의 다음으로 실시되는 제 3 패스째의 압연 온도 범위를 875 ∼ 1050 ℃ 로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법에서는, 3 패스 이상으로 이루어지는 마무리 열간 압연의 최종 3 패스에 있어서 온도 범위를 제어한 후에 큰 압하를 가하는 것을 특징으로 하고 있다. 큰 압하를 가하는 압연을 최종의 4 패스 이상에 걸쳐서 실시하면, 동일한 누적 압하율이라도 압하율이 각 패스에 분산되기 때문에 판두께 중앙에 대한 변형 부여가 불충분해짐과 함께, 각 패스 간의 누적 반송 시간이 증가하기 때문에, 각 패스 간을 반송하고 있는 동안의 회복이 조장되어, 변형 부여의 효과가 저하되어, 소정의 한계 응력 확대 계수를 얻는 것이 곤란해진다. 한편, 마무리 압연의 압연 온도 및 누적 압하율의 제어를 최종의 2 패스 이하로 하면, 2 패스로 누적 압하율 25 ％ 이상의 대압하를 실시하기 위해 압연 부하가 현저하게 상승하여 제조성이 저하되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법에서는, 마무리 압연의 최종의 3 패스의 압연 온도 및 누적 압하율을 제어한다.

또한, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법에서는, 마무리 열간 압연의 최종의 3 패스의 압연 온도 및 누적 압하율을 제어하는 것이 중요하고, 3 패스 이상의 마무리 압연이면, 몇 패스의 마무리 압연을 실시해도 되지만, 최대 패스수가 15 패스보다 많아지면, 압연 롤과의 접촉 횟수의 증가에 의한 강판 온도의 저하가 발생하기 쉬워져, 강판 온도를 소정 온도 범위 내로 유지하기 위해 외부로부터의 가열이 필요해지는 등의 제조성의 저하 또는 제조 비용의 증가를 초래하는 경우가 있기 때문에, 최대 패스수는 15 패스 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 최대 패스수는 10 패스 이하이다.

마무리 열간 압연 후에는 강판의 냉각을 실시하고, 이어서 강판의 권취 처리를 실시하여 열연 강대로 한다. 본 발명에 있어서 권취 온도는 특별히 한정되지 않지만, 권취 온도를 450 ℃ 초과 ∼ 500 ℃ 미만으로 한 경우, 475 ℃ 취화에서 기인한 취화가 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 권취 온도는 450 ℃ 이하 혹은 500 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 최종 압연 후에 기수 (汽水) 냉각 등의 가속 냉각을 실시한 후에 450 ℃ 이하에서 권취 처리를 실시하면, 권취 후의 회복에 의한 압연 변형의 해소를 더욱 억제할 수 있기 때문에 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에서 얻어진 열연 강판에는, 열연판 어닐링을 실시하여 열연 어닐링 강판으로 해도 된다. 본 발명이 제공하는 열연 강판은 인성이 우수하기 때문에, 종래에는 저인성에서 기인한 파단을 우려하여 기피되는 연속 어닐링 라인에서의 열연판 어닐링을 실시할 수 있다. 또, 얻어진 열연 어닐링 강판은 그 후, 냉간 압연 및 냉연판 어닐링을 실시해도 상관없다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다.

표 1 에 나타내는 화학 조성을 갖는 스테인리스 용강을 용량 150 ton 의 전로와 강교반·진공 산소 탈탄 처리 (SS-VOD) 의 정련으로 용제하고, 연속 주조에 의해 폭 1000 ㎜, 두께 200 ㎜ 의 강 슬래브로 하였다. 그 슬래브를 1200 ℃ 에서 1 hr 가열 후, 열간 압연으로서 3 단의 스탠드를 사용한 리버스식의 조압연을 실시하여 약 40 ㎜ 의 강판으로 하고, 이어서 7 패스로 이루어지는 마무리 압연의 최종 3 패스 (5 패스째, 6 패스째, 7 패스째) 를 표 2 에 기재된 조건에서 실시하여 열연 강판으로 하였다.

얻어진 열연 강판에 대해, 이하의 평가를 실시하였다.

(1) 한계 응력 확대 계수 K_IC 의 평가

판 폭 중앙부로부터, ASTM E399 에 준거한 CT 시험편을, 피로 예균열이 압연 직각 방향, 응력축이 압연 평행 방향이 되도록 채취하였다. 그 시험편에 대해, ASTM E399 에 준거하여 한계 응력 확대 계수 K_IC 를 구하였다. 한계 응력 확대 계수가 25 ㎫·m^1/2 이상을 합격, 25 ㎫·m^1/2미만을 불합격으로 하였다.

(2) 내식성의 평가

얻어진 열연 강판으로부터, 60 × 100 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 평가하는 표면을 ＃600 에머리 페이퍼에 의해 연마 마무리한 후에 단면부를 시일한 시험편을 제조하고, JIS H 8502 에 규정된 염수 분무 사이클 시험에 제공하였다. 염수 분무 사이클 시험은, 염수 분무 (5 질량％ NaCl, 35 ℃, 분무 2 hr) → 건조 (60 ℃, 4 hr, 상대 습도 40 ％) → 습윤 (50 ℃, 2 hr, 상대 습도 ≥ 95 ％) 을 1 사이클로 하여 5 사이클 실시하였다. 염수 분무 사이클 시험을 5 사이클 실시 후의 시험편의 평가면을 사진 촬영하고, 화상 해석에 의해 시험편의 평가면의 녹 발생 면적을 측정하여, 시험편 전체 면적과의 비율로부터 녹 발생률 ((시험편 중의 녹 발생 면적/시험편 전체 면적) × 100 [％]) 을 산출하였다. 녹 발생률 10 ％ 이하를 특히 우수한 내식성으로서 합격 (◎), 10 ％ 초과 25 ％ 이하를 합격 (○), 25 ％ 초과를 불합격 (×) 으로 하였다.

시험 결과를 열간 압연 조건과 함께 표 2 에 나타낸다.

강 성분, 열간 압연 조건이 본 발명의 범위를 만족하는 No.1 ∼ 22, 29 ∼ 33 은, 소정의 열간 압연에 의해 강판 중에 압연 변형이 충분히 부여된 결과, 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어졌다. 또한 얻어진 열연 강판의 내식성을 평가한 결과, 모두 녹 발생률은 25 ％ 이하로서 충분한 내식성을 갖고 있는 것이 확인되었다.

특히, Mo 를 함유시킨 강 B, D, F, G, I 를 사용한 No.2, 4, 6, 7, 9 및 Cu 를 함유시킨 강 E 및 H 를 사용한 No.5 및 8, 그리고 Cr 함유량이 높은 강 M, N 및 O 를 사용한 No.13 ∼ 15 에서는 녹 발생률이 10 ％ 이하로 더욱 우수한 내식성이 얻어졌다.

5 패스째 (최종 패스로부터 3 패스째) 의 압연 온도가 본 발명의 범위를 상회하는 No.23 과, 5 패스째 및 6 패스째 (최종 패스로부터 2 패스째) 의 압연 온도가 본 발명의 범위를 상회하는 No.25 에서는, 소정의 누적 압하율로 압연하였지만, 압연 온도가 과도하게 고온이었기 때문에 압연에 의해 부여된 가공 변형의 과도한 회복이 발생한 결과, 열간 압연 후에 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어지지 않았다. 최종 3 패스의 누적 압하율이 본 발명의 범위를 하회하는 No.24 에서는, 압연 변형의 부여가 불충분해진 결과, 열간 압연 후에 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어지지 않았다.

5 패스 및 6 패스째의 압연 온도가 본 발명의 범위를 하회하는 No.26 에서는, 압연 온도가 과도하게 저온이었기 때문에 압연 하중이 현저하게 상승하여, 최종 7 패스째의 압연 실시시에 하중이 장치 허용 범위를 초과하였기 때문에 압연을 완료할 수 없어, 소정의 평가를 실시할 수 없었다.

Nb 함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 강 R 을 사용한 No.27 에서는, 열간 압연 중에 Laves 상이 석출된 것에서 기인하는 현저한 인성 저하가 발생하여, 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어지지 않았다.

Nb 함유량이 본 발명의 범위를 하회하는 강 S 를 사용한 No.28 에서는, 충분한 양의 Nb 탄질화물이 석출되지 않았기 때문에 열간 압연 중의 과도한 회복이 발생하여, 소정의 한계 응력 확대 계수가 얻어지지 않았다.

Cr 함유량이 본 발명의 범위를 하회하는 강 Y 를 사용한 No.34 에서는, Cr 함유량이 부족하였기 때문에, 원하는 내식성이 얻어지지 않았다.

Cr 함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 강 Z 를 사용한 No.35 에서는, 과잉의 Cr 함유에 의해 σ 상이 석출되었기 때문에 현저한 인성의 저하가 발생하여, 소정의 한계 응력 확대 계수를 얻을 수 없었다.

산업상 이용가능성

본 발명에서 얻어지는 페라이트계 스테인리스 열연 강판은, 크랭크 프레스에 의한 타발 가공성이 특히 우수하여, 크랭크 프레스 혹은 다른 수법을 사용한 타발 가공 등에 의해 제조되고, 높은 가공성과 내식성이 요구되는 후육의 플랜지 등에 대한 적용에 특히 바람직하다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.001 ∼ 0.020 ％,
Si : 0.05 ∼ 1.00 ％,
Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％,
P : 0.04 ％ 이하,
S : 0.01 ％ 이하,
Al : 0.001 ∼ 0.50 ％,
N : 0.001 ∼ 0.020 ％,
Cr : 11.0 ∼ 24.0 ％,
Ni : 0.01 ∼ 2.00 ％,
Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상인 페라이트계 스테인리스 열연 강판.
질량％ 로,
C : 0.001 ∼ 0.020 ％,
Si : 0.05 ∼ 1.00 ％,
Mn : 0.05 ∼ 1.00 ％,
P : 0.04 ％ 이하,
S : 0.01 ％ 이하,
Al : 0.001 ∼ 0.50 ％,
N : 0.001 ∼ 0.020 ％,
Cr : 13.0 ∼ 24.0 ％,
Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％,
Nb : 0.12 ∼ 0.80 ％
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
한계 응력 확대 계수 K_IC 가 25 ㎫·m^1/2 이상인 페라이트계 스테인리스 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
성분 조성으로서, 질량％ 로, 추가로,
Cu : 0.01 ∼ 1.50 ％,
Mo : 0.01 ∼ 2.00 ％,
W : 0.01 ∼ 0.20 ％,
Co : 0.01 ∼ 0.20 ％
중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 페라이트계 스테인리스 열연 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
성분 조성으로서, 질량％ 로, 추가로,
Ti : 0.01 ∼ 0.30 ％,
V : 0.01 ∼ 0.20 ％,
Zr : 0.01 ∼ 0.20 ％,
REM : 0.001 ∼ 0.100 ％,
B : 0.0002 ∼ 0.0025 ％,
Mg : 0.0005 ∼ 0.0030 ％,
Ca : 0.0005 ∼ 0.0030 ％
중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 페라이트계 스테인리스 열연 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법으로서, 3 패스 이상의 마무리 압연을 실시하는 열간 압연 공정에서, 마무리 압연의 최종 3 패스를 온도 범위 800 ∼ 1100 ℃, 또한 상기 최종 3 패스의 누적 압하율을 25 ％ 이상으로 하는 페라이트계 스테인리스 열연 강판의 제조 방법.