KR100544507B1

KR100544507B1 - 내황산 부식특성이 우수한 열연강판

Info

Publication number: KR100544507B1
Application number: KR1020010077966A
Authority: KR
Inventors: 윤정봉; 손원호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2006-01-24
Also published as: KR20030047470A

Abstract

본 발명은 발전소 예열기, 보일러 배관 및 주변부품의 소재로 사용되는 내황산 부식특성이 우수한 열연강판에 관한 것으로, 그 목적은 저온-저황산 농도 구간에서 부식속도를 감소시키면서 고온 산화를 지연하며, 연속주조 또는 열간압연공정에서 다량의 Cu첨가에 의한 표면결함을 방지하기 위해 다른 첨가원소를 적당량 첨가하여 고온-저황산 농도 구간에서 내황산 부식특성이 우수한 열연강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.15%이하, Si:1.0%이하, Mn:1.5%이하, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-1.0%, Co:0.02-0.1%, Cr:0.05-0.5, Ni:0.1-2.0%, Ni/Cu원자비: 0.5-2.0를 만족하고 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내황산부식특성이 우수한 열연강판에 관한 것을 그 기술요지로 한다.

열간압연판, 내황산 부식강, 예열기, Cu첨가강, Co첨가강

Description

내황산 부식특성이 우수한 열연강판{The hot rolled sheet steel with the excellent anti-corrosion resistance to sulfuric acid}

본 발명은 발전소 예열기, 보일러 배관 및 주변부품의 소재로 사용되는 내황산 부식특성이 우수한 열연강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온-저황산 농도 구간에서 부식속도를 크게 향상 시키고 고온 산화를 지연하며, 연속주조 또는 열간압연공정에서 다량의 Cu첨가에 의한 표면결함을 방지하기 위해 다른 첨가원소를 적당량 첨가하여 고온-저황산 농도 구간에서 내황산 부식특성이 우수한 열연강판에 관한 것이다.

내황산 부식특성이 우수한 강은 아황산가스가 함유된 배기가스와 접촉하는 화력발전소 예열기의 300℃이하의 저온부에 사용되는 소재, 보일러의 배관 등 황산에 의한 부식이 심한 부품의 소재로 사용되고 있다. 일반적으로 내황산 부식강은 황산분위기에서 일반강 보다 부식속도를 지연시키기 위하여 강중에 Cu를 다량 첨가하는 것으로 알려져 왔다. Cu는 다른 첨가 원소에 비해 황산 부식속도를 크게 지연시키는 효과가 월등하지만 많이 첨가할 경우 열간압연시 크랙발생등의 이유로 Cu를 적 당량 첨가하고 다른 원소를 복합첨가하는 강이 개발되어 있다. 그 대표적인 예가 일본 특허공개공보 평 9-25536호, 평10-110237호가 있다.

일본 특허 특개평9-25536호는 C-Si-Mn-P-S-Al-Cu의 기본성분계에 Ni, Cr, V, Nb, Ti, Sn, Sb, B의 합금원소를 첨가하여 열간가공성을 확보하면서 내황산부식특성을 개선하는 기술이다. 일본 특허공개공보 평10-110237호는 C-Si-Mn-P-S-Al-Cu의 기본성분계에 Ni, Cr, V, Nb, Ti, Sn, Sb, B, Mo의 합금원소를 첨가하여 열간가공성을 확보하면서 내황산부식특성을 개선하는 기술이다.

그러나, 이들 선행기술에서는 다량의 합금원소를 첨가하고 있으면서도 저온-저황산농도 구간에서는 여전히 부식속도가 높은 문제점이 있다. 또한, 고온에서 일어나는 산화에 의한 부식 및 연속주조 또는 열간압연시 표면결함이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 저온-저황산 농도 구간에서 부식속도를 크게 향상 시키고 고온 산화를 지연하며, 연속주조 또는 열간압연공정에서 다량의 Cu첨가에 의한 표면결함을 방지하기 위해 합금원소를 적당량 첨가하여 고온-저황산 농도 구간에서 내황산 부식특성이 우수한 열연강판을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열연강판은, 중량%로 C:0.15%이하, Si:1.0%이하, Mn:1.5%이하, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-1.0%, Co:0.02-0.1%, Cr:0.05-0.5, Ni:0.1-2.0%, Ni/Cu원자비: 0.5-2.0를 만족하고 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

·C: 0.15%이하

상기 C의 첨가량이 0.15%을 초과할 경우 용접을 하여 사용할때 용접성이 크게 나빠져 결함발생 가능성이 높다. 따라서 C함량의 상한값을 0.15%로 하는 것이 바람직하다.

·Si: 1.0%이하

상기 Si는 주로 강도를 향상하기 위해 첨가하는 원소로 1.0%초과에서는 내황산부식특성이 크게 나빠지므로 상한값을 1.0%로 하는 것이 바람직하다.

·Mn: 1.5%이하

상기 Mn은 통상 강중 고용 황을 망간황화물로 석출하여 고용 황에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하기 위해 첨가하는데 본 발명에서는 적열취성 방지의 목적과 강도 향상을 목적으로 첨가한다. Mn함량 1.5%초과의 경우 내황산 부식특성이 나빠지므로 상한값을 1.5%로 하는 것이 바람직하다.

·P: 0.02%이하

상기 P는 0.02%초과의 경우 내황산 부식성이 크게 저하하므로 상한값을 0.02%로 제한하는 것이 바람직하다.

·S:0.03%이하

상기 S는 가능한 낮게 첨가하는 것이 바람직하며, 0.03%이상 첨가될 경우 열간취성에 의한 결함발생 가능성이 높기 때문에 상한값을 0.03%로 하는 것이 바람직하다.

·Al: 0.01~0.1%

상기 Al은 탈산제로 첨가되는데 0.01%미만에서는 탈산효과가 적고 0.1%초과의 경우 Al산화물의 증가로 표면 결함 발생 확률이 높다.

·Cu: 0.2~1.0%

상기 Cu는 내황산 부식성을 크게 증가하므로 첨가하는데, 0.2%이상에서부터 그 효과가 두드러지나 1.0%초과의 경우에는 첨가량의 증가에 비해 내식성 향상 효과는 크지 않다.

·Co: 0.02~0.1%

상기 Co는 Cu와 함께 특히 저온-저황산 농도 구간에서 내식성을 크게 향상하는 효과가 있어 첨가한다. 0.02%이상에서부터 그 효과가 두드러지나, 0.1%초과할 경우에는 첨가량 대비 내식성 향상이 미미하다.

·Cr: 0.05~0.5%

상기 Cr은 고온에서 Cr계 산화물을 표면에 생성하게 하여 내식성을 향상하기 위해 첨가한 것으로 첨가량 0.05%미만에서는 방식피막이 거의 생성되지 않으며, 첨가량이 증가할수록 방식피막의 발달이 용이하여 방식 효과는 크지만 0.5%초과의 경우 첨가량의 증가분에 따른 효과가 거의 없다.

·Ni: 0.1~2.0%

상기 Ni는 Cu첨가강에서 연속주조 또는 열간압연중에 발생하는 표면결함을 방지하기 위해 첨가하는 것으로 Ni첨가량 0.1%이상에서 표면결함 발생이 없으며, 2.0%초과할 경우에는 제조원가가 크게 상승하므로 상한값을 1.0%로 제한하는 것이 바람직하다.

·Ni/Cu의 원자비: 0.5~2.0

Ni/Cu의 원자비는 연속주조 또는 열간압연시 표면결함의 발생을 방지하고 고가의 Ni첨가량을 가능한 절감하여 제조원가를 낮게하기 위한 것으로 Ni/Cu의 원자비 0.5이하에서는 표면결함이 발생할 가능성이 크며 Ni/Cu의 원자비 2.0이상으로 할 경우 제조원가가 크게 상승하므로 Ni/Cu의 원자비를 2.0이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성되는 강을 통상의 방법으로 가열하여 원하는 두께로 열간압연하여 열연판을 제조한다. 통상의 조건으로 열간압연하더라도 내황산 부식특성의 변화가 거의 없다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성을 만족하도록 용해하여 제조한 강괴를 1250℃가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이때 열간마무리 압연개시온도는 1100℃, 권취온도는 650℃로 하여 최종두께를 3.2mm로 하였다. 열간압연된 시편은 저온-저농도 조건에서 내황산 부식특성을 조사하기 위해 70℃-50% 및 140℃-80% 황산 용액 에 시편을 1시간 동안 침적하여 각 시편의 부식감량을 측정하였다.

시료번호		화학성분 (중량 %)										Ni/Cu 원자비
시료번호		C	Si	Mn	P	S	Al	Cu	Co	Ni	Cr	Ni/Cu 원자비
발명강	1	0.053	0.45	0.65	0.010	0.012	0.045	0.28	0.052	0.22	0.18	0.85
	2	0.053	0.43	0.67	0.013	0.013	0.042	0.30	0.051	0.28	0.25	1.01
	3	0.055	0.45	0.63	0.013	0.011	0.042	0.32	0.045	0.34	0.36	1.15
	4	0.051	0.44	0.65	0.011	0.012	0.045	0.32	0.055	0.42	0.48	1.42
비교강	1	0.052	0.45	0.67	0.014	0.009	0.043	0.31	0.005	0.32	0.19	1.12
	2	0.054	0.46	0.65	0.013	0.010	0.041	0.25	0.054	0.32	0.03	1.12
	3	0.052	0.45	0.65	0.012	0.011	0.045	0.10	0.021	0.12	0.12	1.30
	4	0.052	0.45	0.65	0.012	0.011	0.042	0.30	0.053	0.02	0.21	0.07

시료번호		부식감량(mg/cm² hr)			표면 상태
시료번호		50%-70^oC	80%-140^oC	평균	표면 상태
발명강	1	18.9	10.2	14.55	양 호
	2	16.9	8.6	12.75	양 호
	3	16.5	7.4	11.95	양 호
	4	15.3	7.2	11.25	양 호
비 교강	1	35.6	20.9	28.25	양 호
	2	19.8	25.9	22.85	양 호
	3	45.2	35.6	40.4	양 호
	4	17.5	11.3	14.4	표면결함발생

상기 표 1, 2에서 본 발명 범위에 속하는 강은 평균 부식감량 15mg/cm²hr이하로서 매우 우수한 내황산 부식특성을 나타내며 표면상태도 결함이 발생하지 않아 매우 양호하다.그러나 비교강 1은 Co의 첨가량이 본 발명의 범위에 벗어나 50%-70^oC 및 80%-140^oC 황산용액 조건에서 부식감량이 매우 높아 평균 부식감량은 28.25mg/cm²hr로 매우 높다. 비교강 2의 경우 저온-저농도 구간에서는 양호하나, Cr함량이 본 발명의 범위에서 벗어나 80%-140^oC 황산용액 조건에서 부식감량이 매우 높아 평균 부식감량은 22.85mg/cm²hr로 매우 높다. 비교강 3의 경우 Cu의 함량이 본 발명의 범위에서 벗어나 50%-70^oC 및 80%-140^oC 황산용액 조건에서 부식감량이 매우 높아 평균 부식감량은 40.4mg/cm²hr로 매우 높다. 비교강 4의 경우 Cu, Co 및 Cr은 본 발명강의 범위에 속하여 내황산 부식성은 양호하나 Ni첨가량이 본 발명에서 제한하는 범위 보다 낮아 표면 결함이 발생하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 내황산 부식특성이 우수한 열연강판이 제공되어, 황산 노점 부식이 발생하는 발전소 예열기의 비교적 두꺼운 두께를 요구하는 소재 및 보일러의 배관 및 주변 장치의 소재의 수명을 크게 연장하는 효과가 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로 C:0.15%이하, Si:1.0%이하, Mn:1.5%이하, S:0.03%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, Cu:0.2-1.0%, Co:0.02-0.1%, Cr:0.05-0.5, Ni:0.1-2.0%, Ni/Cu원자비: 0.5-2.0를 만족하고 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내황산부식특성이 우수한 열연강판.