KR101299276B1

KR101299276B1 - 열연강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101299276B1
Application number: KR1020110039829A
Authority: KR
Inventors: 문준오; 김성주; 박철봉
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2013-08-23
Also published as: KR20120121800A

Abstract

본 발명은 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하지 않으면서도 API 5CT N80 및 API 5CT L80 규격의 기계적 물성을 만족할 수 있는 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 열연강판 제조 방법은 탄소(C) : 0.3 ~ 0.4 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800℃ ~ 850℃로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및 상기 마무리 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 550℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열연강판 및 그 제조 방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE HOT-ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은 열연강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하지 않으면서도 API 5CT N80 및 API 5CT L80 규격을 만족할 수 있는 고강도 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

유정용 강관은 석유나 가스의 시추를 위하여 사용되는 강관이다. 이러한 유정용 강관은 통상 열연강판을 조관하여 제조하고 있다.

일반적으로 열연강판은 슬라브 재가열(slab reheating) 과정, 열간압연(hot-rolling) 과정 및 냉각/권취(cooling/coiling) 과정을 통하여 제조된다.

슬라브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬라브(slab) 판재를 재가열한다.

열간압연 과정에서는 압연롤을 이용하여 고온에서 슬라브 판재를 최종 두께로 압연한다.

냉각/권취 과정에서는 압연이 마무리된 판재를 권취 온도(Coiling Temperature : CT)까지 냉각하여 권취한다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 열연공정 조건 제어를 통하여 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하지 않으면서도 API 5CT N80(인장강도 : 689 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 758 MPa) 및 API 5CT L80(인장강도 : 655 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 655 MPa) 규격을 만족하는 열연강판 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조 방법으로 제조되는 QT 열처리 생략형의 고강도 열연강판을 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법은 탄소(C) : 0.3 ~ 0.4 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800℃ ~ 850℃로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및 상기 마무리 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 550℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열간압연 단계 이전에, 상기 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1180 ~ 1220℃로 재가열하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 탄소(C) : 0.3 ~ 0.4 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 베이나이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 갖는다.

이때, 상기 강판은 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.01 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 열연 강판은 탄소(C) 함량을 0.3 중량% 이상으로 높이고, 니켈(Ni), 구리(Cu) 등의 경화능 원소를 첨가함으로써 QT 열처리를 실시하지 않고도 API 5CT N80(인장강도 : 689 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 758 MPa) 및 API 5CT L80(인장강도 : 655 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 655 MPa) 규격을 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 방법으로 제조된 열연 시편의 미세조직 사진이다.
도 3은 실시예 2에 따른 방법으로 제조된 열연 시편의 미세조직 사진이다.
도 4는 실시예 3에 따른 방법으로 제조된 열연 시편의 미세조직 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

열연강판

본 발명에 따른 열연강판은 QT(Quenching and Tempering) 열처리를 실시하지 않으면서도 미국석유협회(American Petroleum Institute : API)에서 규정한 API 5CT N80(인장강도 : 689 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 758 MPa) 및 API 5CT L80(인장강도 : 655 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 655 MPa) 규격을 만족시키는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 열연강판은 탄소(C) : 0.3 ~ 0.4 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 베이나이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열연강판은 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.01 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하가 더 포함되어 있을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가되며, 강도를 확보하고자 하는 본 발명의 특성을 고려할 때, 고탄소로 첨가되는 것이 바람직하다.

상기 탄소는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.3 ~ 0.4 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

만일, 탄소의 함량이 0.3 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 0.4 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 가진다.

상기 실리콘(Si)은 강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.

만약, 실리콘(Si)의 함량이 강판 전체 중량의 0.05 중량% 미만일 경우에는 실리콘 첨가 효과가 미미하다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 강판 전체 중량의 0.40 중량%를 초과하여 다량 첨가시 강의 용접성을 저하시키며, 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다. 또한, 용접후 도금성을 저해할 수 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 고용강화 원소로써 강의 경화능을 향상시켜 강도를 확보하는 데 효과적인 원소이다.

상기 망간은 강도 향상 효과 및 중심 편석 유발 등을 고려할 때 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 1.0 ~ 2.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 망간의 첨가량이 1.0 중량% 미만일 경우 고용강화 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 망간의 첨가량이 2.0 중량%를 초과할 경우에는 용접성이 크게 저하될 뿐만 아니라, MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강판의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 열연강판은 하기의 수학식 1의 함량 범위 내로 망간(Mn) 및 실리콘(Si)을 첨가하는 것이 더 바람직하다.

수학식 1 : 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)

이는 강관 제조를 위한 전기저항용접(ERW)시 Mn/Si비가 6~9사이로 일정 범위 내에 들어야 용접부 균열 발생이 현저히 감소하기 때문이다. 만일, Mn/Si 비율이 6 미만일 경우 혹은 9를 초과할 경우, 고온에서 안정한 MnO, SiO₂ 산화물을 생성시킴으로써 전기저항용접시 훅 크랙(Hook crack)을 유발하여 용접부 품질을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 제강시의 탈산을 위해 첨가한다.

상기 알루미늄은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.04 중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03 중량%를 제시할 수 있다. 만일, 알루미늄의 함량이 0.02 중량% 미만일 경우에는 충분한 탈산 효과를 얻을 수 없다. 반대로, 알루미늄의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 연주성이 저해될 수 있다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히 니켈은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.

상기 니켈은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.30 중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.10 중량%를 제시할 수 있다. 만약, 니켈(Ni)이 0.05 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 니켈 첨가에 따른 강도 향상 및 저온 충격인성 향상 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우에는 적열취성을 유발하며, 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능 및 내식성을 향상시키는 원소로 첨가된다.

상기 구리는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.30 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 그 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 반대로, 구리의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우 강의 표면 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

칼슘(Ca)

칼슘(Ca)은 CaS 개재물을 형성시킴으로써 MnS 개재물의 생성을 방해함으로써, 전기저항 용접성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 즉, 칼슘은 망간에 비하여 황과의 친화도가 높으므로 칼슘의 첨가시 CaS 개재물이 생성되고 MnS 개재물의 생성은 감소한다. 이러한 MnS는 열간압연 중에 연신되어 전기저항 용접(ERW)시 후크 결함 등을 유발함으로 전기저항 용접성이 향상될 수 있다.

상기 칼슘은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.004 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0025 중량%를 제시할 수 있다. 만일, 칼슘의 함량이 0.004 중량%를 초과할 경우 CaO 개재물의 생성이 과도해져 전기저항 용접성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

한편, 칼슘(Ca)과 황(S)은 수학식 2 : 2.0 ≤ [Ca]/[S] ≤ 2.5 (여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)를 만족하는 범위로 함량이 더욱 조절되는 것이 바람직하다.

만약, 황(S)의 함량 대비, 칼슘(Ca)의 함량 비율이 2.0 미만일 경우 CaS 형성이 불충분하여 MnS 생성 억제 효과가 불충분하다. 반대로, 황의 함량 대비 칼슘의 함량비가 2.5를 초과할 경우 칼슘의 과다 첨가로 인하여 CaO와 같은 개재물이 형성되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 이 경우, 황의 함량을 극소로 제어해야 하는 문제가 발생할 수 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

그러나, 인은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 상기 인(P)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.

따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 0.01 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강판의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 질소는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 압연공정 조건 및 합금성분의 조절을 통해 종래강에 비해 탄소함량을 높이고 니켈(Ni), 구리(Cu) 등의 경화능 원소를 첨가함으로써 QT 열처리를 생략하면서도 API 5CT N80 및 API 5CT L80 규격을 만족할 수 있는 열연강판을 개발하였다.

한편, 상기 수학식 1 및 수학식 2의 특성에 대하여, 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

수학식 1에서 실리콘(Si)의 함량 대비, 망간(Mn)의 함량 비율이 6 ~ 9일 때 가장 우수한 용접성을 나타내며, 실리콘(Si)의 함량 대비, 망간(Mn)의 함량 비율이 6 미만일 경우 혹은 9를 초과할 경우 고온에서 안정한 MnO, SiO₂ 산화물을 생성시킴으로써 전기저항용접시 훅 크랙(Hook crack)을 유발하여 용접부 품질을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 수학식 2에서 황(S)의 함량 대비, 칼슘(Ca)의 함량 비율이 2.0 미만일 경우 CaS 형성이 불충분하여 중심편석을 유발하는 문제점이 있으며, 황의 함량 대비 칼슘의 함량비가 2.5를 초과할 경우 칼슘의 과다 첨가로 인하여 CaO와 같은 개재물이 형성되거나 황의 함량을 극소로 제어해야 하므로 강의 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.

열연강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 열연강판 제조 방법은 열간압연 단계(S110) 및 냉각/권취 단계(S120)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 열연강판 제조 방법은 열간압연 단계(S110) 이전에 슬라브 재가열 단계(S105)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 열연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 탄소(C) : 0.3 ~ 0.4 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이때, 상기 슬라브 판재에는 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.01 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하가 더 포함되어 있을 수 있다.

한편, 상기 슬라브 판재는 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하는 범위에서 실리콘(Si), 망간(Mn), 황(S) 및 칼슘(Ca)을 포함하는 것이 바람직하다.

수학식 1 : 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9

수학식 2 : 2.0 ≤ [Ca]/[S] ≤ 2.5

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)

상기 조성을 갖는 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.

슬라브 재가열

본 발명에 따른 열연강판 제조 방법에서 슬라브 재가열 단계(S105)가 포함될 경우, 슬라브 재가열 단계(S105)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1180 ~ 1220℃로 재가열한다. 이러한 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용한다.

만일, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1180℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1220℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S110)에서는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800 ~ 850℃로 마무리 압연한다. 슬라브 재가열 단계(S105)를 포함하는 경우, 압연 대상은 재가열된 슬라브 판재가 된다.

만일, 마무리 압연 온도(FDT)가 850℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다. 반대로, 마무리 온도가 800℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.

냉각/권취

냉각/권취 단계(S120)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500℃ ~ 550℃까지 냉각하여 권취한다.

본 발명에서 냉각 과정은 압연된 판재를 수냉 등의 방식을 통하여 500℃ ~ 550℃까지 냉각함으로써, 강판의 결정립 성장을 억제하여 미세한 베이나이트 결정립을 가지는 기지 조직을 형성시키고, 또한 마르텐사이트 조직을 형성시켜 고강도 및 고인성을 확보할 수 있다. 이때, 냉각 속도는 대략 1~100℃/sec 정도가 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

만약, 본 발명에서 권취 온도(CT)가 550℃를 초과할 경우, 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 권취 온도(CT)가 500℃ 미만일 경우 충분한 강도를 확보할 수는 있으나, 권취 설비 부하에 문제가 발생할 수 있다.

상기 과정을 통하여 제조되는 열연강판은 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합 조직을 가질 수 있다.

또한, 상기 과정을 통하여 제조되는 열연강판은 인장강도(TS) : 655 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 552 MPa 이상을 가질 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조되는 열연강판은 탄소(C) 함량을 0.3 중량% 이상으로 높이고, 니켈(Ni), 구리(Cu) 등의 경화능 원소를 첨가함으로써 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하는 것 없이도 API 5CT N80(인장강도 : 689 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 758 MPa) 및 API 5CT L80(인장강도 : 655 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 655 MPa) 규격을 달성할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 열연 시편의 제조

표 1 ~ 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 비교예 1 ~ 2 및 실시예 1 ~ 3에 따른 열연시편을 제조하였다.

비교예 1 ~ 2 및 실시예 1 ~ 3에 따른 열연시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각의 열연공정을 모사하고 권취로에 장입하였다.

[표 1]

(단위 : 중량%)

[표 2]

(단위 : 중량%)

[표 3]

[표 4]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 비교예 1 ~ 2 및 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 열연 시편의 기계적 물성에 대한 평가 결과를 나타낸 것이다.

표 1 ~ 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 열연 시편의 경우 API 5CT N80 규격의 목표값인 인장강도(TS) : 689 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 552 ~ 758 MPa를 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 열연 시편의 경우 API 5CT L80 규격의 목표값인 인장강도(TS) : 655 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 552 ~ 655 MPa를 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.

상기 실시예 1 ~ 3의 경우, 열처리 경화형 원소인 티타늄(Ti), 보론(B) 및 니오븀(Nb)을 첨가하지 않는 대신 비교예 1 ~ 2에 비하여 탄소(C)의 함량을 높이고 니켈(Ni) 및 구리(Cu)를 첨가함과 더불어 열간압연 이후 권취 온도를 비교예 1 ~ 2에 비하여 대략 50℃ 이상 하향함으로써, QT(Quenching and Tempering) 열처리를 수행하는 것 없이도 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합 조직의 형성에 기인하여 API 5CT N80 및 API 5CT L80의 규격을 만족하는 것을 알 수 있다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 방법으로 각각 제조된 열연 시편의 미세조직 사진들이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따른 방법으로 제조된 열연 시편 각각의 미세 조직은 베이나이트 및 마르텐사이트의 복합 조직으로 이루어져 있는 것을 알 수 있다.

반면, 표 1 ~ 4를 참조하면, 실시예 2와 비교하여 탄소 함량이 상대적으로 낮으며 니오븀이 첨가되고, 니켈 및 구리가 미 첨가되고, 권취 온도가 본 발명에서 제시한 범위를 대략 60℃ 초과한 비교예 1에 따라 제조된 열연 시편의 경우 API 5CT N80 및 API 5CT L80 규격에 모두 미달하는 인장강도(TS) : 620 MPa 및 항복강도(YS) : 490 MPa를 갖는 것을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 2와 비교하여 탄소 함량이 상대적으로 낮으며 티타늄 및 보론이 첨가되고, 니켈 및 구리가 미 첨가되고, 권취 온도가 본 발명에서 제시한 범위를 대략 100℃ 초과한 비교예 2에 따라 제조된 열연 시편의 경우 API 5CT N80 및 API 5CT L80 규격에 모두 미달하는 인장강도(TS) : 605 MPa 및 항복강도(YS) : 340 MPa를 갖는 것을 확인할 수 있다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 QT 열처리 생략형의 열연강판은 탄소(C) 함량을 0.3 중량% 이상으로 높이고, 니켈(Ni), 구리(Cu) 등의 경화능 원소를 첨가함으로써 QT 열처리를 실시하는 것 없이도 API 5CT N80(인장강도 : 689 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 758 MPa) 및 API 5CT L80(인장강도 : 655 MPa 이상, 항복강도 : 552 ~ 655 MPa) 규격을 만족할 수 있다.

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

S105 : 슬라브 재가열 단계
S110 : 열간압연 단계
S120 : 냉각/권취 단계

Claims

탄소(C) : 0.32 ~ 0.38 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0 중량% 초과 ~ 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800℃ ~ 850℃로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및
상기 마무리 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 550℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하며,
상기 냉각/권취 단계 이후, 상기 판재는 베이나이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 가지며, 인장강도(TS) : 655 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 552 MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 열간압연 단계 이전에,
상기 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1180 ~ 1220℃로 재가열하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬라브 판재는
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 실리콘(Si) 및 망간(Mn)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
수학식 1 : 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬라브 판재에는
인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.01 중량% 이하 및 질소(N) : 0 중량% 초과 ~ 0.01 중량% 이하가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 슬라브 판재는
하기 수학식 2를 만족하는 범위에서 황(S) 및 칼슘(Ca)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
수학식 2 : 2.0 ≤ [Ca]/[S] ≤ 2.5
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
삭제
탄소(C) : 0.32 ~ 0.38 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 칼슘(Ca) : 0 중량% 초과 ~ 0.004 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
베이나이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 가지며, 인장강도(TS) : 655 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 552 MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 열연강판.
제7항에 있어서,
상기 강판은
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 실리콘(Si) 및 망간(Mn)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
수학식 1 : 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
제7항에 있어서,
상기 강판은
인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.01 중량% 이하 및 질소(N) : 0 중량% 초과 ~ 0.01 중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
제9항에 있어서,
상기 강판은
하기 수학식 2를 만족하는 범위에서 황(S) 및 칼슘(Ca)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
수학식 2 : 2.0 ≤ [Ca]/[S] ≤ 2.5
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
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