KR100514781B1 - Method for pickling martensitic stainless steel wire by pretreating of reduction type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환원방식의 산세전처리한 후 혼산조에서 스테인레스강을 산세하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 산세전처리와 1차 산세 및 혼합산세액으로 2차 산세하는 마르텐사이트계 스테인레스강 선재의 산세방법에 있어서, 상기 산세전처리는 환원염욕에서 행하는 것이다. The present invention relates to a method of pickling stainless steel in a mixed acid bath after a pretreatment of a pickling method of a reduction method. This method is a pickling method of a martensitic stainless steel wire which is pickled pretreatment and secondary pickling with primary pickling and mixed pickling liquid, wherein the pickling pretreatment is performed in a reducing salt bath.
본 발명에 따르면 마르텐사이트계 스테인레스강 선재의 생산공정에서 형성된 난용해성 스케일의 조성을 환원방식의 산세전처리에서 변화시켜 산세작업시 모재 표면의 침식현상 없이 스케일을 용이하게 제거하며, 양호한 표면품질을 갖는 제품을 생산할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다. According to the present invention, the composition of the poorly soluble scale formed in the production process of martensitic stainless steel wire is changed in the pretreatment method of pickling to easily remove the scale without erosion of the surface of the base material during pickling, and has a good surface quality. There is a useful effect that can produce.
Description
본 발명은 마르텐사이트계 스테인레스강 선재를 산세전처리와 혼산조에서 산세하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화스케일을 환원시키는 환원방식의 산세전처리에 의해 스테인레스강을 산세하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of pickling martensitic stainless steel wires in a pickling treatment and a mixed acid bath, and more particularly, to a method of pickling stainless steel by a pickling pretreatment of a reduction method of reducing an oxidation scale.
스테인레스강은 열간압연시 생성된 스케일이 소둔열처리과정에서 재산화되어 소재표면에 두껍고 치밀하게 형성된다. 따라서, 스케일은 산세작업을 통해 제거한다. 산세에 많이 사용되는 산으로는 황산, 염산, 질산 및 불산이 있으며, 질산-불산의 혼합산도 널리 이용되고 있다. In stainless steel, the scale produced during hot rolling is reoxidized during the annealing heat treatment to form thick and dense material on the surface of the material. Therefore, the scale is removed by pickling. Acids widely used for pickling include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and hydrofluoric acid, and mixed acids of nitric acid-fluoric acid are also widely used.
스테인레스강의 산세공정은 크게 산세전처리, 1차 산세, 혼합산세를 통해 행해지며, 도 1에 산세라인 작업공정이 도시되어 있다. The pickling process of stainless steel is largely carried out through pre-pickling, primary pickling and mixed pickling, and the pickling line working process is shown in FIG.
산세전처리는 산용액의 침투를 위해 스케일의 미세균열을 형성하는 것으로, 쇼트블라스팅(SHOT-BLASTING) 또는 산화 염욕처리방법이 알려져 있다. 쇼트블라스팅은 스테인레스강 표면의 스케일에 물리적인 충격을 가하여 일부의 스케일 제거 및 잔존 스케일에 미세 균열을 유발하는 것이다. 산화염욕처리는 스케일을 재산화시킨 후 물을 이용 급냉시켜 열충격에 의한 스케일 표면에 균열이 발생되도록 하는 것이다. Pickling pretreatment forms fine cracks on the scale to penetrate the acid solution, and shot-blasting or oxidized salt bath treatment methods are known. Shot blasting is a physical impact on the scale of a stainless steel surface causing some descaling and micro cracks on the remaining scale. Oxidation salt treatment is to reoxidize the scale and then quench it with water so that cracks are generated on the scale surface due to thermal shock.
1차 산세는 모재와 스케일간에 계면을 활성화 시키고 표면의 스케일 일부를 제거시켜준다. 1차산세로는 황산 산세가 이용되고 있다. Primary pickling activates the interface between the substrate and the scale and removes some of the scale from the surface. Sulfuric acid pickling is used as the primary pickling.
혼합산세는 잔여 스케일을 완전히 제거하는 것으로, 질산-불산의 혼합산이 많이 이용되고 있다. 혼합산세처리 후에는 최종적으로 부동태처리를 거쳐 제품표면에 부동태피막을 형성시켜 준 뒤 표면을 수세 및 건조하여 산세공정을 완료하고 포장등의 후속공정으로 보내진다.Mixed pickling completely removes residual scale, and a mixed acid of nitric acid-fluoric acid is widely used. After the mixed pickling process, the passivation process is finally performed to form a passivation film on the surface of the product. The surface is washed with water and dried to complete the pickling process and is sent to a subsequent process such as packaging.
스테인레스강의 산세처리에서 대한 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 1997-0043302호, 2000-0045517호가 있다. 대한민국 공개특허공보 1997-0043302호는 황-질산 혼산액에서 단독산세하는 기술이며, 대한민국 공개특허공보 2000-0045517호는 불산-질산의 혼산조에서 질산의 농도를 낮추어 산세하는 기술이다. 이들 기술은 기본적으로 혼산조에서 질산을 사용하므로, NOx의 독성 매연의 배출 및 폐액에서 질산염 이온의 고농도로 존재하므로 환경문제가 발생한다. 따라서, 무질산 혼합산세기술의 필요성이 대두되고 있다. 무질산 혼산조는 불산-황산의 혼합산세액이 알려져 있다. Conventional technologies for pickling treatment of stainless steel are Korean Patent Publication Nos. 1997-0043302 and 2000-0045517. Korean Unexamined Patent Publication No. 1997-0043302 is a technique for pickling alone in a sulfur-nitric acid mixed solution, and Korean Unexamined Patent Publication No. 2000-0045517 is a technique for lowering the concentration of nitric acid in a hydrofluoric acid-nitrate mixing tank. Since these techniques basically use nitric acid in mixed acid baths, environmental problems arise because of the high concentrations of nitrate ions in the waste gases and the emission of toxic fumes of NOx. Therefore, there is a need for a mixed acid free pickling technique. Nitric acid-free acid mixing tank is known as a mixed pickling solution of hydrofluoric acid and sulfuric acid.
그러나, 무질산 혼산조에서 스테인레스강 특히, 크롬 함량이 13% 보다 높은 산화스케일은 산액의 조건를 변경하여도 산세만으로는 스케일 제거가 되지 않는다. 결국, 잔존 스케일 제거를 위해 산세조 온도 또는 농도를 높이거나 산세 시간을 늘릴 경우에는 선재표면에 부분적인 피트(Pit)가 발생하여 품질을 저하 시키게 된다. However, stainless steel, especially oxidative scales having a chromium content of more than 13% in a nitric acid free acid bath do not descale only by pickling, even if the conditions of the acid solution are changed. As a result, when the pickling bath temperature or concentration is increased or the pickling time is increased to remove the remaining scale, partial pits are generated on the wire rod surface, thereby degrading the quality.
본 발명은 무질산 혼합산세액으로 마르텐사이트계 스테인레스강 선재를 산세할 때 산화스케일의 제거가 용이한 산세방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a pickling method that is easy to remove an oxide scale when pickling martensitic stainless steel wire with a nitric acid-free pickling solution.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 산세전처리와 1차 산세 및 혼합산세액으로 2차 산세하는 마르텐사이트계 스테인레스강 선재의 산세방법에 있어서, 상기 산세전처리는 환원염욕에서 행하는 것을 포함하여 구성된다. In order to achieve the above object, the present invention, in the pickling method of martensitic stainless steel wire pickling pre-treatment and secondary pickling with the primary pickling and mixed pickling liquid, the pickling pretreatment is configured to include in a reducing salt bath. .
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명자들은 스테인레스강의 스케일 제거를 개선하기 위한 연구과정에서 산세전처리를 산화방식에서 환원방식으로 전환한 결과, 산세조건의 변경 없이도 스케일이 쉽게 제거된다는 사실에 주목하여 본 발명을 완성한 것이다. The present inventors completed the present invention by noting that the scale is easily removed without changing the pickling conditions as a result of converting the pickling pretreatment from the oxidation method to the reduction method in a study for improving the scale removal of the stainless steel.
즉, 스테인레스강을 환원염욕에 침지하면 반응식 1에서와 같이 산화스케일이 환원되어 후공정에서 쉽게 용해되고 박리 제거되는 것이다. 환원염욕의 대표적인 예가 NaH이다. That is, when the stainless steel is immersed in the reducing salt bath, the oxidation scale is reduced as in Scheme 1, so that it is easily dissolved and peeled off in a later step. A representative example of a reducing salt bath is NaH.
Fe3O4 + 4NaH = 3Fe + 4NaOHFe 3 O 4 + 4NaH = 3Fe + 4NaOH
NiO + NaH = Ni + NaOHNiO + NaH = Ni + NaOH
Cr2O3 + NaH = 2CrO + NaOHCr 2 O 3 + NaH = 2CrO + NaOH
이와 같이 환원염욕에 의한 산세전처리에서 조성이 변한 스케일은 후공정인 산세공정에서 쉽게 용해되고 박리되어 제거된다. 따라서 산세시 표면의 국부 피트(Pit)발생을 최소화하여 표면 품질을 향상 시키게 된다.In this way, the scale whose composition is changed in the pre-pickling process by the reducing salt bath is easily dissolved, peeled off and removed in the post-pickling process. Therefore, it minimizes the occurrence of local pits on the surface during pickling to improve the surface quality.
본 발명에서는 산세전처리, 1차 산세 및 혼산조에서 2차 산세하는 스테인레스강의 산세방법에서 산세전처리를 환원염욕으로 하는데 특징이 있다. 따라서, 본 발명의 산세전처리가 적용되는 강재는 스테인레스강이면 모두 적용 가능하다. 특히, 잔존스케일의 제거를 위해 가혹한 산세조건을 적용하는 경우에 소지금속의 침식이 잘 일어나는 마르텐사이트계 스테인레스강에 적용하는 것이 보다 바람직하다. In the present invention, the pickling pretreatment, the first pickling and the pickling method of the stainless steel pickling second in the mixed pickling tank is characterized in that the pickling pretreatment as a reducing salt bath. Therefore, all steels to which the pickling treatment of the present invention is applied may be applied as long as they are stainless steel. In particular, it is more preferable to apply to martensitic stainless steels where erosion of base metals occurs when severe pickling conditions are applied to remove residual scales.
본 발명의 환원방식 산세전처리는 혼산조의 2차 산세가 적용되는 산세공정에는 적용할 수 있다. 보다 바람직하게는 황산-불산의 혼산조의 2차 산세가 적용되는 산세공정에 적용하는 것이다. 황산-불산의 혼합산세액은 일례로 황산:60~100g/ℓ, 불산:10~35g/ℓ이며, Fe3+의 농도가 5g/ℓ이상으로 조성된 것이 있다.The reduction type pickling treatment of the present invention can be applied to a pickling process to which secondary pickling of a mixed acid bath is applied. More preferably, it is applied to the pickling process in which the secondary pickling of the sulfuric acid-fluoric acid mixing tank is applied. The sulfuric acid-hydrofluoric acid mixed acid solution is, for example, sulfuric acid: 60 to 100 g / l, hydrofluoric acid: 10 to 35 g / l, and a concentration of Fe 3+ is 5 g / l or more.
본 발명의 환원염욕은 NaH가 0.1중량%이상 함유되는 것이다. NaH의 농도가 0.1중량% 미만의 경우에는 산세전처리에 요구되는 작업시간이 길어져서 스케일의 제거가 용이하지 않다. 본 발명의 환원염욕은 NaH가 0.1중량% 이상이면 스케일의 조성을 변화시키나, 경제성을 고려할 때 NaH의 농도를 0.1~0.3중량%로 하고, 나머지는 NaOH로 하는 것이 바람직하다. 여기에 NaH의 안정화원소로 Na2O를 23~25% 첨가하는 것이 보다 바람직하다. Na2O의 함량이 23%이상일 때 NaH의 안정화효과가 커지며 25%초과하면 그 효과가 포화된다.The reducing salt bath of the present invention contains 0.1% by weight or more of NaH. If the concentration of NaH is less than 0.1% by weight, the work time required for the pickling treatment is long, so that the removal of the scale is not easy. The reduced salt bath of the present invention changes the composition of the scale when NaH is 0.1% by weight or more, but in consideration of economical efficiency, the concentration of NaH is preferably 0.1 to 0.3% by weight, and the rest is preferably NaOH. Here it is the more preferable that the addition of 23-25% of Na 2 O to a stabilizing element of NaH. When the Na 2 O content is more than 23%, the stabilization effect of NaH increases, and when the content exceeds 25%, the effect is saturated.
본 발명의 환원염욕에서의 산세전처리는 350~400℃의 온도에서 10~18분동안 행하는 것이 보다 바람직하다. 환원염욕의 온도가 350℃미만의 경우에는 스케일의 제거가 용이하지 않아 잔존스케일이 발생할 가능성이 있다. 또한, 환원염욕의 온도가 400℃ 초과의 경우에는 NaH의 분해속도가 증가하여 약품의 소모량이 증가되어 바람직하지 않다. 환원염욕에서의 처리시간이 10분 미만의 경우에도 스케일의 제거가 용이하지 않아 잔존스케일이 발생할 가능성이 높다. 환원염욕에서의 처리시간이 길어질수록 산화스케일의 두께가 얇아지고 산세시 스케일 제거에 유리하나 생산성이 떨어지므로 작업효율성을 고려하여 18분이하로 하는 것이 바람직하다. More preferably, the pickling treatment in the reducing salt bath of the present invention is carried out at a temperature of 350 to 400 ° C. for 10 to 18 minutes. If the temperature of the reducing salt bath is less than 350 ° C., the scale may not be easily removed and residual scale may occur. In addition, when the temperature of the reducing salt bath is higher than 400 ℃ the decomposition rate of NaH is increased to increase the consumption of the drug is not preferable. Even if the treatment time in the reducing salt bath is less than 10 minutes, it is not easy to remove the scale, and the residual scale is likely to occur. The longer the treatment time in the reducing salt bath, the thinner the thickness of the oxidized scale and the better the scale removal during pickling, but the productivity is lowered, it is preferable to be 18 minutes or less in consideration of work efficiency.
본 발명에 따르면 스테인레스강의 생산공정에서 형성된 난용해성 스케일의 조성을 환원방식의 산세전처리에서 변화시켜 산세작업시 모재 표면의 침식현상 없이 스케일을 용이하게 제거하며, 양호한 표면품질을 갖는 제품을 생산할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다. According to the present invention, by changing the composition of the poorly soluble scale formed in the production process of stainless steel in the pretreatment of pickling method, it is easy to remove the scale without erosion of the surface of the base material during pickling, and to produce a product having good surface quality. It works.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
Cr: 13중량%을 함유하는 STS410, STS416, STS420J의 마르텐사이트계 스테인레스강 선재를 표 1의 조건으로 열처리한 다음, 표 2의 조건으로 산세전처리하였다. The martensitic stainless steel wires of STS410, STS416, and STS420J containing Cr: 13% by weight were heat-treated under the conditions of Table 1, and then pretreated with the conditions of Table 2.
산세전처리한 선재를 표 3의 조건으로 산세처리하였다. The pickled wire was pickled under the conditions of Table 3.
표 3과 같이 산세한 최종제품의 표면조도 측정 결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 최종제품의 표면 사진을 도 2에 나타내었다. Table 4 shows the surface roughness measurement results of the pickled final products as shown in Table 3. In addition, the surface photograph of the final product is shown in FIG.
표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 환원염욕 방식의 산제전처리를 적용한 결과 표면조도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 2의 표면사진에서도 종래의 산화염욕의 산세전처리에서는 스케일이 두껍게 존재하는데 반해, 발명예의 경우 스케일이 존재하지 않았다. As shown in Table 4, it was confirmed that the surface roughness is improved as a result of applying the powder pretreatment treatment of the reduction salt bath method of the present invention. In addition, in the surface photograph of FIG. 2, the scale is thick in the conventional pickling treatment of the oxidized salt bath, but in the case of the invention example, no scale is present.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 산화 스케일을 환원시키는 환원염욕 처리를 통해 혼산조의 산세 작업시 모재 표면의 침식 현상없이 스케일 제거를 용이하게 하여 양질의 표면 품질을 갖는 제품을 생산할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다. As described above, according to the present invention, through the reduction salt bath treatment for reducing the oxidation scale, it is useful to produce a product having a good surface quality by facilitating scale removal without erosion of the surface of the base material during the pickling operation of the mixed acid bath. There is.
도 1은 마르텐사이트 스테인레스강 선재의 산세 작업 공정도이고,1 is a process chart for pickling of martensitic stainless steel wire,
도 2는 산화방식(종래예)과 환원방식(발명예)의 산세전처리에 따른 최종제품의 표면 사진이다. Figure 2 is a photograph of the surface of the final product according to the pickling treatment of the oxidation method (conventional example) and reduction method (invention example).
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