KR20180067891A - 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법 - Google Patents
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Abstract
Cr: 17~21중량% 및 Si: 0.30~0.6%를 포함하고, Nb: 0.1~0.5% 및 Ti: 0.1~0.4% 중 1종 이상을 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 소둔하는 단계, 상기 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 중성염 전해 산세하는 단계, 상기 중성염 전해 산세된 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 의해 혼산 산세하는 단계를 포함하고, 상기 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 스케일 내 Si 산화물의 두께는 80nm 이하이고, 상기 소둔 스케일의 두께에 대한 상기 Si 산화물의 두께의 비가 0.5 이하인 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법이 개시된다.
Description
본 발명은 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법에 관한 것이다.
스테인리스 냉연강판은 냉간 압연 후에 소정의 기계적 특성을 얻기 위해 약 800~1150℃의 열처리 과정을 거치게 되는데, 이러한 열처리 과정에서 강판의 표면이 로 내부에서 고온의 산소와 반응하여 표면에 산화스케일(SiO2, (Cr,Fe)2O3)이 생성된다. 이러한 강판 표면의 산화 스케일은 제품에 대한 외관을 나쁘게 하여 강판의 품질을 악화시키며, 또한, 강판의 부식을 야기하는 출발점이 되어, 강판의 내식성을 저하시킨다. 따라서, 통상적으로 미려한 표면품질을 얻고, 내식성을 향상시키기 위해, 브러쉬, 쇼트 볼 블라스팅 등에 의한 물리적 디스케일링, 황산나트륨, 황산, 질산 전해질을 사용한 전해 디스케일링, 용융염, 혼산 등을 사용한 화학적 디스케일링 등의 다양한 방법을 조합하여 강판 표면의 산화스케일을 제거하고 있다.
한편, 자동차 배기계용으로 사용되는 스테인리스 냉연강판 중 내열 및 내산화특성을 향상시키기 위한 강종들은 강중 Si 함량이 높다. 실리콘 함유량이 0.30% 이상으로 높은 강종의 경우 소둔 공정에서 생성되는 스케일 내에서 실리콘 산화물 량이 많아 진다. 이러한 실리콘 산화물은 전해 디스케일링 공정에서 전기화학적으로 제거는 불가능 하며, 물리적 디스케일링 및/또는 화학적 디스케일링에 의한 제거만 가능하다.
난 산세 스테인리스 냉연강판의 산화 스케일을 디스케일링하는 기술 중 대표적인 기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다. 그런데, 이들 기술을 고 Si 함유 스테인리스 냉연강판에 적용할 경우, 디스케일링 중 모재 손상이 발생하거나, 디스케일링 속도가 지나치게 느려 생산성이 낮은 단점이 있다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는, 고 실리콘 함유 난 산세 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 대상으로, 모재 손상을 최소화하면서도 고속으로 산화 스케일을 제거할 수 있는 소둔 및 산세 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, Cr: 17~21중량% 및 Si: 0.30~0.6%를 포함하고, Nb: 0.1~0.5% 및 Ti: 0.1~0.4% 중 1종 이상을 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 소둔하는 단계, 상기 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 중성염 전해 산세하는 단계, 상기 중성염 전해 산세된 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 의해 혼산 산세하는 단계를 포함하고, 상기 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 스케일 내 Si 산화물의 두께는 80nm 이하이고, 상기 소둔 스케일의 두께에 대한 상기 Si 산화물의 두께의 비가 0.5 이하인 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법을 제공한다.
본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 고 실리콘 함유 난 산세 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세시, 모재 손상을 최소화하면서도 고속으로 산화 스케일을 제거할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 후 그 표면을 관찰한 투과전자현미경 이미지이다.
도 2는 중성염 전해 산세에 의해 모재 손상이 발생한 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 표면을 관찰한 사진이다.
도 3은 황산 전해 산세시, 인가 전류 밀도에 따른 표면 용출 전류 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 황산 전해 산세시, 황산 전해조 농도 및 인가 전류 밀도에 따른 활성화 용출이 일어나는 최저 온도를 도시한 그래프이다.
도 2는 중성염 전해 산세에 의해 모재 손상이 발생한 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 표면을 관찰한 사진이다.
도 3은 황산 전해 산세시, 인가 전류 밀도에 따른 표면 용출 전류 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 황산 전해 산세시, 황산 전해조 농도 및 인가 전류 밀도에 따른 활성화 용출이 일어나는 최저 온도를 도시한 그래프이다.
전술한 바와 같이, 일반적으로 냉간압연된 스테인리스 강판은 재질 확보를 위해 소둔 공정을 거친다. 이때 강판의 표면에는 소둔 스케일이 형성되게 되며, 고 Si 함유 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 경우 스케일/모재 계면에 두꺼운 Si 산화물층이 형성되고, 이는 전기화학적으로 안정하기에 산세가 매우 까다롭다. 더욱이, 본 발명에서 대상으로 하는 Cr: 17~21중량% 및 Si: 0.30~0.6%를 포함하고, Nb: 0.1~0.5% 및 Ti: 0.1~0.4% 중 1종 이상을 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 경우 통상의 조건에 의해 의한 소둔 시(소둔 온도 1020℃, 균열 유지 시간 120초), 도 1에 도시된 바와 같이, 스케일/모재 계면에 두꺼운 Si 산화물층이 형성될 뿐 아니라, 소둔 스케일 내 모재가 돌기(protrusion) 형상으로 돌출되어 혼재되게 되기 때문에 산세가 보다 더 까다롭다. 도 1에서 스케일층은 Si 산화물층 하부에서 (Cr,Fe)2O3 산화물 외층까지이다. 한편, 도 1은 돌기 사이 하부에 Si 산화물층이 있음을 보여한다. 그럼에도 불구하고 본 발명은 전술한 성분계를 갖는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 용이하게 소둔 및 산세하는 방법을 제공하는 점에서 의미가 있다고 할 것이다.
이하의 설명에서 “소둔 및 산세”는 냉간압연된 스테인리스 강판의 기계적 특성을 우수하게 하기 위하여 열처리한 후 자연 냉각시키는 소둔 열처리 공정과 소둔 열처리에 의해 발생된 산화 스케일을 제거하는 산세 공정이 연속적으로 수행되는 일련의 강판 처리 방법을 통합적으로 지칭할 수 있다. 특히, 소둔 열처리시에는 강판의 온도를 상온으로부터 서서히 승온시켜 일정 온도에 도달하게 한 뒤 이 온도를 일정 시간 유지하는데, 이때 도달한 일정 온도를 “소둔 온도”, 소둔 온도에서 유지시키는 일정 시간을 “균열 유지 시간”이라 칭한다.
이하, 본 발명의 일 측면인 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 준비한다. 본 발명에서는 냉연강판의 합금 조성에 대해서 특별히 한정하지 아니하나, 일 예로써, Cr: 17~21중량% 및 Si: 0.30~0.6%를 포함하고, Nb: 0.1~0.5% 및 Ti: 0.1~0.4% 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 합금 조성이 상기의 범위를 만족하지 않는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이나, 다만, 상기와 같은 합금 조성을 갖는 강종의 경우, 전술한 바와 같이, 스케일/모재 계면에 두꺼운 Si 산화물층이 형성될 뿐 아니라, 소둔 스케일 내 모재가 돌기형으로 돌출되어 혼재되어 산세가 매우 까다로운 바, 이와 같은 범위를 한정한 것뿐이다.
한편, 상기 조성 외 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있으며, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다. 다만, 상기 조성 외 다른 성분은 표면 스케일의 형상 등에 별다른 영향을 미치지 아니하는 바, 본 발명에서는 상기 조성 외 다른 원소의 종류 및 그 함량에 대해서는 특별히 한정하지 아니한다.
다음으로, 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 소둔한다.
도 2는 중성염 전해 산세에 의해 모재 손상이 발생한 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 표면을 관찰한 사진이다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 적용 대상으로 하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판은 소둔시 스케일/모재 계면에 두꺼운 Si 산화물층이 형성될 뿐 아니라, 소둔 스케일 내 모재가 돌기형으로 돌출되어 혼재되게 되게 되는데, 소둔 스케일 내 Si 산화물층은 전기화학적으로 안정하여 중성염 전해 산세 공정에서는 제거가 어려운 바, 통상 이를 제거하기 위해 전해 산세 공정에서 인가 전류를 높이게 된다. 그런데, 이 경우, 도 2에서와 같이 중성염 전해 산세 단계에서 모재의 손상이 야기되어 표면 형상의 열화를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 소둔 공정에서 Si 산화물층 두께를 적절히 관리하고, 중성염 전혀 산세 공정에서 모재의 손상을 최소화할 필요가 있다. 본 발명자들의 연구 결과, 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 스케일 내 Si 산화물층의 두께를 80nm 이하로 제어하고, 소둔 스케일의 두께에 대한 Si 산화물층의 두께의 비를 0.5 이하로 제어할 경우, 후속 공정인 중성염 전해 산세 단계에서 모재의 손상을 최소화하면서도 용이하게 스케일을 제거할 수 있다. 한편, Si 산화물층의 두께와 소둔 스케일의 두께에 대한 Si 산화물층의 두께의 비가 낮을수록 모재 손상 방지에 유리한 바, 본 발명에서는 이들의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
일 예에 따르면, 소둔시, 하기 식 1로 정의되는 TV가 50~120일 수 있다. 만약, TV가 50 미만일 경우 소둔 속도가 낮아 생산성이 떨어지고, 스케일의 두께가 지나치게 두꺼워질 우려가 있으며, 반면, 120을 초과할 경우 재질을 충분히 확보하지 못할 우려가 있다.
[식 1] TV = (냉연강판의 두께, mm) X (연속 소둔 속도, mpm)
일 예에 따르면, 소둔시, 소둔 온도는 990~1040℃일 수 있고, 균열 유지 시간은 0초일 수 있다. 전술한 바와 같이, 균열 유지 시간이란 소둔 온도에서 유지시키는 일정 시간을 의미하는데, 만약 균열 유지 시간이 0초를 초과할 경우, Si 산화물층의 두께 혹은 Si 산화물층 두께의 비가 본 발명에서 제안하는 범위를 초과할 수 있다.
다음으로, 중성염 전해 산세한다. 이때, 강판의 표면 전위는 1.0~1.15V (vs. SCE)로 유지하고, 중성염 전해조의 pH는 3.5~5.5로 제어하는 것이 바람직하다. 중성염 전해 산세시 강판의 표면에 형성되는 전위의 범위가 1.0V 미만인 경우 산화물 용출이 어려울 수 있으며, 1.15V를 초과할 경우 모재 용출이 발생할 우려가 있다. 또한, 중성염 전해조의 pH가 3.5 미만인 경우 용출 속도 증가에 의해 표면 손상이 야기될 수 있으며, 5.5를 초과할 경우 산화물 제거능이 떨어질 수 있다. 한편, 스트립의 표면 전위가 외층 산화물만 제거될 수 있는 수준을 유지할 수 있도록, 인가전류는 8~10A/dm2로 제어할 수 있다.
다음으로, 필요에 따라, 황산 전해 산세 및/또는 질산 전해 산세한다. 본 발명에서는 중성염 전해 산세 공정에서 모재 손상 방지를 위해 전해 산세능을 약화시켰기 때문에, 추가적인 산세능 확보를 위해 황산 전해 산세 또는 질산 전해 산세 공정을 도입할 수 있다.
도 3은 황산 전해 산세시, 인가 전류 밀도에 따른 표면 용출 전류 특성을 나타내는 그래프이다. 도 3에서 영역 I은 활성화 용출 영역, 영역 II는 부동태 영역, 영역 III은 과부동태 용출 영역이다. 도 3을 참조할 때, 황산 전해 산세의 경우, 중성염 전해 산세와 달리 영역 I과 같은 활성화 용해 구간이 존재함을 알 수 있다. 이러한 활성화 용해 구간에서 전해 산세가 이뤄질 경우 표면이 매우 거칠게 용해되어 표면 품질이 떨어지거나, 표면에 얼룩이 발생할 수 있다. 따라서, 황산 전해 산세시 이 영역을 회피하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 40~80℃의 온도의 황산 전해 용액, 바람직하게는 철, 크롬, 니켈, 구리, 망간, 티타늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 메탈 황산염을 50~150g/l 포함하는 황산 전해 용액에 침지하고, 강판 표면의 전위가 +, -, +의 순서로 최소 1번 이상 대전될 수 있도록 5~20A/dm2의 전류 밀도를 인가함으로써 행할 수 있다. 이때, 영역 I을 회피하기 위해서는 황산 전해조 온도가 하기 관계식 1을 만족하도록 제어하는 것이 바람직하다.
[관계식 1] (황산 전해조 온도, ℃) ≤ 49.17 - 0.110*(황산 전해조 농도, g/L) + 2.22*(인가 전류 밀도, A/dm2)
한편, 전술한 바와 같이, 황산 전해 산세를 대신하여 혹은 황산 전해 산세와 함께 질산 전해 산세를 적용할 수도 있다. 이 경우, 추가적인 산세능 확보의 목적을 달성하면서도 표면 품질 저하를 방지하기 위한 측면에서, 질산 농도는 70~120g/L, 질산 전해조 온도는 45~60℃, 인가 전류는 4~8A/dm2으로 제어할 수 있다.
다음으로, 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 의해 혼산 산세한다. 혼산 산세 공정에서는 잔류 실리콘 산화물을 완전히 제거하여야만 한다. 실리콘 산화물을 완전히 제거하기 위해 불산 농도를 높이면 과산세가 진행되어 모재 손상이 발생하고, 불산 농도를 낮추면 실리콘 산화물이 완전히 제거되지 않아 미산세가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 실리콘 산화물을 제거하면서도 모재 손상을 방지하기 위하여 혼산 용액의 불산 농도는 10~25g/L, 혼산 온도는 40~55℃로 제어한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
(
실시예
1)
본 실시예는 페라이트 스테인리스 냉연강판의 Si 산화물을 성장을 억제하고 산세가 용이한 소둔 스케일을 형성하기 위한 열처리 조건에 대한 것이다. 재질을 확보할 수 있도록 990~1040도 범위에서 수행하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 소둔 스케일 특성을 확인하기 위해 투과전자현미경을 활용하여 단면의 형상과 성분을 분석하여 Si 산화물층 두께, 소둔스케일 두께, Cr/Fe 비, Si 산화물층 두께/총 소둔 스케일 두께 비를 나타내었으며, 산세가 용이한 정도를 확인하기 위해서, 중성염 전해-혼산 침적을 통해 백색도 값이 76 이상이면 ○, 그 미만이면 X로 표기하여 산세 용이성을 평가하였다. 이때 중성염 전해 산세는, pH 5.0, 200g/L, 80℃, 8A/dm2으로 40초, 혼산 전해 산세는, 혼산 온도 55℃, 불산 농도 20g/L에서 60초 침적 하였다.
| 구분 | 소둔 온도 (℃) |
강판 두께 (mm) |
연속소둔속도 (mpm) |
TV |
균열유지 시간 (sec) |
스케일 두께 (nm) |
Si두께 (nm) |
Cr/Fe ratio |
Si두께/ 스케일 두께 |
산세 유무 |
| 비교예1-1 | 1040 | 1.5 | 85 | 128 | 5 | 140.1 | 78 | 1.8 | 0.56 | X |
| 비교예1-2 | 1040 | 1.2 | 81 | 97 | 10 | 142.8 | 80.84 | 1.83 | 0.566 | X |
| 비교예1-3 | 1020 | 1.5 | 80 | 120 | 10 | 151.9 | 92.7 | 2.25 | 0.61 | X |
| 비교예1-4 | 1010 | 1.2 | 56 | 67 | 20 | 163.3 | 99.6 | 2.41 | 0.61 | X |
| 비교예1-5 | 990 | 0.8 | 54 | 43 | 20 | 162.2 | 95.6 | 2 | 0.589 | X |
| 비교예1-6 | 990 | 2 | 70 | 140 | 5 | 162.7 | 81 | 2.3 | 0.498 | X |
| 발명예1-1 | 1040 | 1.5 | 80 | 120 | 0 | 147 | 73 | 1.76 | 0.497 | ○ |
| 발명예1-2 | 1020 | 1.5 | 68 | 102 | 0 | 160.0 | 76.0 | 2.12 | 0.475 | ○ |
| 발명예1-3 | 1020 | 0.8 | 62 | 50 | 0 | 162.8 | 78.1 | 2.38 | 0.480 | ○ |
| 발명예1-4 | 990 | 1.5 | 54 | 81 | 0 | 159 | 77 | 2.02 | 0.484 | ○ |
표 1로부터 알 수 있듯이, 비교예 1-2 내지 1-5와 같이 균열 유지 시간을 가지는 경우에는 Si 두께가 80nm 이상이며, 총 소둔 스케일에서 두께에서 Si 산화물 층이 차지 하는 비율이 0.5를 초과한다. 이 경우 산세에서 표면 백색도는 76이 되지 못하여 산세성이 나쁜 것을 확인하였다. 또한 비교예 1-1 처럼 Si두께는 78nm로 얇지만 총 소둔 스케일 두께 대비 Si 산화물 층이 차지 하는 비가 0.56으로 높은 경우와, 비교예 1-6처럼 총 소둔 스케일 두께 대비 Si 산화물 층이 차지 하는 비는 0.498로 낮지만, Si 산화물층의 두께가 두꺼운 경우도 산세성이 나쁜 것을 확인하였다. 따라서, 본 실시예를 통해 Si 함량이 높은 본 페라이트 스테인리스강의 경우 Si층 두께가 80nm 미만이며, 총 소둔 스케일 두께 대비 Si 산화물 층이 차지 하는 비가 0.5 미만인 경우에 소둔스케일의 제거가 용이함을 알 수 있다.
(
실시예
2)
본 실시예는, 실시예 1에서 열처리된 시료 중 발명예 2 조건에 대해서 중성염 전해산시 표면 손상을 최소하기 위한 조건을 관찰 하였다. 중성염 조건은 황산나트륨 200/L, 온도 80℃, +, -, + 교번을 1cycle로 하여 총 전해시간을 60초로 수행하고, 용액 pH조건을 변경하여 모재 손상 유무를 확인하였다. 산세를 수행하는 과정에서 강판 측이 +극으로 표면 용해가 일어날 때 표면 전위를 포화감홍전극 (saturated calomel electrode)로 측정하여 결과를 표 2에 나타내었고, 도 2에 중성염 전해산세 시 발생한 모재 손상 형상을 나타내었다. 표 2에서 ○는 모재 손상 발생, X는 양호, ●는 외층 스케일 미제거를 의미한다.
| 구분 | 인가전류 (A/dm2) |
pH | 표면 전위 (V vs. SCE) |
표면손상 유무 |
| 비교예2-1 | 17 | 4.5 | 1.5 | ○ |
| 비교예2-2 | 17 | 5 | 1.5 | ○ |
| 비교예2-3 | 14 | 3 | 1.5 | ○ |
| 비교예2-4 | 14 | 3.5 | 1.4 | ○ |
| 비교예2-5 | 14 | 4 | 1.3 | ○ |
| 비교예2-6 | 10 | 3 | 1.3 | ○ |
| 발명예2-1 | 10 | 3.5 | 1.15 | X |
| 발명예2-2 | 10 | 4.5 | 1.1 | X |
| 발명예2-3 | 10 | 5 | 1.1 | X |
| 비교예2-7 | 9 | 3.3 | 1.25 | ○ |
| 발명예2-4 | 9 | 4 | 1.05 | X |
| 비교예2-8 | 8 | 3.3 | 0.9 | ○ |
| 발명예2-5 | 8 | 5.5 | 1 | X |
| 비교예2-9 | 6 | 5.5 | 0.7 | ● |
| 비교예2-10 | 6 | 3.3 | 0.8 | ● |
| 비교예2-11 | 4 | 3.5 | 0.5 | ● |
표 2 로부터 알 수 있듯이, 중성염 인가전류가 10A/dm2 이상인 비교예 2-1 내지 2~6은 도 2에서처럼 표면 손상이 발생하였고, 비교예 2-7 및 2-8처럼 인가전류가 8 내지 9A/dm2로 낮더라도 용액 pH가 3.3으로 낮은 경우도 모재 손상이 발생하였다. 특히 모재 손상을 최소화하기 위해 인가전류를 더 낮추게 되면 (비교예 2-9 내지 2-11) Cr 산화물을 제거할 수 있는 표면 전위를 맞추지 못하여 스케일이 제거되지 않는다. 따라서, 표면 손상을 방지 하기 위해서는 중성염 pH는 3.5~5.5를 유지 해야 하며, 이때 인가전류는 8~10A/dm2이 되어야 함을 알 수 있다. 특히, 스케일 제거와 표면 손상을 방지 하기 위해서는 표면 전위가 1.0~1.15 수준으로 유지되어야 함을 확인 할 수 있다. 또한 도 2에서처럼 모재가 손상될 정도로 표면이 용해가 되더라도 Si산화물 층은 그대로 남아 있음을 보여 준다.
(
실시예
3)
본 실시예는, 중성염 전해산세 공정의 전해산세능을 모재 손상을 방지 하기 위해 약화 시켰기 때문에, 추가적으로 산세능 확보를 위해 황산전해산세 공정을 경유할 시 황산전해 조건을 관찰한 것이다. 황산전해는 실시예 2에서 중성염 전해 조건을 발명예 2-4 조건에 대하여 실시하였으며, 도 3에서의 활성화 영역을 피하기 위해서 황산 농도와 인가전류에 따른 활성화 용출이 나타나는 용액 온도를 확인하였다.
결과를 도 4에 나타내었고, 결과로부터 회식 분석을 통해 온도와 인가 전류에 따른 활성화 용출을 피할 수 있는 황산 전해조 온도 조건을 하기 관계식 1로 나타내었다.
[관계식 1] (황산 전해조 온도, ℃) ≤ 49.17 - 0.110*(황산 전해조 농도, g/L) + 2.22*(인가 전류 밀도, A/dm2)
(
실시예
4)
본 실시예는 최적의 표면 형상을 구현하기 위한 혼산조 조건에 대한 것인다. 전해산세 공정은 중성염 중성염 전해산세만 경유하거나, 중성염 전해산세 이후 황산 전해조, 혹은 질산 전해조 중 하나이상을 경유하는 경우에 대해서 확인하였다.
본 실시예에서 중성염 전해는 실시예 2의 발명예 2-4에 따라 수행하였으며, 황산전해는 수식 1에 따라 농도 100g/L, 인가전류 9A/dm2, 온도 55℃, +, -, + 교번을 1cycle로 하여 24초 수행하였다. 질산 전해조는 농도 100g/L, 인가전류 4A/dm2, 온도 55℃, +, -, + 교번을 1cycle로 하여 24초 수행하고, 혼산에서 질산 농도는 100g/L로 하여 불산농도와 온도를 변화 시켜 60초 동안 침적에 따른 산세 유무를 판단하여 하기 표 3에 그 결과를 나타내었다. 산세 유무는 완전산세: ○, 과산세: △, 미산세: X 로 표기 하였으며, 미산세는 Si 산화물이 잔류 하였음을 의미한다.
또한 침적시간은 본 발명에서 열처리 시간에 따라 산세 시간을 조정하여 60초로 수행하였고, 시편의 두께에 따라서 변동될 수 있는 것으로 시간은 한정하지 않는다.
| 구분 | 황산전해유무 | 질산전해유뮤 | 온도(℃) | HF 농도(g/L) | 산세 유무 |
| 비교예3-1 | X | X | 45 | 15 | X |
| 비교예3-2 | X | X | 45 | 25 | X |
| 발명예3-1 | X | X | 50 | 25 | ○ |
| 발명예3-2 | X | X | 55 | 15 | ○ |
| 비교예3-3 | X | X | 55 | 25 | △ |
| 비교예3-4 | ○ | X | 55 | 20 | △ |
| 비교예3-5 | ○ | X | 55 | 15 | △ |
| 발명예3-3 | ○ | X | 50 | 15 | ○ |
| 발명예3-4 | ○ | X | 45 | 20 | ○ |
| 비교예3-6 | ○ | X | 40 | 20 | X |
| 발명예3-5 | X | ○ | 50 | 15 | ○ |
| 발명예3-6 | X | ○ | 45 | 20 | ○ |
| 비교예3-7 | X | ○ | 40 | 20 | X |
| 비교예3-8 | ○ | ○ | 45 | 20 | △ |
| 발명예3-7 | ○ | ○ | 40 | 15 | ○ |
| 발명예3-8 | ○ | ○ | 45 | 10 | ○ |
표 3에서 알수 있듯이 중성염 전해 공정만 경유한 경우 혼산 온도 45℃ 이하, 불산 농도 25g/L 이하에서는 미산세가 발생하였으며, 불산농도 15~25g/L, 혼산온도 50~55℃에서 산세가 가능 함을 알 수 있다. 또한 황산 전해 혹은 질산 전해를 추가적으로 경유한 경우는 보다 낮은 온도 45~50℃ 불산 농도는 15~20g/L에서 산세가 가능 함을 알 수 있다. 황산전해와 질산전해를 모두 경유하는 경우는 40~45℃, 불산 농도 10~15g/L에서 산세가 가능 함을 알 수 있다.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
Claims (11)
- Cr: 17~21중량% 및 Si: 0.30~0.6%를 포함하고, Nb: 0.1~0.5% 및 Ti: 0.1~0.4% 중 1종 이상을 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 소둔하는 단계;
상기 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 중성염 전해 산세하는 단계;
상기 중성염 전해 산세된 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 질산 및 불산을 포함하는 혼산 용액에 의해 혼산 산세하는 단계를 포함하고,
상기 소둔된 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 스케일 내 Si 산화물층의 두께는 80nm 이하이고, 상기 소둔 스케일의 두께에 대한 상기 Si 산화물층의 두께의 비가 0.5 이하인 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소둔시, 하기 식 1로 정의되는 TV가 50~120이고, 소둔 온도는 990~1040℃이며, 균열 유지 시간은 0초인 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
[식 1] TV = (냉연강판의 두께, mm) X (연속 소둔 속도, mpm)
- 제1항에 있어서,
상기 중선염 전해 산세시, 강판의 표면 전위를 1.0~1.15V로 유지하고, 중성염 전해조의 pH는 3.5~5.5로, 인가전류는 8~10A/dm2으로 제어하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 중성염 전해 산세 후 상기 혼산 산세 전, 황산 전해 산세하는 단계를 더 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 황산 전해 산세시, 황산 전해조 온도가 하기 관계식 1을 만족하도록 제어하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
[관계식 1]
(황산 전해조 온도, ℃) ≤ 49.17 - 0.110*(황산 전해조 농도, g/L) + 2.22*(인가 전류 밀도, A/dm2)
- 제1항에 있어서,
상기 중성염 전해 산세 후 상기 혼산 산세 전, 질산 전해 산세하는 단계를 더 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 질산 전해 산세시, 질산 농도는 70~120g/L, 질산 전해조 온도는 45~60℃, 인가 전류는 4~8A/dm2으로 제어하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 중성염 전해 산세 후 상기 혼산 산세 전, 황산 전해 산세하는 단계 및 질산 전해 산세하는 단계를 더 포함하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 혼산 용액의 불산 농도는 15~25g/L, 혼산 온도는 50~55℃로 제어하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제4항 또는 제6항에 있어서,
상기 혼산 용액의 불산 농도는 15~20g/L, 혼산 온도는 45~50℃로 제어하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 혼산 용액의 불산 농도는 10~15g/L, 혼산 온도는 40~45℃로 제어하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 소둔 및 산세 방법.
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