KR20230091617A - 스테인리스 열연강판의 산세 방법 - Google Patents

스테인리스 열연강판의 산세 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정의 함량으로 크롬을 함유하는 페라이트계 또는 오스테나이트계 스테인리스 열연 강판에 생성된 산화 스케일을 제거하는데 있어서, NOx 가스 등과 같은 환경 유해물질의 발생이 없는 친환경 스테인리스 강판의 산세 공정에 관한 것이다.

Description

스테인리스 열연강판의 산세 방법{PICKLING METHOD OF STAINLESS HOT-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 14~20 중량%의 크롬(Cr)을 함유하는 페라이트계 및/또는 오스테나이트계 스테인리스 열연 강판에 생성된 산화 스케일을 제거하는데 있어서, NOx 가스와 같은 환경 유해물질의 발생이 없는 친환경 스테인리스 강판의 산세 공정에 관한 것이다.
종래에 스테인리스 강의 열연 소둔 스케일의 제거 방법으로는 스케일 브레이커, 숏트 블라스트, 거친 연마 브러쉬 등의 기계적인 방법으로 1차 스케일을 제거 단계를 거치고, 고온, 고농도의 황산 침적 단계와 질산과 불산으로 이루어진 혼산 침적 단계를 가지는 매우 복잡한 산세공정을 거치는 방법이 알려져 있다. 이는 일반적으로 스테인리스 강의 소둔 스케일이 Cr이 함유되어 있어 스케일 구조가 매우 치밀하고, 내식성이 좋아 스케일 제거가 매우 어렵기 때문이다.
특히, 스테인리스 강의 산세 공정은 일반적으로 질산을 사용하여, 산세 중에 NOX 가스가 발생하고, 산세 후 버려지는 폐산에서 질소를 배출시키기 때문에 환경오염을 가중 시키는 문제가 있다. 이에, 질산을 이용한 산세 공정은 산세 중 NOX 가스를 제거하는 DeOX 장치와 폐산 중 질소를 제거하는 탈질 처리 장치가 필수적으로 필요하다. 이에 따라, 유해가스와 폐산 중 질소를 처리하는 비용이 많이 드는 문제가 있을 뿐만 아니라, 통상 산세 공정은 수분의 시간이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제도 있다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하는 동시에, 스테인리스 강의 스케일을 용이하게 제거하고, 표면 품질이 우수한 스테인리스 강판을 제조할 수 있는 친환경적인 기술이 요구된다.
한국 등록특허 제10-0592567호
본 발명의 일 측면은, 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 시 NOX 등과 같은 유해가스와 질소를 포함하는 폐수 배출이 없는 친환경적인 산세 방법을 제공하고자 하는 것이다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 크롬(Cr)을 14~20 중량%로 포함하는 페라이트계 또는 오스테나이트계 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 공정에 있어서, 하기 관계식 1을 만족하는 산세액을 준비하는 단계; 및 상기 스테인리스 열연강판을 상기 산세액에 침지시켜 스케일을 화학적으로 제거하는 산세 처리 단계;를 포함하는, 스테인리스 열연강판의 산세 방법을 제공한다.
[관계식 1]
-129.8 + 1.2*[HCl] - 0.0021*[HCl]2 + 0.15*[FeCl2] + 0.25*[FeCl3] ≥ 2*[Cr] + 8*[Mo] + 1.4*[Ni] - 6*[Si]
상기 관계식 1에서, [HCl], [FeCl2], [FeCl2]는 각각 상기 산세액에 포함되는 염산(HCl), 염화제1철(FeCl2) 및 염화제2철(FeCl3)의 농도(g/L)를 의미하고, [Cr], [Mo], [Ni], [Si]는 상기 스테인리스 열연강판에 포함된 각 성분의 중량%를 의미한다.
또한, 상기 산세액은 120~300g/L의 농도를 갖는 염산을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산세액은 350g/L 이하의 농도를 갖는 FeCl2 또는 300g/L 이하 농도의 FeCl3를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 산세 처리 단계는 75~85℃의 온도범위에서 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기 산세 처리 단계에서, 표면전위는 Ag/AgCl 전극 대비 -0.4V 내지 -0.1V를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산세 처리 단계 전, 스케일 브레이커 및 숏트 블라스팅을 통해 상기 스테인리스 열연강판의 스케일을 물리적으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 산세 처리 단계 후 생성되는 반응물을 상기 스테인리스 열연강판으로부터 제거하는 브러쉬 처리 단계; 및 상기 반응물이 제거된 스테인리스 열연강판을 수세 및 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 Cr-함유 페라이트계 및/또는 오스테나이트계 스테인리스 열연강판의 스케일 제거를 위한 산세 방법에 관한 것으로, 탈질 처리나 산 회수 공정이 필요 없기 때문에 기존 스테인리스 강의 산세공정에 비해 공정이 간단하여 비용이 절감되며, 질산을 사용하지 않는다는 점에서 녹스(NOX)와 같은 공해물질을 배출하지 않아 친환경적이다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 공정을 나타낸 순서도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 관련 정의가 이와 명백히 반대되는 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
이하에서 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다. 또한, 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.
달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지도록 해석된다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하, 본 발명의 스테인리스 열연강판의 스케일 제거를 위한 산세 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 스테인리스 열연강판의 산세 방법은, 크롬(Cr)을 포함하는 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 공정에 있어서, 염산(HCl)을 포함하는 산세액을 준비하는 단계; 및 상기 스테인리스 열연강판을 상기 산세액에 침지시켜 화학적으로 스케일을 제거하는 산세 처리 단계;를 포함할 수 있다.
산세 대상이 되는 스테인리스 열연강판은 크롬(Cr)을 14~20 중량%로 포함하고, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 및 실리콘(Si) 중에서 선택되는 하나 이상의 성분을 포함하는 페라이트계 또는 오스테나이트계 스테인리스 강판일 수 있다.
상기 스테인리스 열연강판의 표면에서 열간압연된 강판을 원하는 재질을 얻기 위해서 850~1150℃에서 열처리를 수행하며, 이때 Cr, Mn, Fe, Si 등의 성분의 산화 스케일이 형성된다. 본 발명은 열간 압연 및 소둔 시 형성된 열연 스케일을 제거할 수 있다.
본 발명의 산세액은 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
[관계식 1]
-129.8 + 1.2*[HCl] - 0.0021*[HCl]2 + 0.15*[FeCl2] + 0.25*[FeCl3] ≥ 2*[Cr] + 8*[Mo] + 1.4*[Ni] - 6*[Si]
상기 관계식 1에서, [HCl], [FeCl2], [FeCl2]는 각각 상기 산세액에 포함된 HCl, FeCl2 및 FeCl3의 농도(g/L)를 의미하고, [Cr], [Mo], [Ni], [Si]는 상기 스테인리스 열연강판에 포함된 각 성분의 중량%를 의미한다. 여기서, 상기 관계식 1에 기재된 성분들 중 스테인리스 강판 및/또는 산세액에 포함되어 있지 않은 성분이 있는 경우에는 상기 식에서 해당 성분에 0을 대입할 수 있다.
상기 염산은 120~300g/L 농도를 갖는 것을 포함할 수 있고, 또한, 상기 산세액은 FeCl2 및 FeCl3 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 350g/L 이하의 농도를 갖는 FeCl2 또는 300g/L 이하 농도의 FeCl3를 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 산세 처리 단계는 75~85℃의 온도범위에서 수행될 수 있고, 표면전위는 Ag/AgCl 전극 대비 -0.4V 내지 -0.1V를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 공정을 나타낸 순서도이다. 상기 도 1을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나 상기 도 1은 본 발명의 일 예일 뿐 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에서, 상기 산세 처리 단계 전, 스케일 브레이커 및 숏트 블라스팅을 통해 상기 스테인리스 열연강판의 스케일을 물리적으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 산세 처리 단계 후 생성되는 반응물을 상기 스테인리스 열연강판으로부터 제거하는 브러쉬 처리 단계; 및 상기 반응물이 제거된 스테인리스 열연강판을 수세 및 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 방법은, 스테인리스 강판을 염산조에 침적시켜 스케일을 제거하기 전 스케일 제거를 효과적으로 처리하기 위한 기계적 전처리 설비로 스케일 브레이커 처리 공정(1)과 숏트 블라스팅 처리 공정(2)를 포함하며, 염산을 필수적으로 포함하는 산세액에 침적하는 산세 공정 (3)을 포함하며, 상기 산세 공정(3)에서 이송된 스테인리스 열연강판의 산세 후 잔류하는 스케일과 표면에 흡착된 반응물을 제거하기 위한 브러쉬 처리 공정(4), 상기 브러쉬 처리된 스테인리스 강판을 수세하고 건조하는 공정(5)을 포함하는 스케일 제거 시스템으로 구성될 수 있다.
염산의 경우 주로 탄소강에서 스케일을 제거하기 위해 사용되며, 탄소강의 스케일은 주로 FeO 스케일로 구성되어 있어 염산 침적만으로 스케일 제거가 용이하다. 염산은 Fe2+ 이온으로 구성된 스케일의 용해 속도가 빨라 침적만으로 스케일 제거가 용이하다. 하지만, 스테인리스 강의 경우, FeO 스케일이 아닌, Cr2O3, Fe2O3, Cr3O4, Mn3O4 등과 같은 3가 금속이온으로 구성된 스케일 구조를 가지고 있어 염산에서는 잘 용해가 되지 않는 특성이 있으며, 실제 스케일이 잔류하는 상태에서 염산에 침적을 하면, 스케일은 제거되지 않고 스케일과 모재 계면만 용해되는 특성이 있다. 따라서, 스테인리스 강의 소둔 스케일을 제거하기 위해서는 산세액에 침지 전 기계적인 공정을 통해 스케일을 물리적으로 사전에 제거하는 것이 바람직하다. 특히 산에서의 용해가 잘되지 않는 스테인리스 강의 경우 염산 처리 공정도 특별한 조건이 필요하다.
따라서, 14~20 중량%의 Cr-함유 페라이트계 및 오스테나이트계 스테인리스 강을 염산으로 효과적으로 스케일을 제거하기 위해서는, 소둔 열처리 후, 스케일 브레이커 처리를 통해 스케일 표면에 균열을 발생시키고, 쇼트 블라스팅 처리를 통해 최대한 스케일을 제거하여야 한다. 이때 열처리 및 기계적 스케일 제거 공정에 의해 제거되는 스케일의 양은 18 g/m2 이상이 바람직하다.
이후, 잔류 스케일을 제거하기 위한 상기 산세액의 염산 농도는 120~300g/L, 온도는 75~85℃가 바람직하고, 350g/L 이하의 농도를 갖는 FeCl2 또는 300g/L 이하의 농도를 갖는 FeCl3가 1종 이상 포함되어야 한다. 나아가, 스케일이 완전히 제거하기 위해서, 하기 식(1)로 계산되는 산세액의 산세성 지수가 스케일 제거 대상이 되는 스테인리스 강의 성분으로 도출되는 산세가능 지표(A) 이상의 값을 갖는 것이 바람직하다.
[산세성 지수]
식(1): -129.8 + 1.2*[HCl] - 0.0021*[HCl]2 + 0.15*[FeCl2] + 0.25*[FeCl3] ≥ A
상기 식(1)에서, [HCl]는 용액 중 HCl 농도(g/L)이고, [FeCl2]는 용액 중 FeCl2 농도(g/L)이고, [FeCl3]는 용액 중 FeCl3 농도(g/L)이며, A는 하기 식(2)로 계산되는 산세가능 지표를 의미한다.
[산세가능 지표]
식(2): A = 2*[Cr] + 8*[Mo] + 1.4*[Ni] - 6*[Si]
상기 식에서, [Cr], [Mo], [Ni], [Si]는 스테인리스 강 중 각 성분의 중량%이다.
Cr 및 Mo, Ni은 강중 함량이 높을수록 내식성이 좋아 산세성이 떨어져 산세성 지수가 높아져야 하고, Si 의 경우 함량이 높을수록 스케일 두께가 얇아져 산세가 용이하다.
또한, 용액 침적시 스트립 표면에 형성되는 전위가 높아지면 공식과 같은 표면에 결함이 발생할 수 있어, 침적 시 형성된 표면전위는 Ag/AgCl 전극 대비 -0.4V 내지 -0.1V를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 산세능을 확보하기 위해서는 FeCl2 및/또는 FeCl3를 포함하는 것이 바람직하며, 이는 산세액 내에 FeCl2 및/또는 FeCl3로 존재하는 Fe2+ 및/또는 Fe3+ 금속 이온이 고온에서 염산이 휘발되는 것을 억제하여 염산의 반응성을 높여 주는 역할을 하기 때문이다. 또한 산세액 내 Fe3+가 존재할 경우 모재 용해 속도를 증가시키기 때문에 산세능을 용이하게 확보할 수 있다.
이때 염산 농도가 낮고 Fe3+ 이온이 높을 경우 스트립의 표면 전위가 높아져 공식이 발생할 수 있어, 표면전위는 Ag/AgCl 전극 대비 -0.4V 내지 -0.1V를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 이를 위해서는 염산 농도는 120g/L 이상이 필요하며, FeCl3은 300g/L 이하가 바람직하다. 또한 FeCl2의 양이 너무 많으면 FeCl2 결정상이 형성되어 산세능이 저하되므로 FeCl2는 350g/L 이하가 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
실험예 1: 18%Cr/1%Mo/0.2%Si-함유 페라이트 스테인리스 강에 대한 산세성 평가
Cr 18wt%, Mo 1wt% 및 Si 0.2 wt%을 함유하는 페라이트 스테인리스 강을 1000℃에서 1분간 열처리 후 기계적인 스케일을 통해 18g/m2의 스케일을 제거하였다. 이후, 효과적으로 잔류 스케일을 제거하기 위해, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, HCl, FeCl2 및 FeCl3 농도를 변경한 산세액을 이용하여 온도 80℃에서 100초 동안 침적하여 산세성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
산세성 평가는 주사전자현미경을 통해 잔류 스케일 유무를 확인하여 스케일이 잔류하였으면 X로 표시하였고, 스케일이 잔류하지 않았으면 O로 표기하였다.
본 실험예에서, 산세액의 산세성 지수는 하기 식(1)로 계산되었고, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 산세성 지수의 기준이 되는 산세가능 지표(A)는 하기 식(2)로 계산되었다.
[산세성 지수]
식(1): -129.8 + 1.2*[HCl] - 0.0021*[HCl]2 + 0.15*[FeCl2] + 0.25*[FeCl3]
[산세가능 지표]
식(2): A = 2*[Cr] + 8*[Mo] + 1.4*[Ni] - 6*[Si]
실험예 1에서 산세가능 지표(A)는 42.8로 계산되어, 하기 표 1에서는 산세액의 산세성 지수가 42.8 이상인 경우를 실시예로 하였고, 산세액의 산세성 지수가 42.8 미만인 경우를 비교예로 하였다.
구분 산세가능 지표(A) = 2*[18%Cr]+8*[1%Mo]-6*[0.2%Si] = 42.8
HCl (g/L) FeCl2 (g/L) FeCl3 (g/L) 산세성 지수 산세 유무
비교예1-1 210 0 0 29.6 X
비교예1-2 225 0 0 33.9 X
비교예1-3 250 0 0 39.0 X
비교예1-4 275 0 0 41.4 X
비교예1-5 300 0 0 41.2 X
비교예1-6 200 0 38 35.7 X
실시예1-1 200 0 76 45.2 O
실시예1-2 200 0 110 53.7 O
실시예1-3 200 0 151 64.0 O
실시예1-4 160 0 210 60.9 O
실시예1-5 120 0 267 50.7 O
비교예1-7 200 48 0 33.4 X
비교예1-8 200 91 0 39.9 X
실시예1-6 200 138 0 46.9 O
실시예1-7 200 186 0 54.1 O
실시예1-8 160 262 0 47.7 O
비교예1-9 120 334 0 34.1 X
실시예1-9 200 138 38 56.4 O
실시예1-10 200 95 76 59.5 O
실시예1-11 200 48 110 60.9 O
실시예1-12 160 103 125 55.1 O
실시예1-13 120 130 160 43.5 O
상기 표 1을 참조하면, 18% Cr, 1% Mo, 0.2% Si을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 경우, 산세액의 산세성 지수가 42.8 이상일 경우 산세가 가능함을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 19%Cr/0.35%Si-함유 페라이트 스테인리스 강에 대한 산세성 평가
Cr 19wt%, Si 0.35wt%를 함유하는 페라이트 스테인리스 강을 1050℃에서 1분간 열처리 후 기계적인 스케일을 통해 18g/m2의 스케일을 제거하였다. 이후, 효과적으로 잔류 스케일을 제거하기 위해, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, HCl, FeCl2 및 FeCl3 농도를 변경한 산세액을 이용하여 온도 80℃에서 100초 동안 침적하여 산세성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
산세성 평가는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 평가되었고, 산세성 지수 및 산세가능 지표(A) 또한 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 계산되었으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 2에서 산세가능 지표(A)는 35.9로 계산되어, 하기 표 2에서는 산세액의 산세성 지수가 35.9 이상인 경우를 실시예로 하였고, 산세액의 산세성 지수가 35.9 미만인 경우를 비교예로 하였다.
구분 산세가능 지표(A) = 2*[19%Cr]-6*[0.35%Si] = 35.9
HCl (g/L) FeCl2 (g/L) FeCl3 (g/L) 산세성 지수 산세 유무
비교예2-1 210 0 0 29.6 X
비교예2-2 225 0 0 33.9 X
실시예2-1 250 0 0 39.0 O
실시예2-2 275 0 0 41.4 O
실시예2-3 300 0 0 41.2 O
비교예2-3 200 0 38 35.7 X
실시예2-4 200 0 76 45.2 O
실시예2-5 200 0 110 53.7 O
실시예2-6 200 0 151 64.0 O
실시예2-7 160 0 210 60.9 O
실시예2-8 120 0 267 50.7 O
비교예2-4 200 48 0 33.4 X
비교예2-5 200 91 0 39.9 X
실시예2-9 200 138 0 46.9 O
실시예2-10 200 186 0 54.1 O
실시예2-11 160 262 0 47.7 O
비교예2-6 120 334 0 34.1 X
실시예2-12 200 138 38 56.4 O
실시예2-13 200 95 76 59.5 O
실시예2-14 200 48 110 60.9 O
실시예2-15 160 103 125 55.1 O
실시예2-16 120 130 160 43.5 O
상기 표 2을 참조하면, 19% Cr 및 0.35% Si을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 경우, 산세액의 산세성 지수가 35.9 이상일 경우 산세가 가능함을 확인할 수 있었다.
실험예 3: 16%Cr/0.30%Si-함유 페라이트 스테인리스 강에 대한 산세성 평가
Cr 16wt%, Si 0.30wt%을 함유하는 페라이트 스테인리스 강을 830℃에서 12시간 열처리 후 기계적인 스케일을 통해 18g/m2의 스케일을 제거하였다. 이후, 효과적으로 잔류 스케일을 제거하기 위해, 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, HCl, FeCl2 및 FeCl3 농도를 변경한 산세액을 이용하여 온도 80℃에서 100초 동안 침적하여 산세성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
산세성 평가는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 평가되었고, 산세성 지수 및 산세가능 지표(A) 또한 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 계산되었으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실험예 3에서 산세가능 지표(A)는 30.2로 계산되어, 하기 표 3에서는 산세액의 산세성 지수가 30.2 이상인 경우를 실시예로 하였고, 산세액의 산세성 지수가 30.2 미만인 경우를 비교예로 하였다.
구분 산세가능 지표(A) = 2*[16wt%Cr]-6*[0.30%Si] = 30.2
HCl (g/L) FeCl2 (g/L) FeCl3 (g/L) 산세성 지수 산세 유무
비교예3-1 210 0 0 29.6 X
실시예3-1 225 0 0 33.9 O
실시예3-2 250 0 0 39.0 O
실시예3-3 275 0 0 41.4 O
실시예3-4 300 0 0 41.2 O
실시예3-5 200 0 38 35.7 O
실시예3-6 200 0 76 45.2 O
실시예3-7 200 0 110 53.7 O
실시예3-8 200 0 151 64.0 O
실시예3-9 160 0 210 60.9 O
실시예3-10 120 0 267 50.7 O
실시예3-11 200 48 0 33.4 O
실시예3-12 200 91 0 39.9 O
실시예3-13 200 138 0 46.9 O
실시예3-14 200 186 0 54.1 O
실시예3-15 160 262 0 47.7 O
실시예3-16 120 334 0 34.1 O
실시예3-17 200 138 38 56.4 O
실시예3-18 200 95 76 59.5 O
실시예3-19 200 48 110 60.9 O
실시예3-20 160 103 125 55.1 O
실시예3-21 120 130 160 43.5 O
상기 표 3을 참조하면, 16% Cr 및 0.30% Si을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 경우, 산세액의 산세성 지수가 30.2 이상일 경우 산세가 가능함을 확인할 수 있었다.
실험예 4: 18%Cr/8%Ni/0.4%Si-함유 오스테나이트 스테인리스 강에 대한 산세성 평가
Cr 18wt%, Ni 8wt%, Si 0.4wt% 오스테나이트 스테인리스 강을 1100℃에서 1분 동안 열처리 후 기계적인 스케일을 통해 18g/m2의 스케일을 제거하였다. 이후, 효과적으로 잔류 스케일을 제거하기 위해, 하기 표 4에 나타낸 바와 같이, HCl, FeCl2 및 FeCl3 농도를 변경한 산세액을 이용하여 온도 80℃에서 100초 동안 침적하여 산세성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
산세성 평가는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 평가되었고, 산세성 지수 및 산세가능 지표(A) 또한 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 계산되었으며, 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
실험예 4에서 산세가능 지표(A)는 44.8로 계산되어, 하기 표 4에서는 산세액의 산세성 지수가 44.8 이상인 경우를 실시예로 하였고, 산세액의 산세성 지수가 44.8 미만인 경우를 비교예로 하였다.
구분 산세가능 지표(A) = 2*[18%Cr]+1.4*[8%Ni]-6*[0.4Si] = 44.8
HCl (g/L) FeCl2 (g/L) FeCl3 (g/L) 산세성 지수 산세 유무
비교예4-1 210 0 0 29.6 X
비교예4-2 225 0 0 33.9 X
비교예4-3 250 0 0 39.0 X
비교예4-4 275 0 0 41.4 X
비교예4-5 300 0 0 41.2 X
비교예4-6 200 0 38 35.7 X
실시예4-1 200 0 76 45.2 O
실시예4-2 200 0 110 53.7 O
실시예4-3 200 0 151 64.0 O
실시예4-4 160 0 210 60.9 O
실시예4-5 120 0 267 50.7 O
비교예4-7 200 48 0 33.4 X
비교예4-8 200 91 0 39.9 X
실시예4-6 200 138 0 46.9 O
실시예4-7 200 186 0 54.1 O
실시예4-8 160 262 0 47.7 O
비교예4-9 120 334 0 34.1 X
실시예4-9 200 138 38 56.4 O
실시예4-10 200 95 76 59.5 O
실시예4-11 200 48 110 60.9 O
실시예4-12 160 103 125 55.1 O
비교예4-10 120 130 160 43.5 X
상기 표 4를 참조하면, 18% Cr, 8% Ni 및 0.4% Si을 함유하는 오스테나이트 스테인리스 강의 경우, 산세액의 산세성 지수가 44.8 이상일 경우 산세가 가능함을 확인할 수 있었다.즉, 상기 표 1 내지 4를 참조하면, 18%Cr, 1%Mo 및 0.2%Si을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 경우 식(1)로 정의되는 산세성 지수가 42.8 이상일 경우 산세가 가능하였고, 19% Cr 및 0.35% Si을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 경우 식(1)로 정의되는 산세성 지수가 35.9 이상에서 산세가 가능함을 확인할 수 있었다. 또한, 16% Cr 및 0.30% Si을 함유하는 페라이트 스테인리스 강은 산세성 지수 30.2 이상에서 산세가 가능하였으며, 18% Cr, 8% Ni 및 0.4% Si을 함유하는 오스테나이트 스테인리스 강의 경우 산세성 지수 44.8에서 산세가 가능함을 확인할 수 있었다.
따라서, 각 강종별 산세가 가능한 산세성 지수로부터 산세가 가능한 기준은, 산세 대상이 되는 스테인리스 강의 합금조성으로 도출되는 상기 식(2)의 산세가능 지표(A)를 만족하여야 함을 확인하였다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 크롬(Cr)을 14~20 중량%로 포함하는 페라이트계 또는 오스테나이트계 스테인리스 열연강판의 스케일 제거 공정에 있어서,
    하기 관계식 1을 만족하는 산세액을 준비하는 단계; 및
    상기 스테인리스 열연강판을 상기 산세액에 침지시켜 스케일을 화학적으로 제거하는 산세 처리 단계;를 포함하는, 스테인리스 열연강판의 산세 방법:
    [관계식 1]
    -129.8 + 1.2*[HCl] - 0.0021*[HCl]2 + 0.15*[FeCl2] + 0.25*[FeCl3] ≥ 2*[Cr] + 8*[Mo] + 1.4*[Ni] - 6*[Si]
    상기 관계식 1에서,
    [HCl], [FeCl2], [FeCl2]는 각각 상기 산세액에 포함되는 염산(HCl), 염화제1철(FeCl2) 및 염화제2철(FeCl3)의 농도(g/L)를 의미하고,
    [Cr], [Mo], [Ni], [Si]는 상기 스테인리스 열연강판에 포함된 각 성분의 중량%를 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산세액은 120~300g/L의 농도를 갖는 염산을 포함하는, 스테인리스 열연강판의 산세 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산세액은 350g/L 이하의 농도를 갖는 FeCl2 또는 300g/L 이하 농도의 FeCl3를 1종 이상 더 포함하는, 스테인리스 열연강판의 산세 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산세 처리 단계는 75~85℃의 온도범위에서 수행되는 것인, 스테인리스 열연강판의 산세 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 산세 처리 단계에서, 표면전위는 Ag/AgCl 전극 대비 -0.4V 내지 -0.1V를 유지하는 것인, 스테인리스 열연강판의 산세 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산세 처리 단계 전, 스케일 브레이커 및 숏트 블라스팅을 통해 상기 스테인리스 열연강판의 스케일을 물리적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 스테인리스 열연강판의 산세 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산세 처리 단계 후 생성되는 반응물을 상기 스테인리스 열연강판으로부터 제거하는 브러쉬 처리 단계; 및
    상기 반응물이 제거된 스테인리스 열연강판을 수세 및 건조하는 단계;를 더 포함하는, 스테인리스 열연강판의 산세 방법.
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