KR950014485B1 - 품면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립 및 냉연스트립과 시이트의 제조방법 및 얇은 주조스트립 - Google Patents

품면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립 및 냉연스트립과 시이트의 제조방법 및 얇은 주조스트립 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

품면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립 및 냉연스트립과 시이트의 제조방법 및 얇은 주조스트립
제1도는 냉각드럼의 주면상에 오목부(dimple)를 형성하여 주조가 실시될 때 형성된 급냉영역과 서냉영역에 대응하는 얇은 주조스트립 표면의 광학현미경 조직이고,
제2도는 Fe-Cr-Ni 3상 평형도에서 Creq+Nieq30%에 해당하는 부분의 부분상평형도이고,
제3(a)도, 제3(b)도, 제3(c)도 및 제3(d)도는 트윈 드럼을 사용하여 δ-Fecal. (%)가 다른 용강을 주조하여 얻은 얇은 주조스트립의 광학현미경 조직부분을 나타내는 사진이고,
제4도는 냉각드럼상의 오목부 모서리(edge)간의 거리와 응고조직 사이의 관계를 나타내는 다이아그램이고,
제5(a)도, 제5(b), 제5(c)도 및 제5(d)도는 δ-페라이트 함량이 감소되어 있는 응고 조직을 형성하는 메카니즘을 설명하는 다이아그램이고,
제6(a)도와 제6(b)도는 본 발명의 시편3과 비교시편9의 얇은 주조스트립과 냉연제품 시이트에서 응고조직의 불균일을 나타내는 광학현미경 조직이다.
본 발명은 얇은 주조스트립과 주형의 내부벽면의 상대속도에서 차이가 없는 동기식 연속주조법에 의한 두께가 제품의 두께에 가까운 얇은 주조스트립, 상기 얇은 주조스트립의 제조방법 및 상기 얇은 수조스트립을 냉각압연함으로써 오스테나이트계 스테인 레스강 스트립과 시이트를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
연속주조법에 의하여 스테인레스강 스트립과 시이트를 제조하기 위한 종래의 방법에 따라, 두께가 100mm 이상인 주조슬램이 주조방향에서 주형을 진동시키면서 주조함으로써 형성되고, 형성된 주조슬랩의 표면이 마무리 처리되고, 주조슬랩이 1000˚C 이상의 온도로 가일로 내에서 가일되고, 두께가 수밀리미터인 핫스트립을 형성하기 위하여 일련의 조압연기와 마무리압연기로 구성되어 있는 핫스트립 압연기에 의하여 일간압연되고, 그 다음에 필요에 따라 상기 얇은 주조스트립에 소둔, 탈스케일, 냉간압연 및 최종소둔이 실시된다.
이런 종래의 방법에 있어서, 두께가 100mm 이상인 주조슬랩이 일간압연되기 때문에, 길이가 긴 일간스트립 압연기가 필요하고, 주조슬랩을 가일하고 압연하기 위하여 많은 양의 에너지가 요구된다는 점에서 이 방법은 불리하다.
이런 단점은 해소하기 위한 수단으로서 연속주조법에 의하여, 핫스트립과 그 두께가 같거나 실질적으로 동일한 얇은 주조스트립을 제조하기 위한 방법이 최근에 연구되어 왔다 예컨데, 절과 강 특집호의 논문85-A 197 내지 85-A-256에 개시된 바와 같이, 트윈로울법, 트윈벨트법 및 얇은 주조스트립과 주형의 내부벽면의 상대속도에 차이가 없는 다른 동기식 연속주조법이 공지되어 있다.
동기식 연속주조법을 통한 스테인레스강 스트립과 시이트의 제조에 있어서 얇은 주조스트립 두께/스트립 및 시이트 제품 두께의 비의 값이 작기 때문에 고품질 표면의 스트립 및 시이트를 얻기 위해서는 얇은 주조스트립의 표면상태를 고수준으로 안정적으로 유지하는 것이 중요하다
얇은 주조스트립을 연속 주조하기 위한 이 방법은 비록 후속단계에서의 냉각압연의 압하율이 낮추어 지더라도 높은 등급의 표면을 가진 얇은 주조스트립을 형성하는 것을 의도한다는 점에서 연속주조장치에 의하여 슬램을 제조하는 종래의 방법과는 다르다. 따라서, 얇은 주조스트립내에 표면 균일이 발생하면 제품에 표면결함이 나타나서 결국 그 가치를 상당히 저하시켜서 의도된 목적은 성취될 수 없다.
표면결함과 같은 결함의 형성을 배제하기 위한 수단으로서, 냉각드럼의 주면상에 소정의 크기와 깊이를 갖고 있는 다수의 오목부가 형성되어 있는 방법이 제안되었다(일본국 특허출원 제62-240479호, 일본국 특허출원 제62-240481호 및 일본국 특허출원 제63-202962호).
이 방법에 따르면, 표면균일과 같은 표면결함의 형성은 냉각드럼의 주면상에 형성된 오목부의 존재하에서 주조가 실시된다면 방지될 수 있지만, 급냉영역과 서냉영역이 상기 오목부에 의해 생성된 에어갭에 의해 얇은 주조스트립의 표면상에서 형성되어, 그 결과 이들 영역에서의 δ-페라이트 잔류량이 달라져서, 응고조직의 불균일이 얇은 주조스트립의 표면에 발생된다. 이런 응고조직의 불균일은 냉연스트립 및 시이트 제품의표면상에 광택 불균일로서 명백해진다.
형상과 크기가 다르고 불균일하게 배열된 오목부를 가지고 있는 주형표면과 항께 동기적으로 이동되는 연속주조기에 의해 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립을 주조하고, 이 얇은 주조스트립을 스트립 및 시이트 제품을 형성하기 위하여 냉간 압연할 때에, 주형의 주형벽 표면상에 형성된 오목부로 인한δ-페라이트의 잔류량의 차이에 의해 야기된 얇은 주조스트립 내에서의 응고조직 불균일을 제어함으로써 응고조직의 불균일에 의해 발생되는 광택 불균일을 방지하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 스테인레스강의 화학조성과 냉각드럼 표면상에 배열된 오목부의 조건을 특정한다.
보다 구체적으로는 본 발명은 3(Cr+1.5Si+Mo)-2.8(Ni+0.5Mn+0.5Cu)-84(C+N)-19.8로 정의되는 δ-Fecal.(%)를 5내지 9%로 제어하고, 초기 δ-페라이트 응고조직을 용이하게 제공하는 고 δ-페라이트 강조성을 가지고 있는 용강을, 직경이 0.1 내지 1.2mm, 깊이가 50 내지 100呻이고 원형 또는 타원형 개구부를 가지고 있는 많은 오목부가, 모든 인접한 2개의 오목부 모서리 사이의 거리가 0.35mm 이하가 되도록 냉각드럼상에 분산되어 있는 냉각드럼에 의해 초기 응고냉각속도를 균일한 서냉속도로 조절하면서 연속주조하는 것을 특징으로 한다
이런 특징적인 양태에 의하여, 응고조직의 불균일이 없는 δ-페라이트 응고조직은 얇은 주조스트립의 표면부에 제공될 수 있고, 스트립 및 시이트 제품이 획득된 얇은 주조스트립을 냉각압연함으로써 제조되더라도 제품의 표면상에서 광택 불균일이 발생되지 않으며, 따라서 제품의 품질이 개선될 수 있다.
이하 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립 표면의 응고조직 불균일을 설명한다.
제1도에 나타낸 바와 같이 δ-페라이트 함량이 서냉역역에서는 높고 급냉영역에서는 낮기 때문에 이러한 응고조직 불균일은 발생된다. 이런 응고조직 불균일을 가지고 있는 얇은 주조스트립이 냉간압연되고 최종소둔 된다면, 재결정 결정립의 성장이고, δ-페라이트 함량의 영역내에서, 억제되어 미세한 결정조직이 형성되고 한편, 저 δ-페라이트 함량의 영역에서는 재결정 결정립이 성장하여 비교적 조대한 조직이 형성되고, 그래서 결정입도가 불균일해지고 이것은 결국 제품의 표면상에서 광택 불균일로 귀착된다.
이제 강의 화학조성을 설명한다.
제 2 도는 Fe-Cr-Ni 3상 상평형도에서 Creq+Nieq=≡30%에 대응하는 부분의 부분도이고, 이것은 JWRI 회록, Vol. 14, NO 1, 1985, page 125로부터 인용되었다.
Creq와 +Nieq. 은 다음식에 따른 화학조정으로부터 산출된다.
Creq=Cr(%)+1.5Si(%)+Mo(%)+Nb(%)
Nieq=Ni(%)+0.5Mn(%)+0.5Cu(%)+30}C(%)+N(%)}
Creq가 적은 영역은 완전한 γ 응고조직(영역 I) 영역이지만, Creq가 중가됨에 따라, 응고상태는 초기δ→δ+γ 응고조직(영역 I) 또는 초기 δ→δ+γ 응고조직(영역 m)으로 변화되거나, 또는 완전한 δ 응고조직(영역 W)로 변화될 것이다.
다양한 조성의 강에 대해 행해진 실험의 결과로서, 3(Cr+1.5Si+Mo)-2.8(Ni+0.5Mn+0. 5Cu)-84(C+N)-19.8로 정의되는 δ-Fecal. (%)가 -2% 이하, -2로부터 5% 및 5% 이상으로 조절되면, 완전한γ 응고조직(영역 I), 초기 δ→δ+γ 응고조직(영역 III) 및 완전한 δ 응고조직(영역 IV)가 획득된다는 것을 발견 하였다. 제3(a)도, 제3(b)도, 제3(c)도 및 제3(d)도는 강의 화학조성으로 δ-Fecal.(%)를 변화시킴으로써 얻어진 얇은 주조스트립의 부분 미세조직을 나타내는 사진이다.
상기 사진으로부터 명백히 알 수 있듯이 [δ-Fecal(%)]가 -2 3%인 영역(영역 I)은 완전한 γ 응고조직의 영역이며, δ-페라이트 함량에 기인한 응고조직의 불균일은 발견되지 않는다. [δ-Fecal(%)]가 2.3%안 영역(영역 II)은 초기 γ→δ+γ 응고조직의 영역이며, 잔류 δ-페라이트량은 오목부의 존재에 기인하여 서냉부분과 급냉부분에서 현저히 다르며, 응고조직 불균일은 현저하다.
[δ-Fecal(%)]가 6.3%인 영역(영역 III)은 초기 δ→δ+γ 응고조직인 영역이며, 표면층으로부터 깊이가약 150μm인 부분은 δ-응고조직을 가지고 있고, 깊이가 더 깊은 부분은 δ+γ 응고조직을 가지고 있다. 표면층의 δ 응고조직은 서냉부분 또는 급냉부분에 무관하게 균일하며, 응고조직 불균일은 관찰되지 않는다. [δ-Fecal.(%)]가 8.8%인 영역(영역 IV)에서, 완전한 δ 응고조직이 얻어졌다.
상술한 설명으로부터 명백히 알 수 있듯이, Fe-Cr-Ni 시스템 내에서의 화학조성의 선택은 얇은 주조스트립의 응고조직에 심각한 영향을 미치며, [δ-Fecal(%)]가 -2% 이하(완전한 γ 응고조직) 또는 5% 이상(초기 δ→δ+γ 응고조직과 완전한 δ 응고조직)으로 조절되면, 비교적 응고불균일이 적은 주조스트립이 얻어질 수 있다는 것이 발견되었다 그럼에도 불구하고,[δ-Fecal(%)]를 -2% 이하로 조절하기 위해서 C, N 및 Ni와 같은 Nieq원소의 함량을 높이는 것이 필요하며, C와 N은 내식성을 낮출 위험이 있다. 더욱이, Ni의 첨가는 경제적인 이유 때문에 제한된다. 그러므로, 이런 강의 화학조성은 실제강인 18-8 시스템에 대해서 바람직하지 않다. 더욱이, 고 δ-페라이트 조성의 경우에, 지체된 균일이 가압성형시 발생될 위험이 있으므로, [δ-Fecal(%)]의 상한은 9%이고 이 값은 5 내지 9%인 범위내에서 조절하는 것이 바람직하다고 판단된다.
많은 원형 또는 타원형 오목부가 본 발명에 사용된 냉각드럼의 표면상에 형성되어 있다. 초기 응고쉘이냉각드럼의 표면상에 형성되었을 경우에, 오목부는 서로가 연결되어 있지 않은 독립된 에어갭을 형성한다. 응고쉘에 있어서, 서냉 부분은 이들 에어갭에 의하여 형성되고 냉각드럼표면에 닿는 부분은 급냉되며, δ-페라이트양은 급냉 부분에서 서냉 부분의 δ-페라이트양 이하로 감소되어, 그 결과로 이들 부분에서의 δ-페라이트 함량의 차이에 기인해서 응고조직 불균일이 발생된다. 초기 응고쉘의 불균일 냉각에 의한 응고조직 불균일을 완화하기 위해서는 균일과의 관계를 고려하면서, 냉각드럼상에 형성된 오목부의 크기와 깊이를 적절히 조절하고, 두 인접한 오목부 사이의 거리를 좁히는 것이 필요하다.
제4도는 냉각드럼상의 모든 인접한 2개의 오목부 간의 거리와 응고조직 사이의 관계를 설명하는 것이다. 제4도로부터 모서리(edge) 사이의 거리가 0.35mm보다 작다면, 모서리 사이의 면에 접촉하여 응고된 쉘에서 관찰된 응고조직은 δ-페라이트 함량이 균일한 통상적인 (δ+γ) 응고조직이지만, 오목부 모서리 사이의 거리가 0.35mm 보다 크면, 통상의 (δ+γ) 응고조직뿐 아니라 δ-페라이트 함량이 낮은 ("γ"-응고조직)응고조직도 관찰된다. 그 이유는 하기와 같다고 사료된다.
제5도에 나타낸 바와 같이, 응고의 초기 단계에서 용강은 오목부의 모서리에 접촉한 상태에서 냉각되고[제5(a)도], 그러므로써 인접한 오목부 사이의 거리가 좁다면, 인접한 오목부 사이의 응고쉘의 두께가 증가되지만, 오목부 거리가 넓은 영역에서는 응고의 부분적인 지체가 발생된다.(제5(b)도]. 이러한 부분적으로 응고된 부분에서, 쉘은 두께가 얇고 강도가 낮아서 용강의 정수압에 의해 냉각드럼의 표면에 밀착하도록 가압된다.[제5(c)도] 이 부분은 급냉되어 δ-페라이트의 성장이 억제되고, δ-페라이트는 후속한 열확산에 의하여 신속히 소멸된다. 결국 δ-페라이트 함량은 다른 부분보다 낮아지고 얇은 주조스트립의 표면상에서 응고조직 불균일이 발생된다.[제5(d)도]
오목부 개구부의 긱경이 0.1mm 이하이면, 에어갭에 의한 점진적인 냉각효과는 작아지고, 오목부 형성공정과 더스트등을 제거하는 브러쉬 크리닝 공정이 어려워진다 오목부 개구부의 직경이 1.2mm을 초과하면, 종종 미세한 균일이 오목부로부터 성장한다.
오목부 깊이가 50μm 보다 작으면, 냉각드럼에 의한 점진적인 냉각효과는 전체적으로 불충분하며, 오목부 깊이가 100μm를 넘으면 얇은 주조스트립상에 전사된 블록부는 높이가 높아지고 따라서 코일 연마기에 의한 연마 또는 다른 처리가 냉각압연전에 필요하게 되므로 생산성이 낮아진다.
얇은 주조스트립상에 전사된 블록부의 돌출된 높이 대 오목부의 깊이의 비(오목부의 층전비)는 80 내지100% 이다.
따라서, 본 발명의 얇은 주조스트립의 표면돌기는 원형 또는 타원형이고 직경은 0.1 내지 1.2mm이고 높이는 40 내지 100㎛이다. 많은 수의 이와 같은 돌기는 모든 인접한 2개의 돌기 사이의 최소거리가 0.35mm 이하로 유지된 채 분산되어 있다.
얻어진 주조스트립의 표면은 통상의 탈스케일 처리되고 주조스트립은 50 내지 85%의 압하율로 냉간압연되고 1050 내지 12001C에서 0.5 내지 2분 동안 소둔되고 그 다음에 냉각되어 산세된다.
상기 설명으로부터 명백히 알 수 있듯이, 본 발명에 따라, 주조될 용강의 화학조성을 고 δ-페라이트 함량측으로 조절하고, 모든 인접한 두개의 오목부 모서리 사이의 거리를 0.35mm 이하가 되도록 냉각드럼의 표면상에 오목부를 형성함으로써, 제1도에 나타낸 바와 같이 응고조직 불균일의 발생이 제어된 얇은 주조스트립이 제조되며, 그럼으로써 냉간압연후에 스트립과 시이트 제품내에서 광택 불균일이 방지될 수 있다.
[실시예]
δ-Fecal(%)가 다른 여러 종류의 용융스테인레스강을 그 표면상에 균일하거나 불균일하게 오목부가 배열되어 있는 냉각드럼을 포함하는 트윈드럼 연속주소기에 의해 주조함으로씨 얇은 주조스트립을 형성하였나 얇은 주조스트립의 표면은 각각 약 100μm인 두께로 정마되고, 응고조직을 질산으로 전해 부식시킴으로써 나타나게 해서 응고조직의 불균일을 조사하였다 얇은 주즈스트립을 탈스케일하고 50 내지 90%의 두께압하율로 냉간압연하고 1050 내지 1200˚C에서 소둔하였다. 냉연시이트를 염처리하고 질산과 플루오르산의 혼합액으로 산세하고, 마무리된 시이트의 표면상에서의 광택 불균일의 발생을 관찰하였다 얻어진 시이트를 직경이 80mm인 원판으로부터 직경 32mm인 실린더로 성형(인발비 2.5)하고 48시간 후에, 지연된 균일(delayed cracking)의 발생을 조사하였다 결과는 표2에 나타내었다.
표2로부터 알 수 있듯이. 본 발명의 방법에 따라, 제조된 얇은 주조스트립의 응고 조직(1 내지 6)은 불균일이 없었으며, 상기 얇은 주조스트립으로부터 제조한 냉연시이트는 광택불균일이 없이 품질이 우수하였다. 그러나 비교예7과 8은 δ-페라이트 함량은 적절하지만, 오목부 사이의 거리가 너무 넓어서 냉연시이트의 응고소식 불균일과 광택 불균일이 발생되었다. 비교예9와 10에서, δ-페라이트 함량이 적당하지 많기 때문에 응고조직 불균일과 광택 불균일이 발생된다. 비교예11에서 얻어진 제품은 응고조직 불균일과 냉연시이트의 광택 불균일이 제어되었으나, δ-Fecal함량이 9% 이상이기 때문에, 지연된 균일이 발생되었다.
본 발명의 실시예3과 비교예9 각각에 대해, 얇은 주조스트립 응고조직 불균일과 냉연시이트의 광택 불균일은 제6도에 나타나 있다. 제6(a)도는 본 발명의 실시예4의 얇은 주조스트립과 이것의 냉연시이트의 외관과 미세조직을 나타내고 있다.
불균일이 발생되지 않는다는 것을 알 수 있다. 제6(b)도 비교예9에서 얻어진 얇은 주조스트립의 응고조직 불균일을 나타내며 얇은 주조스트립의 불균일은 δ-페라이트의 함량 차이에 의존한다는 것과 재결정업도의 차이에 기인하여 냉연시이트의 광택 불균일이 발생한다는 것을 알수 있다. 즉, 비교예에서, 냉연시이트 내에서의 재결정립의 성장은 주조 후의 δ-페라이트 함량의 차이에 의해서 제어되며, 따라서 결정입도의 차이는 결국 광택불균일로 귀결된다. 대조적으로 본 발명에 있어서, 주조후에 δ-페라이트 함량의 차이가 없기 때문에, 냉연 시이트 내에서 광택 불균일은 발생되지 않는다.
[표 1]
[표 2]

Claims (3)

  1. 오스테나이트계 스테인fp스강의 얇은 주조스트립에 있어서, 얇은 주조스트립의 화학조성은 3(Cr+1.5 Si+Mo)-2.8(Ni+0.5Mn+0.5Cu)-84(C+N)-19.8로 정의된 δ-Fecal. (%)이 5 내지 9%로 되도록 되어 있고, 형상이 원형 또는 타원형이고 직경이 0.1 내지 1.2mm이고 높이가 40 내지 100μm인 다수의 돌기가 모든 인접한 두개의 돌기간의 거리가 0.35mm 이하가 되도록 얇은 주조스트립상에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립.
  2. 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립의 제조방법에 있어서, 3(Cr+1.5Si+Mo) -2.8(Ni+0.5Mn+0.5Cu)-84(C+N)-19.8로 정의된 δ-Fecal(%)가 5 내지 9%로 조정된 오스테나이트계 스테인레스강을, 개구부의 형상이 원형 또는 타원형이고 직경이 0.1 내지 12mm이고 깊이가 50 내지 100㎛인 다수의 오목부가 모든 두개의 인접한 오목부의 모서리간 거리가 0.35mm이하가 되도록 분산되어 있는 냉각드럼의 벽표면과 얇은 주조스트립이 동기적으로 이동되는 연속주조기를 사용해서, 두께가 10mm 이하인 얇은 주조스트립으로 주조하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립의 제조방법.
  3. 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 냉연스트립과 시이트의 제조방법에 있어서,3(Cr+15Si+Mo)-2.8(Ni+0.5Mn+0.5Cu)-84(C+N)-19.8로 정의된 δ-Fecal (%)가 5 내지 9%로 조정된 오스테나이트계 스테인레스강을, 개구부의 형상이 원형 또는 타원형이고 직경이 01 내지 1.2이고 깊이가50 내지 100μm인 다수의 오목부가 모든 두개의 인접한 오목부의 모서리간 거리가 0.35mm 이하가 되도록 분산되어 있는 냉각드럼의 벽표면과 얇은 주조스트립이 동기적으로 이동되는 연속주조기를 사용해서, 두께가 10mm 이하인 얇은 주조스트립으로 주조하고, 상기 얇은 주조스트립의 표면을 탈스케일하고, 상기 얇은 주조스트립을 냉각압연하고, 상기 냉연된 산출불을 소둔하여서 얇은 시이트 제품을 제조하는 것으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 냉연스트립과 시이트의 제조방법.
KR1019910018401A 1990-10-19 1991-10-18 품면품질이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강의 얇은 주조스트립 및 냉연스트립과 시이트의 제조방법 및 얇은 주조스트립 KR950014485B1 (ko)

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