KR100470647B1 - Method for manufacturing steel plate having superior toughness in weld heat-affected zone by controlled rolling at two phase regions - Google Patents

Method for manufacturing steel plate having superior toughness in weld heat-affected zone by controlled rolling at two phase regions Download PDF

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Abstract

본 발명은 이상역 제어압연을 통해 모재의 기계적강도를 증진시키는 것과 함께, 고온안정성이 우수한 TiN석출물의 개수를 증진시켜 용접열영향부와 모재의 인성차이를 최소화 할 수 있는 용접 구조용 강재의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. The present invention is to improve the mechanical strength of the base material through the abnormal zone control rolling, and to improve the number of TiN precipitates having excellent high temperature stability to minimize the difference in toughness between the weld heat affected zone and the base material welded steel manufacturing method To provide, for that purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.03-0.17%, Si:0.01-0.5%, Mn:0.4-2.0%, Ti:0.005-0.2%, Al:0.0005-0.1%, N:0.008-0.030%, B:0.0003-0.01%, W:0.001-0.2%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, O:0.005%이하, 1.2≤Ti/N≤2.5, 10≤N/B≤40, 2.5≤Al/N≤7, 6.5≤(Ti+2Al+4B)/N≤14를 만족하는 강슬라브를 1100∼1250℃의 온도범위에서 60-180분간 가열하는 단계,The present invention for achieving the above object, in the weight% C: 0.03-0.17%, Si: 0.01-0.5%, Mn: 0.4-2.0%, Ti: 0.005-0.2%, Al: 0.0005-0.1%, N: 0.008-0.030%, B: 0.0003-0.01%, W: 0.001-0.2%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, O: 0.005% or less, 1.2≤Ti / N≤2.5, 10≤N / B Heating the steel slab satisfying ≤40, 2.5≤Al / N≤7, 6.5≤ (Ti + 2Al + 4B) / N≤14 in a temperature range of 1100-1250 ° C. for 60-180 minutes,

상기 가열된 슬라브를 오스테나이트 재결정역에서 50%이상의 압연비로 강압연하고, 5℃/sec이상의 냉각속도로 Ar3∼Ae3의 온도범위까지 냉각하여 40%이상의 압연비로 압연하고, 다시 40%이상의 압연비로 강압연하는 단계 및The heated slab is rolled in an austenite recrystallization zone at a rolling ratio of 50% or more, cooled to a temperature range of Ar 3 to Ae 3 at a cooling rate of 5 ° C / sec or more, and then rolled at a rolling ratio of 40% or more, and again 40% or more. Rolling step with a rolling ratio and

이어 5∼10℃/sec의 속도로 상온까지 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 이상역재결정 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다. Subsequently, the technical gist of the present invention relates to a method for manufacturing a welded structural steel material by abnormal reverse recrystallization controlled rolling including cooling to room temperature at a rate of 5 to 10 ° C./sec.

Description

이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법{Method for manufacturing steel plate having superior toughness in weld heat-affected zone by controlled rolling at two phase regions}Method for manufacturing steel plate having superior toughness in weld heat-affected zone by controlled rolling at two phase regions}

본 발명은 건축, 교량, 조선, 해양구조물, 강관, 라인파이프 등의 용접구조물에 사용되는 구조용 강재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이상역 재결정제어압연에 의해 세립의 페라이트 상분율을 높여 모재의 강도를 증가시키고 또한 미세한 TiN석출물을 균일하게 분포시켜 용접열영향부의 인성을 개선할 수 있는 용접구조용 강재의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to structural steel used in welded structures, such as construction, bridges, shipbuilding, offshore structures, steel pipes, line pipes. More specifically, the method for manufacturing a welded structural steel that can improve the toughness of the base material by increasing the ferrite phase fraction of fine grains by abnormal recrystallization control rolling, and also improve the toughness of the weld heat affected zone by uniformly distributing fine TiN precipitates. It is about.

최근, 건축물, 구조물의 고층화 추세에 따라 사용되는 강재가 대형화되면서 후물재로 대체되고 있다. 이러한 후물재를 용접하기 위해서는 고능률 용접이 불가피하며, 후육화된 강재를 용접하는 기술로는 1패스 용접이 가능한 대입열 서어브머지드 용접법 및 일렉트로 용접법이 광범위하게 사용되고 있는 실정이다. 또한 조선 및 교량 분야에 있어서 판두께 25mm이상의 강판을 용접하는 경우에도 상기와 같은 1패스 용접이 가능한 대입열 용접법을 적용하고 있다. Recently, steel materials used in accordance with the trend of high-rise buildings, structures are being replaced by thick materials. In order to weld such thick materials, high-efficiency welding is inevitable. As a technique for welding thickened steel materials, a high-pass heat submerged welding method and an electro-welding method capable of 1-pass welding are widely used. In addition, in the field of shipbuilding and bridges, even in the case of welding a steel plate having a plate thickness of 25 mm or more, the above-described high heat input welding method capable of one-pass welding is applied.

일반적으로 용접에서는 입열량이 클수록 용착량이 커서 용접패스수가 감소하기 때문에, 용접생산성을 고려하면 대입열 용접이 가능하도록 하는 것이 유리하다. 즉, 용접에서 입열량을 증가시키면 그 사용범위를 넓힐 수 있게 되는 것이다. 현재 사용되고 있는 대입열의 범위는 대략 100-200kJ/cm에 해당되는데, 좀더 후육화된 판두께 50mm이상의 강재를 용접하기 위해서는 200-500kJ/cm의 초대입열 범위가 되어야 가능하다. In general, in welding, the larger the amount of heat input, the larger the amount of welding, so that the number of welding passes decreases. Therefore, it is advantageous to enable high heat input welding in consideration of welding productivity. In other words, increasing the amount of heat input in the welding will be able to widen the range of use. The range of high heat input currently used corresponds to approximately 100-200 kJ / cm, and in order to weld steel with a thicker plate thickness of 50 mm or more, it is possible to have a super heat input range of 200-500 kJ / cm.

강재에 대입열이 적용되면, 용접시 형성되는 용접열영향부(Heat Affected Zone) 특히 용융선(fusion boundary) 근처의 용접열영향부는 용접입열량에 의해 융점에 가까운 온도까지 가열된다. 이에 따라, 용접열영향부의 결정립이 성장하여 조대화되고 냉각과정에서 상부 베이나이트 및 마르텐사이트 등 인성에 취약한 미세조직이 형성되기 때문에, 용접열영향부는 용접부중 인성이 가장 열화되는 부위가 된다. When the heat input is applied to the steel, the heat affected zone formed during welding, particularly the heat affected zone near the fusion boundary, is heated to a temperature close to the melting point by the amount of heat input. Accordingly, since the grains of the weld heat-affected zone grow and coarse, and microstructures that are vulnerable to toughness, such as upper bainite and martensite, are formed during the cooling process, the weld heat-affected zone becomes the site where the toughness of the weld is most degraded.

따라서, 용접구조물의 안정성을 확보하기 위해서는, 용접열영향부의 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하여 미세하게 유지시킬 필요가 있다. 이를 해결하는 수단으로는, 고온에서 안정한 산화물 또는 Ti계 탄질화물 등을 강재에 적절히 분포시켜 용접시 용접열영향부의 결정립 성장을 지연시키고자 하는 기술 등이 알려져 있다. 이러한 기술로는 일본 특허공개공보 (평)11-140582, (평)10-298708, (평)10-298706, (평)9-194990, (평)9-324238, (평)8-60292, (소)60-245768, (평)5-186848호, (소)58-31065호, (소)61-79745호, 일본용접학회지 제 52권 2호, 49페이지 및 일본특허공개공보 (소)64-15320호 등이 있다. Therefore, in order to secure the stability of the welded structure, it is necessary to suppress the growth of the austenite grains in the weld heat affected zone and to keep it fine. As a means to solve this problem, there is known a technique for delaying grain growth of the weld heat affected zone during welding by appropriately distributing an oxide or Ti-based carbonitride, which is stable at high temperature, to steel. Such techniques include Japanese Patent Laid-Open No. 11-140582, Hei 10-298708 Hei 10-298706 Hei 9-194990 Hei 9-324238 Hei 8-60292, (S) 60-245768, (Square) 5-186848, (S) 58-31065, (S) 61-79745, Journal of the Japan Welding Society, Vol. 52, No. 2, 49 and Japanese Patent Laid-Open And 64-15320.

이중에서 일본 특허공개공보 (평)11-140582호는, TiN의 석출물을 이용하는 대표적인 기술로, 100J/cm의 입열량(최고가열온도 1400℃)이 적용될 때에 0℃에서 충격인성이 200J정도(모재는 300J 정도)인 구조용 강재가 개시되어 있다. 이 선행기술에서는, Ti/N을 실질적으로 4-12로 관리하여 0.05㎛이하인 TiN 석출물은 5.8×103개/㎟∼8.1×104개/㎟, 이와 함께 0.03∼0.2㎛인 TiN석출물은 3.9×103 개/㎟∼6.2×104개/㎟로 석출시켜서 용접부의 인성을 확보하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 11-140582 is a representative technique using TiN precipitates, and has a toughness of about 200J at 0 ° C when 100 J / cm of heat input (maximum heating temperature of 1400 ° C) is applied. Is about 300J). In this prior art, Ti / N is substantially managed at 4-12, so that TiN precipitates of 0.05 µm or less are 5.8 × 10 3 pieces / mm 2 to 8.1 × 10 4 pieces / mm 2, and TiN precipitates of 0.03 to 0.2 μm are 3.9. The toughness of the welded portion is secured by being precipitated at × 10 3 pieces / mm 2 to 6.2 × 10 4 pieces / mm 2.

그러나, 이 선행기술에 의하면, 100kJ/cm의 대입열용접이 적용될 때, 모재와 열영향부의 인성이 대체적으로 낮고(0℃의 충격인성의 최고치로 모재:320J, 열영향부:220J) 또한, 그 차이가 100J 정도로 커서 후육화 강재의 초대입열 용접에 따른 강구조물의 신뢰성 확보에 한계가 있다. 뿐만 아니라, 원하는 TiN 석출물을 확보하기 위한 방법으로, 슬라브를 1050℃이상의 온도에서 가열하여 급냉한 다음, 열간압연을 위해 재가열하는 공정을 채택하기 때문에 2회의 열처리로 인한 제조비용 상승이 문제가 된다. 또한, 모재는 페라이트+펄라이트 조직이나 항복강도가 400MPa, 인장강도가 530MPa, 연신율이 20%이하로 물성이 좋지 않은 편이다. However, according to this prior art, when 100 kJ / cm high heat input welding is applied, the toughness of the base material and the heat affected zone is generally low (the base material: 320J, the heat affected zone: 220J at the highest impact toughness of 0 ° C), Since the difference is about 100J, there is a limit in securing the reliability of the steel structure according to superheat input welding of thickened steel. In addition, as a method for securing a desired TiN precipitate, the slab is heated at a temperature of 1050 ° C. or more and quenched and then reheated for hot rolling, thereby increasing the manufacturing cost due to two heat treatments. In addition, the base material has a poor ferrite + pearlite structure, yield strength of 400 MPa, tensile strength of 530 MPa, and elongation of 20% or less.

현재까지 대입열 용접시 용접열영향부의 인성을 개선한 기술은 많이 알려져 있지만, 모재의 기계적특성을 확보하면서 1350℃이상에서 장시간 유지되는 초대입열 용접시 용접열영향부의 인성을 획기적으로 개선시킨 사례는 아직 발표된 바 없다. 특히, 용접열영향부의 인성이 모재 대비 동등한 수준을 보이면서, 모재의 고강도화를 달성한 기술은 거의 없는 실정이다. Until now, many techniques have been known to improve the toughness of the weld heat affected zone during high heat input welding. However, the case of remarkably improving the toughness of the weld heat affected zone during superheated heat welding, which is maintained for more than 1350 ° C for a long time while securing the mechanical properties of the base metal, It has not been announced yet. In particular, while the toughness of the weld heat affected zone shows the same level as the base material, there is little technology that achieves high strength of the base material.

본 발명은 이상역 제어압연을 통해 모재의 기계적강도를 증진시키는 것과 함께, 고온안정성이 우수한 TiN석출물의 개수를 증진시켜 용접열영향부와 모재의 인성차이를 최소화 할 수 있는 용접 구조용 강재의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. The present invention is to improve the mechanical strength of the base material through the abnormal zone control rolling, and to improve the number of TiN precipitates having excellent high temperature stability to minimize the difference in toughness between the weld heat affected zone and the base material welded steel manufacturing method To provide, for that purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.03-0.17%, Si:0.01-0.5%, Mn:0.4-2.0%, Ti:0.005-0.2%, Al: 0.0005-0.1%, N:0.008-0.030%, B:0.0003-0.01%, W:0.001-0.2%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, O:0.005%이하, 1.2≤Ti/N≤2.5, 10≤N/B≤40, 2.5≤Al/N≤7, 6.5≤(Ti+2Al+4B)/N≤14를 만족하는 강슬라브를 1100∼1250℃의 온도범위에서 60-180분간 가열하는 단계,The present invention for achieving the above object, in the weight% C: 0.03-0.17%, Si: 0.01-0.5%, Mn: 0.4-2.0%, Ti: 0.005-0.2%, Al: 0.0005-0.1%, N: 0.008-0.030%, B: 0.0003-0.01%, W: 0.001-0.2%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, O: 0.005% or less, 1.2≤Ti / N≤2.5, 10≤N / B Heating the steel slab satisfying ≤40, 2.5≤Al / N≤7, 6.5≤ (Ti + 2Al + 4B) / N≤14 in a temperature range of 1100-1250 ° C. for 60-180 minutes,

가열된 슬라브를 오스테나이트 재결정역에서 50%이상의 압연비로 강압연하고, 5℃/sec의 냉각속도로 Ar3∼Ae3의 온도범위까지 냉각하여 40%이상의 압연비로 압연하고, 다시 40%이상의 압연비로 강압연하는 단계 및The heated slabs are cold rolled in the austenite recrystallization zone at a rolling ratio of 50% or more, cooled to a temperature range of Ar 3 to Ae 3 at a cooling rate of 5 ° C / sec, and rolled at a rolling ratio of 40% or more, and then rolling at 40% or more. Rolling step by rain and

이어 5∼10℃/sec의 속도로 상온까지 냉각하는 단계를 포함하여 구성된다. Then it comprises a step of cooling to room temperature at a rate of 5 ~ 10 ℃ / sec.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 "구오스테나이트(prior Austenite)"란 용어는 강재에 대입열 용접이 적용될 때 용접 열영향부에 형성되는 오스테나이트를 칭하는 것으로, 강재의 제조과정(열간압연공정)에서 형성되는 오스테나이트와 구별하기 위해 편의상 사용한다. In the present invention, the term "prior Austenite" refers to austenite formed in the weld heat affected zone when the heat input welding is applied to the steel, and the austenite formed in the manufacturing process of the steel (hot rolling process). Use for convenience to distinguish from.

본 발명자들은 강재(모재)의 강도와 인성을 개선하면서 용접열영향부의 인성을 동시에 확보할 수 있는 방안을 연구한 결과, 이상역 제어압연하면 페라이트 결정입도가 세립화되며, 여기에 TiN의 석출물을 미세하고 균일하게 분포시키면 모재강도가 개선되면서 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립크기가 임계치(약 80㎛)이하로 되어 용접열영향부의 인성이 문제가 되지 않는 다는 것을 확인하였다. The present inventors studied a method of simultaneously securing the toughness of the weld heat affected zone while improving the strength and toughness of the steel (base metal). As a result, the grain size of ferrite is refined when the abnormal reverse control rolling is performed. When fine and uniformly distributed, the base material strength was improved, and the austenite grain size of the weld heat affected zone was lower than the threshold (about 80 μm), so that the toughness of the weld heat affected zone was not a problem.

이러한 관점에서 출발하여 모재와 용접열영향부의 특성을 개선할 수 있는 다음과 같은 방안을 도출할 수 있었다. Starting from this point of view, the following measures could be derived to improve the characteristics of the base metal and the weld heat affected zone.

[1] 미세한 TiN 석출물의 분포를 균일하게 하면서 TiN석출물의 고온안정성을 나타내는 용해도적(Solubility Product)을 작게 하는 것과 함께, [1] While minimizing the distribution of fine TiN precipitates, the solubility product exhibiting high temperature stability of TiN precipitates is reduced,

[2] 이상역 제어압연에 의해 모재의 페라이트 결정립을 세립화하여 용접시 용접열영향부의 구오스테나이트를 약 80㎛이하로 관리하는 것이다. 강재의 페라이트 결정립를 세립화하면 강재의 강도와 인성이 동시에 향상된다. 또한, [2] The ferrite grains of the base material are refined by the abnormal zone control rolling to control the austenite of the weld heat affected zone at the welding of about 80 μm or less. By refining the ferrite grains of the steel, the strength and toughness of the steel are simultaneously improved. Also,

[3] Ti/N의 비율을 낮추어 BN, AlN 석출물을 효과적으로 석출함으로써 용접열향부에서 페라이트의 생성분율을 높이며, 특히 페라이트 형상을 인성개선에 효과적인 침상형이나 다각형(polygonal)으로 유도하는데도 특징이 있다. 이하, 상기 [1][2][3]을 구체적으로 설명한다. [3] By lowering the ratio of Ti / N, the precipitates of BN and AlN are effectively precipitated to increase the fraction of ferrite in the welding heat-facing area. . [1] [2] [3] will be described in detail below.

[1] TiN 석출물의 관리[1] management of TiN precipitates

강재(모재)에 대입열용접이 적용되는 경우 용융선 부근의 용접열영향부가 약 1400℃이상으로 가열되어 모재내에 석출되어 있는 TiN석출물이 부분적으로 용해되거나 조대해지는 현상에 의해 구오스테나이트 결정립성장 억제효과가 소멸된다. When heat input welding is applied to steel materials, the heat affected zone near the melting line is heated to about 1400 ° C or more, and the TiN precipitates deposited in the base materials are partially dissolved or coarsened to suppress the austenite grain growth. The effect disappears.

본 발명자들은 이러한 현상이 모재내에 분포되어 있는 TiN석출물이 용접열에 의해 분해된 고용 Ti원자의 확산에 의해서 일어나는 것이라는데 착안하여 Ti/N의 비에 따른 TiN석출물의 특성을 살펴본 결과, 고질소환경(Ti/N의 비가 낮음)에서 고용 Ti농도와 고용 Ti원자의 확산속도가 감소되고 TiN석출물의 고온 안정성이 향상되는 새로운 사실을 알게 되었다. The inventors noticed that this phenomenon is caused by the diffusion of TiN precipitates distributed in the base metal by the dissolution of the dissolved Ti atoms by the heat of welding. As a result of examining the characteristics of TiN precipitates according to the ratio of Ti / N, the high nitrogen environment (Ti / N ratio is low), it is found that the dissolved Ti concentration and diffusion rate of the dissolved Ti atoms and the high temperature stability of TiN precipitates are improved.

즉, Ti와 N의 비(Ti/N)가 1.2∼2.5의 범위를 가질때 고용 Ti의 양이 극도로 감소되면서 TiN석출물의 고온안정성이 높아지고 미세한 석출물의 개수가 많아지는 것을 확인하였다. 본 발명에서는 고질소환경에서 고용N의 존재로 인한 시효성을 조장할 수 있다는 점을 감안하여, N/B, Al/N, V/N의 비 그리고, N와 Ti+Al+B+(V)을 총체적으로 관리하여 N를 BN, AlN, VN으로 석출시킨다. 이러한 본 발명은 N의 시효조장을 우려하면서 Ti의 함량을 높여(Ti/N≥4) TiN의 석출물의 양을 확보하는 종래의 석출물관리기법(일본 공개특허공보 11-140582)과는 현격한 차이가 있는 것이다. That is, when the ratio of Ti and N (Ti / N) is in the range of 1.2 to 2.5, it was confirmed that the amount of solid solution Ti was extremely reduced and the high temperature stability of the TiN precipitates increased and the number of fine precipitates increased. In view of the fact that the present invention can promote the aging due to the presence of solid solution N in a high nitrogen environment, the ratio of N / B, Al / N, V / N, and N and Ti + Al + B + (V) Is managed as a whole to precipitate N into BN, AlN, and VN. The present invention is significantly different from the conventional precipitate management technique (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-140582), which increases the Ti content (Ti / N≥4) and secures the amount of TiN while fearing aging of N. There is.

나아가, 본 발명자들은 미세한 TiN석출물을 다량으로 균일하게 분포시키기 위해서는 용강중에 Ti를 산화물로 형성하지 않고 대부분 고용시킨 다음에 응고시 TiN으로 미세하게 석출하는 것이 중요하다는데 착안하여, 강의 정련공정에 관심집중한 결과, 산화물의 생성거동에 크게 영향을 미치는 용존산소량을 30ppm이하로 관리하면 Ti이 산화물로 형성되지 않고 강에 고용되어 후속되는 연속주조공정에서 미세한 TiN이 다량 석출시킬 수 있다는 것을 확인하였다. Furthermore, the present inventors are interested in the process of refining steel, which is important to solidify most of Ti without forming Ti as an oxide in molten steel in order to uniformly distribute a large amount of fine TiN precipitates. As a result, it was confirmed that if the amount of dissolved oxygen, which greatly affects the formation behavior of oxide, was controlled to 30 ppm or less, Ti could not be formed as an oxide but solid-solution in steel, which would precipitate a large amount of fine TiN in the subsequent continuous casting process.

본 발명에 따라 탈산조건을 관리하여 Ti을 가능한 강에 고용되도록 하고 Ti/N의 비를 관리하면 0.01-0.1㎛ 크기의 미세한 TiN석출물이 0.5㎛이하의 간격으로 1.0x107개/㎟ 이상으로 분포시킬 수 있는 것이다.According to the present invention, by managing the deoxidation conditions so that Ti is dissolved in steel as much as possible and the ratio of Ti / N is controlled, fine TiN precipitates of 0.01-0.1 μm are distributed at 1.0 × 10 7 / mm 2 or more at intervals of 0.5 μm or less. It can be done.

[2] 이상역 제어압연(페라이트 결정립의 세립화)[2] rolling control, abnormal (grain refinement of ferrite grains)

본 발명의 연구에 따르면, 모재의 강도와 인성을 향상시키면서 구오스테나이트의 크기를 80㎛로 하기 위해서는, 석출물의 관리와 함게 페라이트 + 펄라이트의 모재조직에서 페라이트의 크기를 가능한 세립으로 만드는 것이 중요하다는 것이다. 본 발명에서 페라이트의 세립화는 이상역 제어압연(Recrystallization controlled rolling)를 이용하여 달성한다. 본 발명에서 열간압연은,According to the study of the present invention, it is important to make the size of the ferrite as fine as possible in the base material of ferrite + pearlite together with the management of the precipitates in order to increase the strength and toughness of the base material and make the size of the old austenite 80 μm. will be. In the present invention, the refining of the ferrite is achieved by using recrystallization controlled rolling. Hot rolling in the present invention,

① 재결정역 압연에 의해 오스테나이트의 미세화를 유도하고, ① recrystallization rolling induces austenite refinement,

② 이상역에서 2차 압연하여 페라이트를 30%이상 생성시키고, ② Secondary rolling in the above station to produce more than 30% ferrite,

③ 다시 3차압연하여 가공열에 의해 변형된 페라이트를 재결정시키는 것이다. ③ It is re-crystallized ferrite deformed by processing heat again by 3rd rolling.

[3] 용접열영향부의 미세조직[3] microstructure of weld heat affected zone

본 발명의 연구로부터 밝혀진 사실은, 용접열영향부의 인성에는 모재가 1400℃이상으로 가열될 때 구오스테나이트 결정립의 크기뿐만 아니라, 구오스테나이트 결정입계에서 석출하는 페라이트의 양과 형상이 중요한 영향을 미친다는 것이다. 즉, 용접열영향부 인성을 고려할 때 페라이트의 양을 70%이상으로 하면서 그 크기를 20㎛이하로 하는 것이 중요하다. 특히, 오스테나이트 입내에서의 다각형(polygonal) 페라이트와 침상형 페라이트의 변태를 유도하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 이를 위해 AlN, Fe23(B,C)6, BN석출물들을 이용한다.The facts revealed from the study of the present invention, the toughness of the weld heat affected zone has a significant influence not only on the size of the former austenite grains when the base material is heated above 1400 ℃, but also on the amount and shape of the ferrite precipitated at the old austenite grain boundaries. Will be. That is, in view of the toughness of the weld heat affected zone, it is important to keep the amount of ferrite at 70% or more and the size to 20 μm or less. In particular, it is important to induce the transformation of polygonal ferrite and acicular ferrite in the austenite mouth. In the present invention, AlN, Fe 23 (B, C) 6 , BN precipitates are used for this purpose.

이하, 본 발명을 강재의 조성과 그 제조방법으로 구분하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by dividing the steel composition and its manufacturing method.

[용접 구조용 강재의 조성][Composition of Welding Structural Steels]

·탄소(C)의 함량은 0.03∼0.17%로 하는 것이 바람직하다.It is preferable to make content of carbon (C) into 0.03 to 0.17%.

C의 함량이 0.03% 미만인 경우에는 구조용 강으로서의 강도확보가 불충분하다. 또한, C가 0.17%를 초과하는 경우에는 냉각중 상부 베이나이트, 마르텐사이트 및 퇴화 퍼얼라이트(degenerate pearlite)등의 인성에 취약한 미세조직이 변태되어 구조용 강재의 저온충격인성을 저하시키고, 또한 용접부의 경도 또는 강도를 증가시켜 인성열화 및 용접균열의 생성을 초래한다. If the content of C is less than 0.03%, securing strength as a structural steel is insufficient. In addition, when C exceeds 0.17%, microstructures susceptible to toughness such as upper bainite, martensite and degenerate pearlite during transformation are transformed to lower the low temperature impact toughness of structural steel, and Increasing hardness or strength results in toughness degradation and generation of weld cracks.

·실리콘(Si)의 함량은 0.01-0.5%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of silicon (Si) is preferably limited to 0.01-0.5%.

Si의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 제강과정에서 용강의 탈산효과가 불충분하고 강재의 내부식성을 저하시키며, 0.5%를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화되고, 압연후 냉각시 소입성 증가에 따른 도상 마르텐사이트의 변태를 촉진시켜 저온충격인성을 저하시킨다. If the Si content is less than 0.01%, the deoxidation effect of the molten steel is insufficient during steelmaking and the corrosion resistance of the steel is deteriorated. If the content of Si is more than 0.5%, the effect is saturated, and the degree of quenchability during cooling after rolling is increased. It promotes the transformation of martensite and lowers the low temperature impact toughness.

·망간(Mn)의 함량은 0.4-2.0%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of manganese (Mn) is preferably limited to 0.4-2.0%.

Mn은 강중에서 탈산작용을 하고, 용접성, 열간가공성 및 강도를 향상시키는 유효한 원소이다. Mn은 기지조직내에 치환형 고용체를 형성하여 기지를 고용강화시켜 강도 및 인성을 확보하는데, 이를 위해서는 0.4%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 Mn의 함유량이 2.0%를 초과하는 경우에는, 고용강화 효과보다는 망간편석에 의한 조직불균질로 용접열영향부 인성에 유해한 영향을 미친다. 또한, 강의 응고시, 편석기구에 따라 거시편석 및 미시편석이 일어나 압연시 중심부에 중심편석대의 형성을 조장하여 모재의 중심부에 저온변태 조직을 생성시키는 원인으로 작용한다. 특히, 망간은 Ti계 산화물 주위에 MnS형태로 석출하여 용접열영향부 인성개선에 유효한 침상형 및 다각형 형상의 페라이트 생성에 영향을 미치는 원소이다.Mn is an effective element which deoxidizes in steel and improves weldability, hot workability, and strength. Mn forms a substituted solid solution in the matrix to strengthen the matrix to secure the strength and toughness. For this purpose, Mn is preferably added at least 0.4%. However, when the Mn content is more than 2.0%, it has a detrimental effect on the toughness of the weld heat affected zone due to tissue heterogeneity due to manganese segregation rather than a solid solution strengthening effect. In addition, when the steel solidifies, macro segregation and micro segregation occur depending on the segregation mechanism, which promotes the formation of a central segregation zone in the center of rolling, thereby causing a low temperature transformation structure in the center of the base metal. In particular, manganese is an element that precipitates in the form of MnS around the Ti-based oxide and affects the formation of acicular and polygonal ferrites effective for improving the toughness of the weld heat affected zone.

·알루미늄(Al)의 함량은 0.0005-0.1%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of aluminum (Al) is preferably limited to 0.0005-0.1%.

Al은 탈산에 필요한 원소일 뿐만 아니라, 강중에 미세한 AlN석출물을 형성시키는데 필수불가결한 원소이다. 또한, Al은 산소와 반응하여 Al산화물을 형성하는 원소이므로, Ti가 산소와 반응하지 않고 미세 TiN석출물을 형성하도록 하기 위해서는 필요한 원소이다. 미세한 AlN석출물을 형성시키기 위해서는, 상기 Al을 0.0005%이상 첨가해야 하지만, 그 함량이 0.1%를 초과하는 경우에는 AlN을 석출시키고 남은 고용Al의 용접열영향부 냉각과정에서 인성에 취약한 위드만스테튼 페라이트(Widmanstatten ferrite) 및 도상 마텐사이트의 생성을 조장하여 대입열 용접열영향부의 인성을 저하시킨다. Al is not only an element necessary for deoxidation, but also an indispensable element for forming fine AlN precipitates in steel. In addition, Al is an element which reacts with oxygen to form an Al oxide, and thus is necessary for Ti to form fine TiN precipitates without reacting with oxygen. In order to form a fine AlN precipitate, the Al should be added 0.0005% or more, but if the content exceeds 0.1%, Weedman Stetten is vulnerable to toughness during the cooling of the welding heat affected zone of AlN precipitated and the remaining solid Al It promotes the production of ferrite (Widmanstatten ferrite) and phase martensite to lower the toughness of the high heat input welding heat affected zone.

·티타늄(Ti)의 함량은 0.005-0.2%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of titanium (Ti) is preferably limited to 0.005-0.2%.

Ti는 N과 결합하여 고온에서 안정한 미세 TiN석출물을 형성시키기 때문에 본 발명에서는 필수불가결한 원소이다. 이러한 미세한 TiN 석출효과를 얻기 위해서는, Ti을 0.005%이상 첨가하여야 하지만, 그 함량이 0.2%를 초과하면 용강중에서 조대한 TiN석출물 및 Ti산화물이 형성되어 용접열영향부 오스테나이트 결정립성장을 억제하지 못하기 때문에 바람직하지 않다. Ti is indispensable in the present invention because it combines with N to form fine TiN precipitates that are stable at high temperatures. In order to obtain such a fine TiN precipitation effect, Ti should be added more than 0.005%, but when the content exceeds 0.2%, coarse TiN precipitates and Ti oxides are formed in molten steel, which does not inhibit austenite grain growth of the weld heat affected zone. It is not preferable because it is.

·붕소(보론, B)의 함량은 0.0003-0.01%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of boron (boron, B) is preferably limited to 0.0003-0.01%.

B은 BN석출물을 형성하여 구오스테나이트 결정립의 성장을 방해하고 결정입계 및 입내에서 Fe탄붕화물을 형성하여 인성이 우수한 침상형 및 다각형의 페라이트 변태를 촉진한다. B 함유량이 0.0003%미만인 경우에는 이러한 효과를 기대할 수 없으며, 0.01%를 초과하면 소입성이 증가하여 용접열영향부의 경화 및 저온균열이 발생할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다. B forms a BN precipitate, which hinders the growth of the old austenite grains and forms Fe carbide in the grain boundary and in the mouth to promote ferrite transformation of acicular and polygons having excellent toughness. If the B content is less than 0.0003%, such an effect cannot be expected, and if it exceeds 0.01%, it is not preferable because the hardenability increases due to hardening and low temperature cracking of the weld heat affected zone.

·질소(N)의 함량은 0.008-0.03%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of nitrogen (N) is preferably limited to 0.008-0.03%.

N은 TiN, AlN, BN, VN, NbN등을 형성시키는데 필수불가결한 원소로, 대입열 용접시 용접열영향부의 오스테나이트 결정립 성장을 최대로 억제시키고 TiN, AlN, BN, VN, NbN 등의 석출물양을 증가시킨다. 특히, TiN 및 AlN석출물의 크기 및 석출물 간격, 석출물 분포, 산화물과의 복합석출 빈도수, 석출물 자체의 고온 안정성등에 현저한 영향을 미치기 때문에, 그 함량은 0.008%이상으로 설정하는 것이 바람직하지다. 그러나, N의 함량이 0.03%를 초과하면 그 효과가 포화되고, 용접열영향부내에 분포하는 고용질소량의 증가로 인해 인성을 저하시키며 용접시 희석에 따른 용접금속중에 혼입되어 용접금속의 인성저하를 초래하기 때문에, 상한을 0.03%로 제한하는 것이 바람직하다.N is an indispensable element for forming TiN, AlN, BN, VN, NbN, etc., and it suppresses austenite grain growth of welding heat affected zone at the time of high heat input welding and precipitates such as TiN, AlN, BN, VN, NbN Increase the amount. In particular, the content of TiN and AlN precipitates and the spacing of precipitates, the distribution of precipitates, the frequency of complex precipitation with oxides, the high temperature stability of the precipitates themselves, etc. have a significant influence, so the content is preferably set to 0.008% or more. However, when the N content exceeds 0.03%, the effect is saturated, toughness is reduced due to the increase in the amount of solid solution nitrogen distributed in the weld heat affected zone, and it is mixed in the weld metal due to dilution during welding to reduce the toughness of the weld metal. It is preferable to limit the upper limit to 0.03% because of this.

·텅스텐(W)의 함량은 0.001-0.2%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of tungsten (W) is preferably limited to 0.001-0.2%.

W은 열간압연 이후 텅스텐 탄화물(WC)로 모재에 균일하게 석출되어 페라이트변태후 페라이트 결정립 성장을 효과적으로 억제하고, 또한 용접열영향부의 가열 초기 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하는 원소이다. 그 함량이 0.001%미만인 경우에는 열간압연후 냉각시 페라이트 결정립성장 억제를 위한 텅스텐 탄화물이 적게 분포하게 되고, 0.2%보다 많이 첨가된 경우에는 그 효과가 포화되기 때문에 바람직하지 못하다.W is an element that uniformly precipitates in the base material as tungsten carbide (WC) after hot rolling to effectively suppress ferrite grain growth after ferrite transformation, and also suppress growth of austenite grains in the initial heating of the weld heat affected zone. If the content is less than 0.001%, the tungsten carbide for inhibiting ferrite grain growth is less distributed during the hot rolling and it is not preferable because the effect is saturated when more than 0.2% is added.

·인(P) 및 황(S)의 함량은 0.030%이하로 제한하는 것이 바람직하다. The content of phosphorus (P) and sulfur (S) is preferably limited to 0.030% or less.

P는 압연시 중심편석 및 용접시 고온균열을 조장하는 불순원소이기 때문에 가능한 한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 모재인성, 용접열영향부 인성 향상 및 중심편석 저감을 위해서는 0.03%이하로 관리하는 것이 좋다. P is preferably as low as possible because it is an impurity element that promotes central segregation during rolling and hot cracking during welding. In order to improve the toughness of the base metal, the toughness of the weld heat affected zone, and to reduce the center segregation, it is recommended to manage it to 0.03% or less.

S는 다량으로 존재하는 경우 FeS 등의 저융점화합물을 형성시키기 때문에 가능한 한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 모재인성, 용접열영향부 인성 및 중심편석 저감을 위해서는 S함량을 0.03%이하로 하는 것이 좋다. 그런데, 황의 경우에는 Ti계 산화물 주위에 MnS형태로 석출하여 용접열영향부 인성개선에 유효한 침상형 및 다각형 형상의 페라이트 생성에 영향을 미치기도 하므로, 용접시 고온균열을 고려할 경우 보다 바람직한 범위로는 0.003%에서 0.03%이하로 제한하는 것이 바람직하다.Since S forms a low melting point compound such as FeS when present in a large amount, it is preferable to manage S as low as possible. In order to reduce the base material toughness, weld heat affected zone toughness and central segregation, it is recommended that the S content be 0.03% or less. However, in the case of sulfur, it precipitates in the form of MnS around the Ti-based oxide and thus affects the formation of needle-shaped and polygonal ferrites, which are effective for improving the toughness of the weld heat affected zone. It is desirable to limit the amount from 0.003% to 0.03% or less.

·산소(O)는 0.005%이하로 하는 것이 바람직하다. Oxygen (O) is preferably at most 0.005%.

산소가 0.005% 초과하는 경우에는 Ti원소가 용강중에서 Ti산화물로 형성되어 TiN석출물을 형성하지 못하기 때문에 바람직하지 못하며 또한 조대한 Fe산화물 및 Al산화물 등과 같은 개재물이 형성되어 모재의 인성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다.If the oxygen content exceeds 0.005%, the Ti element is not preferable because the Ti element is formed of Ti oxide in molten steel and thus does not form a TiN precipitate. Also, inclusions such as coarse Fe oxide and Al oxide are formed, which adversely affects the toughness of the base metal. It is not desirable because it is crazy.

·Ti/N의 비는 1.2∼2.5로 하는 것이 바람직하다.The ratio of Ti / N is preferably 1.2 to 2.5.

본 발명에서 Ti/N비를 2.5이하로 낮추는데, 이는 2가지 장점이 있다. 첫째, TiN석출물의 개수를 증가시키면서 균일하게 분포시킬 수 있는 것이다. 즉, 동일 Ti함량에서 질소함량을 증가시키면 연주과정중 냉각과정에서 고용되어 있는 모든 Ti원자가 질소원자와 결합하여 미세한 TiN석출물이 좁은 간격으로 분포하게 되는 것이다. 둘째, 고온에서의 안정성을 나타내는 용해도적(Solubility Product)이 작아서 상기 Ti의 재고용을 막을 수 있는 것이다. 즉, 고질소 환경에서 Ti은 고용되기 보다는 N와 결합하려는 성질이 강하므로, TiN 석출물이 고온에서 안정해진다. 그러나, Ti/N비가 1.2 미만으로 되면 모재의 고용질소량이 증가하여 용접열향부의 인성에 유해하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, Ti/N비가 2.5보다 높은 경우에는 제강과정인 용강중에서 조대한 TiN이 정출되어 TiN의 균일한 분포가 얻어지지 않으며, 또한 TiN으로 석출하지 않고 남은 잉여의 Ti이 고용상태로 존재하여 용접열영향부 인성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. In the present invention, the Ti / N ratio is lowered to 2.5 or less, which has two advantages. First, it is possible to distribute uniformly while increasing the number of TiN precipitates. In other words, if the nitrogen content is increased at the same Ti content, all Ti atoms that are employed in the cooling process during the playing process are combined with the nitrogen atoms to distribute fine TiN precipitates at narrow intervals. Secondly, the solubility product showing stability at high temperature is small, thereby preventing re-use of the Ti. That is, in a high nitrogen environment, Ti has a stronger tendency to bind with N rather than solid solution, so that the TiN precipitate becomes stable at high temperature. However, when the Ti / N ratio is less than 1.2, it is not preferable because the amount of solid solution nitrogen in the base material increases, which is detrimental to the toughness of the weld heat-directed portion. On the other hand, if the Ti / N ratio is higher than 2.5, coarse TiN is crystallized in molten steel, which is a steelmaking process, and a uniform distribution of TiN is not obtained. It is not preferable because it adversely affects the impact toughness.

·N/B의 비는 10∼40으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable to make ratio of N / B into 10-40.

본 발명에서 N/B비가 10미만이면 용접후 냉각과정중에 오스테나이트 결정입계에서 다각형의 페라이트 변태를 촉진하는 BN의 석출량이 불충분하며, N/B비가 40을 초과하는 경우에는 그 효과가 포화되며 고용질소량이 증가하여 용접열영향부의 인성을 저하시키기 때문이다. In the present invention, if the N / B ratio is less than 10, the precipitation amount of BN which promotes the ferrite transformation of polygons at the austenite grain boundary during the cooling process after welding is insufficient, and when the N / B ratio exceeds 40, the effect is saturated and dissolved. This is because the amount of nitrogen is increased to lower the toughness of the weld heat affected zone.

·Al/N의 비는 2.5∼7로 하는 것이 바람직하다.It is preferable to make Al / N ratio into 2.5-7.

본 발명에서 Al/N비가 2.5미만인 경우에는 침상형 페라이트 변태를 유도하기 위한 AlN석출물의 분포가 불충분하고, 용접열영향부의 고용질소량이 증가하여 용접균열이 발생할 가능성이 있으며, Al/N비가 7초과의 경우에는 그 효과가 포화된다. In the present invention, when the Al / N ratio is less than 2.5, AlN precipitates for inducing needle-like ferrite transformation are insufficient, and the amount of solid solution nitrogen in the weld heat affected zone may increase, resulting in a weld crack, and an Al / N ratio of more than 7 In the case the effect is saturated.

·(Ti+2Al+4B)/N의 비는 6.5∼14로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that ratio of (Ti + 2Al + 4B) / N is 6.5-14.

본 발명에서 (Ti+2Al+4B)/N의 비가 6.5미만인 경우 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립 성장억제, 결정입계에서의 미세한 다각형 페라이트 생성, 고용질소량, 결정입내에서의 침상형 및 다각형의 페라이트 생성 및 조직분율의 제어를 위한 TiN, AlN, BN, VN 석출물의 크기 및 분포개수가 불충분하며, (Ti+2Al+4B)/N이 14를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화된다. 한편, V이 첨가되는 경우에는, (Ti+2Al+4B+V)/N의 비를 7~17로 설정하는 것이 바람직하다.In the present invention, when the ratio of (Ti + 2Al + 4B) / N is less than 6.5, the growth inhibition of the austenite grain growth of the weld heat affected zone, the generation of fine polygonal ferrite at the grain boundary, the amount of solid solution nitrogen, the needle shape in the grain and the polygonal ferrite The size and number of distributions of TiN, AlN, BN, and VN precipitates for formation and control of the tissue fraction are insufficient, and the effect is saturated when (Ti + 2Al + 4B) / N exceeds 14. On the other hand, when V is added, it is preferable to set the ratio of (Ti + 2Al + 4B + V) / N to 7-17.

상기와 같이 조성되는 강재(모재)와 열영영향부의 인성을 보다 개선시키기 위해 V을 추가로 첨가하는데, 이 바나듐(V)의 함량은 0.01-0.2%로 제한하는 것이 바람직하다. V은 N와 결합해 VN을 형성하여 용접열영향부에서 페라이트 형성을 촉진시키는 원소이며, VN는 단독으로 석출하거나 TIN석출물에 석출하여 페라이트 변태를 촉진시킨다. 또한 V은 C과 결합하여 VC를 형성하는데, 이러한 VC탄화물은 페라이트 변태후 페라이트 결정립 성장을 억제하는 역할을 한다. V함유량이 0.01%미만에서는 VN석출량이 작기 때문에 용접열영향부에서 페라이트 변태촉진 효과를 얻기가 힘들다. 한편 0.2%를 초과하면 모재 및 용접열영향부(HAZ)의 인성열화를 초래하고 용접경화성을 향상시켜 용접저온균열 발생위험이 있기 때문에 바람직하지 않다.In order to further improve the toughness of the steel material (base material) and the heat-affected portion formed as described above, V is further added, and the content of this vanadium (V) is preferably limited to 0.01-0.2%. V is an element that combines with N to form VN to promote ferrite formation in the weld heat affected zone, and VN precipitates alone or precipitates in TIN precipitates to promote ferrite transformation. In addition, V combines with C to form VC, which acts to inhibit ferrite grain growth after ferrite transformation. When the V content is less than 0.01%, it is difficult to obtain the ferrite transformation promoting effect in the weld heat affected zone because the VN deposition amount is small. On the other hand, exceeding 0.2% is not preferable because it causes toughness of the base metal and the weld heat affected zone (HAZ) and improves the weld hardenability, which may cause the low temperature crack of the weld.

또한, V/N의 비는 0.3∼9로 하는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable to make ratio of V / N into 0.3-9.

본 발명에서 V/N비가 0.3미만인 경우에는 용접열영향부 인성개선을 위한 TiN+MnS석출물 경계에 석출하여 분포하는 적정 VN석출물 개수 및 크기를 확보하기 어렵다. 반면에, V/N비가 9를 초과하는 경우에는, TiN+MnS석출물 경계에 석출하는 VN석출물의 크기가 조대화되어 오히려 TiN+MnS복합석출물 경계에 석출되는 VN석출빈도수가 감소하기 때문에 용접열영향부의 인성에 유효한 페라이트 상분율을 감소시킨다. In the present invention, when the V / N ratio is less than 0.3, it is difficult to secure an appropriate number and size of VN precipitates deposited and distributed at the TiN + MnS precipitate boundary for improving the toughness of the weld heat affected zone. On the other hand, when the V / N ratio exceeds 9, the weld heat influences because the size of the VN precipitates deposited at the TiN + MnS precipitate boundary is coarsened, and the number of VN precipitations deposited at the TiN + MnS composite precipitate boundary is reduced. Reduce the ferrite phase fraction effective for negative toughness.

상기와 같이 조성되는 강에 본 발명에서는 기계적성질을 보다 향상시키기 위해, Ni, Cu, Nb, Mo, Cr의 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상을 추가로 첨가한다. In the present invention, in order to further improve the mechanical properties in the steel composition as described above, one or more selected from the group of Ni, Cu, Nb, Mo, Cr is further added.

·니켈(Ni)의 함량은 0.1-3.0%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of nickel (Ni) is preferably limited to 0.1-3.0%.

Ni은 고용강화에 의한 모재의 강도 및 인성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Ni이 0.1% 이상 첨가되어야 하지만, 그 함량이 3.0%를 초과하면 소입성을 증가시켜 용접열영향부의 인성을 저하시키고 용접열영향부 및 용접금속에서 고온균열의 발생 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다.Ni is an effective element for improving the strength and toughness of the base material by solid solution strengthening. To achieve this effect, Ni should be added more than 0.1%, but if the content exceeds 3.0%, the hardenability increases to decrease the toughness of the weld heat affected zone, and there is a possibility of high temperature crack in the weld heat affected zone and the weld metal. Because it is not desirable.

·구리(Cu)의 함량은 0.1-1.5%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of copper (Cu) is preferably limited to 0.1-1.5%.

Cu는 기지에 고용되어 고용강화로 인한 모재의 강도 및 인성확보에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Cu가 0.1% 이상 첨가되어야 하지만 그 함량이 1.5%를 초과하면 용접열영향부에서 소입성을 증가시켜 인성을 저하시키며 용접열영향부 및 용접금속에서 고온균열을 조장시키기 때문에 바람직하지 못하다. 특히, 상기 Cu는 황과 함께 Ti계 산화물 주위에 CuS형태로 석출하여 용접열영향부 인성개선에 유효한 침상형 및 다각형 형상의 페라이트 생성에도 영향을 미치므로, 그 함량을 0.3-1.5%로 하는 것이 바람직하다. Cu is an element that is effective at securing the strength and toughness of the base material due to solid solution at the base. In order to achieve this effect, Cu should be added more than 0.1%, but if the content exceeds 1.5%, it is desirable because it increases the hardenability in the weld heat affected zone and lowers the toughness and promotes high temperature crack in the weld heat affected zone and the weld metal. I can't. In particular, the Cu precipitates in the form of CuS around the Ti-based oxide together with sulfur, thereby affecting the formation of needle-shaped and polygonal ferrites, which are effective for improving the toughness of the weld heat affected zone, and thus the content is 0.3-1.5%. desirable.

또한, Cu와 Ni을 복합첨가하는 경우 이들의 합계는 3.5%미만으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 3.5%를 초과하는 경우, 소입성이 커져서 용접열영향부 인성 및 용접성에 악영향을 초래하기 때문이다.In addition, when adding Cu and Ni compositely, it is preferable to make these sum total less than 3.5%. The reason for this is that when it exceeds 3.5%, the hardenability becomes large, which adversely affects the weld heat affected zone toughness and weldability.

·니요븀(Nb)의 함량은 0.01-0.10%로 제한하는 것이 바람직하다. The content of niobium (Nb) is preferably limited to 0.01-0.10%.

Nb는 모재 강도확보의 관점에서 유효한 원소로, 이러한 효과는 Nb함유량이 0.01%미만에서는 얻을 수 없다. 한편, 0.1%를 초과하면 조대한 NbC의 단독석출을 초래하여 모재의 인성에 유해하게 되므로 바람직하지 못하다. Nb is an effective element from the viewpoint of securing the base material strength, and this effect cannot be obtained when the Nb content is less than 0.01%. On the other hand, if it exceeds 0.1%, it causes undesired precipitation of coarse NbC, which is detrimental to the toughness of the base metal.

·크롬(Cr)은 0.05∼1.0%로 하는 것이 바람직하다. Chromium (Cr) is preferably made 0.05 to 1.0%.

Cr은 소입성을 증가시키고 또한 강도를 향상시키는데, 그 함유량이 0.05% 미만인 경우에는 강도를 얻을 수 없고, 1.0%를 초과하는 경우 모재 및 HAZ인성열화를 초래한다.Cr increases the hardenability and also improves the strength, when the content is less than 0.05%, strength cannot be obtained. Exceeding 1.0% results in degradation of the base metal and HAZ toughness.

·몰리브덴(Mo)은 0.05-1.0%로 하는 것이 바람직하다. Molybdenum (Mo) is preferably 0.05-1.0%.

Mo은 소입성 증가 및 강도향상의 효과가 있는 원소로, 그 함량은 강도확보를 위해 0.05% 이상으로 설정하는 것이 바람직하지만, HAZ경화 및 용접저온균열을 억제하기 위해서는 Cr과 마찬가지로 그 상한을 1.0%로 하는 것이 바람직하다.Mo is an element that has an effect of increasing hardenability and improving strength. The content of Mo is preferably set to 0.05% or more for securing strength, but in order to suppress HAZ hardening and welding low temperature cracking, the upper limit thereof is 1.0%. It is preferable to set it as.

또한, 본 발명에서는 가열시에 오스테나이트의 입성장억제를 위해 Ca, REM의 1종 또는 2종을 추가로 첨가한다. In addition, in the present invention, one or two kinds of Ca and REM are further added to suppress grain growth of austenite during heating.

Ca 및 REM은 고온안정성이 우수한 산화물을 형성시켜 모재내에서 가열시 오스테나이트 결정립 성장을 억제하고 용접열영향부의 인성을 향상시킨다. 또한, Ca은 제강시 조대한 MnS형상을 제어하는 효과가 있다. 이를 위해, 칼슘(Ca)은 0.0005%이상, REM은 0.005%이상 첨가하는 것이 좋으나, Ca이 0.005% REM이 0.05%를 초과하는 경우 대형개재물 및 클러스터(cluster)를 생성시켜 강의 청정도를 해치게 된다. REM으로서는 Ce, La, Y 및 Hf등의 1종 또는 2종이상을 사용하여도 무방하고, 어느 것도 상기 효과를 얻을 수 있다.Ca and REM form an oxide having excellent high temperature stability, thereby suppressing austenite grain growth when heated in the base metal and improving the toughness of the weld heat affected zone. In addition, Ca has the effect of controlling the coarse MnS shape during steelmaking. To this end, it is preferable to add more than 0.0005% of calcium (Ca) and more than 0.005% of REM, but if Ca exceeds 0.005% of REM of more than 0.05%, large inclusions and clusters are generated to harm the cleanliness of the steel. As REM, 1 type, or 2 or more types, such as Ce, La, Y, and Hf, may be used, and any of the above effects can be obtained.

[용접 구조용 강재의 제조방법][Method of manufacturing welded structural steel]

·정련(탈산, 탈가스)공정Refining (Deoxidation, Degassing) Process

일반적으로 강의 정련공정은 전로에서 1차정련한 다음, 전로의 용강을 래들로 출강하여 2차정련하는 노외정련으로 구성되는데, 용접구조용 강재와 같이 후물재에서는 노외정련 다음에 탈가스처리(RH공정)를 행한다. 보통 탈산은 1차 정련과 2차정련 사이에서 이루어진다. In general, the steel refining process consists of an out-of-furnace refining process after the first refining of the converter and the second refining of the molten steel of the converter by ladle. ). Usually deoxidation takes place between primary and secondary refining.

본 발명의 특징은, 이러한 탈산공정에서 용존산소를 적정수준 이하로 조절한 다음 Ti를 첨가함으로써, Ti를 산화물로 형성하지 않고 용강중에 대부분 고용되도록 한다는 점에 있다. 이를 위해서는 Ti보다 탈산력이 큰 원소를 Ti투입전에 투입하여 탈산하는 것이 바람직하다. 탈산제의 탈산력은 아래와 같다. A feature of the present invention is that in such a deoxidation process, the dissolved oxygen is adjusted to an appropriate level or lower, and then Ti is added, so that Ti is mostly dissolved in molten steel without forming Ti as an oxide. For this purpose, it is preferable to inject and deoxidize an element having a greater deoxidizing power than Ti before adding Ti. The deoxidizing power of the deoxidizer is as follows.

Cr < Mn < Si < Ti < Al < REM < Zr < Ca ≒ MgCr <Mn <Si <Ti <Al <REM <Zr <Ca ≒ Mg

용존산소량은 산화물의 생성거동에 따라 크게 영향을 받는데, 산소와의 친화력이 큰 탈산제 일수록 용강중 산소와 결합하는 속도가 매우 빠르다. 따라서, Ti을 첨가하기 전에 이 보다 탈산력이 큰 원소를 이용하여 탈산을 행하면, Ti이 산화물을 형성하는 것을 최대한 방지할 수 있는 것이다. 물론, Ti보다 탈산력이 큰 원소(Al)를 투입하기 전에, 강의 5대원소인 Mn, Si 등을 투입하여 탈산하고, 이어서 Al을 투입하여 탈산하면, 탈산제의 투입량을 줄일 수 있어 바람직하다. The amount of dissolved oxygen is greatly influenced by the formation behavior of the oxide, and the deoxidizer having a high affinity with oxygen has a very high rate of bonding with oxygen in the molten steel. Therefore, if deoxidation is performed using an element having a greater deoxidizing power before adding Ti, it is possible to prevent Ti from forming an oxide as much as possible. Of course, before the addition of the element (Al), which has a greater deoxidizing power than Ti, by adding and deoxidizing Mn, Si and the like, which are the five major elements of steel, and then deoxidizing by adding Al, the amount of deoxidizer added is preferable.

한편, 용강중에서 개재물의 부상분리는 일반적으로 다음과 같은 순서로 진행된다고 알려져 있다. (용강중에서 탈산원소의 용해)→(개재물이 핵생성)→(개재물의 성장)→(개재물간의 충돌 등에 의한 계속적인 성장과 부상)→(용강표면에서의 슬래그로의 흡수제거) 즉, 개재물의 종류에 따라 각 단계의 진행속도가 달라지기 때문에, 강탈산원소를 이용하여 탈산하면 보다 쉽게 용존산소량 낮출 수 있다. On the other hand, floating separation of inclusions in molten steel is generally known to proceed in the following order. (Dissolution of deoxygenation element in molten steel) → (Involvement of nucleation) → (Growth of inclusions) → (Continuous growth and injury due to collisions between inclusions) → (Removal of slag from slag on molten steel surface) Since the speed of each step varies depending on the type, deoxidation using a strong deoxidation element can lower the dissolved oxygen amount more easily.

본 발명에서는 Ti의 투입전에 강탈산원소를 투입하여 용존산소량을 가능한 낮게 하는데, 용강중에 고용되어 있는 Ti량을 극대화시키기 위해서는 적어도 30ppm이하로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 용존산소량이 30ppm를 초과하면 Ti첨가시 용강중의 산소와 Ti이 결합하여 Ti산화물이 형성되기 쉬워 고용Ti량이 감소하기 때문이다.In the present invention, the amount of dissolved oxygen is added as low as possible by injecting a strong deoxidation element before the introduction of Ti, and in order to maximize the amount of Ti dissolved in molten steel, it is preferable to set it as at least 30 ppm or less. The reason for this is that when the dissolved oxygen amount exceeds 30 ppm, the oxygen in the molten steel and Ti are combined to form Ti oxide easily when Ti is added, and the amount of solid solution Ti decreases.

한편, 제강에서 널리 쓰이는 '스토크(stoke)법칙'에 따르면, 개재물의 밀도가 클수록 개재물 부상은 어려워지는데, 제강과정의 탈산과정중 형성되는 개재물은 매우 복잡한 구상형태를 띠고 있어 개재물에 비해 밀도가 크고 부상이 어렵다. 이에 따라 강중에 개재물이 증가하게 되므로, 밀도가 큰 개재물을 형성하는 탈산원소를 투입하는 것이 산화물 분포에 따른 부가적 잇점로 활용할 수 있으나, 본 발명에 있어서 개재물의 밀도차이에 의한 영향은, 본 발명의 효과에 아무런 영향을 미치지 않는다.On the other hand, according to the 'Stoke Law' widely used in steelmaking, the higher the density of inclusions, the more difficult the inclusions are. Injuries are difficult As the inclusions increase in the steel, the addition of a deoxidation element forming a high density inclusion may be used as an additional advantage according to the distribution of oxides. Has no effect on the effect.

본 발명에 따라 용존산소량을 조정한 다음, Ti을 10분이내에 첨가하여 그 함량이 0.005-0.2%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 만일, 탈산후 용강중에 Ti이 0.005%미만 함유되어 있으면, 주조과정에서 미세한 TiN을 다량 형성시키기 어렵고, 0.2%보다 많이 함유되어 있으면 그 효과가 포화되고 TiN이 조대화되어 오스테나이트 결정립 억제효과를 기대하기 어렵다. 또한 Ti의 첨가를 10분이내로 하는 이유는, Ti투입후 시간이 경과할수록 Ti산화물이 생성되어 고용 Ti량이 감소하기 때문이다. 정련공정에서 진공탈가스처리('RH')가 행해지는 경우에는, Ti의 첨가을 진공탈가스 처리 전 또는 그 후의 어디에서도 가능하다. After adjusting the amount of dissolved oxygen according to the present invention, it is preferable to add Ti within 10 minutes so that the content is 0.005-0.2%. If less than 0.005% of Ti is contained in the molten steel after deoxidation, it is difficult to form a large amount of fine TiN in the casting process, and if it contains more than 0.2%, the effect is saturated and the TiN is coarsened to expect the austenite grain suppression effect. Difficult to do The reason for adding Ti within 10 minutes is that Ti oxide is generated and the amount of solid solution Ti decreases as the time after Ti is added. In the case where the vacuum degassing treatment ('RH') is performed in the refining process, the addition of Ti can be performed either before or after the vacuum degassing treatment.

·주조공정Casting process

본 발명에서는 상기와 같이 정련처리한 용강을 연속주조하여 슬라브로 만든다. 연속주조는 고질소강에서 주편표면크랙의 발생 가능성이 높다는 점을 고려하여 저속으로 주조하고 2차냉각대에서 약냉조건을 부여하는 것이 생산성 향상측면에서 바람직하다. 2차냉각대에서 냉각조건은 TiN석출물의 미세화와 균일한 분포에도 영향을 미치는 중요한 인자이다. In the present invention, the molten steel refined as described above is continuously cast into slabs. Continuous casting is preferable from the viewpoint of productivity improvement by casting at low speed and giving a weak cooling condition in the secondary cooling zone in consideration of the high possibility of occurrence of cast surface cracks in high nitrogen steel. Cooling conditions in the secondary cooling zone are important factors affecting the refinement and uniform distribution of TiN precipitates.

본 발명의 연구에 따르면, 연속주조속도는 저속인 1.2m/min이하 보다 바람직하게는 약 0.9∼1.2m/min으로 하는 것이다. 그 이유는 주조속도가 0.9m/min미만의 경우에 주편표면크랙에는 유리하나 생산성이 떨어지며, 1.2m/min 보다 빠르면 주편표면크랙 발생가능성이 높다. According to the study of the present invention, the continuous casting speed is less than 1.2 m / min at low speed, more preferably about 0.9 to 1.2 m / min. The reason is that when the casting speed is less than 0.9m / min, it is advantageous for cast surface cracks, but productivity is lowered. When it is faster than 1.2m / min, cast surface cracks are more likely to occur.

또한, 2차냉각대에서 비수량은 가능한 약냉 즉, 0.3∼0.35ℓ/kg으로 하는 것이 좋다. 비수량이 0.3ℓ/kg 미만의 경우 TiN석출물의 조대화로 본 발명의 효과를 보이기 위한 TiN의 적정 크기 및 개수를 제어하기 어렵다. 또한, 비수량이 0.35ℓ/kg를 초과할 경우 TiN 석출물의 석출빈도수가 적어 본 발명의 효과를 보이기 위한 TiN석출물 개수, 크기 등을 제어하기 어렵다. In the secondary cooling zone, the specific water amount is preferably as low as possible, that is, 0.3 to 0.35 l / kg. When the specific amount is less than 0.3 L / kg, it is difficult to control the proper size and number of TiN for showing the effect of the present invention by coarsening TiN precipitates. In addition, when the specific water content exceeds 0.35L / kg, the precipitation frequency of the TiN precipitates is small, and it is difficult to control the number, size, and the like of TiN precipitates for showing the effects of the present invention.

·열간압연공정Hot rolling process

본 발명에서는 이상역 제어압연을 통해 페라이트 결정립을 세립화할 수 있는 압연조건을 설정하는데, 특징이 있다. In the present invention, there is a feature to set the rolling conditions that can refine the ferrite grains through the abnormal reverse control rolling.

본 발명에서는 침질처리를 위해 슬라브를 가열한 다음에, 오스테나이트 재결정역 온도에서 50% 이상의 압연비로 열간압연하는 것이 바람직하다. 오스테나이트 재결정역온도는 강조성과 그 이전의 압하량 등에 영향을 받는데, 본 발명의 강조성에 통상의 압하량을 고려할 때 본 발명에서 오스테나이트 재결정역 온도는 약 1000∼850℃구간이다. 재결정역 미만의 온도(약 850℃)에서는 미재결정역이기 때문에 압연시 연신된 오스테나이트로의 조직이 변형이 되어 냉각시 미세한 페라이트를 확보하기 어려우며, 재결정역 보다 높은 온도(약 1000℃)에서는 오스테나이트가 재결정된 후 결정립성장에 의한 결정립 조대화로 냉각시 미세한 페라이트 결정립의 확보가 어렵다. In the present invention, the slab is heated for the immersion treatment, and then hot rolled at a rolling ratio of 50% or more at the austenite recrystallization zone temperature. The austenite recrystallization zone temperature is influenced by the highlighting property and the previous reduction amount, and the austenite recrystallization zone temperature in the present invention is in the range of about 1000 to 850 ° C. At temperatures below the recrystallization zone (about 850 ° C), because it is an unrecrystallized zone, the structure of elongated austenite is deformed during rolling, making it difficult to secure fine ferrite during cooling, and at higher temperatures (about 1000 ° C) It is difficult to secure fine ferrite grains upon cooling due to grain coarsening by grain growth after the nitrate is recrystallized.

상기한 재결정역에서 50%이상의 압연비를 부여하여 압연하는데, 만일 압연비가 50%미만인 경우에는 오스테나이트 입내에 페라이트 핵생성 자리가 부족하여 오스테나이트 재결정에 의한 페라이트 결정립 미세화 효과가 미흡하고, 용접시 용접열영향부의 인성에 유효한 영향을 미치는 석출물 거동에 영향을 미치게 된다. In the above recrystallization zone, rolling is applied with a rolling ratio of 50% or more. If the rolling ratio is less than 50%, the ferrite nucleation site is insufficient in the austenite grain, and the ferrite grain refining effect due to the austenite recrystallization is insufficient. This affects the precipitate behavior which effectively affects the toughness of the weld heat affected zone.

상기와 같이 재결정한 다음에 이상역(Ar3∼Ae3)까지 5℃/sec이상의 속도로 냉각한다. 냉각속도가 5℃/sec미만의 경우 재결정된 미세 페라이트의 결정립성장을 초래하기 때문에 본 발명의 다음공정인 이상역 압연에서 미세한 페라이트 결정립을 확보하기 어렵다.It is cooled to a recrystallization least 5 ℃ / sec rate over the next station (Ar 3 ~Ae 3) in as described above. If the cooling rate is less than 5 ° C / sec it will be difficult to ensure the fine ferrite grains in the non-reverse rolling, which is the next step of the present invention because it leads to grain growth of the recrystallized fine ferrite.

상기와 같이 냉각한 다음에 이상역(Ar3∼Ae3)에서 40%이상의 누적압하비 또는 단일 압하비로 강압연한다. 이상역(Ar3∼Ae3)에서의 압연은 오스테나이트에서 페라이트로 변태가 되기 직전에 압연을 행하여 변형대 생성을 극대화시키고자 하는 것으로 페라이트가 열간압연에 의해 연신되고 가공발열에 의해 다시 연신된 페라이트가 재결정되어 결정립의 미세화를 달성할 수 있기 때문이다. 이때, 누적 또는 단일 압하량은 40%이상을 주어야 가능하다.The open step-down ratio of one or more of the following inverse cumulative pressure harvesters or single rolling reduction of 40% or more from the (Ar 3 ~Ae 3) to cooling as described above. The rolling in the ideal zone (Ar 3 to Ae 3 ) is to maximize the generation of strain bands by rolling just before transformation from austenite to ferrite. The ferrite is stretched by hot rolling and stretched again by work heating. This is because ferrite can be recrystallized to achieve refinement of grains. At this time, the cumulative or single reduction can be given more than 40%.

상기와 같이 이상역에서 40%이상의 압하비로 압연한 다음에, 다시 이상역에서 40%이상의 압연비로 강압연한다. 이상영역에서 세립 압연을 하기 때문에 이미 형성되어 있는 페라이트는 조대하기 때문에 다시 40%이상의 압하로 압연하여 변형된 페라이트를 재결정시켜 미세한 페라이트의 형성을 유도한다.As described above, the steel sheet is rolled at a rolling reduction ratio of 40% or more in the ideal zone, and then again rolled at a rolling ratio of 40% or more in the ideal zone. Since the fine grain is rolled in the abnormal region, the already formed ferrite is coarse, so it is rolled again to 40% or more to recrystallize the deformed ferrite to induce the formation of fine ferrite.

이상역에서 40%이상의 압연비로 재압연한 다음에 5∼10℃/sec의 속도로 상온까지 냉각한다. 냉각속도가 5℃/sec미만에서는 미세 핵생성된 페라이트가 성장할 가능성이 있어 바람직하지 못하고, 냉각속도가 10℃/sec 보다 빠른 경우에는 잔류 오스테나이트가 변태되지 못하여 잔류오스테나이트 또는 인성에 나쁜 영향을 미치는 저온조직 예를 들면, 마르텐사이트 또는 베이나이트로 변태가 일어난다. After re-rolling at a rolling ratio of 40% or more in the above-described range, the mixture is cooled to room temperature at a rate of 5 to 10 ° C / sec. If the cooling rate is less than 5 ℃ / sec, there is a possibility that the fine nucleated ferrite may grow, and if the cooling rate is faster than 10 ℃ / sec, the retained austenite is not transformed to adversely affect the residual austenite or toughness The transformation occurs with low temperature tissue such as martensite or bainite.

[강재의 조직][Organization of Steel]

·미세조직· Microstructure

본 발명에서 열간압연후 강재의 미세조직은 페라이트+펄라이트로 하고, 상기 페라이트 결정립의 크기는 10㎛이하로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 페라이트의 결정립크기가 10㎛이하로 미세할수록 대입열 용접시 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립을 미세화시킬 수 있을 뿐 아니라, 모재의 강도와 인성을 개선할 수 있다. In the present invention, after the hot rolling, the microstructure of the steel is ferrite + pearlite, and the size of the ferrite grains is preferably 10 μm or less. The reason is that the finer the grain size of the ferrite is 10 µm or less, the finer the austenite grains of the weld heat affected zone during the high heat input welding, and the strength and toughness of the base material can be improved.

또한, 페라이트+펄라이트의 복합조직에서 페라이트의 상분율이 높아질수록 모재의 인성 및 연신율 등이 증가된다. 이를 고려할 때, 상기 페라이트의 상분율은 80% 이상으로 하는 것이 좋다. In addition, the higher the percentage of ferrite in the composite structure of ferrite + perlite increases the toughness and elongation of the base material. In consideration of this, the phase fraction of the ferrite may be 80% or more.

·석출물의 분포도Distribution of precipitates

용접열영향부의 구오스테나이트 결정립은, 모재의 오스테나이트 결정립 크기가 일정할 경우 모재에 분포하는 질화물의 크기 및 그 개수 그리고, 분포에 크게 영향을 받게 된다. 또한, 대입열 이상 용접시(가열온도 1400℃이상) 모재에 분포하는 질화물의 경우 30-40%가 모재로 재고용되어 용접열영향부의 오스테나이트 결정립 성장 억제효과가 감소하기 때문에, 가열시 모재에 재고용되는 질화물들을 고려한 그 이상의 질화물들의 균일한 분포가 필요하다. 용접열영향부에서 오스테나이트의 성장을 억제하기 위해서는, 미세한 TiN 석출물을 균일하게 분포시켜 일부 석출물이 조대해지는 오스왈드 라이프닝(Ostwald ripening)현상을 억제하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 TiN석출물의 간격을 0.5㎛이하로 제어하여 TiN의 분포를 균일하게 해야 한다. The former austenite grains of the weld heat affected zone are greatly influenced by the size and number of nitrides distributed in the base metal and their distribution when the austenite grain size of the base material is constant. In addition, 30-40% of the nitrides distributed in the base material when the heat input welding is higher than the heat input temperature (above the heating temperature of 1400 ℃) are re-used as the base material, thereby reducing the austenite grain growth inhibiting effect of the welding heat affected zone. There is a need for a uniform distribution of further nitrides taking into account the nitrides that become. In order to suppress the growth of austenite in the weld heat affected zone, it is important to uniformly distribute the fine TiN precipitate to suppress the Ostwald ripening phenomenon in which some precipitates are coarsened. For this purpose, the TiN precipitates should be controlled to 0.5 μm or less to make the TiN distribution uniform.

또한, TiN의 입경 및 임계 갯수를 0.01-0.1㎛ 및 1mm2당 1.0x107개 이상으로 한정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 0.01㎛미만에서는 대입열 용접시 대부분 모재에 쉽게 재고용되어 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하는 효과가 미흡해지기 때문이며, 0.1㎛을 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립에 대한 피닝(pinning, 결정립 성장억제)효과가 적어지고 조대한 비금속개재물과 같은 거동을 하여 기계적 성질에 유해한 영향을 미치기 때문이다. 또한, 석출물의 갯수가 1mm2당 1.0x107개 미만에서는 대입열이상의 용접시 용접열영향부의 오스테나이트 결정립 크기를 임계치인 80㎛이하로 제어하기가 어렵다.In addition, it is preferable to limit the particle diameter and the critical number of TiN to 0.01-0.1 μm and 1.0 × 10 7 or more per 1 mm 2 . The reason for this is that less than 0.01 μm is easily re-used to the base metal during the high heat input welding, so that the effect of inhibiting the growth of the austenite grains is insufficient. If the thickness exceeds 0.1 μm, pinning of the austenite grains occurs. This is because the growth inhibition effect is reduced and the same behavior as coarse nonmetallic inclusions has a detrimental effect on the mechanical properties. In addition, when the number of precipitates is less than 1.0 × 10 7 per 1 mm 2 , it is difficult to control the size of the austenite grains of the weld heat-affected zone at the time of welding higher than the heat input to be less than or equal to the threshold of 80 μm.

본 발명의 열간압연공정에서는 사용자 용도에 따라 널리 알려진 핫챠지(hot charge)압연 및 직접(direct)압연을 적용할 수도 있고, 공지된 제어압연, 제어냉각등의 각종 기술을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 열간압연판의 기계적 성질을 개선하기 위해, 열처리를 적용할 수도 있다. 이와 같이 공지의 기술들을 본 발명에 적용하더라도 이는 본 발명의 단순한 변경으로서 실질적으로 본 발명의 기술사상의 범위내라고 해석하는 것은 당연하다. In the hot rolling process of the present invention, hot charge rolling and direct rolling, which are well-known according to a user's use, may be applied, and various techniques such as known control rolling and control cooling may be applied. In addition, in order to improve the mechanical properties of the hot rolled sheet produced according to the present invention, heat treatment may be applied. Thus, even if the known techniques are applied to the present invention, it is natural to interpret that this is a simple change of the present invention substantially within the technical idea of the present invention.

이하, 본발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

[실시예]EXAMPLE

표 1과 같은 성분 조성을 갖는 강종들을 시료로 하여 전로에서 용해하여 표 2, 4의 조건에 의해 슬라브로 제조하였으며, 이때 본 발명의 효과를 보이기 위한 강종별 합금성분 원소간의 구성비를 표 3에 나타내었다. Steel grades having the composition as shown in Table 1 were prepared as slabs according to the conditions of Tables 2 and 4 by melting in a converter, and the composition ratios between the alloying elements of the steel types according to the conditions of the present invention are shown in Table 3 to show the effects of the present invention. .

상기와 같이 열간압연된 판재들로부터 모재의 기계적 성질을 평가하기 위한 시험편들은 압연재의 판두께 중앙부에서 채취하였으며, 인장시험편은 압연방향, 그리고 샤피(Charpy)충격시편은 압연방향과 수직한 방향에서 채취하였다. The test pieces for evaluating the mechanical properties of the base metal from the hot rolled plates as described above were taken from the center of the plate thickness of the rolled material, the tensile test piece in the rolling direction, and the Charpy impact specimen in the direction perpendicular to the rolling direction. Was collected.

인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하였으며 인장시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5mm/mim에서 시험하였다. 충격시험편은 KS(KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 제조하였으며 이때 노치방향은 모재의 경우 압연방향의 측면 (L-T)에서 가공하였으며 용접재의 경우 용접선 방향으로 가공하였다. 또한, 용접열영향부의 최고가열온도에 따른 오스테나이트 결정립 크기를 조사하기 위하여 재현용접 모사시험장치(simulator)를 사용하여 최고가열온도(1200∼1400℃)까지 140℃/sec조건으로 가열시킨후 1초간 유지한 다음 He 가스를 이용하여 급냉시켰다. 급냉시킨 시험편을 연마하고 부식하여 최고가열온도조건에서의 오스테나이트 결정입도를 KS구격 (KS D 0205)에 의해 측정하였다.Tensile test piece was used KS standard (KS B 0801) No. 4 test piece and the tensile test was tested at the cross head speed (5mm / mim). The impact test piece was manufactured according to KS (KS B 0809) No. 3 test piece, and the notch direction was processed on the side of the rolling direction (L-T) in the case of the base material and in the welding line direction on the welding material. In addition, in order to investigate the austenite grain size according to the maximum heating temperature of the weld heat affected zone, it is heated to the maximum heating temperature (1200 ~ 1400 ℃) to 140 ℃ / sec condition by using a simulated welding simulator (1). Hold for a second and then quenched with He gas. The quenched specimens were ground and corroded to determine the austenite grain size at the highest heating temperature condition by KS (KS D 0205).

냉각후 미세조직의 분석 및 용접영향부의 인성에 중요한 영향을 미치는 TiN 석출물 크기와 갯수 그리고 간격은 화상분석기(image analyzer)와 전자현미경을 이용한 포인트 카운팅(point counting)법으로 측정하였다. 이때, 피검면은 100mm2을 기준으로 평가하였다.TiN precipitate size, number, and spacing, which have a significant effect on the microstructure analysis and the toughness of the weld affected zone after cooling, were measured by the point counting method using an image analyzer and an electron microscope. At this time, the test surface was evaluated based on 100 mm 2 .

용접열영향부의 충격인성 평가는 실제 용접입열량에 상당하는 약 80kJ/cm, 150kJ/cm, 250kJ/cm에 상당하는 용접조건, 즉 최고가열온도를 1400℃로 가열한후 800-500℃의 냉각시간이 각각 60초, 120초, 180초인 용접 열사이클을 부여한 다음 시험편 표면을 연마하고 충격시험편으로 가공하여 -40℃에서 샤피충격시험을 통하여 평가하였다. Impact toughness evaluation of the welding heat affected zone is 800-500 ℃ cooling after heating the welding conditions corresponding to about 80 kJ / cm, 150 kJ / cm, 250 kJ / cm, that is, the maximum heating temperature to 1400 ℃ After the welding heat cycles of 60 seconds, 120 seconds, and 180 seconds were applied, the surface of the test piece was polished, processed into an impact test piece, and evaluated through a Charpy impact test at -40 ° C.

화학조성(중량%)Chemical composition (% by weight) CC SiSi MnMn PP SS AlAl TiTi B(ppm)B (ppm) N(ppm)N (ppm) WW CuCu NiNi CrCr MoMo NbNb VV CaCa REMREM O(ppm)O (ppm) 발명재1Invention 1 0.120.12 0.130.13 1.541.54 0.0060.006 0.0050.005 0.040.04 0.0140.014 77 120120 0.0050.005 -- -- -- -- -- 0.010.01 -- -- 1111 발명재2Invention 2 0.070.07 0.120.12 1.501.50 0.0060.006 0.0050.005 0.070.07 0.050.05 1010 280280 0.0020.002 -- 0.20.2 -- -- -- 0.010.01 -- -- 1212 발명재3Invention 3 0.140.14 0.100.10 1.481.48 0.0060.006 0.0050.005 0.060.06 0.0150.015 33 110110 0.0030.003 0.10.1 -- -- -- -- 0.020.02 -- -- 1010 발명재4Invention 4 0.100.10 0.120.12 1.481.48 0.0060.006 0.0050.005 0.020.02 0.020.02 55 8080 0.0010.001 -- -- -- -- -- 0.050.05 -- -- 99 발명재5Invention 5 0.080.08 0.150.15 1.521.52 0.0060.006 0.0040.004 0.090.09 0.050.05 1515 300300 0.0020.002 0.10.1 -- 0.10.1 -- -- 0.050.05 -- -- 1212 발명재6Invention 6 0.100.10 0.140.14 1.501.50 0.0070.007 0.0050.005 0.0250.025 0.020.02 1010 100100 0.0040.004 -- -- -- 0.10.1 -- 0.090.09 -- -- 99 발명재7Invention 7 0.130.13 0.140.14 1.481.48 0.0070.007 0.0050.005 0.040.04 0.0150.015 88 115115 0.150.15 0.10.1 -- -- -- -- 0.020.02 -- -- 1111 발명재8Invention Material 8 0.110.11 0.150.15 1.521.52 0.0070.007 0.0050.005 0.060.06 0.0180.018 1010 120120 0.0010.001 -- -- -- -- 0.0150.015 0.010.01 -- -- 1010 발명재9Invention 9 0.130.13 0.210.21 1.501.50 0.0070.007 0.0050.005 0.0250.025 0.020.02 44 9090 0.0020.002 -- -- 0.10.1 -- -- 0.020.02 0.0010.001 -- 1212 발명재10Invention 10 0.070.07 0.160.16 1.451.45 0.0080.008 0.0060.006 0.0450.045 0.0250.025 66 100100 0.050.05 -- 0.30.3 -- -- 0.010.01 0.020.02 -- 0.010.01 88 발명강11Inventive Steel 11 0.090.09 0.120.12 1.481.48 0.0060.006 0.0030.003 0.0480.048 0.0190.019 1010 130130 0.010.01 -- 0.10.1 -- -- -- -- -- -- 1414 종래강1Conventional Steel 1 0.050.05 0.130.13 1.311.31 0.0020.002 0.0060.006 0.00140.0014 0.0090.009 1.61.6 2222 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2222 종래강2Conventional Steel 2 0.050.05 0.110.11 1.341.34 0.0020.002 0.0030.003 0.00360.0036 0.0120.012 0.50.5 4848 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3232 종래강3Conventional Steel 3 0.130.13 0.240.24 1.441.44 0.0120.012 0.0030.003 0.00440.0044 0.0100.010 1.21.2 127127 -- 0.30.3 -- -- -- 0.050.05 -- -- -- 138138 종래강4Conventional Steel 4 0.060.06 0.180.18 1.351.35 0.0080.008 0.0020.002 0.00270.0027 0.0130.013 88 3232 -- -- -- 0.140.14 0.150.15 -- 0.0280.028 -- -- 2525 종래강5Conventional Steel 5 0.060.06 0.180.18 0.880.88 0.0060.006 0.0020.002 0.00210.0021 0.0130.013 55 2020 -- 0.750.75 0.580.58 0.240.24 0.140.14 0.0150.015 0.0370.037 -- -- 2727 종래강6Conventional Steel 6 0.130.13 0.270.27 0.980.98 0.0050.005 0.0010.001 0.0010.001 0.0090.009 1111 2828 -- 0.350.35 1.151.15 0.530.53 0.490.49 0.0010.001 0.0450.045 -- -- 2525 종래강7Conventional Steel 7 0.130.13 0.240.24 1.441.44 0.0040.004 0.0020.002 0.020.02 0.0080.008 88 7979 -- 0.30.3 -- -- -- 0.0360.036 -- -- -- -- 종래강8Conventional Steel 8 0.070.07 0.140.14 1.521.52 0.0040.004 0.0020.002 0.0020.002 0.0070.007 44 5757 -- 0.320.32 0.350.35 -- -- 0.0130.013 -- -- -- -- 종래강9Conventional Steel 9 0.060.06 0.250.25 1.311.31 0.0080.008 0.0020.002 0.0190.019 0.0070.007 1010 9191 -- -- -- 0.210.21 0.190.19 0.0250.025 0.0350.035 -- -- -- 종래강10Conventional Steel 10 0.090.09 0.260.26 0.860.86 0.0090.009 0.0030.003 0.0460.046 0.0080.008 1515 142142 -- -- 1.091.09 0.510.51 0.360.36 0.0210.021 0.0210.021 -- -- -- 종래강11Conventional Steel 11 0.140.14 0.440.44 1.351.35 0.0120.012 0.0120.012 0.0300.030 0.0490.049 77 8989 -- -- -- -- -- -- 0.0690.069 -- -- -- ·종래강(1, 2, 3)은 일본공개특허공보 평9-194990의 발명강(5, 32, 55)·종래강(4, 5, 6)은 일본공개특허공보 평10-298708호의 발명강(14, 24, 28)·종래강(7, 8, 9, 10)은 일본공개특허공보 평8-60292호의 발명강(48, 58, 60, 61)임·종래강(11은 일본공개특허공보 평11-140582호의 발명강 F임Conventional steels (1, 2, 3) are invention steels (5, 32, 55) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-194990, and conventional steels (4, 5, 6) are inventions of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-298708. Steels (14, 24, 28) and conventional steels (7, 8, 9, 10) are invention steels (48, 58, 60, 61) of JP-A-8-60292. Inventive Steel F of Patent Publication No. 11-140582

사용강종Steel grade used 구분division 1차탈산순서Primary deoxidation sequence 2차탈산Al첨가후용존산소량(ppm)Dissolved oxygen content after addition of secondary deacidification (ppm) 탈산종료후 Ti첨가량(%)Ti addition after finishing deoxidation (%) 용강유지시간(min)Molten steel holding time (min) 주조속도(m/min)Casting speed (m / min) 발명강1Inventive Steel 1 발명재1Invention 1 Mn→SiMn → Si 1919 0.0140.014 2020 1.11.1 발명재2Invention 2 Mn→SiMn → Si 1818 0.0140.014 2020 1.11.1 발명재3Invention 3 Mn→SiMn → Si 1818 0.0140.014 2020 1.11.1 비교재1Comparative Material 1 Mn→SiMn → Si 1919 0.0140.014 2020 1.11.1 비교재2Comparative Material 2 Mn→SiMn → Si 1818 0.0140.014 2020 1.11.1 발명강2Inventive Steel 2 발명재4Invention 4 Mn→SiMn → Si 1616 0.050.05 2020 1.11.1 발명강3Invention Steel 3 발명재5Invention 5 Mn→SiMn → Si 1515 0.0150.015 2020 1.21.2 발명강4Inventive Steel 4 발명재6Invention 6 Mn→SiMn → Si 1515 0.020.02 2020 1.21.2 발명강5Inventive Steel 5 발명재7Invention 7 Mn→SiMn → Si 1212 0.050.05 2020 1.11.1 발명강6Inventive Steel 6 발명재8Invention Material 8 Mn→SiMn → Si 1717 0.020.02 2020 1.11.1 발명강7Inventive Steel 7 발명재9Invention 9 Mn→SiMn → Si 1818 0.0150.015 2020 1.01.0 발명강8Inventive Steel 8 발명재10Invention 10 Mn→SiMn → Si 1414 0.0180.018 2020 0.950.95 발명강9Inventive Steel 9 발명재11Invention 11 Mn→SiMn → Si 1919 0.020.02 2020 1.11.1 발명강10Inventive Steel 10 발명재12Invention Material12 Mn→SiMn → Si 2323 0.0250.025 2020 1.01.0 발명강11Inventive Steel 11 발명재13Invention Material 13 Mn→SiMn → Si 2323 0.350.35 0.0190.019 종래강(1-11)의 제조조건은 구체적으로 기재되어 있지 않음The manufacturing conditions of the conventional steel (1-11) are not specifically described.

본 발명의 효과를 보이기 위한 합금원소 구성비Alloy element composition ratio for showing the effect of the present invention Ti/NTi / N N/BN / B Al/NAl / N V/NV / N (Ti+2Al+4B+V)/N(Ti + 2Al + 4B + V) / N 발명재1Invention 1 1.21.2 17.117.1 3.33.3 0.80.8 8.98.9 발명재2Invention 2 1.81.8 28.028.0 2.52.5 0.40.4 7.37.3 발명재3Invention 3 1.41.4 36.736.7 5.55.5 1.81.8 14.214.2 발명재4Invention 4 2.52.5 16.016.0 2.52.5 6.36.3 14.014.0 발명재5Invention 5 1.71.7 20.020.0 3.03.0 1.71.7 9.59.5 발명재6Invention 6 2.02.0 10.010.0 2.52.5 9.09.0 16.416.4 발명재7Invention 7 1.31.3 14.414.4 3.53.5 1.71.7 10.310.3 발명재8Invention Material 8 1.51.5 12.012.0 5.05.0 0.80.8 12.712.7 발명재9Invention 9 2.22.2 22.522.5 2.82.8 2.22.2 10.210.2 발명재10Invention 10 2.52.5 16.716.7 4.54.5 2.02.0 13.713.7 발명재11Invention 11 2.22.2 22.522.5 2.82.8 2.22.2 10.210.2 발명재12Invention Material12 2.52.5 16.716.7 4.54.5 2.02.0 13.713.7 발명재13Invention Material 13 1.51.5 13.013.0 3.73.7 -- 9.29.2 종래강1Conventional Steel 1 4.14.1 13.813.8 0.60.6 -- 5.75.7 종래강2Conventional Steel 2 2.52.5 96.096.0 0.80.8 -- 4.04.0 종래강3Conventional Steel 3 0.80.8 105.8105.8 0.40.4 -- 1.51.5 종래강4Conventional Steel 4 4.14.1 4.04.0 0.80.8 8.88.8 15.515.5 종래강5Conventional Steel 5 6.56.5 4.04.0 1.11.1 18.518.5 28.128.1 종래강6Conventional Steel 6 3.23.2 2.62.6 0.40.4 16.116.1 21.621.6 종래강7Conventional Steel 7 1.01.0 9.99.9 2.52.5 -- 6.56.5 종래강8Conventional Steel 8 1.21.2 14.314.3 0.40.4 -- 2.22.2 종래강9Conventional Steel 9 0.80.8 9.19.1 2.12.1 3.93.9 9.29.2 종래강10Conventional Steel 10 0.60.6 9.59.5 3.23.2 1.51.5 8.98.9 종래강11Conventional Steel 11 5.55.5 12.712.7 3.43.4 7.87.8 20.320.3

사용강종Steel grade used 구분division 가열온도(℃)Heating temperature (℃) 가열시간(min)Heating time (min) 오스테나이트 재결정역 압연Austenitic Recrystallization Rolling (Ar3-Ae3)온도까지냉각속도(℃/sec)(Ar 3 -Ae 3 ) Cooling rate to temperature (℃ / sec) 이상역 압연Ideal station rolling 압연종료후 냉각속도(℃/sec)Cooling rate after finish rolling (℃ / sec) 압연온도(℃) Rolling temperature (℃) 압하비(%)Abkhabi (%) 압연온도(Ar3-Ae3)Rolling Temperature (Ar3-Ae3) 발명재2Invention 2 발명예1Inventive Example 1 11501150 110110 950950 5050 55 760760 5050 5050 55 발명예2Inventive Example 2 11501150 120120 950950 5050 55 760760 5050 5050 1010 발명예3Inventive Example 3 11401140 120120 950950 5050 55 760760 5050 5050 1313 비교예1Comparative Example 1 11501150 110110 950950 5050 55 760760 5050 5050 0.10.1 비교예2Comparative Example 2 11501150 120120 950950 5050 55 760760 5050 5050 3535 발명재1Invention 1 발명예4Inventive Example 4 11001100 150150 940940 5050 55 780780 5050 4040 1111 발명재3Invention 3 발명예5Inventive Example 5 12001200 100100 940940 5050 55 780780 5050 4040 1212 비교재1Comparative Material 1 비교예3Comparative Example 3 900900 5050 940940 5050 55 780780 5050 5050 1010 비교재2Comparative Material 2 비교예4Comparative Example 4 13501350 240240 940940 5050 55 780780 5050 5050 1111 발명재4Invention 4 발명예5Inventive Example 5 10501050 150150 950950 5050 55 770770 5050 4040 1111 발명재5Invention 5 발명예6Inventive Example 6 12001200 100100 950950 5050 55 770770 5050 5050 99 발명재6Invention 6 발명예7Inventive Example 7 10501050 150150 940940 5050 55 780780 5050 4040 1010 발명재7Invention 7 발명예8Inventive Example 8 10501050 140140 940940 5050 55 780780 5050 5050 1212 발명재8Invention Material 8 발명예9Inventive Example 9 11001100 110110 960960 5050 55 760760 5050 5050 1111 발명재9Invention 9 발명예10Inventive Example 10 11001100 120120 950950 5050 55 770770 5050 5050 1111 발명재10Invention 10 발명예11Inventive Example 11 11501150 120120 960960 5050 55 780780 5050 5050 1010 발명재11Invention 11 발명예12Inventive Example 12 11001100 140140 940940 5050 55 780780 5050 4040 99 발명재12Invention Material12 발명예13Inventive Example 13 11501150 110110 950950 5050 55 780780 5050 5050 1010

구분division 석출물 특성Precipitate properties 모재조직 특성Base material structure characteristics 모재 기계적 성질Base material mechanical properties 개수(개/mm2)Count (pcs / mm 2 ) 평균 크기(㎛)Average size (㎛) 평균간격(㎛)Average interval (㎛) AGSAGS FGSFGS 페라이트 상분율(%)Ferrite Percentage (%) 두께(mm)Thickness (mm) 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 발명예1Inventive Example 1 2.3X108 2.3 X 10 8 0.0160.016 0.30.3 1717 55 8282 2020 564564 683683 3333 발명예2Inventive Example 2 3.1X108 3.1 X 10 8 0.0170.017 0.30.3 1515 33 8484 2020 532532 651651 3232 발명예3Inventive Example 3 2.4X108 2.4 X 10 8 0.0120.012 0.40.4 1313 33 8383 2020 520520 662662 3232 비교예1Comparative Example 1 4.2X106 4.2 X 10 6 0.1540.154 2.52.5 3838 2424 6868 2020 383383 524524 2828 비교예2Comparative Example 2 5.4X106 5.4 X 10 6 0.1550.155 2.62.6 3434 2121 3535 2020 692692 830830 1919 발명예4Inventive Example 4 3.2X108 3.2 X 10 8 0.0250.025 0.50.5 1515 55 8383 2525 550550 688688 3232 발명예5Inventive Example 5 2.3X108 2.3 X 10 8 0.0130.013 0.40.4 1414 55 8282 2525 548548 682682 3131 비교예3Comparative Example 3 2.3X104 2.3 X 10 4 0.2640.264 2.42.4 3838 2121 4848 2525 384384 524524 2020 비교예4Comparative Example 4 2.3X104 2.3 X 10 4 0.2570.257 2.32.3 3636 2020 5050 2525 365365 560560 2222 발명예6Inventive Example 6 3.2X108 3.2 X 10 8 0.0260.026 0.50.5 1515 44 8484 2525 539539 683683 3131 발명예7Inventive Example 7 4.1X108 4.1X10 8 0.0240.024 0.40.4 1616 55 8383 2020 538538 684684 3333 발명예8Inventive Example 8 4.2X108 4.2 X 10 8 0.0140.014 0.40.4 1515 55 8282 2020 542542 682682 3434 발명예9Inventive Example 9 3.2X108 3.2 X 10 8 0.0280.028 0.50.5 1515 55 8181 2020 535535 686686 3232 발명예10Inventive Example 10 4.2X108 4.2 X 10 8 0.0210.021 0.60.6 1515 44 8282 2020 557557 686686 3333 발명예11Inventive Example 11 2.7X108 2.7 X 10 8 0.0290.029 0.40.4 1414 44 8484 2525 550550 696696 3333 발명예12Inventive Example 12 2.2X108 2.2 X 10 8 0.0250.025 0.40.4 1616 55 8383 2525 542542 682682 3333 발명예13Inventive Example 13 1.7X108 1.7 X 10 8 0.0240.024 0.50.5 1717 66 8484 2525 564564 695695 3030 발명예14Inventive Example 14 2.1X108 2.1X10 8 0.0210.021 0.50.5 1818 66 8282 2525 572572 687687 3131 발명예15Inventive Example 15 2.3X108 2.3 X 10 8 0.0260.026 0.60.6 1818 55 8181 2525 568568 692692 3030 종래강1Conventional Steel 1 3535 406406 436436 3131 종래강2Conventional Steel 2 3535 405405 441441 3030 종래강3Conventional Steel 3 2525 629629 681681 2828 종래강4Conventional Steel 4 MgO-TiN의 석출물 3.03×106개/mm2 Precipitates of MgO-TiN 3.03 × 10 6 pcs / mm 2 4040 472472 609609 3232 종래강5Conventional Steel 5 MgO-TiN의 석출물 4.07×106개/mm2 Precipitates of MgO-TiN 4.07 × 10 6 pcs / mm 2 4040 494494 622622 3232 종래강6Conventional Steel 6 MgO-TiN의 석출물 2.80×106개/mm2 Precipitates of MgO-TiN 2.80 × 10 6 pcs / mm 2 5050 812812 912912 2424 종래강7Conventional Steel 7 2525 629629 681681 2323 종래강8Conventional Steel 8 5050 504504 601601 2323 종래강9Conventional Steel 9 6060 526526 648648 2525 종래강10Conventional Steel 10 6060 760760 829829 2424 종래강11Conventional Steel 11 5050 401401 514514 18.318.3

표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 열간압연재의 석출물(Ti계 질화물)의 개수는 1.0X108개/mm2이상의 범위를 가지고 있는 반면에 종래재의 석출물은 4.6X105개/mm2이하의 범위를 보이고 있어 종래재 대비 발명재가 상당히 미세한 석출물 크기를 갖으면서 그 개수 또한 현저히 증가되고 있음을 알 수 있다. 또한 모재조직구성에 있어서 본 발명강의 경우 페라이트 결정립크기(FGS)가 약 3-6㎛범위로 매우 미세함을 알 수 있으며 페라이트 상분율도 모두 80%이상의 높은 페라이트 분율로 구성되어 있다.As shown in Table 5, the number of precipitates (Ti-based nitride) of the hot rolled material produced by the present invention has a range of 1.0 × 10 8 / mm 2 or more, while the precipitates of conventional materials are 4.6X10 5 / mm Since showing the range of 2 or less, it can be seen that the number of the invention material is significantly increased while the invention material has a very fine precipitate size compared to the conventional material. In addition, it can be seen that the ferrite grain size (FGS) of the present invention steel is very fine in the range of about 3-6 μm and the ferrite phase fraction is composed of a high ferrite fraction of 80% or more.

표 6에 나타낸 바와 같이, 용접열영향부와 같은 최고가열온도 1400℃조건에서의 오스테나이트 결정립 크기를 보면 본 발명의 경우 52-65㎛의 범위를 갖는데 반해, 종래강의 경우 약 180㎛이상의 매우 조대한 범위를 가자는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명강에서는 용접시 용접열영향부의 오스테나이트 결정립 억제 효과가 매우 우수한 것임을 잘 알 수 있다. 또한 100kJ/cm의 용접입열량에서 본 발명강의 페라이트 상분율은 약 70%이상으로 구성되어 있었다. As shown in Table 6, the austenitic grain size at the maximum heating temperature of 1400 ° C., such as the weld heat affected zone, ranges from 52 to 65 μm in the case of the present invention. You can see that we go to the range. Therefore, it can be seen that the present invention steel is very excellent in inhibiting the austenite grains of the weld heat affected zone during welding. In addition, the ferrite phase fraction of the steel of the present invention was composed of about 70% or more at a welding heat input amount of 100 kJ / cm.

한편 대입열 용접시 용접열영향부 충격인성을 비교해 보면, 용접 입열량이 250kJ/cm(800-500℃의 냉각시간이 180초)인 대입열 용접입열량 조건에서 본 발명재의 경우 용접열영향부의 충격인성은 약 280J이상의 우수한 인성값을 보이고 있으며, 천이온도의 경우도 약 -60℃ 이하의 값을 나타내어 우수한 대입열 용접열영향부 충격인성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 반면에 종래강의 경우 0℃의 충격인성이 60-132J로 매우 낮았다. 따라서, 본 발명에 의한 강들은 기존의 강들 대비 용접열영향부 충격인성 및 천이온도를 현저하게 개선할 수 있음을 알 수 있다. On the other hand, when comparing the impact toughness of the weld heat affected zone during high heat input welding, in the case of the present invention under the high heat input weld heat input condition of 250 kJ / cm (180-500 ° C. cooling time of 180 seconds), The impact toughness showed excellent toughness value of about 280J or more, and the transition temperature also showed a value of about -60 ° C. or less, indicating that the high heat input welding heat affected zone impact toughness was excellent. On the other hand, in the case of conventional steel, the impact toughness of 0 ° C. was very low as 60-132J. Therefore, it can be seen that the steels according to the present invention can significantly improve the impact toughness and transition temperature of the welded heat affected zone compared to the existing steels.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고온에서 안정한 다량의 TiN석출물을 미세하고도 균일하게 분포시킴에 따라 용접열영향부 충격인성을 가일층 개선할 수 있고 또한, 모재에 미세한 페라이트의 상분율을 높여 강재(모재)의 강도와 인성이 우수한 용접구조용 강재를 제공할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다. As described above, the present invention can further improve the impact toughness of the welding heat affected zone by further distributing a large amount of TiN precipitates that are stable at high temperature, and also increases the phase ratio of fine ferrite in the base material. There is a useful effect that can provide a welded structural steel with excellent strength and toughness of the base material).

Claims (6)

중량%로 C:0.03-0.17%, Si:0.01-0.5%, Mn:0.4-2.0%, Ti:0.005-0.2%, Al: 0.0005-0.1%, N:0.008-0.030%, B:0.0003-0.01%, W:0.001-0.2%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, O:0.005%이하, 1.2≤Ti/N≤2.5, 10≤N/B≤40, 2.5≤Al/N≤7, 6.5≤(Ti+2Al+4B)/N≤14를 만족하는 강슬라브를 1000∼1250℃의 온도범위에서 60-180분간 가열하는 단계, By weight C: 0.03-0.17%, Si: 0.01-0.5%, Mn: 0.4-2.0%, Ti: 0.005-0.2%, Al: 0.0005-0.1%, N: 0.008-0.030%, B: 0.0003-0.01 %, W: 0.001-0.2%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, O: 0.005% or less, 1.2≤Ti / N≤2.5, 10≤N / B≤40, 2.5≤Al / N≤7 Heating the steel slab satisfying 6.5≤ (Ti + 2Al + 4B) / N≤14 in a temperature range of 1000-1250 ° C. for 60-180 minutes, 가열된 슬라브를 오스테나이트 재결정역에서 50%이상의 압연비로 강압연하고, 5℃/sec이상의 냉각속도로 Ar3∼Ae3의 온도범위까지 냉각하여 40%이상의 압연비로 압연하고, 다시 40%이상의 압연비로 강압연하는 단계 및The heated slabs are cold rolled in the austenite recrystallization zone at a rolling ratio of 50% or more, cooled to a temperature range of Ar 3 to Ae 3 at a cooling rate of 5 ° C / sec or more, and rolled at a rolling ratio of 40% or more, and again at 40% or more. Rolling step by rain and 이어 5∼10℃/sec의 속도로 상온까지 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법. Subsequently, a method for manufacturing a welded structural steel material by abnormal reverse control rolling, which comprises cooling to room temperature at a rate of 5 to 10 ° C./sec. 제 1항에 있어서, 상기 강재에는 V이 0.01∼0.2% 함유되고, V와 N의 비(V/N)가 0.3∼9, 그리고 7≤(Ti+2Al+4B+V)/N≤17을 만족함을 특징으로 하는 이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법. The steel material according to claim 1, wherein V is contained in an amount of 0.01 to 0.2%, a ratio of V and N (V / N) is 0.3 to 9, and 7≤ (Ti + 2Al + 4B + V) / N≤17. Method for producing a welded structural steel material by abnormal reverse control rolling characterized in that it satisfies. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 강재에는 Ni:0.1∼3.0%, Cu:0.1∼1.5%, Nb:0.01∼0.1%, Mo:0.05∼1.0%, Cr:0.05∼1.0%의 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상 그리고, Ca:0.0005-0.005%, REM:0.005∼0.05%의 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이 함유됨을 특징으로 하는 이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법. The steel material according to claim 1 or 2, wherein the steel comprises Ni: 0.1 to 3.0%, Cu: 0.1 to 1.5%, Nb: 0.01 to 0.1%, Mo: 0.05 to 1.0%, and Cr: 0.05 to 1.0%. A method for manufacturing a welded structural steel by abnormal reverse control rolling, characterized in that one or two or more selected and one or two selected from the group consisting of Ca: 0.0005-0.005% and REM: 0.005 to 0.05% are contained. 제 1항에 있어서, 상기 강슬라브는 용강에 Ti 보다 탈산력이 큰 탈산원소를 Ti투입전에 투입하여 용강의 용존산소를 30ppm이하로 탈산한 다음, Ti이 0.005∼0.2% 되도록 10분 이내로 첨가한후 탈가스처리한 용강을 연속주조하여 만드는 것임을 특징으로 하는 이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the steel slab is added to the molten steel prior to Ti injecting a deoxidation element having a greater deoxidizing power than Ti to deoxidize dissolved oxygen of the molten steel to less than 30ppm, and then added within 10 minutes to Ti 0.005 ~ 0.2% Method for producing a welded structural steel material by abnormal reverse control rolling, characterized in that the after-degassing molten steel is made by continuous casting. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 강슬라브는 용강을 0.9∼1.1m/min의 속도로 연속주조하면서, 2차냉각대에서 0.3∼0.35ℓ/kg의 비수량으로 약냉함을 특징으로 하는 이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법. The steel slab of claim 1 or 4, wherein the steel slab is continuously cooled at a rate of 0.9 to 1.1 m / min, and is weakly cooled to a specific amount of 0.3 to 0.35 l / kg in a secondary cooling zone. Method for manufacturing a welded structural steel by an abnormal reverse control rolling. 제 1항, 제 2항, 제 4항에 있어서, 상기 강재는 미세조직이 6㎛이하의 페라이트가 80%이상이고 나머지 퍼얼라이트의 복합조직으로 이루어지고, 0.01-0.1㎛의 TiN석출물이 0.5㎛이하의 간격으로 1.0x107개/㎟ 이상 분포하는 이상역 제어압연에 의한 용접구조용 강재의 제조방법.The steel material according to claim 1, 2 or 4, wherein the steel has a microstructure of 6% or less of ferrite and 80% or more of the remaining pearlite composites, and 0.01-0.1 μm of TiN precipitates of 0.5 μm. A method for manufacturing a welded structural steel material by abnormally-reverse controlled rolling distributed over 1.0 × 10 7 pieces / mm 2 at the following intervals.
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