KR20220126754A - 경면 연마성이 우수한 스테인레스강 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하의 C, 0.30질량% 이상 2.0질량% 이하의 Si, 0.1질량% 이상 15질량% 이하의 Mn, 5질량% 이상 30질량% 이하의 Ni, 0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하의 S, 16질량% 이상 25질량% 이하의 Cr, 0질량% 이상 5질량% 이하의 Mo, 0질량% 이상 0.005질량% 이하의 Al, 0질량% 이상 0.0010질량% 이하의 Mg, 0.0010질량% 이상 0.0060질량% 이하의 O, 0.0001질량% 이상 0.5질량% 이하의 N를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 5질량% 이상의 MnO, 20질량% 이상의 Cr2O3+Al2O3, 1질량% 이상의 Al2O3, 5질량% 이하의 CaO의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 개재물을 적어도 포함하고, 상기 개재물의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하인, 경면 연마성이 우수한 스테인레스강 및 그 제조 방법.
Description
본 발명은, 경면 연마성이 우수한 스테인레스강 및 그 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.
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 생성된 경우, 압연 공정에서 신연(伸延)되지 않기 때문에, 선형 소지흠(地疵)으로서 관찰되는 일은 없어, 특허문헌 1의 과제에 대해서는 문제가 되지 않는다. 그러나, 거래처 등에서 경면 연마를 실시하시는 재료로서는, 연마성에 악영향을 미쳐 스테인레스강이 깨끗한 경면으로 되지 않을 우려가 있다.
또, 특허문헌 2의 방법에서는, O 농도가 높은 강이 제조되는 경우가 있어, 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 대형이며 또한 경질의 MnO·Al2O3·Cr2O3 개재물이 생성될 우려가 있다. 이 개재물이 생성된 경우, 거래처 등에서 경면 연마를 실시하시는 재료로서는, 연마성에 악영향을 미쳐 스테인레스강이 깨끗한 경면으로 되지 않을 우려가 있다.
이와 같이, 범용 정련법을 사용하여 제조된 스테인레스강 중에는 MgO·Al2O3이나 MnO·Al2O3·Cr2O3을 주체로 하는 경질 개재물이 존재한다. 이 경질 개재물들은, 압연 등에 의해 분단, 미세화되기 어렵고, 연마 시에 모재와의 딱딱함(경도)의 차에 의해서, 깎이는 방법이 모재와 다른 거동을 보인다는 점에서, 연마성에 악영향을 미쳐 스테인레스강이 깨끗한 경면으로 되지 않을 우려가 있다. 따라서, 연마 후에 높은 경면성이 얻어지는 스테인레스강이 요구되고 있다.
본 발명은, 이와 같은 점을 감안해서 이루어진 것으로, 경면 연마성이 우수한 스테인레스강 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1 기재의 경면 연마성이 우수한 스테인레스강은, C：0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, Si：0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, Mn：0.1질량% 이상 15질량% 이하, Ni：5질량% 이상 30질량% 이하, S：0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, Cr：16질량% 이상 25질량% 이하, Mo：0질량% 이상 5질량% 이하, Al：0질량% 이상 0.005질량% 이하, Mg：0질량% 이상 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, MnO：5질량% 이상, Cr2O3+Al2O3：20질량% 이상, Al2O3：1질량% 이상, CaO：5질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 하나의 개재물을 적어도 포함하고, 상기 하나의 개재물의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하인 것이다.
청구항 2 기재의 경면 연마성이 우수한 스테인레스강은, 청구항 1 기재의 경면 연마성이 우수한 스테인레스강에 있어서, MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 다른 개재물을 더 포함하고, 하나의 개재물의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하, 상기 다른 개재물의 개수 밀도가 0.2개/㎟ 이하, 또한 이것들 하나의 개재물과 다른 개재물의 총합의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하인 것이다.
청구항 3 기재의 경면 연마성이 우수한 스테인레스강은, 청구항 1 또는 2 기재의 경면 연마성이 우수한 스테인레스강에 있어서, Cu：0.1질량% 이상 4.0질량% 이하, REM：0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하, Ca：0.0001질량% 이상 0.0050질량% 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 경면 연마성이 우수한 스테인레스강의 제조 방법은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항 기재의 경면 연마성이 우수한 스테인레스강을 제조하는 경면 연마성이 우수한 스테인레스강의 제조 방법으로서, VOD 또는 AOD에서 정련을 행하는 정련 공정을 구비하고, 정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들(取鍋)에 포함되는 Al량 및 Al2O3량을 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.
본 발명에 의하면, 연마 시에 있어서의 개재물에 기인하는 피트, 핀홀 등의 결함을 억제할 수 있어, 경면 연마성이 우수하다.
이하, 본 발명의 1실시형태에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 스테인레스강은, 오스테나이트계 스테인레스강으로서, 0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하의 C(탄소), 0.30질량% 이상 2.0질량% 이하의 Si(규소), 0.1질량% 이상 15질량% 이하의 Mn(망간), 5질량% 이상 30질량% 이하의 Ni(니켈), 0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하의 S(황(硫黃)), 16질량% 이상 25질량% 이하의 Cr(크롬), 0질량% 이상 5질량% 이하의 Mo(몰리브덴), 0질량% 이상 0.005질량% 이하의 Al(알루미늄), 0질량% 이상 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, 그밖에(其他), 필요에 따라 0.1질량% 이상 4.0질량% 이하의 Cu(구리), 및/또는 0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하의 REM(희토류 원소)가 함유되어 있어도 된다. 또, 스테인레스강에는, Ca(칼슘)이 함유되어 있어도 된다. 게다가, 스테인레스강에는, P(인), Sn(주석), Nb(니오브), Ti(티탄), Co(코발트), V(바나듐), W(텅스텐), B(붕소) 등의 원소가 소정량 함유되어 있어도 된다.
또, 본 실시형태의 스테인레스강은, 후술하는 소정의 제조 공정을 거쳐, 판두께 0.3 ㎜∼10 ㎜의 강판, 또는 직경 4.0 ㎜∼40 ㎜의 선재로서 제조된다.
또, 본 실시형태의 스테인레스강은, 양호한 경면 연마성을 얻기 위해서, 원 상당 직경이 큰 경질 개재물의 개수 밀도를 억제한다. 원 상당 직경이란, 개재물의 면적과 동일한 원의 직경을 의미한다. 구체적으로는, 본 실시형태의 스테인레스강은, 질량 비율 환산으로 MnO：5질량% 이상, Cr2O3+Al2O3：20질량% 이상, Al2O3：1질량% 이상, CaO：5질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 하나의 개재물(이하, 제1 개재물이라 호칭)을 적어도 포함한다. 본 실시형태의 스테인레스강은, MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 다른 개재물(이하, 제2 개재물이라 호칭)을 더 포함한다. 게다가, 본 실시형태의 스테인레스강은, 임의의 단면에서 측정한 개재물 개수에 대하여, 제1 개재물의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하로 조정되고 있다. 또, 본 실시형태의 스테인레스강은, 임의의 단면에서 측정한 개재물 개수에 대하여, 제2 개재물의 개수 밀도가 0.2개/㎟ 이하, 또한 제1 개재물과 제2 개재물의 총합의 개수 밀도가, 0.5개/㎟ 이하로 되도록 조정되고 있다. 제1 개재물 및 제2 개재물은, 스테인레스강을 압연 등 으로도 분단, 미세화되기 어려운 경질 개재물이다. 스테인레스강이 슬래브 상태로부터 압연된 경우, 표면적이 커지는 반면에, 내부에 포함되어 있던 개재물이 표면에 노출되게 되기 때문에, 제1 개재물 및 제2 개재물의 단위면적 당의 개수는, 슬래브 상태에서도 강판이나 선재로 압연된 상태에서도 기본적으로 불변(不變)이다.
C는, 오스테나이트 안정화 원소이며, 함유되는 것에 의해 스테인레스강의 경도, 강도가 증가한다. 한편, C가 과잉인 경우, 모재인 Cr, Mn와 반응하여, 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. Si의 함유량이 0.30질량%보다 낮은 경우, 개재물 중의 Cr2O3의 함유율이 증가하기 때문에, 경질의 개재물이 증가하여, 연마성에 악영향을 미친다. 또, Si의 함유량이 2.0질량%보다 높은 경우, 스테인레스강 모재가 경질화된다. 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, 개재물 중의 Cr2O3의 함유율이 증가하기 때문에, 경질의 개재물이 증가하여, 연마성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Mn의 함유량은, 0.1질량% 이상, 바람직하게는 0.5질량% 이상 15질량% 이하로 한다.
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, 스테인레스강의 연마성에 악영향을 미침과 함께, 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, 스테인레스강이 경질화된다. 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, 열간 취성(脆性)에 의해 제조성에 악영향을 미친다. 또, Cu는 선택 원소이며, 무첨가도 포함한다. 그 때문에, Cu의 함유량은, 0질량% 이상 4.0질량% 이하로 하고, 함유되는 경우에는, 0.1질량% 이상 3.5질량% 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, 0질량%(무첨가 포함) 이상 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, 스테인레스강의 연마성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Al의 함유량은, 0질량% 이상 0.005질량% 이하, 바람직하게는 0.003질량% 이하로 한다.
Mg은, 범용 정련법을 사용하여 제조되는 스테인레스강에 불가피에 들어가는 원소이다. 또, Mg의 함유량이 0.0010질량%보다 높은 경우, 대형이며 또한 경질의 MgO·Al2O3이 생성되어, 스테인레스강의 연마성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Mg의 함유량은, 0질량% 이상 0.0010질량% 이하, 바람직하게는 0.0005질량% 이하로 한다.
O는, 함유량이 0.0010질량%보다 낮은 경우, Si 및 Mn가 산화되지 않아 개재물 중의 MgO 농도 및 Al2O3 농도가 상승하기 때문에, 대형이며 또한 경질의 MgO·Al2O3이 생성되어, 스테인레스강의 연마성에 악영향을 미친다. 또, O는, 함유량이 0.0060질량%보다 높은 경우, 대형이며 또한 경질의 MnO·Al2O3·Cr2O3이 생성되어, 스테인레스강의 연마성에 악영향을 미친다. 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 일으켜서, 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.
Ca은, 스테인레스강의 열간 가공성을 양호하게 하는 원소이다. Ca은, 후술하는 VOD 또는 AOD의 정련 후에 Ca－Si 합금 등의 형태로 첨가되어도 된다. 본 실시형태에 있어서, Ca은, 다량으로 첨가한 경우에 있어서도 제1 개재물 및 제2 개재물을 증가시킬 우려는 없으므로, 딱히 성분 규제는 없지만, 바람직하게는 함유량을 0.0001질량% 이상 0.0050질량% 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 경우, 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.
본 실시형태에서는, 정련 공정에 있어서의 환원 시에 발생하는 슬래그계 개재물의 생성 억제를 위해, 환원재를 고순도화하고, 또 투입량을 제어함으로써, 슬래그 조성을 제어하고, 이와 같이 슬래그 조성을 제어함으로써, 스테인레스강 중의 개재물의 조성을 제어한다.
즉, MgO·Al2O3은, 주편(鑄片) 상태에서는 대형의 슬래그계 개재물(CaO－SiO2－Al2O3－MgO－MnO－Cr2O3계) 중에 존재하고, 압연 시에 슬래그계 개재물이 신전(伸展)해서 무해화되는 것을 저해하기 때문에, 매우 악영향이 크다. 한편, MnO·Al2O3·Cr2O3은, 경질 개재물 생성이지만, 주편 상태에서 미세한 개재물로 제어 가능하다. 그래서, 본 실시형태에서는, 굳이 MgO·Al2O3보다도 MnO·Al2O3·Cr2O3이 생성되기 쉬운 상태로 하면서, MnO·Al2O3·Cr2O3이 미세하게 되도록 강중(鋼中) 성분, 슬래그 조성, 및 염기도(CaO/SiO2)를 조정한다.
본 실시형태에서는, 정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들에 포함되는 Al 및 Al2O3을 정련에 지장이 없는 범위에서 제거하도록 조정한다. 또, 강중의 O 농도가 상기한 범위로 되도록, 충분한 양의 Fe－Si 합금 또는 메탈 Si를 사용하여 탈산하고, CaO 또는 SiO2를 더 첨가한다.
이에 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 너무 많아지고, CaO/SiO2가 1.1보다 낮으면, 제1 개재물이 너무 많아진다.
또, 정련 슬래그 원료를 투입한 후에, 50 W/ton 이상의 교반 동력으로 5분 이상, 용강을 교반 유지한다. 교반 동력이 50 W/ton 미만이면 밀도가 작고 유해도가 높은 제2 개재물이 충분히 부상하지 않기 때문에, 제2 개재물이 너무 많아진다. 또, 교반 유지 시간이 5분 미만이면 제1 개재물과 제2 개재물은 어느것도 부상하지 않아, 너무 많아지게 된다. 교반 동력이 150 W/ton 이상이면, 용강 상에 존재하는 정련 슬래그를 말려들게 해서 제2 개재물이 증가한다. 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 슬래브, 또는 소정각 사이즈의 빌릿을 형성한다.
이 후, 소정 두께의 슬래브에 대해, 열간 압연 공정, 산세(酸洗) 공정을 거쳐, 소정 두께의 스테인레스 강판을 제조, 또는 소정각 사이즈의 빌릿에 대해, 열간 압연 공정, 산세 공정을 거쳐, 소정 굵기의 선재를 제조한다. 어느 경우든 그 후, 요구되는 치수에 따라, 소둔(燒鈍) 공정 및/또는 산세 공정을 거쳐도 된다. 산세 공정을 거친 후, 냉간 압연 공정을 더 거쳐도 된다.
이 결과, MnO：5질량% 이상, Cr2O3+Al2O3：20질량% 이상, Al2O3：1질량% 이상, CaO：5질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 제1 개재물을 0.5개/㎟ 이하 포함하고, 게다가 MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 제2 개재물을 0.2개/㎟ 이하 포함함과 함께, 이들 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 제1 개재물과 제2 개재물의 총합이 0.5개/㎟ 이하로 되도록 조정된 스테인레스강, 및/또는 이 스테인레스강에 의해 제조된 강판이나 선재 등의 제품을 제조할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 정련 공정 후의 스테인레스용 강에 있어서, 부상하고 있는 슬래그의 조성을 조정하고, 충분한 탈산을 행함으로써 강중의 Al 및 O의 농도를 조정하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 고(高)Al, 저(低)O에서 발생하는 MgO·Al2O3계의 경질 비금속 개재물(제1 개재물)의 생성을 안정적으로 억제할 수 있음과 함께, 고O에서 발생하는 MnO·Al2O3·Cr2O3계의 경질 비금속 개재물(제2 개재물)의 생성을 안정되게 억제할 수 있다. 그 때문에, 연마 시에 있어서의 개재물에 기인하는 피트, 핀홀 등의 결함이 적어, 경면도가 매우 높은, 다시 말해 경면 연마성이 우수한 스테인레스강 제품의 제조가 가능하게 된다. 따라서, 경면 연마해서 사용되는 재료 용도의 스테인레스강으로서 호적하게 사용할 수가 있다.
실시예
(실시예 1)
이하, 본 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다.
표 1에 나타내는 샘플 No.1∼11, 샘플 No.23∼37, 샘플 No.49∼54의 강종(鋼種)의 각 조성의 오스테나이트계 스테인레스강 80톤을 사용하고, 전기로, 전로(轉爐), 진공 탈가스(VOD) 정련 공정, 연속 주조 공정을 거쳐 200 ㎜ 두께의 슬래브로서 용제했다. 표 1에 나타내는 각 원소의 함유량은, 질량%에 의한 값이다. 한편, 표 2에 나타내는 바와 같이, VOD에 있어서의 환원 정련에서는 사용하는 슬래그의 염기도 CaO/SiO2를 1.0∼2.0까지 변화시킴과 함께 탈산제로서 사용하는 원료를 변화시킴으로써 Si, Al, O 농도가 다른 강재를 제조했다. 한편, 정련 슬래그 투입 후에, 교반 동력 100 W/ton에서 20분, 용강을 교반 유지했다.
그 다음에, 각 슬래브에 대해서 열간 압연, 냉간 압연 및 산 세정을 실시하고, 판두께 0.3 ㎜∼10 ㎜의 냉연(冷延) 코일로 하고, 코일로부터 강판 샘플을 채취했다.
또, 표 1에 나타내는 샘플 No.12∼22, 샘플 No.38∼48, 샘플 No.55∼59의 강종의 각 조성의 오스테나이트계 스테인레스강 60톤을 사용하고, 전기로, AOD 정련 공정, LF, 연속 주조 공정을 거쳐 한 변이 150 ㎜(150㎜角)인 빌릿으로서 용제했다. 한편, 표 2에 도시하는 바와 같이, AOD에 있어서의 환원 정련에서는 사용하는 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/ton에서 20분, 용강을 교반 유지했다.
그 다음에, 선재 압연에 의해 4.0∼40 ㎜φ의 선재로 하고, 선재의 샘플을 채취했다.
그리고, 강판 샘플, 및 선재 샘플의 각각에 대해, 샘플 표면을 에머리 페이퍼(emery paper)에 의한 연마 및 버프 연마를 행하여 경면 마무리로 한 후, SEM(주사형 전자 현미경)·EDS(에너지 분산형 X선 분석 장치)를 사용하여 100 ㎟의 면적 중에 존재하는 개재물 개수를 계측하고, EDS로 개재물 조성을 측정하는 것에 의해, 시료오염(contamination)의 판정, 개재물의 종별 판정을 행했다.
그 후, JIS Z8741에 준거한 반사각 20도의 경면 광택도(반사율)를 측정했다.
각 표 중의 샘플 No.1∼11, 샘플 No.23∼37, 샘플 No.12∼22 및 샘플 No.38∼48은, 각각 본 실시예에 대응한다. 이 샘플들에 대하여는, 강중 성분, 및 정련 공정에서의 슬래그 성분이 상기한 실시형태의 범위를 만족시키고 있었기 때문에, 규정된 경질 개재물(제1 개재물 및 제2 개재물)의 개수 밀도가 낮고, 광택도가 높아(1280 이상), 양호한 품질을 얻을 수가 있었다.
그에 비해, 각 표 중의 샘플 No.49∼54 및 샘플 No.55∼59는, 각각 비교예에 대응한다. 이 샘플들에 대하여는, 강중 성분, 및/또는 정련 공정에서의 슬래그 성분이 상기한 실시형태의 범위를 벗어나고 있었기 때문에(표 중의 밑줄), 규정된 경질 개재물(제1 개재물 및 제2 개재물)의 개수 밀도가 높고(표 중의 밑줄), 광택도가 뒤떨어져 있었다(1280 미만).
(실시예 2)
표 3에 나타내는 샘플 No.60∼ 69에 대하여, VOD 또는 LF에서 저취(底吹) 가스양을 변경하고, 교반 동력과 교반 유지 시간을 표 4에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 강판 또는 선재의 샘플 채취와 평가를 행했다.
표 4의 샘플 No.60∼65는, 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(제1 개재물 및 제2 개재물)의 개수 밀도가 낮고, 광택도가 높아(1280 이상), 양호한 품질을 얻을 수가 있었다.
한편, 표 4의 샘플 No.66∼69는, 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(제2 개재물)의 개수 밀도가 높고(표 중의 밑줄), 광택도가 뒤떨어져 있었다(1280 미만).
따라서, 상기한 각 실시예에 나타내어지는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족시키는 것에 의해, 경면 연마성이 우수한 스테인레스강을 제조할 수 있다는 것이 확인되었다.
Claims (4)
- C：0.0001질량% 이상 0.15질량% 이하, Si：0.30질량% 이상 2.0질량% 이하, Mn：0.1질량% 이상 15질량% 이하, Ni：5질량% 이상 30질량% 이하, S：0.0001질량% 이상 0.01질량% 이하, Cr：16질량% 이상 25질량% 이하, Mo：0질량% 이상 5질량% 이하, Al：0질량% 이상 0.005질량% 이하, Mg：0질량% 이상 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,
MnO：5질량% 이상, Cr2O3+Al2O3：20질량% 이상, Al2O3：1질량% 이상, CaO：5질량% 이하의 평균 조성을 가지는 원(圓) 상당 직경 5 ㎛ 이상의 하나의 개재물을 적어도 포함하고,
상기 하나의 개재물의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하인
것을 특징으로 하는 경면 연마성이 우수한 스테인레스강. - 제1항에 있어서,
MgO：10질량% 이상, Al2O3：20질량% 이상의 평균 조성을 가지는 원 상당 직경 5 ㎛ 이상의 다른 개재물을 더 포함하고,
하나의 개재물의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하, 상기 다른 개재물의 개수 밀도가 0.2개/㎟ 이하, 또한 이들 하나의 개재물과 다른 개재물의 총합의 개수 밀도가 0.5개/㎟ 이하인
것을 특징으로 하는 경면 연마성이 우수한 스테인레스강. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
Cu：0.1질량% 이상 4.0질량% 이하, REM：0.00001질량% 이상 0.0030질량% 이하, Ca：0.0001질량% 이상 0.0050질량% 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 경면 연마성이 우수한 스테인레스강. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 경면 연마성이 우수한 스테인레스강을 제조하는 경면 연마성이 우수한 스테인레스강의 제조 방법으로서,
VOD 또는 AOD에서 정련을 행하는 정련 공정을 구비하고,
정련 공정에 있어서, 원료 또는 레이들(取鍋)에 포함되는 Al량 및 Al2O3량을 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 경면 연마성이 우수한 스테인레스강의 제조 방법.
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