KR101091346B1 - High Tensile Steel with Excellent Low-Temperature Toughness, Manufacturing Method Thereof and Manufacturing Method of Deep Drawing Article - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 중량%로, C: 0.25~0.40%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.4~1.0%, Al: 0.001~0.05%, Cr: 0.8~1.2%, Mo: 0.15~0.8%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, Ca: 0.0005~0.002%, Nb: 0.05% 이하, B: 0.0005~0.0025%, Ti: 0.005~0.025%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직 내에 Nb(C, N) 석출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 압력용기용 강판 및 이를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 강판은 Nb(C, N)석출물의 생성을 용이하게 하기 위하여 2차에 걸친 급냉/온도 유지 처리 및 템퍼링 처리로 고강도와 저온 인성을 함께 확보할 수 있다.The present invention, in weight%, C: 0.25-0.40%, Si: 0.15-0.40%, Mn: 0.4-1.0%, Al: 0.001-0.05%, Cr: 0.8-1.2%, Mo: 0.15-0.8%, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, Ca: 0.0005% to 0.002%, Nb: 0.05% or less, B: 0.0005% to 0.0025%, Ti: 0.005% to 0.025%, balance Fe and other unavoidable impurities, and include fine It provides a low-temperature pressure vessel steel sheet and a method for producing the same, comprising the Nb (C, N) precipitate in the tissue. The steel sheet of the present invention can secure both high strength and low temperature toughness by quenching / temperature holding treatment and tempering treatment for two times in order to facilitate the formation of Nb (C, N) precipitates.
본 발명에 의해 제조된 딥 드로잉 압력용기용 강재는 1200MPa급의 인장 강도를 보유할 수 있을 뿐만 아니라, 100Joules 이상의 -50℃의 저온 충격 인성을 나타내므로 그 활용도가 넓고 매우 우수한 물성을 나타낸다.The steel for deep drawing pressure vessel manufactured by the present invention can not only have a tensile strength of 1200MPa class, but also exhibit low temperature impact toughness of -50 ° C. of more than 100 Joules, and thus have wide application and very excellent physical properties.
딥 드로잉, 압력용기용 강재, 저온 충격 인성, 인장 강도, 석출물 Deep Drawing, Steel for Pressure Vessels, Low Temperature Impact Toughness, Tensile Strength, Precipitates
Description
본 발명은 딥 드로잉(Deep Drawing)용 인장 강도 1200MPa급 저온 압력용기용 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Nb 탄질화물을 석출시키며 2회에 걸친 급냉 처리를 통하여 고가의 Ni를 첨가하지 않고도 우수한 저온 인성을 확보하여 극한지에서도 사용이 용이한 저온 압력용기용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material for a tensile strength 1200MPa low-temperature pressure vessel for deep drawing and a method for manufacturing the same, and more particularly, to deposit Nb carbonitride and add expensive Ni through two quenching treatments. The present invention relates to a low temperature pressure vessel steel material and a method of manufacturing the same, which ensure excellent low temperature toughness and are easy to use even in extreme places.
종래에는 높은 인장 강도를 가진 저온 압력용기용 강판을 제조하기 위해 이음매 없는 파이프(Seamless Pipe)를 사용하여 스피닝형(Spinning type)의 가공법으로 압력 용기용 실린더를 제작하는 방법이 사용되었다. 하지만 이렇게 생산된 실린더는 이음매가 있어 외관이 미려하지 못할 뿐만 아니라 이음매 부분의 물성이 저하될 수 있다는 문제가 있다. Conventionally, a method of manufacturing a cylinder for a pressure vessel by a spinning method using a seamless pipe to manufacture a steel plate for a low temperature pressure vessel having high tensile strength has been used. However, the cylinder produced in this way has a problem that the appearance of the joint is not only beautiful but also the physical properties of the joint portion may be degraded.
특히 저온에서 사용할 수 있도록 제조된 종래의 압력용기용 강판은 Ni를 다량 첨가하여 저온 인성을 확보하는 경우가 많았다. 하지만, Ni의 첨가만으로는 극한지에서의 충격 인성이 충분하게 확보될 수 없었고 Ni는 고가의 원소이므로 경제성 측면에서도 바람직하지 않다. 따라서, 기존의 Ni 첨가강을 대체할 수 있는 새로운 개념의 저온 압력용기용 강판의 필요성이 대두되는 실정이다.In particular, the conventional pressure vessel steel sheet manufactured to be used at low temperatures was often secured low temperature toughness by adding a large amount of Ni. However, the addition of Ni alone could not sufficiently secure the impact toughness in the extreme regions, and Ni is an expensive element, which is not preferable in terms of economical efficiency. Therefore, there is a need for a new concept of a low temperature pressure vessel steel plate that can replace the existing Ni-added steel.
본 발명은 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 Ni를 첨가하지 않고도 성분계 및 열처리-냉각 조건을 수정함으로써 결정립의 미세화를 도모하고 이로 인한 저온 인성의 향상 효과를 얻을 수 있는 인장 강도 1200MPa급 저온 압력용기용 강재, 그 제조방법 및 딥 드로잉 제품을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above by modifying the component system and heat treatment-cooling conditions without adding Ni to achieve a finer grain size and thereby improve the low temperature toughness tensile strength 1200MPa class low temperature pressure vessel To provide a molten steel, a manufacturing method and a deep drawing product.
본 발명은, 중량%로, C: 0.25~0.40%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.4~1.0%, Al: 0.001~0.05%, Cr: 0.8~1.2%, Mo: 0.15~0.8%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, Ca: 0.0005~0.002%, Nb: 0.05% 이하, B: 0.0005~0.0025%, Ti: 0.005~0.025%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직 내에 Nb(C, N) 석출물을 포함하는 저온 압력용기용 강판을 제공한다. 이 경우, 상기 강판의 미세조직은 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합 조직으로 형성될 수 있다.The present invention, in weight%, C: 0.25-0.40%, Si: 0.15-0.40%, Mn: 0.4-1.0%, Al: 0.001-0.05%, Cr: 0.8-1.2%, Mo: 0.15-0.8%, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, Ca: 0.0005% to 0.002%, Nb: 0.05% or less, B: 0.0005% to 0.0025%, Ti: 0.005% to 0.025%, balance Fe and other unavoidable impurities, and include fine Provided is a steel sheet for low temperature pressure vessels containing Nb (C, N) precipitates in the tissue. In this case, the microstructure of the steel sheet may be formed of a composite structure of bainite and martensite.
나아가, 본 발명은 상기 조성의 강 슬라브를 1000~1250℃에서 재가열, 750~1000℃에서 압연 종료, 노멀라이징 후 Ac1~Ac3의 온도에서 구상화 열처리하여 저온 압력용기용 강판을 제조하는 제조방법을 제공한다. 이 경우, 상기 열처리 단계의 구상화 열처리는 30분 이상의 시간 동안 이루어질 수 있다.Furthermore, the present invention provides a manufacturing method of manufacturing a steel sheet for low-temperature pressure vessel by reheating the steel slab of the composition at 1000 ~ 1250 ℃, the end of rolling at 750 ~ 1000 ℃, normalized heat treatment at a temperature of Ac1 ~ Ac3 after normalizing. . In this case, the spheroidization heat treatment of the heat treatment step may be performed for a time of 30 minutes or more.
나아가, 본 발명은, 상기 조성의 강 슬라브를 1000~1250℃에서 재가열, 750~1000℃에서 압연 종료, 노멀라이징 후 Ac1~Ac3의 온도에서 구상화 열처리한 후, 딥 드로잉 처리하고 850~950℃의 온도를 유지한 후 1차 급냉, 다시 800~900℃로 가열한 후 온도를 유지한 후 2차 급냉하며, 마지막으로 550~625℃에서 템퍼링 처리하여 딥 드로잉 제품을 제조하는 제조방법을 제공한다. Furthermore, the present invention, after re-heating the steel slab of the composition at 1000 ~ 1250 ℃, finish rolling at 750 ~ 1000 ℃, normalized heat treatment at the temperature of Ac1 ~ Ac3 after normalizing, after deep drawing treatment and temperature of 850 ~ 950 ℃ After maintaining the first quench, and then heated to 800 ~ 900 ℃ again, the temperature is maintained after the second quench, and finally provides a manufacturing method for manufacturing a deep drawing product by tempering at 550 ~ 625 ℃.
본 발명의 강재로 딥 드로잉 용기를 제작하면 고가의 원소인 Ni를 첨가하거나 별도의 설비를 추가하지 않고도 저온 인성을 획기적으로 개선할 수 있는 강판 및 딥 드로잉 제품을 안정적으로 제공할 수 있다.When the deep drawing container is manufactured from the steel of the present invention, it is possible to stably provide a steel sheet and a deep drawing product which can drastically improve low temperature toughness without adding expensive elements Ni or adding a separate facility.
본 발명의 성분계에서는 Ni를 첨가하지 않고, 대신 Nb를 적정량 첨가하여 Nb 탄질화물의 석출을 유도하는 것을 주요 내용으로 하고 있다. 이하 본 발명의 성분계에 관하여 보다 상세히 설명하기로 한다.In the component system of the present invention, the main content is not to add Ni, but instead to add Nb in an appropriate amount to induce precipitation of Nb carbonitride. Hereinafter, the component system of the present invention will be described in more detail.
C: 0.25~0.40%C: 0.25-0.40%
본 발명에서 C는 강도를 확보하기 위한 원소로서 0.25~0.40%로 한정한다. C의 함량이 0.25% 미만인 경우에는 기지 상의 자체 강도가 저하될 수 있어 바람직하지 않은 반면, 0.40%를 초과하면 용접성의 저하가 발생하여 압력용기에 사용하기 적합하지 않다는 문제점이 있다.In the present invention, C is limited to 0.25 to 0.40% as an element for securing strength. If the content of C is less than 0.25%, the strength on the matrix may be lowered, which is not preferable. However, if the content of C is more than 0.40%, there is a problem that the weldability is lowered and not suitable for use in a pressure vessel.
Si: 0.15~0.40%Si: 0.15 ~ 0.40%
Si은 제강 공정에서 필요한 탈산제로서의 역할을 수행하며 고용 강화 원소로서 기능하기 때문에 0.15% 이상을 첨가한다. 하지만, 그 함량이 0.40%를 초과하면 용접성이 저하되고 강판 표면에 산화 피막이 심하게 형성될 수 있으므로 Si는 0.15~0.40%로 첨가한다.Si adds 0.15% or more because it functions as a deoxidizer required in the steelmaking process and functions as a solid solution strengthening element. However, if the content exceeds 0.40%, the weldability is lowered and the oxide film may be severely formed on the surface of the steel sheet, so Si is added at 0.15 to 0.40%.
Mn: 0.4~1.0%Mn: 0.4-1.0%
Mn이 강도 및 인성에 관련된 원소로서 과다하게 첨가되면 S와 함께 연신된 비금속 개재물인 MnS를 형성하여 상온 연신율 및 저온 인성을 저하시키므로 본 발명에서는 Mn을 1.0% 이하로 관리한다. 그러나, 본 발명의 성분 특성상 Mn이 0.4% 미만이 되면 적절한 강도를 확보하기 어려우므로 Mn의 첨가량은 0.4~1.0%로 제한한다.When Mn is excessively added as an element related to strength and toughness, MnS, which is a nonmetallic inclusion drawn with S, is formed to lower room temperature elongation and low temperature toughness, so Mn is controlled to 1.0% or less in the present invention. However, when Mn is less than 0.4% due to the component properties of the present invention, it is difficult to secure appropriate strength, so the amount of Mn added is limited to 0.4 to 1.0%.
Al: 0.001~0.05%Al: 0.001-0.05%
Al은 Si처럼 제강 공정에서 탈산 역할을 하므로 0.001% 이상을 첨가한다. 하지만, 0.05%를 초과하여 첨가하면 그 효과는 포화되며 오히려 과량 첨가에 따른 제조 원가 상승이 우려되므로 Al은 0.001~0.05%로 한정한다.Al plays a deoxidation role in the steelmaking process like Si, so it adds 0.001% or more. However, if the content is added in excess of 0.05%, the effect is saturated, and the Al cost is limited to 0.001% to 0.05%, because the increase in manufacturing cost due to excessive addition is feared.
Cr: 0.8~1.2%Cr: 0.8-1.2%
Cr은 소입성을 향상시키기 위한 합금 원소로서 본 발명에서는 0.8% 이상 첨가한다. Cr 함량이 0.8% 미만에서는 소입성이 저하되어 강도의 확보가 어렵고 반면 1.2%를 초과하여 첨가하는 경우에는 제조비의 상승을 초래하므로 0.8~1.2%로 한정한다.Cr is an alloying element for improving the hardenability and is added in the present invention at 0.8% or more. If the Cr content is less than 0.8%, the hardenability is difficult to secure the strength, whereas if the Cr content is more than 1.2%, the production cost is increased, so it is limited to 0.8 to 1.2%.
Mo: 0.15~0.8%Mo: 0.15 ~ 0.8%
Mo는 소입성 향상에 유효한 합금 원소이며 황화물 크랙 발생을 방지하는 역할을 한다. 또한, 소입-소려 후 미세 탄화물의 석출에 의해 강도의 확보에 유효한 원소이므로 0.15% 이상 첨가한다. 다만, Mo 역시 고가의 원소로서 0.8% 이하의 범위에서 첨가하는 것이 경제성 측면에서 바람직하다.Mo is an alloying element effective for improving the hardenability and serves to prevent the occurrence of sulfide cracks. In addition, 0.15% or more is added since it is an element effective for securing strength by precipitation of fine carbide after hardening and annealing. However, Mo is also an expensive element, it is preferable to add in the range of 0.8% or less from the economical point of view.
P: 0.015% 이하P: 0.015% or less
P는 저온 인성을 해치는 원소이므로 최대한 낮게 관리하는 것이 좋으나, 제강 공정에서 이를 과다하게 제거하는 것은 많은 비용이 소요되므로 0.015% 이하의 범위 내에서 관리한다.Since P is an element that impairs low temperature toughness, it is better to manage it as low as possible, but to remove it excessively in the steelmaking process is expensive, so it is managed within 0.015% or less.
S: 0.015% 이하S: 0.015% or less
S 역시 P와 더불어 저온인성에 악영향을 주는 원소이지만 P와 마찬가지로 제강 공정에서 제거하는데 과다한 비용이 소요될 수 있으므로 0.015%이하의 범위 내 에서 관리함이 적절하다.S is also an element that adversely affects low temperature toughness along with P, but like P, it may be excessively expensive to remove in steelmaking, so it is appropriate to manage it within 0.015%.
Ca: 0.0005~0.002%Ca: 0.0005-0.002%
Ca은 MnS와 같이 압연 방향으로 길게 연신되는 개재물을 구상화시켜 압연 후에도 압연 방향에 따른 재질 이방성을 억제하는 역할을 하는 바, 이를 위하여 본 발명에서는 0.0005% 이상 첨가한다. 하지만 그 첨가량이 과다하면 강중에 함유된 O와 반응하여 비금속 개재물인 CaO를 생성하여 물성에 좋지 않으므로 그 상한치를 0.002%로 정한다.Ca serves to suppress material anisotropy along the rolling direction even after rolling by spheroidizing the inclusions elongated in the rolling direction like MnS. To this end, Ca is added to 0.0005% or more. However, if the added amount is excessive, it reacts with O contained in the steel to generate CaO, which is a non-metallic inclusion, which is not good for physical properties, so the upper limit is set to 0.002%.
Nb: 0.05% 이하Nb: 0.05% or less
Nb은 오스테나이트에 고용되어 오스테나이트의 경화능을 증대시키고, 또한 Ti와 더불어 기지(Matrix)와 정합을 이루는 Nb(C, N)으로 석출되어 강의 강도와 인성을 향상시키는 중요한 원소로 작용한다. 그러나, Nb가 지나치게 다량으로 첨가되면 연주 단계에서 조대한 석출물로 나타나 취성 균열의 사이트로 작용할 수 있으므로, 본 발명에서 Nb의 함량은 0.05% 이하로 제한한다.Nb is dissolved in austenite to increase the hardenability of austenite, and precipitates as Nb (C, N), which is matched with matrix (Matrix) together with Ti, to act as an important element to improve the strength and toughness of the steel. However, when Nb is added in an excessively large amount, it may appear as coarse precipitate in the playing step and may act as a site of brittle cracking, so the content of Nb in the present invention is limited to 0.05% or less.
B: 0.0005~0.0025%B: 0.0005 ~ 0.0025%
B는 본 발명에서 매우 중요한 원소로, B를 0.0005% 이상 첨가시 소입성을 향상시켜 고강도 특성을 얻는데 용이하다. 하지만, 0.0025%를 초과하면 이러한 효과는 더 이상 증가하지 않고 포화되는바, B의 함량은 0.0005~0.0025%로 제어한다.B is a very important element in the present invention, and when B is added at 0.0005% or more, B is easy to obtain high strength properties by improving the hardenability. However, if the content exceeds 0.0025%, the effect does not increase any more and is saturated, so the content of B is controlled to 0.0005 to 0.0025%.
Ti: 0.005~0.025%Ti: 0.005-0.025%
Ti의 적정 첨가량은 B의 효과를 극대화시킬 수 있으므로 본 발명에서는 Ti를 정밀하게 제어할 필요가 있다. Ti의 첨가량이 0.005% 미만에서는 이러한 효과가 미미하며, 반면 0.025%를 초과하면 제조원가의 상승을 초래할 수 있으므로 Ti의 범위는 0.005~0.025%로 한정한다.Since the appropriate amount of Ti can maximize the effect of B, it is necessary to precisely control Ti in the present invention. If the added amount of Ti is less than 0.005%, such an effect is insignificant, whereas if it exceeds 0.025%, the manufacturing cost may be increased, so the range of Ti is limited to 0.005 to 0.025%.
이하 본 발명을 구성하는 미세조직에 관하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the microstructure constituting the present invention will be described in more detail.
미세조직: 베이나이트-마르텐사이트의 복합 조직Microstructure: Complex structure of bainite-martensite
본 발명에서는 강판 제조 단계에서 노말라이징 열처리를 가하여 강판 미세조직을 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합 조직 형태로 구성한다. 이러한 복합 조직은 마르텐사이트 및 베이나이트 조직으로부터 강도 상승의 효과를 얻으면서 장시간이 소요되는 구상화 열처리 시간을 단축할 수 있는 조직 구성이다. 왜냐하면 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트 등과 같은 저온 변태조직에서는 탄화물(Carbide)이 미세할수록 구상화 속도가 빨라지며, 그 속도는 마르텐사이트>베이나이트>퍼얼라이트 순서로 구상화 시간이 단축될 수 있기 때문이다.In the present invention, the normalizing heat treatment is applied in the steel sheet manufacturing step to configure the steel sheet microstructure in the form of a composite structure of bainite and martensite. Such a composite structure is a structure structure that can shorten the spheroidizing heat treatment time that takes a long time while obtaining the effect of increasing the strength from the martensite and bainite structure. This is because in the low temperature transformation tissues such as martensite, bainite, and pearlite, the smaller the carbide, the faster the spheroidization, and the faster the spheroidization time in the order of martensite> bainite> perlite. .
석출물 조건: Nb(C, N) 석출물Precipitate Conditions: Nb (C, N) Precipitates
본 발명에서는 Nb(C, N) 탄질화물을 석출물로 형성하여 강재의 강도를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 제조과정 중 2차에 걸친 급냉으로 Nb(C, N) 탄질화 물은 충분히 생성될 수 있어 석출 강화 효과에 의한 강도의 확보가 가능하다. In the present invention, Nb (C, N) carbonitride may be formed as a precipitate to improve the strength of the steel. In particular, Nb (C, N) carbonitrides can be sufficiently produced by the second quenching during the manufacturing process of the present invention, it is possible to secure the strength by the precipitation strengthening effect.
이하 본 발명의 강재를 제조하는 방법 및 그 조건에 관하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the steel of the present invention and conditions thereof will be described in more detail.
재가열 온도: 1000~1250℃Reheating Temperature: 1000 ~ 1250 ℃
본 발명에서는 상술한 조성을 가지는 슬라브를 1000~1250℃에서 재가열한다. 재가열 온도가 1050℃보다 낮을 경우에는 용질원자의 고용이 어렵고, 반면 재가열 온도가 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정립 크기가 너무 조대하게 되어 강판의 물성이 저하되기 때문이다. In the present invention, the slab having the composition described above is reheated at 1000 to 1250 ° C. If the reheating temperature is lower than 1050 ℃, it is difficult to solute the solute atoms, while if the reheating temperature exceeds 1250 ℃ austenite grain size becomes too coarse to reduce the properties of the steel sheet.
압연 종료 온도: 750~1000℃Rolling finish temperature: 750 ~ 1000 ℃
본 발명에서 압연 종료는 750~1000℃에서 이루어지는 것으로 한다. 압연 종료가 750℃ 보다 낮은 온도에서 이루어지면 미재결정역 압연량이 과다하여 재질의 이방성이 발생할 수 있어 딥 드로잉성이 저하되며, 반면 압연 종료 온도가 1000℃를 초과하면 온도가 높아 결정립 성장이 계속되어 결정립이 조대화되므로 강재의 물성이 저하될 수 있기 때문이다.End of rolling in this invention shall be made at 750-1000 degreeC. If the end of rolling is lower than 750 ℃, the anisotropy of the material may occur due to excessive amount of unrecrystallized zone rolling, and the deep drawing property is lowered. On the other hand, when the end of rolling temperature exceeds 1000 ℃, grain growth continues due to high temperature. This is because physical properties of the steel may be degraded because grains are coarsened.
노멀라이징 및 구상화 열처리: AcNormalizing and nodular heat treatment: Ac 1One ~Ac~ Ac 33 의 온도와 30분 이상의 시간으로 구상 화 열처리Spheroidal heat treatment at temperature of 30 minutes and above
압연으로 제조된 강판에 대해 본 발명에서는 노말라이징 열처리를 가하여 그 미세조직을 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합 조직 형태로 구성한다. 노멀라이징 조건은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 성분계 및 다른 제조조건을 만족한다면 이러한 베이나이트-마르텐사이트 복합 조직을 얻을 수 있다. 마르텐사이트 및 베이나이트 조직이 형성되면 강도의 상승 효과를 얻을 수 있음은 물론 구상화 열처리 시간을 단축할 수 있게 된다.In the present invention, a normalized heat treatment is applied to the steel sheet manufactured by rolling to form a microstructure of the composite structure of bainite and martensite. Normalizing conditions are not particularly limited, and such bainite-martensite composite structure can be obtained if the component system of the present invention and other manufacturing conditions are satisfied. When martensite and bainite structures are formed, the synergistic effect of strength can be obtained and the spheroidization heat treatment time can be shortened.
이어서, 딥 드로잉에 필요한 적절한 가공성이 주어지도록 구상화 열처리를 수행한다. 본 발명에서는 Ac1~Ac3의 온도에서 30분 이상, 바람직하게는 30~90분으로 유지함으로써 딥 드로잉 이전에 700MPa 이하의 인장 강도를 나타내도록 하여 딥 드로잉 성형을 용이하게 한다. Subsequently, a spheroidization heat treatment is performed to give the proper workability required for deep drawing. In the present invention, by maintaining at a temperature of Ac 1 ~ Ac 3 30 minutes or more, preferably 30 to 90 minutes to exhibit a tensile strength of 700MPa or less prior to deep drawing to facilitate deep drawing molding.
냉각 조건: 850~950℃에서 유지한 후 1차 급냉, 800~900℃에서 2차 급냉Cooling condition: 1st quench after maintaining at 850 ~ 950 ℃, 2nd quench at 800 ~ 900 ℃
상술한 바와 같이 성형성이 우수한 강재를 제조하여 딥 드로잉을 수행한 이후에는 다시 1200MPa의 인장강도를 확보할 수 있어야 한다. 이를 위하여 강재의 내부 조직을 오스테나이트 조직으로 변태시키기 위하여 850~950℃에서 일정 시간, 바람직하게는 1.6t + (10~30)분(t : 강재 두께로 mm) 동안 유지한 후 1차적으로 급냉을 실시한다. 만일 유지 온도(냉각 시작 온도)가 850℃ 보다 낮으면 고용 용질 원소들의 재고용이 어려워 강도의 확보가 어렵고, 반면 유지 온도가 950℃보다 높은 경우에는 결정립 성장이 일어나 저온 인성이 저하되기 때문이다. As described above, after the deep drawing is performed by manufacturing the steel having excellent moldability, the tensile strength of 1200 MPa should be ensured again. To this end, in order to transform the internal structure of the steel into an austenite structure, it is quenched firstly after maintaining at 850 to 950 ° C for a predetermined time, preferably 1.6t + (10 to 30) minutes (t: mm of steel thickness). Is carried out. If the holding temperature (cooling start temperature) is lower than 850 ° C, it is difficult to secure the strength because the solid solute elements are difficult to re-use, whereas when the holding temperature is higher than 950 ° C, grain growth occurs to lower the low-temperature toughness.
또한, 본 발명에서는 급냉을 2차례 실시하는데, 냉각이 종료된 강재에 대하여 800~900℃까지 다시 가열한 후에 다시 일정 시간 유지한 후 급냉시킨다. 2차 수냉 역시 800~900℃에서 바람직하게는 1.6t + (10~30)분간 유지한 후 급냉처리한다. In addition, in the present invention, the quenching is performed twice, and after the cooling is completed, the steel is again heated to 800 to 900 ° C., and then quenched after maintaining it for a certain time. Second water cooling is also preferably quenched after maintaining at 800 ~ 900 ℃ preferably 1.6t + (10 ~ 30) minutes.
각각의 급냉 단계에서 중간 온도 유지 시간은 오스테나이징 처리를 위한 오스테나이징 단계로서, 그 시간이 너무 짧게 유지되면 오스테나이징 효과가 적어지며, 반면 너무 길게 유지되면 강도 및 인성이 저하될 수 있으므로 바람직한 범위로 그 시간을 제어한다.The intermediate temperature holding time in each quenching step is an austenizing step for the austenizing treatment, if the time is kept too short, the austenizing effect is less, while if it is kept too long, the strength and toughness may be degraded. The time is controlled in the preferred range.
템퍼링 조건: 550~625℃Tempering Condition: 550 ~ 625 ℃
수냉된 강재는 취성이 강해질 수 있으므로 적절한 저온 인성을 부여하기 위해 550~625℃에서 템퍼링을 실시한다. 템퍼링 온도가 550℃보다 낮으면 템퍼링의 효과가 저조하여 인성의 확보가 어렵고, 625℃보다 높으면 강도의 확보가 어렵게 된다.Water-cooled steel can be brittle, so tempering at 550 ~ 625 ℃ to give adequate low-temperature toughness. If the tempering temperature is lower than 550 ° C., the effect of tempering is low, making it difficult to secure toughness. If the tempering temperature is higher than 625 ° C., the strength is difficult to secure.
즉, 본 발명의 제조 과정은 1차 냉각-2차 냉각-템퍼링으로 구성되는 이른바 QQ'T 냉각 과정에 의하여 완성이 되며, 이러한 과정에서 형성된 Nb(C, N)석출물에 의한 강도의 증가와 템퍼링에 의한 인성의 확보를 통해 우수한 저온 압력용기의 제조가 가능한 것이다.That is, the manufacturing process of the present invention is completed by a so-called QQ'T cooling process consisting of primary cooling-secondary cooling-tempering, and increase in strength and tempering by Nb (C, N) precipitates formed in this process. It is possible to manufacture excellent low-temperature pressure vessel through securing the toughness by.
상술한 과정으로 제조된 딥 드로잉 압력용기용 강재는 1200MPa급의 인장강도를 보유할 수 있을 뿐만 아니라, 100Joules 이상의 -50℃의 저온 충격 인성을 나타내므로 그 활용도가 넓고 매우 우수한 물성을 나타낸다.The steel for deep drawing pressure vessel manufactured by the above-described process can not only have tensile strength of 1200MPa grade, but also exhibit low temperature impact toughness of -50 ° C over 100 Joules, and thus have wide application and very excellent physical properties.
(실시예)(Example)
하기 표 1의 조성을 포함하는 강 슬라브를 주조한 후, 각각의 강 슬라브를 하기 표 2의 조건으로 압연, 냉각 및 열처리하여 발명강 및 비교강으로 제조하였다. 참고로 표 1에서 알 수 있듯이, 비교재는 Ni이 첨가되어서 제조 비용이 발명재에 비하여 높았다.After casting the steel slab including the composition of Table 1, each steel slab was rolled, cooled and heat-treated under the conditions of Table 2 to prepare the invention steel and comparative steel. For reference, as can be seen in Table 1, the comparative material was added Ni, the manufacturing cost was higher than the invention material.
(A)Invention
(A)
0.35
0.35
0.85
0.85
0.25
0.25
0.011
0.011
0.002
0.002
-
-
0.92
0.92
0.44
0.44
0.0016
0.0016
0.015
0.015
0.015
0.015
0.0033
0.0033
0.0010
0.0010
(B)Comparative material
(B)
0.36
0.36
0.80
0.80
0.26
0.26
0.008
0.008
0.003
0.003
0.48
0.48
1.01
1.01
0.52
0.52
0.0012
0.0012
0.012
0.012
-
-
0.0028
0.0028
0.0020
0.0020
구분Steel grade
division
온도
(℃)Rolling finish
Temperature
(℃)
온도
(℃)1st quench
Temperature
(℃)
온도
(℃)2nd quench
Temperature
(℃)
온도
(℃)Tempering
Temperature
(℃)
AGS**
(㎛)Average
AGS **
(Μm)
** AGS : 오스테나이트 결정립 크기(Austenite Grain Size)** AGS: Austenite Grain Size
이와 같이 제조된 발명에 대하여 인장 강도와 연신율, 그리고 -50℃에서의 충격 인성을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.Tensile strength, elongation, and impact toughness at −50 ° C. were measured for the invention thus prepared, and the results are shown in Table 3 below.
구분Steel grade
division
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(%)Elongation
(%)
충격 인성(J)-50 ℃
Impact Toughness (J)
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 비교재 B를 사용하여 제조한 비교강 1~3은 Ni을 포함하므로 저온 인성이 60J 이상으로 비교적 우수하게 나타나고 있으나, 본 발명의 발명재 A를 사용한 발명강 1~3은 인장강도 및 연신율이 비교강에 비해 뒤떨어지지 않으면서도 저온 인성은 오히려 대폭 향상된 결과를 나타내었다. 이를 통해, 본 발명의 조건에 부합하는 강재를 사용하면 극한지를 비롯한 저온 환경에서 안정적이고 용이하게 압력용기를 사용할 수 있을 것으로 기대된다.As can be seen in Table 3, Comparative steels 1 to 3 manufactured using Comparative Material B are relatively excellent in low temperature toughness of 60J or more because Ni contains, but Inventive Steel 1 to 1 using Inventive Material A of the present invention. In Fig. 3, the low-temperature toughness was significantly improved while the tensile strength and elongation were not inferior to those of the comparative steel. Through this, it is expected that the use of the steel in accordance with the conditions of the present invention can be used in a low temperature environment, including extreme cold and stable pressure vessels.
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