KR100417520B1 - 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법 - Google Patents
텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법Info
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Abstract
본 발명은 텅스텐을 1%이상 함유하는 2상 스테인레스강의 연속주조 슬라브의 열간압연을 위하여 고온에서 가열시 표면에 형성되는 고온산화 정도를 조절하여 입계산화를 최소화함으로써 표면결함 발생을 방지하기 위한 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 텅스텐을 1%이상 함유하는 2상 스테인레스강 슬라브를 열간압연하기 위해 가열하는 방법에 있어서, 상기 슬라브의 표층부의 결함을 방지하기 위한 최적의 조건은 분위기 가스의 과잉산소량을 3%이하로 하고, 가열온도 1250℃ 이하인 상태에서 240분 이하 동안 가열하는 것이다.
Description
본 발명은 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법에 관한 것이며, 특히, 텅스텐을 함유하는 2상 스테인레스강 연속주조 슬라브를 열간압연을 위하여 고온에서 가열시 표면에 형성되는 고온산화 정도를 조절함으로써 표면결함 발생을 방지하기 위한 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법에 관한 것이다.
우수한 내식성 및 내응력부식균열성을 갖는 2상 스테인레스강은 통상적으로 크롬(Cr)을 약 21 ~ 28 중량%(이하 단지 '%'라 함), 니켈(Ni)을 3 ~ 8%, 몰리브덴(Mo)을 1 ~ 5%, 질소(N)를 0.08 ~ 0.3%, 망간(Mn)을 2% 이하 그리고 탄소(C)를 0.03% 이하로 함유하고 있으며, 물리적 특성을 극대화 시키기 위하여 합금성분을 적절히 조절하여 페라이트상과 오스테나이트상이 약 50 : 50으로 유지되게 제조되어 진다.
그리고, 2상 스테인레스강의 내식성을 향상시키기 위해서 크롬, 몰리브덴, 텡스텐(W) 및 질소의 함량을 증가시키는 방법이 있으나, 질소 함량의 증가는 강 중의 질소 용해도가 한정되어 있으며, 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐의 증가는 강의 내식성을 저해하는 시그마상과 같은 금속간화합물의 형성을 촉진시키기 때문에 제한을 받는다.
그리고, 2상 스테인레스강의 내식성을 향상시키기 위한 다른 방법으로는 합금성분 중 몰리브덴의 일부를 중량비로 1 : 2가 되게 텅스텐으로 치환하는 방법이 있으며, 이 경우 시그마상의 석출을 지연시키면서 내식성을 향상시키는 효과가 있어 가장 효율적인 방법이라 할 수 있다.
그러나, 2상 스테인레스강에서 내식성을 향상시키기 위하여 합금성분 중 몰리브덴의 일부를 텅스텐으로 대체하여도 고온에서의 변형저항 변화는 거의 없기 때문에, 열간압연시 압연조건의 변화없이 몰리브덴 만 단독으로 함유하고 있는 2상 스테인레스강과 동등한 조건으로 열간압연이 가능하다.
그리고, 크롬 함량이 높은 2상 스테인레스강은 몰리브덴 만 함유하고 있을 때에는 표면에 치밀한 산화층을 형성하여 고온산화량이 많지 않기 때문에 압연시 표면 산화층에 의한 윤활 효과가 충분치 못할 뿐만 아니라, 압연롤과의 접촉에 의해 표층부 온도감소 정도가 커 슬라브 압연 초기에 표층부에 집중되는 응력에 의하여 표면결함이 쉽게 발생될 소지가 크다.
따라서, 몰리브덴 만 함유하고 있는 2상 스테인레스강을 열간 압연시에는 표층부 온도 감소를 최소화하기 위하여 디스케일링(descaling)을 생략하고 롤 냉각수의 유량을 최소화하여 압연을 행하는 방법을 택하고 있어 대량생산에 제약을 받는다. 반면에, 텅스텐이 첨가된 2상 스테인레스강은 몰리브덴 만 첨가된 강에 비하여 고온 산화량이 최소한 5배 이상으로 많기 때문에 충분한 윤활효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 디스케일링(descaling)을 생략하거나 롤 냉각수의 유량을 최소화 해 줄 필요가 없어 매우 유리하다. 그러나, 텅스텐이 함유한 2상 스테인레스강은 가열온도가 높거나, 가열시간이 길어질수록 고온산화량이 급격히 증가하여 입계산화를 유발시키기 때문에 고온 입계산화에 의한 표면결함 발생을 억제할 수 있는 적정 가열조건을 설정할 필요가 있다.
그리고, 페라이트상과 오스테나이트상이 혼재되어 있는 2상 스테인레스강에서 압연시 표면결함의 발생 원인은 상간의 고온 유동응력의 차이가 크기 때문이다. 특히, 슬라브 상태에서는 상 계면이 압연방향과 수직으로 존재하는 상 계면이 많아 표면결함이 쉽게 발생되기 때문에, 압연시 표층부의 응력집중에 따른 결함 발생을 억제하기 위해서는 가열조건을 변화시켜 표층부에 충분한 산화층을 형성해 주어야 하며 입계산화 정도를 줄여주어야 한다.
따라서, 본 발명은 텅스텐을 1%이상 함유하는 2상 스테인레스강의 연속주조 슬라브의 열간압연을 위하여 고온에서 가열시 표면에 형성되는 고온산화 정도를 조절하여 입계산화를 최소화함으로써 표면결함 발생을 방지하기 위한 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실험에 사용된 강들의 화학 조성표(중량비)이고,
도 2는 과잉산소 3%의 혼합가스 분위기에서 1230 ~ 1290℃로 가열시 가열시간에 따른 실험강 들의 고온산화 증량를 나타낸 그래프이고,
도 3은 과잉산소 3%의 혼합가스 분위기에서 가열온도 1230 ~ 1290℃에서 210분 가열 후 몰리브덴 만 함유한 2상 스테인레스강의 표면 산화층을 보여주는 사진이고,
도 4는 과잉산소 3%의 혼합가스 분위기에서 가열온도 1230 ~ 1290℃에서 210분 가열 후 텅스텐을 함유한 2상 스테인레스강의 표면 산화층을 보여주는 사진이고,
도 5는 과잉산소 4.7%의 혼합가스 분위기에서 1230 ~ 1250℃로 가열시 가열시간에 따른 실험강 들의 고온산화 증량을 나타낸 그래프이고,
도 6은 과잉산소 4.7%의 혼합가스 분위기에서 1250℃에서 210분 가열 후 텅스텐을 함유한 2상 스테인레스강의 입계산화 정도를 보이는 사진이며,
도 7은 텅스텐을 함유한 강들을 1230 ~ 1290℃의 가열온도구간에서 과잉산소량을 3 ~ 4.7% 변화시켜 210 ~ 300분까지 가열 후 모사압연을 실시하여 표층부 크랙발생의 경향을 관찰한 표이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 텅스텐을 1%이상 함유하는 2상 스테인레스강 슬라브를 열간압연하기 위해 가열하는 방법에 있어서, 상기 슬라브의 표층부의 결함을 방지하기 위한 최적의 조건은 분위기 가스의 과잉산소량을 3%이하로 하고, 가열온도 1250℃ 이하인 상태에서 240분 이하 동안 가열하는 것이다.
아래에서, 본 발명에 따른 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도 1에는 본 발명에서 사용한 강의 화학 조성이 나타나 있다. 통상, 2상 스테인레스강의 열간 압연은 슬라브를 1200℃이상의 고온으로 가열된 가열로에 장입하여 충분히 숙열을 시킨 후 행한다. 따라서, 고온 산화 실험에 있어서, 시편의 가열은 가열로내에서 슬라브 표층부 승온속도를 측정한 결과를 기초하여 과잉산소량 3% 및 4.7%인 혼합가스 분위기 내에서 상온에서 600℃까지는 60℃/min로 10분간 가열하고 이후 균일한 속도로 가열하여 가열온도 1230℃, 1250℃, 1270℃ 및 1290℃까지 전체 승온 소요시간이 120분되게 한 다음 가열온도에서 90분간 유지하는 방법을 사용하고 있다.
그리고, 도 2는 과잉산소 3% 분위기에서 각 강들의 가열온도에 따른 산화 증량을 보이고 있다. 도 2에 보이듯이, 몰리브텐 만 함유한 A강 및 J강은 초기산화 후 고온에서 유지시 산화량이 완만히 증가하여 210분 가열 후에도 산화증량이 3 ~ 4㎎/㎠ 수준으로 매우 작으며, 가열온도가 증가하여도 큰 변화를 보이지 않는다. 반면, 텅스텐을 함유한 N강 및 O강은 120분간 가열 후 고온에서 유지시 산화증량이 직선적으로 증가하여 210분 후에는 산화증량이 17㎎/㎠ 이상으로 A강 및 J강의 5배 이상의 산화량을 보이고 있으며, 가열온도가 높을수록 산화량이 급격히 증가하는 경향을 보이고 있다.
도 3은 과잉산소 3% 분위기에서 산화실험 후 A강 및 J강의 표층부에 형성된 산화 스케일의 형상을 보여주는 사진으로, 몰리브덴 만 함유하는 강은 가열시간에 상관없이 표층부에 두께가 10㎛이하로 얇고 매우 치밀한 산화 스케일이 형성됨을보여주고 있다. 이에 반해, 도 4는 과잉산소 3% 분위기에서 산화실험 후 N강 및 O강의 표층부에 형성된 산화 스케일의 형상을 보여주는 사진으로, 텅스텐을 함유한 강의 경우는 표층부에 두께가 25 ~ 50㎛ 수준이며, 매우 취약(brittle)하여 쉽게 제거가 가능한 상태의 산화 스케일이 형성되며, 가열온도가 높을수록 산화층의 두께가 두꺼워지며, 내부의 입계산화의 경향도 심해짐을 알 수 있다.
도 5는 과잉산소 4.7% 분위기에서 각 강들의 가열온도에 따른 산화 증량을 보이고 있다. 도 5에 보이듯이, 몰리브덴 만 함유한 A강 및 J강은 과잉산소량이 변하여도 큰 차이점을 보이지 않지만, 텅스텐을 함유한 N강 및 O강은 산화량이 급격히 증가하여 210분간 가열 후 상대적으로 저온인 1230℃와 1250℃의 가열온도에서도 산화 증량이 거의 30㎎/㎠ 수준을 보이고 있다.
도 6은 과잉산소 4.7%의 혼합가스 분위기에서 1250℃에서 210분 가열 후 텅스텐을 함유한 2상 스테인레스강 O강의 표층부 사진으로, 입계산화 정도가 매우 심함을 보이고 있다. 따라서, 고온산화량이 큰 텅스텐 함유강은 가열로 분위기내의 과잉산소량 및 가열시간에 매우 민감하며, 고온산화량이 커지면 입계산화의 정도도 매우 커지기 때문에 표면에 결함을 유발할 확률도 높아진다. 따라서, 텡스텐을 함유한 강은 고온산화 증량이 25㎎/㎠이하가 되게 가열온도를 1250℃이하로 하고 분위내의 과잉산소량을 3%이하로 하며, 가열시간을 240분 이하로 하면 윤활 효과를 도모할 수 있는 정도의 표층부 산화층의 두께를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 입계산화에 의한 표층부의 결함발생을 억제할 수 있다.
도 7은 텅스텐을 함유한 2상 스테인레스강을 1230 ~ 1290℃의 가열온도구간에서 과잉산소량을 3 ~ 4.7% 변화시켜 210 ~ 300분까지 가열 후 모사압연을 실시하여 표층부 크랙 발생의 경향을 관찰한 것이다. 도 7에서 알 수 있듯이, 과잉산소량을 3%이하로, 가열온도는 1250℃이하로 그리고 가열시간을 240분이하로 해 줌으로써 표층부 결함이 발생되지 않음을 알 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법은 과잉산소량을 3%이하로, 가열온도는 1250℃이하로 그리고 가열시간을 240분이하로 하여 고온산화 정도를 조절하여 입계 산화를 최소화함으로써 표면결함 발생을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
Claims (1)
- 텅스텐을 1%이상 함유하는 2상 스테인레스강 슬라브를 열간압연하기 위해 가열하는 방법에 있어서,상기 슬라브의 표층부의 결함을 방지하기 위한 최적의 조건은 분위기 가스의 과잉산소량을 3%이하로 하고, 가열온도 1250℃ 이하인 상태에서 240분 이하 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법.
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| KR0146784B1 (ko) * | 1995-06-01 | 1998-11-02 | 김만제 | 몰리브덴과 텅스텐 함유 2상 스테인레스강 슬라브의 가열방법 |
-
1999
- 1999-12-14 KR KR10-1999-0057665A patent/KR100417520B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH03229839A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ２相ステンレス鋼およびその鋼材の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010056276A (ko) | 2001-07-04 |
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