KR930000089B1 - 표면품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

표면품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 Fe-Cr-Ni 3원계의 평형상태도에서 Creq+Nieq=30%에 상당하는 부분의 단면 상태도이다.

제2(a),2(b) 및 2(c)도는-Fe.cal(%)가 다른 용강을 연속주조하여 제조한 2mm두께의 주조 스트립의 미세 조직을 표시하는 금속 현미경 사진이다.

제3도는 SUS 304 강에서의 융점 직하의 변형하중과 균열발생 사이의 관계를 표시하는 다이어그램이다.

제4도는 Cr-Ni계 스테인레스강의 주조 스트립을 투윈-로울 연속 주조기(수냉식)에서 제조할때 관찰한 주조 스트립의 온도와 시간 사이의 관계를 표시하는 다이어그램이다.

제5도는 주조 스트립을 약 1%의-Fe.cal(%)으로 주조하고 냉각함으로써 얻은 주조 스트립을 1100℃에서 열간압연했을 때의 압하율과 탈스케일링에 후속한 냉간압연을 수행했을때의 압하율이 최종 제품표면의 로우핑 높이에 미치는 영향을 표시하는 다이어그램이다.

제6도는 본 발명의 방법으로 여러가지 압하율을 적용하여 주조 스트립(박대)을 예비 냉간압연한후 재결정시키기 위하여 1080℃에서 단시간동안 소둔하고 최종 제품두께로 본냉간 압연을 행한 때의 압하율과 최종제품의 표면에서의 로우핑 높이와의 관계를 표시하는 다이어그램이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법에 관한 것으로, 본 방법에 의한 주조 스트립 두께는 주조금형의 내벽면에 대한 주조 스트립의 상대속도가 동일한 동기식 연속주조방법에 의한 제품의 두께와 거의 동일하다. 특히, 본 발명은 미세한 조직이 스트립의 주조 단계에서부터 더욱 미세하게되어 우수한 표면품질(특성)을 갖고 있는 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트를 제조하는 방법에 관련된 것이다.

[배경기술]

스테인레스강 시이트의 종래의 연속주조방법은 주조주형을 주조방향으로 진동하면서 100mm 이상의 두꺼운 슬래브를 주조하고, 이렇게 제조된 슬래브는 표면마무리 처리를 한 다음, 가열로에서 1000℃이상의 온도에서 가열한다. 그리고 이 슬래브를 핫스트립밀로 열간압연하여 수 mm 두께의 핫 스트립을 제조한다. 이 스트립밀은 몇열의 조압연기와 몇열의 마무리 압연기로 구성되어 있다.

이렇게 제조된 핫 스트립을 냉간압연한후, 최종제품에 요구되는 모양(평면성), 특성 및 표면특성을 유지하기 위하여 가혹한 열간가공을 받은 핫 스트립을 연화하기 위한 열연판 소둔을 수행하고, 표면의 스케일등을 처음에 산세척하고 그 다음에 연삭하여 제거한다. 두꺼운 슬래브를 연속주조하는 이와같은 종래 제조방법은 슬래브를 가열하거나 공정을 수행하는데 많은 에너지가 필요하다. 그래서 이 종래방법은 생산성의 관점에서 볼때 불리한 것이다. 더구나 100mm 이상의 두꺼운 슬래브가 여러개의 공정을 거쳐서 최종제품이 되므로, 제품내에 특정방향으로 집합조직이 발달된다. 그래서 사용자가 프레스성형을 수행할때는 이방성 및 기타 많은 적용 제한성을 고려해야 한다.

100mm 이상의 두꺼운 연속주조 슬래브를 열간압연하는데 있어서의 상기 문제점들을 해결하기 위하여, 핫 스트립과 동일한 또는 거의 동일한 두께의 주조 스트립 (band steel)이 연속주조중에 제조되는 방법의 연구가 최근 진행되어 왔다. 예를들면 “철과 강”85, A197에서 85, A256까지에는 핫 스트립이 연속주조에 의하여 직접 제조되는 방법이 개시되어 있다. 이와같은 연속주조방법에는 투윈-드럼(twin-drum)방식이 1∼10mm 두께의 주조 스트립을 제조하기 위하여 사용되었고, 투윈 벨트 방식이 20∼50mm 두께의 주조 스트립을 제조하기 위하여 사용되었다. 주조 주형의 내벽면에 대한 주조 스트립의 상대속도가 동일한 이 새로운 주조방법을 “동기식 연속주조방법” 이라고 부른다.

그러나 이와같은 연속주조방법에는 주조과정중에 문제가 발생하며, 제품의 재질 및 표면품질의 문제가 남게된다.

핫 스트립과 동일하거나 거의 동일한 두께의 주조 스트립을 연소주조에 의하여 제조하는 방법에서는 주조에서부터 제품을 생산하는데까지의 공정이 단순화되어 있으므로 스테인레스강 제품의 표면품질이 주조 스트립의 특성에 의하여 영향을 받기 쉽다. 즉, 표면품질이 우수한 제품을 제조하기 위해서는 우수한 주조 스트립을 제조하는 것이 필요하다.

[발명의 개시]

이러한 종래 배경하에서 본 발명의 목적은 10mm이하의 두께를 갖는 스테인레스강 주조 스트립을 제조하는 연속주조방법을 제공하는 것이다. 이 방법에서는 우수한 표면품질과 재질을 갖는 제품을 제조할 수 있는 우수한 주조 스트립을 제조할 수 있다.

보다 상세히 말한다면 본 발명의 목적은 연속 박판주조장치로 제조되는 스테인레스강 시이트에서 본래 나타내는 “로우핑 현상(roping phenomenon)” 이라고 부르는 불균일한 광택이나 표면결함이 없는 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트를 제조할 수 있는 간단한 방법을 제공하는 것이다. 제품의 표면결함을 제거하는 관점에서 상기한 방법에 대하여 연구한 결과 본 발명자는 스트립 주조품의 냉각을 고온영역(영역의 온도는 1100℃이상)에서 조정하여 주조 스트립의 오스테나이트()결정입도를 더욱 미세하게 함으로써 또한 저온영역(영역의 온도는 900-550℃)에서 냉각을 조절하여 불균일한 광택의 발생을 방지함으로써 제품표면에 나타나는 로우핑 현상을 방지하는데 성공하였다.

본 발명자는 더욱 연구하여 상기의결정입도를 50㎛이하로 유지하면 로우핑현상을 상당히 방지할 수 있다는 것을 발견하였으며, 상기한결정입도를 조정하는 수단으로서 핫 주조 스트립의 급냉방법, 냉간압연방법 및 열간압연방법을 개발하였다. 본 발명은 상기한 발견에 기초하여 완성하였다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 응고시의상의 초정을 형성시키고상의 결정화 또는 석출의 개시온도를 저하시키고 응고도중과 응고후에결정립의 성장을 억제시키기 위하여,-Fe.cal(%)=3(Cr+1.5Si+Mo+Nb+Ti)-2.8(Ni+1/2Mn+/2Cu-84 (C+N)-19.8(%)의 식으로 정의되는-페라이트(-Fe.cal(%))를 -2∼10%로 조절하면서, 18% Cr-8 Ni강으로 대표되는 Cr-Ni계 스테인레스강을 주형벽면이 주조 스트립과 동기적으로 이동하는 연속주조기를 사용하여, 응고시의 냉각속도를 100 ℃/sec 이상으로하여 두께가 10mm 이하인 주조 스트립으로 연속주조하고, 이렇게 얻어진 주조 스트립의 냉각을 가급적 높은 온도에서 개시하고,결정립을 미세화하기 위하여 주조 스트립의 재가열을 방지하면서 주조 스트립을 100℃/초 이상의 냉각속도로 1100℃까지 냉각하고, 탄화물의 석출을 방지하기 위하여 50℃/초이상의 평균냉각속도로 900℃에서 550℃까지 주조 스트립을 냉각하고, 통상적인 방법에 따라 주조 스트립을 냉간압연 시이트로 제조하는 것을 특징으로 하는 표면 품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트를 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 열간압연, 냉간압연 또는 소둔공정이 상술한 냉각-제어방법으로서 추가된 제조 방법이 제공된다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. 제품의 표면특성(형상)을 측정하기 위하여 다음의 실험을 수행하였다. 주성분으로서 SUS 304강을 포함하는 용강을 내부 수냉식의 투윈-로울(투윈-드럼)연속 주조기에서 주조하여 2∼4mm두께의 주조 스트립을 형성하고, 이 주조 스트립은 냉각후 권취한다. 이렇게 제조된 주조 스트립(박대, thin band)을 탈스케일링(descaling)하고, 직접 냉각 압연하고, 최종 소둔하고 산세척하고 2B제품을 얻었다. 이렇게 제조된 제품의 표면특성을 검사한 다음 100mm 이상 두께의 슬래브를 가열하고 핫 스트립 제조기에서 열간압연하고, 이 열간압연된 스트립을 냉간압연하여 제조한 종래의 제품의 표면특성과 비교한다. 그 결과 내부 수냉식의 투윈-로울(트윈-드럼)연속 주조기에서 용강을 두께 2∼4mm의 주조 스트립으로 주조하고, 이것을 냉간압연하고, 최종 소둔을 하고 산세척을 하여 제조나 2B제품에는 다음과 같은 표면결함이 발생할 위험이 있다는 것을 발견하였다.

(1) 로우핑 현상 또는 오렌지피일(orange peel)(냉간압연중 또는 제품가공주에 표면위에 미세한 요철이 발생한다.)

(2) 불균일한 광택(주조 스트립 즉 얇은 밴드를 권취하는 동안 주조 스트립의 미세조직(microstructure)의 예민화 입계산화 또는결정립의 조대화등에 기인한 불균일 광택)

이러한 제품의 표면특성의 문제는 종래 방법에서는 관찰되지 않지만 연소주조에 의하여 주조 스트립(박대)을 직접 제조하는 단계를 포함하는 방법에서 고유하게 관찰된다.

본 발명자는 제품의 표면특성의 이러한 문제의 원인을 자세히 조사하여 결과적으로 냉간압연전에 주조 스트립의결정입도가 보다 큰 경우나 Cr탄화물 석출 온도 범위에서의 냉각이 불충분한 경우에 상기한 표면결합이 현저하다는 것을 발견하였다.

따라서 로우핑 현상을 방지하기 위하여는 냉간압연하기 전에 주조 스트립의결정입도를 보다 미세하게 하고 특별히결정입도를 NO. 6이상 즉 50㎛이하로 조절하는 것이 바람직하고, 불균일한 광택을 방지하기 위해서는 연속주조에 의해서 주조 스트립을 직접 제조하는 단계를 포함하는 방법을 채택하는 경우에는 낮은 온도 범위에서 주조 스트립의 냉각을 조절하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 기본적인 기술을 서술한다. 먼저 본 발명의 용강의 성분을 설명한다. 용강의 조성은, 0.01∼0.08% C, 0.25∼1.50%의 Si, 0.15∼3.0%의 Mn, 0.015∼0.040%의 P, 0.001∼0.008%의 S, 16.0∼28.0%의 Cr, 6.0∼24.0%의 Ni, 0.015∼0.33%의 N, 0.001∼0.050%의 Al, 0.01∼3.0%의 Mo, 0.01∼2.0%의 Cu, 0.01∼0.60%의 Ti, 0.01∼0.80%의 Nb 및 잔부 Fe와 불가피한 불순물이다.

상기 조성의 용강을 투윈-로울 또는 싱글-로울 연속 주조기에서 100℃/초 이상의 냉각 속도로 10mm이 하의 두께의 스트립으로 주조한다. 만일 주조 스트립의 두께가 10mm를 초과하면결정립을 미세하게 만들기 어렵고 또한 직접 냉간 압연방법으로 제품을 제조하기 어렵다.

제조한 주조 스트립의결정립을 보다 미세하게 하는 방법으로서 하나의 방법을 채택하였는데 이 방법은 연속주조기의 출구에서 주조 스트립의 재가열을 방지하기 위하여 주조기 바로밑에서 가능한 한 높은 온도에서 주조 스트립의 냉각을 시작하고,결정립 성장 온도 범위내에서 100℃/초 이상 또는 가능한 한 빠른 냉각속도를 유지하면서 1100℃로 냉각을 수행하여결정립의 성장을 억제하는 것이다.

상기한 냉각방식을 전제로 하는 합금조성의 선택은 중요하다.

제1도는 (Transaction of JWRI., Vo1. 14, No. 1, 1985, page 125)에 개시된 바와같이 Fe-Cr-Ni 3원계의 평형 상태도에서 Creq+Nieq=30%에 상당하는 부분의 단부상태를 나타내는 다이어그램이다. Creq 과 Nieq은 다음식에 따라서 성분의 함량으로부터 계산한다.

Creq=Cr(%)+1.5xSi(%)+Mo(%)+Nb(%)=Ti(%)

Nieq=Ni(%)+1/2Mn(%)+1/2Cu(%)+30[C(%)+N(%)]

Creq가 작은 ①의 경우, 초정이 Creq=17.3%에서에서 응고하여상으로 완전히 형성된다. 이 경우상은 액상선 바로 아래인 1450℃이상의 온도에서 결정화되고 그 다음에상은 성장한다. Creq가 증가하여 19.5% 또는 그 이상인 경우 ②, 초정의 응고는상에서 완성되고,상의 석출이 고상 반응의 결과로 약1370℃에서 시작한다. 그리고상은 성장한다. 이 경우결정립의 성장은, Creq이 작은 상기 경우와 비교할때 더욱 조정된다. 이러한 것은결정립의 성장이 응고직후 고온범위에 의하여 영향을 받는다는 사실로써 이해할 수 있다.

Creq가 중간치인 경우 포정 반응이 추가되어 그 시스템이 복잡하게 되고 그러나 이 경우응고를 야기시키는 조성은결정립의 성장을 억제하는데 유리하다.응고를 이용하여결정립의 석출의 개시를 지연시키는 조성의 선택과 고온범위에서의 급냉을 조합하는 것은결정립의 성장을 조정하고결정립을 미세하게 하는데 특히 효과적이다.

여러가지 조성에 대하여 실험한 결과에서-Fe.cal(%) =3(Cr+1.5Si + Mo +Nb+Ti) -2.8(Ni+1/2Mn+1/2Cu)-84(C+N)-19.8(%)의 식으로 정의되는-Fe.cal(%)가 -2∼10%로 조절된다면 좋은 결과가 달성된다는 것을 발견하였다.

제2(a),2(b) 및 2(c)도는-Fe.cal(%)가 다른 조성물을 2mm두께의 주조 스트립으로 주조하고 냉각시킨 주조 스트립의 미세조직의 금속 현미경 사진이다. 그림에서와 같이 분명히-Fe.cal(%)가 -2.3%인때응고가 야기되어결정립이 성장한다.-Fe.cal(%)가 -1.1%인때페라이드가 잔류하고결정립의 입도가 감소한다.-Fe.cal(%)가 3.0%일때 응고가 분명히 야기되고결정립의 입도가 작은 상태를 유지한다. 만일-Fe.cal(%)가 보다 커지면결정립과결정립 모두가 작은 상태를 유지한다. 즉 주조 스트립의 상기한 냉각방식과 Cr-Ni 시스템에서 조성의 선택의 조합은결정립의 입도를 감소시키는데 큰 영향을 미치며-Fe.cal(%)를 -2∼1 0%로 조정하는 것은 대단히 중요하다.-Fe.cal(%)가 10%를 초과할지라도 상기의 효과는 만족되고,상은 제품에 잔류하여 품질에 나쁜 영향을 끼친다.

주조 스티립은 900℃-550℃의, 온도 범위에서 50℃/초 이상의 평균냉각속도로 냉각하여야 한다. 그리고 주조 스트립은 650℃이하에서 권취한다. 이러한 요구가 충족되지 않으면, 주조 스트립의 입계에 탄화물이 석출하고 입간부식이 주조 스트립을 산세척할때 야기되어 최종제품의 광택이 저하된다.

주조스트립의결정립의 성장을 억제하고, 상기한 방법으로 입계에서 탄화물의 석출을 방지함으로써 스테인레스강 표면의 로우핑 현상과 불균일한 광택의 발생을 방지할 수 있다.

상기한 기본적인 기술은결정립을 보다 미세하게 만들고 또한결정립의 평균 입도를 50 ㎛이하로 감소시키는데 대단히 효과적이며, 또한 다음 방법을 첨가하면 특히 효과적이다.

(1) 주조 스트립의 그 자체의결정입도를 감소시킴.

(2) 주조에 후속하여 주조 스트립을 열간가공하여결정입도를 감소시키기 위한 재결정화

(3) 주조 스트립을 냉각가공 및 소둔하므로써결정입도를 감소시키기 위한 재 결정화

상기한 수단(1),(2),및 (3)중에서 1종을 채택하면 높은 효과가 달성된다하더라도 상기한 수단(1),(2) 및 (3)중에서 2종 또는 그 이상의 방법을 조합하여 채택한다면 특히 높은 효과를 달성할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이 발견에 근거하여 완성하였다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 방식]

상기한 기본적인 기술에 더하여 적용되는 주조 스트립의의 평균 결정입도를 50㎛이하로 조절하는 특정한 수단을 다음에 설명한다.

(1) 주조 스트립의결정립의 입도 자체를 감소시키는 방법

투윈-로울 또는 싱글-로울 연속주조 방법에 의하여 주조 스트립의결정입도를 감소하는 방법에서는 응고시점에서결정립의 입도를 감소시키고 후속하는결정립의 성장을 조종하기 위하여 높은 온도에서 냉각을 시작하지 않으면 안된다.

상기의 방법에 의한 주조 스트립에서 응고후에결정립이 갑자기 성장한다. 따라서의 평균 결정입도를 50㎛이하로 억제하기 위하여 다음 사항이 필요하다. 즉 응고가 완료한 직후 냉각을 시작하여야 하고, 주조기 출구에서 주조 스트립의 재가열을 금지하여야 하고, 1200℃까지의결정립 성장 온도 범위에서 급냉을 수행하여야 하고 이 급냉중에 평균 냉각 속도는 200℃/초 이상의 수준으로 조절하여야 한다.

상기의 방법에서 응고직후 주조 스트립의 냉각은 특히 균일한 냉각이 중요하다. Cr-Ni계 스트립 주조에서 응고시점에서 주조 스트립의 취성은 또다른 문제이다. 실험결과에 의하면 18 Cr-8 Ni계에서 고온취성은 응고점보다 약 50℃ 낮은 온도에서 특히 크며, 예를들면 18 Cr-8 Ni 합금에서 온도가 주조 스트립의 중앙부에서 1390℃보다 낮으면 합금의 고온 연성이 크게 복원한다는 것을 발견하였다.(제3도).

따라서 보다 낮은 온도에서는 내부 냉각형 로울을 사용하는 방법이 유리하게 채택되고, 로울 냉각은 일정압하율 예를들면 5%이하의 압하율에서의 수행한다. 로울 냉각을 하기 위하여 한쌍 또는 여러쌍의 로울을 사용하여 재가열을 방지하면서 효과적으로 냉각을 수행할 수 있고, 냉각은 200℃/초 이상의 평균 냉각속도로 1200℃까지 수행할 수 있다. 물론 이 로울 냉각을 액체냉각, 고압하의 공기, 질소등의 가스냉각 또는 이와같은 가스에 포함된 소량의 액체를 사용한 미스트 냉각과 조합함으로써 균일한 냉각을 효과적으로 수행할 수 있다. 물론 이러한 냉각방법은 단독으로 사용할 수 있다.

(2) 주조한 후 주조 스트립을 열간가공하여 재결정에 의해 입자 크기를 감소시키는 방법.

이 방법에 따라서 주조 스트립은 열간가공을 받게 되고 재결정을 진행하여결정입도를 감소시킨다. 즉 주조 스트립은 주조기 바로 밑의 고온 범위에서부터 급냉하여 주조 스트립내의결정립의 성장을 억제하고 열간압연하여 보다 미세한결정립을 만든다.

제4도는 투윈 로울 방법으로 용강을 연속 주조하여 권취한 주조 스트립의 온도 이력을 나타낸다.

제4도에 나타난 케이스(3)에서는 주조 스트립을 주조한 다음 공냉한다. 주조 스트립을 주조기의 주조 드럼에 의하여 급냉하더라도 주조기의 출구 다음에서 재가열되어 따라서 이 냉각은 드럼 바로 밑에서 시작하는 경우에서 보다 느린 것이다. 만일 주조 스트립을 직접 권취하면, 권취후 냉각중에결정립 성장이 진행한다. 그 결과 로우핑, Cr 탄화물의 석출에 의한 예민화 및 불균일한 광택과 같은 표면특성에 관련된 문제가 야기된다.

제4도에 나타난 케이스(1)에서는 주조후에 열간압연을 수행하여 주조 스트립에 재결정을 야기시키고결정립을 더욱 미세하게 하고 열간압연후 Cr 탄화물의 석출에 의한 예민화는 급냉 방법으로 방지된다.

제4도에 나타난 케이스(2)에서는 주조 스트립의 결정입도를 케이스(1)에서 보다 더 축소 시키기 위하여 주조후 급냉을 수행하고 예비 열간압연을 수행한다. 만일 이에 더하여 열간압연을 수행하면결정립은 케이스(1)에서 보다 더 미세하게 되고 그래서 대단히 미세한결정립을 얻을 수 있다. 열간압연후 급냉을 수행하여 Cr 탄화물의 석출에 의한 예민화를 방지한다.

이 방법에서 열간압연할대 압하율의 영향을 제5도를 참조하면서 설명한다.

제5도는 약 1%로 조절한-Fe.cal(%)의 냉각 주조 스트립을 1100℃에서 열간압연할때 관찰한 냉간압연 시이트의 로우핑 높이에 대한 압하율의 영향을 표시한다.

제5도에서 압하율이 20% 이상이면 열간압연의 효과는 만족스럽고 만일 압하율이 30% 이상이면 제품의 로우핑 높이는 감소되며, 표면기복을 발견할 수 없다는 것을 알 수 있다.

만일 열간압연에서 압하율이 20% 이상이면 재결정은 주조 스트립의 중심에서 야기되고 만일 압하율이 30% 이상이면 실질적으로 전표면이 재결정화된다. 그래서결정립의 평균크기는 50㎛이하로 감소한다.

- Fe.cal(%)를 약 3%로 조절한경우, 주조 스트립을 투윈-로울(냉각드럼)바로 아래에서 냉각시키고, 주조 스트립의 표면층과 중심을 사이에 온도의 차를 두고 열간압연하면 압하율이 약10%일지라도 우수한 로우핑 방지효과를 달성할 수 있다.-Fe의 체적분율이 많을수록 투윈-로울(냉각드럼)바로 아래에서 주조 스트립을 냉각하는 효과가 높은 것이 발견되었다.

열간압연을 주조 스트립의 표면 온도가 900℃이상인 지역에서 수행하고, 주조 스트립의 중심부에서의 재결정은 이 열간압연공정에 의하여 촉진된다. 특히 주조 스트립의 내부가 고온영역(주조후 10초내)에 있는 동안에 주조 스트립을 60%까지의 압하율로 열간압연한다면 재결정은 충분해진다. 만일 압하율이 60%를 초과하면 효과는 포화된다. 만일 주조 종료시점으로부터 10초 이상 경과하여 열간압연을 시작하면 주조스트립의 표면층부분과 내부층부분사이의 온도의 차는 작게되고결정립을 보다 더 미세하게 하는 효과는 감소된다.

만일 열간압연을 수행하면, 재결정이 충분히 야기되지 않고 오히려 가공된 미세조직이 부분적으로 잔류하는 것이 종종 발생된다. 이 경우 열간압연 시이트를 소둔하여 재결정시키면 우수한 표면특성을 갖는 제품을 제조할 수 있다는 것을 알았다.

소둔은 950℃ 이상에서 수행하여 재결정을 촉진한다. 특히 소둔은 온도와 시간을 조정하여 수행하여결정립의 평균입도가 50㎛를 초과하지 않게 한다. 소둔을 수행하는 중에-Fe의 양은 주조 스트립의 단계의-Fe양과 비교할때 감소하고/상 계면에서의 Cr탄화물의 석출이 지연되어, 주조 스트립 또는 열간압연 시이트를 냉각하는데 채택한 냉각속도보다 낮은 냉각속도를 채택할 수 있다. 따라서 소둔후의 냉각속도를 Cr 탄화물 석출 영역에서 적어도 10℃/초의 속도로 조절한다.

(3)재결정을 수행하고 결정입도를 줄이기 위하여 주조스트립을 냉간압연하고 소둔하는 방법.

이 방법에 따르면 상기한 투윈-로울의 연속 주조기에서 제조한 주조 스트립의 냉각은 주조기 바로 아래에서 가능한 한 높은 온도에서 개시되며 적어도 100℃/초의 냉각속도로 1100℃까지 냉각하여결정립의 성장을 방지한다. 그 다음에 900∼550℃의 온도 범위에서 적어도 50℃/초의 냉각속도로 냉각을 수행하고, 650℃이하의 영역에서 주조 스트립을 권취한다. 이렇게 제조된 주조 스트립을 냉간압연과 같은 예비냉간기공을 하고 단시간의 고온 소둔을 하여 주조 스트립에 재결정시킨다.

주조스트립을 예비냉간 압연하고 1080℃에서 단시간 소둔을 하고 최종제품 두께로 냉간압연(본 냉간압연)한다. 제6도에는 예비 냉간압연에서의 압하율에 관련하여 제품의 압하율과 로우핑 높이 간의 관계를 나타낸다.

주조 스트립의결정립이 미세한 경우, 예를들면 2mm 두께의 주조스트립을 연속 주조방법으로 제조하고 주조기 바로 아래에서 1300∼1100℃의 온도영역에서 100℃/초의 높은 냉각속도로 냉각을 수행하면, 예비냉간압연에서의 압하율이 적어도 10%의 낮은 수준일지라도 재결정이 충분히 진행하며결점립의 평균크기가 50㎛이하로 감소하여 제품의 로우핑 높이를 감소시킬 수 있다.

앞에서 지적한 바와같이 주조가 바로 아래에서 1300℃∼1100℃의 온도 영역에서 100℃/초 이상의 높은 냉각 속도로 주조 스트립을 냉각하면, 예비냉간가공(냉간압연등)시의 압하율이 낮은 때에도 재결정을 달성할 수 있고 재결정후에결정립의 평균크기를 50 ㎛이하로 감소할 수 있다. 따라서 제품내에 로우핑현상의 발생을 감소시킬수 있고 균일한 광택과 우수한 표면특성(품질)을 갖고 있는 제품을 제조할 수 있다.

만일 주조스트립의 조성중-Fe.cal(%)을 -2∼10%로 조절하면결정립을 높은 온도영역에서의 냉각과 조합하여 용이하게 보다 미세하게 할 수 있다.

본 발명의 효과를 다음의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

[실시예 1]

주로 18Cr-8Ni계로 구성된 스테인레스강-이 스테인레스강에서는 Ni의 양이 주로 변화한다. -을 용융시켜, 내부 수냉식 투윈-로울 주조기를 이용하여 1∼7.5mm 두께의 잉곳으로 주조하였다. 스테인레스강의 조성은 제1표에 표시하였다.-Fe.cal(%)는 -3.6%∼7.8%의 범위에서 변화되었다.

주조기의 출구측에 고압질소 개스를 취입하는 냉각수단을 배치하고 이어서 냉각식의 로울을 포함하는 냉각 수단을 배치하였다. 이와같은 냉각수단을 이용하여 주조 스트립은 재가열을 방지하면서 냉각한다. 다른 방법에서는 로울 냉각 수단후에 미스트냉각 수단을 배치한다. 1200℃까지의 평균냉각속도를 주조 스트립의 두께 즉 주조속도에 따라 400∼220℃/초로 조절한다.

그후 900∼550℃의 온도영역에서는 적어도 50℃/초의 냉각속도로 수냉을 수행하고 이어서 권취하였다.

제2표에 나타난 바와같이, 제조된 주조 스트립의 조직을 관찰한 결과-Fe.cal(%)가 1% 이하인때결정립의 직경을 인식할 수 있고주조 스트립의 평균 결정입도가 약 30∼40㎛인 것을 발견하였다. 그러나-Fe.cal(%)가 2% 이상인 잉곳에서는-Fe상이 미세하고,입계를 식별할수 없고, 부분적으로 관찰된결정립은 대단히 미세하고, 그 결정립 크기는 20㎛이하였다. 이러한 주조 스트립을 직접 냉간압연하면 로우핑 현상의 발생을 표면에서 관찰할 수 없고, 표면특성은 우수하였다. 한편, 비교강에서는-Fe.cal(%)가 약-3%였고응고의 효과는 발휘되지 않았다. 더욱 1200℃까지의 평균 냉각속도는 불충분하였고결정입도를 80㎛를 초과하였다.

그래서 표면광택과 로우핑방지는 만족스럽지 못했다.

[표 1]

[표 2]

[실시예 2]

18Cr-8Ni강을 기본으로 하는 Cr-Ni계 여러가지의 스테인레스강-이들 조성은 표 3에 나타냈다. -을 용융하였다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 이들 용강에서-Fe.cal(%)=3(Cr+1.5Si+Mo+Nb+Ti)-2.8(Ni+1/2Mn+1/2Cu)-84(C+N)-19.8 (%)의 식으로 표시되는- Fe.cal(%)는 -3.55%~7.81%의 범위내에서 변화한다. 이들 용강을 내부 수냉식 수직형 투윈-로울 연속 조주기에 의해 1.6~7.5mm 두께의 스트립으로 주조하였다. 주조기 바로 아래에서 주조 스트립을 로울 냉각 또는 스프레이냉각 방식으로 냉각하고, 냉각속도는 1400~1100℃의 온도 영역에서는 70~250℃/초로 조절하였다.

그후 주조 종료 시점으로부터 8초 이내에 1100℃~950℃의 온도영역에서 주조 스트립을 열간압연하였다. 이 열간압엽시의 압하율은 약 10%~약 60%(표 4)의 범위이다. 그리고 900~550℃의 온도 영역에서 60℃/초 이상의 냉각속도로 주조 스트립을 냉각하고 600℃ 이하의 온도에서 권취하였다. 비교재에서는 열간압연이 생략되거나 또는 열간압연시이트를 소둔한 후의 냉각속도는 10℃/초 이하였다.

그후 구조 스트립을 산세척하고 탈스케일링하고 냉간 압연하고, 통상의 소둔 또는 광휘 소둔하였다.

이 제조된 제품의 표면특성을 조사하였다. 특히 표면의 로우핑 높이와 광택을 검사하였다. 표 4에 나타난 바와같이 본 실시예에서 제조한 제품에서 열간압연 효과에 의하여 γ결정립을 더욱 미세하게 할 수 있고 후속하는 냉각이 충분하므로 제품의 표면특성은 우수하였다.

한편 비교법에서는 주조 스트립의 냉각이 불충분하고 권취온도가 높고, 열간압연에 의하여 아무런 효과를 얻을 수 없었다. 따라서 제품 표면의 로우핑 현상이 현저하고 표면광택도 불량하다.

[표 3]

[표 4]

[실시예 3]

18Cr-8Ni로 대표되는 Cr-Ni계 스테인레스강을 통상적 방법으로 용융하고 내부 수냉식 투윈-드럼 주조기에서 3~4.5mm 두께의 주조스트립을 주조하였다. 강조성은 표 5에 표시하였다. 투윈-드럼 주조기의 출구 바로 아래에서 공냉과 스프레이냉각을 수행하였다. 1100℃까지의 냉각은 100℃/초 이상의 평균냉각 속도로 수행하였다. 수냉은 900~550℃의 온도영역에서 70℃/초 이상의 평균냉각속도로 수행하였다. 그리고 650~600℃의 온도에서 권취하였다.

주조스트립을 기계적으로 탈스케일링하고 산세척하고 냉간압연에 의해 예비 냉간 압연하였다. 두께 3mm와 4.5mm의 두개의 주조스트립을 10~40%의 압하율로 예비냉간압연하고 1000℃ 이상의 온도에서 20초 이내에 소둔한 후 급냉하였다. 그래서 주조스트립은 재결정되고 γ결정입도를 50㎛ 이하로 조정하였다.

그후 주조스트립을 30,50,80, 또는 95%의 압하율로 또는 95% 이상의 압하율로 주 압연하였다. 최종 소둔을 통상적 방법에 따라 수행하여 2B 및 2A 제품을 제조하였다. 표 6에서 보는 바와같이 이들 제품은 표면특성이나 기계적 특성이 우수하였다.

표 7에서 나타낸 비교법에서는 상기한 동일한 조성을 갖는 용강을 투윈-드럼 방법에 따라 주조하고, 100℃/초 이하의 냉각속도로 1100℃까지의 냉각을 수행하고 70℃/초의 냉각속도로 550℃까지의 냉각을 수행하였다. 650~600℃의 온도에서 주조스트립을 권취하고 탈스케일링하고 냉간압연하여 제품을 얻었다. 냉간 압연시의 압하율을 증가시키면 표면특성은 개선되지만 미세한 로우핑현상을 표면에 잔류하고 로우핑현상을 방지하는 효과는 불충분하였다.

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[산업상의 응용성]

본 발명은 상기한 구성을 갖고 있고 상기한 기능을 발휘하기 때문에 제품 두께에 근접하는 두께의 박대를 연속주조에 의해 직접 얻을 수 있는 간단한 방법을 제공할 수 있으므로, 우수한 표면특성과 재질을 갖고있는 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트를 얻을 수 있다.

Claims (16)

18% Cr-8% Ni 강으로 대표되는 Cr-Ni계 스테인레스강을, 응고시의상의 초정을 형성시키고 γ결정립의 결정화 또는 석출의 개시온도를 저하시키고 응고도중과 응고후에 γ결정립의 성장을 억제시키기 위하여,-Fe. cal(%)=3(Cr+3/2 Si+Mo+ Nb+Ti)-2.8(Ni+1/2 Mn+1/2 Cu)-84(C+N)-19.8(%)의 식으로 정의되는-Fe. cal(%)를 -2% 내지 10%로 조절하면서, 주형벽면이 주조스트립과 동기적으로 이동하는 연속주조기를 사용하여 응고시의 냉각속도를 100℃/초 이상으로하여 두께가 100㎛ 이하인 스트립으로 연속 주조하고, 얻어진 주조스트립의 냉각을 가급적 높은 온도에서 개시하고, γ결정립을 미세화하기 위하여 주조스트립의 재가열을 방지하면서 주조스트립을 100℃/초 이상의 냉각속도로 1100℃까지 냉각하고, 통상적 방법에 따라 주조스트립을 냉간압연 시이트로 형성하는 것을 특징으로 하는 표면품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법.

제1항에 있어서, 얻어진 주조스트립을 200℃/초 이상의 냉각 속도로 1200℃까지 냉각하여 γ결정립을 미세하게 하여서 평균 결정입도가 50㎛ 이하로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 200℃/초 이상의 냉각속도로 1200℃까지 냉각시키는 것을 한쌍 이상의 내부 냉각방식 로울로 수행하여 주조스트립의 압하율을 5% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 응고후의 주조스트립의 냉각을 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.

18% Cr-8% Ni 강으로 대표되는 Cr-Ni계 스테인레스강을 주형벽면이 주조스트립과 동기적으로 이동하는 연속주조기를 사용하여 응고시의 냉각속도를 100℃/초 이상으로 하여 두께가 10mm 이하인 스트립으로 연속주조하고, 주조스트립 내부에서 재결정을 진행시키고 γ결정립을 미세화시켜서 γ결정립의 평균크기를 50㎛ 이하로 하기 위하여 응고후에 주조스트립을 900℃ 이상의 온도영역에서 60% 이하의 압하율로 열간압연하고, 주조스트립을 통상적 방법에 따라 냉간압연 시이트로 형성하는 것을 특징으로 하는 표면품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법.

제5항에 있어서, 응고시상의 초정을 형성시키고 γ결정립의 결정화 또는 변태의 개시온도를 저하시키고 응고도중과 응고후에 γ결정립의 성장을 억제시키기 위하여, 주조시-Fe. cal(%)=3(Cr+3/2 Si+Mo+Nb+Ti)-2.8(Ni+1/2Mn+1/2Cu)-84(C+N)-19.8(%)의 식으로 정의되는 주조스트립의-Fe. cal(%)를 -2% 내지 10%로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.

18% Cr-8% Ni 강으로 대표되는 Cr-Ni계 스테인레스강을, 응고시상의 초정을 형성시키고 γ결정립의 결정화 또는 변태의 개시온도를 저하시키고 응고의 중간점에서부터 γ결정립의 성장을 억제하기 위하여,-Fe. cal(%)=3(Cr+3/2 Si+Mo+ Nb+Ti)-2.8(Ni+1/2Mn+1/2Cu)-84(C+N)-19.8(%)의 식으로 정의되는-Fe. cal(%)를 -2% 내지 10%로 조절하면서, 주형벽면이 주조스트립과 동기적으로 이동하는 연속주조기를 사용하여 응고시의 냉각속도를 100℃/초 이상으로 하여 두께가 10 mm 이하인 스트립으로 연속주조하고, 응고 후 얻어진 주조스트립의 재가열을 방지하면서 가급적 높은 온도에서 이 주조스트립의 냉각을 개시하고, γ결정립의 성장을 억제하기 위하여 주조스트립의 표면온도에 관하여 측정했을 때 1100℃까지의 평균 냉각속도를 100℃/초 이상으로 조정하고, 주조스트립의 중심부에서 재결정을 진행시키고 주조스트립내의 γ결정립을 미세화시켜서 γ결정립의 평균크기를 50㎛ 이하로 하기 위하여 주조스트립을 주조스트립의 표면부와 중심부 사이에 온도 차이가 존재하는 주조 종료점으로부터 10초 이내에 60% 이하의 압하율로 900℃ 이상의 온도영역에서 열간압연하고, 주조스트립을 통상적 방법에 따라 냉간압연 시이트로 형성하는 것을 특징으로 하는 표면품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법.

제5항 또는 제6항에 있어서, 주조스트립을 650℃ 이하의 온도 영역에서 권취한 후, 열간압연시이트를 950℃ 이상의 온도에서 조절된 시간동안 소둔하고 나서, 10℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.

18% Cr-8% Ni 강으로 대표되는 Cr-Ni계 스테인레스강을 주조스트립과 주형벽면이 동기적으로 이동하는 연속주조기를 사용하여 응고시의 냉각속도를 100℃/초 이상으로 하여 두께가 10mm 이하인 스트립으로 연속주조하고, 이렇게 하여 얻은 주조스트립을 가급적 높은 온도에서 냉각을 개시하고, γ결정립의 성장을 억제하기 위하여 주조스트립의 재가열을 방지하면서 주조스트립을 100℃/초 이상의 냉각속도로 1100℃까지 냉각하고, 주조스트립을 50℃/초 이상의 냉각속도로 900 내지 550℃의 온도영역에서 냉각하고, 주조스트립을 650℃ 이하의 온도영역에서 권취하고, 주조스트립을 소둔을 하지 않고 산세척하고, 주조스트립을 60% 이하의 압하율로 예비냉각 압연하고, 재결정을 진행시키고 γ결정립의 평균크기를 50㎛ 이하로 조정하기 위하여 주소스트립을 850℃ 이상의 온도에서 소둔하고, 주조스트립을 산세척하고, 주조스트립을 최종 제품의 판두께로 냉간압연하고, 얻어진 냉간압연시이트를 최종 소둔하고, 산세척 또는 광휘 소둔하는 것을 특징으로 하는 표면품질과 재질이 우수한 Cr-Ni계 스테인레스강 시이트의 제조방법.

제9항에 있어서, 응고시상의 초정을 형성시키고 γ결정립의 결정화 또는 변태의 개시온도를 저하시키고 응고도중과 응고후 γ결정립의 성장을 억제시키기 위하여 , 주조시-Fe. cal(%)=3(Cr+3/2 Si+Mo+No+Ti)-2.8(Ni+1/2 Mn+1/2 Cu)-84(C+N)-19.8(%)의 식으로 정의되는 주조스트립의-Fe.cal(%)를 -2% 내지 10%로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 응고후의 주조스트립의 냉각을 액체를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 응고후의 주조스트립의 냉각을 가스와 액체를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.

제3항에 있어서, 응고후의 주조스트립의 냉각을 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.

제3항에 있어서, 응고후의 주조스트립의 냉각을 액체를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.

제3항에 있어서, 응고후의 주조스트립의 냉각을 가스와 액체를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.

제7항에 있어서, 주조스트립을 650℃ 이하의 온도 영역에서 권취한 후, 열간압연시이트를 950℃ 이상의 온도에서 조절된 시간동안 소둔하고 나서, 10℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.