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KR20180027689A - 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법 - Google Patents

성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법 Download PDF

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KR20180027689A
KR20180027689A KR1020160114247A KR20160114247A KR20180027689A KR 20180027689 A KR20180027689 A KR 20180027689A KR 1020160114247 A KR1020160114247 A KR 1020160114247A KR 20160114247 A KR20160114247 A KR 20160114247A KR 20180027689 A KR20180027689 A KR 20180027689A
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박수호
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주식회사 포스코
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Publication date
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Abstract

성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 따르면, 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계, 열연 강판을 총압하율 30% 이상으로 1차 냉간 압연하는 단계, 열연 소둔 열처리를 수행하는 단계 및 열연 소둔판을 2차 냉간 압연하는 단계를 포함한다. 따라서, 압연 조건의 제어에 따라 성형성에 유리한 집합 조직을 형성하고 리징을 유발하는 밴드 조직을 제거하여 페라이트계 스테인리스강의 성형성 및 리징 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING FERRITIC STAINLESS STEEL HAVING EXCELLENT FORMABILITY AND RIDGING PROPERTIES}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 관한 것이다.
스테인리스강 중 특히 페라이트계 스테인리스 냉연제품은 열팽창율, 열피로 특성 등의 고온 특성이 우수하고 응력부식균열에 강하다. 이에 따라서, 페라이트계 스테인리스강은 자동차 배기계 부품, 가정용 기구, 구조물, 가전 제품, 엘리베이터 등에 널리 사용되고 있다.
페라이트계 스테인리스 강재는 고가의 합금원소가 적게 첨가되면서도 내식성을 뛰어나서, 오스테나이트계 스테인리스 강재에 비하여 가격 경쟁력이 높은 강재이다. 페라이트계 스테인리스 강재는 건축재료, 수송기기, 주방기기 등의 용도에 사용되고 있으나, 오스테나이트계 강판에 비해 가공성이 부족하고 또한 성형 가공 시 리징으로 불리는 주름형태의 요철이 발생하여 가공품의 외관을 해쳐 표면 연마의 부하를 증대시킨다고 하는 문제가 있었다.
일반적으로 페라이트계 스테인리스강은 성형가공시 주름형태의 표면결함이 발생되는데 이러한 현상을 리징(ridging)이라 부른다. 리징의 발생원인은 근원적으로 주조조직내 주상정의 발달에 기인한다. 즉, 일정 방위를 갖는 주상정이 압연 또는 소둔공정에서 파괴되지 않고 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께방향 변형거동으로 인해 리징 결함으로 표출된다. 이러한 리징결함은 제품의 외관을 나쁘게 할 뿐만 아니라 리징이 심하게 발생할 경우 성형 후에 추가의 연마공정을 필요로 하므로 최종제품의 제조단가를 상승시키는 원인이 된다.
이에 페라이트계 스테인리스 강판의 용도 확대를 위해서는 가공성 향상과 리징 특성 개선이 요구되는 실정이다. 이를 해결하기 위해, 성형성에 유리한 집합조직 형성을 촉진시키고 리징을 유발하는 밴드조직을 제거하기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔다.
한국 공개특허문헌 제10-2008-0061863호
본 발명의 실시예들은 열간 압연 이후 열연 소둔 열처리에 앞서 냉간 압연을 수행함에 따라 페라이트계 스테인리스강의 성형성 및 리징 특성을 향상시킬 수 있는 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 따르면, 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계, 열연 강판을 총압하율 30% 이상으로 1차 냉간 압연하는 단계, 열연 소둔 열처리를 수행하는 단계 및 열연 소둔판을 2차 냉간 압연하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 냉간 압연은 대칭 압연일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 냉간 압연은 비대칭 압연이며, 하기 식 (1)로 정의되는 상하 압연롤의 속도비는 1.25 이상이며, 하기 식 (2)로 정의되는 압연 형상인자(l/d)는 1.7 이상일 수 있다.
Vh/Vl --- 식 (1)
l/d =
Figure pat00001
--- 식 (2)
여기서, Vh : 빠른 압연롤의 속도, Vl : 느린 압연롤의 속도, l: 압연롤 바이트 내의 롤과 강판의 접촉호를 투영한 길이, d: 강판의 평균 두께 d = (h0 + h)/2, r: 압연롤 반지름, h0: 압연 전 강판의 두께, h: 압연 후 강판의 두께이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연 소둔판은 하기 식 (3)으로 정의되는 두께 중심부 전단 변형비가 0.4 이상일 수 있다.
전단변형율(e13)/평면변형율(e11) --- 식 (3)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연 소둔 열처리는 550 내지 1,100℃의 온도에서 60분 이하로 연속하여 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.005~0.1%, Si: 0.01~2.0%, Mn: 0.01~1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10~30%, N: 0.005~0.03%로 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페라이트계 스테인리스강은, Al: 0.01~0.15% 이하, Mo: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ti: 0.01~0.50%, Nb: 0.01~0.50%, V: 0.01~0.30% 및 Zr: 0.01~0.30%로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페라이트계 스테인리스강의 r-bar 값은 1.7 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페라이트계 스테인리스강의 리징 높이(Wt)는 14㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 압연 조건의 제어에 따라 성형성에 유리한 집합 조직을 형성하고 리징을 유발하는 밴드 조직을 제거하여 페라이트계 스테인리스강의 성형성 및 리징 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 상하롤 속도비와 형상인자에 따른 판재 두께중심부의 전단변형비를 나타내는 그래프이다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법은, 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계, 열연 강판을 압하율 30% 이상으로 1차 냉간 압연하는 단계, 열연 소둔 열처리를 수행하는 단계 및 열연 소둔판을 2차 냉간 압연하는 단계를 포함한다.
상기 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.005~0.1%, Si: 0.01~2.0%, Mn: 0.01~1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10~30%, N: 0.005~0.03%로 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
C의 함량은 0.005~0.1%이다.
C는 강재의 강도에 크게 영향을 미치는 원소로써, 그 함량이 과다할 경우, 강재의 강도가 지나치게 상승하여 연성이 저하되는 바, 0.1% 이하로 한정한다. 다만, 그 함량이 지나치게 낮을 경우, 강도가 지나치게 저하되는 바 그 하한을 0.005%로 한정할 수 있다.
Si의 함량은 0.01~2.0%이다.
Si은 제강시 용강의 탈산과 페라이트 안정화를 위해 첨가되는 원소로, 본 발명에서는 0.01% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 재질의 경화를 일으켜 강의 연성이 저하되는 바, 2.0% 이하로 한정한다.
Mn의 함량은 0.01~1.5%이다.
Mn은 내식성 개선에 유효한 원소로, 본 발명에서는 0.01% 이상 첨가하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 용접시 Mn계 흄(fume) 발생이 급증하여 용접성이 저하되며, 과도한 MnS 석출물 형성으로 인해 강의 연성이 저하되는 바, 1.5% 이하로 한정하며, 보다 바람직하게는 1.0% 이하로 한정한다.
P의 함량은 0.05% 이하이다.
P은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 산세시 입계 부식을 일으키거나 열간 가공성을 저해하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 P의 함량의 상한을 0.05%로 관리한다.
S의 함량은 0.005% 이하이다.
S은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 결정립계에 편석되어 열간 가공성을 저해하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 S의 함량의 상한을 0.005%로 관리한다.
Cr의 함량은 10~30%이다.
Cr은 강의 내식성 향상에 효과적인 원소로, 본 발명에서는 10% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 제조 비용이 급증하는 문제가 있는 바, 30% 이하로 한정한다.
N의 함량은 0.005~0.03%이다.
N은 질화물을 형성시키는 원소로서 침입형으로 존재하게 되므로 과도하게 함유되면 충격인성 및 성형성의 저하를 초래하는 바, 0.03% 이하로 한정한다.
예를 들어, 상기 페라이트계 스테인리스강은, Al: 0.01~0.15% 이하, Mo: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ti: 0.01~0.50%, Nb: 0.01~0.50%, V: 0.01~0.30% 및 Zr: 0.01~0.30%로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
Al의 함량은 0.01~0.15%이다.
알루미늄은 강력한 탈산제로써, 용강 중 산소의 함량을 낮추는 역할을 하며, 본 발명에서는 0.01% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 비금속 개재물 증가로 인해 냉연 스트립의 슬리브 결함이 발생함과 동시에, 용접성을 열화시키는 바, 0.15% 이하로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이하로 한정한다.
Mo의 함량은 1.0% 이하이다.
Mo는 내식성, 특히 내공식성을 향상시키기 위해 첨가하는 원소이다. 다만, 다량 첨가하게 되면 가공성을 저하시키므로 1.0% 이하 첨가하는 것이 바람직하다.
Cu의 함량은 1.0% 이하이다.
Cu는 내식성 개선을 위해 0초과 1.0% 이하를 함유하는 것이 좋다. 다만, 그 함량이 과도하여 1.0%를 넘게 되면 가공성이 저하하는 문제점이 있다.
Ti의 함량은 0.01~0.50%이다.
Ti은 C 및 N를 고정하여 강 중 고용 탄소 및 고용 질소의 양을 저감하고, 강의 내식성 향상에 효과적인 원소로, 본 발명에서는 0.01% 이상 첨가하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 제조 비용이 급증할 뿐만 아니라, Ti계 개재물 형성으로 인해 표면 결함이 야기되는 바, 0.50% 이하로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.30% 이하로 한정한다.
Nb의 함량은 0.01~0.50%이다.
Nb은 C, N와 우선적으로 결합해 내식성의 저하를 억제하는 석출물을 형성한다. Nb의 양이 0.01% 미만이면 소재 내에 고용되는 Nb가 적어 소재의 고온 강도가 떨어지는 문제가 있고, Nb의 양이 0.50%를 초과하면 원료비가 상승하는 문제점이 있다.
V의 함량은 0.01~0.30%이며, Zr의 함량은 0.01~0.30%이다.
V, Zr은 C, N을 고정시키기 위해 첨가하는 원소이다. 특히 용접부에서의 Cr탄질화물의 석출을 억제시켜 내식성을 향상시키고, 또한 고온강도를 필요로 하는 경우에 첨가하는 원소이다. 고가이므로 0.01~0.30% 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 따르면, 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 상기의 성분을 포함하는 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계, 열연 강판을 압하율 30% 이상으로 1차 냉간 압연하는 단계, 열연 소둔 열처리를 수행하는 단계 및 열연 소둔판을 2차 냉간 압연하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
성형성에 유리한 집합조직 형성을 촉진시키고 리징을 유발하는 밴드조직을 제거하기 위해서는 열연판의 소둔 열처리시에 재결정을 촉진시키는 것이 중요하며 이를 위해 소둔 열처리 전에 변형에너지를 충분히 축적시키는 것이 필요하다.
열연판의 변형에너지를 축적시키기 위해 열연 마무리온도를 낮추는 시도가 이루어져 왔으나 변형에너지 축적에는 불충분하여, 본 발명에서는 열연 소둔 열처리 전에 냉간 압연을 실시하고자 하였으며 이에 따라 재결정이 충분히 일어나서 성형성에 유리한 집합조직이 용이하게 형성되는 것을 알 수 있었다.
이때 열연 강판을 30% 이상의 총압하율로 냉간 압연을 수행하여야 하며, 열연 소둔 열처리에 앞서 냉간 압연을 수행하지 않거나, 예를 들어 총압하율이 30% 미만인 경우에는 성형성의 지표인 r-bar 값이 1.7 미만이거나 리징 높이가 14㎛를 초과하여 성형성 내지 리징 특성이 저하되는 문제점이 있다.
즉, 상기 제조 방법에 따라 제조된 상기 페라이트계 스테인리스강의 r-bar 값은 1.7 이상일 수 있다. 또한, 상기 페라이트계 스테인리스강의 리징 높이(Wt)는 14㎛ 이하일 수 있다.
예를 들어, 이때에 상기 1차 냉간 압연은 대칭 압연으로 수행될 수 있으며, 1회에 10~25%의 압하율로 1회 이상 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 열연 소둔 열처리는 550 내지 1,100℃의 온도에서 60분 이하로 연속하여 수행할 수 있다.
열연판 소둔은 열간 압연된 열연판의 연성을 보다 향상시키기 위해 실시되는 단계로써, 이를 통해 Ti, Nb 탄질화물의 석출과 재결정을 유도하기 위함이다. 이를 위해서는 소둔 온도를 550℃ 이상에서 실시할 필요가 있다. 다만, 소둔온도가 1,100℃를 초과하거나, 소둔시간이 60분을 초과할 경우, 결정립이 조대화하여 성형성이나 리징 특성을 나쁘게 할 우려가 있다. 한편, 소둔시간의 하한은 특별히 정할 필요는 없으나, 충분한 효과를 얻기 위해서는 30초 이상 실시하는 것이 보다 바람직하다.
이후, 상기 소둔된 열연판을 2차 냉간 압연 및 냉연판 소둔하여 냉연 강판으로 제조할 수 있다.
여기서 설명하지 않은 열간 압연, 냉간 압연 등의 상세한 조건은 통상의 페라이트계 스테인리스강의 각 제조 조건에 준하여 행하여 질 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
실시예
하기 표 1의 조성을 가지는 용강을 준비하고, 연속 주조된 슬라브를 재가열하여 열간 압연후 초기 두께 3~7mm의 소재로 열연 소둔 열처리 전에 냉간 압연을 실시하였다.
C Si Mn P S Cr Ti Al N
0.006 0.18 0.15 0.031 0.003 18.4 0.28 0.047 0.008
열연 소둔 전에 1차 냉간 압연을 1회당 10~25% 압하율로 수행하고, 소둔 열처리 및 산세한 다음 1회당 50~85% 압하율로 2차 냉간 압연하였으며 구체적인 냉연 압하율은 하기 표 2와 같다. 2차 냉연시 복수회의 압연은 1회 냉연 후 소둔 열처리를 거쳐 2회 냉연을 실시하고 소둔 열처리 산세를 거쳐 시편을 제조하였다.
이후 시편의 압연방향에 대하여 0°, 45°, 90°방향의 인장시편을 가공하여 15% 인장 시험후 r값을 측정하였다. 방향별로 측정된 r값(r0, r45, r90)으로부터 하기 식에 의해 r-bar 값을 계산하였다.
r-bar = (r0 + r90 + 2*r45) / 4
r0은 0도 방향의 r값이며, r45는 45도 방향의 r값이며, r90은 90도 방향의 r값이다. r값은 폭변형율 / 두께변형율이다.
리징 높이는 15% 인장 시험 후 표면 조도를 측정하여 Wt값으로 나타내었다.
압하율(%) r-bar Wt(㎛)
1차 냉연 2차 냉연(1회/2회)
실시예 1 43 50/60 2.10 10.4
실시예 2 43 80 2.03 13.1
실시예 3 46 70 1.75 13.6
비교예 1 21 85 1.95 16.5
비교예 2 26 78 1.78 17.1
비교예 3 - 84 1.86 18.4
비교예 4 - 73 1.62 19.5
비교예 3 및 4는 열간 압연 이후 냉간 압연을 수행하지 않고 열연 소둔 열처리를 수행한 페라이트계 스테인리스강으로 r-bar 값이 불리하며 리징 높이가 약 18㎛ 이상으로 나타나 리징 특성이 불리함을 알 수 있다.
뿐만 아니라, 열간 압연 이후 열연 소둔 열처리에 앞서 냉간 압연을 수행한 비교예 1 및 2의 경우에는 압하율이 30% 미만으로 수행되어 리징 높이가 약 16㎛ 이상으로 나타나 여전히 리징 특성이 불리함을 알 수 있다.
즉, 실시예 1 내지 3에서와 같이, 열연 소둔 열처리 전에 냉간 압연을 수행하되 총압하율 30% 이상으로 수행하는 경우 1.7 이상의 r-bar 값을 얻을 수 있으며, 육안으로 관찰이 어려워 가공품의 외관 특성을 저하시키지 않는 정도인 14㎛ 이하의 리징 높이를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 따르면, 상기 1차 냉간 압연은 비대칭 압연으로 수행될 수 있다.
판재의 압연 변형시 변형 상태는 전단변형과 평면변형의 두가지 인자로 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭 압연으로는 판재의 표면 층은 전단변형이 작용하며, 판재의 두께 중심부로 갈수록 본질적 특성인 대칭성 때문에 전단변형률이 감소하여 판재의 두께 중심부에서는 전단변형률이 항상 0이다. 즉 판재의 두께 중심부에는 항상 평면변형이 작용한다.
본 발명의 일 실시예에서는 비대칭압연을 적용하여 판재의 두께 중심부에 전단변형을 작용시킬 수 있다. 비대칭압연을 적용할 때 많은 압연변수가 존재하는데 이 변수들을 최적화하여야 모든 두께 층에서 적절한 전단변형률이 작용해 재결정을 활성화시켜 미세 조직을 변화시킴으로써 최종 냉연 제품의 표면 품질에 중요한 리징 높이를 낮출 수 있다.
도 1은 상하롤 속도비와 형상인자에 따른 판재 두께중심부의 전단변형비를 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 열연 소둔 열처리 전에 냉간 압연하는데 있어서 비대칭압연 시의 압연 변수들과 성형성 및 리징 특성과의 상관성을 조사한 결과, 상하 압연롤 속도비, 압하율 그리고 압연 형상인자(l/d)를 조절하여 성형성 및 리징 특성을 개선할 수 있음을 알 수 있었다.
하기 표 3은 열연 소둔 열처리 전 비대칭 압연하는데 있어서 상하 압연롤의 속도비, 압하율, 롤 지름 및 소재 초기 두께 변화에 따른 형상인자(l/d)를 나타낸 것이다. 또한 비대칭 압연 조건 변화에 따른 FEM 전산모사에 의한 두께중심부의 전단 변형비를 나타내었다.
상하롤 속도비 초기 두께 (mm) 압하율 (%) 형상인자 (l/d) 전단 변형비 (e13/e11)
1 7 35 2.3 0.1
25 1.9 0.08
15 1.4 0.05
5 35 2.8 0.1
25 2.2 0.08
15 1.6 0.05
1.25 7 35 2.3 0.55
25 1.9 0.45
15 1.4 0.2
5 35 2.8 0.75
25 2.2 0.7
15 1.6 0.38
1.5 7 35 2.3 0.7
25 1.9 0.5
15 1.4 0.3
5 35 2.8 1
25 2.2 0.8
15 1.6 0.45
두께중심부의 밴드조직을 미세화하기 위해서는 두께중심부에 전단변형을 부여하는 것이 필요한데, 두께중심부의 평면변형율(e11)과 전단변형율(e13)의 비를 나타내는 전단 변형비 값이 0.4 이상이 되면 전단변형이 부여된 것으로 판단된다.
도 1 및 표 3을 참조하면, 전단 변형비 0.4 이상을 확보하기 위해서는 상하롤 속도비가 1.25 이상이 되어야 하며 형상인자(l/d)가 1.7 이상이 되어야 하는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 비대칭 압연으로 수행되는 상기 1차 냉간 압연시, 하기 식 (1)로 정의되는 상하 압연롤의 속도비는 1.25 이상이다.
Vh/Vl --- 식 (1)
여기서, Vh : 빠른 압연롤의 속도, Vl : 느린 압연롤의 속도이다.
비대칭 냉간 압연에 있어서 두께 중심부까지 전단변형을 부여하기 위해서는 상하 압연롤 속도비가 1.25 이상이 되어야 한다. 그 이하에서는 두께 중심부까지 전단변형이 부가되지 않아서 하한을 1.25로 관리한다.
상기 1차 냉간 압연시, 하기 식 (2)로 정의되는 압연 형상인자(l/d)는 1.7 이상이다.
l/d =
Figure pat00002
--- 식 (2)
여기서, l: 압연롤 바이트 내의 롤과 강판의 접촉호를 투영한 길이, d: 강판의 평균 두께 d = (h0 + h)/2, r: 압연롤 반지름, h0: 압연 전 강판의 두께, h: 압연 후 강판의 두께이다.
비대칭 냉간압연에 있어서 두께 중심부까지 전단변형을 부여하기 위해서는 압연 형상인자가 1.7 이상이 되어야 한다. 그 이하에서는 두께 중심부까지 전단변형이 부가되지 않아서 하한을 1.7로 관리한다.
상기 상하 압연롤의 속도비 및 압연 형상인자를 제어하여 두께 중심부의 전단 변형비를 0.4 이상을 얻을 수 있다.
즉, 상기 열연 소둔판은 하기 식 (3)으로 정의되는 두께 중심부 전단 변형비가 0.4 이상일 수 있다. 상기 전단 변형비가 0.4 미만인 경우 두께 중심부의 밴드 조직을 충분히 미세화하기 어려워 리징 특성의 개선이 어려운 문제점이 있다.
전단변형율(e13)/평면변형율(e11) --- 식 (3)
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
실시예
상기 표 1의 조성을 가지는 용강을 준비하고, 연속 주조된 슬라브를 재가열하여 열간 압연후 초기 두께 3~7mm의 소재로 열연 소둔 열처리 전에 냉간 압연을 실시하였다.
열연 소둔 전에 1차 냉간 압연을 비대칭 압연으로 하여 1회당 10~25% 압하율로 수행하고, 소둔 열처리 및 산세한 다음 1회당 50~85% 압하율로 2차 냉간 압연하였으며 구체적인 냉연 압하율은 하기 표 3과 같다. 2차 냉연시 복수회의 압연은 1회 냉연 후 소둔 열처리를 거쳐 2회 냉연을 실시하고 소둔 열처리 산세를 거쳐 시편을 제조하였다. 1차 냉간 압연시 상하롤 속도비는 1.25, 압연 형상인자는 1.7인 비대칭 압연 조건으로 수행하였다.
이후 시편의 압연방향에 대하여 0°, 45°, 90°방향의 인장시편을 가공하여 15% 인장 시험후 r값을 측정하였다. 방향별로 측정된 r값(r0, r45, r90)으로부터 r-bar 값을 계산하였다.
리징 높이는 15% 인장 시험 후 표면 조도를 측정하여 Wt값으로 나타내었다.
압하율(%) r-bar Wt(㎛)
1차 냉연 2차 냉연(1회/2회)
실시예 4 43 50/60 2.05 8.5
실시예 5 43 80 1.94 9.7
실시예 6 46 70 1.71 11.7
비교예 5 21 85 1.90 15.3
비교예 6 26 78 1.73 15.7
실시예 4 내지 6은 실시예 1 내지 3과 대칭 압연이 아닌 비대칭 압연으로 수행한 것을 제외하고는 나머지 조건은 동일하며, 비교예 5 및 6은 비교예 1 및 2와 대칭 압연이 아닌 비대칭 압연으로 수행한 것을 제외하고는 나머지 조건은 동일하다.
표 1 및 표 4를 참조하면, 대칭 압연과 비교하여 비대칭 압연으로 1차 냉간 압연을 수행한 경우 리징 높이가 약 20% 이상 감소함을 알 수 있다. 이는 대칭 압연보다 비대칭 압연시 전단변형에 따라 두께 중심부의 밴드 조직을 충분히 미세화할 수 있어 리징 특성이 개선됨을 알 수 있다.
열간 압연 이후 열연 소둔 열처리에 앞서 냉간 압연을 수행한 비교예 5 및 6의 경우에는 비대칭 압연으로 냉간 압연을 수행하였다고 하더라도 압하율이 30% 미만으로 수행되어 리징 높이가 약 15㎛ 이상으로 나타나 여전히 리징 특성이 불리함을 알 수 있다.
즉, 실시예 4 내지 6에서와 같이, 열연 소둔 열처리 전에 냉간 압연을 수행하되 총압하율 30% 이상으로 수행하는 경우 1.7 이상의 r-bar 값을 얻을 수 있으며, 육안으로 관찰이 어려워 가공품의 외관 특성을 저하시키지 않는 정도인 12㎛ 이하의 리징 높이를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계;
    열연 강판을 총압하율 30% 이상으로 1차 냉간 압연하는 단계;
    열연 소둔 열처리를 수행하는 단계; 및
    열연 소둔판을 2차 냉간 압연하는 단계를 포함하는 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 냉간 압연은 대칭 압연인 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1차 냉간 압연은 비대칭 압연이며,
    하기 식 (1)로 정의되는 상하 압연롤의 속도비는 1.25 이상이며,
    하기 식 (2)로 정의되는 압연 형상인자(l/d)는 1.7 이상인 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
    Vh/Vl --- 식 (1)
    l/d =
    Figure pat00003
    --- 식 (2)
    여기서, Vh : 빠른 압연롤의 속도, Vl : 느린 압연롤의 속도, l: 압연롤 바이트 내의 롤과 강판의 접촉호를 투영한 길이, d: 강판의 평균 두께 d = (h0 + h)/2, r: 압연롤 반지름, h0: 압연 전 강판의 두께, h: 압연 후 강판의 두께이다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열연 소둔판은 하기 식 (3)으로 정의되는 두께 중심부 전단 변형비가 0.4 이상인 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
    전단변형율(e13)/평면변형율(e11) --- 식 (3)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열연 소둔 열처리는 550 내지 1,100℃의 온도에서 60분 이하로 연속하여 수행하는 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.005~0.1%, Si: 0.01~2.0%, Mn: 0.01~1.5%, P: 0.05% 이하, S: 0.005% 이하, Cr: 10~30%, N: 0.005~0.03%로 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강은, Al: 0.01~0.15% 이하, Mo: 1.0% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ti: 0.01~0.50%, Nb: 0.01~0.50%, V: 0.01~0.30% 및 Zr: 0.01~0.30%로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함하는 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강의 r-bar 값은 1.7 이상인 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트계 스테인리스강의 리징 높이(Wt)는 14㎛ 이하인 성형성 및 리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.


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