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KR101279052B1 - 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101279052B1
KR101279052B1 KR1020090129743A KR20090129743A KR101279052B1 KR 101279052 B1 KR101279052 B1 KR 101279052B1 KR 1020090129743 A KR1020090129743 A KR 1020090129743A KR 20090129743 A KR20090129743 A KR 20090129743A KR 101279052 B1 KR101279052 B1 KR 101279052B1
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은, wt%로, 탄소(C): 0.02 이상 0.08 이하, 질소(N): 0.01 이상 0.05 이하, 실리콘(Si): 0.01 이상 0.5 이하, 망간(Mn): 0.01 이상 0.7 이하, 인(P): 0.001 이상 0.035 이하, 황(S): 0.001 이상 0.005 이하, 크롬(Cr): 15.0 이상 17.0 이하, 니켈(Ni): 0.001 이상 0.5 이하, 구리(Cu): 0.01 이상 0.5 이하, 알루미늄(Al): 0.01 이상 0.2 이하, 타이타늄(Ti): 0.01 이상 0.1 이하, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판으로서, 아래 식으로 계산되는 최대 오스테나이트 분율(gmax(%))이 0 보다 크고 30 이하인 페라이트계 스테인리스 강판을 제공한다.
gmax=420*C+470*N+23*Ni+9*Cu+10*Mn+180-11.5*Cr-11.5*Si-12.0*Mo-52.0*Al
스테인리스, 리징, 소둔, 열연

Description

내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법{Ferritic stainless steel sheet with excellent ridging resistance and manufacturing method thereof}
본 발명은 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
각종 주방용품, 자동차 부품에 널리 사용되는 페라이트계 스테인리스 냉연제품은 딥드로잉(Deep Drawing)과 같은 성형가공 시 줄무늬 모양의 리징(Ridging)결함이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 리징 결함은 제품의 외관을 나쁘게 할 뿐만 아니라 리징이 심하게 발생할 경우 성형 후에 연마공정이 추가되기 때문에 제조단가가 높아지는 문제점이 있다.
리징의 원인은 아직까지 명확하게 밝혀지지 않았지만 대개 다음과 같이 알려져 왔다. 최종 냉연소둔판에서 다른 집합조직을 가지는 부위의 소성이방성에 의해 표면에 요철로 나타나게 되는데, 특히 조대한 주조조직에 기인하여 열연판에 존재하는 (001)[1-10] 결정방위를 가지는 조대한 결정립군(群)의 형성에 의한 것으로 알려져 있다. 이러한 조대한 결정립군은 냉간 압연 후에도 그대로 밀집하여 있어 리징을 발생시키게 되므로, 열연 및 소둔 공정에서부터 조대한 결정립군을 효과적 으로 감소시켜야 한다.
그러나 일반적인 스테인리스 430강의 경우 최대 오스테나이트 비율(gmax)이 높아 소둔 온도를 높이지 못하고 낮은 온도에서 오랫동안 열처리를 하여 재결정을 시키기 때문에 조대한 결정립 분해에 비효율적이며 오랜 열처리로 인한 에너지 소모가 심하고 생산성 저하가 문제 된다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 열연 소둔 공정의 연속화 또는 생략화에 관한 내용이 일본특허 JP1978-040625, JP2002-275595, JP2006-328525 등에 기술되어 있다. 그러나 최대 오스테나이트 비율이 높은 경우 열연소둔판의 충격특성을 저하시키고, 잔류 마르텐사이트 상에 의해 표면결함이 발생할 우려가 있다.
본 발명은 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스 강판은, wt%로, 탄소(C): 0.02 이상 0.08 이하, 질소(N): 0.01 이상 0.05 이하, 실리콘(Si): 0.01 이상 0.5 이하, 망간(Mn): 0.01 이상 0.7 이하, 인(P): 0.001 이상 0.035 이하, 황(S): 0.001 이상 0.005 이하, 크롬(Cr): 15.0 이상 17.0 이하, 니켈(Ni): 0.001 이상 0.5 이하, 구리(Cu): 0.01 이상 0.5 이하, 알루미늄(Al): 0.01 이상 0.2 이하, 타이타늄(Ti): 0.01 이상 0.1 이하, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판으로서, 아래 식으로 계산되는 최대 오스테나이트 분율(gmax(%))이 0 보다 크고 30 이하일 수 있다.
gmax=420*C+470*N+23*Ni+9*Cu+10*Mn+180-11.5*Cr-11.5*Si-12.0*Mo-52.0*Al
또한, 아래 식으로 표현되는 Ac1(°C)이 900 °C 이상일 수 있다.
Ac1=310+35*(Cr+1.72*Mo+2.09*Si+4.86*Nb+8.29*V+1.77*Ti +21.4*Al+46*B-7.14*C-8*N-3.28*Ni-1.89*Mn-0.51*Cu)
또한, 최대 오스테나이트 분율(gmax(%))과 Ac1(°C)의 관계가 아래 식을 만족할 수 있다.
0 < gmax*Ac1 < 200
또한, 알루미늄(Al), 질소(N) 및 탄소(C)의 관계가 아래 식을 만족할 수 있다.
2 < Al/(C+N) < 5
또한, 결정립 내 경도(A(Hv))와 마르텐사이트 분율(α’ fraction(%))의 관계가 아래 식을 만족할 수 있다.
0 < A+4*(α’ fraction) < 250
또한, 샤피 충격 에너지가 5 Kgf/㎟ 이상일 수 있다.
또한, 압연 방향으로의 내리징성이 약한 방위의 면적 분율과 내리징성이 강한 방위의 면적 분율의 관계가 아래 식을 만족할 수 있다.
0< f((001)[1 -1 0])/{f((221)[16 -17 2])+f((223)[2 -23 14])+f((554)[-1 -3 5])} < 0.8
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법은, wt%로, 탄소(C): 0.02 이상 0.08 이하, 질소(N): 0.01 이상 0.05 이하, 실리콘(Si): 0.01 이상 0.5 이하, 망간(Mn): 0.01 이상 0.7 이하, 인(P): 0.001 이상 0.035 이하, 황(S): 0.001 이상 0.005 이하, 크롬(Cr): 15.0 이상 17.0 이하, 니켈(Ni): 0.001 이상 0.5 이하, 구리(Cu): 0.01 이상 0.5 이하, 알루미늄(Al): 0.01 이상 0.2 이하, 타이타늄(Ti): 0.01 이상 0.1 이하, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하는 슬래브를 열간 압연하여 열연 강판을 제공하는 단계, 상기 열연 강판을 1°C/초 이상 으로 승온하고, Ac1보다 30°C 이상 높은 온도에서 0 ~ 300초 동안 유지한 후 냉각하는 제1 연속 소둔 단계, 상기 제1 연속 소둔 단계를 거친 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판을 제공하는 단계 및 상기 냉연 강판을 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 연속 소둔 단계에서 상기 열연 강판을 10°C/초보다 높은 속도로 냉각하고, 상기 냉각된 열연 강판을 1°C/초 이상으로 승온하고, Ac1 이하에서 0 ~ 300초 동안 유지한 후 10°C/초보다 높은 속도로 냉각하는 제2 연속 소둔 단계
를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 연속 소둔 단계에서, 상기 열연 강판을 10°C/초보다 낮은 속도로 냉각할 수 있다.
또한, 상기 열연 강판을 제공하는 단계는, 상기 슬래브를 1000°C 이상 1200°C 이하로 가열하는 단계 및 상기 가열된 슬래브를 압연 개시 온도 1150°C 이하, 압연 종료 온도 800°C 이상으로 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법을 제공한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명 한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 명세서 전체에서 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스 강판 제조 방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법은 슬래브를 제공하는 단계(S10), 슬래브를 가열하는 단계(S20), 슬래브를 열간 압연하는 단계(S30) 및 열연 강판을 연속 소둔하는 단계(S40)를 포함한다. 이외에 페라이트계 스테인리스 강판 제조 방법은 다른 단계를 더 포함할 수도 있다.
단계(S10)에서는 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하기 위하여 슬래브를 제공한다. 슬래브는, wt%로, 탄소(C): 0.02 이상 0.08 이하, 질소(N): 0.01 이상 0.05 이하, 실리콘(Si): 0.01 이상 0.5 이하, 망간(Mn): 0.01 이상 0.7 이하, 인(P): 0.001 이상 0.035 이하, 황(S): 0.001 이상 0.005 이하, 크롬(Cr): 15.0 이상 17.0 이하, 니켈(Ni): 0.001 이상 0.5 이하, 구리(Cu): 0.01 이상 0.5 이하, 알루미늄(Al): 0.01 이상 0.2 이하, 나머지 Fe 및 불순물을 포함한다.
탄소(C)의 양은 0.02 wt% 이상 0.08 wt% 이하이다. 탄소(C)의 양이 0.02 wt% 미만이면 고순도 제품을 만들기 위한 정련 가격이 비싸지고 0.08 wt%를 초과하면 소재가 경질화하여 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
질소(N)의 양은 0.01 wt% 이상 0.05 wt% 이하이다. 질소(N)의 양이 0.01 wt% 미만이면 고순도 제품을 만들기 위한 정련 가격이 비싸지는 문제가 있고 0.05 wt%를 초과하면 소재가 경질화하여 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
실리콘(Si)의 양은 0.01 wt% 이상 0.5 wt% 이하이다. 실리콘(Si)의 양이 0.01 wt% 미만이면 정련 가격이 비싸지는 문제가 있고 0.5 wt%를 초과하면 내식성과 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
망간(Mn)의 양은 0.01 wt% 이상 0.7 wt% 이하이다. 망간(Mn)의 양이 0.01 wt% 미만이면 정련 가격이 비싸지는 문제가 있고 0.7 wt%를 초과하면 내식성과 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
인(P)의 양은 0.001 wt% 이상 0.035 wt% 이하이다. 인(P)의 양이 0.001 wt% 미만이면 정련 가격이 비싸지는 문제가 있고 0.035 wt%를 초과하면 내식성과 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
황(S)의 양은 0.001 wt% 이상 0.005 wt% 이하이다. 황(S)의 양이 0.001 wt% 미만이면 정련 가격이 비싸지는 문제가 있고 0.005 wt%를 초과하면 내식성과 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
크롬(Cr)의 양은 15.0 wt% 이상 17.0 wt% 이하이다. 크롬(Cr)의 양이 15.0 wt% 미만이면 내식성 및 내 고온 산화성이 나빠지는 문제가 있고 17.0 wt%를 초과하면 가공성이 나빠지고 원가가 상승하는 문제가 있다.
니켈(Ni)의 양은 0.001 wt% 이상 0.5 wt% 이하이다. 니켈(Ni)의 양이 0.001 wt% 미만이면 내식성이 떨어지는 문제가 있고 0.5 wt%를 초과하면 원가가 상승하는 문제가 있다.
구리(Cu)의 양은 0.01 wt% 이상 0.5 wt% 이하이다. 구리(Cu)의 양이 0.01 wt% 미만이면 내식성이 떨어지는 문제가 있고 0.5 wt%를 초과하면 가공성이 저하되는 문제가 있다.
알루미늄(Al)의 양은 0.01 wt% 이상 0.2 wt% 이하이다. 알루미늄(Al)의 양이 0.01 wt% 미만이면 고용 질소(N)이 증가하는 문제가 있고 0.2 wt%를 초과하면 Al2O3계 개재물이 증가해 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
타이타늄(Ti)의 양은 0.01 wt% 이상 0.1 wt% 이하이다. 타이타늄(Ti)의 양이 0.01 wt% 미만이면 연주 슬래브의 결정립이 커지고 고용 탄소(C) 및 질소(N)가 증가하는 문제가 있고 0.1 wt%를 초과하면 타이타늄(Ti)계 개재물이 증가하여 표면결함이 발생하는 문제가 있다.
또한, 슬래브의 최대 오스테나이트 분율(gmax(%))은 아래 식(1)로 계산되며 0 %보다 크고 30 % 이하이다.
gmax(%) = 420*C+470*N+23*Ni+9*Cu+10*Mn+180-11.5*Cr-11.5*Si-12.0*Mo-52.0*Al
최대 오스테나이트 분율이 30%를 넘는 경우 조대한 결정립군이 냉간 압연 및 소둔 후에도 잔존하여 리징(ridging)이 발생할 가능성이 높다.
또한, 최대 오스테나이트 분율을 30% 이하로 제어하기 위해 알루미늄(Al), 질소(N) 및 탄소(C)의 함량을 제어해야 한다. 본 발명의 실시예에서 알루미늄(Al), 질소(N) 및 탄소(C)의 관계는 아래 식(2)를 만족한다.
2 < Al/(C+N) < 5
Al/(C+N) < 2 인 경우, 즉 알루미늄(Al)이 탄소(C) 및 질소(N)에 비해 너무 적으면 결정립 내에 고용 탄소(C)와 질소(N)가 많아서 열연 소둔판의 충격 특성이 나빠지는 문제가 있고, Al/(C+N) > 5 인 경우, 즉 알루미늄(Al)이 탄소(C) 및 질소(N)에 비해 너무 많으면 최대 오스테나이트 분율이 낮아져 열간 압연시 중심부의 핫밴드 조직이 잔존하여 리징을 악화시키는 문제가 있다.
한편, 아래 식(3)으로 표현되는 Ac1(°C)은 900 °C 이상이다.
Ac1=310+35*(Cr+1.72*Mo+2.09*Si+4.86*Nb+8.29*V+1.77*Ti +21.4*Al+46*B-7.14*C-8*N-3.28*Ni-1.89*Mn-0.51*Cu)
Ac1이 900 °C보다 낮은 경우 소둔 온도가 낮아 열연판의 재결정이 충분히 일어나지 않아서 결과적으로 리징이 발생할 가능성이 높다.
슬래브의 최대 오스테나이트 분율과 Ac1은 아래 식(4)를 만족한다.
0 < gmax*Ac1 < 200
gmax*Ac1 > 200 인 경우에는 잔류 마르텐사이트 상(phase)이 증가하여 열연 소둔판의 충격 특성이 나빠질 수 있다.
최대 오스테나이트 분율이 높은 페라이트계 스테인리스 강의 경우, 오스테나이트로 역변태되는 온도인 Ac1이 낮고 열간 압연 후 생성된 잔류 마르텐사이트를 탄화물로 변태시키기 위해 Ac1 온도 이하에서 장시간 열처리하는 열연 상소둔법이 널리 쓰인다. 이 방법을 쓰면 장시간 열처리를 해야 하므로 에너지를 많이 소비하고 생산성이 저하된다. 또한, 상대적으로 저온에서 열처리하기 때문에 열연판 조직이 재결정보다는 대부분 회복으로 변형조직이 분해되기 때문에, 열간 압연 시 열연판의 중심부에서 발생하는 평면 변형에 의해 형성되어 압연안정방위((001)[1-10])를 가진 조대한 변형 집합조직 결정립군이 그대로 잔존하는 경향이 있다. 이러한 조대한 결정립군은 냉간 압연 및 소둔 후에도 잔존할 가능성이 높기 때문에 최종 제품 성형 시 리징을 발생시킬 가능성이 높다.
본 발명의 실시예에서는 최대 오스테나이트 분율을 30% 이하로 유지하고 Ac1을 900 °C 이상으로 유지하는 한편 오스테나이트 분율과 Ac1을 곱한 값을 200 미만으로 제어함으로써 리징 발생을 방지할 수 있다.
단계(S20)에서는 전술한 조성을 가진 슬래브를 가열한다. 가열 온도는 1100℃ 내지 1150℃일 수 있다. 가열 온도가 1100℃ 미만이면 슬라브 내의 주조조직이 잔존하거나 합금원소의 편석이 제거되지 않는 문제가 있고, 1150℃를 넘으면 오스테나이트 결정립의 과도한 입성장이 발생하여 가공성이 나빠지거나 국부적인 망간(Mn) 및 구리(Cu)의 편석 발생으로 고온 연성이 나빠지는 문제가 있다.
단계(S30)은 가열된 슬래브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조한다. 단계(S30)은 슬래브를 1000°C 이상 1200°C 이하로 가열하는 단계를 포함하고, 가열 된 슬래브를 압연 개시 온도 1150°C 이하, 압연 종료 온도 800°C 이상으로 열간 압연하는 단계를 포함한다.
단계(S40)은 열연 강판을 연속 소둔하는 단계이다. 단계(S40)에서는 열연 강판을 1°C/초 이상으로 승온하고, Ac1보다 30°C 이상 높은 온도에서 0 ~ 300초 동안 유지한 후 냉각할 수 있다. 냉각 속도는 10°C/초보다 높을 수도 있고 10°C/초보다 낮을 수도 있다.
냉각 속도가 10°C/초보다 낮은 경우에는 소둔(1차 소둔) 후 열연 강판을 냉간 압연 단계로 보낸다. 반면, 냉각 속도가 10°C/초보다 높은 경우, 냉각된 열연 강판을 1°C/초 이상으로 승온하고, Ac1 이하에서 0 ~ 300초 동안 유지한 후 10°C/초 이상으로 냉각하는 2차 소둔 단계를 거칠 수 있다. 이 경우 열연 강판의 충격 특성을 향상시킬 수 있고 최종 제품의 내리징성도 향상시킬 수 있다. 도2는 1차 소둔 단계를 나타내고 도3은 1차 및 2차 소둔 단계를 나타낸다.
다음으로, 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판을 제공하는 단계 및 냉연 강판을 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하는 단계를 더 거칠 수 있다.
이와 같이 제조된 페라이트계 스테인리스 강판의 결정립 내 초미세 경도(A(Hv))와 마르텐사이트 분율(α’ fraction (%))의 관계가 아래 식(5)을 만족할 수 있다.
0 < A+4*(α’ fraction) < 250
또한, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페라이트계 스테인리스 강판의 샤피 충격 에너지(Charpy impact energy)는 5 Kgf/㎟ 이상일 수 있다. 충격 에너지가 5 Kgf/㎟ 미만인 경우 충격 특성이 나쁘므로 양호한 통판성(강판이 공정을 통과하는 정도)을 확보하기 어렵다.
도4는 초미세 경도기로 측정한 결정립내 경도(A)와 잔류 마르텐사이트 분율(α' fraction)로부터 계산된 [A(Hv)]+4*[α' fraction(%)] 값과 상온 충격 시험으로부터 구한 샤피 충격 에너지 값의 분포를 나타낸다. 또한, 도5는 종래 기술에 따라 제조한 페라이트계 스테인리스 강판의 리징 높이와 본 발명의 실시예에 따라 제조한 페라이트계 스테인리스 강판의 리징 높이의 분포를 샤피 충격 에너지 값과 함께 나타냈다.
한편, 제조된 페라이트계 스테인리스 강판의 EBSD 결정립 방위 분석에서 압연 방향(0°)으로 내리징성이 약한 방위의 면적 분율과 내리징성이 강한 방위의 면적 분율의 관계가 아래 식(6)을 만족할 수 있다.
0< f((001)[1 -1 0])/{f((221)[16 -17 2])+f((223)[2 -23 14])+f((554)[-1 -3 5])} < 0.8
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
아래 표1에 나타난 조성을 가지는 슬래브를 사용하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다. 각 슬래브의 성분 파라미터를 아래 표2에 나타냈다.
강종 Al C N Si Mn P S Cr Ni Cu Ti 기타
A 0.145 0.03 0.03 0.25 0.5 0.02 0.003 16.2 0.1 0.05 0.05 잔부 Fe 및 불순물
B 0.164 0.02 0.035 0.29 0.495 0.003 0.003 16.25 0.203 0.101 0.048
C 0.11 0.053 0.021 0.301 0.5 0.003 0.003 16.21 0.205 0.052 0.052
D 0.12 0.06 0.025 0.3 0.5 0.02 0.003 16.2 0.21 0.05 0.053
E 0.310 0.032 0.024 0.298 0.510 0.003 0.003 16.22 0.195 0.055 0.049
F 0.080 0.072 0.052 0.302 0.505 0.003 0.003 16.23 0.200 0.045 0.051
강종 Al/(C+N) gmax (%) Ac1 (℃) gmax * Ac1
A 2.4 18 943 167
B 3.0 17 950 158
C 1.5 27 905 242
D 1.4 31 909 284
E 5.5 9 1063 93
F 0.6 51 874 441
표1의 A강종의 조성을 가지는 슬래브를 두께 60mm와 폭 180mm로 제조한 후 1130℃에서 60분간 가열하였다. 가열된 슬래브를 압연개시온도 1105℃ 및 압연종료온도 815℃로 열간 압연하여 두께 3.2mm의 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 5.7℃/초로 1013℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 3.6℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
실험예2
실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 12.4℃/초로 1113℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 5.1℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
실험예3
실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 5.7℃/초로 1013℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 460℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 3.0℃/초로 913℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 405℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
실험예4
실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 12.4℃/초로 1113℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 510℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 3.0℃/초로 913℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 405℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예1
표1의 B강종의 조성을 가지는 슬래브를 사용한 것을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 0.008℃/초로 840℃까지 승온하여 300분간 소둔하고 0.011℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예2
비교예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 3.1℃/초로 920℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 410℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예3
비교예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 4.0℃/초로 970℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 435℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예4
비교예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 3.1℃/초로 920℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 410℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 3.1℃/초로 920℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 410℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예5
비교예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 4.0℃/초로 970℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 435℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 3.1℃/초로 920℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 410℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예6
표1의 C강종의 조성을 가지는 슬래브를 사용한 것을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 2.6℃/초로 875℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 385℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예7
비교예6과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 3.1℃/초로 925℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 410℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예8
비교예6과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 4.0℃/초로 975℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 435℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예9
비교예6과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 8.9℃/초로 1075℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 485℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예10
표1의 D강종의 조성을 가지는 슬래브를 사용한 것을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 2.6℃/초로 879℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 385℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 2.6℃/초로 879℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 385℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예11
비교예10과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 3.1℃/초로 929℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 410℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 2.6℃/초로 879℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 385℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예12
비교예10과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 8.9℃/초로 1079℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 485℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 2.6℃/초로 879℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 385℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예13
표1의 E강종의 조성을 가지는 슬래브를 사용한 것을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 11.9℃/초로 1133℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 516℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예14
비교예13과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 11.9℃/초로 1133℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 516℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 6.4℃/초로 1033℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 470℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예15
표1의 F강종의 조성을 가지는 슬래브를 사용한 것을 제외하고는 실험예1과 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 3.6℃/초로 944℃까지 승온하여 1분간 소둔하고 420℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
비교예16
비교예15와 동일한 방법으로 열연 강판을 제조하였다. 제조된 열연 강판을 3.6℃/초로 944℃까지 승온하여 1분간 1차 소둔하고 420℃/초로 냉각하였다. 냉각된 열연 강판을 2.1℃/초로 844℃까지 승온하여 1분간 2차 소둔하고 365℃/초로 냉각하였다. 권취한 열연 강판을 풀어서 냉간 압연해 냉연 강판을 제조하였으며 제조된 냉연 강판을 900℃ 이하에서 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하였다.
실험예와 비교예에 따른 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법을 정리하면 아래 표3과 같다.
강종 1차 소둔 2차 소둔
승온 속도 (℃/초) 소둔 온도-Ac1 (℃) 소둔 시간 (분) 냉각 속도 (℃/초) 승온 속도 (℃/초) 소둔 온도-Ac1 (℃) 소둔 시간 (분) 냉각 속도 (℃/초)
실험예1 A 5.7 70 1 3.6 - - -
실험예2 A 12.4 170 1 5.1 - - -
실험예3 A 5.7 70 1 460 3.0 -30 1 405
실험예4 A 12.4 170 1 510 3.0 -30 1 405
비교예1 B 0.008 -110 300 0.011 - - -
비교예2 B 3.1 -30 1 410 - - -
비교예3 B 4.0 20 1 435 - - -
비교예4 B 3.1 -30 1 410 3.1 -30 1 410
비교예5 B 4.0 20 1 435 3.1 -30 1 410
비교예6 C 2.6 -30 1 385 - - -
비교예7 C 3.1 20 1 410 - - -
비교예8 C 4.0 70 1 435 - - -
비교예9 C 8.9 170 1 485 - - -
비교예10 D 2.6 -30 1 385 2.6 -30 1 385
비교예11 D 3.1 20 1 410 2.6 -30 1 385
비교예12 D 8.9 170 1 485 2.6 -30 1 385
비교예13 E 11.9 70 1 516 - - - -
비교예14 E 11.9 70 1 516 6.4 -30 1 470
비교예15 F 3.6 70 1 420 - - - -
비교예16 F 3.6 70 1 420 2.1 -30 1 365
전술한 방법으로 제조한 페라이트계 스테인리스 강판의 물성을 측정하여 아래 표4에 나타냈다. 측정한 물성은 결정립 내 초미세 경도(A(Hv))와 마르텐사이트 분율(α’ fraction (%))의 관계, 샤피 충격 에너지, 압연 방향으로의 내리징성이 약한 방위의 면적 분율과 내리징성이 강한 방위의 면적 분율의 비, 통판성, 리징 등급이다.
EBSD 결정립 방위 분석에서 압연 방향(0°)으로 내리징성이 강한 방위들((221)[16 -17 2], (223)[2 -23 14], (554)[-1 -3 5])의 면적 분율에 대한 (001)[1-10] 방위의 면적 분율의 비율을 측정하였다. 표4에서 0 분율(fraction)은 f((221)[16 -17 2])+f((223)[2 -23 14])+f((554)[-1 -3 5])이다.
통판성은 강판이 공정을 통과하는 정도로서 샤피 충격에너지(Kgf/mm2)값이 5 미만이면 불량, 5 이상이면 양호로 구분하였다.
리징 등급은 상온에서 15% 인장 후 표면조도기로 측정한 리징 높이(Rt, ㎛)를 기준으로 부여하였다. 즉, 1등급은 10~12㎛, 2등급은 12~14㎛, 3등급은 14~16㎛, 4등급은 16~18㎛, 5등급은 18~20㎛이다.
강종 A+4*α’ fraction 샤피 충격 에너지 (Kgf/㎟) f((001)[1-10])
/[0 분율]		 통판성 리징 등급
실험예1 A 207.7 10.34 0.71 양호 2등급
실험예2 A 229.9 9.11 0.59 양호 2등급
실험예3 A 193.6 14.20 0.75 양호 2등급
실험예4 A 180.0 15.12 0.68 양호 1등급
비교예1 B 165.5 18.04 0.95 양호 3등급
비교예2 B 191.6 16.31 0.81 양호 5등급
비교예3 B 196.5 16.55 0.68 양호 4등급
비교예4 B 179.1 16.07 0.85 양호 4등급
비교예5 B 183.7 16.11 0.74 양호 4등급
비교예6 C 205.2 13.49 0.92 양호 3등급
비교예7 C 198.5 14.79 0.87 양호 3등급
비교예8 C 255.9 4.13 0.67 불량 2등급
비교예9 C 280.3 0.95 0.58 불량 1등급
비교예10 D 206.2 14.52 0.93 양호 3등급
비교예11 D 213.2 15.21 0.74 양호 3등급
비교예12 D 278.1 1.34 0.62 불량 1등급
비교예13 E 169.3 15.82 0.94 양호 4등급
비교예14 E 190.3 14.95 0.87 양호 3등급
비교예15 F 368.6 0.32 0.71 불량 1등급
비교예16 F 352.1 0.88 0.67 불량 1등급
실험예1 내지 4의 실험 결과
표4에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 성분 조성을 가지는 실험예1 내지 4는 리징 등급이 2등급 이상으로 나타났으며 나머지 물성 역시 우수한 것으로 나타났다.
비교예1
비교예1에서는 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급도 3등급으로 나타났다.
비교예2
비교예2에서는 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급은 5등급으로 나타났다. Ac1보다 30도 낮은 온도에서 1차 소둔을 하였으므로 조대한 결정립군이 잔존하는 것으로 보인다.
비교예3
비교예3의 1차 소둔 온도는 Ac1보다 20℃ 높고 리징 등급은 4등급으로 나타났다. 1차 소둔 온도가 Ac1보다 높기는 하지만 30℃ 이상 차이 나는 것이 아니므로 충분치 않은 것으로 보인다.
비교예4
비교예4의 1차 소둔 온도는 Ac1보다 30℃ 낮다. 또한, 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급은 4등급으로 나타났다.
비교예5
비교예5의 1차 소둔 온도는 Ac1보다 20℃ 높고 리징 등급은 4등급으로 나타났다.
비교예6
비교예6에서는 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급은 3등급으로 나타났다.
비교예7
비교예7에서는 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급은 3등급으로 나타났다.
비교예8
비교예8의 리징 등급은 2등급으로 양호하나 통판성은 불량한 것으로 나타났다. 통판성이 불량한 것은 충격 특성이 나쁘기 때문인데, 이는 비교예8에 사용된 C강종의 조성을 가지는 슬래브의 최대 오스테나이트 분율이 높고 1차 소둔 온도 역시 높기 때문인 것으로 보인다. 비교예8의 A+4*α’ fraction의 값은 255.9로서 높은 편인데 이 값이 높아지면 충격 특성이 나빠진다.
비교예9
비교예9의 리징 등급은 1등급으로 양호하나 통판성은 불량한 것으로 나타났다. 통판성이 불량한 원인은 비교예8의 경우와 같다.
비교예10
비교예10에서는 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급은 3등급으로 나타났다.
비교예11
비교예11에서는 압연 방향으로 내리징성이 강한 방위에 대한 내리징성이 약한 방위의 비율이 실험예에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 리징 등급은 3등급으로 나타났다.
비교예12
비교예12의 리징 등급은 1등급으로 양호하나 통판성은 불량한 것으로 나타났다. 통판성이 불량한 원인은 비교예8의 경우와 같다.
비교예13
비교예13에서는 샤피 충격에너지가 5보다 커서 통판성은 양호하나 최대 오스테나이트 분율이 낮아 리징 등급은 4등급으로 나타났다.
비교예14
비교예14에서는 샤피 충격에너지가 5보다 커서 통판성은 양호하나 최대 오스테나이트 분율이 낮아 리징 등급은 3등급으로 나타났다.
비교예15
비교예15에서는 많은 양의 마르텐사이트로 인해 리징 등급은 1등급이나 샤피 충격에너지가 매우 낮아 통판성이 불량한데, 통판성이 불량한 원인은 비교예8의 경우와 같다.
비교예16
비교예16에서는 많은 양의 마르텐사이트로 인해 리징 등급은 1등급이나 샤피 충격에너지가 매우 낮아 통판성이 불량한데, 통판성이 불량한 원인은 비교예8의 경우와 같다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법을 나타내는 개략적인 공정도이다.
도2는 1차 소둔 단계를 나타내는 개략도이다.
도3은 1차 및 2차 소둔 단계를 나타내는 개략도이다.
도4는 초미세 경도기로 측정한 결정립내 경도(A)와 잔류 마르텐사이트 분율(α' fraction)로부터 계산된 [A(Hv)]+4*[α' fraction(%)] 값과 상온 충격 시험으로부터 구한 샤피 충격 에너지 값의 분포를 나타내는 그래프이다.
도5는 종래 기술에 따라 제조한 페라이트계 스테인리스 강판의 리징 높이와 본 발명의 실시예에 따라 제조한 페라이트계 스테인리스 강판의 리징 높이의 분포를 샤피 충격 에너지 값과 함께 나타내는 그래프이다.

Claims (11)

  1. wt%로,
    탄소(C): 0.02 이상 0.08 이하,
    질소(N): 0.01 이상 0.05 이하,
    실리콘(Si): 0.01 이상 0.5 이하,
    망간(Mn): 0.01 이상 0.7 이하,
    인(P): 0.001 이상 0.035 이하,
    황(S): 0.001 이상 0.005 이하,
    크롬(Cr): 15.0 이상 17.0 이하,
    니켈(Ni): 0.001 이상 0.5 이하,
    구리(Cu): 0.01 이상 0.5 이하,
    알루미늄(Al): 0.01 이상 0.2 이하,
    타이타늄(Ti): 0.01 이상 0.1 이하,
    나머지 Fe 및 불순물을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판으로서,
    아래 식으로 계산되는 최대 오스테나이트 분율(gmax(%))이 0 보다 크고 30 이하이며,
    gmax=420*C+470*N+23*Ni+9*Cu+10*Mn+180-11.5*Cr-11.5*Si-12.0*Mo-52.0*Al,
    아래 식으로 표현되는 Ac1(°C)이 900 °C 이상인 페라이트계 스테인리스 강판.
    Ac1=310+35*(Cr+1.72*Mo+2.09*Si+4.86*Nb+8.29*V+1.77*Ti +21.4*Al+46*B-7.14*C-8*N-3.28*Ni-1.89*Mn-0.51*Cu)
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    최대 오스테나이트 분율(gmax(%))과 Ac1(°C)의 관계가 아래 식을 만족하는 페라이트계 스테인리스 강판.
    0 < gmax*Ac1 < 200
  4. 제1항 또는 제3항에서,
    알루미늄(Al), 질소(N) 및 탄소(C)의 관계가 아래 식을 만족하는 페라이트계 스테인리스 강판.
    2 < Al/(C+N) < 5
  5. 제1항 또는 제3항에서,
    결정립 내 경도(A(Hv))와 마르텐사이트 분율(α’ fraction(%))의 관계가 아래 식을 만족하는 페라이트계 스테인리스 강판.
    0 < A+4*(α’fraction) < 250
  6. 제1항 또는 제3항에서,
    샤피 충격 에너지가 5 Kgf/㎟ 이상인 페라이트계 스테인리스 강판.
  7. 제1항 또는 제3항에서,
    압연 방향으로의 내리징성이 약한 방위의 면적 분율과 내리징성이 강한 방위의 면적 분율의 관계가 아래 식을 만족하는 페라이트계 스테인리스 강판.
    0< f((001)[1 -1 0])/{f((221)[16 -17 2])+f((223)[2 -23 14])+f((554)[-1 -3 5])} < 0.8
  8. 페라이트계 스테인리스 강판의 제조방법으로서,
    wt%로, 탄소(C): 0.02 이상 0.08 이하, 질소(N): 0.01 이상 0.05 이하, 실리콘(Si): 0.01 이상 0.5 이하, 망간(Mn): 0.01 이상 0.7 이하, 인(P): 0.001 이상 0.035 이하, 황(S): 0.001 이상 0.005 이하, 크롬(Cr): 15.0 이상 17.0 이하, 니켈(Ni): 0.001 이상 0.5 이하, 구리(Cu): 0.01 이상 0.5 이하, 알루미늄(Al): 0.01 이상 0.2 이하, 타이타늄(Ti): 0.01 이상 0.1 이하, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하는 슬래브를 열간 압연하여 열연 강판을 제공하는 단계,
    상기 열연 강판을 1°C/초 이상으로 승온하고, Ac1보다 30°C 이상 높은 온도에서 0 ~ 300초 동안 유지한 후 냉각하는 제1 연속 소둔 단계,
    상기 제1 연속 소둔 단계를 거친 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판을 제공하는 단계 및
    상기 냉연 강판을 소둔하여 페라이트계 스테인리스 강판을 제조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 연속 소둔 단계에서 상기 열연 강판을 10°C/초보다 높은 속도로 냉각하고,
    상기 냉각된 열연 강판을 1°C/초 이상으로 승온하고, Ac1 이하에서 0 ~ 300초 동안 유지한 후 10°C/초보다 높은 속도로 냉각하는 제2 연속 소둔 단계
    를 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에서,
    상기 제1 연속 소둔 단계에서,
    상기 열연 강판을 10°C/초보다 낮은 속도로 냉각하는 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법.
  11. 제8항 또는 제10항에서,
    상기 열연 강판을 제공하는 단계는,
    상기 슬래브를 1000°C 이상 1200°C이하로 가열하는 단계 및
    상기 가열된 슬래브를 압연 개시 온도 1150°C 이하, 압연 종료 온도 800°C 이상으로 열간 압연하는 단계를 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판 제조방법.
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