KR20220125344A - 금속 박용 스테인레스강, 스테인레스강 박 및 그것들의 제조 방법 - Google Patents

금속 박용 스테인레스강, 스테인레스강 박 및 그것들의 제조 방법 Download PDF

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유토 사카이자와
토오루 시바타
신 키쿠치
시게오 후쿠모토
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닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤
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Abstract

질량%로, 0.0001% 이상 0.15% 이하의 C, 0.30% 이상 2.0% 이하의 Si, 0.1% 이상 15% 이하의 Mn, 0.040% 이하의 P, 5% 이상 30% 이하의 Ni, 0.0001% 이상 0.01% 이하의 S, 16% 이상 25% 이하의 Cr, 5% 이하의 Mo, 0.005% 이하의 Al, 0.0030% 이하의 Ca, 0.0010% 이하의 Mg, 0.0010% 이상 0.0060% 이하의 O, 0.0001% 이상 0.5% 이하의 N를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께에 있어서, 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물이 0.5개/㎟ 이하인, 표면 성상이 우수한 금속 박용 스테인레스강, 스테인레스강 박 및 그것들의 제조 방법.

Description

금속 박용 스테인레스강, 스테인레스강 박 및 그것들의 제조 방법
본 발명은, 예를 들면 전자 기기 부품 등에 사용되는 금속 박용 스테인레스강, 스테인레스강 박(箔) 및 그것들의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 초청정도 스테인레스의 제조 방법에 대하여는, 특수 용해/재용해법을 사용하는 방법과, 범용 정련법을 사용하는 방법의 2개로 대별된다.
특수 용해/재용해법을 사용하는 방법의 경우, 고청정도가 실현 가능하지만, 지극히 생산성이 낮은 제조 방법이며, 제조 코스트도 높아지기 때문에, 대량 생산 용도로는 적합하지 않다. 그 때문에, 통상은 범용 정련법이 사용된다. 그렇지만, 범용 정련법의 경우, 비교적 저코스트로 대량 생산 가능하지만, 높은 청정도를 얻는 것이 기술적으로 용이하지 않다.
그래서, 범용 정련법을 사용하면서 높은 청정도를 실현하는 것이 요망되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 정련 공정에 있어서, 염기도를 1.0∼1.5로 해서, 또한 슬래그 중의 Al2O3 농도를 10% 이하로 함으로써, Al2O3 개재물을 원인으로 하는 흠(疵)의 억제 방법이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 2에는, 정련 공정에 있어서, 염기도를 2∼5 미만으로 하며, 또한, 슬래그 중의 Al2O3 농도를 저하시킴으로써, MgO·Al2O3을 억제하는 방법이 기재되어 있다.
일본특허 제3416858호 공보 일본특허 제6146908호 공보
그러나, 특허문헌 1의 방법에서는, 슬래그 중의 Al2O3 농도의 상한이 높은 것에 의해, Al2O3을 포함하는 원(圓) 상당 직경 5㎛ 이상의 대형이며 또한 경질의 MgO·Al2O3 개재물이 생성될 우려가 있다. 이 개재물이 생성되는 경우, 압연 공정으로 신연(伸延)되지 않기 때문에, 선형 소지흠(地疵)으로서 관찰되는 일은 없어서, 특허문헌 1의 과제에 대하여는 문제가 되지 않는다. 그러나, 거래처 등에서 극박(極薄)의 스테인레스강으로 제조되는 재료로서는, 표면 결함의 발생을 방지할 수 없을 우려가 있다.
또, 특허문헌 2의 방법에서는, 탈산 부족에 의해서 O 농도가 높은 강이 제조되는 경우가 있고, 원 상당 직경 5㎛ 이상의 대형이며 또한 경질의 MnO·Al2O3·Cr2O3 개재물이 생성될 우려가 있다. 이 개재물이 생성되는 경우, 거래처 등에서 극박의 스테인레스강으로 제조되는 재료로서는, 표면 결함의 발생을 방지할 수 없을 우려가 있다.
이와 같이, 범용 정련법을 사용하여 제조된 스테인레스강 중에는 MgO·Al2O3이나 MnO·Al2O3·Cr2O3을 주체로 하는 경질 개재물이 존재한다. 이 경질 개재물들은, 연마 시에 모재와의 딱딱함(경도)의 차에 의해서, 모재와 다른 변형 거동을 보인다는 점에서, 제조 시의 구멍뚫기(천공)나 피로 특성의 변동(불균일)이 발생한다. 또, 특허문헌 1 및 2의 방법에서는, 가열 시의 조성 변화나 압연 시의 개재물의 변형·전신(展伸), 파쇄 등에 대하여 고려되지 않아, 박형(箔狀)으로 형성한 극박의 스테인레스강의 표면 결함의 발생을 방지할 수 없을 우려가 있다.
본 발명은, 이와 같은 점을 감안해서 이루어진 것으로, 표면 성상이 우수한 금속 박용 스테인레스강, 스테인레스강 박 및 그것들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1 기재의 금속 박용 스테인레스강은, C：0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, Si：0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, Mn：0.1질량% 이상 15질량% 이하, P：0.040질량% 이하, Ni：5질량% 이상 30질량% 이하, S：0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, Cr：16질량% 이상 25질량% 이하, Mo：5질량% 이하, Al：0.005질량% 이하, Ca：0.0030질량% 이하, Mg：0.0010질량% 이하, O：0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하, N：0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)가 Fe 및 불가피한(不可避的) 불순물로 이루어지고, 0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께에 있어서, 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물이 0.5개/㎟ 이하인 것이다.
청구항 2 기재의 금속 박용 스테인레스강은, 청구항 1에 기재된 금속 박용 스테인레스강에 있어서, MnO：10질량% 이상, Cr2O3＋Al2O3：30질량% 이상, CaO：10질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제1 개재물과, MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제2 개재물을 포함하지 않는 것이다.
청구항 3 기재의 금속 박용 스테인레스강은, 청구항 1 또는 2에 기재된 금속 박용 스테인레스강에 있어서, Cu：0.1질량% 이상 4.0질량% 이하, REM：0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하, B：0.0001질량% 이상 0.0050질량% 이하, Ti：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, Nb：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, V：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, W：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Co：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Sn：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하의 적어도 어느것인가 1종을 더 함유하는 것이다.
청구항 4 기재의 스테인레스강 박은, 0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께이고, 성분 조성이, C：0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, Si：0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, Mn：0.1질량% 이상 15질량% 이하, P：0.040질량% 이하, Ni：5질량% 이상 30질량% 이하, S：0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, Cr：16질량% 이상 25질량% 이하, Mo：5질량% 이하, Al：0.005질량% 이하, Ca：0.0030질량% 이하, Mg：0.0010질량% 이하, O：0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하, N：0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물이 0.5개/㎟ 이하인 것이다.
청구항 5 기재의 스테인레스강 박은, 청구항 4에 기재된 스테인레스강 박에 있어서, Cu：0.1질량% 이상 4.0질량% 이하, REM：0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하, B：0.0001질량% 이상 0.0050질량% 이하, Ti：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, Nb：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, V：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, W：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Co：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Sn：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하의 적어도 어느것인가 1종을 더 함유하는 것이다.
청구항 6 기재의 금속 박용 스테인레스강의 제조 방법은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항 기재에 기재된 금속 박용 스테인레스강을 제조하는 금속 박용 스테인레스강의 제조 방법으로서, VOD 또는 AOD에서 정련을 행하는 정련 공정을 구비하고, 정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들(取鍋)에 포함되는 Al 및 Al2O3을 조정하고, Fe－Si 합금 또는 메탈 Si를 사용하여 탈산함과 함께, CaO 또는 SiO2를 첨가함으로써, 슬래그 조성을, 질량% 비로 CaO/SiO2：1.1 이상 1.7 이하, Al2O3：4.0질량% 이하, 또한 MgO：10.0질량% 이하로 하고, 정련 슬래그 원료 및 합금 원료를 더 첨가한 후에 50 W/ton 이상의 교반 동력으로 5분 이상 용강(溶鋼)을 교반 유지하는 것이다.
청구항 7 기재의 스테인레스강 박의 제조 방법은, 청구항 4 또는 5에 기재된 스테인레스강 박을 제조하는 스테인레스강 박의 제조 방법으로서, VOD 또는 AOD에서 정련을 행하는 정련 공정을 구비하고, 정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들에 포함되는 Al 및 Al2O3을 조정하고, Fe－Si 합금 또는 메탈 Si를 사용하여 탈산함과 함께, CaO 또는 SiO2를 첨가함으로써, 슬래그 조성을, 질량% 비로 CaO/SiO2：1.1 이상 1.7 이하, Al2O3：4.0질량% 이하, 또한 MgO：10.0질량% 이하로 하고, 정련 슬래그 원료 및 합금 원료를 더 첨가한 후에 50 W/ton 이상의 교반 동력으로 5분 이상 용강을 교반 유지하는 것이다.
본 발명에 의하면, 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 변동를 저감할 수 있어, 표면 성상이 우수하다.
이하, 본 발명의 1실시 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 금속 박용 스테인레스강(이하, 단지 스테인레스강이라고 한다)은, 오스테나이트계 스테인레스강의 금속 박용의 스테인레스강으로서, 0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하의 C(탄소), 0.30질량% 이상 2.0질량% 이하의 Si(규소), 0.1질량% 이상 15질량% 이하의 Mn(망간), 0.040질량% 이하의 P(인), 5질량% 이상 30질량% 이하의 Ni(니켈), 0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하의 S(황(硫黃)), 16질량% 이상 25질량% 이하의 Cr(크롬), 5질량% 이하의 Mo(몰리브덴), 0.005질량% 이하의 Al(알루미늄), 0.0030질량% 이하의 Ca(칼슘), 0.0010질량% 이하의 Mg(마그네슘), 0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하의 O(산소), 0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하의 N(질소)를 함유하고, 잔부가 Fe(철) 및 불가피한 불순물로 구성된다. 한편, 스테인레스강에는, 0.1질량% 이상 4.0질량% 이하의 Cu(구리), 및/또는 0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하의 REM(희토류 원소)가 함유되어 있어도 된다. 그밖에(其他), 스테인레스강에는, Sn(주석), Nb(니오브), Ti(티탄), Co(코발트), V(바나듐), W(텅스텐), B(붕소) 등의 원소가 소정량 함유되어 있어도 된다.
또, 본 실시 형태의 스테인레스강 박은, 후술하는 소정의 제조 공정을 거쳐, 0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께를 가지고서 제조된다.
또, 본 실시 형태의 스테인레스강은, 최종 박 제품에 있어서 구멍뚫기나 피로 특성을 방지하기 위해서, 원 상당 직경이 큰 경질 개재물의 개수 밀도를 억제한다. 구체적으로는, 본 실시 형태의 스테인레스강은, 열연(熱延) 전의 슬래브 등의 강편(鋼片)(주편(鑄片))에 있어서, 질량 비율 환산으로 MnO：10질량% 이상, Cr2O3＋Al2O3：30질량% 이상, CaO：10질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제1 개재물과, MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제2 개재물을 포함하지 않는 것이다. 또, 본 실시 형태의 스테인레스강은, 박 상태에 있어서, 임의의 단면에서 측정한 개재물 개수에 있어서의 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물의 개수 밀도가, 0.5개/㎟ 이하로 되도록 조정되고 있다. 제1 개재물 및 제2 개재물은, 슬래브의 압연에 의해 경질의 MgO·Al2O3 또는 MnO·Al2O3·Cr2O3의 개재물로 조성 변화된다. 스테인레스강이 슬래브의 상태로부터 압연된 경우, 표면적이 커지는 반면에, 내부에 포함되어 있던 개재물이 표면에 노출되게 되기 때문에, 개재물의 단위면적 당의 개수는, 박으로 압연된 상태라면 그 관찰 위치에 따르지 않고 기본적으로 불변이다.
C는, 오스테나이트 안정화 원소이며, 함유되는 것에 의해 스테인레스강의 경도, 강도가 증가한다. 한편, C가 과잉인 경우, 모재의 Cr, Mn와 반응해서, 내식성이 악화된다. 그 때문에, C의 함유량은, 0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, 바람직하게는 0.1질량% 이하로 한다.
Si는, 저(低)Al 조건 하에서 탈산하기 위해서 필수의 원소이다. 그러나, Si의 함유량이 2.0질량%보다 높은 경우, 열간 압연 흠의 생성을 조장하는 것 외에도, 가공성이 저하한다. 그 때문에, Si의 함유량은, 0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, 바람직하게는 0.50질량% 이상 1.0질량% 이하로 한다.
Mn는, 탈산에 유효한 원소이며, 오스테나이트 안정화 원소이기도 하다. Mn의 함유량이 0.1질량%보다 낮은 경우, FeS 생성에 의한 열간 취성(脆性)의 발생을 조장해서, 제조성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Mn의 함유량은, 0.1질량% 이상, 바람직하게는 0.5질량% 이상 15질량% 이하로 한다.
P은, 제강 공정에서는 불순물이다. P의 함유량이 0.050질량%보다 높으면, 열간 취성이 저하하므로, 0.040질량% 이하로 했다. P의 함유량은, 바람직하게는 0.030질량% 이하이다.
Ni은, 스테인레스강의 내식성을 향상시키는 원소이며, 오스테나이트 안정화 원소이기도 하다. Ni의 함유량은, 5질량% 이상 30질량% 이하로 한다.
S은, 스테인레스강의 용접 시의 용입성을 향상시키는 원소이다. 그러나, S의 함유량이 0.01질량%보다 높은 경우, 황화물계의 개재물이 생성되어, 내식성이 저하한다. 그 때문에, S의 함유량은, 0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, 바람직하게는 0.005질량% 이하로 한다.
Cr은, 스테인레스강의 내식성 확보를 위해 필수의 원소이다. 그러나, Cr의 함유량이 25질량%보다 높은 경우, 스테인레스강의 제조가 곤란해짐과 함께, 개재물 중의 Cr2O3의 함유율이 증가하기 때문에, MnO·Al2O3·Cr2O3이 생성하기 쉬워진다. 그 때문에, Cr의 함유량은, 16질량% 이상 25질량% 이하로 한다.
Cu는, 스테인레스강의 가공성을 향상시키는 원소이며, 오스테나이트 안정화 원소이기도 하다. Cu의 함유량이 4.0질량%보다 높은 경우, 주편 갈라짐(균열)이 발생하는 등 제조성에 악영향을 미친다. 또, Cu는 선택 원소이며, 무첨가도 포함한다. 그 때문에, Cu의 함유량은, 0질량% 이상 4.0질량% 이하로 하고, 함유되는 경우에는, 0.1질량% 이상 4.0질량% 이하로 한다.
Mo은, 스테인레스강의 내식성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Mo의 함유량이 5질량%보다 높은 경우, 시그마상(相)의 생성을 촉진하여, 모재의 취화를 야기하기 때문에, 바람직하지 않다. 그 때문에, Mo의 함유량은, 5질량% 이하, 바람직하게는 0.01질량% 이상 3질량% 이하로 한다.
Al은, 범용 정련법을 사용하여 제조되는 스테인레스강에 탈산재로서 첨가되는 경우가 있는 원소이지만, 본 발명과 같은 Si 탈산 강에서는 원료의 불순물이나 내화물 등의 용손(溶損)을 원인으로 해서 불가피하게 들어가는 원소이다. 또, Al의 함유량이 0.005질량%보다 높은 경우, 대형이며 또한 경질의 MgO·Al2O3 및/또는 대형이며 또한 경질의 MnO·Al2O3·Cr2O3이 생성되어, 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 변동으로 이어진다. 그 때문에, Al의 함유량은, 0.005질량% 이하, 바람직하게는 0.003질량% 이하로 한다.
Ca은, 스테인레스강의 열간 가공성을 양호하게 하는 원소이다. Ca은, 후술하는 VOD 또는 AOD의 정련 후에 Ca－Si 합금 등의 형태로 첨가되어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, Ca은, 함유량이 0.0030질량%보다 높으면 주편에서의 조대(粗大)한 슬래그계 개재물의 생성에 의해 박에 있어서의 개재물 개수가 증가한다. 그 때문에, Ca의 함유량은, 0.0030질량% 이하(무첨가를 포함하지 않음), 바람직하게는 0.0010질량% 이하로 한다.
Mg은, 탈산에 유효한 원소이며, 본 발명과 같은 Si 탈산 강에서는 원료의 불순물이나 내화물 등의 용손을 원인으로 해서 불가피하게 들어가는 원소이다. 그러나, 함유량이 0.0010질량%보다 높은 경우, 대형이며 또한 경질의 MgO·Al2O3이 생성되어, 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 변동으로 이어진다. 그 때문에, Mg의 함유량은, 0.0010질량% 이하, 바람직하게는 0.0005질량% 이하로 한다.
O는, 함유량이 0.0010질량%보다 낮은 경우, 대형이며 또한 경질의 MgO·Al2O3이 생성되어, 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 변동으로 이어진다. 또, O는, 함유량이 0.0060질량%보다 높은 경우, 대형이며 또한 경질의 MnO·Al2O3·Cr2O3이 생성되어, 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 변동으로 이어진다. 그 때문에, O의 함유량은, 0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하, 바람직하게는 0.0020질량% 이상 0.0050질량% 이하로 한다.
N는, 스테인레스강의 내식성을 향상시키는 원소이며, 오스테나이트 안정화 원소이기도 하다. N는, Al의 함유량이 상기한 저함유량인 경우, 개재물을 생성하지 않기는 하지만, 0.5질량%보다 높은 함유량이면 강괴(鋼塊) 속에 기포가 발생하여, 스테인레스강의 제조성에 악영향을 미친다. 그 때문에, N의 함유량은, 0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하로 한다.
REM는, 스테인레스강의 열간 가공성을 개선시키는 원소이다. REM의 함유량이 0.0030질량%보다 높은 경우, 노즐 폐색(閉塞)을 일으켜, 스테인레스강의 제조성에 악영향을 미친다. 또, REM는, 선택 원소이기 때문에, 무첨가도 포함한다. 그 때문에, REM의 함유량은, 0질량% 이상 0.0030질량% 이하로 하고, 함유되는 경우에는, 0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하로 한다.
B는, Ca과 마찬가지로, 스테인레스강의 열간 가공성을 양호하게 하는 원소이기 때문에, 필요에 따라 0.0050질량% 이하의 범위에서 첨가해도 된다. 첨가하는 경우, 바람직하게는 함유량을 0.0001질량% 이상 0.0030질량% 이하로 한다.
Ti 및 Nb은, C 또는 N와 석출물을 생성하여, 열처리 시의 결정립 조대화(粗大化)를 방지하는 데 유효하기 때문에, 각각 0.50질량% 이하의 범위에서 첨가해도 된다. 첨가하는 경우, 바람직하게는 함유량을 각각 0.01질량% 이상 0.30질량% 이하로 한다.
V, W, Co, Sn은, 어느것이나(모두) 스테인레스강의 내식성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 첨가해도 된다. 첨가하는 경우는, V：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, W：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Co：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Sn：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하의 함유량으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 스테인레스강의 제조 방법에 대하여 설명한다.
상기 스테인레스강을 제조할 때에는, 원료를 용해 및 정련하여, 상술한 바와 같이 성분 조정한 스테인레스강을 용제(溶製)한다.
정련 공정에 있어서는, VOD 또는 AOD를 사용한다. AOD 후에 LF를 실시해도 된다.
본 실시 형태에서는, 정련 공정에 있어서의 환원 시에 발생하는 슬래그계 개재물의 생성 억제를 위해, 환원재를 고순도화하고, 또 투입량을 제어함으로써, 슬래그 조성을 제어하며, 또한 메탈 중의 탈산 원소 및 O 농도를 규정하는 것에 의해, 스테인레스강 중의 개재물의 조성을 제어한다.
즉, 주편에서 주로 확인되는 슬래그계 개재물(CaO－SiO2－Al2O3－MgO－MnO－Cr2O3계)에 MgO·Al2O3 및 MnO·Al2O3·Cr2O3이 생성된 경우, 슬래그계 개재물은 압연 시에 연신해서 미세화되는 반면에, 경질의 MgO·Al2O3 및 MnO·Al2O3·Cr2O3은 최종 박 제품에 있어서 비교적 대형의 개재물로서 잔존해서 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 저하를 초래한다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 박 상태에서 미세한 개재물로 제어 가능한 MnO·Al2O3·Cr2O3을 굳이(일부러) 생성하기 쉬운 상태로 하면서, MnO·Al2O3·Cr2O3이 미세하게 되도록 슬래그 조성, 탈산 원소 및 O 농도를 조정한다.
본 실시 형태에서는, 정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들에 포함되는 Al 및 Al2O3을 정련에 지장이 없는 범위에서 제거하도록 조정한다. 또, 강 중의 O 농도가 상기한 범위로 되도록, 충분한 양의 Fe－Si 합금 또는 메탈 Si를 사용하여 탈산하고, CaO 또는 SiO2를 더 첨가한다. 이 때, 슬래그의 유동성을 확보하기 위해, CaF2가 소정량 함유되어 있어도 된다.
이것에 의해, 정련 슬래그 조성을, 질량% 비로 CaO/SiO2：1.1 이상 1.7 이하, 바람직하게는 1.2 이상 1.6 이하, Al2O3：4.0질량% 이하, 바람직하게는 2.0질량% 이하, 또한 MgO：10.0질량% 이하, 바람직하게는 8.0질량% 이하로 제어한다. 이 슬래그 조성은, VOD 후, 또는 AOD 및 LF 후의 값으로 한다. CaO/SiO2가 1.7보다 높으면, 제2 개재물이 생기고, CaO/SiO2가 1.1보다 낮으면, 제1 개재물이 생긴다.
또, 정련 슬래그 투입 후에, 50 W/ton 이상의 교반 동력으로 5분 이상, 용강을 교반 유지한다. 교반 동력이 50 W/ton 이하이면 밀도가 작고 유해도가 높은 제2 개재물이 충분히 부상하지 않기 때문에, 너무 많아진다. 또, 교반 유지 시간이 5분 미만이면 제1 개재물과 제2 개재물이 어느것도 부상하지 않아, 너무 많아진다. 교반 동력이 150 W/ton 이상에서는 용강 상에 존재하는 슬래그를 말려들게 해서, 제2 개재물이 증가할 우려가 있기 때문에, 교반 동력을 150 W/ton 이하로 하는 것이 바람직하다. 교반 유지 시간의 상한은 딱히 정해지는 것은 아니지만, 교반에 의한 효과가 포화되는 반면에 설비 상의 부하나 제조 상의 효율이 저하한다는 이유(까닭)로 인해, 교반 유지 시간을 30분 이하로 하는 것이 바람직하다. 교반은 VOD나 LF의 가스 취입에 의한 방법 외에도, 기계적인 혼합이나 전자기(電磁) 교반 등의 다른 방법으로도 실시할 수가 있다.
그리고, 정련 공정 후, 연속 주조 공정을 거쳐, 소정 두께의 슬래브를 형성한다.
이 결과, MnO：10질량% 이상, Cr2O3＋Al2O3：30질량% 이상, CaO：10질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제1 개재물과, MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제2 개재물을 포함하지 않는 스테인레스강을 제조할 수 있다.
그 때문에, 이 스테인레스강에 대해, 열간 압연 공정, 열연판 소둔(燒鈍)·산세(酸洗) 공정, 냉간 압연 공정, 냉연판 소둔·산세 공정, 냉간 압연 공정, 광휘(光輝) 소둔 공정, 연마 공정을 거쳐, 0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께를 가지는 스테인레스강 박을 제조했을 때에, 제1 개재물이 조성 변화된 MnO·Al2O3·Cr2O3과, 제2 개재물이 조성 변화된 MgO·Al2O3이 포함되지 않으며, 또한 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물의 총합이 0.5개/㎟ 이하로 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 정련 공정의 환원 시에 발생하는 개재물 조성 제어를 위해, 정련 시의 슬래그 조성과 용강 중의 탈산 원소 및 O 농도를 조정함으로써 적절한 개재물 조성으로 제어한다. 이것에 의해, 표층(表層)의 개재물 개수를 저감해서, 제조 시의 구멍뚫기나 피로 특성의 변동을 저감 가능한, 표면 성상이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.
실시예
(실시예 1)
이하, 본 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다.
표 1에 나타내는 샘플 No.1∼55의 강종(鋼種)의 각 조성의 오스테나이트계 스테인레스강의 스크랩이나 합금 원료를 전기로로 용해시킨 후, AOD 정련 공정, 또는 전로(轉爐) 및 진공 탈가스(VOD) 정련 공정에 있어서 탈탄 정련을 행했다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 각 원소의 함유량은, 질량%에 의한 값이다. 또, 샘플 No.38은, REM를 0.001질량%, 샘플 No.39는 B를 0.002질량%, 샘플 No.40은 Nb를 0.4질량%포함한다.
또, 석회석, 형석(螢石), 페로실리콘을 첨가해서 산화한 Cr의 환원과 탈산 및 탈황(脫硫)을 실시했다. 이 때, 슬래그의 염기도 CaO/SiO2를 1.0∼2.0까지 변화시킴과 함께 탈산제로서 사용하는 Si, Al 농도를 변화시켰다. 한편, 정련 슬래그 투입 후에, VOD 또는 LF에서 Ar 가스의 저취(底吹)를 실시해서, 교반 동력 100 W/ton으로 20분 용강을 교반 유지했다.
게다가, 레이들(AOD 정련의 경우에는 레이들로 출강(出鋼) 후)에 있어서는 성분 조정과 Ar(아르곤) 버블링에 의한 온도 조정을 행하고, 연속 주조 공정에 의해 슬래브를 제조했다.
이 슬래브의 표층 10 mm에 있어서, 샘플을 잘라내고, SEM(주사형 전자현미경)·EDS(에너지 분산형 X선 분석 장치)를 사용하여 100 ㎟의 면적 중에 존재하는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물의 평균 개재물 조성을 측정했다.
게다가, 상기 슬래브를 열간 압연(감면율(減面率) 90% 이상), 열연판 소둔·산세, 냉간 압연, 냉연판 소둔·산세를 실시하고, 0.3 ㎜의 냉연강 띠(帶)를 제작했다.
그리고, 냉간 압연에 의해 0.05 ㎜의 박 띠로 하고, 용체화 처리 등을 실시하기 위해 1150℃에서 광휘 소둔했다. 이 박 제품의 표층을 에머리 페이퍼(emery paper)에 의한 연마 및 버프 연마를 행한 후에, 300 ㎟의 면적 중에 존재하는 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물의 개수를 측정했다.
Figure pct00002
각 표 중의 샘플 No.1∼40은, 각각 본 실시예에 대응한다. 이 샘플들에 대하여는, 강 중 성분, 및 정련 공정에서의 슬래그 성분이 상기한 실시 형태의 범위를 만족시키고 있었기 때문에, 규정된 경질 개재물(MnO·Al2O3·Cr2O3 및 MgO·Al2O3)이 적고, 개수 밀도가 낮아(0.42개/㎟ 이하), 양호한 품질을 얻을 수가 있었다.
그에 비해, 각 표 중의 샘플 No.41∼55는, 각각 비교예에 대응한다. 이 샘플들에 대하여는, 강 중 성분, 및/또는, 정련 공정에서의 슬래그 성분이 상기한 실시 형태의 범위를 벗어나고(일탈하고) 있었기 때문에(표 중의 밑줄), 규정된 경질 개재물(MnO·Al2O3·Cr2O3 및 MgO·Al2O3)이 많아, 개수 밀도가 높았다(표 중의 밑줄).
(실시예 2)
표 3에 나타내는 샘플 No.56∼64에 대하여, VOD 또는 LF에서 저취 가스량을 변경하고, 교반 동력과 교반 유지 시간을 표 4에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플 채취와 평가를 행했다.
Figure pct00003
Figure pct00004
표 4의 샘플 No.56∼60은, 각각 본 실시예에 대응한다. 이 샘플들에 대하여는, 실시예 1에서 확인한 본 발명의 조건 및 교반 동력과 교반 유지 시간을 만족시키고 있었기 때문에, 규정된 경질 개재물(MnO·Al2O3·Cr2O3 및 MgO·Al2O3)이 적고, 개수 밀도가 낮아, 양호한 품질을 얻을 수가 있었다.
한편, 표 4의 샘플 No.61∼64는, 각각 비교예에 대응한다. 이 샘플들에 대하여는, 실시예 1에서 확인한 본 발명의 조건은 만족시켰지만 교반 동력과 교반 유지 시간을 벗어나고 있었기 때문에(표 중의 밑줄), 규정된 경질 개재물(MnO·Al2O3·Cr2O3 및 MgO·Al2O3)이 많고, 개수 밀도가 높았다(표 중의 밑줄).
따라서, 상기한 각 실시예에 나타내어지는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족시키는 것에 의해, 표면 성상이 우수한 스테인레스강을 제조할 수 있는 것이 확인되었다.

Claims (7)

  1. C：0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, Si：0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, Mn：0.1질량% 이상 15질량% 이하, P：0.040질량% 이하, Ni：5질량% 이상 30질량% 이하, S：0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, Cr：16질량% 이상 25질량% 이하, Mo：5질량% 이하, Al：0.005질량% 이하, Ca：0.0030질량% 이하, Mg：0.0010질량% 이하, O：0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하, N：0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)가 Fe 및 불가피한(不可避的) 불순물로 이루어지고,
    0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께에 있어서, 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물이 0.5개/㎟ 이하인
    것을 특징으로 하는 금속 박용 스테인레스강.
  2. 제1항에 있어서,
    MnO：10질량% 이상, Cr2O3＋Al2O3：30질량% 이상, CaO：10질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제1 개재물과, MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5㎛ 이상의 제2 개재물을 포함하지 않는
    것을 특징으로 하는 금속 박용 스테인레스강.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Cu：0.1질량% 이상 4.0질량% 이하, REM：0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하, B：0.0001질량% 이상 0.0050질량% 이하, Ti：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, Nb：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, V：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, W：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Co：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Sn：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하의 적어도 어느것인가 1종을 더 함유하는
    것을 특징으로 하는 금속 박용 스테인레스강.
  4. 0.010 ㎜ 이상 0.2 ㎜ 이하의 두께이고, 성분 조성이, C：0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, Si：0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, Mn：0.1질량% 이상 15질량% 이하, P：0.040질량% 이하, Ni：5질량% 이상 30질량% 이하, S：0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, Cr：16질량% 이상 25질량% 이하, Mo：5질량% 이하, Al：0.005질량% 이하, Ca：0.0030질량% 이하, Mg：0.0010질량% 이하, O：0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하, N：0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 최대 원 상당 직경 5㎛ 이상의 개재물이 0.5개/㎟ 이하인
    것을 특징으로 하는 스테인레스강 박.
  5. 제4항에 있어서,
    Cu：0.1질량% 이상 4.0질량% 이하, REM：0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하, B：0.0001질량% 이상 0.0050질량% 이하, Ti：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, Nb：0.01질량% 이상 0.50질량% 이하, V：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, W：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Co：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하, Sn：0.01질량% 이상 1.00질량% 이하의 적어도 어느것인가 1종을 더 함유하는
    것을 특징으로 하는 스테인레스강 박.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 금속 박용 스테인레스강을 제조하는 금속 박용 스테인레스강의 제조 방법으로서,
    VOD 또는 AOD에서 정련을 행하는 정련 공정을 구비하고,
    정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들(取鍋)에 포함되는 Al 및 Al2O3을 조정하고, Fe－Si 합금 또는 메탈 Si를 사용하여 탈산함과 함께, CaO 또는 SiO2를 첨가함으로써, 슬래그 조성을, 질량% 비로 CaO/SiO2：1.1 이상 1.7 이하, Al2O3：4.0질량% 이하, 또한 MgO：10.0질량% 이하로 하고, 정련 슬래그 원료 및 합금 원료를 더 첨가한 후에 50 W/ton 이상의 교반 동력으로 5분 이상 용강(溶鋼)을 교반 유지하는
    것을 특징으로 하는 금속 박용 스테인레스강의 제조 방법.
  7. 제4항 또는 제5항에 기재된 스테인레스강 박을 제조하는 스테인레스강 박의 제조 방법으로서,
    VOD 또는 AOD에서 정련을 행하는 정련 공정을 구비하고,
    정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들에 포함되는 Al 및 Al2O3을 조정하고, Fe－Si 합금 또는 메탈 Si를 사용하여 탈산함과 함께, CaO 또는 SiO2를 첨가함으로써, 슬래그 조성을, 질량% 비로 CaO/SiO2：1.1 이상 1.7 이하, Al2O3：4.0질량% 이하, 또한 MgO：10.0질량% 이하로 하고, 정련 슬래그 원료 및 합금 원료를 더 첨가한 후에 50 W/ton 이상의 교반 동력으로 5분 이상 용강을 교반 유지하는
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