KR20200061921A

KR20200061921A - 내진 강관용 열연 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20200061921A
Application number: KR1020180147774A
Authority: KR
Inventors: 김주은; 권민성; 박대범; 서용찬; 이정훈
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-06-03

Abstract

일 관점에 따른 고강도 열연 강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.14 ~ 0.17%, 실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.9 ~ 1.1%, 인(P): 0 초과 0.015% 이하, 황(S): 0 초과 0.005% 이하, 티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03%, 니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05%, 티타늄(Ti)+니오븀(Nb)+바나듐(V): 0.05 ~ 0.08%, 구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04%, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05%, 질소(N): 0 초과 0.005% 이하, 및 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,140 ~ 1,200℃의 온도로 가열하는 단계; 가열된 강 슬라브를 870 ~ 910℃에서 열단 압연하여 열연 판재를 얻는 단계; 및 열연 판재를 10 ~ 30℃의 평균냉각속도로 570 ~ 610℃까지 냉각한 후 권취하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

내진 강관용 열연 강판 및 그 제조방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET FOR EARTHQUAKE-RESISTANT STEEL PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도가 우수하며 항복비가 낮은 내진 강관용 열연 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 국내에서 산발적으로 지진이 발생하여 이에 대비하기 위한 우수한 내진 특성을 갖는 안전 성능 강화용 강재에 대한 중요성이 대두되고 있다. 이러한 내진 특성은 소성 변형 능력에 의해 좌우되며 이를 향상시키기 위해 강재의 저항복비를 요구한다. 이러한 내진용 열연 강판을 조관하여 건축 구조용으로 사용하기 때문에 강관 제조시 요구되는 용접성을 확보하기 위하여 탄소당량 및 용접 균열 감수성 등을 제어해야 한다.

저항복비를 가지는 강재는 항복강도와 인장강도의 차이를 크게 함으로써 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 파괴가 발생할 수 있을 때까지의 소성변형 시점을 늦추고 이 과정에서 에너지를 흡수하여 외력에 의한 붕괴를 방지할 수 있다. 또한 변형이 존재하더라도 붕괴전 보수를 가능하게 함으로써 구조물의 파손에 의한 재산 및 인명 피해를 방지할 수 있다.

일반적으로 내진용 강재의 경우에는 지진 진동 및 하중이 가해졌을 때 충분한 소성 변형을 수반할 필요가 있기 때문에 80% 이하의 항복비가 요구된다. 또한 조관 시 용접성을 향상시키기 위하여 낮은 탄소 당량 및 용접 균열 감수성을 확보할 필요가 있다.

이에 관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1799202호(2017.11.13 등록, 저항복비 특성 및 저온인성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법)가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 합금원소의 함량 및 압연조건을 제어함으로써 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 관점에 따른 고강도 열연 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.14 ~ 0.17%, 실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.9 ~ 1.1%, 인(P): 0 초과 0.015% 이하, 황(S): 0 초과 0.005% 이하, 티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03%, 니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05%, 티타늄(Ti)+니오븀(Nb)+바나듐(V): 0.05 ~ 0.08%, 구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04%, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05%, 질소(N): 0 초과 0.005% 이하, 및 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,

탄소당량(Ceq)이 0.4 이하이고,

PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B로 나타내는 용접균열 감수성 조성(Pcm)의 값이 0.3 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 열연 강판은 항복강도(YP): 420MPa 이상, 인장강도(TS): 590MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상 및 항복비(YS/TS*100): 80% 이하의 물성을 갖는 열연 강판일 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 고강도 열연 강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.14 ~ 0.17%, 실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.9 ~ 1.1%, 인(P): 0 초과 0.015% 이하, 황(S): 0 초과 0.005% 이하, 티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03%, 니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05%, 티타늄(Ti)+니오븀(Nb)+바나듐(V): 0.05 ~ 0.08%, 구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04%, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05%, 질소(N): 0 초과 0.005% 이하, 및 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,140 ~ 1,200℃의 온도로 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 870 ~ 910℃에서 열간 압연하여 열연 판재를 얻는 단계; 및 상기 열연 판재를 10 ~ 30℃의 평균냉각속도로 570 ~ 610℃까지 냉각한 후 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 열연 강판의 탄소당량(Ceq)은 0.4 이하이고, PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B로 나타내는 용접 균열 감수성 조성(Pcm)의 값이 0.3 이하일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 열연 강판은 항복강도(YP): 420MPa 이상, 인장강도(TS): 590MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 항복비(YS/TS*100): 80% 이하의 물성을 갖는 열연 강판일 수 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 저항복비 특성 및 저온인성을 확보할 수 있으며, 특히 80% 이하의 낮은 저항복비를 확보할 수 있어 성형성뿐만 아니라 우수한 내진특성을 확보할 수 있다.

이에 따라, 조선, 해양 구조용 강재 분야뿐만 아니라 성형 및 내진 특성을 요구하는 산업 분야에 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

내진용 강재의 경우 지진 진동 및 하중이 가해졌을 때 충분한 소성 변형을 수반할 필요가 있기 때문에 80% 이하의 항복비를 갖는 것이 요구된다. 또한, 내진용 열연 강판을 조관하여 건축 구조용으로 사용하기 때문에 조관 시 용접성을 향상시키기 위하여 낮은 탄소당량(Ceq)과 용접 균열 감수성 조성(Pcm)을 확보할 필요가 있다. 본 발명에서는 합금원소의 함량을 제어하여 저항복비를 만족하면서 0.4 이하의 탄소당량(Ceq)과 0.3 이하의 용접 균열 감수성 조성(Pcm)을 만족하는 60kg급 열연 강판 및 그 제조방법을 제시한다.

이하, 본 발명의 일 측면인 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판에 대하여 상세히 설명한다.

저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판

본 발명의 일 측면인 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.14 ~ 0.17%, 실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.9 ~ 1.1%, 인(P): 0 초과 0.015% 이하, 황(S): 0 초과 0.005% 이하, 티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03%, 니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05%, 티타늄(Ti)+니오븀(Nb)+바나듐(V): 0.05 ~ 0.08%, 구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04%, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05%, 질소(N): 0 초과 0.005% 이하를 포함한다.

상기 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C): 0.14 ~ 0.17중량%

탄소(C)는 강의 강도, 인성 및 용접부 인성에 영향을 미치는 원소이다. 또한, 강재의 경화능을 증가시키는 원소로서, 열간 마무리 압연 후 냉각시 페라이트 변태를 지연시켜 펄라이트의 분율을 증가시킴으로써, 항복강도뿐만 아니라 인장강도를 증가시킨다. 다만, 그 함량이 강판 전체의 0.14중량% 미만인 경우 합금원소의 첨가 등을 통하여 충분한 인장 강도 확보는 가능하나 원하는 항복강도 및 연신율 확보가 어렵다. 반대로, 탄소(C)의 첨가량이 0.17중량%를 초과하는 경우에는 인성의 저하 및 전기저항용접(Electric Resistance Welding, ERW)시 용접성의 저하를 초래하고 펄라이트 상의 분율이 높아져 원하는 미세조직을 제어하기 어려워진다. 따라서, 탄소(C)의 함량을 강판 전체의 0.14 ~ 0.17중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5중량%

실리콘(Si)은 탈산제로 작용하며, 고용강화에 효과적으로 작용하는 원소이다. 또한 페라이트 안정화 원소로서 페라이트 형성을 유도함으로써 강의 인성 및 연성을 개선하는데 효과적이다. 그러나, 가열로에서 적스케일을 생성시킴으로써 다량 첨가시 강의 표면을 악화시키는 문제를 줄 수 있으며 또한 산화물 생성으로 인해 용접성을 떨어뜨리는 문제를 가지고 있다. 따라서, 상기 실리콘(Si)은 강판 전체의 0.2 ~ 0.5중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

망간(Mn): 0.9% ~ 1.1중량%

망간(Mn)은 철(Fe)과 비슷한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서, 고용강화에 매우 효과적이며 강의 경화능을 향상시켜 열처리 후 강도확보에 효과적인 원소이다. 또한, 오스테나이트 안정화 원소로서, 페라이드, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트의 결정립 미세화에 기여할 수 있다. 다만, 다량 첨가시에는 탄소당량을 높여 용접성을 크게 떨어뜨리고 MnS 개재물 생성 및 슬라브/ 코일에 중심편석 등을 발생시킴으로써 강의 연성 및 충격특성을 크게 떨어뜨린다. 따라서, 망간(Mn)의 함량은 강판 전체의 0.9 ~ 1.1중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03중량%

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 슬라브 가열 단계에서 오스테나이트 결정립의 조대화를 방해하여 강재의 인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 티타늄(Ti)은 강 내 질소(N)와 반응하여 같이 첨가된 보론(B)이 질소와 반응하지 않고 경화능 효과를 나타낼 수 있게 한다. 그러나, 티타늄(Ti)이 0.01중량% 미만으로 첨가되는 경우 충분한 강화 효과를 얻을 수 없으며, 0.03중량%를 초과하는 경우 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강의 충격, DWTT 특성을 저하시킬 수 있으며 제조단가가 상승하고 연성 확보에 어려움이 있다. 따라서, 상기 티타늄(Ti)은 강판 전체의 0.01 ~ 0.03중량%의 함량으로 첨가하는 것이 바람직하다.

니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05중량%

니오븀(Nb)은 탄소와 결합하여 강도 증가에 영향을 끼치는 탄화물을 형성하므로 강판 전체의 0.03 ~ 0.05중량% 첨가하는 것이 좋다. 그러나, 니오븀(Nb)을 다량 첨가하는 경우 연성을 저하시키는 역할을 하므로 그 상한치를 0.05중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

바나듐(V): 0.01중량% 이하

바나듐(V)은 탄소와 결합하여 강도 증가에 영향을 주지만 탄소 당량을 상승시키는 원소로 강 판 전체의 0.01중량% 이하로 첨가하는 것이 좋다. 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 합계 함량은 0.05~0.08중량%로 제어하며 복합 첨가하는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만으로 첨가되는 경우 충분한 강화 효과를 얻을 수 없다.

구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04중량%

구리(Cu)는 녹는점이 낮은 금속으로, 열간 압연시 강판 표면의 결정립계에 용융하여 견고한 스케일을 생성시키고, 디스케일링을 어렵게 만든다.

니켈(Ni)은 구리(Cu)와 전율고용체로 구리 첨가로 인한 녹는점 감소를 상쇄하는 역할을 한다. 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo)은 경화능을 향상시키는 원소로서, 첨가 시 저온상의 형성을 촉진시킨다. 또한, 탄소 당량을 상승시키는 원소로서, 본 발명에서는 조관 공정을 위한 용접성을 확보하는 목적이 있으므로, 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu)의 합계 함량을 강판 전체의 0.02 ~ 0.04중량%로 제어한다.

알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05중량%

알루미늄(Al)은 탈산제로 작용하며, 강판 전체의 0.01 ~ 0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)을 0.01중량% 미만으로 첨가하는 경우 탈산 효과가 미미하며, 0.05중량%를 초과하여 첨가하는 경우 강 내에 존재하는 질소(N)와 결합하여 조대한 AlN계 질화물을 생성한다. 따라서, 상기 알루미늄(Al)은 강판 전체의 0.01 ~ 0.05중량%의 함량으로 첨가하는 것이 바람직하다.

그 외 불가피한 첨가 원소: 인(P), 황(S), 질소(N)

그 외 불가피한 원소로서 인(P), 황(S), 질소(N)가 있다. 인(P)의 경우 슬라브 중심 편석에 의한 내부식성 저하 문제로 인하여 첨가 범위를 0.015중량% 이하로 제한하였고, 인성 및 용접성을 저해시키는 황(S)의 경우 그 함량을 보다 엄격하게 0.005중량% 이하로 제한하였다. 또한, 질소(N)는 니오븀(Nb) 등과 결합하여 탄질화물을 형성함으로써 결정립을 미세화하지만, 고용 질소가 증가하여 강 내의 티타늄(Ti)과 경합하여 조대한 TiN계 석출물을 형성할 뿐 아니라, 형성된 TiN은 슬라브의 재가열 과정에서도 충분히 강 내에 고용되지 못해 조대한 석출물로 존재하게 된다. 따라서, 상기 질소(N)는 0.005중량%이하로 그 첨가량을 제한한다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.

또한, 본 발명의 고강도 열연 강판은 0.4 이하의 탄소 당량(Ceq)을 갖는다. 탄소 당량(Ceq)은 강재의 용접성에 대한 지표로서, 강에 포함된 각종 원소 함량을 탄소량으로 환산한 것을 말하는데, 다음의 식으로 구해진다.

Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

탄소당량이 높아질수록 동일 조건(입열량)으로 용접하였을 때 용접열영향부(HAZ)가 경화되기 쉽고 그로 인해 충격인성이 저하될 수 있으며 조건(잔류 응력이나 수소 함량 등)을 만족하였을 경우, 저온균열이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 탄소 당량(Ceq)를 0.4 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 고강도 열연 강판은 0.3 이하의 용접 균열 감수성 조성(Pcm)이라는 지수를 갖는다. 용접 균열 감수성 조성(Pcm)은 균열발생에 미치는 원소의 영향을 탄소당량(Ceq)과 비슷한 방식으로 산출한 것으로, 탄소당량(Ceq)이 HAZ의 경화/취화 정도를 가늠하는 척도라고 하면, Pcm은 균열발생과 관련되어 있기 때문에 좀 더 현실적인 용접성을 반영한다고 할 수 있다. 용접 균열 감수성 조성(Pcm)은 다음의 식으로 산출된다.

Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B

상기 식으로부터, 합금 성분의 조성비를 적절히 제어함으로써 용접 균열 감수성 조성(Pcm)을 제어할 수 있는데, 본 발명의 상기 열연강판은 용접 균열 감수성 조성(Pcm)이 0.3 이하로 제어되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 따른 열연 강판은 항복강도(YP): 420MPa 이상, 인장강도(TS): 590MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 항복비(YS/TS*100): 80% 이하의 물성을 갖는다. 본 발명의 열연 강판은 낮은 항복비와 함께 낮은 탄소 당량(Ceq)과 낮은 용접균열감수성 조성을 가지므로 내진용 건축 구조물 뿐만 아니라, 토목, 해양 구조물, 선박, 각종 저장 탱크, 후판 밀 등의 공업용 설비 등의 일반적인 용접 구조용 강으로서 광범위한 용도에 적용될 수 있다.

한편, 저항복비를 가지면서 고강도 특성을 확보하기 위해서는 제조 좌정 중 마무리압연 온도 및 권취 온도를 낮게 설정하여 미세 결정립에 의한 강도 향상 효과를 얻어야 한다. 그러나 권취 온도가 너무 낮을 경우, 인장강도 뿐 아니라 항복강도가 동시에 증가하여 저항복비를 확보하기가 어려워진다. 본 발명에서는 합금원소의 함량 및 압연 조건을 제어하여 저항복비를 만족하면서 0.4 이하의 탄소당량과 0.3 이하의 용접균열감수성을 만족하는 60kg급 열연 강판의 제조 방법을 제시한다.

본 발명은 용접성 확보를 위해 탄소 당량(Ceq)을 0.4 이하를 만족하도록 성분계를 제한하였으며, 저항복비 및 고강도 특성을 확보하기 위해 석출물 형성원소와 고용강화 원소의 적절한 첨가량을 설정하였다. 또한, 강도 확보에는 효율적이지만 항복비를 크게 증가시키는 저온 압연 대신에 고온에서 압연을 마무리하도록 열연공정 조건을 설정하였다. 본 발명에 의하면, 합금원소의 함량과 공정 조건을 적절히 제어함으로써 내진성능이 우수한 열연 강판을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 측면인 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판의 제조방법

본 발명의 다른 측면인 저항복비를 만족하는 고강도 열연 강판의 제조방법은 상기 열연 강판의 합금 조성비를 만족하는 강 슬라브를 1,140 ~ 1,200℃의 온도에서 재가열하는 단계, 상기 가열된 강 슬라브를 870 ~ 910℃의 마무리 압연온도에서 열간압연하는 단계, 및 열간 압연된 판재를 냉각 후 570 ~ 610℃의 온도에서 권취하는 단계를 포함한다.

슬라브 재가열 단계(S110)

상기의 합금 조성을 갖는 강 슬라브를 1,140℃ ~ 1,200℃의 SRT(Slab Reheating Temperature)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 상기 슬라브는 슬라브 재가열 단계(S110) 이전에 실시되는 연속주조과정에 의하여 제조되는 강 슬라브일 수 있다.

슬라브 재가열 온도가 1,140℃ 미만일 경우에는 가열온도가 충분하지 않아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 또한, 석출물이 고용 온도에 이르지 못해 열간압연시 미세한 석출물로 재석출되지 못하여 오스테나이트의 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되는 문제점이 있다. 또한, 재가열 온도가 1,200℃를 초과할 경우, 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되거나 또는 탈탄 현상이 발생하여 제조되는 강의 강도 및 저온인성 확보가 어려운 문제점이 있다.

열간 압연 단계(S120)

상기와 같이 슬라브를 가열한 다음에는, 가열된 슬라브에 대해 열간압연을 실시한다. 압연 온도는 오스테나이트 재결정영역 이상에서 실시하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 마무리 압연온도(FDT): 870 ~ 910℃에서 압연을 실시한다. 압연에 의해 주조 중에 형성된 덴드라이트 등 주조 조직이 파괴되고 오스테나이트의 크기를 작게 하는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위하여, 압연 온도는 870 ~ 910℃로 제어하는 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도가 910℃를 초과할 경우 강판의 표면 스케일 발생으로 인한 강판의 품질이 저하될 우려가 있다. 또한, 870℃ 미만의 압연 온도에서는 결정립이 미세화되어 항복비가 높아지거나 이상 영역의 압연에 의해 혼립 조직이 발생하여 강판의 가공성 저하 및 압연 공정에 부하를 야기할 수 있다.

냉각 및 권취 단계(S130)

상기 열간압연 후에는 열연 판재를 소정의 권취 온도까지 냉각한다. 상세하게는, 상기 압연된 열연 판재를 10~30℃/sec의 평균 냉각속도로 권취 온도까지 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 또는 수냉 모두 가능하다. 강판의 내부조직을 제어하기 위해서는 냉각속도를 제어하는 것이 중요한데, 10℃/sec 미만의 냉각속도에서는 충분히 냉각이 이루어지지 않아 고온에서 생성되는 스케일을 야기할 가능성이 있으며, 30℃/sec을 초과하는 냉각속도에서는 판재의 평탄도를 확보하기 어려운 단점이 있다.

상기 냉각은 권취 온도까지 냉각하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 권취 온도는 570 ~ 610℃를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 권취 온도는 적정량의 페라이트와 펄라이트를 확보하기 위함이며, 권취 온도가 너무 높을 경우에는 조대한 페라이트 및 펄라이트가 생성되어 강도 확보가 어렵다. 권취 온도가 610℃를 초과할 경우에는 조대립의 형성으로 항복비는 감소하나 인성이 저하되고 목표하는 강도에 미달될 문제가 발생할 수 있는 반면, 권취 온도가 570℃ 미만으로 저온일 경우에는 조직이 미세하게 되어 강도와 인성은 증가할 수 있으나, 강관으로 조관 후에 항복강도가 크게 증가하여 목표하는 항복강도 상한점을 초과하고, 결국 항복비가 증가하게 된다. 따라서, 권취 온도를 570 ~ 610℃로 제어하는 것이 바람직하다.

상기한 제조 과정에 따라 제조된 본 발명의 열연 강판은 항복강도(YP): 420MPa 이상, 인장강도(TS): 590MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 항복비(YS/TS*100): 80% 이하의 물성을 갖는다. 본 발명의 열연 강판은 낮은 항복비와 함께, 0.4 이하의 낮은 탄소 당량(Ceq)과 0.3 이하의 낮은 용접균열감수성 조성을 가지므로 내진용 건축 구조물 뿐만 아니라, 토목, 해양 구조물, 선박, 각종 저장 탱크, 후판 밀 등의 공업용 설비 등의 일반적인 용접 구조용 강으로서 광범위한 용도에 적용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명의 범위가 이러한 실시예의 기재범위에 의하여 제한되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예

하기 표 1 및 표 2의 성분 조성(중량%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물임)을 갖는 실시예와 비교예의 강 슬라브들을 준비하고, 표 3에 제시된 조건으로 슬라브 재가열, 열간 압연, 냉각 및 권취를 행하였다. 이후 항복강도(YP), 인장강도(TS) 및 연신율(EL)을 각각 측정하여 그 결과를 표 3에 함께 나타내었다.

구분	성분(중량%)
구분	C	Si	Mn	P	S	Ti	Nb	V	Ti+Nb+V
실시예	0.156	0.22	1.026	0.012	0.0008	0.018	0.042	-	0.060
비교예1	0.230	0.15	1.364	0.012	0.0011	0.002	0.018	0.001	0.021
비교예2	0.185	0.02	1.487	0.014	0.0058	0.002	0.049	0.002	0.053
비교예3	0.074	0.19	1.385	0.010	0.0016	0.016	0.042	0.053	0.111
비교예4	0.066	0.19	1.463	0.016	0.0027	0.003	0.062	0.058	0.123
비교예5	0.060	0.02	1.394	0.001	0.0017	0.062	0.056	0.001	0.119

구분	성분(중량%)
구분	Cu+Ni+Mo	Al	N(ppm)	탄소당량	용접균열감수성조성
실시예	0.038	0.029	39	0.335	0.226
비교예1	0.029	0.031	30	0.466	0.321
비교예2	0.029	0.034	37	0.440	0.272
비교예3	0.027	0.032	39	0.321	0.166
비교예4	0.028	0.031	37	0.328	0.166
비교예5	0.029	0.034	41	0.298	0.142

구분	제조 조건			물성
구분	SRT(℃)	FDT(℃)	CT(℃)	TS(MPa)	YP(MPa)	EL(%)	YR(%)
실시예	1145	883	597.6	598.2	443.1	26	74
비교예1	1220	889	539.9	753.8	626.3	17	83
비교예2	1191	855	556.5	624	521.1	17	84
비교예3	1206	837	561.3	618	553.6	31	90
비교예4	1191	831	604.8	647.2	614.1	26	95
비교예5	1209	900	589.9	677.8	627.4	21	93

표 1 내지 표 3을 참조하면, 합금 원소의 조성비 및 제조 조건을 모두 만족한 실시예의 강은 목표로 하는 탄소 당량, 용접균열 감수성 및 80% 이하의 항복비를 충족하였다.

반면, 비교예1의 강은 탄소(C) 및 망간(Mn)의 함량이 높아 탄소 당량, 용접균열 감수성을 충족하지 못하였으며, 권취 온도가 낮아 목표로 하는 연신율 및 항복비를 충족하지 못하였다.

비교예2의 강은 탄소(C) 및 망간(Mn)의 함량이 높아 탄소 당량을 충족하지 못하였으며, 마무리 압연온도 및 권취 온도가 낮아 항복비를 충족하지 못하였다.

비교예3의 강은 석출강화형 원소인 Ti+Nb+V의 과다 첨가 및 낮은 마무리 압연 온도로 인해 항복 강도가 상승하여 항복비를 중족하지 못하였다.

비교예4의 강은 석출강화형 원소인 Ti+Nb+V의 과다 첨가 및 낮은 마무리 압연 온도로 인해 항복 강도가 상승하여 항복비를 중족하지 못하였다.

비교예5의 강 역시 석출강화형 원소인 Ti+Nb+V의 과다 첨가 및 낮은 마무리 압연 온도로 인해 항복 강도가 상승하여 항복비를 중족하지 못하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 탄소(C), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 등의 합금원소의 함량과 마무리압연 온도, 권취 온도 등의 공정 조건을 제어함으로써 낮은 항복비와 함께 낮은 탄소 당량(Ceq)과 낮은 용접균열감수성 조성을 가지므로 내진용 건축 구조물 뿐만 아니라, 토목, 해양 구조물, 선박, 각종 저장 탱크, 후판 밀 등의 공업용 설비 등의 일반적인 용접 구조용 강으로서 광범위한 용도에 적용될 수 있는 열연 강판을 제조할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.14 ~ 0.17%, 실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.9 ~ 1.1%, 인(P): 0 초과 0.015% 이하, 황(S): 0 초과 0.005% 이하, 티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03%, 니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05%, 티타늄(Ti)+니오븀(Nb)+바나듐(V): 0.05 ~ 0.08%, 구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04%, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05%, 질소(N): 0 초과 0.005% 이하, 및 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
탄소당량(Ceq)이 0.4 이하이고,
PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B로 나타내는 용접균열 감수성 조성(Pcm)의 값이 0.3 이하인,
열연 강판.
제1항에 있어서,
상기 열연 강판은,
항복강도(YP): 420MPa 이상, 인장강도(TS): 590MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상 및 항복비(YS/TS*100): 80% 이하의 물성을 갖는,
열연 강판.
중량%로, 탄소(C): 0.14 ~ 0.17%, 실리콘(Si): 0.2 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.9 ~ 1.1%, 인(P): 0 초과 0.015% 이하, 황(S): 0 초과 0.005% 이하, 티타늄(Ti): 0.01 ~ 0.03%, 니오븀(Nb): 0.03 ~ 0.05%, 티타늄(Ti)+니오븀(Nb)+바나듐(V): 0.05 ~ 0.08%, 구리(Cu)+니켈(Ni)+몰리브덴(Mo): 0.02 ~ 0.04%, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05%, 질소(N): 0 초과 0.005% 이하, 및 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,140 ~ 1,200℃의 온도로 가열하는 단계;
상기 가열된 강 슬라브를 870 ~ 910℃에서 열단 압연하여 열연 판재를 얻는 단계; 및
상기 열연 판재를 10 ~ 30℃의 평균냉각속도로 570 ~ 610℃까지 냉각한 후 권취하는 단계를 포함하는,
열연 강판의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 열연 강판의 탄소당량(Ceq)은 0.4 이하이고,
PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B로 나타내는 용접 균열 감수성 조성(Pcm)의 값이 0.3 이하인,
열연 강판의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 열연 강판은,
항복강도(YP): 420MPa 이상, 인장강도(TS): 590MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 항복비(YS/TS*100): 80% 이하의 물성을 갖는,
열연 강판의 제조방법.