KR101450177B1 - A fabrication method of high nitrogen-low nickel duplex stainless steels - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계; 상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계; 상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계; 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계; 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계; 및 상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계를 포함하고, 상기 질소함량 조정단계는 상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정을 포함하고, 상기 질소주입과정에서의 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분인 것을 특징으로 하는 페라이트-오스테나이트 상으로 이루어지는 2상 스테인리스강의 제조방법에 관한 것으로, 일정 질소분압 하에서, 가스 주입 개시시간의 조건 제어를 통해서, 원하는 목표치에 해당하는 질소 고용도를 용이하게 조절할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a mother alloy, comprising the steps of: charging a parent alloy into a vacuum melting furnace; A vacuum holding step of keeping the vacuum melting furnace charged with the mother alloy in a vacuum state; A mother alloy melting step of heating the vacuum melting furnace to melt the parent alloy; A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace; A molten alloy agitating step of agitating the molten parent alloy; And an ingot forming step of tapping the molten alloy stirred in the vacuum melting furnace to form an ingot, wherein the nitrogen content adjusting step includes a nitrogen injection step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace, Wherein the gas injection initiation time in the process is 9 to 15 minutes after the start of the dissolution. The present invention relates to a process for producing a two-phase stainless steel comprising a ferrite-austenite phase, , The nitrogen solubility corresponding to the desired target value can be easily controlled.
Description
본 발명은 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 질소 고용도를 용이하게 조절할 수 있는 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low nickel-high nitrogen two-phase stainless steel, and more particularly, to a method for producing a low nickel-high nitrogen two-phase stainless steel capable of easily controlling the nitrogen solubility.
니켈(Ni) 의존형 상용 오스테나이트 스테인리스강은 범내식환경에 적용되는 스테인리스강으로 전체 스테인리스강 사용량의 60%를 차지하는 가장 시장이 큰 강종이다. 그러나 오스테나이트 상안정 원소로 필수적인 니켈(Ni)은 가격이 불안정한 문제를 가지므로 고정 수요에 대한 안정적 공급에 어려움이 발생하고 있다. Nickel (Ni) -dependent commercial austenitic stainless steels are stainless steels used in corrosion resistant environments and represent the largest market share, accounting for 60% of total stainless steel usage. However, nickel (Ni), which is an essential element of stable austenite phase, has a problem of unstable price, and thus it is difficult to supply stable supply to fixed demand.
이를 해결하기 위해 상용 오스테나이트 스테인리스강을 니켈(Ni) 저함유(low Ni) 또는 니켈(Ni) 무함유(Ni-free) 스테인리스강으로 대체하여 경제성을 확보하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.To solve this problem, studies have been actively conducted to replace commercially available austenitic stainless steels with low Ni or Ni-free stainless steels to secure economical efficiency.
2상 스테인리스강(duplex stainless steel)은 페라이트상과 오스테나이트상이 약 50:50의 부피비로 구성된 스테인리스강으로, 상용 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 니켈(Ni) 함량이 낮아 가격경쟁력이 높으며, 합금 조성 및 미 세조직의 제어에 따라 구현할 수 있는 성능범위가 매우 넓다는 장점이 있어서 기존의 니켈(Ni) 의존형 스테인리스강의 대체재로 활용하기 위한 연구가 진행 중이다.Duplex stainless steel is composed of ferritic phase and austenitic phase in a volume ratio of 50:50. It has low nickel (Ni) content compared to commercial austenitic stainless steel, And the performance range that can be implemented according to control of fine structure is very wide. Therefore, researches are being carried out to utilize it as a substitute material for a conventional Ni-dependent stainless steel.
또한, 2상 스테인리스강에서도 니켈(Ni) 함량을 더욱 낮춘 저감형(lean) 2상 스테인리스강이 연구개발되어 상용화된 일부 제품이 기존의 오스테나이트계 스테인리스강을 대체하여 사용되고 있다. 저감형(lean) 2상 스테인리스강 종으로는 크롬(Cr) 23 중량% 및 니켈(Ni) 4 중량%를 포함하는 2304급 2상 스테인리스강(UNS S32304)과, 니켈(Ni) 함량을 1 중량%까지 낮추면서도 AISI 316L 스테인리스강과 동등한 내식수준과 AISI 316L 보다 뛰어난 강도 및 연신율을 구현한 LDX2101(크롬(Cr) 21 중량%, 니켈(Ni) 1 중량%, UNS S32101)이 개발된 바 있다.In addition, a lean two-phase stainless steel having lowered the nickel (Ni) content even in a two-phase stainless steel has been researched and developed, and some commercialized products are being used instead of the conventional austenitic stainless steel. The lean two-phase stainless steel grade includes 2304 class 2 phase stainless steel (UNS S32304) containing 23 wt% of chromium (Cr) and 4 wt% of nickel (Ni) LDX2101 (chromium (Cr) 21 wt.%, Nickel (Ni) 1 wt.%, UNS S32101), which has the same level of corrosion resistance as AISI 316L stainless steel and lower strength and elongation than AISI 316L.
그러나, 2상 스테인리스강은 질소 고용도가 0.04 중량% 이하로 낮은 페라이트상이 부피비로 약 50 %를 차지하기 때문에 스테인리스강의 질소(N) 함유량을 높이는 것이 용이하지 않다. However, it is not easy to increase the nitrogen (N) content of the stainless steel because the ferrite phase having the nitrogen solubility of 0.04 wt% or less occupies about 50% in the volume ratio in the duplex stainless steel.
따라서 2상 스테인리스강 모재에 고용시킨 질소는 오스테나이트상에 우선적으로 고용되고, 오스테나이트상에 과고용된 질소(N)에 의해 오스테나이트상과 페라이트상의 화학조성 차이가 나타나며, 또한 크롬-질소 결합 및 석출상 형성으로 인해 스테인리스강의 기계적-화학적 물성을 저하시키는 문제가 발생한다. Therefore, the nitrogen dissolved in the two-phase stainless steel base material is preferentially solved in the austenite phase, and the austenitic phase and the super-solute nitrogen (N) cause a difference in chemical composition between the austenite phase and the ferrite phase, And the formation of precipitation phases causes a problem of deteriorating the mechanical-chemical properties of the stainless steel.
이와 같은 문제들로 인하여, 질소(N)를 적극적으로 활용한 고질소 2상 스테인리스강의 개발 및 상용화가 지연되고 있으며, 이에 대한 해결책이 시급히 마련되어야 하는 실정이다.Due to these problems, development and commercialization of high-nitrogen, two-phase stainless steels utilizing nitrogen (N) actively are delayed, and a solution to this problem is urgently needed.
본 발명은 상기와 같은 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로, 페라이트상과 오스테나이트상의 2상 구조로 구성되어 물성 구현범위 확장이 가능한 2상 스테인리스강을 대상으로, 일정 조건을 통하여 질소 고용도를 용이하게 조절할 수 있는 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention has been made to solve the above technical problems and it is an object of the present invention to provide a two-phase stainless steel having a two-phase structure of a ferrite phase and an austenite phase, To provide a method for producing a low-nickel-high nitrogen two-phase stainless steel which can be controlled.
본 발명의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계; 상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계; 상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계; 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계; 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계; 및 상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계를 포함하고, 상기 질소함량 조정단계는 상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정을 포함하고, 상기 질소주입과정에서의 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분인 것을 특징으로 하는 페라이트-오스테나이트 상을 포함하는 2상 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of manufacturing a mother alloy, comprising the steps of: charging a parent alloy into a vacuum melting furnace; A vacuum holding step of keeping the vacuum melting furnace charged with the mother alloy in a vacuum state; A mother alloy melting step of heating the vacuum melting furnace to melt the parent alloy; A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace; A molten alloy agitating step of agitating the molten parent alloy; And an ingot forming step of tapping the molten alloy stirred in the vacuum melting furnace to form an ingot, wherein the nitrogen content adjusting step includes a nitrogen injection step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace, Wherein the gas injection initiation time in the process is 9 to 15 minutes after the start of the dissolution of the ferrite-austenite phase.
또한, 본 발명은 상기 질소함량 조정단계는 상기 진공용해로 내부의 질소분압을 조정하는 압력조정과정을 포함하고, 상기 질소분압은 1.5 내지 2.5 bar인 것을 특징으로 하는 페라이트-오스테나이트 상을 포함하는 2상 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.Further, in the present invention, the nitrogen content adjusting step includes a pressure adjusting step of adjusting a nitrogen partial pressure inside the vacuum melting furnace, and the nitrogen partial pressure is 1.5 to 2.5 bar. The ferrous-austenite phase containing 2 The present invention also provides a method for producing an upper stainless steel.
또한, 본 발명은 상기 가스주입 개시시간의 기준 시점은 상기 질소분압의 일정한 질소가스 압력하에서 상기 모합금의 용해 시작 시점인 것을 특징으로 하는 페라이트-오스테나이트 상을 포함하는 2상 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a two-phase stainless steel including a ferrite-austenite phase, wherein the reference time point of the gas injection start time is a melting start point of the parent alloy under a constant nitrogen gas pressure of the nitrogen partial pressure. to provide.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 페라이트상과 오스테나이트상의 2상 구조로 구성되어 물성 구현범위 확장이 가능한 2상 스테인리스강을 대상으로, 일정 질소분압 하에서, 가스 주입 개시시간의 조건 제어를 통해서, 원하는 목표치에 해당하는 질소 고용도를 용이하게 조절할 수 있다.As described above, according to the present invention, a two-phase stainless steel having a two-phase structure of ferrite phase and austenite phase and capable of expanding the physical property realization range is manufactured by controlling the condition of the gas injection start time under a certain nitrogen partial pressure, The nitrogen solubility corresponding to the desired target value can be easily controlled.
또한, 본 발명은 강재의 가격 불안정 및 환경부담을 가중하는 니켈(Ni)을 망간(Mn)과 질소(N)로 대부분 대체함으로써 스테인리스강의 경제성, 가격 안정성, 및 환경친화성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the economical efficiency, price stability, and environmental friendliness of stainless steel by replacing most of the nickel (Ni) which is added with the instability of the steel material and the environment burden with manganese (Mn) and nitrogen (N).
또한, 본 발명은 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분으로 제어하여, 질소(N) 함량을 0.35 내지 0.45 중량% 범위로 적절히 조절할 수 있다.Further, in the present invention, the gas injection start time can be controlled to 9 to 15 minutes after the start of the dissolution, and the nitrogen (N) content can be appropriately adjusted within the range of 0.35 to 0.45 wt%.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo 합금계에서 온도 변화에 따른 질소고용도 변화를 나타낸 그래프이다.FIGS. 1A and 1B are flowcharts illustrating a method of manufacturing a low-nickel-high nitrogen binary phase stainless steel according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing changes in nitrogen solubility according to temperature change in an Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo alloy system according to an experimental example of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. &Quot; and / or "include each and every combination of one or more of the mentioned items. ≪ RTI ID = 0.0 >
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" And can be used to easily describe a correlation between an element and other elements. Spatially relative terms should be understood in terms of the directions shown in the drawings, including the different directions of components at the time of use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element . Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions. The components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따른 저니켈-고질소 2상 스테인리스강은, 21 내지 26 중량%의 크롬(Cr), 2 내지 6 중량%의 몰리브덴(Mo), 7 내지 11 중량%의 망간(Mn), 2 내지 5 중량%의 니켈(Ni), 0.35 내지 0.45 중량%의 질소(N), 잔부(殘部)인 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 페라이트-오스테나이트 상으로 이루어지는 2상 스테인리스강(duplex stainless steels)에 관한 것이다.First, the low nickel-high nitrogen two-phase stainless steel according to the present invention is characterized in that 21 to 26 wt% of chromium (Cr), 2 to 6 wt% of molybdenum (Mo), 7 to 11 wt% of manganese (Mn) Phase stainless steel comprising a ferrite-austenite phase comprising 2 to 5% by weight of nickel (Ni), 0.35 to 0.45% by weight of nitrogen (N), the balance being iron (Fe) and other unavoidable impurities duplex stainless steels.
본 발명에 따른 상기 2상 스테인리스강은 재료의 가격불안정을 야기하고, 환경 및 인체에 유해한 니켈(Ni)을 대체하기 위하여 0.35 내지 0.45 중량%의 함량으로 질소를 고용하고, 7 중량% 이상으로 망간(Mn)을 첨가하여 경제적으로 오스테나이트상을 안정화하였다. The two-phase stainless steel according to the present invention causes a price instability of the material and solves nitrogen in an amount of 0.35 to 0.45% by weight in order to substitute nickel (Ni) which is harmful to the environment and human body, (Mn) was added to stabilize the austenite phase economically.
또한, 니켈(Ni)은 5 중량% 이하를 유지하되 필수적으로 첨가함으로서 오스테나이트상을 귀(noble)하게 하고, 잉곳(ingot)의 냉각시 질소고용량을 높은 수준으로 유지할 수 있도록 하였다. In addition, nickel (Ni) is kept at 5 wt% or less, but it is essentially added so as to noble the austenite phase and to maintain a high nitrogen nitrogen content during cooling of the ingot.
나아가, 크롬(Cr) 함량을 26 중량%이하로 낮추어 재료의 단가를 보다 저감(lean)시킬 수 있고, 크롬(Cr) 함량이 높은 경우 석출되는 시그마(σ)상의 형성을 억제하여 페라이트상을 안정화시킬 수 있다.Further, by lowering the chromium (Cr) content to 26 wt% or less, the unit price of the material can be further reduced, and the ferrite phase can be stabilized by suppressing the formation of the sigma (σ) phase precipitated when the chromium (Cr) .
이하에서는 상기 본 발명에 따른 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the construction of the low-nickel-high nitrogen double-phase stainless steel according to the present invention will be described in more detail.
(1) 크롬(Cr)(1) Chromium (Cr)
크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소이며 스테인리스강에 내식성을 부여하는 필수적인 원소이다. 또한, 크롬(Cr)은 질소(N)의 고용도를 증가시키는 역할을 수행하므로, 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 강재의 내식성 확보 및 강재 내 질소(N)의 용해도 향상을 도모하기 위하여 크롬(Cr)을 21 중량% 이상으로 첨가하였다.Chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element and is an essential element that imparts corrosion resistance to stainless steel. Since chromium (Cr) plays a role of increasing the solubility of nitrogen (N), in order to secure the corrosion resistance of the steel material and the solubility of nitrogen (N) in the steel material in the duplex stainless steel according to the present invention, (Cr) was added in an amount of 21 wt% or more.
그러나 크롬(Cr)이 과도하게 첨가되는 경우, 용탕의 응고 후에 델타 페라이트상을 과량으로 잔존시키고, 2상 스테인리스강의 시그마(σ)상 석출을 촉진시키는 문제가 있고, 또한, 델타 페라이트상 및 시그마(σ)상의 석출로 인한 조직의 불균일성은 강재의 공식저항성을 감소시키기 때문에 크롬(Cr)의 함량을 21 내지 26 중량%로 제한하였다.However, when Cr (Cr) is added excessively, there is a problem in that the delta ferrite phase remains excessively after coagulation of the molten metal, thereby promoting the precipitation of sigma (?) Phase of the two-phase stainless steel. Further, the delta ferrite phase and the sigma σ) due to precipitation of the structure reduces the formal resistance of the steel, the content of chromium (Cr) is limited to 21 to 26 wt%.
(2) 몰리브덴(Mo)(2) Molybdenum (Mo)
몰리브덴(Mo)은 페라이트상을 안정화하며, 환원성 산 용액과 염화물(Cl-) 용액에 대한 모재의 일반부식저항성 및 국부부식저항성을 현저히 향상시킨다. 특히 합금에 질소(N)와 함께 첨가되는 경우, 공식저항성 향상을 더욱 강화하는 상승효과(synergy)를 나타낸다. Molybdenum (Mo) stabilizes the ferrite phase and significantly improves the general corrosion resistance and local corrosion resistance of the base material to a reducing acid solution and a chloride (Cl-) solution. Especially when added together with nitrogen (N) in alloys, exhibit a synergy that further enhances the formal resistance enhancement.
따라서 본 발명의 2상 스테인리스강은 몰리브덴(Mo)을 2 중량% 이상으로 첨가하여 합금의 내공식성을 향상시켰다. 그러나, 몰리브덴이 과도하게 첨가되는 경우, 응고 후 잔존하는 델타 페라이트상의 분율을 증가시키고, 크롬(Cr)과 마찬가지로 유해한 시그마(σ)상 등을 형성하여 강재의 물성이 저하되는 문제가 있다. 또한 몰리브덴(Mo)은 매우 고가의 합금원소이므로 강재의 경제성 확보를 위해 그 함량이 6 중량%를 넘지 않도록 제한하였다.Therefore, in the two-phase stainless steel of the present invention, molybdenum (Mo) was added in an amount of 2 wt% or more to improve the pitting resistance of the alloy. However, when molybdenum is added excessively, there is a problem that the fraction of the residual delta ferrite phase after coagulation is increased and a harmful sigma (sigma) phase or the like is formed similarly to chromium (Cr), thereby deteriorating the physical properties of the steel. Since molybdenum (Mo) is a very expensive alloy element, the content of molybdenum (Mo) is limited so as not to exceed 6% by weight for economical efficiency of steel.
(3) 니켈(Ni)(3) Nickel (Ni)
니켈(Ni)은 대표적인 오스테나이트상 안정화 원소이지만, 상기한 바와 같이 가격변동성이 크고 환경 및 인체에 유해한 원소이므로 함량을 극히 제한한다. 그러나 니켈은 제조합금의 열간 및 냉간가공성을 향상시키고 높은 응력부식균열(stress corrosion cracking, SCC) 저항성과 산성용액에서의 우수한 내식성을 부여하며, 모재의 응고 과정 중에 델타 페라이트 형성을 억제하는 장점이 있으므로 본 발명의 2상 스테인리스강에서는 니켈(Ni)의 첨가량은 2 내지 5 중량%로 규정한다.Nickel (Ni) is a typical austenite phase stabilizing element, but as described above, it is extremely volatile in price and is an element harmful to the environment and human body, so that its content is extremely limited. Nickel, on the other hand, has the advantage of improving the hot and cold workability of manufacturing alloys, providing high stress corrosion cracking (SCC) resistance and excellent corrosion resistance in acidic solutions, and suppressing delta ferrite formation during the coagulation of base metal In the two-phase stainless steel of the present invention, the addition amount of nickel (Ni) is specified to be 2 to 5% by weight.
(4) 망간(Mn)(4) Manganese (Mn)
망간(Mn)은 경제적인 오스테나이트상 안정화 원소로 고가의 오스테나이트상 안정화 원소인 니켈(Ni)을 대체하기 위한 목적으로 첨가된다. 또한, 망간은 강재 내 질소(N)의 고용도를 증가시키기 때문에 결과적으로 스테인리스강의 강도를 향상시킬 수 있다. 이에 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 강재의 경제성과 질소(N) 고용도 증가를 위하여 7 중량% 이상의 망간(Mn)을 포함한다. Manganese (Mn) is added as an economical austenite phase stabilizing element for the purpose of replacing nickel (Ni) which is an expensive austenite phase stabilizing element. Further, manganese increases the solubility of nitrogen (N) in the steel, and consequently, the strength of the stainless steel can be improved as a result. Accordingly, the two-phase stainless steel according to the present invention contains at least 7 wt% of manganese (Mn) in order to improve the economical efficiency of the steel and the nitrogen (N) solubility.
그러나, 망간(Mn)이 과도하게 첨가되는 경우, 불순물 원소인 황(S) 또는 산소(O)와 결합하여 망간황화물(MnS) 또는 망간산화물(MnO)과 같은 비금속개재물(nonmetallic inclusion)을 형성할 수 있다. 상기, 비금속 개재물은 공식발생부위로 작용하여 스테인리스강의 공식저항성을 저하시키는 문제가 있어, 망간의 함량을 11 중량%이하로 제한하였다.However, when manganese (Mn) is added excessively, it forms a nonmetallic inclusion such as manganese sulfide (MnS) or manganese oxide (MnO) by bonding with sulfur (S) or oxygen (O) . The nonmetallic inclusions act as an official occurrence site, thereby lowering the formal resistance of the stainless steel. Therefore, the content of manganese is limited to 11% by weight or less.
(5) 질소(N)(5) Nitrogen (N)
질소(N)는 강력한 오스테나이트상 안정화 원소로써 망간(Mn)과 함께 니켈(Ni)을 효과적으로 대체할 수 있다. 또한, 스테인리스강의 강도를 증가시킴과 동시에 연성을 높은 수준으로 유지시킬 수 있고, 내공식성을 크게 향상시킬 수 있다.Nitrogen (N) can effectively replace nickel (Ni) with manganese (Mn) as a strong austenite phase stabilizing element. Further, the strength of the stainless steel can be increased, and the ductility can be maintained at a high level, and the pitting resistance can be greatly improved.
따라서 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 질소(N)를 0.35 중량% 이상 고용시켜서 강재에 우수한 강도-연성 조합(Eco index) 및 내공식성을 부여한다. Therefore, the duplex stainless steel according to the present invention can dissolve nitrogen (N) in an amount of 0.35% by weight or more, thereby imparting excellent strength-ductility combination (Eco index) and pitting resistance to the steel material.
그러나 과도하게 첨가되는 경우 질소(N)가 질화물을 형성할 수 있고, 강재의 취화 및 주조재에 공극이 형성되는 문제가 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 질소(N)의 함량을 0.35 내지 0.45 중량%로 제한하였다.However, when it is added excessively, nitrogen (N) can form a nitride, and voids are formed in the embrittlement of the steel and the cast material. In order to prevent this, the duplex stainless steel according to the present invention limited the content of nitrogen (N) to 0.35 to 0.45 wt%.
(6) 탄소(C) 및 실리콘(Si)(6) Carbon (C) and silicon (Si)
탄소(C)는 질소(N)와 원자 크기가 비슷한 침입형 원소로 오스테나이트상의 안정화 기능을 하며, 철강재의 강도를 향상시키는 장점이 있다. 그러나, 탄소(C)는 고온에서 스테인리스강의 주요 합금원소인 크롬(Cr)과 쉽게 결합하여 안정한 크롬-탄화물(Cr23C6 등)을 형성한다. 상기 크롬-탄화물은 인접부 기지의 크롬(Cr)을 소모하면서 결정립계부터 석출되고, 석출된 크롬-탄화물 주위의 크롬-고갈영역(Crdepletion zone)이 공식부식의 발생처로 작용하는 문제가 있다. 따라서 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 탄소(C)의 함량이 0.03 중량%를 넘지 않도록 제한하였다Carbon (C) is an interstitial element similar in atomic size to nitrogen (N), stabilizes the austenite phase and has the advantage of improving the strength of the steel. However, carbon (C) easily bonds with chromium (Cr) which is a main alloy element of stainless steel at high temperature to form stable chromium carbide (Cr 23 C 6, etc.). The chromium carbide precipitates from the crystal grain boundary while consuming chromium (Cr) in the vicinity of the adjacent chromium carbide, and a chrome plating zone around the chrome carbide precipitates has a problem as a source of formal corrosion. Therefore, the duplex stainless steel according to the present invention is limited so that the content of carbon (C) does not exceed 0.03 wt%
한편, 실리콘(Si)은 페라이트상 형성원소로써, 모재 중의 산소(O)와 쉽게 결합하는 특성을 가지므로 제강공정 중 탈산제로 주로 사용된다. 그러나 과잉 첨가되는 경우, 인성과 관련된 기계적 특성을 크게 감소시키고, 금속간 화합물을 형성하는 문제가 있어 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 실리콘의 함량을 0.5 중량% 이하로 제한하였다.On the other hand, silicon (Si) is a ferrite phase forming element and is mainly used as a deoxidizing agent in the steelmaking process since it has a characteristic of easily binding to oxygen (O) in the base material. However, in the case of excessive addition, mechanical properties related to toughness are greatly reduced and intermetallic compounds are formed. Therefore, the duplex stainless steel according to the present invention has a silicon content of 0.5 wt% or less.
이하에서는 본 발명에 따른 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for producing a low-nickel-high nitrogen two-phase stainless steel according to the present invention will be described in more detail.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법을 도시한 흐름도이다.FIGS. 1A and 1B are flowcharts showing a method of manufacturing a low-nickel-high nitrogen binary phase stainless steel according to the present invention.
먼저, 도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조방법은 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계(S100), 상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계(S200), 상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계(S300), 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계(S400), 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계(S500) 및 상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계(S600)를 포함한다. Referring to FIG. 1A, a method of manufacturing a low-nickel-high nitrogen two-phase stainless steel according to the present invention includes a main alloying charging step (S100) for charging a parent alloy into a vacuum melting furnace, a vacuum melting furnace (S300) for heating the vacuum melting furnace to melt the parent alloy; a nitrogen content adjusting step (S400) for injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace; A molten alloy agitating step (S500) of agitating the parent alloy; and an ingot forming step (S600) of forming an ingot by tapping the molten alloy stirred inside the vacuum melting furnace.
다음으로, 도 1b를 참조하면, 상기 질소함량조정단계는 질소주입과정(S420) 및 압력조정과정(S440)을 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 1B, the nitrogen content adjusting step may include a nitrogen injection step (S420) and a pressure adjusting step (S440).
즉, 상기 질소함량조정단계는, 상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정과, 상기 진공용해로 내부의 질소분압을 조정하는 압력조정과정으로 이루어질 수 있다.That is, the nitrogen content adjusting step may include a nitrogen injection step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace, and a pressure adjusting step of adjusting the nitrogen partial pressure in the vacuum melting furnace.
이때, 본 발명에서는 상기 질소주입과정에서의 가스주입 개시시간 및 압력조정과정에서의 질소분압의 조건이 중요한 요소에 해당한다.At this time, in the present invention, the initiation time of the gas injection in the nitrogen injection process and the condition of the nitrogen partial pressure in the pressure adjustment process are important factors.
즉, 고질소강 제조공정에서는 재현성 있는 질소 함량을 확보하는 것이 중요한데, 본 발명에서는 질소 가스주입 개시시간 및 질소분압의 조건 제어를 통하여, 재현성 있는 질소함량을 확보할 수 있다.That is, it is important to ensure a reproducible nitrogen content in the high-quality steel producing process. In the present invention, the reproducible nitrogen content can be ensured by controlling the nitrogen gas injection start time and the nitrogen partial pressure.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분인 것이 바람직하며, 상기 질소분압은 1.5 내지 2.5 bar인 것이 바람직하다.More specifically, the gas injection start time according to the present invention is preferably 9 to 15 minutes after the start of the dissolution, and the nitrogen partial pressure is preferably 1.5 to 2.5 bar.
한편, 본 발명에서 가스주입 개시시간은 용해로 내에서의 모합금의 용해 시작 시간을 기준으로 하며, 또한, 상기한 바와 같은 질소분압의 범위 내에서 일정한 질소분압을 유지한 상태에서의 가스 주입을 의미한다.On the other hand, in the present invention, the gas injection start time is based on the dissolution start time of the parent alloy in the melting furnace, and means gas injection while maintaining a constant partial nitrogen pressure within the range of the above- do.
예를 들어, 가스주입 개시시간이 10분이라함은, 질소분압을 2 bar로 하는 경우, 2 bar의 일정한 질소가스 압력하에서 모합금의 용해 시작후 10분이 경과한 시점을 의미한다.For example, if the gas injection start time is 10 minutes, it means 10 minutes after the start of the dissolution of the parent alloy under a constant nitrogen gas pressure of 2 bar when the nitrogen partial pressure is 2 bar.
즉, 본 발명에서는 후술할 실험예에서 알 수 있는 바와 같이, 페라이트상과 오스테나이트상의 2상 구조로 구성되어 물성 구현범위 확장이 가능한 2상 스테인리스강을 대상으로, 일정 조건인 가스주입 개시시간을 통하여 질소 고용도를 용이하게 조절할 수 있는 저니켈-고질소 2상 스테인리스강을 제공할 수 있다.That is, in the present invention, as can be seen from the experimental examples to be described later, a two-phase stainless steel having a two-phase structure of ferrite phase and austenite phase, It is possible to provide a low nickel-high nitrogen two-phase stainless steel which can easily control nitrogen solubility.
이하, 실험예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 단, 하기의 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to experimental examples. It is to be understood, however, that the present invention is not limited by the following examples.
[실험예][Experimental Example]
하기 표 1에 나타난 조성의 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조를 위해서 전해철, Fe-61Cr, Fe-63Mn, Fe-60Mo, Fe-57Cr-6.55N 모합금을 사용하였으며, 연구소에서 보유하고 있는 가압유도용해로(VIM IV-P III, ALD사)를 이용하여 10kg 잉곳을 제조하였다.Fe-61Cr, Fe-63Mn, Fe-60Mo and Fe-57Cr-6.55N parent alloys were used for the preparation of low-nickel-high nitrogen two-phase stainless steels of the composition shown in Table 1 below. A 10 kg ingot was prepared using a pressure induction melting furnace (VIM IV-P III, ALD Co.).
구체적으로, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 전해철, Fe-61Cr, Fe-63Mn, Fe-60Mo, Fe-57Cr-6.55N 모합금을 상기 가압유도용해로 내부에 장입하였다(S100). 이후, 가압유도용해로 내부가 10-3torr 이하의 진공도에 도달할 때까지 탈기한 후, 진공을 유지시키면서(S200) 상기 가압유도용해로를 가열하여 진공용해로에 장입된 모합금 및 전해철을 용해시켰다(S300). Specifically, electrolytic iron, Fe-61Cr, Fe-63Mn, Fe-60Mo and Fe-57Cr-6.55N parent alloys were charged into the pressure induction melting furnace as shown in FIGS. 1A and 1B (S100). Thereafter, the inside of the pressure induction melting furnace was degassed until reaching a degree of vacuum of 10 -3 torr or less, and then the pressure induction furnace was heated while maintaining the vacuum (S200) to dissolve the parent alloy and the electrolytic iron charged into the vacuum furnace S300).
상기 가압유도용해로 내부에 질소가스를 주입하고(S420), 가압유도용해로 내부 질소분압이 2 bar가 되도록 압력을 조정하여(S440) 질소함량을 조정하였다(S400). 이때, 상기 질소가스를 주입한 시점은 상기 용해시작 시간으로부터 하기 표 2에 따른 일정시간, 예를 들면, 10분이 경과한 시점에 주입하였으며, 즉, 2 bar의 일정한 질소가스 압력하에서 모합금의 용해 시작후 10분이 경과한 시점에 질소가스를 주입하였다.Nitrogen gas was injected into the pressurization induction melting furnace (S420), and the pressure was adjusted so that the internal nitrogen partial pressure of the press induction melting furnace was 2 bar (S440) to adjust the nitrogen content (S400). At this time, the injected nitrogen gas was injected from the dissolution start time at a predetermined time, for example, 10 minutes, as shown in the following Table 2, that is, at a constant nitrogen gas pressure of 2 bar, Nitrogen gas was injected 10 minutes after the start.
이후, 전자기 유도 교반을 통해 합금원소 편석을 제거하기 위하여 용융합금을 교반하였으며(S500), 상기 용융합금 교반단계(S500) 중 모합금 및 전해철이 용해되어 형성된 용탕의 온도가 1,450 ℃가 되면 가압유도용해로 내부에서 출탕하여 주괴를 형성하였다(S600). 하기 표 1에 나타난 조성의 저니켈-고질소 2상 스테인리스강의 제조를 위한 가스주입 개시시간 및 실제 질소 함량을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Thereafter, the molten alloy is stirred to remove the segregation of the alloying elements through electromagnetic induction stirring (S500). When the temperature of the molten alloy formed by dissolving the parent alloy and the electrolytic iron in the molten alloy stirring step (S500) reaches 1,450 DEG C, The ingot was tapped in the melting furnace to form an ingot (S600). Table 2 below shows the measurement results of the gas injection start time and the actual nitrogen content for the preparation of the low nickel-high nitrogen two-phase stainless steel of the composition shown in Table 1 below.
압력(bar)Nitrogen gas
Pressure (bar)
(중량%)Target nitrogen content
(weight%)
(중량%)Actual nitrogen content
(weight%)
Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo
Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo
2
2
0.45
0.45
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 목표조성이 Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo인 경우에 있어서의 목표 질소 함량은 0.45 중량%로써, 질소 가스 압력, 즉, 질소분압이 2bar인 조건에서는 가스 주입 개시시간인 10분인 경우가 실제 질소 함량이 0.44 중량%로써 가장 유사함 범위에 해당함을 알 수 있다.As can be seen from the above Table 2, the target nitrogen content in the case where the target composition is Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo is 0.45% by weight. When the nitrogen gas pressure, that is, the nitrogen partial pressure is 2 bar, It can be seen that when the injection start time is 10 minutes, the actual nitrogen content is 0.44 wt%, which is the most similar range.
이와 같은 실험예에서 알 수 있는 바와 같이, 일정 질소분압 하에서, 가스 주입 개시시간의 조건 제어를 통해서, 질소 고용도를 조절할 수 있음을 알 수 있으며, 질소분압이 2bar인 경우에, 목표 질소 함량이 0.45 중량%인 경우에는 가스주입 개시시간을 10분으로 제어함으로써, 원하는 목표치에 해당하는 질소 고용도를 조절할 수 있음을 의미한다.As can be seen from these experimental examples, it can be seen that the nitrogen solubility can be controlled by controlling the condition of the gas injection start time under a constant partial pressure of nitrogen, and when the partial pressure of nitrogen is 2 bar, And 0.45 wt%, it means that the nitrogen solubility corresponding to the desired target value can be controlled by controlling the gas injection start time to 10 minutes.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 2상 스테인리스강은 질소(N)의 함량이 0.35 내지 0.45 중량%인 것이 바람직한데, 이를 만족시키기 위해서, 본 발명에서 상기 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분인 것이 바람직하다.As described above, in the duplex stainless steel according to the present invention, it is preferable that the content of nitrogen (N) is 0.35 to 0.45 wt%. In order to satisfy this requirement, 9 to 15 minutes.
즉, 상기 가스주입 개시시간이 9분 미만인 경우는 목표조성이 Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo인 경우에서 질소 함량이 0.45 중량%를 초과할 수 있으며, 상기 가스주입 개시시간이 15분을 초과하는 경우는 질소 함량이 0.35 중량% 미만일 수 있으므로, 따라서, 상기 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분인 것이 바람직하다.That is, when the gas injection start time is less than 9 minutes, the nitrogen content may exceed 0.45 wt% when the target composition is Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo, and the gas injection start time exceeds 15 minutes , The nitrogen content may be less than 0.35% by weight, and therefore, it is preferable that the gas injection start time is 9 to 15 minutes after the start of the dissolution.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo 합금계에서 온도 변화에 따른 질소고용도 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing changes in nitrogen solubility according to temperature change in an Fe-25Cr-8Mn-4Ni-4Mo alloy system according to an experimental example of the present invention.
도 2를 참조하면, 질소분압이 2bar인 경우, 질소분압이 1bar인 경우에 비하여, 질소고용도가 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, when the nitrogen partial pressure is 2 bar, the nitrogen solubility is better than when the nitrogen partial pressure is 1 bar.
또한, 질소분압이 1bar인 경우에는 응고시 델타페라이트 형성에 의한 질소고용도가 현저하게 감소하여, 응고시 질소 손실의 발생이 많음을 알 수 있으나, 질소분압이 2bar인 경우에는 응고시 델타페라이트 형성에 의한 질소 고용도의 변화가 거의 없어, 오히려 응고 시 발생할 수 있는 질소손실을 줄일 수 있음을 알 수 있다.In addition, when the nitrogen partial pressure is 1 bar, the nitrogen solubility due to the formation of the delta ferrite is remarkably reduced during the solidification and the nitrogen loss during the solidification is high. However, when the nitrogen partial pressure is 2 bar, the formation of the delta ferrite It can be seen that nitrogen loss which may occur during solidification can be reduced.
즉, 질소분압을 2bar로 하는 경우가 1bar로 하는 경우보다, 목표로 하는 질소고용도를 용이하게 확보할 수 있음을 나타내고 있으며, 따라서, 본 발명에서 상기 질소분압은 1.5 내지 2.5 bar인 것이 바람직하다.That is, it is shown that the target nitrogen solubility can be easily secured as compared with the case of setting the partial pressure of nitrogen to 2 bar to 1 bar, and therefore, the nitrogen partial pressure in the present invention is preferably 1.5 to 2.5 bar .
이상과 같은 본 발명에 따르면, 페라이트상과 오스테나이트상의 2상 구조로 구성되어 물성 구현범위 확장이 가능한 2상 스테인리스강을 대상으로, 일정 질소분압 하에서, 가스 주입 개시시간의 조건 제어를 통해서, 원하는 목표치에 해당하는 질소 고용도를 용이하게 조절할 수 있다.According to the present invention, a two-phase stainless steel having a two-phase structure of a ferrite phase and an austenite phase and capable of expanding the realization range of properties can be produced by controlling the condition of the gas injection start time under a certain nitrogen partial pressure, The nitrogen solubility corresponding to the target value can be easily controlled.
또한, 강재의 가격 불안정 및 환경부담을 가중하는 니켈(Ni)을 망간(Mn)과 질소(N)로 대부분 대체함으로써 스테인리스강의 경제성, 가격 안정성, 및 환경친화성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the economical efficiency, price stability, and environmental friendliness of stainless steel by replacing most of nickel (Ni) with Mn (manganese) and nitrogen (N)
또한, 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분으로 제어하여, 질소(N) 함량을 0.35 내지 0.45 중량% 범위로 적절히 조절함으로서, 기존 고질소 스테인리스강에 비해 (1) 제조시 질소 가압의 부담이 적고, (2) 과질소 고용에 따른 석출물 형성을 억제하여 기계적 특성과 내식성 향상의 효과를 얻을 수 있으며, (3) 질소(N) 고용도를 높이기 위한 망간(Mn) 사용을 줄일 수 있으므로 내식성 향상에 효과적이고, (4) 페라이트-오스테나이트 상간 합금원소 분배의 차이가 감소되어 미세 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)에 의한 공식성장이 억제되므로 내공식성이 추가로 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, (5) 우수한 강도와 연성의 조합을 나타내는 특성을 얻을 수 있다.Further, the gas injection start time is controlled to 9 to 15 minutes after the start of the dissolution, and the nitrogen (N) content is appropriately adjusted in the range of 0.35 to 0.45 wt%, so that compared with the conventional high nitrogen stainless steels, (1) It is possible to reduce the use of manganese (Mn) for increasing the nitrogen (N) solubility, and (3) it is possible to obtain the effect of improving the mechanical properties and corrosion resistance by suppressing formation of precipitates due to (2) (4) the difference in the elemental distribution of the ferrite-austenite phase is reduced, and the formal growth due to the micro-galvanic corrosion is suppressed, so that the pitting resistance can be further improved 5) It is possible to obtain characteristics showing a combination of excellent strength and ductility.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (3)
모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계;
상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계;
상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계;
상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계;
용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계; 및
상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계를 포함하고,
상기 질소함량 조정단계는 상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정을 포함하고, 상기 질소주입과정에서의 가스주입 개시시간은 용해 시작 후 9 내지 15분이고,
상기 질소함량 조정단계는 상기 진공용해로 내부의 질소분압을 조정하는 압력조정과정을 포함하고, 상기 질소분압은 1.5 내지 2.5 bar인 것을 특징으로 하며,
상기 2상 스테인리스강은, 21 내지 26 중량%의 크롬(Cr), 2 내지 6 중량%의 몰리브덴(Mo), 7 내지 11 중량%의 망간(Mn), 2 내지 5 중량%의 니켈(Ni), 0.35 내지 0.45 중량%의 질소(N), 잔부(殘部)인 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 페라이트-오스테나이트 상을 포함하는 2상 스테인리스강의 제조방법.A method of producing a two-phase stainless steel including a ferrite-austenite phase,
A parent alloy charging step of charging the parent alloy into a vacuum furnace;
A vacuum holding step of keeping the vacuum melting furnace charged with the mother alloy in a vacuum state;
A mother alloy melting step of heating the vacuum melting furnace to melt the parent alloy;
A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace;
A molten alloy agitating step of agitating the molten parent alloy; And
And forming an ingot by tapping the molten alloy stirred in the vacuum melting furnace,
Wherein the nitrogen content adjusting step includes a nitrogen injection step of injecting a nitrogen gas into the vacuum melting furnace, wherein the gas injection start time in the nitrogen injection step is 9 to 15 minutes after the start of the dissolution,
Wherein the nitrogen content adjusting step includes a pressure adjusting step of adjusting a nitrogen partial pressure inside the vacuum melting furnace, wherein the nitrogen partial pressure is 1.5 to 2.5 bar,
The two-phase stainless steel is characterized by comprising 21 to 26 wt% of chromium (Cr), 2 to 6 wt% of molybdenum (Mo), 7 to 11 wt% of manganese (Mn), 2 to 5 wt% of nickel (Ni) , 0.35 to 0.45 wt.% Nitrogen (N), the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
상기 가스주입 개시시간의 기준 시점은 상기 질소분압의 일정한 질소가스 압력하에서 상기 모합금의 용해 시작 시점인 것을 특징으로 하는 페라이트-오스테나이트 상을 포함하는 2상 스테인리스강의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the reference time point of the gas injection start time is a start point of dissolution of the parent alloy under a constant nitrogen gas pressure of the nitrogen partial pressure.
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