KR101243021B1 - 저크롬계 페라이트계 스테인레스 강판의 산세 결함 저감 방법 및 제거 방법 및 산세용액 - Google Patents

저크롬계 페라이트계 스테인레스 강판의 산세 결함 저감 방법 및 제거 방법 및 산세용액 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 품질을 요하는 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 고속으로 산세함에 있어서 산세 결함을 저감하는 방법에 관한 것으로서, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세용액으로서, 상기 혼산 산세용액은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하며, 상기 과산화수소는 다음 식
[과산화수소 농도(g/L)] > 2 - 0.04 × [금속 이온농도(g/L)]
를 만족하는 것을 특징으로 하는 혼산 산세용액을 제공한다.
본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스계 냉연강판을 무질산 산세하는 경우에 강판 표면에 흑변이 발생하지 않아, 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조할 수 있다.

Description

저크롬계 페라이트계 스테인레스 강판의 산세 결함 저감 방법 및 제거 방법 및 산세용액{PICKLING METHOD AND PICKLING SOLUTION FOR PREVENTING AND REMOVING DEFECTS OF LOW-CHROME FERRITIC STAINLESS STEEL IN THE PICKLING PROCESS}
본 발명은 표면 품질을 요하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 고속으로 산세함에 있어서 산세 결함을 저감하는 방법 및 제거하는 방법, 그리고, 이에 적합한 혼산 산세용액에 관한 것이다.
스테인리스 냉연강판은 냉간 압연 후에 소정의 기계적 특성을 얻기 위해 800~1150℃의 열처리 과정을 거치게 되는데, 이러한 열처리 과정에서 강판의 표면이 로 내부에서 고온의 산소와 반응하여 표면에 산화스케일(SiO2, (Cr,Fe)3O4)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 위해서, 브러쉬, 쇼트볼 블라스팅 등에 의한 물리적 디스케일링, 황산나트륨, 황산, 질산 전해질을 사용한 전해 디스케일링, 염욕, 혼산 등을 사용한 화학적 디스케일링 등의 다양한 방법을 조합하여 강판 표면의 산화스케일을 제거함으로써 스테인리스 냉연강판을 제조하고 있으며, 이와 같은 스케일링을 제거하는 과정을 산세공정이라고 한다. 이러한 스테인리스 산세공정에서는 미려한 표면품질을 얻고, 또 부동태 피막을 고르게 형성하여 내식성을 확보하기 위해, 질산(80~180g/ℓ) 및 불산(2~40g/ℓ)의 혼산을 이용한 화학적 디스케일링 방법으로 산세공정을 행하여 왔다. 질산은 산세조 내의 pH를 낮추어 불산의 활동도를 높이고, 강판 표면에서 용해된 2가 철이온을 3가로 산화시켜 산세에 적정한 산화환원전위를 유지시켜 준다.
그러나 혼산 산세용액으로 질산이 사용됨에 따라, 대기 배출 규제물질인 NOx가 발생하고, 또 폐산 및 세척수에서 질산성 질소(NO3-N)가 포함되어 있기 때문에, 국내외 환경 규제 강화에 따른 배출 방류수의 총 질소 제한, 대기 배출시설의 NOx 농도제한 등의 환경 규제 조건을 만족시키기 위한 산세공정에 환경오염 방지설비의 추가 설치 및 그 운용비용에 따른 생산단가가 현저히 증가한다는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 무질산 산세 방법이 개발되어 왔으며, 이러한 기술로는 산세과정에서 질산을 염산 또는 황산 등으로 대체하고, 부족한 산화력은 과산화수소, 과망간산칼륨, 3가 철이온 및 공기주입에 의해 보완하는 무질산 산세방법이 개발되어 왔다.
구체적으로는, 독일 특허공보 제3937438호에 혼산 산세용액으로 황산, 불산, 황산철을 이용하고, 과산화수소를 첨가하여 산세용액의 산화환원전위를 300mV 이상 유지하는 기술이 개시되어 있으며, 상기 기술을 시작으로 90년대 이후, 미국 특허공보 제5154774호 및 유럽 특허공보 제236354호에 개시된 바와 같이, 주로 불산과 철이온, 공기, 과산화수소 또는 용액의 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential, ORP)의 적정 범위를 특정하는 기술들이 계속적으로 등장하였다. 하지만 이들 방법은 대부분 제품의 품질이 까다롭지 않은 선재, 봉강, 후판 등의 제품에 제한적으로 적용될 수 있다는 한계를 가지고 있다.
한편, 미국특허공보 제5908511호에는 황산, 불산, 철염을 함유하며 과산화수소를 정기적으로 투입하고, 습윤제, 광택제, 부식억제제 등의 조성을 조절하여 산세하며, 산세용액의 관리는 Fe(III) 및 이에 따른 ORP로서 자동제어 방식을 취하는 기술이 개시되어 있다. 이를 통해 산세용액인 CLEANOX352 제품을 상용화하여 전세계적으로 가장 널리 사용되고 있다. 이 방법은 선재 및 열연제품의 경우 실용화되어 사용되고 있으나, 제품 생산단가가 기존 대비 20% 이상 높고, 복잡한 용액조성과 관리방법을 채택하고 있다. 또한, 결정적으로 산세 감량속도가 1.5~3 g/㎡·min 정도로 비교적 느린 산세속도를 갖고 있어, 10~100초 내에 혼산 산세가 완료되어야 하는 고속산세 라인에는 적합하지 않다.
또한, 상기 특허의 개량특허인 유럽 공개특허공보 제1040211호 및 미국 특허공개공보 제2000-560982호에서는 구리 및 염소이온을 산세 조성물에 추가하여 산세속도를 높이는 방법을 제안하였으나, 페라이트계 스테인리스 강판표면에 형성되는 표면전위(Open circuit potential, OCP)가 구리이온의 산화환원전위인 0.1V 보다 낮을 경우, 산세과정에서 강판표면에 구리입자가 석출되어 강판을 변색시킬 우려가 있다. 또한 산세용액에 염소이온이 일정한 농도 이상으로 함유될 경우 공식(pitting corrosion)이 발생할 위험이 있다.
또한 무질산 산세에 있어 산세 조건이 적합하지 않을 경우에는, STS 강판 표면에 검은 얼룩이 잔류하게 되는 흑변 현상이 발생하게 된다. 이 경우 강판의 광택도가 떨어지고, 표면이 거칠어져 상품으로서의 가치가 떨어지며, 재처리를 필요로 한다.
그러나, 무질산 산세 조성물 및 방법에 대하여 다양한 기술이 알려져 있으나, 산세공정 중에 흑변과 같은 결함 발생을 저감하기 위한 산세 용액 및 방법에 대하여는 알려져 있지 않다.
나아가, 산세 공정 중에 강판 표면에 흑변이 발생한 경우에, 강판 표면에 이미 발생된 흑변을 제거할 수 있는 방법에 대하여도 알려져 있지 않다.
이에 본 발명은 질산을 사용하지 않고, 황산과 과산화수소를 사용하는 무질산 산세방법에 있어서, 혼산조에서의 흑변 생성이 방지하여 제품의 표면품질을 확보할 수 있는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 산세방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 질산을 사용하지 않고, 황산과 과산화수소를 사용하는 무질산 산세방법에 있어서, 혼산조에서 흑변이 발생한 경우, 그 흑변을 제거하여 제품의 표면품질을 확보할 수 있는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 산세방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세용액에 관한 것으로서, 상기 혼산 산세용액은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하며, 상기 과산화수소는 다음 식
[과산화수소 농도(g/L)] > 2 - 0.04 × [금속 이온농도(g/L)]
를 만족하는 것을 특징으로 하는 혼산 산세용액을 제공한다.
또, 본 발명은 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세용액에 관한 것으로서, 상기 혼산 산세용액은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하며, 상기 과산화수소는 다음 식
[과산화수소 농도(g/L)] > 15 - 0.25 × [금속 이온농도(g/L)]
를 만족하며, 상기 혼산 산세용액은 상기 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면에 발생한 흑변을 제거하는 것임을 특징으로 하는 혼산 산세용액을 제공한다.
상기 혼산 산세용액은 황산 함량이 70-200g/L이고, 자유 불산은 0.5-10g/L인 것이 바람직하며, 상기 금속은 철 및 크롬인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하는 혼산 산세용액을 사용하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정에 관한 것으로서, 상기 과산화수소 농도를 다음 식
[과산화수소 농도(g/L)] > 2 - 0.04 × [금속 이온농도(g/L)]
를 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정을 제공한다.
나아가, 본 발명은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하는 혼산 산세용액을 사용하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정에 있어서, 상기 과산화수소 농도를 다음 식
[과산화수소 농도(g/L)] > 15 - 0.25 × [금속 이온농도(g/L)]
를 만족하도록 조정하여 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면에 발생한 흑변을 제거하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정을 제공한다.
상기 혼산 산세용액은 황산 함량이 70-200g/L이고, 자유 불산은 0.5-10g/L인 것이 바람직하며, 상기 금속은 철인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 저크롬 페라이트계 스테인리스계 냉연강판을 무질산 산세하는 경우에 강판 표면에 대한 흑변 발생을 억제할 수 있어, 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저크롬 페라이트계 스테인리스계 냉연강판을 무질산 산세함에 있어서 강판 표면에 대한 흑변이 이미 발생한 경우에, 용액 중의 과산화수소를 조정함으로써 강판 표면에 발생된 흑변을 제거할 수 있어, 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 제조할 수 있다.
나아가, 용액 중의 금속의 이온 농도로부터 표면 품질이 우수한 강판을 얻기 위한 산세용액 내의 과산화수소의 농도를 용이하게 제어할 수 있어, 산세 결함을 저감 및 제거하기에 적합하다.
도 1은 혼산 산세공정을 행한 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 표면을 광학현미경으로 촬영한 사진으로서, A는 표면 결합이 없는 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 표면사진이며, B는 산세결함이 발생할 경우의 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 표면사진이다.
도 2는 혼산 산세공정을 행한 표면 결합을 갖는 페라이트계 스테인리스 냉연강판에 있어서, 산세결함의 단면 부위를 전자현미경(TEM)으로 촬영한 단면 사진으로서, 위치에 따른 상기 산세 결함의 주 성분을 나타낸 사진이다.
도 3은 혼산 산세 공정 중, 금속 이온농도와 과산화수소 농도와의 관계로부터, 산세결함 발생을 억제할 수 있는 영역을 나타내는 그래프이다.
도 4는 혼산 산세 공정 중, 금속 이온농도와 과산화수소 농도와의 관계로부터, 강판 표면에 이미 발생한 산세결함을 제거할 수 있는 영역을 나타내는 그래프이다.
페라이트계 스테인리스 강은 크롬 함량에 따라 저크롬 페라이트계 스테인리스 강과 고크롬 페라이트 스테인리스 강으로 구별되며, 통상 크롬 함량이 11-14%인 경우를 저크롬 페라이트 스테인리스 강이라고 하고, 크롬 함량이 16-26% 함유하는 경우를 고크롬 페라이트계 스테인리스 강이라고 한다. 본 발명은 이중, 저크롬 페라이트계 스테인리스 강의 산세방법에 관한 것이다.
일반적으로 페라이트계 스테인리스 냉연강판에는 열처리 후에 통상적으로 100~300nm의 두께의 산화 스케일이 생성되며, 이러한 산화 스케일은 Fe보다 Cr 산화 스케일 함량이 상대적으로 높은 Cr-리치 스케일층, Cr보다 Fe 산화 스케일 함량이 상대적으로 높은 Fe-리치(rich) 스케일층, 산화스케일과 모재의 계면에 존재하는 Si-산화물 층의 다층 구조를 갖고 있다.
이러한 스케일은 통상 전해처리에 의해 (Cr,Fe)를 제거한 후, Si 산화물 층을 제거한다. 페라이트계 냉연 강판으로부터 Si 산화물층을 제거함에 있어서, 무질산 산세용액으로 산세 공정을 행한 경우, 강판 표면에 흑변 현상이 발생하기도 한다. 이와 같은 흑변이 발생한 강판의 표면에는 검은 얼룩과 함께 표면이 거칠어져, 흑변 현상이 발생하지 않은 스테인리스 강판에 비하여 광택도가 급격하게 저하하게 된다.
이와 같이 흑변이 발생한 강판의 단면을 분석하면, 강판 표면에 100~300nm 두께의 산화물이 형성되어 있으며, 이 산화물은 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 대부분 Cu, Fe, P 등의 원소로 이루어져 있다.
상기와 같이, 중성염 전해-황산 전해를 거친 강판 표면에는 Si 산화물 층만 남아있게 되는데, 이러한 Si 산화물 층은 질소를 포함하지 않는 무질산 혼산 산세용액에 의해 제거할 수 있다. 상기 혼산 산세용액은 황산, 자유불산 및 과산화수소를 포함하며, 이러한 혼산 산세용액을 포함하는 혼산조에 침지함으로써 중성염 전해-황산 전해를 거친 강판으로부터 Si 산화물 층을 제거할 수 있다.
상기 혼산 산세용액 내에서의 불산 및 황산은 혼산 산세용액 내에서 다음 반응식 (1) 및 (2)와 같이 해리된다. 즉, 혼산 산세용액 내에서 불산은 용해하면서 해리되고, 황산이 해리되어 제공하는 H+ 농도, 즉 산도(acidity)에 의해 평형상태가 변하게 된다.
HF → H+ + F- (1)
H2SO4 → HSO4 - + H+ → SO4 2 - + 2H+ (2)
불산의 경우 해리되어 있지 않은 자유불산(Free HF) 상태에서 산세력을 가져, Si 산화물을 용해시키고, 나아가, Si 산화물 층과 모재의 계면에 침투하여 Fe를 용해시키며, 이와 같이 용해된 Fe 및 Si 이온은 FeFx (3-x), H2SiF6 등의 형태로 강판 표면으로부터 제거된다. 상기 불산은 혼산 산세용액에서 0.5~10g/ℓ, 보다 바람직하게는 1~5 g/ℓ 범위의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 0.5g/ℓ 미만에서는 자유불산으로 존재하는 농도가 적어, Si에 대한 용해력이 부족하고, 이로 인해 강판 표면에 대한 미산세 문제가 발생하고, 10g/ℓ를 초과하는 경우에는 모재의 침식속도가 빨라져서 산세공정 후의 강판 표면이 거칠어진다.
상기한 바와 같이, 불산이 강판 표면의 Si 산화물 층을 제거하는 산세력을 제공하므로, 상기 혼산 산세용액 내에는 일정한 산도 이상으로 유효 자유불산 농도가 유지되는 것이 바람직하다. 따라서, 혼산 산세용액에는 불산이 해리되지 않도록 하기 위해 일정 농도 이상의 황산이 필요하다. 적합한 황산 농도로는 70~200g/ℓ의 범위이다. 황산 농도가 70g/ℓ 미만인 경우에는 유효 자유불산 농도가 유지되지 않아 불산의 해리가 발생하여 산세력이 약화되므로, 미산세의 문제가 생길 수 있으며, 200g/ℓ를 초과하는 경우에는 황산 희석 조업 중에 발열이 발생하여 조업이 곤란하게 되는 등의 문제가 있는바, 상기 범위의 농도로 황산을 포함하는 것이 바람직하다.
페라이트계 스테인리스 강의 산화스케일 중, Si 산화물은 페라이트계 결정의 그레인 표면 및 그레인과 그레인 간의 결정립계에 모두 존재하며, 결정립계의 Si 산화물은 모재 내부의 더 깊은 위치에까지 존재한다. 오스테나이트계 스테인리스강의 경우에는 결정의 내식성이 높아 결정립계부터 우선적으로 침식되나, 페라이트계 스테인리스 강은 결정의 내식성이 낮기 때문에 결정내부와 결정립 사이의 침식 속도차가 없어 그레인 표면과 결정립계가 선택성 없이 전적으로 용해된다. 따라서, Si 산화물을 모두 제거하기 위해서는 상당 부분의 모재가 용해되어야 한다.
페라이트계 스테인리스 냉연강판을 황산, 불산 및 과산화수소를 포함하는 혼산 산세용액으로 산세함에 있어서 일어나는 반응은 다음 반응식 (3) 내지 (6)와 같다.
Fe0 → Fe2 + + 2e- (3)
Fe2 + + H2O2 → Fe3 + + ·OH + OH- (4)
3HF + Fe3 + → FeF3 + 3H+ (5)
Cu2 + + 2e- → Cu0 (6)
즉, 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 황산, 불산 및 과산화수소를 포함하는 혼산 산세용액으로 산세함에 있어서, 반응식 (3)과 같이, 모재가 산에 의해 용출되는데, 이때, 모재의 Fe가 Fe2 +로 용출된다. 이때 강판 표면에는 자유 전자가 남게 되고, 이 자유전자에 의해 강판의 표면 전위가 떨어지게 된다. 한편, 황산과 불산이 높을 경우는 모재의 용출이 빨라져, 반응식 (3)의 오른쪽 방향으로의 반응이 일어나게 된다. 이때 Fe2 +는 반응식 (4)와 같이 과산화수소에 의해 Fe3 +로 산화되고, Fe3+는 반응식 (5)와 같이 불산과 반응하여 착물을 형성한 다음 강판표면으로부터 제거되어 산세가 진행된다.
이때 산세 용액 내의 과산화수소 농도가 부족할 경우에는, 반응식 (4)의 반응이 이루어지지 않아 강판표면의 Fe2 + 농도가 국부적으로 증가하고, 반응식 (4)의 왼쪽 방향으로의 반응이 우세하게 된다. 도 2에 나타낸 바와 같은 단면부의 성분분석 결과로부터 유추할 때, 흑변 현상은 주로 산세과정에서 용해된 (Ti,Fe), P, Cu 이온이 반응식 (6)과 같이 재석출되면서 발생하는 것이다.
상기 재석출은 강판의 표면전위가 저하되기 때문에 발생하는 것으로 이해된다. 그러므로 표면 전위를 상기와 같은 재결정이 일어나지 않는 수준으로 유지할 필요가 있다.
상기와 같은 반응식 (3) 내지 (6)으로부터, 산세 결함 발생과 관련된 표면전위는 혼산 산세용액 내의 잔류 과산화수소 농도와 밀접한 관계가 있으며, 나아가, 혼산 산세용액 중에 존재하거나 또는 불산에 의해 용해된 모재로부터 생성된 금속 이온 또한 표면전위에 영향을 준다.
따라서, 흑변 발생 여부는 과산화수소 및 금속 이온농도에 의해 영향을 받게 되므로, 이들 농도를 조정함으로써, 산세 공정에서의 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면에 대한 산세 결함, 즉, 흑변 발생을 억제할 수 있다.
산세 용액 내의 잔류 과산화수소는 그 농도가 높을수록 강판의 표면전위를 상승시켜 흑변 발생을 억제할 수 있으며, 상기 산세 용액 내의 잔류 과산화수소 농도는 항상 최소량 이상이 존재하여야만 산세를 거친 강판 표면에 흑변 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 산세 결함 저감을 위해 요구되는 산세 용액 내의 최소 과산화수소 농도는 불산과 금속 이온과의 관계로부터, 다음과 같이 표현되는 식 (1)을 만족하는 것이 바람직하다.
[과산화수소 농도(g/L)] > 2 - 0.04 × [금속 이온농도(g/L)] (1)
산세 용액 내의 최소 과산화수소 농도가 용액 중에 존재하는 금속 이온과의 관계로부터 상기 식 (1)을 만족하는 경우에 산세 강판 표면에 결함 발생을 억제할 수 있다.
산세 용액 중의 금속 이온은 일부 미량의 다른 금속들을 포함할 수 있으나, 대부분이 혼산 산세용액에 의해 강판 표면으로부터 제거된 산화스케일의 철 및 크롬 또는 모재의 철 성분이므로, 상기 금속이온 농도는 철 및 크롬 이온의 농도를 나타낸다. 이때, 금속 이온농도가 50g/L 이상인 경우에는 과산화수소가 없더라도 산세결함을 발생시키지 않을 수 있다.
나아가, 산세 공정 중에 이미 강판 표면에 흑변과 같은 산세결함이 발생한 경우에는, 이러한 산세결함은 기존의 표면전위로는 제거가 곤란하며, 표면 전위를 높여야 흑변을 제거할 수 있다. 따라서, 과산화수소의 농도 증가가 필요하며, 이러한 흑변을 제거하기에 적합한 과산화수소 농도는 다음 식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다.
[과산화수소 농도(g/L)] > 15 - 0.25 × [금속 이온농도(g/L)] (2)
상기 식 (1) 및 (2)는 다음에 기재하는 실시예에 나타내는 바와 같은 실험 결과로부터 도출된 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
실시예
실시예 1
혼산 산세용액의 농도와 흑변 발생과의 상관관계를 도출하기 위하여 황산 150g/L 및 자유 불산 5g/L에 과산화수소 및 금속 이온농도를 변화시켜 혼산 산세용액을 준비하였다.
상기 준비된 혼산 산세용액에 ㈜포스코 제 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 침지하여 30초간 산세를 수행하면서 강판 표면의 흑변 발생 여부를 관찰하였다.
상기 실험 결과로부터 금속 이온농도에 따라 강판 표면에 산세 결함이 발생하지 않는 과산화수소 농도의 관계를 분석하여 도 3에 나타내었다. 도 3에 있어서, 상기 경계선은 금속 이온농도에 따른 강판 표면의 산세 결함을 나타내지 않는 최소 과산화수소 농도를 나타내는 것이며, 그 경계선의 상측 영역에서는 산세 결함을 나타내지 않았으며, 그 경계선 하측 영역에서는 흑변 현상이 발생하였다.
한편, 상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 금속 이온의 경우 농도가 높을수록 흑변 발생 경향이 감소함을 알 수 있는데, 이는 Fe3 +가 표면전위를 상승시키는 효과를 갖기 때문으로 판단된다. 또한, 과산화수소의 경우 농도가 높을수록 표면전위를 상승시켜 흑변 발생을 억제함을 알 수 있다.
따라서, 혼산 산세용액 중 과산화수소가 흑변 발생에 있어 가장 큰 영향을 주는 요소이며, 항상 최소량 이상이 존재하여야만 흑변이 발생하지 않음을 알 수 있다.
도 3의 결과로부터, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세할 경우, 흑변이 발생하지 않는 금속 이온농도와 과산화수소 농도의 관계를 식으로 도출할 수 있으며, 이는 다음 식 (1)과 같이 표현할 수 있다.
[과산화수소 (g/L)] > 2 - 0.04 x [금속 이온농도 (g/L)] (1)
실시예 2
본 실시예에서는 흑변이 발생한 강판 표면으로부터 상기 흑변을 제거하기 위한 혼산 조성물의 농도와의 관계를 확인하기 위한 것이다.
황산 150g/L, 자유 불산 5g/L, 과산화수소 1g/L 및 금속 이온농도 10g/L를 갖는 혼산 산세용액으로 ㈜포스코 제 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세하여 흑변을 발생시킨 후, 과산화수소와 금속 이온농도를 변화시켜 재산세하면서, 흑변 제거 유무를 관찰하였다.
일단 발생한 흑변은 기존의 혼산 산세용액을 사용하여서는 제거가 곤란하였다. 30초의 산세시간 내에 강판 표면의 흑변을 제거하기 위해서는 높은 과산화수소 농도가 첨가되어야 하고, 이때 필요한 과산화수소는 금속 이온농도가 증가할수록 감소함을 확인하였다.
상기 실험 결과로부터 금속 이온농도에 따라 강판 표면에 산세 결함이 제거되는 과산화수소 농도의 관계를 분석하여 도 4에 나타내었다. 도 4에 있어서, 상기 경계선은 금속 이온농도에 따른 강판 표면의 산세 결함 제거 효과를 나타내는 최소 과산화수소 농도를 나타내는 것이며, 그 경계선의 상측 영역에서는 산세 결함의 제거 효과를 나타내며, 그 경계선 하측 영역에서는 산세 결함이 제거되지 않았다.
한편, 상기 도 4에 나타낸 바와 같이, 금속 이온의 경우 농도가 높을수록 과산화수소 농도가 적더라도 산세결함인 흑변이 제거될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 과산화수소의 경우 농도가 높을수록 표면전위를 상승시키기 때문에 강판 표면에 발생한 흑변이 제거되었다.
도 4의 결과로부터, 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판을 산세할 경우, 강판 표면에 이미 발생된 산세결함, 즉, 흑변을 제거하기 위한 금속 이온농도와 과산화수소 농도의 관계를 식으로 도출할 수 있으며, 이는 다음 식 (2)과 같이 표현할 수 있다.
[과산화수소(g/L)] > 15 - 0.25 × [금속 이온농도(g/L)] (2)

Claims (8)

  1. 크롬 함량이 11-14중량%인 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세용액으로서, 상기 혼산 산세용액은 황산 70-200g/L, 자유불산 0.5-10g/L 및 과산화수소를 포함하며, 상기 과산화수소는 다음 식
    [과산화수소 농도(g/L)] > 2 - 0.04 × [금속 이온농도(g/L)]
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 혼산 산세용액.
  2. 크롬 함량이 11-14중량%인 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세용액으로서, 상기 혼산 산세용액은 황산 70-200g/L, 자유불산 0.5-10g/L 및 과산화수소를 포함하며, 상기 과산화수소는 다음 식
    [과산화수소 농도(g/L)] > 15 - 0.25 × [금속 이온농도(g/L)]
    를 만족하며, 상기 혼산 산세용액은 상기 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면에 발생한 흑변을 제거하는 것임을 특징으로 하는 혼산 산세용액.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속은 철 및 크롬인 것을 특징으로 하는 혼산 산세용액.
  5. 황산 70-200g/L, 자유불산 0.5-10g/L 및 과산화수소를 포함하는 혼산 산세용액을 사용하는 크롬 함량이 11-14중량%인 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정에 있어서, 상기 과산화수소 농도를 다음 식
    [과산화수소 농도(g/L)] > 2 - 0.04 × [금속 이온농도(g/L)]
    를 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정.
  6. 황산 70-200g/L, 자유불산 0.5-10g/L 및 과산화수소를 포함하는 혼산 산세용액을 사용하는 크롬 함량이 11-14중량%인 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정에 있어서, 상기 과산화수소 농도를 다음 식
    [과산화수소 농도(g/L)] > 15 - 0.25 × [금속 이온농도(g/L)]
    를 만족하도록 조정하여 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판 표면에 발생한 흑변을 제거하는 것을 특징으로 하는 저크롬 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 혼산 산세 공정.
  7. 삭제
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 금속은 철 및 크롬인 것을 특징으로 하는 혼산 산세 공정.
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