KR850000930B1 - 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립의 제조방법 - Google Patents

페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립의 제조방법 Download PDF

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사이도오 에이시로오
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Abstract

내용 없음.

Description

페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립의 제조방법
제1도는 H2온도와
Figure kpo00001
값 사이의 관계를 표시하는 도.
제2도는 H2온도와 부식속도 사이의 관계를 표시하는 도.
제3도는 H1에서 H2까지의 평균 냉각속도가
Figure kpo00002
값에 미치는 영향을 표시하는 도.
제4도는 Al함량에 따른 H2온도로부터의 조절된 냉각속도를 보여주는 도.
제5도는 본 발명의 방법에 의해 만들어진 강시이트를 전자현미경을 통해서 본 금속조직학적 조직도.
본 발명은 제조과정이 단순화되어 있으며 종래 방법에 의한 제품과 비등 또는 우월한 제품을 얻을 수 있는 페라이트 스테인레스강 시이트(sheet) 또는 스트립(strip)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
페라이트 스테인레스강의 냉간 압연제품을 종전에는 열간압연된 강스트립 코일을 800내지 850℃에서 회분적으로 상자 어니일링(box-annealing)하고 냉간하고 냉간 압연과 재결정 어니일링을 많은 경우에 두번 반복함으로서 제조해 왔다. 열간 압연 강스트립은 직접 냉간압연을 받게 되면 불균일 마이크로 조직을 갖게되므로 소망하는 성형성을 얻을 수 없어 냉간압연에 앞서 장시간 회분적 확산 어니일링을 해야만 한다. 그러나 긴 코일스트립을 그 내부에 이르기까지 고르게 가열하여 확산 어니일링의 효과를 내도록 하기 위해서는 코일을 노내에서 40시간이상 두어야 하기 때문에 전제 제조시간이 대단히 길어지게 되며 그 결과 제조비용이 불가피하게 증가된다.
페라이트 스테인레스강에 대한 이러한 장시간 회분식 확산어니일링의 불리점을 제거하는 수단으로서, 코일을 펴서 연속적으로 노속을 통해 이송하는 소위 연속 어니일링 방법에 관한 제안들이 있어왔다.
페라이트 스테인레스강의 열간 압연 스트립이 종래식의 회분식 어니일링대신 연속 어니일링을 받게 될때면 종래공정에서 쓰던 온도보다 더 높은 온도에서 스트립을 가열해야 하고 이 스트립을 이런 높은 온도에서 가열하면 페라이트 강은 오오스테나이트-페라이트 혼상조직으로 변태된다.
일본 특허공보 특공소 51-30008호의 연속 어니일링 방법에 의하면 페라이트 스테일레스강의 열간 압연스트립을 오오스테나이트-페라이트 혼상영역을 초과하는 1330내지 1350℃의 온도에서 3분이하의 단시간동안 가열하고 이 가열된 강스트립을 공냉시키거나 높은 냉각속도로 급속냉각시킨다. 더우기 일본 특허공보 특공소 47-1878호의 연속 어니일링 방법에 의하면 열간 압연된 페라이트 스테인레스강을 오오스테나이트와 페라이트상이 공존하는 930내지 990℃의 온도에서 10분이하의 시간동안 가열하고 이 가열한 스트립을 공냉 또는 높은 냉각속도로 급속 냉각시킨다.
그러나 이들 종래의 연속 어니일링 방법에서는 어니일링 단계에서 형성된 오오스테나이트상이 냉각단계동안에 마르텐사이트상으로 변태되며 번거로운 문제들이 다음의 냉간 압연단계에서 생긴다.
이 문제점들이란 냉간 압연단계에서의 스트립의 파괴와 어니일링 및 피클링(pickling)단계에서의 입간부식(intergranular corrsion)이다.
미국 특허 제2,808,353호에서는 열간 압연된 페라이트 스테인레스강 스트립이 927내지 1149℃의 고온에서 1내지 10분동안 가열된 다음 760내지 899℃에서 회분적으로 어니일링되기 때문에 이와같은 문제점의 발생이 방지된다.
첨가원소를 사용하는 방법으로서, Ti이 첨가된 페라이트 스테인레스강의 열간 압연 스트립을 950±20℃에서 10분이내동안 연속 어니일링하는 방법이 일본 특허공개 공보 특개소 48-84019호에 기재되어 있다.
후술될 것처럼 본 발명은 Al-함유 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립 제조를 목적으로 하고 있다. Al을 첨가원소로 사용하는 것은 예를들면 영국 특허 제 1,162,562호와 일본 특허공보 제44888/76호에 발표되어 있다.
열간 압연된 페라이트 스테인레스강의 스트립의 어니일링이 종래의 회분식 어니일링 공정대신 단시간 연속 어니일링 방법에 의해 행해지는 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 한 목적이다.
본 발명의 다른 목적은, 리징저항성(anti-ridging property)과 디이프 드로우잉(deep drawing)성질에 있어서 종래의 제품과 비등하거나 더 우월하고 금분결합(gold dust defect)등의 결합이 없는 페라이트 스테인레스강의 냉간 압연제품을 제공하는 것이다.
"금분결함"이란 용어는, 제품 시이트에 입힌 비닐수지등의 보호막이 벗겨질때 제품 시이트의 표면이 부분적으로 제거되어 표면서 반짝거리게 되는 그런 결함을 의미한다.
본 발명의 다른 목적은, 종전방법으로 원하는 게이지 두께를 얻기 위해서 두번 반복하는 냉간 압연과 어니일링(앞으로 "2CR"이라 지칭)를 단일 냉간 압연과 어니얼링(앞으로 " ICR"이라 지칭)으로 단순화시키는 것을 방해함이 없이, 종래제품과 비슷하거나 더 우월하고 금분결함등의 결함이 없는 페라이트 스테인레스강 시이트 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법의 특징은 Al-함유 페라이트 인레스강의 열간 압연 스트립을 AlN이 분산상태로 석출되고 더욱 금분결함을 일으키고 크롬고갈층이 형성되지 않는 그러한 가열형태로 연속 어니일링하는 것이다.
본 발명의 방법에서는, 종래방법에 의해 만들어진 Al-함유 페라이트 스테인레스강의 열간 압연된 스트립이 연속 어니일링되어 850내지 1100℃(앞으로 "H1온도"라 지칭)의 온도까지 가열되어, 이에 의해서 Al과 통상의 용융공정에 의해 만들어진 스테인레스강속에 포함되어 있는 N으로 구성된 AlN(질화알루미늄)의 일부 또는 본질적으로 전부가 고용체속에 용해된다.
그다음, 가열된 스트립을 700내지 900℃(앞으로 ,,H2온도"라 지칭)의 온도까지 냉각시키며 이 냉각단계중에 AlN이 분산상태로 석출된다.
입자들 경계에 존재하는 비교적 큰 질화탄소크롬 석출물주위에 생긴 크롬고갈층에 기인하는 것으로 생각되는 국부적 내식성(耐蝕性) 약화로 말미암은 소위 금분결함을 방지하기 위해서는, Al함량에 따라 냉각을 조절하여야 한다. 더욱 상세히 말하면, Al함량이 높을때는 AlN의 석출량이 커서 질화탄소크롬의 석출량은 따라서 억제된다.
이때문에, 이 경우에는 냉각속도는 낮아도 될 것이다. Al함량이 낮을 때는 질화탄소크롬 석출을 억제하는 AlN의 영향이 낮다. 따라서 이 경우에는 보다 높은 냉각속도가 낫다.
따라서 냉각속도는 앞으로 상세히 설명되는 바와같이 제4도에 표시된 범위내에서 조절한다.
AlN이 분산상태로 석출되어 있는 상태에 있는 열간압연되고 어니일링된 강스트립을 냉간 압연하고 재결정 어니일링을 받도록 하는데 이렇게 함으로서 디이프 드로잉 성질, 리징저항성 및 내식성에 있어서 종래의 제품과 비등하거나 더 우월한 제품을 얻게 된다.
본 발명에 의해 마련되는 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립은 다음 것들의 조합으로 특징지워진다. 0.12%이하의 탄소, 15내지 20%, 크롬, 0.025%까지의 질소와 최저 질소함량의 두 배이고 최고 0.4%의 알루미늄과 나머지는 철로되어 있는 조성.
재결정 어니일링하기전 냉간 압연의 최종 처리상태, 그리고 질화알루미늄 석출의 마이크로 조직상이 분산상태에 있고 금분결함을 일으킬 것같은 크롬고갈층이 질화탄소 주위에 없음. 매트릭의 구성상은 대체로 페라이트이다.
H1온도가 850℃보다 낮을때는 AlN의 용해도적(solubility products)은 감소하고 H1온도가 1100℃보다높을때는 결정입자가 조대해진다.
각 경우에, 최종제품이 디이프 드로잉 성질과 다른 특성이 손상된다.
H2온도가 900℃보다 높으면 최종제품의 디이프 드로잉성의 악화를 방지하기에는 AlN의 석출이 불충분하여진다. H2온도가 700℃보다 낮게 될때에는 비교적 큰 질화탄소 크롬입자가 입자경계에 석출하기 쉽다.
이와같은 질화탄소 석출이 일어날 때는 각 석출주위에 크롬고갈층이 형성되어 국부적 내식성 악화가 일어나 그결과 소위 금분현상이 아주 생기기 쉽다.
내식성은 Al함량에도 영향을 받는다.
일반적으로 Al함량이 더 높아지지만 그러나 더 나은 내식성을 유지하고저 한다면 H2온도를 최소는 700℃되게 해주어야 함은 필수적이다.
H1온도가 900℃보다 낮을때는 H2온도를 물론 H1온도보다 낮은 수준으로 조절해 준다.
H1온도에서 H2온도까지 냉각하는 과정동안에 AlN을 분산상태로 석출시키기 위해서는 연속적으로 냉각을 행하는 방법이 있고 H2온도에 달하게 냉각시키는 방법 다음에는 H2온도에 유지시키는 것이 뒤따른다.
스트립을 H1온도에서 H2온도(700내지 900℃)까지 일정속도 또는 냉각속도를 바꾸면서 계속 냉각시킬때 평균냉각속도는 15℃/초이하이어야 한다.
냉각속도가 디이프 드로잉성등의 특성에 미치는 영향은 Al함량과 밀접한 관계가 있다.
냉각속도가 15℃/초보다 적은 범위에서 더 높을때는, 더 높은Al함량에서 큰 효과가 얻어지며, 보다 낮은 Al함량에서는 효과가 비교적 감소된다.
냉각속도가15℃/초 또는 그 이상일때는 AlN의 석출은 불충분하고 제품의 디이프 드로잉성은 감소한다.
H1온도에서 H2온도까지의 냉각을 15℃/초보다 높은 속도로 행할때는 AlN을 분산상태로 석출시키기 위해서 스트립을 H2온도에 유지시킨다.
열간압연 스트립이나 열간 압연 시이트는 상술한 어니일링 방법에 의해 연속적으로 어니일링된다는 사실이 상기한 바로부터 명백해진다.
본 발명을 다음 실시예에 따라서 상세히 설명하겠다.
[실시예 1]
제1표에 표시된 것처럼 상이한 Al함량을 가진 17Cr페라이트 스테인레스강으로 통상의 용융방법에 의해통상의 압연조건하에 만든 열간 압연강시이트는 연속적으로 어니일링된다. 그들은 H1온도로서의 1000℃까지 가열하고 다음 조절 냉각했다. H1에서 H1까지의 냉각속도는 때로는 고온범위에서 더 높고 저온범위에서 더 낮았거나 또는 냉각속도는 때로는 고온범위에서 더 낮고 저온범위에서 더 높았다. 그러나 H1과 H2의 차이와 이 냉각에 소요된 시간으로부터 계산한 평균 냉각속도를 냉각속도로 채택했다.
이렇게 처리한 강시이트를 스케일 제거를 행하고 두께가 0.7mm로 감소하도록까지 냉각 압연하고 그다음이 강시이트를 830℃에서 재결정 어니일링했다.
냉각 압연과정을 1CR과 2CR둘다였는데 1CR의 경우에는 0.7mm 두께의 시이트가 중간 어니일링없이 단일 냉간압연으로 얻어졌고 2CR에서는 2mm 두께의 냉각 압연된 스트립을 중간 재결정 어니일링한 다음 시이트 두께를 최종적으로 0.7mm로 되게 하였다.
[제1표]
시료의 화학적 조성(중량%)
Figure kpo00003
비교를 위해서 종래의 상자 어니일링조건(노내에서 815℃에서 가열하고 냉각함)하에서 어니일링한 유사한 열간 압연시이트를 냉각 압연과 재결정 어니일링을 받게 하여 그 두께를 0.7mm로 감소되게 하였다.
0.7mm두께를 가진 각 시이트에 대해 디이프 드로잉성을 가리키는 r값을 측정하였으며 평균치
Figure kpo00004
=(r0+2r45+r90)/4을 계산했다. 또한 각 시이트에서 리징높이를 재었다.
그런데 r0,r45및 r90은 압연방향에 각각 0°,45°및 90°기울어진 방향에서의 r값을 의미한다.
냉각조건, 냉간 압연조건과 제품시이트의 성질이 제2표에 나타나 있다.
[제2표]
1,000℃ H1온도로부터 열간 압연 시이트 냉각조건, 냉간 압연조건 및 제품의 성질
Figure kpo00005
Figure kpo00006
주 : *…종래제품에서는
Figure kpo00007
값=1.2이고 리징높이=18μ
Figure kpo00008
값이 H2온도간의 관계(H1에서 H2까지의 평균 냉각속도는 15℃/초보다 높지 않음)를 구하여 제1도에 표시한 결과를 얻었다. 900℃보다 더 높은 H2온도까지 냉각을 15℃/초이하의 속도로 행하고 다음에 급속냉각할 때,
Figure kpo00009
값은 900℃보다 더 높게 온도를 상승시킴에 따라 급격하게 감소된다는 것을 알 수 있다.
Figure kpo00010
값과 Al함량 간에는 어떤 관계가 있으며 고 Al함유강의 경우에는 H2온도가 700℃이하가 된다 할지라도 상당히 높은 r값을 얻게 된다.
그러나 후술되는 부식시험 결과로부터 H2온도는 700℃보다 낮아서는 안된다는 것을 알 수 있다. 보다 상세하게는 입자경계에서는 질화탄소크롬의 석출에 기인하는 입자간 부식을 조사하기 위하여, 끓고있는 65% 질산수용액내에서의 부식속도와 H2온도 사이의 관계를 제2표에 규정하지 않은 조건을 포함하는 실험에서 시료 C에 대해서 구하였다.
그 결과가 제2도에 표시되어 있다.
H2온도가 700℃이하로 될때 부식속도는 급격히 증가되어 내식성이 손상된다는 것을 알 수 있다.
이런 이유등으로 본 발명에서는 H2온도를 700내지 900℃로 조절했다.
리징저항성의 경향은 H2온도에 조금밖에 관계가 없으며 700내지 900℃의 H2온도에서 얻은 제품의 리징저항성은 종래의 제품의 그것과 비슷하다.
H1에서 H2까지의 평균냉각속도가
Figure kpo00011
값에 미치는 영향을 제3도에 표시하였다.
H1에서 H2까지의 평균냉각속도는 15℃/초이하이어야 한다는 것을 알 수 있다.
평균냉각속도가 상기 범위이내에 있을지라도
Figure kpo00012
값은 Al함량에 따라서도 변한다.
보다 상세하게 말하면, Al함량이 높을 경우에는 높은 냉각속도에서도 높은
Figure kpo00013
값을 얻게 되지만 낮은 Al함량의 경우에는 r값은 냉각속도가 높아짐에 따라 감소하는 경향이 있다. 따라서 낮은 냉각 속도가, 특히 10℃/초이하, 보통 바람직하다.
H2온도에서 200℃보다 높지 않은 수준까지이 냉각속도는 Al함량에 따라 조절한다.
보다 상세하게 말하면, Al함량이 다른 시료를 H2온도에서 200℃보다 높지 않은 수준까지 여러 냉각속도로 냉각하였으며, 끓고 있는 65% 질산수용액에 의한 입자간부식을 조사하여 사실상 무시가능한 1g/m2.hr이하의 부식속도를 제공하는 냉각속도를 결정하였다.
냉각속도는 제4도에 표시된 곡선상부의 범위내에 있어야 한다는 것을 알았다. 즉, Al함량이 낮을 경우에는 냉각속도는 최소한 대략 10℃/초는 되어야 하지만 Al함량이 높은 경우에는 보다 낮은 냉각속도를 택해도 될것이다.
전기 실시예에서, Al-함유 페라이트 스테인레스강 시이트를 본 발명의 방법에 따라서 처리되었으며, 예컨대 제5도의 전자현미경 사진(배율 15,000)에 나타난 바와같은 금속조직학적 조직을 가진 제품이 얻어졌다.
제5도에서 알수 있는 것처럼 본 발명 방법에 의해 처리된 제품에는 직사각형 모양의 질화알루미늄(AlN)이 분산상태로 석출되어 있다. r값을 개량하는 결정방향을 가진 재결정된 입자가 냉간 압연된 강내에 분산된 AlN석출 때문에 재결정 어니일링 단계에서 성장하는 것으로 믿어진다. 가해진 Al양의 하한은 N함량의 두배인 것이 좋고 제1도로부터 알수 있는 것처럼 가해진 Al향의 상한은 약0.4%이면 원하는 효과를 얻을수 있다.
[실시예 2]
H1온도에서 H2온도까지의 냉각을 15℃/초보다 낮지않은 속도로 조절하고 다음에 H2온도에 유지시키는 실시예에 대해 이제 상세히 설명하겠다.
두께 3.8mm인 Al-함유 페라이트 스테인레스강(제3표에 표시된 시료 F)의 열간압연 시이트를 연속 어니일링 노내로 이송하여 여기서 강시이트를 1,000℃에서 1분동안 가열하고 다음 800℃/에서 2분동안 유지시키며 800℃에서 실온까지 10℃/초의 냉각속도로 급속하게 냉각한다. 이 열처리 다음에, 강시이트를 스케일 제거하고 다음 두께가 0.7mm로 감소할 때까지 중간 어니일링을 하지 않고 1CR방법에 의해 냉간 압연하고 830℃에서 2분동안 재결정 어니일링을 행하였다. 비교를 위해 두께는 3.8mm이고 조성은 제3표의 G와 같은 열간 압연SUS(AISI) 430시이트를 815℃에서 2시간동안 보통의 상자어니일링 조건하에서 어니일링하고 다음에 1CR방법 또는 2CR방법(중간 어니일링을 두께가 2.0mm일때 830℃에서 2분간 행하였다)에 의해서 0.7mm두께가 되도록 냉간 압연하였다. 그러 다음 시이트를 830℃에서 2분동안 재결정 어니일링을 받도록 했다.
[제3표]
시료의 화학적 조성(중량%)
Figure kpo00014
두께 0.7mm를 가진 그렇게 하여 얻은 제품시이트의 성질이 제4표에 표시되어 있다.
[제4표]
인장특성,
Figure kpo00015
값 및 리징저항성
Figure kpo00016
본 발명에 의해 열처리된 Al-함유 페라이트 스테인레스강의 1CR강시이트는 SUS430의 1CR강시이트에 비하여 인장특성, 디이프 드로잉성을 가리키는
Figure kpo00017
값 및 리징저항성에 있어 더 우수하다.
더우기 본 발명의 1CR시이트는 그의 인장특성,
Figure kpo00018
값 및 리징저항성에 있어 SUS430의 2CR시이트와 비슷하거나 더 우월하다.
전술 설명으로부터 쉽게 알수있는 것처럼 본 발명에 의해 디이프 드로잉성, 리징 저항성 및 내식성에 있어 종래제품과 비슷하거나 더 우수한 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립이 마련될 수 있다.
더우기 열간 압연된 강시이트는 장시간 행해야 하는 종래의 상자 어니일링 대신 단시간 연속 어니일링 단계에 의해 어니일링될 수 있다.
추가해서 냉간 압연단계와 어니일링 단계를 조합함으로서 디이프 드로잉성 페라이트 스테인레스강을 연속적으로 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
더욱, 본 발명에 의하여 그 인장특성, 디이프 들잉성 및 리징저항성에 있어 종래의 2CR제품과 비슷하거나 더 우월한 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립을 1CR단계로 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 850℃-1100℃의 온도(H1)에서 최소 질소함량의 두배에서 최고 0.4% Al-함유 페라이트 스테인레스강의 열간압연 강스트립을 가열하고, 그후 AlN이 분산상태로 석출할만한 15℃/sec이하의 냉각속도로 700℃-900℃의 온도(H2온도)까지 냉각하고, 15℃/sec이상의 냉각속도로 할 경우에는 H2온도에서 AlN이 분산상태로 석출되도록 유지하며, 뒤이어 Al함량에 따라 조절된, 제4도의 빗금친 영역내에 해당할만한 냉각속도로 200℃보다 높지 않은 수준까지 냉각하여 크롬고갈층의 발생을 방지하고, 두께가 게이지 두께로 감소될 때까지 조화를 이루며 재결정 어닐링과 냉간압연을 행하는 것을 특징으로 하는 페라이트 스테인레스 강시이트 또는 스트립 제조방법.
KR1019810000044A 1980-01-11 1981-01-09 페라이트 스테인레스강 시이트 또는 스트립의 제조방법 KR850000930B1 (ko)

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