KR102255102B1 - Manufacturing method of austenitic stainless steel with improved surface quality - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로, 특히 열연소둔 후 산세 조건을 최적화 함으로써, 최종 냉연강판의 표면 광택 균일도를 향상시킬 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing an austenitic stainless steel, and in particular, to a method of manufacturing an austenitic stainless steel capable of improving the surface gloss uniformity of a final cold-rolled steel sheet by optimizing pickling conditions after hot rolling annealing.
일반적으로 STS 304는 내식성, 가공성 및 용접성이 우수하여 각종 용도에 널리 사용되는 범용 오스테나이트계 스테인리스강이다. In general, STS 304 is a general-purpose austenitic stainless steel widely used in various applications due to its excellent corrosion resistance, workability and weldability.
다만, STS 304 냉연강판의 표면에 발생한 광택 불균일로 인해 표면품질을 확보할 수 없는 문제가 있다. 이러한 광택 불균일은 열연소둔 후, 산세 과정을 거치면서 형성되는 강판의 폭 방향 표면결함 빈도차에 의해 발생하는 것으로, 냉간압연을 거친 이후에도 잔존한다. 따라서, 균일한 표면 광택도를 확보할 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법의 개발이 요구된다. However, there is a problem in that the surface quality cannot be secured due to the uneven gloss generated on the surface of the STS 304 cold rolled steel sheet. This gloss unevenness is caused by a difference in frequency of surface defects in the width direction of the steel sheet formed after hot rolling annealing and then through the pickling process, and remains after cold rolling. Therefore, there is a need to develop a method for manufacturing an austenitic stainless steel that can secure a uniform surface gloss.
한편, 종래에는 표면의 불균일한 미세조직을 유발하는 델타-페라이트의 강판 폭 방향 편차를 줄이고, 열간압연 전 슬라브의 가열 온도를 높여 델타-페라이트를 확산, 제거하는 방법을 제안하고 있으나, 델타-페라이트가 압연 및 소둔 공정에서도 완전히 제거되지 않고 불균일하게 잔류하는 문제가 있다. On the other hand, conventionally, it has been proposed a method of diffusing and removing delta-ferrite by reducing the deviation in the width direction of the steel sheet of delta-ferrite, which causes uneven microstructure of the surface, and increasing the heating temperature of the slab before hot rolling. Even in the rolling and annealing process, there is a problem that it is not completely removed and remains unevenly.
본 발명의 실시예들은 열연소둔 산세 강판의 국부적인 입계 침식을 방지하여 최종 냉연 소둔재에서도 균일한 표면 광택도를 확보할 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention are intended to provide a method of manufacturing an austenitic stainless steel capable of securing a uniform surface gloss even in a final cold-rolled annealed material by preventing local intergranular erosion of a hot-rolled annealed pickling steel sheet.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량%로, C: 0.04 내지 0.07%, Si: 0.3 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 1.5%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Cr: 17.0 내지 19.0%, P: 0.1% 이하(0은 제외), S: 0.01% 이하(0은 제외)를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 열연소둔하는 단계; 상기 열연소둔이 진행된 강판을 황산용액에 침지하여 20 초 내지 45초 동안 교류 전해 처리하는 단계; 및 상기 교류 전해 처리된 강판을 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 5 초 내지 15초 동안 침지하는 단계;를 포함한다. A method of manufacturing an austenitic stainless steel with improved surface quality according to an embodiment of the present invention is in weight %, C: 0.04 to 0.07%, Si: 0.3 to 0.5%, Mn: 1.0 to 1.5%, Ni: 8.0 to 10.0 %, Cr: 17.0 to 19.0%, P: 0.1% or less (excluding 0), S: 0.01% or less (excluding 0), and the rest is hot rolling annealing a hot-rolled steel sheet containing Fe and inevitable impurities ; Immersing the steel sheet subjected to hot rolling annealing in a sulfuric acid solution and performing alternating current electrolytic treatment for 20 to 45 seconds; And immersing the steel sheet subjected to alternating current electrolysis in a mixed acid solution containing nitric acid and hydrofluoric acid for 5 seconds to 15 seconds.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 교류 전해 처리는 35 내지 45 A/dm2의 전류밀도를 인가하여 수행될 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the AC electrolytic treatment may be performed by applying a current density of 35 to 45 A/dm 2.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 황산용액의 농도는 50 내지 300 g/L일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the concentration of the sulfuric acid solution may be 50 to 300 g/L.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 황산용액의 온도는 60 내지 80℃일 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the temperature of the sulfuric acid solution may be 60 to 80°C.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼산 용액의 불산 농도는 10 내지 50g/L일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the concentration of hydrofluoric acid in the mixed acid solution may be 10 to 50 g/L.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼산 용액의 온도는 40 내지 80℃일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the temperature of the mixed acid solution may be 40 to 80°C.
본 발명의 실시예에 따르면, 열연소둔 후, 황산 용액에서의 교류 전해 조건 및 혼산 침지 조건을 최적화함으로써 최종 냉연소둔 강판의 표면품질을 확보할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, after hot rolling annealing, the surface quality of the final cold rolled annealed steel sheet can be secured by optimizing the conditions of alternating current electrolysis and mixed acid immersion in a sulfuric acid solution.
도 1은 기존 STS 304 냉연강판의 표면에 발생한 광택 불균일을 보여주는 사진이다.
도 2는 STS 304 냉연강판 표면의 흰 부분과 검은 부분의 미세조직을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 3은 STS 304 열연소둔 강판의 결정입계Grian Boundary)의 침식부를 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 4는 결정입계의 불균일한 침식에 의해 최종 냉연 강판에서 불균일한 표면 광택이 발생하는 원리를 도시하는 모식도이다.
도 5는 개시된 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스 열연소둔 강판의 산세 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 오스테나이트계 열연소둔산세 강판의 미세조직을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 교류 전해 적용시간 및 혼산 침지시간에 따른 산세성을 도시한 그래프이다. 1 is a photograph showing the gloss unevenness occurring on the surface of an existing STS 304 cold-rolled steel sheet.
2 is an electron microscope photograph of the microstructure of the white and black portions of the surface of the STS 304 cold-rolled steel sheet.
3 is an electron microscope photograph of an erosion part of a grain boundary (Grian Boundary) of an STS 304 hot-rolled annealed steel sheet.
Fig. 4 is a schematic diagram showing a principle in which non-uniform surface gloss occurs in a final cold-rolled steel sheet due to non-uniform erosion of grain boundaries.
5 is a flow chart showing a pickling process of an austenitic stainless steel hot-rolled annealed steel sheet according to the disclosed embodiment.
6 is an electron microscope photograph of a microstructure of an austenitic hot-rolled annealed pickling steel sheet according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
7 is a graph showing pickling according to the application time of AC electrolysis and the mixed acid immersion time of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 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 in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited only to the embodiments presented herein, but may be embodied in other forms. In the drawings, in order to clarify the present invention, portions not related to the description may be omitted, and the size of components may be slightly exaggerated to aid understanding.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. Singular expressions include plural expressions, unless the context clearly makes exceptions.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
통상적으로, 스테인리스 강판을 제조함에 있어서, 강판 상에 형성된 산화 스케일을 제거하여 미려한 표면 품질을 얻고, 강판의 내식성을 향상시키기 위하여, 브러쉬 처리 또는 쇼트볼 블라스팅과 같은 물리적 디스케일링, 황산나트륨, 황산 또는 질산 전해질 등을 사용하는 전해 디스케일링, 염욕 또는 혼산 등에 의한 화학적 디스케일링 등의 다양한 방법이 수행되고 있는데, 이러한 과정을 통틀어서 '산세 공정' 이라고 한다. Typically, in manufacturing a stainless steel sheet, in order to obtain a beautiful surface quality by removing the oxide scale formed on the steel sheet, and to improve the corrosion resistance of the steel sheet, physical descaling such as brush treatment or shotball blasting, sodium sulfate, sulfuric acid or nitric acid Various methods, such as electrolytic descaling using an electrolyte or the like, chemical descaling using a salt bath or mixed acid, are being performed, and these processes are collectively referred to as a'pickling process'.
이러한 산세 공정에서 상기 전해 디스케일링과 같은 1단계 전해 산세와 화학적 디스케일링과 같은 2단계 혼산 침지 공정이 구별된다. 이 때, 혼산 용액에 포함되는 불산(Hydrofluoric Acid, HF)이 결정립 내부 보다 상대적으로 부식저항이 낮은 결정립계를 국부적으로 침식하고, 이러한 침식부는 냉간 압연 후에도 잔존함에 따라 최종 냉연강판의 표면 품질을 저하시키는 문제가 있다. In this pickling process, a one-stage electrolytic pickling such as electrolytic descaling and a two-stage mixed acid immersion process such as chemical descaling are distinguished. At this time, hydrofluoric acid (HF) contained in the mixed acid solution locally erodes the grain boundaries, which have relatively low corrosion resistance than the inside of the grains, and these eroded parts remain even after cold rolling, reducing the surface quality of the final cold-rolled steel sheet. there is a problem.
도 1은 기존 STS 304 냉연강판의 표면에 발생한 광택 불균일을 보여주는 사진이고, 도 2는 STS 304 냉연강판 표면의 흰 부분과 검은 부분의 미세조직을 촬영한 전자현미경 사진이다.FIG. 1 is a photograph showing the gloss unevenness occurring on the surface of an existing STS 304 cold-rolled steel sheet, and FIG. 2 is an electron microscope photograph of the microstructure of the white and black parts of the surface of the STS 304 cold-rolled steel sheet.
도 2를 참조하면, 흰 부분의 미세조직은 균일한 반면, 검은 부분의 미세조직은 화살표로 표시된 결함이 다량 발생함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be seen that the microstructure of the white portion is uniform, whereas the microstructure of the black portion has a large amount of defects indicated by arrows.
도 3은 STS 304 열연소둔 강판의 결정입계Grian Boundary)의 침식부를 촬영한 전자현미경 사진이고, 도 3의 화살표로 표시된 침식부는 냉간압연, 냉연소둔 과정을 거쳐 전술한 도 2의 검은 부분에 발생하는 결함으로 잔존한다. 3 is an electron microscope photograph of the erosion part of the grain boundary (Grian Boundary) of the STS 304 hot-rolled annealed steel sheet, and the erosion part indicated by the arrow in FIG. 3 is generated in the black part of FIG. 2 through the process of cold rolling and cold rolling annealing. It remains as a defect.
도 4는 결정입계의 불균일한 침식에 의해 최종 냉연 강판에서 불균일한 표면 광택이 발생하는 원리를 도시하는 모식도이다. 도 4의 (a)는 강판의 단면도를 나타내는 것이고, 도 4의 (b)는 강판의 평면도이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 강판의 표면에 입계 침식이 발생한 것을 확인할 수 있다. 이러한 입계 침식이 국부적으로 많이 존재하는 부분이 도 4의 (b)에서 편석의 형태로 나타나 육안으로는 검은 띠로 인식되는 것이다. Fig. 4 is a schematic diagram showing a principle in which non-uniform surface gloss is generated in a final cold-rolled steel sheet due to non-uniform erosion of grain boundaries. Fig. 4(a) is a cross-sectional view of a steel plate, and Fig. 4(b) is a plan view of the steel plate. Referring to FIG. 4A, it can be seen that grain boundary erosion has occurred on the surface of the steel sheet. The part in which such intergranular erosion is present locally appears in the form of segregation in (b) of FIG. 4 and is recognized as a black band by the naked eye.
따라서, 최종 냉연소둔재에서 균일한 표면품질을 확보하기 위해서는 열연소둔 후, 산세과정에서 결정립계의 침식이 전 표면적에 걸쳐 균일하게 일어나도록 유도하거나, 결정립계의 표면 침식을 억제하는 것이 요구된다. Therefore, in order to ensure uniform surface quality in the final cold-rolled annealing material, it is required to induce erosion of grain boundaries uniformly over the entire surface area in the pickling process after hot rolling annealing, or to suppress surface erosion of grain boundaries.
본 발명자는 열연소둔 후, 황산 교류 전해 처리를 도입하여 결정립계의 국부적인 침식을 억제하면서도, 추후 혼산 침지 과정을 통해 열연소둔 강판의 산세성을 확보하고자 하였다. After hot rolling annealing, the present inventors introduced sulfuric acid alternating current electrolytic treatment to suppress local erosion of grain boundaries, while attempting to secure pickling properties of the hot-rolled annealed steel sheet through a mixed acid immersion process later.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은, 중량%로, C: 0.04 내지 0.07%, Si: 0.3 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 1.5%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Cr: 17.0 내지 19.0%, P: 0.1% 이하(0은 제외), S: 0.01% 이하(0은 제외)를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 열연소둔하는 단계; 상기 열연소둔이 진행된 강판을 황산용액에 침지하여 20 초 내지 45초 동안 교류 전해 처리하는 단계; 및 상기 교류 전해 처리된 강판을 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 5 초 내지 15초 동안 침지하는 단계;를 포함한다. The method of manufacturing an austenitic stainless steel with improved surface quality according to an embodiment of the present invention is, in weight%, C: 0.04 to 0.07%, Si: 0.3 to 0.5%, Mn: 1.0 to 1.5%, Ni: 8.0 to 10.0%, Cr: 17.0 to 19.0%, P: 0.1% or less (excluding 0), S: 0.01% or less (excluding 0), and the rest is hot-rolled and annealing a hot-rolled steel sheet containing Fe and inevitable impurities. step; Immersing the steel sheet subjected to hot rolling annealing in a sulfuric acid solution and performing alternating current electrolytic treatment for 20 to 45 seconds; And immersing the alternating current electrolytic-treated steel sheet in a mixed acid solution containing nitric acid and hydrofluoric acid for 5 seconds to 15 seconds.
이하, 본 발명의 실시예에서의 함금성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.Hereinafter, the reason for limiting the numerical value of the content of the alloy component in the examples of the present invention will be described. Hereinafter, unless otherwise specified, the unit is% by weight.
C의 함량은 C: 0.04 내지 0.07%이다.The content of C is C: 0.04 to 0.07%.
탄소(C)는 오스테나이트상 안정화에 효과적인 원소로, 오스테나이트계 스테인리스강의 항복강도를 확보하기 위해 0.04% 이상 첨가할 수 있다. 다만 그 함량이 과도할 경우, 고용강화 효과에 의해 냉간가공성을 저하시킬 뿐만 아니라 Cr탄화물의 입계 석출을 유도하여 연성, 인성, 내식성 등에 악영향을 미칠 수 있으므로 그 상한을 0.07%로 한정할 수 있다.Carbon (C) is an element that is effective for stabilizing the austenite phase, and can be added by 0.04% or more to secure the yield strength of the austenitic stainless steel. However, if the content is excessive, the upper limit may be limited to 0.07% because it may adversely affect ductility, toughness, and corrosion resistance by inducing grain boundary precipitation of Cr carbide as well as lowering cold workability due to the solid solution strengthening effect.
Si의 함량은 0.3 내지 0.5%이다.The content of Si is 0.3 to 0.5%.
실리콘(Si)은 제강공정 중 탈산제의 역할을 함과 동시에 내식성을 향상시키는데 효과적인 원소로 0.3% 이상 첨가할 수 있다. 그러나 Si은 페라이트상 안정화에 효과적인 원소로써 과잉 첨가 시 주조 슬라브 내 델타 페라이트 형성을 조장하여 열간가공성을 저하시킬 뿐만 아니라 고용강화 효과에 의한 강재의 연성/인성을 저하시킬 수 있으므로 그 상한을 0.5%로 한정할 수 있다.Silicon (Si) serves as a deoxidizer during the steelmaking process and is an element effective in improving corrosion resistance, and can be added by 0.3% or more. However, Si is an effective element for stabilizing the ferrite phase, and when excessively added, it promotes the formation of delta ferrite in the casting slab, thereby lowering the hot workability and lowering the ductility/toughness of the steel due to the solid solution strengthening effect. It can be limited.
Mn의 함량은 1.0 내지 1.5%이다.The content of Mn is 1.0 to 1.5%.
망간(Mn)은 본 발명에서 니켈(Ni) 대신 첨가되는 오스테나이트상 안정화 원소로, 가공유기 마르텐사이트 생성을 억제하여 냉간 압연성을 향상시키기 위해 1.0% 이상 첨가할 수 있다. 다만 그 함량이 과도할 경우, S계 개재물(MnS)을 과량 형성하여 오스테나이트계 스테인리스강의 연성, 인성 및 내식성을 저하시킬 수 있으며, 제강 공정도중 Mn 흄을 발생시켜 제조상 위험성을 동반하므로 그 상한을 1.5%로 한정할 수 있다. Manganese (Mn) is an austenite-phase stabilizing element added instead of nickel (Ni) in the present invention, and may be added by 1.0% or more in order to suppress the generation of processing organic martensite to improve cold-rollability. However, if the content is excessive, it may reduce the ductility, toughness and corrosion resistance of austenitic stainless steel by forming an excessive amount of S-based inclusions (MnS). It can be limited to 1.5%.
Ni의 함량은 8.0 내지 10.0%이다.The content of Ni is 8.0 to 10.0%.
니켈(Ni)은 강력한 오스테나이트상 안정화 원소로써 그 함량이 증가할수록 오스테나이트상이 안정화되어 소재를 연질화하고, 변형유기 마르텐사이트의 발생에 기인하는 가공경화를 억제하기 위하여 8.0% 이상 첨가할 수 있다. 그러나 Ni은 고가의 원소임에 따라 다량의 첨가 시 원료비용의 상승을 초래하므로, 그 상한을 10.0%로 한정할 수 있다.Nickel (Ni) is a strong austenite phase stabilizing element, and as its content increases, the austenite phase is stabilized to soften the material and can be added by 8.0% or more to suppress work hardening caused by the occurrence of deformed organic martensite. . However, since Ni is an expensive element, it causes an increase in raw material cost when a large amount is added, so the upper limit can be limited to 10.0%.
Cr의 함량은 17.0 내지 19.0%이다.The content of Cr is 17.0 to 19.0%.
크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소이지만 마르텐사이트상 생성 억제에 있어서 효과적이며, 스테인리스강에 요구되는 내식성을 확보하는 기본 원소로 17% 이상 첨가할 수 있다. 다만 그 함량이 과도할 경우, 제조비용이 상승하고, 슬라브 내 델타(δ) 페라이트를 형성하여 열간가공성의 저하를 초래함에 따라 그 상한을 19.0%로 한정할 수 있다.Although chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element, it is effective in suppressing the formation of martensite phase, and as a basic element that secures corrosion resistance required for stainless steel, it can be added by 17% or more. However, if the content is excessive, the manufacturing cost increases, and the formation of delta (δ) ferrite in the slab causes deterioration in hot workability, so the upper limit may be limited to 19.0%.
P의 함량은 0.1% 이하(0은 제외)이다.The content of P is less than 0.1% (excluding 0).
인(P)은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로, 입계 부식을 일으키거나 열간가공성을 저해하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 P 함량의 상한을 0.1% 이하로 관리한다.Phosphorus (P) is an impurity that is inevitably contained in steel, and is an element that causes grain boundary corrosion or impairs hot workability, so it is desirable to control its content as low as possible. In the present invention, the upper limit of the P content is managed to be 0.1% or less.
S의 함량은 0.01% 이하이다.The content of S is not more than 0.01%.
황(S)은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로, 결정립계에 편석되어 열간가공성을 저해하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 S 함량의 상한을 0.01% 이하로 관리한다.Sulfur (S) is an impurity that is inevitably contained in steel, and is an element that segregates at grain boundaries and is the main cause of impairing hot workability, so it is desirable to control its content as low as possible. In the present invention, the upper limit of the S content is managed to be 0.01% or less.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다. The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities from the raw material or the surrounding environment may inevitably be mixed in the normal manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to anyone of ordinary skill in the manufacturing process, all the contents are not specifically mentioned in the present specification.
이하에서 본 발명에 따른 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법 중 열연소둔 후, 산세방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, in the method of manufacturing an austenitic stainless steel having improved surface quality according to the present invention, a method of pickling after hot rolling annealing will be described in detail.
상기의 조성을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강을 연속주조 또는 강괴주조에 의해 주편으로 제작하고, 일련의 열간압연, 열연소둔을 수행한 후, 산세 과정을 거쳐 최종 제품을 제조할 수 있다. The austenitic stainless steel containing the above composition can be produced as a cast piece by continuous casting or steel ingot casting, and after performing a series of hot rolling and hot rolling annealing, a final product can be manufactured through a pickling process.
여기서, 열간압연과 열연소둔은 통상적인 방법으로 수행될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 슬라브는 통상의 압연온도인 1,100 내지 1,200℃의 온도에서 열간압연할 수 있으며, 열연강판은 800 내지 1,100℃의 온도 범위에서 열연 소둔될 수 있다. 이때, 열연소둔은 10초 내지 10분 동안 진행될 수 있다. Here, hot rolling and hot rolling annealing may be performed by a conventional method, and are not particularly limited. For example, the slab may be hot rolled at a temperature of 1,100 to 1,200°C, which is a typical rolling temperature, and the hot rolled steel sheet may be hot rolled and annealed at a temperature of 800 to 1,100°C. At this time, hot rolling annealing may be performed for 10 seconds to 10 minutes.
열연 소둔재는 황산 교류 전해 처리 단계 및 혼산 침지 단계를 포함하는 산세 공정을 거치게 된다. The hot-rolled annealing material is subjected to a pickling process including a sulfuric acid alternating current electrolytic treatment step and a mixed acid immersion step.
도 5는 개시된 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스 열연소둔 강판의 산세 과정을 나타낸 순서도이다. 5 is a flow chart showing a pickling process of an austenitic stainless steel hot-rolled annealed steel sheet according to the disclosed embodiment.
도 5를 참조하면, 기존에는 열연소둔 후, 황산 용액에서의 침지 과정을 거쳐 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 침지하는 과정을 거치는 방식으로 열연소둔 강판을 산세하였다. 이 때, 혼산 용액에 포함되는 불산(Hydrofluoric Acid, HF)이 결정립 내부 보다 상대적으로 부식저항이 낮은 결정립계를 국부적으로 침식하고, 이러한 침식부는 냉간 압연 후에도 잔존하여 불균일한 표면 광택을 유발하여 최종 냉연강판의 표면 품질을 저하시키는 문제가 있다. Referring to FIG. 5, the hot-rolled annealed steel sheet was pickled by a method of immersing in a mixed acid solution containing nitric acid and hydrofluoric acid after hot rolling annealing, followed by immersion in a sulfuric acid solution. At this time, hydrofluoric acid (HF) contained in the mixed acid solution locally erodes the grain boundaries, which have relatively low corrosion resistance than the inside of the grains, and these eroded parts remain even after cold rolling and cause uneven surface gloss, resulting in the final cold-rolled steel sheet. There is a problem of reducing the surface quality of the.
최종 냉연강판에서의 표면 광택 불균일을 해소하기 위해, 열연소둔 강판에서 결정입계 침식부를 균일하게 배치하거나, 표면에서의 결정입계의 침식을 방지하는 것이 필요하다. 본 발명에서는 황산 침지 과정에서, 직류 전원이 아닌 교류 전원을 인가하여 결정립계 뿐만 아니라 결정립 내부를 동시에 침식함으로써, 결정립계의 국부적인 침식을 방지하고자 하였다. In order to eliminate uneven surface gloss in the final cold-rolled steel sheet, it is necessary to uniformly arrange grain boundary erosion portions in the hot-rolled annealed steel sheet or to prevent erosion of grain boundaries on the surface. In the present invention, in the sulfuric acid immersion process, by applying AC power instead of DC power to simultaneously erode not only the grain boundaries but also the inside of the grains, it was intended to prevent local erosion of the grain boundaries.
교류 전원은 시간에 따라 전압의 크기와 방향이 변화하는 특징을 가지고 있으므로, 인가되는 전류밀도 및 시간을 적절하게 제어하면 열연소둔 강판의 결정립 내부와 결정립계를 동시에 침식시키면서도 스테인리스강의 표면부의 산세 효과를 확보할 수 있다. Since AC power has a characteristic that the magnitude and direction of voltage changes with time, if the applied current density and time are properly controlled, the pickling effect of the surface of stainless steel is secured while simultaneously eroding the grain inside and grain boundaries of the hot-rolled annealed steel sheet. can do.
본 발명에서 교류 전원의 파형은 싸인파(sine wave), 구형파(square wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(sawtooth wave) 등의 모든 파형이 적용될 수 있다. In the present invention, all waveforms such as a sine wave, a square wave, a triangle wave, and a sawtooth wave may be applied as the waveform of the AC power source.
또한, 본 발명의 전류는 분 당 10 이상의 펄스로 인가될 수 있고, 60(1Hz) 이상의 펄스가 인가되는 것이 바람직하다. 분당 10 펄스 미만인 경우에는 전류의 변화정도가 느리므로, 소재 표면에 부동태 피막이 추가로 생성되어 침식이 되지 않는 문제가 있다. In addition, the current of the present invention may be applied with a pulse of 10 or more per minute, and it is preferable that a pulse of 60 (1 Hz) or more is applied. In the case of less than 10 pulses per minute, since the degree of change of current is slow, there is a problem that a passivation film is additionally generated on the surface of the material and erosion does not occur.
개시된 실시예에 따르면, 교류 전해 처리시 전류밀도는 35 내지 45A/dm2의 범위로 인가될 수 있다. 인가되는 전류밀도가 35A/dm2 미만인 경우에는, 열연소둔 후 형성되는 스케일을 용해시킬 수 있는 표면전위가 형성되지 않아 산세 효과를 확보할 수 없고, 인가되는 전류밀도가 45A/dm2 초과인 경우에는, 산소 생성 반응 등의 부반응이 발생하거나, 과산세에 의한 표면 침식이 발생하는 문제가 있어, 인가 전류밀도는 35 내지 45A/dm2가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. According to the disclosed embodiment, the current density may be applied in the range of 35 to 45A/dm 2 in the AC electrolytic treatment. When the applied current density is less than 35A/dm 2 , the surface potential capable of dissolving the scale formed after hot rolling annealing is not formed, so the pickling effect cannot be secured, and the applied current density is more than 45A/dm 2 There is a problem in that side reactions such as oxygen generation reaction or the like or surface erosion due to over-pickling occurs, and the applied current density is preferably controlled to be 35 to 45 A/dm 2.
또한, 개시된 실시예에 따르면, 교류 전해 처리는 20초 내지 45초 동안 수행될 수 있다. 교류 전해 처리 시간이 20초 미만인 경우에는, 열연소둔 강판의 산세 효과를 확보할 수 없고, 교류 전해 처리 시간이 45초를 초과하는 경우에는, Line Speed가 낮아져 공정 효율을 확보할 수 없다. Further, according to the disclosed embodiment, the alternating current electrolytic treatment may be performed for 20 seconds to 45 seconds. When the AC electrolysis treatment time is less than 20 seconds, the pickling effect of the hot-rolled annealed steel sheet cannot be secured, and when the AC electrolysis treatment time exceeds 45 seconds, the line speed is lowered and process efficiency cannot be ensured.
교류 전해 처리단계에서, 황산용액의 농도는 50 내지 300g/L일 수 있다. 황산용액의 농도가 50g/L 미만인 경우에는 열연소둔 강판의 산세 효과를 확보할 수 없다. 반면, 황산용액의 농도가 300g/L를 초과하는 경우 산세 효과가 포화되므로, 경제성을 고려하여 황산용액의 농도의 상한은 300g/L로 한정할 수 있다. In the AC electrolysis treatment step, the concentration of the sulfuric acid solution may be 50 to 300 g/L. When the concentration of the sulfuric acid solution is less than 50 g/L, the pickling effect of the hot-rolled annealed steel sheet cannot be secured. On the other hand, when the concentration of the sulfuric acid solution exceeds 300 g/L, the pickling effect is saturated. Therefore, the upper limit of the concentration of the sulfuric acid solution may be limited to 300 g/L in consideration of economical efficiency.
교류 전해 처리는 60 내지 80 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 온도가 60 ℃ 미만인 경우, 이물질 제거 등 산세에 따른 효과를 나타내기 어렵고 산세 효율을 확보하기 어렵다. 상기 온도가 80 ℃를 초과하는 경우 황산의 휘발에 의한 손실 및 주위 구조물의 내구성에 문제가 있다. It is preferable that the alternating current electrolytic treatment is performed at a temperature of 60 to 80°C. At this time, when the temperature is less than 60° C., it is difficult to exhibit the effect of pickling, such as removing foreign substances, and it is difficult to secure pickling efficiency. When the temperature exceeds 80° C., there is a problem in loss due to volatilization of sulfuric acid and durability of surrounding structures.
한편, 황산 용액에서 수행되는 교류 전해 처리의 산세 효과는 충분하지 않으므로, 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 침지하는 과정을 거쳐 완전한 산세효과를 확보할 수 있다. On the other hand, since the pickling effect of the alternating current electrolytic treatment performed in the sulfuric acid solution is not sufficient, a complete pickling effect can be secured through a process of immersion in a mixed acid solution containing nitric acid and hydrofluoric acid.
개시된 실시예에 따르면, 혼산 용액에서의 침지는 5초 내지 15초 동안 수행될 수 있다. 침지 시간이 5초 미만인 경우에는, 열연소둔 강판의 산세 효과를 확보할 수 없고, 침지 시간이 15초를 초과하는 경우에는, 결정입계의 국부적인 침식이 발생하는 문제가 있다. According to the disclosed embodiment, immersion in the mixed acid solution may be performed for 5 seconds to 15 seconds. When the immersion time is less than 5 seconds, the pickling effect of the hot-rolled annealed steel sheet cannot be ensured, and when the immersion time exceeds 15 seconds, there is a problem that local erosion of the grain boundaries occurs.
혼산 용액 중의 불산 농도는 10 내지 50g/L일 수 있다. 불산은 Si 산화물을 용해시켜 H2SiF6 등의 형태로 결합함으로써 Si 산화물을 강판 표면으로부터 제거한다. 이때, 불산 농도가 10g/L 미만인 경우 Si 산화물 층에 대한 용해력이 부족해 강판 표면에 미산세의 문제가 발생할 수 있으며, 불산 농도가 50g/L 초과인 경우 모재의 침식 속도가 빨라져 산세 후 강판 표면이 거칠어지는 문제가 있다. 또한, 혼산 용액의 온도는 60 내지 80℃ 범위로 유지하는 것이 바람직하다.The concentration of hydrofluoric acid in the mixed acid solution may be 10 to 50 g/L. Hydrofluoric acid removes the Si oxide from the surface of the steel sheet by dissolving the Si oxide and bonding in the form of H 2 SiF 6 or the like. At this time, if the concentration of hydrofluoric acid is less than 10g/L, the problem of micro-pickling may occur on the surface of the steel sheet due to insufficient dissolving power for the Si oxide layer.If the concentration of hydrofluoric acid exceeds 50g/L, the erosion rate of the base material increases, resulting in the surface of the steel sheet after pickling. There is a problem of getting rough. In addition, the temperature of the mixed acid solution is preferably maintained in the range of 60 to 80 ℃.
이와 같이, 황산 용액에서의 교류 전해 조건 및 혼산 침지 조건을 최적화함으로써 추가적인 공정을 진행하지 않고, 일반적인 냉간압연 및 냉연소둔을 거친 최종 냉연 소둔재에서도 균일한 표면 광택도를 확보할 수 있다. In this way, by optimizing the conditions of alternating current electrolysis and mixed acid immersion in the sulfuric acid solution, it is possible to secure a uniform surface gloss even in the final cold-rolled annealed material that has undergone general cold-rolling and cold-rolling annealing without performing additional processes.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.
시중에 유통되는 STS 304강종 성분범위에 대하여, 전기로, AOD 공정을 통해 용강을 제조하여, 연주 공정(Continuous Casting)으로 슬라브를 제조하고, 1,250℃에서 2시간 가열한 후 열간압연을 진행 하였으며, 열간압연 이후 1,100℃에서 90초간 열연소둔을 진행하였다. For the range of STS 304 steel components distributed on the market, molten steel was manufactured through an electric furnace and AOD process, and the slab was manufactured by continuous casting, heated at 1,250°C for 2 hours, and then hot-rolled. After hot rolling, hot rolling annealing was performed at 1,100°C for 90 seconds.
이어서, 열연 소둔재 시편들을 쇼트볼 블라스트(Shot Blast) 과정을 거쳐, 아래 표 1의 조건으로 1단계 황산 교류 전해 산세, 브러쉬 처리 그리고 2단계 혼산 침지 산세를 수행하였다. Subsequently, the hot-rolled annealed material specimens were subjected to a shot ball blast process, followed by a first step sulfuric acid alternating current electrolytic pickling, a brush treatment, and a second step mixed acid immersion pickling under the conditions of Table 1 below.
황산 교류 전해 산세는 65℃, 200g/L의 H2SO4 용액에서 40A/㎠를 인가하였다. 혼산 침지 산세는 65℃, 질산 100g/L와 불산 30g/L를 혼합한 용액에 침지하였다.The sulfuric acid alternating current electrolytic pickling was applied at 65° C. and 40 A/cm 2 in a 200 g/L H 2 SO 4 solution. Mixed acid immersion Pickling was immersed in a solution of 65°C and a mixture of 100 g/L of nitric acid and 30 g/L of hydrofluoric acid.
산세성 평가는 열연소둔 산세 후, 광학 현미경 관찰을 통해 표면 잔류 스케일이 없는 경우 합격으로 판정하였으며, 하기 표 1에서 합격은 ○, 불합격은 X 로 표기하였다.The pickling evaluation was evaluated as pass when there was no surface residual scale through the observation of an optical microscope after hot rolling annealing and pickling, and in Table 1 below, the pass was marked as ○ and the failing was indicated as X.
입계 침식 여부는 열연소둔 산세 후, 전자현미경 관찰을 통해 입계 침식이 뚜렷하게 구분되는 경우 불합격으로 판정하고, 전자현미경 X2000배율에서 입계가 구분이 어려운 경우 입계침식이 거의 없으므로 합격으로 판정하였으며, 하기 표 1에서 합격은 ○, 불합격은 X 로 표기하였다.If the grain boundary erosion is clearly distinguished by observation with an electron microscope after hot rolling annealing, the grain boundary erosion was judged as fail, and if the grain boundary erosion was difficult to distinguish in the X2000 magnification of the electron microscope, it was judged as pass because there was almost no grain boundary erosion. In, pass is indicated by ○, and rejection is indicated by X.
전해 시간(초)Sulfuric acid exchange
Delivery time (seconds)
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 오스테나이트계 열연소둔산세 강판의 미세조직을 촬영한 전자현미경 사진이다. 도 6을 참조하면, 실시예 1의 경우 결정립계의 침식이 비교예 1에 비해 상대적으로 덜 발생한 것을 확인할 수 있다. 6 is an electron microscope photograph of a microstructure of an austenitic hot-rolled annealed pickling steel sheet according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG. Referring to FIG. 6, it can be seen that in Example 1, erosion of grain boundaries occurred relatively less than in Comparative Example 1.
도 7은 본 발명의 교류 전해 적용시간 및 혼산 침지시간에 따른 산세성을 도시한 그래프이다. 7 is a graph showing pickling according to the application time of AC electrolysis and the mixed acid immersion time of the present invention.
도 7 및 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4은 본 발명이 한정하는 황산 교류 전해 처리 시간 및 혼산 침지 시간 범위를 만족한 결과, 결정립계의 국부적인 침식을 방지하면서도 충분한 산세성을 확보할 수 있었다. Referring to Figure 7 and Table 1, Examples 1 to 4 satisfies the sulfuric acid alternating current electrolysis treatment time and the mixed acid immersion time ranges defined by the present invention, thereby ensuring sufficient pickling properties while preventing local erosion of grain boundaries Could.
반면, 비교예 1 내지 비교예 3은 종래와 같이 교류 전해 처리를 거치지 않고, 황산 용액에서의 침지 과정을 거쳐 혼산 용액에 침지하는 과정을 거친 경우로, 국부적인 입계 침식이 발생하였을 뿐만 아니라, 혼산 침지 시간이 60초인 비교예 3의 경우를 제외하고는 충분한 산세성을 확보할 수 없었다. On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 are cases of immersion in a mixed acid solution through an immersion process in a sulfuric acid solution without AC electrolysis as in the prior art, and local grain boundary erosion occurred, as well as mixed acid. Except for the case of Comparative Example 3 in which the immersion time was 60 seconds, sufficient pickling properties could not be secured.
비교예 4 내지 비교예 9, 비교예 11 및 비교예 12는 교류 전해 처리를 수행하였으나, 혼산 용액에 침지하는 시간이 15초를 초과하여, 국부적인 입계 침식이 발생한 경우이다. Comparative Examples 4 to 9, 11, and 12 were subjected to alternating current electrolytic treatment, but the immersion time in the mixed acid solution exceeded 15 seconds, and local grain boundary erosion occurred.
비교예 10은 결정립계의 국부적인 침식을 방지하면서도 충분한 산세성을 확보한 경우이나, 황산 교류 전해 처리 시간이 60초로 공정 효율을 고려하여 비교예로 편성하였다. Comparative Example 10 is a case in which sufficient pickling properties are secured while preventing local erosion of grain boundaries, but the sulfuric acid alternating current electrolysis treatment time is 60 seconds, and the process efficiency is considered as a comparative example.
개시된 실시예에 따르면, 열연소둔 후 황산 용액에서의 교류 전해 조건 및 혼산 침지 조건을 최적화함으로써, 열연소둔 산세 강판의 국부적인 입계 침식을 방지하여 최종 냉연 소둔재에서도 균일한 표면 광택도를 확보할 수 있다. According to the disclosed embodiment, by optimizing the conditions of alternating current electrolysis and mixed acid immersion in a sulfuric acid solution after hot rolling annealing, local grain boundary erosion of the hot rolled annealing pickling steel sheet can be prevented, thereby ensuring uniform surface gloss even in the final cold rolled annealed material. have.
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, although exemplary embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art are within the scope of not departing from the concept and scope of the following claims. It will be appreciated that various modifications and variations are possible.
Claims (6)
상기 열연소둔이 진행된 강판을 황산용액에 침지하여 20 초 내지 45초 동안 교류 전해 처리하는 단계; 및
상기 교류 전해 처리된 강판을 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 5 초 내지 15초 동안 침지하는 단계;를 포함하는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.In% by weight, C: 0.04 to 0.07%, Si: 0.3 to 0.5%, Mn: 1.0 to 1.5%, Ni: 8.0 to 10.0%, Cr: 17.0 to 19.0%, P: 0.1% or less (excluding 0), S: Hot rolling annealing a hot-rolled steel sheet containing 0.01% or less (excluding 0), and the rest containing Fe and inevitable impurities;
Immersing the steel sheet subjected to hot rolling annealing in a sulfuric acid solution and performing alternating current electrolytic treatment for 20 to 45 seconds; And
The method of manufacturing an austenitic stainless steel with improved surface quality comprising: immersing the steel sheet subjected to alternating current electrolysis in a mixed acid solution containing nitric acid and hydrofluoric acid for 5 seconds to 15 seconds.
상기 교류 전해 처리는 35 내지 45 A/dm2의 전류밀도를 인가하여 수행되는 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.The method of claim 1,
The AC electrolytic treatment is a method of manufacturing an austenitic stainless steel with improved surface quality performed by applying a current density of 35 to 45 A/dm 2.
상기 황산용액의 농도는 50 내지 300 g/L인 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.The method of claim 1,
The concentration of the sulfuric acid solution is 50 to 300 g/L, a method for producing an austenitic stainless steel with improved surface quality.
상기 황산용액의 온도는 60 내지 80℃인 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법. The method of claim 1,
The temperature of the sulfuric acid solution is 60 to 80 ℃ method for producing an austenitic stainless steel with improved surface quality.
상기 혼산 용액의 불산 농도는 10 내지 50g/L인 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.The method of claim 1,
The hydrofluoric acid concentration of the mixed acid solution is 10 to 50 g/L, a method for producing an austenitic stainless steel with improved surface quality.
상기 혼산 용액의 온도는 60 내지 80℃인 표면품질이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.The method of claim 1,
The temperature of the mixed acid solution is 60 to 80 ℃ method for producing an austenitic stainless steel with improved surface quality.
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