KR920008136B1

KR920008136B1 - 열연소둔공정이 생략된 페라이트계 스테인레스강 제조방법

Info

Publication number: KR920008136B1
Application number: KR1019900022641A
Authority: KR
Inventors: 박수호; 이용득
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 정명식; 재단법인 산업과학기술연구소; 백덕현
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1990-12-31
Publication date: 1992-09-22
Also published as: KR920012502A

Abstract

내용 없음.

Description

열연소둔공정이 생략된 페라이트계 스테인레스강 제조방법

제1a, b, c, d도는 본 발명법 및 종래방법에 따라 제조된 스테인레스강의 소둔조직을 나타내는 사진.

본 발명은 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 열연소둔 공정이 생략된 페라이트계 스테인레스강판의 제조방법에 관한 것이다.

스테인레스강의 제조공정 중 소둔조업공정은 연속소둔조업과 상소둔조업으로 대분 되어진다. 일반적으로 오스테나이트 계열은 연속소둔에 의해, 페라이트계 및 마르텐사이트계열은 상소둔에 의해 소둔조업을 행하고 있는데 이는 강종별 스테인레스강의 재질특성에 기인한 것이다.

스테인레스 강종별 열연코일의 소둔조업을 비교해 보면 연속 소둔조업은 고온(약 1050-1150℃)의 대기분위기에서 단시간(약 3분) 열처리함에 반하여 상소둔조업은 약 750-850℃온도 범위의 분위기 가스(수소 또는 질소+수소 혼합가스)내에서 약 50시간 열처리하는 조업으로 장시간을 요한다. 또한 상소둔조업은 권취 상태에서 행하여지므로 열연코일의 부위별 소둔온도 편차에 의한 재질편차가 발생한다. 상기 기술한 바와같이 연속소둔조업은 상소둔조업에 비하여 생산성 향상 및 에너지 절약 효과가 있으며 제품의 품질편차 및 결함감소에 의한 품질 특성향상 효과가 있어 매우 경제적이고 우수한 소둔조업공정으로 평가되고 있다. 현재 페라이트계 스테인레스강은 상소둔에 의해 생산되고 있으나 미량원소 참가에 의한 소둔조업공정 개선에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.

한편, 상기한 바와 같이 페라이트계 스테인레스강의 열연소둔 열처리는 주로 저온에서 장시간 열처리하는 상소둔 조건으로 실시하지만 Ti, Nb등의 합금원소를 첨가하면 페라이트로부터 오스테나이트로 변태온도(Acl)를 높이게 되어 고온에서 단시간 열처리하는 연속소둔이 가능하게 된다. 통상 페라이트계 스테인레스강은 페라이트와 오스테나이트의 2상 영역에서 열간 압연을 행하기 때문에 압연후 잔존하는 오스테나이트가 냉각시에 마르텐사이트로 변태하게 되어 열연판의 강도가 높게 된다. 따라서 페라이트계 스테인레스강의 열연 소둔 열처리의 목적은 압연후에 형성된 오스테나이트상(냉각시 마르텐사이트상)을 페라이트상으로 재고용시키고 냉간압연시 용이하도록 열간압연시 형성된 응력을 제거하기 위해 행해주는 것이다.

페이이트강에 있어서 고온에서의 조직변화에 영향을 미치는 성분 원소는 Cr, Ti, C, N, Si 이다. C, N, Ni, Mn등의 오스테나이트 형성원소와 Cr, Si, Ti 등이 페라이트 형성원소가 고온에서의 상의 안정성에 미치는 효과를 Kaltenhauser는 페라이트 인자식(Ferrite Factor=[Cr+6Si+8Ti]-[40(C+N)+2Mn+4Ni])으로 나타내었다.

이 식에서 페라이트 인자값이 클수록 고온에서 페라이트단상이 될 가능성이 크게 된다. 이 식에서 보는 바와 같이 Ti과 C, N등 미량 첨가원소가 조직변화에 직접적인 관련이 있는데, C, N을 낮추고 Ti 함량을 증가시켜 페라이트 인자값을 높이면 고온에서도 페라이트 단상으로 존재하게 된다. 이와 같이 고온에서 페라이트 단상으로 존재하는 경우에는 열간압연시 페라이트 단상영역에서 압연을 행하기 때문에 압연후의 조직에 페라이트 단상조직으로서 열연판의 강도가 그다지 높지 않을뿐만 아니라 오스테나이트(냉각시 마르텐사이트)를 재고용 시키기 위한 열연 소둔공정의 생략이 가능하게 된다.

이와 관련하여 일본공개특허소 64-75652에 의하면, C:0.02%이하, Si:0.8%이하, Mn:0.8%이하, Cr:10-15%, Ni:0.6%이하, Ti:0.01-15(C+N)%, N:0.02% 이하, Al:0.01-0.3%로 구성되는 강을 열연판소둔이 생략가능하고 용접부에 마르텐사이트상이 발생하지 않은 장출성 및 용접부 가공성이 우수한 페라이트계 스테인레스강이 개시된 바 있다. 통상 C와 N을 0.02% 이하로 제조하기 위해서는 제강시 감압정련법(VOD)에 의해 제조하는데 희석정련법(AOD)에 비해 제조단가가 높아지게 된다. 한편 Ti와 상호작용에 의해 장출성과 용접부 가공성을 향상시키기 위해 Al을 0.01-0.3% 첨가하고 있다.

그러나, 희석 정련법(AOD)에서 Al을 첨가하게 되면 연주시 연주작업성을 나쁘게 할 뿐만 아니라 Al 개재물에 기인하여 표면 품질이 나빠지는 문제점이 있는 것이다.

이에 본 발명의 목적은 희석 정련법(AOD)으로 제조가 가능하도록 C을 높인 강에 Si함량을 높여서 열연판 소둔공정의 생략을 가능하게 함으로서 에너지 절약효과와 제조공정 단축에 의한 생산성 향상효과 및 제조원가 절감 효과를 가지는 페라이트계 스테인레스강을 제조하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 희석 정련법(AOD)으로 제조가 가능하도록 하기 위해서 C, N을 높이는 Al을 첨가하지 않는 대신 고온에서도 페라이트 단상이 되도록 Si함량을 높여서 페라이트 인자값을 높이므로서 열연소둔공정의 생략을 가능하게 하였다.

본 발명에 의하면, 중량%로 Cr:10.5-13%, C:0.015-0.030%, N:0.030%이하, Si:1.5%이하, Mn:1.0%이하, Ti:0.2-0.5%를 함유하며, 페라이트 인자식(Ferrite Factor, FF)

F.F.=[Cr+6Si+8Ti]-[40-(C+N)+2Mn+4Ni]13.5를 만족하고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되는 스테인레스강을 통상의 방법으로 주조하고 통상의 페라이트 스테인레스강의 압연법으로 열간압연 한후 열연소둔을 하지 않고 냉간 압연한 후 850-950℃ 온도로 3-5분간 냉연소둔하는 페라이트계 스테인레스강 제조방법이 제공된다.

C은 강력한 오스테나이트 형성원소이며 Cr과 반응하여 입계에 탄화물을 형성하여 입계부식을 나타내므로 오스테나이트 변태 및 Cr 탄화물석출을 억제하기 위해 0.03% 이하로 낮게하는 것이 바람직하다.

상기 N은 C과 마찬가지로 강력한 오스테나이트 형성원소로서 0.03% 이하로 낮추는 것이 바람직하다.

상기 Cr은 페라이트 형성원소로서 함량증가와 함께 내식성은 향상되나 제조원가를 고려하여 13% 이하로 한다.

상기 Si은 페라이트 형성원소로서 함량증가와 함께 페라이트상의 안정성이 크게 되고 내산화성이 향상되나 1.5%이상 첨가하면 취성을 띄게 되어 기계적 성질이 나빠지기 때문에 1.5% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Mn은 1%이하로 제한하는 것이 바람직한데 그 이유는 1%이상 첨가시 압연성이 나빠지기 때문이다.

상기 Ti은 강력한 탄화물 형성원소로서 Ti 탄화물을 우선적으로 형성하여 Cr 탄화물의 석출을 억제시켜 내식성을 향상시킬 뿐만 아니라 페라이트 형성원소이므로 함량증가로 오스테나이트 변태를 억제시키고 내식성을 향상시키나 Ti 증가에 따라 제강 및 연주시 Ti 산화물에 기인하여 표면 품질을 나쁘게 하므로 0.5%이하로 낮추는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

하기 표 1의 합금성분을 갖는 강종을 25kg급 진공유도용해로에서 용해하여 잉고트(ingot)를 제조하여 1230℃로 재가열한 후 7회로 열간압연하여 4mm 두께의 압연판을 제조하였다. 4mm의 열연판을 종래 방법인 연속소둔조건(950℃, 5분)으로 열연소둔 열처리한 것과 본발명에 의한 방법 열처리하지 않은 열연판을 2mm 까지 냉각압연한 다음 850℃에서 5분동안 냉연 소둔열처리한 후 시편을 제작하여 조직 관찰을 실시한 결과를 제1도에 나타내었다. 제1도에서 a도는 발명재, A, b도는 발명재 B, c도는 발명재 C 그리고 d도는 비교재에 대한 조직사진을 나타낸다. 제1a, b, c도에서 보는 바와 같이 발명강 A, B, C에 대해서 본 발명법으로 제조한 냉연소둔판의 조직과 종래 방법으로 제조한 냉연소둔판의 조직은 유사하게 나타났으며 페라이트 단상조직을 보여주고 있다. 한편 제1d도에서 보는 바와 같이 비교재의 조직은 페라이트와 마르텐사이트가 혼재되어 있는 것을 알 수 있는데 마르텐사이트가 존재하게 되면 조직이 불균일하게 되고 내식성이 나빠지게 된다. 한편 제1도에서 보는 바와 같이 조직이 페라이트 단상인 발명강 A, B, C는 표 1에 나타낸 바와 같이 페라이트 인자값 (F.F)이 13.5이상인데 반하여 페라이트 인자값이 12.6인 비교강은 페라이트와 마르텐사이트상이 혼재하고 있음을 알 수 있다. 그러므로, 냉연소둔판의 조직이 페라이트 단상이 되기 위해서는 페라이트 인자값(F.F)이 13.5이상 되어야 한다.

[표 1]

Claims

중량%로, Cr:10.5-13%, C:0.015-0.030%, N:0.030% 이하, Si:1.5% 이하, Mn:1.0% 이하, Ti:0.2-0.5%를 함유하며, 페라이트 인자식 F.F=[Cr+6Si+8Ti]-[40(C+N)+2Mn+4Ni]13.5를 만족하고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구서아되는 스테인레스강을 통상의 방법으로 주조하고 통상의 페라이트 스테인레스강의 압연법으로 열간압연한후, 열연소둔을 하지 않고 냉간압연후 냉연소둔 시킴을 특징으로 하는 페라이트계 스테인레스강의 제조방법.