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KR102263556B1 - 2 상 스테인리스 강 스트립 및 그 제조 방법 - Google Patents

2 상 스테인리스 강 스트립 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102263556B1
KR102263556B1 KR1020207031179A KR20207031179A KR102263556B1 KR 102263556 B1 KR102263556 B1 KR 102263556B1 KR 1020207031179 A KR1020207031179 A KR 1020207031179A KR 20207031179 A KR20207031179 A KR 20207031179A KR 102263556 B1 KR102263556 B1 KR 102263556B1
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KR
South Korea
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stainless steel
phase stainless
phase
strip
steel strip
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KR1020207031179A
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Inventor
사라 비크룬드
토마스 포르스만
Original Assignee
에이비 산드빅 매터리얼즈 테크놀로지
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Publication date
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Abstract

본 발명은 2 상 스테인리스 강으로 제조된 2 상 스테인리스 강 스트립에 관한 것으로서, 상기 2 상 스테인리스 강은 중량% 로 이하의 조성: C 0.02 이하; Si 0.05 ~ 0.40; Mn 0.5 ~ 3.0; Cr 30.0 ~ 33.0; Ni 5.0 ~ 10.0; Mo 2.0 ~ 4.0; N 0.40 ~ 0.60; Al 0.010 ~ 0.035; B 0.0020 ~ 0.0030; Ca 0.0006 ~ 0.0040; Cu 0 ~ 0.60; V 0 ~ 0.15; W 0 ~ 0.05; Co 0 ~ 0.60; Ti 0 ~ 0.03; Nb 0 ~ 0.03; P 0.03 이하; S 0.02 이하; 잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물들을 포함하고; 상기 2 상 스테인리스 강은 30 ~ 70 vol% 오스테나이트상 및 70 ~ 30 vol% 페라이트상으로 구성되며; 상기 스트립은 페라이트상 및 오스테나이트상의 교대층들을 가지고, 상기 교대층들은 물체의 평면과 본질적으로 평행하고, 상기 교대층들은 약 10 ㎛ 이하의 평균 층 두께를 가진다. 본 개시 내용은 또한 상기 2 상 스테인리스 강을 포함하는 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

2 상 스테인리스 강 스트립 및 그 제조 방법
본 발명은 2 상 스테인리스 강 스트립 및 2 상 스테인리스 강 스트립의 제조 방법에 관한 것이다.
UNS:S32750 에 포함되는 조성의 2 상 스테인리스 스트립들은 우수한 내식성이 요구되는 일반적인 스트립 적용분야에 사용된다. 스트립들은, 어닐링 조건에서, 약 600 MPa 의 항복 강도 (Rp0.2), 약 800 MPa 의 인장 강도 (Rm), 약 50 ℃ 의 임계 틈새 (crevice) 부식 온도 (CCT) 및 약 80 ℃ 의 임계 공식 온도 (CPT) 를 가진다.
하지만, 해수 적용분야 또는 기타 어려운 화학 환경과 같은 가장 열악한 환경에서 광범위한 적용분야에 사용될 수 있는 더 높은 강도와 보다 내식성 스트립 및 이로 제조된 제품들에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 환경에서 사용되는 스트립들은 매우 내식성이어야 하며 냉간 가공 및 어닐링 조건 모두에서 탁월한 기계적 강도를 가져야 한다.
미국 특허공개공보 2001-0031217 호 (2001.10.18.)
본 발명의 일 양태는 전술한 조건을 충족하고 전술한 선행 기술과 동일하거나 더 높은 PRE-값을 갖는 2 상 스테인리스 강 스트립을 제공하는 것이고, 여기서 PRE-값은 PRE = Cr + 3.3 * Mo + 16 * N 으로 규정된다.
따라서, 본 발명의 일 양태는, 중량% 로 이하의 조성:
C 0.02 이하;
Si 0.05 ~ 0.40;
Mn 0.5 ~ 3.0;
Cr 30.0 ~ 33.0;
Ni 5.0 ~ 10.0;
Mo 2.0 ~ 4.0;
N 0.40 ~ 0.60;
Al 0.010 ~ 0.035;
B 0.0020 ~ 0.0030;
Ca 0.0006 ~ 0.0040;
Cu 0 ~ 0.60;
V 0 ~ 0.15;
W 0 ~ 0.05;
Co 0 ~ 0.60;
Ti 0 ~ 0.03;
Nb 0 ~ 0.03;
P 0.03 이하;
S 0.02 이하;
잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물들
을 포함하는 2 상 스테인리스 강 스트립을 제공하는 것이고,
2 상 스테인리스 강은 30 ~ 70 vol% 오스테나이트상 및 70 ~ 30 vol% 페라이트상으로 구성되고; 2 상 스테인리스 강 스트립은 페라이트상과 오스테나이트상의 교대층들을 가지며, 상기 교대층들은 스트립의 평면과 본질적으로 평행하고, 상기 교대층들은 약 10 ㎛ 이하의 평균 층 두께를 가진다. 본원의 2 상 스테인리스 강 스트립에는 시그마상 및/또는 침전된 질화 크롬의 함량이 낮거나 없을 것이다. 2 상 스테인리스 강 스트립의 Cr, Mo 및 N 함량이 매우 높기 때문에 이는 놀라운 것이다. 시그마상 및/또는 침전된 질화 크롬의 함량이 낮거나 없다는 것은, 존재하는 양이 2 상 스테인리스 강의 내식성 및/또는 인성을 심각하게 열화시키지 않아야 한다는 것을 의미한다.
추가로, 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립은 냉간 압연과 같은 소성 변형 동안 마르텐사이트로의 변태에 저항할 수 있을 정도로 안정적인 오스테나이트상을 가질 것이다. 더욱이, 본원의 2 상 스테인리스 강 스트립은 우수한 고온 연성 특성들을 가지며 2 상 스테인리스 강 스트립에 걸쳐 오스테나이트상 및 페라이트상 각각의 균일한 분포가 있다.
본 발명의 다른 양태는 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는 방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립 조성의 블룸 (bloom) 을 제공하는 단계;
- 하나 이상의 열간 작업 공정들을 사용하여 블룸을 슬래브로 변환하는 단계로서, 하나 이상의 열간 작업 공정들은 약 1000 ~ 약 1300 ℃ 의 온도에서 수행되는, 상기 블룸을 슬래브로 변환하는 단계;
- 하나 이상의 열간 압연 단계들을 사용하여 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변환하는 단계로서, 하나 이상의 열간 압연 단계들은 약 1000 ~ 약 1300 ℃ 의 온도에서 수행되는, 상기 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변환하는 단계;
- 열간 압연된 스트립을 약 500 ℃ 의 온도로 ??칭하는 단계;
- ??칭된 열간 압연된 스트립을 산세하는 단계;
- 하나 이상의 냉간 압연 단계들을 사용하여 산세된 열간 압연된 스트립을 냉간 가공하는 단계.
냉간 압연 단계(들)는 2 상 스테인리스 강의 미세조직에 큰 영향을 미치므로 평균 페라이트 또는 오스테나이트 두께에 큰 영향을 미칠 것이다. 더욱이, 본 방법은 높은 항복 강도 및 높은 인장 강도를 갖는 2 상 스테인리스 강 스트립을 제공할 것이다.
본원에 사용된, 용어 "약" 은 사용되는 숫자의 수치값의 ±5% 를 의미한다. 또한, 본원에 사용된 "본질적으로 평행" 이라는 표현은 평면으로부터의 편차가 10 % 미만임을 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명은 2 상 스테인리스 강 스트립에 관한 것이고, 2 상 스테인리스 강 스트립은, 중량% 로 이하의 조성:
C 0.02 이하;
Si 0.05 ~ 0.40;
Mn 0.75 ~ 1.50;
Cr 30.0 ~ 33.0;
Ni 5.0 ~ 10.0;
Mo 2.0 ~ 4.0;
N 0.40 ~ 0.60;
Al 0.010 ~ 0.035;
B 0.0020 ~ 0.0030;
Ca 0.0006 ~ 0.0040;
Cu 0 ~ 0.60;
V 0 ~ 0.15;
W 0 ~ 0.05;
Co 0 ~ 0.60;
Ti 0 ~ 0.03;
Nb 0 ~ 0.03;
P 0.03 이하;
S 0.02 이하;
잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물들을 포함하고,
2 상 스테인리스 강 스트립은 30 ~ 70 vol% 오스테나이트상 및 70 ~ 30 vol% 페라이트상으로 구성되고; 본원의 2 상 스테인리스 강 스트립은 페라이트상과 오스테나이트상의 교대층들을 가지며, 상기 교대층들은 스트립의 평면과 본질적으로 평행하고, 상기 교대층들은 약 10 ㎛ 이하의 평균 층 두께를 가진다.
일 실시형태에 따라서, 전술 또는 후술된 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립은 40 ~ 60 vol% 오스테나이트상 및 60 ~ 40 vol% 페라이트상, 예를 들어 45 ~ 55 vol% 오스테나이트상 및 55 ~ 45 vol% 페라이트상으로 구성된다. 이는 변형에 의해 유도된 마르텐사이트가 2 상 스테인리스 강 스트립에 존재하지 않음을 의미한다. 이는, 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립이 고도로 합금화되어 2 상 스테인리스 강 스트립이 오스테나이트 조직이 마르텐사이트 조직으로 변태되지 않으면서 냉간 압연에 의해 생성된 냉간 변형을 받을 수 있는 능력을 가질 수 있기 때문에 가능하다.
일 실시형태에 따라서, 2 상 스테인리스 강 스트립은 약 1.0 ~ 약 8.0 ㎛, 예를 들어 약 1.0 ~ 약 6.0 ㎛, 예를 들어 약 1.0 ~ 약 4.0 ㎛, 예를 들어 약 1.0 ~ 약 3.0 ㎛ 의 평균 페라이트 또는 오스테나이트 두께를 가질 것이다. 미세한 조직은 2 상 스테인리스 강 스트립의 항복 강도를 증가시킨다. 더욱이, 어닐링 중에 시그마상들의 용해 또는 어닐링 중에 정렬되지 않은 조직으로의 변경과 같이 모든 유형의 확산 제어 프로세스들이 빠를 것이다. 미세한 미세조직으로 인해, 본원의 2 상 스테인리스 강 스트립은 수소 유도 응력 균열 (HISC) 에 대하여 양호한 저항성을 가질 것이다.
일 실시형태에 따라서, 2 상 스테인리스 강 스트립은 약 15 ㎛ ~ 6 mm 의 두께를 가질 것이다.
전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립은 높은 내식성을 제공할 것이다. 일 실시형태에 따라서, 2 상 스테인리스 강 스트립은 46 보다 큰 PRE-값을 가진다. PRE-값은 본원에서 PRE = Cr + 3.3 * Mo + 16 * N (각각의 합금 원소의 각각의 중량 백분율과 곱해질 계수들) 로 규정된다. 따라서, 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립은 페라이트상 및 오스테나이트상 모두에서 높은 PRE-값으로 인해 높은 내식성, 특히 높은 내공식성을 가진 2 상 스테인리스 강 스트립을 제공하고, 즉 페라이트상 및 오스테나이트상 둘 다에 대해서 PRE-값은 약 46 보다 크다. 따라서, Cr, Mo 및 N 의 각각의 양은, PRE-값이 오스테나이트에서 약 46 보다 크고, PRE-값이 페라이트상에서 약 46 보다 크도록 선택된다. 이는 2 상 스테인리스 강 스트립을 해수 적용분야 뿐만 아니라 고온 해수 적용분야 (100 ℃) 에 사용할 수 있도록 한다.
더욱이, 다른 실시형태에 따라서, 2 상 스테인리스 강 스트립은 75 ℃ 이상의 임계 틈새 온도 (CCT) 를 가질 것이다. 이러한 특성은 2 상 스테인리스 강 스트립을 해수 적용분야 뿐만 아니라 고온 해수 적용분야 (100 ℃) 에 사용할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 양태는 전술 또는 후술되는 바와 같은 조성을 포함하는 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는 방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립의 조성을 포함하는 블룸을 제공하는 단계;
- 하나 이상의 열간 작업 공정들을 사용하여 블룸을 슬래브로 변환하는 단계로서, 하나 이상의 열간 작업 공정들은 약 1000 ~ 약 1300 ℃ 의 온도에서 수행되는, 상기 블룸을 슬래브로 변환하는 단계;
- 하나 이상의 열간 압연 단계들을 사용하여 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변환하는 단계로서, 하나 이상의 열간 압연 단계들은 약 1000 ~ 약 1300 ℃ 의 온도에서 수행되는, 상기 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변환하는 단계;
- 열간 압연된 스트립을 약 500 ℃ 의 온도로 ??칭하는 단계;
- ??칭된 열간 압연된 스트립을 산세하는 단계;
- 하나 이상의 냉간 압연 단계들을 사용하여 산세된 열간 압연된 스트립을 냉간 가공하는 단계.
일 실시형태에 따라서, 상기 방법은 또한 적어도 하나의 냉간 압연 단계 후에 수행될 수 있는 하나 이상의 열처리 단계들을 포함한다. 일 실시형태에 따라서, 하나 이상의 열처리 단계들은 약 1080 ~ 약 1200 ℃ 의 온도에서 약 5 초 ~ 600 초의 시간 동안 수행되는 어닐링일 수 있다. 유도 가열은 어닐링 시간을 상기 범위의 더 낮은 영역에서 가능하게 하기 위해 적용될 수 있다. 냉간 압연된 스트립을 이 온도 범위로 가열하는 동안, 상기 냉간 압연된 스트립을, 너무 장시간 동안, 시그마상 및/또는 질화 크롬이 가장 신속하게 형성되는 온도인 750 ℃ ~ 1000 ℃ 의 온도에의 노출을 방지하는 것이 중요하다. 어닐링 단계(들)는, 시그마상 및 질화 크롬과 같은 임의의 형성된 금속간 상들을 감소시키거나 냉간 압연된 스트립의 강도를 감소시키거나 냉간 압연된 스트립에서 오스테나이트상 또는 페라이트상의 함량을 변경하기 위해 수행될 수 있다. 더욱이, 어닐링 단계(들)는 2 상 스테인리스 강의 미세조직에 큰 영향을 미치므로 평균 페라이트 또는 오스테나이트 두께에 큰 영향을 미칠 것이다. 더욱이, 어닐링 단계(들)는 고강도 뿐만 아니라 높은 연성을 갖는 냉간 압연된 스트립을 제공할 것이다.
일 실시형태에 따라서, 냉간 압연된 스트립은 적어도 두번째 최종 냉간 압연 단계와 최종 냉간 압연 단계 사이에 어닐링 단계를 받을 수도 있다. 또한, 다른 실시형태에 따라서, 각각의 냉간 압연 단계들 (예를 들어, 하나 초과의 냉간 압연 단계) 사이에 여러 번의 어닐링 단계들 (예를 들어, 하나 초과) 이 적용될 수도 있다. 다른 실시형태에 따라서, 스트립은 적어도 하나의 냉간 압연 단계 후에 어닐링 단계를 받을 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에 따라서, 하나 초과의 어닐링 단계, 예를 들어 2 번의 어닐링 단계들 또는 3 번의 어닐링 단계들이 수행 될 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 어닐링 단계는 야외 공기 또는 보호 분위기에서 수행된다. 또 다른 실시형태에 따라서, 야외 공기에서 어닐링된 스트립에 대해 추가 산세 단계가 수행될 수도 있다.
사용된 방법 단계들의 결과로, 페라이트 및 오스테나이트의 교대층들을, 전술한 바와 같이, 2 상 스테인리스 강 스트립에서 볼 수 있고, 상기 교대층들은 2 상 스테인리스 강 스트립의 평면과 본질적으로 평행하다. 교대층들의 두께는 2 상 스테인리스 강 스트립의 항복 강도에 영향을 미칠 것이다. 충분한 항복 강도를 얻기 위해서는 평균 오스테나이트 및 페라이트 두께가 약 10 ㎛ 이하이어야 한다. 다른 실시형태에 따라서, 각 상의 평균 두께는 1.0 ~ 약 8.0 ㎛, 예를 들어 약 2.0 ~ 약 6.0 ㎛, 예를 들어 약 1.0 ~ 약 4.0 ㎛, 예를 들어 약 1.0 ~ 약 3.0 ㎛ 이다. 최종 냉간 압연 또는 어닐링 조건에서 2 상 스테인리스 강 스트립의 두께는 15 ㎛ 내지 최대 6 mm 일 수도 있다.
전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강의 블룸을 제공하는 단계는, 상기 2 상 스테인리스 강의 용융물을 제공하고 블룸을 얻기 위해 상기 용융물을 주조하는 것을 포함할 수도 있다. 주조는 본원의 2 상 스테인리스 강을 포함하는 용융물의 연속 주조를 포함할 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 블룸을 슬래브로 변형시키는 적어도 하나의 열간 가공 프로세스는 블루밍 밀에서 선택될 수 있다. 적어도 하나의 열간 가공 프로세스는 1000 ~ 1300 ℃, 예를 들어 1050 ~ 1250 ℃ 의 온도에서 수행된다. 추가적으로, 일 실시형태에 따라서, 적어도 하나의 열간 가공 프로세스는 1 회 또는 1 회 초과하여 수행되고, 예를 들어 일 실시형태에서 열간 가공 프로세스는 슬래브의 원하는 열간 가공 압하가 얻어질 때까지 블룸에서 여러 번 수행될 수도 있다. 또 다른 실시형태에 따라서, 블룸은 열간 가공 프로세스들 사이에서 가열되어 슬래브를 생성할 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변형시키는 적어도 하나의 열간 압연 단계는 1000 ~ 1300 ℃, 예를 들어 1050 내지 1250 ℃ 의 온도에서 조압연기 (roughening mill) 에서 수행된다. 추가적으로, 일 실시형태에 따라서, 적어도 하나의 열간 압연 단계는 1 회 또는 1 회 초과하여 수행되고, 예를 들어 일 실시형태에서 열간 압연 단계는 열간 압연된 스트립의 원하는 열간 압연 압하가 얻어질 때까지 열간 압연된 스트립에서 여러 번 수행될 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 열간 압연된 스트립을 약 500 ℃ 의 온도로 ??칭하는 것은 물 ??칭 (water-quenching) 에 의해 수행될 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 산세 단계는 Na2SO4 를 포함하는 전해욕에서 수행된 후 약 5 내지 10 분의 총 시간 동안 HNO3 및 HF 의 혼합물을 포함하는 혼합 산성욕에서 수행될 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 적어도 하나의 냉간 압연 단계는 ??칭되고 산세된 고온 스트립에서 1 회 또는 1 회 초과하여 수행된다. 일 실시형태에서, 냉간 압연 단계는 최종 스트립의 원하는 냉간 변형 및 두께가 얻어질 때까지 스트립에 대해 여러 번 수행될 수도 있다.
일 실시형태에 따라서, 최종 2 상 스테인리스 강 스트립의 냉간 압연, 즉 물체의 변형은 적어도 10 %, 예를 들어 적어도 25 %, 예를 들어 적어도 50 %, 예를 들어 적어도 75 % 이다.
일 실시형태에 따라서, 냉간 압연된 조건에서 획득된 최종 2 상 스테인리스 강 스트립의 두께는 15 ㎛ 내지 최대 6 mm 이다.
일 실시형태에 따라서, 어닐링된 조건에서 획득된 최종 2 상 스테인리스 강 스트립의 두께는 15 ㎛ 내지 최대 6 mm 이다.
이후에, 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립의 합금 원소들에 대해 설명된다. 양은 중량% (wt %) 로 표시된다:
탄소, C 는 원치 않는 원소이므로 함유된 양은 가능한 한 낮아야 한다. 너무 많은 양의 탄소가 존재하면, 예를 들어 용접 중에 탄화물들이 침전되어 내식성 뿐만 아니라 연성이 감소할 것이다. 따라서, 탄소 함량은 0.020 wt% 미만, 예를 들어 0.015 wt% 미만, 0.010 wt% 미만으로 제한된다.
규소, Si 는 탈산에 사용될 수 있거나 사용된 스크랩에 존재하기 때문에 거의 항상 2 상 스테인리스 강 스트립들에 존재한다. 목표는 가능한 한 적은 양을 갖는 것이다. Si 는 페라이트 안정화 효과를 가지며, 적어도 부분적으로 그러한 이유로 Si 의 함량은 0.60 wt% 미만, 예를 들어 0.05 ~ 0.40 wt% 이어야 한다.
망간, Mn 은 변형 경화 효과가 있으며 변형시 오스테나이트에서 마르텐사이트 조직으로의 변태를 방해한다. 추가적으로, Mn 은 오스테나이트 안정화 효과를 가지며 항복 강도에 긍정적인 영향을 미친다. 더욱이, Mn 및 S 는 MnS 를 형성하여 고온 연성 특성들을 향상시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Mn 이 0.50 wt% 이상, 예를 들어 적어도 0.75 wt% 로 존재해야 한다. 하지만, 너무 많은 Mn 은 내식성 뿐만 아니라 변형 경화 효과를 감소시킨다. 또한, 오스테나이트/페라이트 밸런스가 방해를 받아 오스테나이트 레벨이 70 % 초과할 수 있다. 따라서, Mn 의 최대 함량은 3.0 wt% 를 초과하지 않아야 하고, 예를 들어 1.5 wt% 를 초과하지 않아야 한다.
크롬, Cr 은 용액 경화에 강한 영향을 미치고 이에 따라 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립의 내공식성 뿐만 아니라 항복 강도에도 영향을 미친다. 또한, Cr 은 2 상 스테인리스 강 스트립의 변형시 오스테나이트 조직의 마르텐사이트 조직으로의 변태를 방해한다. Cr 은 또한 페라이트 안정화 효과를 가진다. 따라서, Cr 함량은 30.0 wt% 이상이어야 한다. 높은 레벨에서, Cr 함량이 증가하면, 원하지 않는 안정적인 시그마상 및 질화 크롬을 위한 온도가 더 높아지고 시그마상이 더 신속하게 생성된다. 따라서, Cr 함량은 33.0 wt% 이하이다. 일 실시형태에 따라서, Cr 함량은 31.0 ~ 32.5 wt% 이다.
니켈, Ni 은 일반적인 부식에 대한 내성에 긍정적인 영향을 준다. Ni 은 또한 강한 오스테나이트 안정화 효과가 있으며, 2 상 스테인리스 강 스트립의 변형시 오스테나이트로부터 마르텐사이트 조직으로의 변태를 방해한다. 따라서, Ni 함량은 5.0 wt% 이상이다. 10.0 wt% 초과의 레벨에서, Ni 는 70 vol% 초과의 오스테나이트 레벨을 유발할 것이다. 따라서, Ni 함량은 10.0 wt% 이상이어서는 안된다. 일 실시형태에 따라서, Ni 함량은 6.0 ~ 8.0 wt% 이다.
몰리브덴, Mo 는 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립의 내식성에 강한 영향을 미치고, 내공식성에 영향을 미치고 변형 경화에 기여하며 그리고 고용 경화에 강하게 기여한다. 따라서, Mo 는 2.0 wt% 이상의 양으로 첨가된다. 하지만, Mo 는 또한 원하지 않는 시그마상이 안정적인 온도를 증가시키고 그 생성 속도를 증가시키므로, Mo의 함량은 4.0 wt% 이하이어야 한다. 일 실시형태에 따라서, Mo 의 함량은 3.0 ~ 3.8 wt% 이다.
질소, N 은 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립의 내공식성에 긍정적인 영향을 미치고 내공식성 등가물 (PRE) 에도 강한 영향을 미친다. 더욱이, N 은 2 상 스테인리스 강의 고용 강화 및 변형 경화에 크게 기여한다. N 은 또한 강한 오스테나이트 안정화 효과를 가지고 소성 변형시 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로의 변태를 방해한다. 이러한 모든 긍정적인 효과에 기여하기 위해, N 은 0.40 wt% 이상의 양으로 첨가된다. 하지만, 너무 높은 레벨에서, N 은 질화 크롬을 형성시키는 경향이 있고, 이는 연성 및 내식성에 대한 부정적인 영향으로 인해서 방지되어야 한다. 따라서, N 함량은 0.60 wt% 이하이어야 한다. 일 실시형태에 따라서, N 함량은 0.45 ~ 0.55 wt% 이다.
알루미늄, Al 은 고온 연성과 같은 열간 가공 특성들에 긍정적인 영향을 미친다. 따라서, Al 함량은 0.010 wt% 이상이다. 0.035 wt% 초과의 레벨에서는 AlN 침전 위험이 있다.
붕소, B 은 고온 연성과 같은 열간 가공 특성들에 긍정적인 영향을 미친다. 따라서, B 함량은 0.0020 wt% 이상이다. 0.0030 wt% 초과의 레벨에서는 붕소화물 형성 위험이 있다.
?T슘은 고온 연성과 같은 열간 가공 특성들에 긍정적인 영향을 미친다. 따라서, Ca 함량은 0.0006 wt% 이상이다. 0.0040 wt% 초과의 레벨에서는 추가적인 긍정적인 효과가 나타나지 않으며, 더 많은 비금속 개재물이 형성된다.
구리, Cu 는 내식성 및 기계적 강도에 긍정적인 영향을 미친다. 하지만, 또한 연성에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, Cu 는 불순물로서 또는 의도적으로 첨가된 원소로서 0.60 wt% 까지 존재할 수 있다. 일 실시형태에 따라서, Cu 는 0.30 wt% 까지 존재할 수 있다.
바나듐, V 은 2 상 스테인리스 강에 최대 0.15 wt% 의 불순물로서 존재할 수 있다.
인, P 는 불순물일 수 있고 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립에 0.03 wt% 미만의 양으로 함유되어 있다.
황, S 는 전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립에 함유된 불순물일 수도 있다. S 는 저온에서 열간 가공성을 열화시킬 수 있다. 따라서, S 의 허용가능한 함량은 0.02 wt% 미만, 예를 들어 0.0010 wt% 미만이다.
일 실시형태에 따라서, 이하의 원소들 중 하나 이상은 선택적으로 2 상 스테인리스 강 스트립에 첨가될 수 있고; 텅스텐, W 은 0.05 wt% 이하, 코발트, Co 는 0.60 wt% 이하, 티타늄, Ti 은 0.03 wt% 이하, 니오븀, Nb 은 0.03 wt% 이하이다.
전술 또는 후술되는 바와 같이 2 상 스테인리스 강 스트립의 나머지 원소들은 철 (Fe) 및 일반적으로 발생하는 불순물들이다.
불순물들의 예들은, 의도적으로 첨가되지 않았지만, 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는데 사용되는 원료에서 불순물들로서 일반적으로 발생하기 때문에 완전히 방지될 수 없는 원소들 및 화합물들이다.
일 실시형태에 따라서, 본원의 2 상 스테인리스 강 스트립은 전술 또는 후술되는 바와 같이 모든 원소들로 구성된 2 상 스테인리스 강을 포함한다. 다른 실시형태에 따라서, 본원의 2 상 스테인리스 강 스트립은 본원에 언급된 임의의 범위에서 언급된 모든 원소들을 포함하거나 그로 구성된다.
용어 "이하" 가 사용되면, 당업자는 다른 숫자가 구체적으로 기재되지 않는 한 범위의 하한이 0 wt% 임을 알 수 있다. 동일하게 용어 "최대" 에도 적용되며 달리 언급되지 않으면 하한이 0 wt% 이다.
본 발명은 이하의 비제한적인 실시예들에 의해 추가로 설명된다.
실시예들
표 1 의 조성에 따라 75 톤당 2 개의 히트를 발생시켰다. 블룸들은 연속 주조에 의해 365x265 mm 치수로 제조되었다. 그 후, 블룸들을 약 1250 ~ 1300 ℃ 의 온도에서 약 12 시간 동안 노에서 가열되었고 280x115 ~ 280x150 mm 치수의 슬래브에 대해 블룸 밀링을 수행하였다. 그 후, 슬래브들을 약 1250 ~ 1300 ℃ 의 온도에서 노에서 약 2 시간 동안 가열되었고 320x5 mm 치수의 열간 압연 스트립에 도달할 때까지 열간 압연을 수행하였다. 이러한 열간 압연 스트립은 약 500 ℃ 의 온도로 물 ??칭된 후 코일링되었다. 열간 압연된 스트립은 Na2SO4 를 포함하는 전해욕에서 산세된 후 10 분의 총 시간 동안 HNO3 및 HF 의 혼합물을 포함하는 혼합 산성욕에서 산세되었다.
Figure 112020114735210-pct00001
냉간 압연된 2 상 스테인리스 강 스트립의 특성들
산세 및 어닐링 후, 히트 547452 로부터의 열간 압연된 스트립들은 압연기에서 2.97 mm 에서 0.68 mm 로 두께 감소되도록 냉간 압연되었다. 냉간 압연된 스트립의 강도는 압연 방향 뿐만 아니라 압연 방향에 대한 횡방향으로 SS EN ISO 6892 에 따른 인장 시험에 의해 결정되었다. 압연 방향 및 압연 방향에 대한 횡방향으로 강도는 다양한 압하 시편들에 대해 표 2 에 나타난다.
Figure 112020114735210-pct00002
인장 특성들이 현저히 높다는 것을 알 수 있다. 이 등급의 인장 강도 및 항복 강도는 냉간 압연 중 변형 경화로 인해 크게 증가한다. 77 % 냉간 압하 조건에서, 종방향 및 횡방향으로의 Rp0.2 의 비는 0.99 이므로 놀랍게도 등방성임에 주목해야 한다.
페라이트 함량은 자기 스케일 측정을 사용하여 결정되었다. 자기 스케일 측정은 IEC 60404-1 에 따라 수행되었다. 자기상의 함량은 페라이트 함량과 동일한 것으로 가정되었고 나머지는 오스테나이트인 것으로 가정되었다. 표 3 은 다양한 냉간 압하의 냉간 압연된 시편들에 대한 자기 밸런스 측정 결과를 나타낸다. 스트립 폭에 걸쳐 오스테나이트상 및 페라이트상의 양에 약간의 변화만이 있다는 것이 분명하며, 이는 스트립을 통해 균일한 조성을 나타낸다.
Figure 112020114735210-pct00003
페라이트상 및 오스테나이트상의 두께를 측정하기 위해, 수직 단면에서 샘플을 취한 후 이 샘플을 연마하고 에칭 (1 M HNO3) 하였다. 측정은 광학 현미경 (light optical microscope) (Nikon) 에서 적절한 배율 (1000 배) 을 사용하여 수행되었고, 즉 각각의 상이 보였으며 30 개 초과의 상 경계들이 보였다. 각각의 페라이트상 및 오스테나이트상의 두께는 두께 방향을 따라 측정되었고, 평균 페라이트 및 오스테나이트 두께는 각각 계산되었다. 페라이트 및 오스테나이트의 상 두께는 표 4 에 나타낸다.
Figure 112020114735210-pct00004
77 % 냉간 압연된 스트립에 대한 상 두께는 약 1 ㎛ 의 값으로 매우 작았으며, 이는 현저히 작다.
어닐링된 2 상 스테인리스 강 스트립의 특성들
산세 후, 열간 압연된 스트립을 압연기에서 2.97 mm 두께에서 0.62 mm 까지 냉간 압연되었고 약 1100 ℃ 에서 120 ~ 300 초 동안 어닐링되었다. 어닐링된 스트립들의 강도는 압연 방향 뿐만 아니라 압연 방향에 대한 횡방향으로 SS EN ISO 6892 에 따른 인장 시험에 의해 결정되었다. 압연 방향 및 압연 방향에 대한 횡방향으로 강도는 다양한 두께의 시편들에 대해 표 5 에 나타난다.
Figure 112020114735210-pct00005
높은 연성과 조합하여 인장 강도 및 항복 강도가 매우 높음을 알 수 있다.
페라이트 함량은 자기 스케일 측정을 사용하여 결정되었다. 자기 스케일 측정은 IEC 60404-1 에 따라 수행되었다. 자기상의 함량은 페라이트 함량과 동일한 것으로 가정되었고 나머지는 오스테나이트인 것으로 가정되었다. 표 6 은 다양한 두께의 어닐링된 시편들에 대한 자기 밸런스 측정 결과를 나타낸다.
Figure 112020114735210-pct00006
표 6 에서 오스테나이트 및 페라이트의 함량이 스트립 폭을 가로질러 얼마나 적게 변하는지 알 수 있으며, 이는 각각의 상들 내에서 화학적 조성의 균일한 분포를 나타낸다.
페라이트상 및 오스테나이트상의 두께를 측정하기 위해, 스트립의 수직 단면에서 샘플을 취한 후 이 샘플을 연마하고 에칭 (1 M HNO3) 하였다. 측정은 광학 현미경 (Nikon) 에서 적절한 배율 (1000 배) 을 사용하여 수행되었고, 즉 각각의 상이 보였으며 30 개 초과의 상 경계들이 보였다. 각각의 페라이트상 및 오스테나이트상의 두께는 두께 방향을 따라 측정되었고, 평균 페라이트 및 오스테나이트 두께는 각각 계산되었다. 페라이트 및 오스테나이트의 상 두께는 표 7 에 나타낸다.
Figure 112020114735210-pct00007
미세조직은 일반적인 상 두께가 약 3 또는 4 ㎛ 인 매우 미세한 것이 분명하다. 측정된 두께 값들은 스트립의 에지 및 중심 뿐만 아니라 오스테나이트 및 페라이트에서 거의 동일하다.
또한, 로트 (lot) 34918 (히트 540764) 로부터의 2 상 스테인리스 강 스트립 재료는 ASTM G150 (1M NaCl, 700mV 전위 대 SCE) 에 따라 전기화학적 임계 공식 온도 (CPT) 에 의해 시험되었다. 샘플들은 600 그리트 종이로 연마되었고 86 ~ 87 ℃ 의 CPT 가 측정되었다.
따라서, 상기 실험에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 냉간 압연 및 어닐링된 2 상 스테인리스 스트립들은 높은 연성과 조합하여 높은 항복 강도, 높은 인장 강도를 가질 것이다. 또한 내식성이 우수하다.

Claims (13)

  1. 중량% 로 이하의 조성:
    C 0.02 이하;
    Si 0.05 ~ 0.40;
    Mn 0.5 ~ 3.0;
    Cr 30.0 ~ 33.0;
    Ni 5.0 ~ 10.0;
    Mo 2.0 ~ 4.0;
    N 0.40 ~ 0.60;
    Al 0.010 ~ 0.035;
    B 0.0020 ~ 0.0030;
    Ca 0.0006 ~ 0.0040;
    Cu 0 ~ 0.60;
    V 0 ~ 0.15;
    W 0 ~ 0.05;
    Co 0 ~ 0.60;
    Ti 0 ~ 0.03;
    Nb 0 ~ 0.03;
    P 0.03 이하;
    S 0.02 이하;
    잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물들
    을 갖는 2 상 스테인리스 강을 포함하는 2 상 스테인리스 강 스트립으로서,
    상기 2 상 스테인리스 강은 30 ~ 70 vol% 오스테나이트상 및 70 ~ 30 vol% 페라이트상으로 구성되며,
    상기 2 상 스테인리스 강 스트립은 페라이트상 및 오스테나이트상의 교대층들을 가지고, 상기 교대층들은 상기 스트립의 평면과 본질적으로 평행하고, 상기 교대층들은 10 ㎛ 이하의 평균 층 두께를 가지는, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강은 40 ~ 60 vol% 오스테나이트상 및 60 ~ 40 vol% 페라이트상으로 구성되는, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강은 45 ~ 55 vol% 오스테나이트상 및 55 ~ 45 vol% 페라이트상으로 구성되는, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  4. 제 1 항에 있어서,
    평균 페라이트 또는 오스테나이트 두께가 1.0 ~ 8.0 ㎛ 인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  5. 제 1 항에 있어서,
    평균 페라이트 또는 오스테나이트 두께가 1.0 ~ 4.0 ㎛ 인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강의 Cr 함량이 31 ~ 32.5 wt% 범위 내인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강의 Mo 함량이 3.0 ~ 3.8 wt% 범위 내인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강의 N 함량이 0.45 ~ 0.55 wt% 범위 내인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강의 Ni 함량이 6.0 ~ 8.0 wt% 범위 내인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 상 스테인리스 강 스트립의 두께가 15 ㎛ 내지 6 mm 인, 2 상 스테인리스 강 스트립.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는 방법으로서:
    - 상기 2 상 스테인리스 강을 포함하는 블룸 (bloom) 을 제공하는 단계;
    - 하나 이상의 열간 작업 공정들을 사용하여 상기 블룸을 슬래브로 변환하는 단계로서, 상기 하나 이상의 열간 작업 공정들은 1000 ~ 1300 ℃ 의 온도에서 수행되는, 상기 블룸을 슬래브로 변환하는 단계;
    - 하나 이상의 열간 압연 단계들을 사용하여 상기 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변환하는 단계로서, 상기 하나 이상의 열간 압연 단계들은 1000 ~ 1300 ℃ 의 온도에서 수행되는, 상기 슬래브를 열간 압연된 스트립으로 변환하는 단계;
    - 상기 열간 압연된 스트립을 475 ~ 525 ℃ 의 온도로 ??칭하는 단계;
    - ??칭된 상기 열간 압연된 스트립을 산세하는 단계;
    - 하나 이상의 냉간 압연 단계들을 사용하여 산세된 상기 열간 압연된 스트립을 냉간 가공하는 단계
    를 포함하는, 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은 하나 이상의 열처리 단계들을 추가로 포함하고,
    상기 열처리 단계들은 상기 냉간 압연 단계 후에 수행되는, 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열처리 단계들은 1080 ~ 1200 ℃ 의 온도에서 5 초 ~ 600 초의 시간 동안 수행되는 어닐링인, 2 상 스테인리스 강 스트립을 제조하는 방법.
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