WO2018030690A1 - Lean duplex stainless steel having excellent bending processability - Google Patents

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조규진
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Definitions

  • the present invention relates to a lean duplex stainless steel, and relates to a lean duplex stainless steel excellent in bending workability.
  • Ni, together with Mn, Cu, and N, is an austenite stabilizing element and plays a major role in increasing the stability of the austenite phase.

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Abstract

A lean duplex stainless steel having excellent bending processability is disclosed. According to one embodiment of the present invention, the lean duplex stainless steel comprises, by wt%, 0.01-0.06% of C, 0.2-1.0% of Si, 3.5-6.5% of Mn, 18.5-22.5% of Cr, 0.05-0.25% of N, and the balance of iron (Fe) and other inevitable impurities, wherein Cr + Mn is 26.0-28.5% and Cr/Mn is 3.4-4.1.

Description

굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강Lean duplex stainless steel with excellent bendability
본 발명은 린 듀플렉스 스테인리스강에 관한 것으로, 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강에 관한 것이다.The present invention relates to a lean duplex stainless steel, and relates to a lean duplex stainless steel excellent in bending workability.
일반적으로 가공성과 내식성이 양호한 오스테나이트계 스테인리스강은 철(Fe)을 소지금속으로 하여, 크롬(Cr), 니켈(Ni)을 주요한 원료로 함유하고 있으며, 몰리브덴(Mo) 및 구리(Cu) 등의 기타 원소들을 첨가하여 각종 용도에 맞도록 다양한 강종으로 개발되고 있다.In general, austenitic stainless steel having good processability and corrosion resistance contains iron (Fe) as a base metal, and contains chromium (Cr) and nickel (Ni) as main raw materials, and molybdenum (Mo) and copper (Cu), etc. It is developed in various steel grades to suit various purposes by adding other elements of.
내식성 및 가공성이 우수한 300계 스테인리스강은 고가의 원료인 Ni, Mo 등을 포함하고 있는 바, 이에 대한 대체 방안으로 400계 스테인리스강이 논의되기도 하였으나, 성형성이 300계 스테인리스강에 미치지 못한다는 문제점이 존재한다. 성형량이 많은 열/냉연재 보다는 상대적으로 성형이 적은 후판에서는 사용환경에 따라 400계 수준의 내식성으로도 적용이 가능하나, 400계 스테인리스강이 가진 열위한 충격특성 및 용접부 열화 등으로 인해 후판으로서의 사용에 많은 제약이 따른다.300-based stainless steel, which has excellent corrosion resistance and workability, includes expensive raw materials such as Ni and Mo, and as an alternative, 400-based stainless steel has been discussed, but moldability does not reach 300-based stainless steel. This exists. In the case of thick plate with less molding than heat / cold rolled material, it can be applied to corrosion resistance of 400 series depending on the usage environment.However, it is used as a thick plate due to the thermal shock characteristics and deterioration of welding part of 400 series stainless steel. There are many restrictions.
한편, 오스테나이트 상과 페라이트 상이 혼합된 듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계 및 페라이트계가 가지는 모든 장점을 가지고 있으며, 현재까지 다양한 종류의 듀플렉스 스테인리스강이 개발되어 있다.On the other hand, the duplex stainless steel mixed with the austenitic phase and the ferrite phase has all the advantages of the austenitic and ferritic systems, and various types of duplex stainless steel have been developed to date.
합금원소 Ni, Mo 등은 가격이 비싼 단점이 있어서, 가격이 저렴한 스테인리스강에 대한 관심이 꾸준히 증가되고 있다. 그 결과로 고가의 합금원소 함량이 낮은 린 합금(lean alloy)을 개발하는 시도가 증대되고 있다. 미세조직이 페라이트 상과 오스테나이트 상으로 구성된 듀플렉스(duplex) 스테인리스강에서도 이러한 추세가 확인된다.Alloy elements Ni, Mo and the like have a disadvantage of expensive price, and the interest in cheap stainless steel is increasing steadily. As a result, attempts have been made to develop lean alloys with low content of expensive alloying elements. This trend is also seen in duplex stainless steels with microstructures consisting of ferrite and austenite phases.
특허문헌 1은 낮은 Ni 함량과 높은 N 함량을 특징으로 하는 오스테나이트-페라이트계 스테인리스강에 대한 것으로, 오스테나이트상의 안정도를 제어하여 고강도 특성을 보유하면서도 연신율이 높게 되도록 린 듀플렉스(lean duplex) 스테인리스강을 조성하는 것을 특징으로 한다. 린 듀플렉스 스테인리스강은 내식성이 우수하고 2상 조직 형성에 의한 입계크기 미세화 효과로 고강도 특성을 보유하여 그 용도가 점차 증대되고 있는 추세이다.Patent document 1 relates to an austenitic-ferritic stainless steel characterized by a low Ni content and a high N content. The lean duplex stainless steel has high elongation while maintaining high strength by controlling the stability of the austenite phase. Characterized in that. Lean duplex stainless steel has excellent corrosion resistance and has high strength characteristics due to the grain size reduction effect by the formation of two-phase structure, and its use is gradually increasing.
스테인리스 장식관(ornamental tube)이나 구조관(structural tube)은 그 적용 용도에 따라서 다양한 모양이 존재하며, 또한 요구되는 재질(내식성 및 성형성)도 다양하다. 따라서, 400계, 200계 그리고 300계 스테인리스강들이 그 형상 및 재질요건에 따라서 사용되고 있으며, 주로 가격이 저렴한 400계와 200계 스테인리스강이 주로 사용되고 있다. Stainless oral tubes or structural tubes have a variety of shapes, depending on the application, and also the required materials (corrosion resistance and formability). Therefore, 400 series, 200 series and 300 series stainless steels are used according to the shape and material requirements, and 400 series and 200 series stainless steels, which are inexpensive, are mainly used.
린 듀플렉스 스테인리스강은 우수한 내식성으로 실외의 장식관 용도뿐만 아니라 고강도 특성으로 구조관에도 적용이 기대되지만, 400계와 200계 스테인리스강 대비 상대적으로 고가의 가격과 굽힘 시 크랙 발생이 용이한 단점 때문에 이의 사용이 제한되어 왔다. 따라서, 400계와 200계 스테인리스 관(tube)을 대체하기 위해서는 고가의 합금원소의 사용을 더욱 낮추어야 하며, 특히 직사각형 모양 등의 복잡한 단면 형상을 갖는 튜브(tube) 제작이 가능하도록 굽힘 가공성 확보가 필수적으로 요구된다.Lean Duplex stainless steel is expected to be applied not only to outdoor decorative pipes with excellent corrosion resistance but also to structural pipes due to its high strength characteristics, but due to its relatively high price and easy cracking when bending, compared to 400 and 200 stainless steels. Use has been limited. Therefore, in order to replace 400 series and 200 series stainless steel tubes, it is necessary to further reduce the use of expensive alloy elements, and in particular, it is necessary to secure bending workability to make a tube having a complicated cross-sectional shape such as a rectangular shape. Is required.
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제10-2009-0005252호 (2009.01.12. 공개) (Patent Document 1) Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2009-0005252 (published Jan. 12, 2009)
본 발명의 실시예들은 듀플렉스 스테인리스강의 성분계 중 Ni, Cu, Mo 등 고가 합금원소의 함량을 최소화하고 Cr, Mn의 합계 및 비율을 최적화하여 스테인리스강의 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있는 오스테나이트 상과 페라이트 상의 2상 조직을 가지는 린 듀플렉스 스테인리스강을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are austenitic and ferritic phase that can improve the bending workability of stainless steel by minimizing the content of expensive alloying elements such as Ni, Cu, Mo, etc. and optimizing the sum and ratio of Cr, Mn in the component system of the duplex stainless steel An object is to provide a lean duplex stainless steel with a two-phase structure.
본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01 내지 0.06%, Si: 0.2 내지 1.0%, Mn: 3.5 내지 6.5%, Cr: 18.5 내지 22.5%, N: 0.05 내지 0.25%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Cr+Mn: 26.0 내지 28.5% 이고, Cr/Mn: 3.4 내지 4.1 이다.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability according to an embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.01 to 0.06%, Si: 0.2 to 1.0%, Mn: 3.5 to 6.5%, Cr: 18.5 to 22.5%, N: 0.05 to 0.25%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, Cr + Mn: 26.0 to 28.5%, Cr / Mn: 3.4 to 4.1.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, Ni: 0.5% 이하, Cu: 0.5% 이하, Mo: 0.5% 이하로 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, Ni: 0.5% or less, Cu: 0.5% or less, Mo: 0.5% or less.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세조직 내에 페라이트 기지조직의 부피 분율이 50 내지 75% 일 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the volume fraction of the ferrite matrix in the microstructure may be 50 to 75%.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강의 연신율은 30 내지 40% 일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the elongation of the stainless steel may be 30 to 40%.
본 발명의 실시예들은 듀플렉스 스테인리스강의 성분계 중 Ni, Cu, Mo 등의 합금 성분을 불순물로 관리하여 이들 성분을 최소화 또는 배제하여 자원을 절약할 수 있고 듀플렉스 스테인리스강의 제조 원가를 최소화할 수 있다.Embodiments of the present invention can manage the alloy components, such as Ni, Cu, Mo, etc. in the component system of the duplex stainless steel to minimize or exclude these components to save resources and minimize the manufacturing cost of the duplex stainless steel.
또한, Cr, Mn의 합계 및 비율을 최적화하여 스테인리스강의 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다.In addition, the bendability of the stainless steel can be improved by optimizing the sum and ratio of Cr and Mn.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강을 이용하여 180° 굽힘 가공 후의 가공 표면을 촬영한 사진이다.1 is a photograph of the processed surface after 180 ° bending by using a lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강을 이용하여 180° 굽힘 가공 후의 가공 표면을 촬영한 사진이다.Figure 2 is a photograph of the processed surface after 180 ° bending using lean duplex stainless steel according to a comparative example of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01 내지 0.06%, Si: 0.2 내지 1.0%, Mn: 3.5 내지 6.5%, Cr: 18.5 내지 22.5%, N: 0.05 내지 0.25%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Cr+Mn: 26.0 내지 28.5% 이고, Cr/Mn: 3.4 내지 4.1 이다.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability according to an embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.01 to 0.06%, Si: 0.2 to 1.0%, Mn: 3.5 to 6.5%, Cr: 18.5 to 22.5%, N: 0.05 to 0.25%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, Cr + Mn: 26.0 to 28.5%, Cr / Mn: 3.4 to 4.1.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The invention is not limited to the examples presented herein but may be embodied in other forms. The drawings may omit illustrations of parts not related to the description in order to clarify the present invention, and may be exaggerated to some extent in order to facilitate understanding.
본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01 내지 0.06%, Si: 0.2 내지 1.0%, Mn: 3.5 내지 6.5%, Cr: 18.5 내지 22.5%, N: 0.05 내지 0.25%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability according to an embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.01 to 0.06%, Si: 0.2 to 1.0%, Mn: 3.5 to 6.5%, Cr: 18.5 to 22.5%, N: 0.05 to 0.25%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
C의 함량은 0.01 내지 0.06% 이다.The content of C is 0.01 to 0.06%.
C는 오스테나이트상 형성 원소로 Ni 등과 같은 고가의 원소를 대신하여 사용될 수 있으며, 고용 강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다.C may be used in place of an expensive element such as Ni as an austenite phase forming element, and is an effective element for increasing material strength by solid solution strengthening.
C의 과다 첨가시, 소재 제조시 중심부에 편석 및 조대한 탄화물을 형성하여, 후공정인 열간압연-소둔-냉간압연-냉연소둔 공정에 악영향을 끼치고, 페라이트-오스테나이트 상 경계에서 내식성에 유효한 Cr과 같은 탄화물 형성 원소와 쉽게 결합하여 결정립계 주위의 Cr 함량을 낮추어 내부식 저항성을 감소시키기 때문에, 내식성을 극대화하기 위해서는 0.06% 이하의 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다. 따라서, C의 함량을 0.01 내지 0.06%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.When excessive addition of C forms segregation and coarse carbide in the center of the material during manufacturing, adversely affects the post-hot rolling-annealing-cold rolling-cold annealing process and Cr is effective for corrosion resistance at the ferrite-austenite phase boundary. Since it easily bonds with carbide forming elements such as to lower the Cr content around the grain boundary to reduce the corrosion resistance, it is preferable to add within the range of 0.06% or less in order to maximize the corrosion resistance. Therefore, it is preferable to limit the content of C in the range of 0.01 to 0.06%.
Si의 함량은 0.2 내지 1.0% 이다.The content of Si is 0.2 to 1.0%.
Si는 탈산 효과를 위하여 일부 첨가되며, 페라이트상 형성 원소로 소둔 열처리 시 페라이트에 농화되는 원소이다.Si is partially added for the deoxidation effect and is an element that is concentrated in ferrite during annealing heat treatment as a ferrite phase forming element.
Si은 적정한 페라이트 상 분율 확보를 위하여 0.2% 이상 첨가하여 한다. 그러나, 1.0% 초과의 과다한 첨가는 페라이트 상의 경도를 급격히 증가시켜서 연신율을 저하시키며, 제강 시 슬래그 유동성을 저하시키고, 산소와 결합하여 개재물을 형성하여 내식성을 저하시킨다. 따라서, Si의 함량을 0.2 내지 1.0%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.Si should be added at least 0.2% to secure an appropriate ferrite phase fraction. However, excessive addition of more than 1.0% sharply increases the hardness of the ferrite phase to lower the elongation, decreases slag fluidity during steelmaking, forms inclusions in combination with oxygen, and lowers corrosion resistance. Therefore, it is preferable to limit the content of Si in the range of 0.2 to 1.0%.
Mn의 함량은 3.5 내지 6.5% 이다.The content of Mn is 3.5 to 6.5%.
Mn은 용탕 유동도 조절, 탈산제 및 질소 고용도를 증가시키는 원소이며, 오스테나이트 형성 원소로 고가의 Ni을 대체하여 첨가된다.Mn is an element which increases melt flow control, deoxidizer and nitrogen solubility, and is added in place of expensive Ni as an austenite forming element.
Mn이 3.5% 미만인 경우, Ni, Cu를 불순물로 관리하는 경우에 다른 오스테나이트 형성 원소인 N 등의 함량을 조절하더라도 적정한 오스테나이트 상분율을 확보하기 어렵다. Mn이 6.5% 초과인 경우, 내식성 확보가 어려워지며, 오스테나이트 상의 과다로 상분율 제어가 어려워진다. 따라서, Mn의 함량을 3.5 내지 6.5%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.If Mn is less than 3.5%, it is difficult to secure a proper austenite phase fraction even when the content of N, which is another austenite forming element, is controlled when Ni and Cu are managed as impurities. When Mn is more than 6.5%, it becomes difficult to ensure corrosion resistance, and it becomes difficult to control the phase ratio due to the excessive austenite phase. Therefore, it is preferable to limit the content of Mn in the range of 3.5 to 6.5%.
Cr의 함량은 18.5 내지 22.5% 이다.The content of Cr is 18.5 to 22.5%.
Cr은 Si와 함께 페라이트 상 안정화 원소로서 페라이트 상 확보에 주된 역할을 할 뿐만 아니라 내식성 확보를 위하여 필수적으로 첨가되는 원소이다.Cr, together with Si, is a ferrite phase stabilizing element that plays an important role in securing the ferrite phase and is an essential element for securing corrosion resistance.
Cr의 함량을 증가시키면 내식성이 증가하나 상 분율 유지를 위하여 고가의 Ni이나, 기타 오스테나이트 형성 원소의 함량을 증가시켜야 한다. 따라서, Cr의 함량을 18.5 내지 22.5%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.Increasing the Cr content increases the corrosion resistance, but the content of expensive Ni or other austenite forming elements must be increased to maintain the phase fraction. Therefore, it is preferable to limit the content of Cr in the range of 18.5 to 22.5%.
N의 함량은 0.05 내지 0.25% 이다.The content of N is 0.05 to 0.25%.
N는 C, Ni과 함께 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하는 원소로, 소둔 열처리 시 오스테나이트 상에 농화가 발생하는 원소 중의 하나이다.N together with C and Ni contributes to stabilization of the austenite phase. N is one of the elements in which thickening occurs in the austenite phase during annealing.
N의 함량을 증가시키면 부수적으로 내식성 증가 및 고강도화를 꾀할 수 있다. 그러나 N 함량이 과도하면, 질소 고용도 초과에 의한 주조 시 질소 포어(Nitrogen Pore) 발생에 의한 표면 결함 유발로 강의 안정된 제조가 어렵게 된다. 따라서, N의 함량은 0.05 내지 0.25%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.Increasing the content of N may additionally increase the corrosion resistance and high strength. However, when the N content is excessive, it is difficult to stably manufacture the steel due to the surface defects caused by the generation of nitrogen pores during casting due to excess nitrogen solubility. Therefore, the content of N is preferably limited to the range of 0.05 to 0.25%.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 Ni: 0.5 이하, Cu: 0.5 이하, Mo: 0.5 이하로 포함할 수 있다.For example, lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention may include Ni: 0.5 or less, Cu: 0.5 or less, Mo: 0.5 or less.
Ni은 Mn, Cu 및 N와 함께 오스테나이트 안정화 원소로, 오스테나이트 상의 안정도 증대에 주된 역할을 한다.Ni, together with Mn, Cu, and N, is an austenite stabilizing element and plays a major role in increasing the stability of the austenite phase.
그러나, 원가절감을 위하여는 가격이 비싼 Ni 함량을 최대한 감소시키는 대신에, 다른 오스테나이트상 형성원소인 Mn과 N을 증가시켜서 Ni의 저감에 의한 상 분율 균형을 충분히 유지할 수 있다. 고가인 Ni로 인한 제품의 제조 비용이 상승되는 것을 방지하기 위해서는 이를 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, Ni의 함량은 불순물로서의 함량을 고려하여 0.5% 이하(0 포함)로 제한한다.However, in order to reduce the cost, instead of reducing the expensive Ni content as much as possible, it is possible to increase the ratio of other austenite phase forming elements Mn and N to sufficiently maintain the balance of the phase fraction by reducing Ni. In order to prevent the manufacturing cost of the product due to expensive Ni from rising, it is preferable not to add it. Therefore, the content of Ni is limited to 0.5% or less (including 0) in consideration of the content as impurities.
Cu는 가공 유기 마르텐사이트 상의 생성에 기인하는 가공 경화를 억제하고, 오스테나이트계 스테인레스강의 연질화에 기여하는 원소이다.Cu is an element which suppresses work hardening resulting from formation of a work organic martensite phase, and contributes to soft nitriding of an austenitic stainless steel.
그러나, 원가절감을 위하여는 가격이 비싼 Cu로 인한 제품의 제조 비용이 상승되는 것을 방지하기 위해서는 이를 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, Cu의 함량은 불순물로서의 함량을 고려하여 0.5% 이하(0 포함)로 제한한다.However, for cost reduction, it is preferable not to add it in order to prevent the manufacturing cost of the product due to the expensive Cu from rising. Therefore, the content of Cu is limited to 0.5% or less (including 0) in consideration of the content as impurities.
Mo은 Cr과 함께 페라이트를 안정화 하면서 내식성 개선에 매우 유효한 원소이다.Mo is a very effective element for improving the corrosion resistance while stabilizing ferrite together with Cr.
그러나, 원가절감을 위하여는 가격이 매우 비싼 Mo로 인한 제품의 제조 비용이 상승되는 것을 방지하기 위해서는 이를 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, Mo의 함량은 불순물로서의 함량을 고려하여 0.5% 이하(0 포함)로 제한한다.However, in order to reduce the cost, it is preferable not to add it in order to prevent the manufacturing cost of the product due to the very expensive Mo from rising. Therefore, the content of Mo is limited to 0.5% or less (including 0) in consideration of the content as impurities.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀플렉스 스테인리스강의 성분계 중 Ni, Cu, Mo 등의 합금 성분을 불순물로 관리하여 이들 성분을 최소화 또는 배제하여 자원을 절약할 수 있고 듀플렉스 스테인리스강의 제조 원가를 최소화할 수 있다. 따라서, Ni, Cu, Mo의 함량이 각각 0.5%를 초과하는 경우 고가 금속인 Ni, Cu, Mo의 함량이 증가하여 제조 원가가 증가하는 문제점이 있다.That is, by managing alloy components such as Ni, Cu, Mo, etc. in the component system of the duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention as impurities, it is possible to save resources by minimizing or excluding these components and to minimize the manufacturing cost of the duplex stainless steel Can be. Therefore, when the content of Ni, Cu, Mo exceeds 0.5%, respectively, there is a problem in that the production cost increases by increasing the content of Ni, Cu, and Mo, which are expensive metals.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀플렉스 스테인리스강은, Cr+Mn: 26.0 내지 28.5% 이고, Cr/Mn: 3.4 내지 4.1 이다.In addition, the duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention is Cr + Mn: 26.0 to 28.5%, Cr / Mn: 3.4 to 4.1.
본 발명은 400계와 200계 스테인리스 장식관을 대체하기 위한 저가의 린 듀플렉스 스테인리스강의 조성에 관한 것이다. 본 발명의 발명자들은 고가의 합금원소인 Ni, Cu 및 Mo을 목표성분이 아닌 불순물로 포함한 저가의 린 듀플렉스 스테인리스강의 성형성을 연구하면서, 인장시험에 의하여 측정되는 연신율이 오히려 낮은 특성을 갖는 스테인리스강이 연신율이 높은 특성을 갖는 스테인리스강에 비하여, 굽힘 가공성이 우수하게 나타나는 특이한 현상을 발견하였다.The present invention relates to the composition of inexpensive lean duplex stainless steel for replacing 400 series and 200 series stainless steel decorative tubes. The inventors of the present invention study the formability of inexpensive lean duplex stainless steel containing Ni, Cu, and Mo, which are expensive alloying elements, as impurities other than target components, and have a relatively low elongation characteristic measured by a tensile test. As compared with the stainless steel which has the characteristic of this elongation high, the unusual phenomenon which was excellent in bending workability was discovered.
이러한 특이한 현상으로부터, Cr 및 Mn의 합을 중량%로 26.0 내지 28.5%로, Cr과 Mn의 비(Cr/Mn)를 3.4 내지 4.1로 조성된 특정 범위에 의하여 한정되는 성분강에서만 우수한 굽힘 가공성이 구현됨을 알 수 있었다.From this unusual phenomenon, excellent bendability only in the component steels defined by the specific range of the sum of Cr and Mn in weight percent of 26.0 to 28.5% and the ratio of Cr and Mn (Cr / Mn) of 3.4 to 4.1 It can be seen that it is implemented.
즉, 본 발명은 Cr 및 Mn의 합을 중량%로 26.0 내지 28.5%로, Cr과 Mn의 비(Cr/Mn)를 3.4 내지 4.1로 제어하여 굽힘 가공시 우수한 성형 특성을 가지는 저가의 스테인리스강을 제공할 수 있다.That is, the present invention controls the ratio of Cr and Mn to 26.0 to 28.5% by weight, and controls the ratio of Cr and Mn (Cr / Mn) to 3.4 to 4.1 to provide inexpensive stainless steel having excellent molding characteristics during bending. Can provide.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 미세조직 내에 페라이트 기지조직의 부피 분율이 50 내지 75% 일 수 있다. 상기 페라이트 기지조직의 부피 분율이 50% 미만인 경우 충분한 내식성을 얻을 수 없으며, 75% 초과인 경우 오스테나이트 조직의 분율이 줄어들어 이에 따라 충분한 가공성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.For example, the lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention may have a volume fraction of ferrite matrix in the microstructure of 50 to 75%. If the volume fraction of the ferrite matrix is less than 50%, sufficient corrosion resistance may not be obtained, and if the volume fraction of the ferrite matrix is greater than 75%, the fraction of the austenite tissue may be reduced, and thus sufficient processability may not be obtained.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 연신율은 30 내지 40% 일 수 있다.For example, the elongation of lean duplex stainless steel according to one embodiment of the present invention may be 30 to 40%.
상기 연신율이 30% 미만인 경우 가공성이 저하되는 문제점이 있으며, 40% 초과인 경우 굽힘 가공시 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 일반적인 경우 연신율이 증가하는 경우 가공성이 증가하는 것으로 여겨져 굽힘 가공성 역시 증가할 것으로 예상되나, 본 발명의 성분계 및 Cr 및 Mn의 총합 및 비율을 만족하는 경우에는 오히려 연신율이 40%을 초과하여 증가하는 경우 굽힘시 크랙이 발생하게 되는 문제점이 있다.If the elongation is less than 30%, there is a problem that the workability is lowered, if more than 40% there is a problem that cracking occurs during bending. In general, when the elongation is increased, the workability is considered to be increased, and the bending workability is also expected to increase. However, when the elongation is more than 40% when the total content and proportion of the component system and Cr and Mn of the present invention are satisfied, There is a problem that cracks occur during bending.
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01 내지 0.06%, Si: 0.2 내지 1.0%, Mn: 3.5 내지 6.5%, Cr: 18.5 내지 22.5%, N: 0.05 내지 0.25%, Ni: 0.5 이하, Cu: 0.5 이하, Mo: 0.5 이하 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Cr+Mn: 26.0 내지 28.5% 이고, Cr/Mn: 3.4 내지 4.1인 듀플렉스 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하고, 열연 강판을 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 열연 소둔 열처리하며, 이후, 냉간 압연, 냉연 강판을 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 냉연 소둔 열처리하고, 산세 처리하여 듀플렉스 스테인리스강을 제조한다.Lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, in weight percent, C: 0.01 to 0.06%, Si: 0.2 to 1.0%, Mn: 3.5 to 6.5%, Cr: 18.5 to 22.5%, N: 0.05 to Duplex stainless steel containing 0.25%, Ni: 0.5 or less, Cu: 0.5 or less, Mo: 0.5 or less, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, Cr + Mn: 26.0 to 28.5%, and Cr / Mn: 3.4 to 4.1 Hot-rolled steel slab, hot-rolled annealing heat treatment of the hot rolled steel sheet at a temperature of 1,050 to 1,150 ℃, and then cold-rolled, cold-rolled steel annealing heat treatment at a temperature of 1,050 to 1,150 ℃, pickling treatment to produce a duplex stainless steel do.
상기 조성의 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브는 통상의 방법으로 후판 압연할 수 있으며, 열연 강판은 두께가 4 내지 20mm 일 수 있다. 예를 들어, 상기 열연 강판은 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 30초 내지 60분 동안 소둔 열처리할 수 있다.The lean duplex stainless steel slab of the above composition may be thick rolled by a conventional method, and the hot rolled steel sheet may have a thickness of 4 to 20 mm. For example, the hot rolled steel sheet may be annealed for 30 seconds to 60 minutes at a temperature of 1,050 to 1,150 ℃.
이후 열연 강판은 통상의 방법으로 냉간 압연할 수 있으며, 냉연 강판은 두께가 0.1 내지 5mm 일 수 있다. 예를 들어, 상기 냉연 강판은 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 10초 내지 60분 동안 소둔 열처리할 수 있다.Thereafter, the hot rolled steel sheet may be cold rolled by a conventional method, and the cold rolled steel sheet may have a thickness of 0.1 to 5 mm. For example, the cold rolled steel sheet may be annealed for 10 seconds to 60 minutes at a temperature of 1,050 to 1,150 ℃.
이하 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Through the following examples will be described in more detail the present invention.
발명강 및 비교강Invention steel and comparative steel
하기 표 1의 각 발명강들 및 비교강들에 따른 성분계를 포함하도록 각각 진공유도 용해로에서 140mm두께의 50kg 잉곳(ingot)의 형태로 주조하였다. 주조된 잉곳은 1,250℃의 가열로에서 3시간 숙열과정을 거친 후, 판폭 200mm, 두께 4mm로 열간 압연하였으며, 열간 압연 후 공냉하였다. 공냉된 열간 압연판에 대하여 1,100℃의 온도에서 1분간 열연 소둔을 실시하였으며, 산세 후 1.5mm의 두께까지 각각 냉간 압연되었다. 냉간 압연판은 1,100℃의 온도에서 30초간 냉연 소둔되었으며, 산세를 거쳐 듀플렉스 스테인리스 냉연 강판 시편을 제조하였다.In order to include the component system according to each of the inventive steels and comparative steels of Table 1, each cast in the form of a 50 kg ingot of 140 mm thickness in a vacuum induction melting furnace. The cast ingot was subjected to a three-hour aging process in a heating furnace at 1,250 ° C., and then hot rolled to a plate width of 200 mm and a thickness of 4 mm, followed by air cooling. Hot-rolled annealing was performed on the air-cooled hot rolled plate at a temperature of 1,100 ° C. for 1 minute, and then cold rolled to a thickness of 1.5 mm after pickling. The cold rolled sheet was cold rolled and annealed at a temperature of 1,100 ° C. for 30 seconds, and pickled to prepare a duplex stainless steel cold rolled steel sheet specimen.
CrCr MnMn SiSi CC NN Cr+MnCr + Mn Cr/MnCr / Mn
발명강1Inventive Steel 1 20.920.9 6.106.10 0.420.42 0.0220.022 0.1780.178 27.027.0 3.433.43
발명강2Inventive Steel 2 22.122.1 6.026.02 0.410.41 0.0150.015 0.1920.192 28.128.1 3.673.67
발명강3Invention Steel 3 21.221.2 6.006.00 0.390.39 0.0500.050 0.1950.195 27.227.2 3.533.53
발명강4Inventive Steel 4 22.122.1 5.995.99 0.400.40 0.0500.050 0.1830.183 28.128.1 3.693.69
발명강5Inventive Steel 5 21.121.1 5.915.91 0.400.40 0.0580.058 0.2150.215 27.027.0 3.573.57
비교강1Comparative Steel 1 19.019.0 6.006.00 0.410.41 0.0190.019 0.1840.184 25.025.0 3.173.17
비교강2Comparative Steel 2 19.719.7 5.855.85 0.420.42 0.0180.018 0.1820.182 25.625.6 3.373.37
비교강3Comparative Steel 3 19.019.0 6.076.07 0.370.37 0.0490.049 0.1880.188 25.125.1 3.133.13
비교강4Comparative Steel 4 19.919.9 6.106.10 0.390.39 0.0500.050 0.1890.189 26.026.0 3.263.26
비교강5Comparative Steel 5 20.920.9 5.015.01 0.710.71 0.1000.100 0.1050.105 25.925.9 4.174.17
비교강6Comparative Steel 6 21.221.2 3.923.92 0.380.38 0.0980.098 0.1030.103 25.125.1 5.415.41
소재의 페라이트 분율은 4mm 두께의 열연소둔상태의 소재에 대하여 페라이트스코프(Ferritescope)를 사용하여 계측하였다. 페라이트스코프는 소재의 자성을 활용하여 페라이트 상의 분율을 측정하는 기기이며, Fisher사의 "Ferritescope MP30"을 사용하여 페라이트 분율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.The ferrite fraction of the material was measured using a ferrite scope on a 4 mm thick hot-annealed material. Ferrite scope is a device for measuring the fraction of the ferrite phase by using the magnetism of the material, it is shown in Table 2 by measuring the ferrite fraction using Fisher's "Ferritescope MP30".
1.5mm두께의 냉연 소둔판으로부터 압연에 수직한 방향으로 길이 180mm, 폭 20mm의 시편을 가공하여 굽힘 시험편으로 사용하였다. 굽힘 시험은 먼저 모서리의 반경이 1.5mm인 펀치(punch)를 사용하여 10 ton 크기의 힘(force)으로 90° 굽힘을 실시하였으며, 그 후에 180도까지의 굽힘을 추가로 실시하였다. 180° 굽힘 시험 결과 시료의 파단여부를 관찰하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.A specimen of 180 mm in length and 20 mm in width was processed from a 1.5 mm thick cold rolled annealing plate in the direction perpendicular to rolling and used as a bending test piece. In the bending test, a 90 ° bend was first performed with a force of 10 ton size using a punch having a corner radius of 1.5 mm, followed by additional bending up to 180 degrees. The 180 ° bending test result was observed whether the sample was broken, and the results are shown in Table 2 below.
비교예 및 발명예 강들에 대한 인장실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 인장시험은 1.5mm두께의 냉연 소둔판으로부터 압연방향과 수직하게 gage length 50mm, 폭 12.5mm의 시편을 채취하여, 분당 20mm의 인장속도로 상온 인장시험을 실시하였다. 시료 별로 각각 5회의 인장시험을 실시한 후의 재질특성을 하기 표 2에 나타내었다.Tensile test results for Comparative Examples and Inventive Steels are shown in Table 2 below. In the tensile test, specimens having a gage length of 50 mm and a width of 12.5 mm were taken from a cold rolled annealing plate having a thickness of 1.5 mm and perpendicular to the rolling direction. The material properties after five tensile tests each sample are shown in Table 2 below.
페라이트 분율(%)Ferrite fraction (%) YS(MPa)YS (MPa) TS(MPa)TS (MPa) EL(%)EL (%) 굽힘 크랙Bending crack
발명강1Inventive Steel 1 6363 423423 670670 33.733.7 미발생Not Occurred
발명강2Inventive Steel 2 7171 398398 643643 31.431.4 미발생Not Occurred
발명강3Invention Steel 3 5656 456456 703703 34.834.8 미발생Not Occurred
발명강4Inventive Steel 4 6464 423423 670670 32.532.5 미발생Not Occurred
발명강5Inventive Steel 5 6060 406406 672672 33.333.3 미발생Not Occurred
비교강1Comparative Steel 1 4545 473473 839839 33.433.4 발생Occur
비교강2Comparative Steel 2 5555 434434 689689 45.145.1 발생Occur
비교강3Comparative Steel 3 3636 476476 883883 33.833.8 발생Occur
비교강4Comparative Steel 4 4545 476476 754754 43.743.7 발생Occur
비교강5Comparative Steel 5 5959 415415 678678 32.732.7 발생Occur
비교강6Comparative Steel 6 6262 401401 668668 31.731.7 발생Occur
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명의 발명강들은 굽힘 크랙이 발생하지 않았으나, 비교강들에서는 모두 굽힘 크랙이 발생함을 알 수 있다.Referring to Tables 1 and 2, the inventive steels of the present invention did not have bending cracks, but it can be seen that all of the comparative steels had bending cracks.
도 1은 본 발명의 발명예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강을 이용하여 180° 굽힘 가공 후의 가공 표면을 촬영한 사진이다. 도 2는 본 발명의 비교예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강을 이용하여 180° 굽힘 가공 후의 가공 표면을 촬영한 사진이다.Figure 1 is a photograph of the processed surface after 180 ° bending using lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a photograph of the processed surface after 180 ° bending using lean duplex stainless steel according to a comparative example of the present invention.
구체적으로 도 1은 상기 발명강 1에 대한 180° 굽힘 가공 후의 가공 표면 사진이며, 도 2는 상기 비교강 6에 대한 180° 굽힘 가공 후의 가공 표면 사진이다.Specifically, FIG. 1 is a photograph of the processed surface after the 180 ° bending for the inventive steel 1, and FIG. 2 is a photograph of the processed surface after the 180 ° bending for the comparative steel 6.
즉, 도 1을 참조하면, 굽힘 가공 후에도 크랙이 발생하지 않아 굽힘 가공 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 도 2를 참조하면, 굽힘 가공에 의하여 표면 크랙이 심하게 발생되어 있음을 알 수 있다.That is, referring to FIG. 1, cracks do not occur even after bending, and thus, bending characteristics may be excellent. Referring to Figure 2, it can be seen that the surface cracks are badly generated by the bending process.
상기 표 2를 참조하면, 인장시험에 따른 스테인리스강의 연신율이 높더라도 본 발명에서의 Cr+Mn 및 Cr/Mn의 파라미터를 만족하지 못하는 경우에는 굽힘 가공성이 저하됨을 알 수 있다.Referring to Table 2, even if the elongation of the stainless steel according to the tensile test is high, the bending workability is lowered when the parameters of Cr + Mn and Cr / Mn in the present invention are not satisfied.
보다 구체적으로 상기 비교강 2 및 비교강 4의 경우 각각 연신율이 45.1%, 43.7%로 다른 강들에 비하여 연신율이 가장 우수하지만, 180° 굽힘 가공 후에 모두 크랙이 발생함을 알 수 있다. 따라서, 이는 본 발명에서 목적하는 바와 같이, Cr 및 Mn에 관한 파라미터, 즉, Cr+Mn 및 Cr/Mn의 제어가 굽힘 가공성을 확보하는데 가장 중요함을 알 수 있다.More specifically, in the case of Comparative Steel 2 and Comparative Steel 4, the elongation is 45.1% and 43.7%, respectively. The elongation is the highest compared to other steels, but it can be seen that cracks occur after 180 ° bending. Therefore, it can be seen that the control of the parameters relating to Cr and Mn, that is, Cr + Mn and Cr / Mn, as desired in the present invention, is the most important for securing bending workability.
따라서, 듀플렉스 스테인리스강의 우수한 굽힘 가공성을 확보하기 위해서는 성분원소인 크롬과 망간의 합(Cr+Mn)이 중량%로 26.0 내지 28.5%이고, 중량%로 크롬과 망간의 비(Cr/Mn)가 3.4 내지 4.1로 제어되어야 함을 알 수 있다.Therefore, in order to secure excellent bendability of duplex stainless steel, the sum of chromium and manganese (Cr + Mn), which is a component element, is 26.0 to 28.5% by weight, and the ratio of chromium and manganese (Cr / Mn) by weight is 3.4. It can be seen that it should be controlled to 4.1.
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.As described above, exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and a person of ordinary skill in the art may be within the scope and spirit of the following claims. It will be understood that various changes and modifications are possible.
본 발명의 실시예들에 따른 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강은 굽힘 가공성이 우수하여 실외 장식관 또는 실내 구조관 등 다양하게 적용 가능하다.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability according to embodiments of the present invention is excellent in bending workability and can be variously applied such as an outdoor decorative pipe or an indoor structural pipe.

Claims (4)

  1. 중량%로, C: 0.01 내지 0.06%, Si: 0.2 내지 1.0%, Mn: 3.5 내지 6.5%, Cr: 18.5 내지 22.5%, N: 0.05 내지 0.25%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, By weight, C: 0.01-0.06%, Si: 0.2-1.0%, Mn: 3.5-6.5%, Cr: 18.5-22.5%, N: 0.05-0.25%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities ,
    Cr+Mn: 26.0 내지 28.5% 이고, Cr/Mn: 3.4 내지 4.1 인 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability with Cr + Mn: 26.0 to 28.5% and Cr / Mn: 3.4 to 4.1.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    Ni: 0.5% 이하, Cu: 0.5% 이하, Mo: 0.5% 이하로 포함하는 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability including Ni: 0.5% or less, Cu: 0.5% or less, and Mo: 0.5% or less.
  3. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    미세조직 내에 페라이트 기지조직의 부피 분율이 50 내지 75% 인 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강.Lean duplex stainless steel with excellent bendability with a volume fraction of ferrite matrix in the microstructure of 50 to 75%.
  4. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 스테인리스강의 연신율은 30 내지 40% 인 굽힘 가공성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강.Lean duplex stainless steel having excellent bending workability, the elongation of the stainless steel is 30 to 40%.
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