KR20230059481A - 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에서는, 상소둔을 생략하면서도 연신율을 향상시킨 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상소둔을 생략하면서도 연신율을 향상시킨 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다.
페라이트계 스테인리스강은 고가의 합금원소가 적게 첨가되어, 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 가격 경쟁력이 높은 강재이다. 페라이트계 스테인리스강은 내식성이 뛰어나서 건축재료, 수송기기, 가전, 주방기기등의 용도로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 430계의 열연강재는 상소둔(Box Annealing) 공정을 거치는데, 상소둔 공정은, 오스테나이트상에서 페라이트상으로 상변태하는 온도인 800 내지 850℃에서, 35 내지 50시간에 걸쳐 수행한다. 상기 상소둔의 목적은, 열간압연 시 형성된 변형조직을 재결정시키고, 오스테나이트상을 페라이트상 및 탄화물로 분해시키고자 함이다. 그러나, 상소둔 공정은 에너지 소모가 클 뿐 아니라 장시간 열처리에 따라 생산성이 저하하는 문제점을 갖고 있다. 따라서 에너지 저감 및 생산성 향상에 따른 제조원가 저감을 도모할 수 있는 연속소둔형 제조기술 개발이 추진되어 왔다.
특허문헌 0001에서는, 연속소둔이 가능하도록 합금설계한 430강에 대하여 열간압연시 조압연 패스당 20% 이상의 압하율로 1 패스 이상 행할 것을 개시한 바 있으며, 특허문헌 0002에서는, 사상압연 시작온도를 950℃이상, 권취온도를 650℃ 이하 조업시 스티킹(sticking) 결함 발생 없이 품질특성이 양호한 내용을 개시한 바 있다.
한편, 430계 스테인리스강에 대해 상소둔을 생략하고 연속소둔한 다음 통상의 소둔조건으로 열처리할 경우, 열간압연 이후 냉각되는 도중에 석출된 미세한 Cr탄화물 형성에 의해 연신율이 낮아질 우려가 있게 된다.
이를 해결하기 위해, 합금성분에 의해 계산된 상변태온도인 Ac1와 연계된 열연강재 및 냉연강재의 소둔열처리 온도를 제어하여 연신율을 향상시키고자 하는 시도는 거의 없는 실정이다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 상소둔을 생략하고 연속소둔을 실시하면서도, 연신율이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)에서 정의된 Ac1 값이 920 이상 990 미만일 수 있다.
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 연신율이 27% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은, 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)에서 정의된 Ac1 값이 920 이상 990 미만인, 슬라브를 제조하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 열간압연 후, 권취하여 열연강재를 제조하는 단계; 상기 열연강재를, 아래 식 (2)를 만족하는 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)에서 열연판 소둔 한 다음 냉각 후 산세하여, 열연산세한 열연판을 얻는 단계; 상기 열연산세한 열연판을, 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연판을, 아래 식 (3)을 만족하는 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)에서 냉연판 소둔 한 다음 냉각 후 산세하는 단계를 포함할 수 있다.
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
식 (2): 840 ≤ T(HRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
식 (3): 870 ≤ T(CRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에서, 상기 재가열하는 단계는, 1100 내지 1250℃에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에서, 상기 열간압연은, 800 내지 950℃의 마무리 압연 완료 온도로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에서, 상기 권취는, 750 내지 850℃에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에서, 상기 열연판 소둔 및 산세와 상기 냉연판 소둔 및 산세는, 30초 이상 10분 이하로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에서, 상기 열연판 소둔 한 다음 냉각 및 상기 냉연판 소둔 한 다음 냉각은, 10 내지 50℃/s의 냉각속도로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에서, 상기 냉간압연은, 60 내지 90%의 압하율로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상소둔을 생략하고 연속소둔을 실시하면서도, 소둔열처리 온도를 제어하여 연신율이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 장시간 소요되는 상소둔 공정을 생략함으로써, 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 연신율 27% 이상을 확보할 수 있는 소둔열처리 온도 범위를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에서의 합금성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
C(탄소)의 함량은 0.01% 이상 0.1% 이하일 수 있다.
C는 강력한 오스테나이트상 안정화 원소이고, 고용강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다. 이를 고려하여, C는 0.01% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, C의 함량이 과다한 경우에는, 강도가 지나치게 증가하여, 강재의 연신율, 인성 등을 저하시킨다. 이를 고려하여, C 함량의 상한은 0.1%로 제한될 수 있다.
Si(실리콘)의 함량은 0.01% 이상 1.0% 이하일 수 있다.
Si은 제강단계에서 탈산제로 첨가되는 원소이고, 항복강도 및 내식성을 향상시키는데 효과적이다. 또한, Si은 페라이트 상의 안정성을 높일 수 있는 원소이다. 이를 고려하여, Si는 0.01% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Si의 함량이 과도한 경우에는, 재질의 경화를 일으킴으로써 연신율 및 인성이 열위해질 수 있다. 이를 고려하여, Si 함량의 상한은 1.0%로 제한될 수 있다.
Mn(망간)의 함량은 0.01% 이상 1.5% 이하일 수 있다.
Mn은 내식성을 개선하는데 효과적인 원소이다. 이를 고려하여, Mn은 0.01% 이상 첨가할 수 있고, 바람직하게는 0.2% 이상 첨가할 수 있다. 그러나, Mn의 함량이 과다한 경우에는, 개재물(MnS)을 형성하여, 강재의 열간 가공성, 연성 및 인성을 저하시킨다. 이를 고려하여, Mn 함량의 상한은 1.5%로 제한될 수 있고, 보다 바람직하게는 1.0%로 제한될 수 있다.
P(인)의 함량은 0% 초과 0.05% 이하일 수 있다.
P은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 산세 시 입계부식을 일으키거나 열간가공성을 저해하는 원인이 되는 원소이다. 따라서, P의 함량은 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이를 고려하여, P 함량의 상한은 0.05%로 제한될 수 있다.
S(황)의 함량은 0% 초과 0.005% 이하일 수 있다.
S은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 결정립계에 편석되어 열간가공성을 저해하는 원인이 되는 원소이다. 따라서, S의 함량은 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이를 고려하여, S 함량의 상한은 0.005%로 제한될 수 있다.
Cr(크롬)의 함량은 13.0% 이상 18.0% 이하일 수 있다.
Cr은 산화성 환경에서 부동태 피막을 형성하여 내식성을 향상시키는 원소이다. 이를 고려하여, Cr은 13.0% 이상 첨가할 수 있다. 그러나, Cr의 함량이 과다할 경우에는, 슬라브 내 델타(δ) 페라이트 형성을 조장하여 연신율 및 충격인성이 저하되고, 제조비용이 상승하게 된다. 이를 고려하여, Cr 함량의 상한은 18.0%로 제한될 수 있다.
N(질소)의 함량은 0.005% 이상 0.1% 이하일 수 있다.
N는 C와 마찬가지로, 침입형 원소로 고용강화효과에 의해 강재의 항복강도를 향상시키는데 효과적인 원소이다. 이를 고려하여, N은 0.005% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, N의 함량이 과다한 경우에는, 충격인성 및 성형성이 열위해질 수 있다. 이를 고려하여, N 함량의 상한은 0.1%로 제한될 수 있다.
Al(알루미늄)의 함량은 0.005% 이상 0.2% 이하일 수 있다.
Al은 강력한 탈산제로써, 용강 중 산소의 함량을 낮추는 역할을 하는 원소이다. 이를 고려하여, Al은 0.005% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Al의 함량이 과다한 경우에는, 비금속 개재물이 증가하여 냉연 스트립의 슬리버 결함이 발생함과 동시에, 용접성을 열화시킬 수 있다. 이를 고려하여, Al 함량의 상한은 0.2%로 제한될 수 있고, 보다 바람직하게는 0.15% 이하로 제한될 수 있다.
Ni(니켈)의 함량은 0.05% 이상 0.25% 이하일 수 있다.
Ni은 강재를 연질화하는 효과가 있다. 이를 고려하여, Ni은 0.05% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Ni 함량이 과다한 경우에는, 비용이 상승하는 문제가 있다. 이를 고려하여, Ni 함량의 상한은 0.25%로 제한될 수 있다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 아래 식 (1)에서 정의된 Ac1 값이 920 이상 990 미만일 수 있다.
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
Ac1은 오스테나이트상에서 페라이트상으로 변태하는 온도를 말한다. 본 발명에서는 합금조성 및 성분범위 설계를 통해 계산된 Ac1 값을 바탕으로, 소둔열처리 온도를 제어함으로써 연신율을 향상시키는 점이 일 특징이다.
Ac1 계산값이 낮을 경우에는, 낮은 온도에서 열처리하게 되어 열연판 연속소둔 시 재결정이 충분히 일어나지 않게 된다. 이를 고려하여, Ac1 계산값은 920 이상이 되도록 합금조성 및 성분범위를 설계할 수 있다. 그러나, Ac1 계산값이 지나치게 높을 경우에는, C, N 등의 오스테나이트 형성 원소의 함유량이 줄어들어, 탄화물 및 질화물 생성이 불충분하므로, 강도가 열위해질 수 있다. 이를 고려하여, Ac1 계산값은 990 미만이 되도록 합금조성 및 성분범위를 설계할 수 있다.
상기 계산된 Ac1 값을 바탕으로, 소둔열처리 온도를 제어함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강은, 연신율이 27% 이상일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은, 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)에서 정의된 Ac1 값이 920 이상 990 미만인, 슬라브를 제조하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 열간압연 후, 권취하여 열연강재를 제조하는 단계; 상기 열연강재를, 아래 식 (2)를 만족하는 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)에서 열연판 소둔 한 다음 냉각 후 산세하여, 열연산세한 열연판을 얻는 단계; 상기 열연산세한 열연판을, 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연판을, 아래 식 (3)을 만족하는 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)에서 냉연판 소둔 한 다음 냉각 후 산세하는 단계를 포함할 수 있다.
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
식 (2): 840 ≤ T(HRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
식 (3): 870 ≤ T(CRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
상기 각 합금조성의 성분 범위 및 상기 식 (1)의 수치 한정 이유는 상술한 바와 같으며, 이하 각 제조단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 상기 합금조성 및 상기 식 (1)을 만족하는 슬라브를 제조한 후, 일련의 열간압연, 열연판 소둔 및 산세, 냉간압연, 냉연판 소둔 및 산세하는 공정을 거칠수 있다.
상기 슬라브는 재가열온도 1100 내지 1250℃에서 열간압연될 수 있다.
슬라브의 재가열온도가 너무 낮으면, 압연롤의 부하가 커질 수 있다. 이를 고려하여 슬라브의 재가열온도는 1100℃ 이상일 수 있다. 그러나, 재가열온도가 너무 높으면, 슬라브의 결정립 직경이 조대화되어 강도가 열위해질 수 있다. 이를 고려하여, 슬라브의 재가열온도의 상한은 1250℃로 제한될 수 있다.
다음으로, 상기 열간압연은 800 내지 950℃의 마무리 압연 완료 온도로 수행될 수 있다.
마무리 압연 완료 온도가 낮을 경우에는, 압연부하가 증가하여 생산성이 저하될 수 있다. 이를 고려하여, 마무리 압연 완료 온도는 800℃이상일 수 있다. 그러나, 마무리 압연 완료 온도가 너무 높을 경우에는, 결정립 크기가 증가하여 강도가 감소할 수 있다. 이를 고려하여, 마무리 압연 완료 온도는 950℃이하로 제어할 수 있다.
또한, 상기 권취는 750 내지 850℃에서 수행될 수 있다.
권취 온도가 낮을 경우에는, 코일의 형상을 제어하기 어려울 수 있고, 권취 온도가 너무 높을 경우에는, 권취 후 지속적인 상변태로 인해 후공정에서 불량을 일으킬 우려가 있다. 이를 고려하여, 권취 온도는 750 내지 850℃로 설정할 수 있다.
그 후, 상기 열연강재를, 아래 식 (2)를 만족하는 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)에서 열연판 소둔할 수 있다.
식 (2): 840 ≤ T(HRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)가 낮을 경우에는, 재결정이 충분하게 이루어지지 않게 된다. 다만, 후공정으로써 냉연판 소둔을 수행하므로, 비교적 낮은 온도로 진행할 수 있다. 이를 고려하여, 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)는 840℃ 이상일 수 있다. 그러나, 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)가 Ac1 온도 이상일 경우에는, 오스테나이트상이 형성되어 열처리 후 급냉 시 마르텐사이트상이 형성될 수 있다. 이를 고려하여, 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)의 상한은 Ac1 - 20 로 제한될 수 있다.
상기 열연판 소둔은 30초 이상 10분 이하로 수행될 수 있다.
열연판 소둔시간이 짧은 경우에는, 잔류 마르텐사이트의 분율이 높아 연신율이 열위해질 수 있다. 이를 고려하여, 상기 열연판 소둔은 30초 이상 수행될 수 있다. 그러나, 열연판 소둔시간이 너무 긴 경우에는, 결정립 조대화로 인해 강도가 저하될 수 있고, 표면 산화층의 두께가 두꺼워져 산화층 제거를 위한 산세시간이 길어지거나 산화층 제거가 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 이를 고려하여, 상기 열연판 소둔은 10분 이하로 제어될 수 있다.
상기 열연판 소둔 한 다음 냉각은 10 내지 50℃/s의 냉각속도로 수행될 수 있다.
냉각속도가 낮을 경우에는, 연질화로 인한 조직의 불균일화로 연신율 및 성형성이 저하될 수 있다. 그러나, 냉각속도가 너무 높을 경우에는, 과도한 경질화로 인해 연신율에 악영항을 미친다. 이를 고려하여, 냉각속도를 10 내지 50℃/s로 제어할 수 있다.
상기 냉간압연은, 60 내지 90%의 압하율로 수행될 수 있다.
압하율이 낮을 경우에는, 냉간 가공에 의한 축적에너지가 충분하지 않아 재결정 조직을 얻기 힘들다. 그러나, 압하율이 너무 높을 경우에는, 압연으로 인한 크랙이 발생할 수 있다. 이를 고려하여, 압하율은 60 내지 90%로 제어할 수 있다.
그 후, 상기 냉연판을, 아래 식 (3)을 만족하는 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)에서 냉연판 소둔할 수 있다.
식 (3): 870 ≤ T(CRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)와 마찬가지로, 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)가 낮을 경우에는, 재결정이 충분하게 이루어지지 않게 된다. 이를 고려하여, 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)는 870℃ 이상일 수 있다. 그러나, 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)가 Ac1 온도 이상일 경우에는, 오스테나이트상이 형성되어 열처리 후 급냉 시 마르텐사이트상이 형성될 수 있으므로, 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)의 상한은 Ac1 - 20 로 제한될 수 있다.
상기 냉연판 소둔은 30초 이상 10분 이하로 수행될 수 있고, 상기 냉연판 소둔 한 다음 냉각은 10 내지 50℃/s의 냉각속도로 수행될 수 있다.
냉연판 소둔시간 및 냉각속도의 수치 한정 이유는 상술한 바와 같다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
{실시예}
아래 표 1에 나타낸 다양한 합금 성분범위에 대하여, 슬라브를 제조하였다. 제조된 슬라브를 1200℃에서 재가열한 다음, 800℃의 마무리 압연 완료 온도로 열간압연한 후 750℃에서 권취하여 열연강재를 제조했다.
Ac1은 아래 식 (1)에서 정의된 값을 말한다.
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
| 강종 | 합금성분 | Ac1 (℃) |
||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | N | Al | P | S | ||
| A | 0.044 | 0.34 | 0.17 | 16.18 | 0.14 | 0.0129 | 0.122 | 0.026 | 0.0005 | 974.3 |
| B | 0.031 | 0.27 | 0.80 | 16.25 | 0.09 | 0.0198 | 0.107 | 0.023 | 0.0006 | 936.6 |
| C | 0.041 | 0.19 | 0.81 | 16.39 | 0.11 | 0.0213 | 0.093 | 0.025 | 0.0007 | 910.3 |
제조된 상기 열연강재를, 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)에서 10분간 열연판 소둔 한 다음, 30℃/s의 냉각속도로 냉각 후 산세하여, 열연산세한 열연판을 얻었다. 다음으로, 60%의 압하율로 냉간압연한 후, 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)에서 10분간 냉연판 소둔 한 다음, 30℃/s의 냉각속도로 냉각 후 산세하여 강을 제조하였다.
아래 표 2에는 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃), 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃), 제조된 강 두께 및 연신율을 나타냈다.
연신율은 Zwick Roell사의 인장시험기를 통해 측정했다.
| 구분 | 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃) |
냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃) |
두께 (mm) |
연신율 (%) |
|
| 실시예 | A1 | 855 | 900 | 0.6 | 30 |
| B1 | 910 | 910 | 0.6 | 33 | |
| B2 | 900 | 890 | 0.6 | 31 | |
| B3 | 880 | 880 | 0.5 | 28 | |
| B4 | 845 | 890 | 0.6 | 29 | |
| B5 | 860 | 895 | 0.6 | 30 | |
| B6 | 850 | 900 | 0.6 | 31 | |
| B7 | 855 | 895 | 0.6 | 30 | |
| 비교예 | A1 | 880 | 845 | 0.8 | 24 |
| A2 | 850 | 860 | 0.5 | 26 | |
| A3 | 830 | 870 | 0.5 | 25 | |
| A4 | 840 | 840 | 1.0 | 23 | |
| A5 | 830 | 850 | 1.2 | 23 | |
| A6 | 860 | 810 | 1.5 | 22 | |
| B1 | 840 | 920 | 0.5 | 25 | |
| B2 | 830 | 880 | 0.5 | 26 | |
| C1 | 820 | 880 | 0.6 | 25 | |
| C2 | 840 | 910 | 0.4 | 25 | |
표 2를 참고하면, 실시예는 모두 아래 식 (2) 및 식 (3)을 만족하는 소둔열처리 온도에서 소둔을 수행했다. 따라서, 실시례는 모두 연신율이 27% 이상을 만족했다.식 (2): 840 ≤ T(HRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
식 (3): 870 ≤ T(CRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
비교예 A3, A5, B2 및 C1은 식 (2)를 만족하지 못했다.
비교예 A3, A5, B2 및 C1은 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)가 840℃ 이상을 만족하지 못하여 재결정이 충분하게 이루어지지 않았으므로, 연신율이 27% 이상을 만족하지 못했다.
비교예 A1, A2, A4, A6, B1 및 C2는 식 (3)을 만족하지 못했다.
비교예 A1, A2, A4 및 A6은 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)가 870℃ 이상을 만족하지 못하여 재결정이 충분하게 이루어지지 않았으므로, 연신율이 27% 이상을 만족하지 못했다.
비교예 B1 및 C2는 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)가 Ac1 - 20℃ 이하를 만족하지 못하여, 오스테나이트상이 형성됨으로써 열처리 후 급냉 시 마르텐사이트상이 형성되었다. 따라서, 연신율이 27% 이상을 만족하지 못했다.
도 1은 연신율 27% 이상을 확보할 수 있는 소둔열처리 온도 범위를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 아래 식 (2) 및 식 (3)을 만족하는 소둔열처리 온도에서 소둔을 수행한 경우에는, 연신율이 27% 이상을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
식 (2): 840 ≤ T(HRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
식 (3): 870 ≤ T(CRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
Claims (9)
- 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
아래 식 (1)에서 정의된 Ac1 값이 920 이상 990 미만인, 페라이트계 스테인리스강:
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
(상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다). - 청구항 1에 있어서,
연신율이 27% 이상인, 페라이트계 스테인리스강. - 중량%로, C: 0.01% 이상 0.1% 이하, Si: 0.01% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.01% 이상 1.5% 이하, P: 0% 초과 0.05% 이하, S: 0% 초과 0.005% 이하, Cr: 13.0% 이상 18.0% 이하, N: 0.005% 이상 0.1% 이하, Al: 0.005% 이상 0.2% 이하, Ni: 0.05% 이상 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)에서 정의된 Ac1 값이 920 이상 990 미만인, 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 열간압연 후, 권취하여 열연강재를 제조하는 단계;
상기 열연강재를, 아래 식 (2)를 만족하는 열연판 소둔열처리 온도 T(HRA, ℃)에서 열연판 소둔 한 다음 냉각 후 산세하여, 열연산세한 열연판을 얻는 단계;
상기 열연산세한 열연판을, 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
상기 냉연판을, 아래 식 (3)을 만족하는 냉연판 소둔열처리 온도 T(CRA, ℃)에서 냉연판 소둔 한 다음 냉각 후 산세하는 단계를 포함하는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법:
식 (1): Ac1 = 36*[Cr] + 90*[Si] + 760*[Al] + 350 - (800*[C] + 1300*[N] + 150*[Ni] + 50*[Mn])
(상기 식 (1)에서, [Cr], [Si], [Al], [C], [N], [Ni], [Mn]은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)
식 (2): 840 ≤ T(HRA, ℃) ≤ Ac1 - 20
식 (3): 870 ≤ T(CRA, ℃) ≤ Ac1 - 20. - 청구항 3에 있어서,
상기 재가열하는 단계는, 1100 내지 1250℃에서 수행되는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 열간압연은, 800 내지 950℃의 마무리 압연 완료 온도로 수행되는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 권취는, 750 내지 850℃에서 수행되는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 열연판 소둔 및 상기 냉연판 소둔은, 30초 이상 10분 이하로 수행되는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 열연판 소둔 한 다음 냉각 및 상기 냉연판 소둔 한 다음 냉각은, 10 내지 50℃/s의 냉각속도로 수행되는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 냉간압연은, 60 내지 90%의 압하율로 수행되는, 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
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