KR102250567B1

KR102250567B1 - 스테인리스 강판 및 스테인리스박

Info

Publication number: KR102250567B1
Application number: KR1020197010858A
Authority: KR
Inventors: 아키토 미즈타니; 미츠유키 후지사와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2021-05-10
Also published as: ES2978761T3; US11008636B2; US20190249269A1; JP6319537B1; KR20190054124A; EP3527683B1; WO2018074405A1; SI3527683T1; CN109844157A; JPWO2018074405A1; EP3527683A1; FI3527683T3; EP3527683A4; CN109844157B

Abstract

(과제) 고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 해치는 일 없이, 인성을 양호하게 하여 제조성을 개선한, 배기 가스 온도가 900℃ 정도의 환경에서 이용되는 Fe-Cr-Al계 스테인리스박을 제공한다.
(해결 수단) 질량％로, C: 0.015％ 이하, Si: 0.50％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, Cr: 10.0％ 이상 16.0％ 미만, Al: 2.5∼4.5％, N: 0.015％ 이하, Ni: 0.05∼0.50％, Cu: 0.01∼0.10％, Mo: 0.01∼0.15％를 함유하고, 추가로 Ti: 0.01∼0.30％, Zr: 0.01∼0.20％, Hf: 0.01∼0.20％, REM: 0.01∼0.20％ 중 적어도 1종을, Ti+Zr＋Hf+2REM≥0.06 및 0.30≥Ti+Zr＋Hf를 충족하여 함유하는 스테인리스박으로 한다.

Description

스테인리스 강판 및 스테인리스박

본 발명은, 제조성이 양호하고, 고온에서의 내산화성 및 고온에서의 형상 안정성이 우수한 스테인리스 강판 및 스테인리스박(stainless steel foil)에 관한 것이다.

Fe-Cr-Al계 스테인리스강은, 고온에서의 내산화성이 우수하기 때문에, 스테인리스박으로 가공되어, 자동차, 오토바이, 마린 바이크, 모터보트, 대형 잔디깎는 기계, 소형 발전기 등의 배기 가스 정화 장치용 촉매 담체(메탈 허니콤(metal honeycombs))에 사용되고 있다.

이 메탈 허니콤은, 예를 들면, 평탄한 스테인리스박(평박(flat foil))과 물결 형상으로 가공된 스테인리스박(물결박(corrugated foil))을 번갈아 겹쳐 쌓아 이루어지는 허니콤 구조를 갖고, 박(foil)끼리는 납땜 등에 의해 고정되어 있다. 또한, 이 스테인리스박의 표면에 촉매 물질을 도포한 것이, 배기 가스 정화 장치에 이용된다.

메탈 허니콤용의 스테인리스박에는, 고온에서의 내산화성이 우수한 것 이외에, 고온에서 사용되어도 형상이 변화하지 않는 것 등이 요구된다. 이는, 변형되면 촉매층이 벗겨지거나 허니콤의 구멍이 찌부러져 배기 가스가 통과하기 어려워지거나 하기 때문이다.

한편으로, Fe-Cr-Al계 스테인리스강은, 박 제조의 중간 소재(열연 강판이나 냉연 강판 등)의 인성이 다른 스테인리스강에 비하여 뒤떨어진다. 이 때문에, Fe-Cr-Al계 스테인리스강은, 열연 강판의 어닐링이나 탈 스케일 중 혹은 냉간 압연 중에 자주 판이 파단하는 것이 원인으로, 조업 정지나 현저한 수율 저하가 일어나는 제조가 어려운 강이다.

Fe-Cr-Al계 스테인리스강의 열연 강판이나 냉연 강판의 인성을 개선하는 수단으로서, 예를 들면, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에는, Ti 및/또는 Nb를 첨가함으로써 강 중의 C나 N 등의 불순물 원소를 고정하여 인성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 또한 본 발명자들은, 특허문헌 3에서, V 및 B를 특정의 범위로 복합 첨가함으로써, 인성이 우수한 스테인리스 강판이 얻어지는 것을 나타냈다.

일본공개특허공보 소64-56822호 일본공개특허공보 평05-277380호 일본특허공보 5561447호(국제 공개 번호 WO2014/097562호)

최근, 디젤 엔진의 정숙성이나 환경 성능의 향상에 수반하여, 디젤 엔진을 탑재한 승용차의 비율이 증가하고 있다. 이들 차량의 배기 가스 도달 온도는 800∼900℃ 정도로, 가솔린차의 1000℃ 이상에 비하여 낮다. 이 때문에, 디젤차의 메탈 허니콤에 사용되는 스테인리스박에는, 가솔린차용 정도의 고도의 내산화성은 요구되지 않는다. 그 때문에, 내산화성을 디젤차에 대응하는 수준으로 억제함과 함께 경제성을 개선한 스테인리스박이 요구되고 있다.

냉간 압연 공정이 많은 박재의 가격의 저감에는, 냉간 압연 비용의 저감이 효과적이다. 구체적으로는, 박의 냉간 압연 공정의 일부를, 종래의 리버스식 압연(reverse rolling)으로부터, 보다 생산성이 우수한 텐덤식 연속 압연(continuous tandem rolling)으로 치환하는 것이 유효하다. 이에 따라, 압연 공정의 생산성이 향상하고, 제조 비용의 저감이 가능해진다. 그러나, 특허문헌 1∼3에 기재된 스테인리스강은, 인성이 낮기 때문에 텐덤식 연속 압연 설비로 제조하는 것이 곤란했다. 본 성분계에 있어서의 인성 개선에는, Cr 함유량이나 Al 함유량의 저감이 효과적이지만, 이에 의해 최종 제품의 고온에서의 내산화성이나 고온 사용시의 형상 안정성이 저하하는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 인성을 양호하게 함으로써 제조성이 개선된 스테인리스 강판을 얻는 것 및, 당해 강판을 이용하여, 고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 해치는 일 없이, 배기 가스 온도가 900℃ 정도의 환경에서 이용되는 Fe-Cr-Al계의 스테인리스박을 얻는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 바, Fe-Cr-Al계 스테인리스강에 있어서, 종래보다도 Cr 함유량을 저감함으로써 인성이 향상하고, 텐덤식 연속 압연을 안정되게 행할 수 있는 것을 발견했다. 또한, 적당량의 Mo를 함유시킴으로써, 종래보다도 적은 Cr 함유량이라도, 고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 확보할 수 있는 것을 발견했다.

본 발명은, 이러한 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 이하와 같이 요약된다.

[1] 질량％로, C: 0.015％ 이하, Si: 0.50％ 이하, Mn: 0.50％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, Cr: 10.0％ 이상 16.0％ 미만, Al: 2.5∼4.5％, N: 0.015％ 이하, Ni: 0.05∼0.50％, Cu: 0.01∼0.10％, Mo: 0.01∼0.15％를 함유하고, 추가로, Ti: 0.01∼0.30％, Zr: 0.01∼0.20％, Hf: 0.01∼0.20％, REM: 0.01∼0.20％ 중 적어도 1종을, 이하의 식 (1) 및 식 (2)를 충족하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 스테인리스 강판.

Ti+Zr＋Hf+2REM≥0.06　　식 (1)

0.30≥Ti+Zr＋Hf　　　　식 (2)

식 (1), 식 (2) 중의 Ti, Zr, Hf, REM은, 각 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다. 함유하고 있지 않은 경우는 0으로 한다.

[2] 추가로, 질량％로, Nb: 0.01∼0.10％, V: 0.01∼0.50％, B: 0.0003∼0.0100％, Ca: 0.0002∼0.0100％, Mg: 0.0002∼0.0100％ 중 적어도 1종을 함유하는 [1]에 기재된 스테인리스 강판.

[3] [1] 또는 [2]에 기재된 성분 조성을 갖고, 두께가 200㎛ 이하인 스테인리스박.

[4] 배기 가스 정화 장치 촉매 담체용인 [3]의 어느 하나에 기재된 스테인리스박.

본 발명에 의하면, 인성을 양호하게 함으로써 제조성이 개선된 스테인리스 강판이 얻어진다. 또한, 본 발명의 스테인리스 강판을 이용하면, 고온에서의 내산화성 및 고온 사용시의 형상 안정성을 해치는 일 없이, 배기 가스 온도가 900℃ 정도의 환경에서 이용되는 Fe-Cr-Al계의 스테인리스박이 얻어진다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.

우선, 본 발명의 스테인리스 강판의 성분 조성에 대해서 상술한다. 본 발명의 스테인리스 강판은, 열연판(열연 강판)이나 냉연판(냉연 강판)이고, 인성이 우수하다. 또한, 본 발명의 스테인리스 강판을 이용하여 제조한 스테인리스박은, 고온에서 사용해도 충분한 내산화성을 나타내어, 변형되기 어렵다. 스테인리스 강판의 성분 조성의 한정 이유는 이하와 같다.

이하에 나타내는 성분 원소의 함유량의 단위인 「％」는, 각각 「질량％」를 의미하는 것으로 한다.

C: 0.015％ 이하

C 함유량이 0.015％를 초과하면, 열연 강판이나 냉연 강판의 인성이 저하하여 스테인리스 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에, C 함유량은 0.015％ 이하, 바람직하게는 0.010％ 이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.008％ 이하로 한다. C량은 0％라도 좋지만, C량을 극도로 저하시키면 정련이 장시간화하여 제조가 곤란해지기 때문에, 0.002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.004％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.005％ 이상이다.

Si: 0.50％ 이하

Si 함유량이 0.50％를 초과하면, 열연 강판이나 냉연 강판의 인성이 저하하여 스테인리스 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에 Si 함유량은 0.50％ 이하, 바람직하게는 0.30％ 이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.20％ 이하로 한다. 단, 0.01％ 미만으로 하고자 하면 정련이 곤란해지기 때문에, Si의 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.08％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.11％ 이상이다.

Mn: 0.50％ 이하

Mn 함유량이 0.50％를 초과하면, 강의 내산화성을 잃게 된다. 이 때문에 Mn 함유량은 0.50％ 이하, 바람직하게는 0.30％ 이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.15％ 이하로 한다. 단, Mn 함유량을 0.01％ 미만으로 하고자 하면 정련이 곤란해지기 때문에, Mn 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.05％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.10％ 이상이다.

P: 0.040％ 이하

P 함유량이 0.040％를 초과하면, 강의 인성 및 연성이 저하하여 스테인리스 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에 P 함유량은 0.040％ 이하, 바람직하게는 0.030％ 이하로 한다. P 함유량은 최대한 저감하는 것이 보다 바람직하다. 또한, P 함유량을 과잉으로 억제하면 제조 비용이 상승하기 때문에, 제조 비용을 억제하기 위해, P 함유량의 하한은 0.005％가 바람직하다.

S: 0.010％ 이하

S 함유량이 0.010％를 초과하면, 열간 가공성이 저하하여 열연 강판의 제조가 곤란해진다. 이 때문에 S 함유량은 0.010％ 이하, 바람직하게는 0.006％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.004％ 이하로 한다. 또한, S 함유량을 과잉으로 억제하면 제조 비용이 상승하기 때문에, 제조 비용을 억제하기 위해, S 함유량의 하한은 0.001％가 바람직하다.

Cr: 10.0％ 이상 16.0％ 미만

Cr은 고온에서의 내산화성을 확보하는데 있어서 필요 불가결한 원소이다. Cr 함유량이 10.0％ 미만에서는, 충분한 내산화성을 확보할 수 없다. 한편, Cr 함유량이 16.0％ 이상이 되면, 열연판이나 냉연판의 인성이 저하하여, 텐덤식 연속 압연 설비에 의한 제조가 곤란해진다. 이 때문에 Cr 함유량은 10.0％ 이상 16.0％ 미만으로 한다. 하한에 대해서, 바람직하게는 11.0％ 이상, 보다 바람직하게는 12.0％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 15.0％ 이하, 보다 바람직하게는 14.0％ 이하, 더욱 바람직하게는, Cr: 13％ 미만, 보다 바람직하게는 12.5％ 이하이다.

Al: 2.5∼4.5％

Al은 고온 산화시에 Al₂O₃을 주성분으로 하는 산화 피막을 생성시켜 내산화성을 향상시키는 원소이다. Al 함유량이 2.5％ 이상에서 그 효과가 얻어진다. 한편, Al 함유량이 4.5％를 초과하면, 열연판이나 냉연판의 인성이 저하하여, 텐덤식 연속 압연 설비에 의한 제조가 곤란해진다. 이 때문에 Al 함유량은 2.5∼4.5％이다. 하한에 대해서 바람직하게는 3.0％ 이상, 보다 바람직하게는 3.2％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 4.0％ 이하, 보다 바람직하게는 3.8％ 이하이다.

N: 0.015％ 이하

N 함유량이 0.015％를 초과하면, 강의 인성이 저하하여 스테인리스강의 제조가 곤란해진다. 이 때문에 N 함유량은 0.015％ 이하, 바람직하게는 0.010％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.008％ 이하로 한다. N 함유량은 0％라도 좋지만, 극도로 저하시키면 정련이 장시간화하여 제조가 곤란해지기 때문에, 0.002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이다.

Ni: 0.05∼0.50％

Ni는 촉매 담체 성형시의 납땜성을 향상시키는 효과가 있다. 이 때문에, Ni 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. 그러나, Ni는 오스테나이트 생성 원소이다. 그의 함유량이 0.50％를 초과하는 경우는, 고온에서의 산화가 진행되어 박 중의 Al이 산화에 의해 고갈한 후에 오스테나이트상이 생성하게 된다. 이 오스테나이트상은 박의 열팽창 계수를 크게 하여, 박의 수축이나 파단 등의 문제를 발생시킨다. 이 때문에 Ni 함유량은 0.05∼0.50％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.13％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.20％ 이하, 보다 바람직하게는 0.17％ 이하이다.

Cu: 0.01∼0.10％

Cu는, 강 중에 석출하여 고온 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이 효과는 Cu를 0.01％ 이상 함유함으로써 얻어진다. 한편, 0.10％를 초과하여 함유하면 강의 인성이 저하한다. 이 때문에 Cu 함유량은 0.01∼0.10％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.02％ 이상, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.07％ 이하, 보다 바람직하게는 0.05％이다.

Mo: 0.01∼0.15％

Mo는, 고온 사용시의 형상 안정성을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과는 Mo를 0.01％ 이상 함유함으로써 얻어진다. 한편, 0.15％를 초과하여 함유하면 인성이 저하하여, 텐덤식 연속 압연 설비에 의한 제조가 곤란해진다. 이 때문에 Mo 함유량은 0.01∼0.15％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.02％ 이상, 보다 바람직하게는 0.04％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.10％ 이하, 보다 바람직하게는 0.06％ 이하이다.

또한, 본 발명의 스테인리스 강판은, 상기 성분에 더하여, 추가로 Ti: 0.01∼0.30％, Zr: 0.01∼0.20％, Hf: 0.01∼0.20％, REM: 0.01∼0.20％ 중 적어도 1종을 함유한다.

이들 성분을 함유하지 않는 Fe-Cr-Al계 스테인리스박에 생성되는 Al₂O₃ 산화 피막은, 지철(substrate iron)과의 밀착성이 부족하다. 그 때문에, 사용시에 고온에서 저온이 될 때마다 Al₂O₃ 산화 피막이 박리하여 양호한 내산화성이 얻어지지 않는다. Ti, Zr, Hf 혹은 REM은, Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선하여 그의 박리를 막아 내산화성을 향상시키는 효과가 있다.

Ti: 0.01∼0.30％

Ti는, Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선하여 내산화성을 향상시킨다. 또한, Ti는 C, N을 고정하여 열연판이나 냉연판의 인성을 향상시킨다. 이들 효과는 Ti 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Ti 함유량이 0.30％를 초과하면, Ti 산화물이 Al₂O₃ 산화 피막 중에 다량으로 혼입하여 산화 피막의 성장 속도가 증가하여 내산화성이 저하한다. 따라서, Ti 함유량은 0.01∼0.30％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.12％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.20％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.18％ 이하이다.

Zr: 0.01∼0.20％

Zr은, Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선함과 함께 그의 성장 속도를 저감하여 내산화성을 향상시킨다. 또한, Zr은 C, N을 고정하여 인성을 향상시킨다. 이들 효과는 Zr 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Zr 함유량이 0.20％를 초과하면, Zr 산화물이 Al₂O₃ 산화 피막 중에 다량으로 혼입하여 산화 피막의 성장 속도가 증가하여 내산화성이 저하한다. 또한, Zr은 Fe 등과 금속간 화합물을 만들어, 인성을 저하시킨다. 따라서, Zr 함유량은 0.01∼0.20％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.02％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.10％ 이하, 보다 바람직하게는 0.05％ 이하이다.

Hf: 0.01∼0.20％

Hf는, Al₂O₃ 산화 피막의 강에 대한 밀착성을 개선함과 함께 그의 성장 속도를 저감하여 내산화성을 향상시킨다. 그의 효과는 Hf 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Hf 함유량이 0.20％를 초과하면, Hf 산화물이 Al₂O₃ 산화 피막 중에 다량으로 혼입하여 산화 피막의 성장 속도가 증가하여 내산화성이 저하한다. 또한, Hf는 Fe 등과 금속간 화합물을 만들어, 인성을 저하시킨다. 따라서, Hf 함유량은 0.01∼0.20％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.02％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.10％ 이하, 보다 바람직하게는 0.05％ 이하이다.

REM(희토류 원소, rare earth metals): 0.01∼0.20％

REM이란, Sc, Y 및 란타노이드계 원소(La, Ce, Pr, Nd, Sm 등 원자 번호 57∼71까지의 원소)를 말한다. REM은 Al₂O₃ 산화 피막의 밀착성을 개선하여, 반복 산화되는 환경하에 있어서 Al₂O₃ 산화 피막의 내박리성 향상에 매우 현저한 효과를 갖는다. 이 때문에, REM은 우수한 내산화성이 요구되는 경우에 함유하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 효과는, REM을 합계로 0.01％ 함유함으로써 얻어진다. 한편, REM의 함유량이 0.20％를 초과하면, 열간 가공성이 저하하여 열연 강판의 제조가 곤란해진다. 따라서, REM의 함유량은 0.01∼0.20％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.03％ 이상, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.15％ 이하, 보다 바람직하게는 0.10％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.08％ 이하이다. 또한, REM의 첨가에는, 비용 저감을 위해 이들이 분리 정제되어 있지 않은 금속(미쉬 메탈(misch metal)등)을 이용할 수도 있다.

Ti+Zr＋Hf+2REM≥0.06　 …(1)

전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 내산화성의 향상을 위해 Ti, Zr, Hf 및 REM의 적어도 일종을 소정의 함유량의 범위에서 함유한다. 또한 본 발명자들은, 예의 검토하여, Ti+Zr+Hf+2REM(Ti, Zr, Hf의 함유량과 2배의 REM 함유량의 합)이 0.06％ 미만이면, 내산화성이 저하하여 소망하는 고온 사용시의 형상 안정성이 얻어지지 않는 것도 지견했다. 그 때문에, 본 발명에서는, Ti 함유량, Zr 함유량, Hf 함유량 및 REM 함유량의 각각을 전술한 범위로 한 위에, Ti+Zr+Hf+2REM을 0.06％ 이상으로 한다. 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 상한은 특별히 한정되지 않지만 바람직하게는 0.60％ 이하, 보다 바람직하게는 0.35％ 이하이다. 또한, 식 (1) 중의 Ti, Zr, Hf, REM은, 각 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다.

0.30≥Ti+Zr＋Hf　…(2)

Ti, Zr 및 Hf의 과잉 함유는, 산화 속도를 증대하여 고온 사용시의 형상 안정성을 저하시킨다. 그 때문에, Ti 함유량, Zr 함유량 및 Hf 함유량의 각각을 전술한 범위로 한 위에, Ti+Zr＋Hf(Ti 함유량, Zr 함유량 및 Hf 함유량의 합)는 0.30％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.25％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 0.20％ 이하이다. 또한, 식 (2) 중의 Ti, Zr, Hf는, 각 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다.

본 발명의 스테인리스 강판에는, 상기 성분 이외에, 추가로 Nb, V, B, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종을 소정량 함유하는 것이 바람직하다.

Nb: 0.01∼0.10％

Nb는, C, N을 고정하여 인성을 향상시킨다. 이 효과는 Nb 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Nb 함유량이 0.10％를 초과하면, Nb 산화물이 Al₂O₃산화 피막 중에 다량으로 혼입하여 산화 피막의 성장 속도가 증가하여 내산화성이 저하한다. 따라서, Nb 함유량은 0.01∼0.10％로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.02％ 이상, 보다 바람직하게는 0.04％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.07％ 이하, 보다 바람직하게는 0.05％ 이하로 한다.

V: 0.01∼0.50％

V는, 강 중에 포함되는 C 및 N과 결합하여, 인성을 향상시킨다. 이 효과는 V 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 한편, V 함유량이 0.50％를 초과하면, 내산화성이 저하하는 경우가 있다. 그 때문에, V를 함유하는 경우는, V 함유량은 0.01∼0.50％의 범위로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.03％ 이상, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.40％ 이하, 보다 바람직하게는 0.10％ 이하이다.

B: 0.0003∼0.0100％

적당량의 B는, 내산화성을 향상시키는 효과가 있는 원소이다. 이 효과는 B 함유량이 0.0003％ 이상에서 얻어진다. 한편, B 함유량이 0.0100％를 초과하면 인성이 저하한다. 따라서, B 함유량은 0.0003∼0.0100％의 범위로 한다. 하한에 대해서 바람직하게는 0.0005％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0008％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직하게는 0.0030％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0015％ 이하이다.

Ca: 0.0002∼0.0100％, Mg: 0.0002∼0.0100％

적당량의 Ca 혹은 Mg는, Al₂O₃ 산화 피막의 강에 대한 밀착성의 향상과 성장 속도의 저감에 의해 내산화성을 향상시킨다. 이 효과는, Ca 함유량이 0.0002％ 이상, Mg 함유량이 0.0002％ 이상에서 얻어진다. 더욱 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0010％ 이상, Mg 함유량은 0.0015％ 이상이다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 첨가하면 인성의 저하나 내산화성의 저하가 일어나기 때문에, Ca, Mg는, 각각 0.0100％ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 각각 0.0050％ 이하로 한다.

상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, Co, Zn 및, Sn 등을 예시할 수 있고, 이들 원소의 함유량은, 각각 0.3％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기에서 설명한 성분 중, 임의로 포함되는 성분으로서 하한값의 기재가 있는 것에 대해서, 그 성분을 하한값 미만으로 포함하는 경우, 불가피적 불순물로서 당해 성분을 포함하는 것으로 한다.

이어서, 바람직한 제조 방법을 설명한다. 그 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 상기의 성분 조성을 갖는 강을, 전로(converter)나 전기로(electric furnace)에서 용제하여, VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)나 AOD(Argon Oxygen Decarburization) 등에서 정련 후, 분괴 압연이나 연속 주조에 의해 슬래브(slab)로 하고, 이것을 1050∼1250℃로 가열하여, 열간 압연하는 방법을 들 수 있다. 이 방법으로 얻어진 열연판은, 그 후 필요에 따라서 850∼1050℃의 온도에서 연속 어닐링을 실시한 후, 산세정이나 연마 등에 의해 탈스케일(descaling)하는 것이 바람직하다. 산세정에서는, 예를 들면 황산이나, 질산과 불산의 혼합액 등을 이용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 산세정 전에 숏 블라스트(shot blasting)에 의해 스케일 제거해도 좋다.

이 열연 강판에 어닐링과 냉간 압연을 필요에 따라서 반복하여, 냉연 강판을 제조한다. 이 경우의 냉간 압연은, 1회라도 좋지만, 생산성이나 표면 품질상의 관점에서 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연으로 해도 좋다. 이 냉간 압연은, 생산성을 향상시키기 위해 텐덤식 연속 압연 설비로 행할 수 있다. 중간 어닐링은, 바람직하게는 850∼1000℃, 더욱 바람직하게는 900∼950℃의 온도에서 행한다. 얻어진 냉연판은, 그 후 필요에 따라서 850∼1050℃의 온도에서 연속 어닐링과 그 후에 산세정이나 연마 등에 의해 탈스케일을 행하거나, 850∼1050℃의 온도에서 광휘 어닐링을 행해도 좋다.

이어서, 스테인리스박에 대해서 설명한다. 본 발명의 스테인리스박은, 상기 스테인리스강 냉연판(냉연 그대로의 재(as cold-rolled material), 냉연 어닐링재, 냉연 어닐링 탈스케일재)을 더욱 냉간 압연하여, 소망하는 두께의 스테인리스박을 제조한다. 이 경우의 냉간 압연은, 1회라도 좋지만, 생산성이나 표면 품질상의 관점에서 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연으로 해도 좋다. 중간 어닐링은, 바람직하게는 800∼1000℃, 더욱 바람직하게는 850∼950℃의 온도에서 행한다. 얻어진 스테인리스박은, 그 후 필요에 따라서 800∼1050℃의 온도에서 광휘 어닐링을 행해도 좋다.

스테인리스박의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 스테인리스박을 배기 가스 정화 장치용 촉매 담체에 적용하는 경우는, 배기 저항을 저하시키기 위해, 그 두께는 얇을수록 유리하다. 그러나, 얇아질수록 변형되기 쉬워지기 때문에, 스테인리스박이 끊어지거나 꺾이거나 하는 등의 문제가 일어나는 경우가 있다. 이 때문에, 스테인리스박의 두께는 200㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20∼200㎛이다. 또한, 배기 가스 정화 장치용 촉매 담체는, 우수한 내진동성이나 내구성을 갖는 것이 요구되는 경우가 있다. 이 경우에는, 스테인리스박의 두께를 100∼200㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 배기 가스 정화 장치용 촉매 담체는, 높은 셀 밀도나 저배압(low back pressure)인 것이 요구되는 경우가 있다. 이 경우에는, 스테인리스박의 두께를 20∼100㎛ 정도로 하는 것이 보다 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

50㎏ 소형 진공 용해로에 의해 용제한 표 1에 나타내는 화학 조성의 강을, 1200℃로 가열 후 900∼1200℃의 온도역에서 열간 압연하여 판두께 3㎜의 열연 강판으로 했다. 이어서, 대기 중, 900℃, 1분간의 조건으로 어닐링하여, 황산에 의한 산세정과 당해 산세정에 이어서 행하는 질산과 불산의 혼합액을 이용한 산세정으로 표면 스케일을 제거한 후, 판두께 1.0㎜까지 냉간 압연하여 냉연 강판으로 했다. 이 후, 클러스터 밀(cluster　mill)에 의한 냉간 압연과 중간 어닐링을 복수회 반복하여, 폭 100㎜, 박두께 50㎛의 스테인리스박을 얻었다. 중간 어닐링은, 900℃, 1분간의 조건으로 행하고, 중간 어닐링 후는 표면을 600번의 에머리지로 연마하여 표면의 산화 피막을 제거했다.

이와 같이 하여 얻은 열연 강판 및 스테인리스박에 대해서, 각각, 열연 강판의 인성, 스테인리스박의 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성을 평가했다.

(1) 열연 강판의 인성

열연 강판의 인성은 샤르피 충격 시험(Charpy impact test)에 의해 평가했다. 시험편은 JIS 규격(JIS Z 2202(1998))의 V 노치 시험편에 기초하여 제작했다. 판두께(JIS 규격에서는 폭)만 소재 그대로 가공을 더하지 않고 3㎜로 했다. 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하여, 압연 방향과 수직으로 노치를 넣었다. 시험은, JIS 규격(JIS Z 2242(1998))에 기초하여, 각 온도에 대해 3개씩 행하고, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정하여 전이 곡선을 구했다. 연성-취성 전이 온도(DBTT(ductile-brittle transition temperature))는 취성 파면율이 50％가 되는 온도로 했다. 75℃ 이하를 「○」(양호), 75℃를 초과한 것을 「×」(불량)으로 평가했다. 샤르피 충격 시험으로 구한 DBTT가 75℃ 이하이면, 상온에서 안정적으로 텐덤식 연속 압연 설비로 냉간 압연이 가능한 것은 사전에 확인했다.

(2) 스테인리스박의 고온에서의 내산화성

박두께 50㎛의 스테인리스박에, 1200℃에서 30분간 보존유지하는 열처리(확산 접합 혹은 납땜 접합시의 열처리에 상당하는 처리)를 5.3×10^－3Pa 이하의 진공 중에서 행했다. 열처리 후의 스테인리스박에서 20㎜ 폭×30㎜ 길이의 시험편을 3매 채취했다. 이들을, 대기 분위기 중 900℃에서 400시간 보존유지하는 열처리로 산화시켜, 3매의 평균의 산화 증량(가열 전후 질량 변화를 초기의 표면적으로 나눈 양)을 측정했다. 이 때, 각 시료에 산화 피막의 박리(spalling)는 보여지지 않았다. 평균의 산화 증량의 측정 결과는, 10g/㎡ 이하를 「○」(양호), 10g/㎡ 초과를 「×」(불량)로 하고, 「○」이면 본 발명의 목적을 만족한다.

(3) 스테인리스박의 고온에서의 형상 안정성

박두께 50㎛의 스테인리스박에, 1200℃에서 30분간 보존유지하는 열처리(확산 접합 혹은 납땜 접합시의 열처리에 상당하는 처리)를 5.3×10^－3Pa 이하의 진공 중에서 행했다. 열처리 후의 박에서 채취한 100㎜ 폭×50㎜ 길이의 박을, 길이 방향으로 직경 5㎜의 원통 형상으로 둥글게 하고, 단부를 스폿 용접으로 고정한 것을 3개 제작했다. 이들을, 대기 분위기 중 900℃에서 400시간 보존유지하는 열처리로 산화시켜, 3개의 평균의 길이 변화량(가열 전의 원통 길이에 대한 가열 후의 원통 길이의 증분의 비율)을 측정했다. 평균의 길이 변화량의 측정 결과는, 5％ 이하를 「○」(양호), 5％ 초과를 「×」(불량)로 하고, 「○」이면 본 발명의 목적을 만족한다.

결과를 표 2에 나타낸다. 본 발명인 강 No.1∼12, 27∼29는, 열연 강판의 인성, 박의 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성이 우수하다. 한편, 비교예인 강 No.13∼26은, 열연 강판의 인성, 박의 고온에서의 내산화성 및 형상 안정성 중 적어도 하나의 특성이 뒤떨어진다. 이상의 결과로부터, 본 발명에 의해, 제조성이 양호하고, 내산화성 및 고온에서의 형상 안정성이 우수한 스테인리스박인을 얻는 것이 가능해진다.

Claims

질량％로,
C: 0.015％ 이하,
Si: 0.50％ 이하,
Mn: 0.50％ 이하,
P: 0.040％ 이하,
S: 0.010％ 이하,
Cr: 10.0％ 이상 16.0％ 미만,
Al: 3.1∼4.5％,
N: 0.015％ 이하,
Ni: 0.05∼0.50％,
Cu: 0.01∼0.10％,
Mo: 0.01∼0.15％를 함유하고,
추가로, Ti: 0.01∼0.30％,
Zr: 0.01∼0.20％,
Hf: 0.01∼0.20％,
REM: 0.01∼0.20％ 중 적어도 1종을, 이하의 식 (1) 및 식 (2)를 충족하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 스테인리스 강판.
Ti+Zr＋Hf+2REM≥0.06　　 식 (1)
0.30≥Ti+Zr＋Hf　　　　　　　　식 (2)
(식 (1), 식 (2) 중의 Ti, Zr, Hf, REM은, 각 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다. 함유하고 있지 않은 경우는 0으로 함)
제1항에 있어서,
추가로, 질량％로,
Nb: 0.01∼0.10％,
V: 0.01∼0.50％,
B: 0.0003∼0.0100％,
Ca: 0.0002∼0.0100％,
Mg: 0.0002∼0.0100％ 중 적어도 1종을 함유하는 스테인리스 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성을 갖고, 두께가 200㎛ 이하인 스테인리스박.
제3항에 있어서,
배기 가스 정화 장치 촉매 담체용인 스테인리스박.