KR100570892B1 - 연신율 및 내리징성이 우수한 페라이트계 sts409l 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

연신율 및 내리징성이 우수한 페라이트계 sts409l 스테인리스강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중량 %로 C; 0.01% 이하, Si:1.0% 이하 , Mn:1% 이하, P: 0.035 이하, S: 0.03 이하, Cr:10 ~ 12%, Mo: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, Cu: 0.1% 이하, Al: 0.1% 이하, Ni: 0.2% 이하, Ti: 0.3% 이하 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고, C+N: 0.015% 이하, 10≤Ti/(C+N)≤15를 만족하는 조성의 강을, 연주 스라브 내에 등축정율이 70% 이상이 되게 제조된 스라브을 가열온도 1200℃ 이하, 마무리 압연온도가 800℃ 이하가 되게 열간압연하여 열연소둔을 생략하여 산세하는 단계; 또한 냉간압하율 85% 이상으로 냉간압연한 후에 냉연판온도 기준 1000℃이상~1100℃이하에서 승온속도 400℃/sec. 이상으로 급속가열하여 이 온도 범위내에서 5초 이상 ~ 15초 이하로 냉연소둔을 실시하는 단계; 로 이루어진 연신율이 높고, 내리징성이 우수한 페라이트계 STS409L 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
연신율, 내리징성

Description

연신율 및 내리징성이 우수한 페라이트계 STS409L 스테인리스강의 제조방법{method for manufacturing the ferritic stainless steel sheet with a good elongation and execllent anti-ridging}
도 1은 STS409L강 냉연소둔시 승온속도에 따른 연신율 및 리징높이 변화를 나타낸 그래프도.
도 2는 각 시편의 화학조성 및 열간압연 및 소둔조건과 연신율 및 리징높이 측정 결과를 도시한 도표.
본 발명은 연신율 및 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 STS409L강에서 화학성분을 일정범위 내로 제어하고, 일정한 등축정율을 갖는 스라브을 제조하여 열연소둔을 생략하고, 일정 냉간압하율 및 냉연소둔시 소둔온도와 승온속도를 높여 연신율 및 리징성을 개선시키면 제조원가가저렴하고, 동시에 성형성이 양호한 STS409L강 열연 무소둔 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 STS409L강은 스테인리스강에서 고가인 Cr 함량이 낮아 가장 값이 싼 강종으로 자동차 배기계 부품용으로 많이 사용되고 있다. 따라서 제조원가 절감 및 생산성 향상을 위해 열연 무소둔 후 산세하고 냉간압연하여 냉연소둔하는 경우 연신율 및 내리징성이 열위하여 성형시 파단이 자주 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술은 STS409L강을 950~960℃에서 열연소둔후 산세하여 냉간압하율 50~80% 실시후에 냉연소둔을 920℃에서 승온속도 10~15℃/sec. 20초간 열처리하는 경우 연신율 38%, 리징높이가 20mm 수준이고, 이에 비해 열연소둔을 생략하는 경우는 연신율 36%, 리징 높이는 40mm 수준으로 매우 높게 나타나 성형시 균열이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명자는 상기한 STS409L강의 열연 무소둔재의 문제점을 개선하기 위해 실험을 행하고, 그 결과를 근거하여 본 발명을 제안하였으며, 본 발명은 STS409L강에서 화학성분을 일정범위내로 제어하고, 일정한 등축정율을 갖는 스라브을 제조하여 열연소둔을 생략하고, 일정 냉간압하율 및 냉연소둔시 소둔온도와 승온속도를 높여 연신율 및 리징성을 개선시키면 제조원가 저렴하고, 동시에 성형성이 양호한 STS409L강 열연 무소둔 제조 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 STS409L 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서,
중량 %로 C;0.01% 이하, Si:1.0% 이하 , Mn:1% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:10 ~ 12%, Mo :0.1% 이하, N:0.01% 이하, Cu:0.1% 이하, Al:0.1% 이하, Ni:0.2% 이하, Ti:0.3% 이하 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고, C+N:0.015% 이하, 10≤Ti/(C+N)≤15를 만족하는 조성에서, 연주 스라브 등축정율이 70% 이상을 갖도록 제조하여 스라브 가열온도 1200℃ 이하, 마무리 압연온도가 800℃ 이하로 열간압연하여 열연소둔을 생략하여 산세하고, 냉간압하율 85% 이상이 되게 냉간압연후 냉연소둔은 판온도 기준 1000~1100℃ 범위내에서, 승온속도 400℃/sec. 이상으로, 냉연소둔시간은 판온도 기준 1000℃ 이상, 1100℃ 이하에서 5초 이상~15초 이하로 유지되게 냉연소둔처리하면 연신율이 39% 이상, 리징 높이가 20mm 이하로 성형시 파단불량이 발생되지 않는 열연소둔 생략형 STS409L 페라이트계 스테인리스강을 제조하는 방법이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 강을 상기와 같이 조성함이 바람직하다. 이하 본 발명강의 조성범위 한정이유에 대하여 설명한다.
상기 C 및 N는 Ti와 결합하여 Ti탄질화물을 형성시키는 원소로 C, N 함량이 높아지면 미 결합된 고용 C, N 함량이 높아져 강도가 높고, 연신율이 저하되기 때문에 그 함량은 C의 경우는 0.01% 이하, N은 0.01% 이하를 만족하고, C+N 함량이 0.015% 초과하면 연신율이 저하되기 때문에 C+N 함량은 0.015% 이하로 한정한다.
Si는 페라이트 형성원소로 함량 증가시 페라이트 상의 안정성이 높아지게 되고 내산화성이 향상되나 1.0% 초과하여 첨가하면 경도, 항복강도, 인장강도를 높이고 연신율을 저하시키기 때문에 연신율 개선에 불리하여 1.0% 이하로 한정한다.
Mn은 함량이 높아지면 MnS를 용출하여 내공식성을 저하시키기 때문에 1.0% 이하로 한정한다.
P 및 S는 MnS등 개재물을 형성하여 내식성 및 열간가공성을 저해하므로 가능한 낮게 관리하는 것이 좋기 때문에 P :0.035% 이하, S : 0.03% 이하로 한정한다.
Cr은 함량이 10% 미만으로 너무 낮으면 내식성이 저하하고, 함량이 너무 높아지면 내식성은 향상이 되나 12% 초과하면 강도가 높아져 연신율 저하로 성형성이 저하하기 때문에 그 함량은 10%≤Cr≤12%로 한정한다.
Mo는 내식성을 현저하게 향상시키지만 강도를 높여 성형성이 나빠진다. 따라서 내식성 및 성형성을 고려하여 Mo 함량을 0.1% 이하로 한정한다.
Al은 탈산제로 첨가되는 원소로 많이 첨가하면 표면결함을 발생시키기 때문에 0.1% 이하로 한정한다.
Cu는 감마상 생성원소로 많이 첨가하면 합금철 투입량 증가에 의한 제조원가 상승을 유발하고, 열간가공성이 저하하여 열간압연시 표면결함을 유발하기 때문에 Cu는 0.1% 이하로 한정한다.
Ti는 안정화원소로 Ti 함량이 너무 높아지면 연신율 및 성형성이 저하되기 때문에 0.3% 이하, Ti 첨가량이 너무 낮으면 용접부에 입계부식이 발생되기 때문에 그 비는 10≤Ti/(C+N)≤15로 한정한다.
이하는 본 발명의 제조조건에 대하여 설명한다.
먼저 스라브내 등축정율이 70% 이하로 낮아지면 무소둔시 스라브내 주상정 조직이 열간압연, 냉연소둔후에도 잔류하여 리징성이 나빠지기 때문에 등축정율은 70% 이상으로 한정한다.
스라브 가열온도가 1200℃ 이상, 마무리 압연온도가 800℃ 이상이 되면 열간압연시 내부변형축적에너지가 낮아 열연 무소둔 후 냉간압연 및 냉간소둔하면 리징성에 나쁜 밴드(band) 조직이 많이 잔류하기 때문에 열간압연 시에 내부변형축적에너지를 높일 목적으로 저온압연을 실시하고자 스라브 가열온도는 1200℃ 이하, 마무리 압연온도가 800℃ 이하로 열간압연하는 것으로 한정한다.
열간압연 후에 열연소둔은 생략하고, 산세하여 냉간압연시에 냉간압하율이 낮아지면 두께 방향 1/4t지점의 주상정 조직 파괴가 잘 일어나지 않기 때문에 냉간압연시 내부 주상정 조직 파괴 및 재결정 촉진을 위해 냉간압하율은 85% 이상으로 한정한다.
냉연소둔조건은 고온에서 단시간 급속가열을 통해 연신율 및 리징성을 개선하고자 냉연소둔온도는 1000℃ 이하가 되면 재결정이 불충분하고, 1100℃ 이상이면 결정립이 조대화되어 내리징성이 저하되고, 소둔시 코일 장력에 의한 판파단이 우려되기 때문에 소둔온도는 1000℃~1100℃ 로 한정한다.
승온속도는 400℃/sec. 이하이면 리징성 및 연신율을 개선시키는 재결정 집합조직이 발달하지 않기 때문에 승온속도는 400℃/sec. 이상으로 한정한다.
냉연소둔시간은 너무 짧으면 재결정집합조직이 발달하지 않고, 너무 시간이 길어지면 소둔온도가 높은 1100℃ 이상 때와 같이 결정립이 조대화되어 내리징성이 저하되고, 소둔시 코일의 판파단이 우려되기 때문에 냉연소둔시간은 판온도 기준 1000℃ 이상~1100℃ 이하에서 5초 이상~15초 이하로 한정한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예
하기 도 2와 같이 조성되는 페라이트계 스테인레스강을 30Kg 진공유도로에서 용해하여 가로, 세로 110(mm)인 주괴를 제조하고, 제조된 주괴를 1250℃ 및 1180℃에서 150분 가열하고, 900℃ 및 790℃ 에서 열연사상압연하여 두께가 4mm, 8.6mm 및 12mm인 열연판을 제조하고, 950℃ 열연소둔을 실시 한 시편과 생략한 시편을 제조하여 산세처리후에 냉간압하율을 70%, 86%, 90%로 냉간압연하여 최종 냉연판 두께가 1.2mm로 일정하게 하였다. 냉연소둔처리는 소둔온도 900, 920, 1050, 1200℃, 승온속도는 13, 100, 300, 400, 500(℃/sec.)로 , 소둔시간은 10, 20, 25초로 변화시켜 글리블 시험기에서 직접 전기저항가열방식으로 냉연소둔처리하여 산세하였다. 산세후 시편규격 JIS 5호로 압연방향과 평행한 방향으로 인장시편을 가공하여 인장시험하고, 또한 인장시편을 15% 인장후 표면조도기로 최대 리징높이를 측정하여 나타내었다
각 시편의 화학조성 및 열간압연 및 소둔조건과 연신율 및 리징높이 측정 결과를 도 2에 나타내었다.
또한 열연 무소둔재을 사용하여 냉간압하율 86%로 냉간압연하고, 냉연소둔온도 1050℃에서 승온속도변화에 따른 연신율 및 리징높이를 나타낸 것이 제2도이다. 승온속도가 400℃ 이상이면 연신율 39% 이상, 리징높이가 20mm 이하로 연신율 및 내리징성이 우수한 것으로 확인되었다.
도 1및 도 2의 결과를 종합하면 C+N 함량이 0.015% 이하이고, 10≤Ti/(C+N)≤15가 만족되는 화학조성을 갖고, 또한 스라브내 등축정율이 86%, 90%로 70% 이상을 만족시키는 스라브을 사용하여 스라브 가열온도 1180℃, 마무리 압연온도가 790℃에서 열간압연하고, 열연소둔을 생략한 시편을 냉간압하율이 86% 및 90%, 냉연소둔온도는 1050℃에서 승온속도 400℃, 500℃, 소둔시간 10초간 냉연소둔처리한 발명재(A, B, C)는 연신율 및 리징성 개선에 유익한 재결정집합조직이 발달하여 연신율이 39% 이상, 리징 높이가 20mm 이하로 상기 제조조건을 만족시키지 않는 비교재에 비해 양호한 특성을 보인다. 또한 통상의 제조조건인 열연소둔처리재(시편 Q) 보다도 특성이 개선된 것을 알 수 있다. 따라서 열연소둔을 생략함으로써 제조원가가 저렴하고, 연신율 및 내리징성이 우수한 STS409L강을 제조 가능하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연신율 및 리징성 개선에 유익한 재결정집합조직이 발달하여 연신율이 39% 이상, 리징 높이가 20mm 이하로 상기 제조조건을 만족시키지 않는 비교재에 비해 양호한 효과를 나타낸다.
또한 통상의 제조조건인 열연소둔처리재 보다도 특성이 개선된 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의하여 열연소둔을 생략함으로써 제조원가가 저렴하고, 연신율 및 내리징성이 우수한 STS409L강을 제조 가능하였다.

Claims (1)

  1. 중량 %로 C; 0.01% 이하, Si:1.0% 이하 , Mn:1% 이하, P: 0.035 이하, S: 0.03 이하, Cr:10 ~ 12%, Mo: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, Cu: 0.1% 이하, Al: 0.1% 이하, Ni: 0.2% 이하, Ti: 0.3% 이하 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고, C+N: 0.015% 이하, 10≤Ti/(C+N)≤15를 만족하는 조성의 강을,
    연주 스라브 내에 등축정율이 70% 이상이 되게 제조된 스라브을 가열온도 1200℃ 이하, 마무리 압연온도가 800℃ 이하가 되게 열간압연하여 열연소둔을 생략하여 산세하는 단계;
    또한 냉간압하율 85% 이상으로 냉간압연한 후에 냉연판온도 기준 1000℃이상~1100℃이하에서 승온속도 400℃/sec. 이상으로 급속가열하여 이 온도 범위내에서 5초 이상 ~ 15초 이하로 냉연소둔을 실시하는 단계;
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 연신율이 높고, 내리징성이 우수한 페라이트계 STS409L 스테인리스강의 제조방법.
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