KR101301994B1 - 선박용 클래드강 제조 방법 - Google Patents

선박용 클래드강 제조 방법 Download PDF

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Abstract

선박용 클래드강 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 클래드강 제조 방법은 모재 및 클래드재를 접합하여 접합재를 준비하는 제1 단계; 상기 접합재를 1040℃ 내지 1100℃에서 유지한 후, 물 담금질(water quenching)하여 급냉시키는 제2 단계; 및 상기 접합재를 550℃ 내지 600℃에서 뜨임(tempering)한 후, 에어쿨링하여 클래드강을 제조하는 제3 단계를 포함한다.

Description

선박용 클래드강 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING CLAD STEEL OF SHIP}
본 발명은 선박용 클래드강 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 선체외판에 사용 가능한 클래드강 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 복합재료의 일종인 클래드 접합재는 한 금속의 전면을 다른 금속으로 피복하여 구성되는 것으로, 성질이 다른 금속을 접합함으로써 단일 금속에서는 얻기 어려운 효과(강도 등)를 발휘시키는 재료이다. 상기 클래드 접합재에서는 통상적으로 피복하는 금속을 클래드재, 피복되는 금속을 모재라고 칭하고 있으며, 특히, 강재를 모재로 하는 클래드 접합재의 경우에는 클래드강(clad steel)이라 부르고 있다.
이러한 클래드강은 제조 비용면에서 상대적으로 경제성이 있으면서도 단일 재료에 비해 높은 물성을 가질 수 있어, 화학 플랜트, 압력용기류, 가전제품, 전자부품, 건축용 자재 등에서 많이 이용되고 있다.
한편, 상술한 클래드강을 선박의 선체외판에 적용하고자 하는 시도도 많이 이루어지고 있다. 클래드강은 일반적으로 모재로 강재(주로 탄소강)를 사용하고 클래드재로 스테인리스강을 사용하고 있는데, 선체외판에 적용됨에 있어 종래 클래드강은 선체외판에 요구되는 강도 및 내식성을 동시에 만족시키기가 매우 어렵다는 문제가 있었다.
이와 같은 문제는 클래드강에서 모재로 사용되는 탄소강과 클래드재로 사용되는 스테인리스강의 특성 차이에 기인한다.
보다 구체적으로, 선박의 선체외판에 적용 가능한 강도를 가지기 위해서는, 클래드강을 약 1000℃ 이하에서 제조하여 모재에 적절한 강도를 부여하여야만 한다. 이는 모재로 이용되는 강재(탄소강)를 1000℃를 초과하는 온도에서 열처리할 경우에는, 상기 강재의 결정립(grain) 크기가 증가하므로 강도가 감소하기 때문이다.
그런데, 클래드강을 1000℃를 넘지 않는 온도에서 열처리하는 경우에는 클래드재인 스테인리스강의 내식성이 떨어지게 되므로, 선박의 선체외판에서 요구되는 내식성을 만족시키지 못하는 문제가 발생하였다. 이는 클래드재로 사용되는 스테인리스강의 경우, 600℃ 내지 1000℃에서 2차상(secondary phase)들이 형성되고, 상기 2차상들은 내식성을 떨어뜨리는 원인으로 작용 하기 때문이다.
반대로, 클래드재로 사용되는 스테인리스강의 내식성 저하를 방지하기 위하여 클래드강을 1000℃ 이상에서 제조하는 경우에는, 상술한 것과 같이 강재의 결정립의 크기가 증가하기 때문에 선박의 선체외판에 요구되는 강도를 만족시키지 못하는 문제가 발생하였다.
따라서, 선박의 선체외판에 요구되는 강도 및 내식성 모두를 만족시킬 수 있는 클래드강이 요구되고 있으며, 본 발명의 출원인은 모재/클래드재의 성분 및 클래드강 제조공정에 대한 연구를 통해 선박의 선체외판에 적용 가능한 클래드강을 제조할 수 있는 방법을 강구하게 되었다.
본 발명의 실시예들은 선박의 선체외판에 적용 가능한 강도 및 내식성을 가지는 클래드강 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모재 및 클래드재를 접합하여 접합재를 준비하는 제1 단계; 상기 접합재를 1040℃ 내지 1100℃에서 유지한 후, 물 담금질(water quenching)하여 급냉시키는 제2 단계; 및 상기 접합재를 550℃ 내지 600℃에서 뜨임(tempering)한 후, 에어쿨링하여 클래드강을 제조하는 제3 단계를 포함하는 선박용 클래드강 제조 방법이 제공될 수 있다.
이 때, 상기 모재는 탄소강이고, 상기 클래드재는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강일 수 있다.
또한, 상기 모재는 상기 모재의 전체 중량을 기준으로 하여, C: 0.05 내지 0.10wt%, Mn: 0.90 내지 1.60wt%, Si: 0.10 내지 0.50wt%, P: 0 내지 0.035wt%, S: 0 내지 0.035wt%, Cu: 0.1 내지 0.35wt%, Cr: 0 내지 0.20wt%, Ni: 0.3 내지 0.40wt%, Mo: 0.5 내지 0.08wt%, Al:0.01 내지 0.06wt%, Nb: 0.01 내지 0.05wt%, V: 0.03 내지 0.05wt%, Ti: 0.01 내지 0.02wt% 및 B: 0.001 내지 0.002wt%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클래드재는 상기 클래드재의 전체 중량을 기준으로 하여, C: 0.01 내지 0.03wt%, Mn: 0.9 내지 1.2wt%, P: 0 내지 0.035wt%, S: 0 내지 0.02wt%, Si: 0.1 내지 0.8wt%, Ni: 6.0 내지 8.0 wt%, Cr: 24 내지 26 wt%, Mo: 3 내지 5 wt%, N: 0.24 내지 0.32 wt%, 및 Cu: 0.35 내지 0.5 wt%를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 방법으로 제조되는 선박용 클래드강이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 클래드강 접합재를 1000℃ 이상에서 유지한 후에 냉각 속도가 빠른 물 담금질 방법을 사용하여 급냉시킴으로써, 모재로 사용되는 탄소강의 강도 저하 및 클래드재로 사용되는 스테인리스강의 내식성 저하를 방지할 수 있다.
따라서, 선박의 선체외판에 적용 가능한 강도 및 내식성을 갖는 클래드강을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드강의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 클래드강 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드강에서 클래드재의 시간 및 온도에 따른 석출상들을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드강(100)의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 클래드강(100)은 모재(10) 및 클래드재(20)가 접합하여 구성된다.
이 때, 모재(10)는 탄소강(carbon steel)이고, 클래드재(20)는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(Super duplex stainless steel)일 수 있다. 여기에서 상기 탄소강은 철과 탄소의 합금 중에서 열처리가 가능한 합금강을 의미한다. 또한, 상기 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 페라이트(ferrite)상과 오스테나이트(austenite)상이 약 50:50의 비율로 결합된 구조를 가지는 듀플렉스 스테인리스강 중에서, 성분 및 조성을 변화시켜 내식성 및 기계적 성질(강도 등)을 향상시킨 스테인리스강을 의미한다.
보다 구체적으로, 모재(10)는 모재(10)의 전체 중량을 기준으로 하여, C(탄소): 0.05 내지 0.10wt%, Mn(망간): 0.90 내지 1.60wt%, Si(실리콘): 0.10 내지 0.50wt%, P(인): 0 내지 0.035wt%, S(황): 0 내지 0.035wt%, Cu(구리): 0.1 내지 0.35wt%, Cr(크롬): 0 내지 0.20wt%, Ni(니켈): 0.3 내지 0.40wt%, Mo(몰리브덴): 0.5 내지 0.10wt%, Al(알루미늄): 0.01 내지 0.06wt%, Nb(니오븀): 0.01 내지 0.05wt%, V(바나듐): 0.03 내지 0.05wt%, Ti(티타늄):0.01 내지 0.02wt% 및 B(붕소):0.001 내지 0.003wt%를 포함할 수 있다.
모재(10)의 상술한 성분들 중, Al(알루미늄), V(바나듐), Ti(티타늄), Nb(니오븀) 및 B(붕소)는 결정립 미세화 원소들로, 클래드재(20)의 내식성 확보를 위한 고온 열처리 시 모재(10)의 결정립 조대화로 인한 강도 저하를 최소화 시키는 역할을 수행할 수 있다.
이하에서, 모재(10)의 성분 첨가량의 한정 이유를 설명하도록 한다.
C(탄소)의 경우, 0.05wt% 미만 첨가되는 경우 클래드강(100)에 필요한 강도 확보가 어렵다는 문제가 있으며, 0.10wt%를 초과하는 경우에는 용접성, 가공성 및 인성 확보가 어렵다는 문제가 있다.
Mn(망간)의 경우, 0.90wt% 미만 첨가되는 경우 용접성이 저하되는 문제점이 있으며, 1.60wt%를 초과하는 경우에는 가공성 및 인성이 저하되는 문제가 있다.
Si(실리콘)의 경우, 탈산제의 역할을 수행하는 것으로 0.10wt% 이상 첨가되어야 하나, 0.50wt%를 초과하는 경우에는 인성 및 가공성이 저하되는 문제가 있다.
P(인)의 경우, Fe3P를 형성하여 가공성 및 인성을 저하시킬 수 있으므로, 0.035wt% 미만 첨가되어야 한다.
S(황)의 경우, Mo, Ti, Mn 등과 결합하여 강의 피삭성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있으나, FeS를 형성하여 강을 취약하게 하고 용융점을 낮추어 가공시 균열을 발생시킬 수 있으므로, 0.035wt% 미만 첨가되어야 한다.
Cu(구리)의 경우, 인성 저하 없이 강도를 증가시키는 역할을 수행할 수 있으므로 0.1wt% 이상 첨가될 수 있으나, 상온에서 페라이트(ferrite)에 0.35wt%까지 고용되어 고용강화효과를 내므로 0.035wt% 미만 첨가되어야 한다.
Ni(니켈)의 경우, 강의 조직을 미세화 시키고 오스테나이트 또는 페라이트에 잘 고용되어 강의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 강의 저온인성을 강화시키켜 용접성 및 절단성에 영향을 주지 않으므로 0.3 내지 0.4wt% 첨가될 수 있다.
Mo(몰리브덴)의 경우, 뜨임시 취성 저항성을 증가시키고 미세한 탄화물을 형성하여 강도를 증가시키는 역할을 수행할 수 있으므로 0.05wt% 이상 첨가될 수 있으나, 0.10wt%를 초과하여 첨가되는 경우에는 인성, 가공성 및 용접성을 저하시키는 문제가 있다.
Al(알루미늄)의 경우, 0.01wt% 미만 첨가되는 경우 AIN을 형성하여 결정립을 미세화시키는 효과가 발현되기 어려우며, 0.06wt%를 초과하는 경우에는 Al2O3를 형성하여 인성을 저하시키는 문제가 있다.
Nb(니오븀)의 경우, 0.02wt% 미만 첨가되는 경우 뜨임시 취성을 감소시키고 결정립 미세화 원소로서 결정립 조대화 온도를 증가시키는 효과가 발현되기 어려우며, 0.05wt%를 초과하여 첨가되는 경우에는 인성을 저하시키는 문제가 있다.
V(바나듐)의 경우, 0.03wt% 미만 첨가되는 경우 미세한 탄화물을 형성하여 강도를 증가시키는 효과가 발현되기 어려우며, 0.05wt%를 초과하는 경우에는 인성을 저하시키는 문제가 있다.
Ti(티타늄)의 경우, 탈산, 탈황 및 용접부의 인성을 향상시키는 역할을 수행하는 것으로, 0.01 내지 0.02wt%가 첨가될 수 있다.
B(붕소)의 경우, 강도를 증가시키고 용접시 수소확산을 지연시켜 저온균열을 억제하는 역할을 수행하기 위하여 0.001wt% 이상 첨가될 수 있으나, 0.003wt%를 초과하는 경우에는 Fe3B를 형성하여 인성을 저하시키는 문제가 있다.
한편, 클래드재(20)는 클래드재(20)의 전체 중량을 기준으로 하여, C(탄소): 0.01 내지 0.03wt%, Mn(망간): 0.9 내지 1.2wt%, P(인): 0 내지 0.035wt%, S(황): 0 내지 0.02wt%, Si(실리콘): 0.1 내지 0.8wt%, Ni(니켈): 6.0 내지 8.0 wt%, Cr(크롬): 24 내지 26 wt%, Mo(몰리브덴): 3 내지 5 wt%, N(질소): 0.24 내지 0.32 wt%, Cu(구리): 0.35 내지 0.5 wt%를 포함할 수 있다.
이하에서, 클래드재(20)의 성분 첨가량의 한정 이유를 설명하도록 한다.
C(탄소)의 경우, 페라이트와 오스테나이트에 제한된 용해성을 가지므로, 0.03wt%를 초과하여 첨가되는 경우에는 탄질화물(carbonitride)이 형성될 가능성이 높아지는 문제가 있다.
Mn(망간)의 경우, 질소 용해성을 높이고 용접성 향상을 위하여 0.9wt% 이상 첨가될 수 있으나, 1.2wt%를 초과하는 경우에는 황(S)과 결합하여 MnS(황화망간)을 형성할 수 있다는 문제가 있다.
P(인)의 경우, Fe3P를 형성하여 가공성 및 인성을 저하시킬 수 있으므로, 0.035wt% 미만 첨가되어야 한다.
S(황)의 경우, 다양한 황화물을 형성하여 부식 저항성 및 열간 가공성을 약화시킬 수 있으므로, 0.02wt% 미만 첨가되어야 한다.
Si(실리콘)의 경우, 탈산제로 사용되는 것으로 0.1wt% 이상 첨가될 수 있으나, 0.8wt%를 초과하여 첨가되는 경우에는 금속간화합물(intermetallic compound)을 형성하여 인성 및 가공성을 저하시킨다는 문제가 있다.
Ni(니켈)의 경우, 오스테나이트 안정화 원소로 적절한 페라이트 분율을 얻기 위해서 6.0 내지 8.0wt% 첨가될 수 있다.
Cr(크롬)의 경우, 부식저항성 향상, 질소 용해도 증가 및 강도를 증가시키는 역할을 수행할 수 있으므로 24wt%이상 첨가될 수 있으나, 26wt%를 초과하ㅕ 첨가되는 경우에는 금속간화합물을 형성하여 강도 및 부식 저항성을 저하 시킨다는 문제가 있다.
Mo(몰리브텐)의 경우, 염화물(Chloride) 환경에서 부식 저항성을 증가시키는 역할을 수행하는 것으로 3wt% 이상 첨가될 수 있으나, 5wt%를 초과하여 첨가되는 경우에는 금속간화합물을 형성한다는 문제가 있다.
N(질소)의 경우, 부식 저항성 증가, 재료 구조안정성 향상, 강도 증가 및 용접성 향상을 위해 0.24wt% 이상 첨가될 수 있으나, 0.32wt%를 초과하여 첨가되는 경우에는 크롬 질화물을 형성하고 질소 용해도 초과로 인하여 공극이 발생할 수 있다는 문제가 있다.
Cu(구리)의 경우, 황산과 같은 산성 환경에서 부식 저항성을 증가시키고, 특히 Mo를 함유한 소재에서 금속간화합물의 형성을 지연시킬 수 있으므로 0.35 내지 0.5wt% 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클래드강(100)은 선박의 선체외판용으로 사용될 수 있으며, 상기 선박에는 LNG 캐리어(LNG Carrier), LNG-RV(LNG-Regasification Vessel), FSRU(Floating Storage Regasification Unit), LNG-FPSO(LNG-Floating Production Storage and Offloading), 준설선(Dredger), 쇄빙선(Ice Breaker) 및 극지용 선박과 같은 특수선 등이 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 클래드강 제조 방법(S100)의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 선박용 클래드강 제조 방법(S100)은 우선, 모재 및 클래드재를 접합하여 접합재를 준비한다. 상기 모재 및 클래드재를 접합하는 방법은 다양할 수 있으며, 예를 들어 열간 가공(hot working) 압연법을 통하여 1150℃ 이상의 고온에서 모재 및 클래드재를 접합하는 것이 가능하다(이상 S110).
다음으로, 상기 접합재를 1040℃ 내지 1100℃에서 유지한 후, 물 담금질(water quenching)한다.
상기 접합재를 1040℃ 보다 낮은 온도에서 열처리하는 경우에는, 클래드재로 사용되는 스테인리스강에 2차상(secondary phase)이 형성되어 클래드재의 내식성이 감소하는 문제점이 있다.
반면, 상기 접합재를 1100℃ 보다 높은 온도에서 열처리하는 경우에는, 모재로 사용되는 탄소강의 결정립이 증가하여 강도가 감소하는 문제점이 있다.
한편, 상기 접합재를 1040℃ 내지 1100℃에서 유지하는 시간은 1시간일 수 있다. 상기 접합재를 적정한 온도 범위인 1040℃ 내지 1100℃에서 열처리한다고 하더라도 열처리 시간이 1시간을 넘는 경우에는 모재로 사용되는 탄소강의 결정립 조대화로 강도가 감소될 가능성이 높아져 품질 저하 등의 문제가 있으며, 열처리 시간이 너무 짧을 경우에는 클래드재가 균질화되지 않아서 내식성이 저하될 가능성이 있다.
상기 접합재가 1040℃ 내지 1100℃에서 1시간 동안 유지된 다음에는 물 담금질(water quenching)하여 급냉시킨다. 상기 물 담금질(water quenching)에서 냉각속도는 한정되지 않으며, 예를 들면, 400℃/분일 수 있다.
상기 물 담금질은 첫째, 모재를 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(bainite) 조직, 또는 베이나이트(bainite) 및 마르텐사이트(martensite) 조직 상태로 만들어 상기 모재의 강도를 증가시키기 위함이고, 둘째, 클래드재에서 2차상이 형성되는 600~1000℃의 온도범위에서의 냉각 속도를 빠르게 하여 클래드재에 2차상이 형성되는 것을 막음으로써, 상기 클래드재의 내식성 저하를 방지하기 위함이다.
이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드강에서 클래드재의 시간 및 온도에 따른 석출상들을 나타내는 그래프이다.
도 3에서 X축은 시간(Time), Y축은 온도(Temperature)를 나타낸다. 또한, 상기 그래프상에 나타난 C커브들은 클래드재에서의 시간 및 온도에 따른 석출상(2차상)들을 나타낸다.
한편, 상기 그래프상에서 빨간 실선으로 표시된 것은 열처리 방법 중 노말라이징법(a, normalizing) 및 물 담금질(b)을 각각 나타낸다. 노말라이징법(a) 및 물 담금질(b)은 모두 모재의 강도를 증가시키기 위한 열처리 방법에 해당하는데, 양자는 냉각 속도에 있어 차이가 있다. 노말라이징법(a)은 공기 중에서 냉각시키는 것으로, 물 속에서 급냉시키는 물 담금질(b)에 비해 냉각 속도가 상대적으로 느리다.
도 3을 참조하면, 접합재를 노말라이징법(a)을 사용하여 냉각시키는 경우에는 공기 중에서 상대적으로 천천히 냉각되는 것이므로, 클래드재에서의 2차상을 나타내는 C커브와 접촉하는 부분이 발생함을 알 수 있다. 이는 열처리된 상기 접합재를 노말라이징법(a)을 이용하여 냉각시키는 경우, 클래드재에 2차상이 형성됨을 의미한다.
반면, 접합재를 물 담금질(b)을 사용하여 냉각시키는 경우에는 물 속에서 급냉시켜 냉각속도가 훨씬 빨라지므로, 상기 C커브와 접촉하는 부분이 발생하지 않음을 알 수 있다. 이는 열처리된 상기 접합재를 물 담금질(b)을 이용하여 냉각시키는 경우, 클래드재에 2차상이 형성되지 않아 상기 클래드강의 내식성을 저하시키지 않음을 의미한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드강 제조방법에서는 상기 접합재를 열처리한 후, 노말라이징법이 아닌 물 담금질하여 급냉시킴으로써 클래드강의 내식성 저하를 방지함과 동시에 클래드강에 강도를 부여함을 특징으로 한다(이상 S120).
다시 도 2를 참조하면, 다음으로 상기 접합재를 550℃ 내지 600℃에서 뜨임(tempering)한 후, 에어쿨링(air cooling)함으로써 클래드강을 제조한다.
상기 접합재를 550℃ 보다 낮은 온도에서 뜨임하는 경우에는, 모재로 사용되는 탄소강에 충분한 인성(toughness)을 부여하지 못하는 문제점이 있다.
반면, 상기 접합재를 600℃ 보다 높은 온도에서 뜨임하는 경우에는, 클래드재로 사용되는 스테인리스강에 2차상이 형성되어 클래드재의 내식성이 감소하는 문제점이 있다.
한편, 상기 뜨임 시간은 한정되지 않으며, 예를 들면 1시간 내지 2시간일 수 있다. 또한, 에어쿨링은 일반적인 공냉(空冷)에 해당하므로 설명을 생략하도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 클래드강 접합재를 1000? 이상에서 유지한 후에 냉각 속도가 빠른 물 담금질 방법을 사용하여 급냉시킴으로써, 모재로 사용되는 탄소강의 강도 저하 및 클래드재로 사용되는 스테인리스강의 내식성 저하를 방지할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
실시예
모재 및 클래드재를 1150℃ 이상에서 접합하여 접합재를 준비한 후, 상기 접합재를 고온에서 열처리하고 물 담금질(water quenching)하여 급냉시켰다. 다음으로, 상기 접합재를 뜨임(tempering)한 후, 에어쿨링하여 클래드강을 제조하였다. 이 때, 열처리 온도, 뜨임온도 및 뜨임시간에 차이를 두어 실시예 1 내지 실시예 3에 해당하는 클래드강을 각각 제조하였다.
상기 모재의 조성은 C(탄소): 0.08wt%, Mn(망간): 1.53wt%, Si(실리콘): 0.23wt%, P(인): 0.008wt%, S(황): 0.003wt%, Cu(구리): 0.01wt%, Cr(크롬): 0.05wt%, Ni(니켈): 0.22wt%, Mo(몰리브덴): 0.005wt%, Al(알루미늄):0.051wt%, Nb(니오븀): 0.011wt%, V(바나듐): 0.005wt%, Ti(티타늄):0.011wt% 및 B(붕소):0.0017wt% 이었으며, 상기 클래드재의 조성은 (탄소): 0.03wt%, Mn(망간): 1.2wt%, P(인): 0.035wt%, S(황): 0.02wt%, Si(실리콘): 0.8wt%, Ni(니오븀): 6.0 내지 8.0 wt%, Cr(크롬): 24 내지 26 wt%, Mo(몰리브덴): 3 내지 5 wt%, N(질소): 0.24~0.32 wt%, Cu(구리): 0.5 wt% 이었다.
다음으로, 제조된 클래드강의 항복강도(yield strength), 인장강도(Tensile strength), 연신율(elongation), 충격인성(impact toughness) 및 임계공식온도(CPT, critical pitting temperature)를 각각 반복하여 측정하였다. 측정방법은 통상적으로 이용되는 인장시험, 충격시험 및 침지법에 의한 임계공식온도 측정법(ASTM G 48 E)을 이용하였다.
다음으로, 상기 측정값들을 선박의 선체외판 적용기준과 비교하였다. 그 결과는 하기 [표 1]과 같다.
열처리온도
(℃)		 뜨임온도(℃) 뜨임시간
(hour)		 항복강도(MPa) 인장강도(MPa) 연신율
(%)		 충격인성
(J,-40℃)		 임계공식온도 기준충족여부
실시예1 1080 550 1 438~492 529~567 27~28 171~264 50 ○
실시예2 1080 580 2 455~475 536~551 30 415~430 50 ○
실시예3 1040 580 2 423~437 516~521 32~33 427~431 50 ○
기준 - - - 390이상 510~650 22이상 39이상 50이상 -
상기 [표 1]를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 의해 제조되는 클래드강은 선박의 선체외판 적용기준(강도 및 내식성)을 모두 충족하는 바, 선박의 선체외판에 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 클래드강 10: 모재
20: 클래드재 a: 노말라이징법
b: 담금질법

Claims (5)

  1. 탄소강인 모재 및 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강인 클래드재를 접합하여 접합재를 준비하는 제1 단계;
    상기 접합재를 1040℃ 내지 1100℃에서 유지한 후, 물 담금질(water quenching)하여 급냉시키는 제2 단계; 및
    상기 접합재를 550℃ 내지 600℃에서 뜨임(tempering)한 후, 에어쿨링하여 클래드강을 제조하는 제3 단계를 포함하고,
    상기 모재는 상기 모재의 전체 중량을 기준으로 하여, C: 0.05 내지 0.10wt%, Mn: 0.90 내지 1.60wt%, Si: 0.10 내지 0.50wt%, P: 0 내지 0.035wt%, S: 0 내지 0.035wt%, Cu: 0.1 내지 0.35wt%, Cr: 0 내지 0.20wt%, Ni: 0.3 내지 0.40wt%, Mo: 0.5 내지 0.08wt%, Al:0.01 내지 0.06wt%, Nb: 0.01 내지 0.05wt%, V: 0.03 내지 0.05wt%, Ti: 0.01 내지 0.02wt% 및 B: 0.001 내지 0.002wt%를 포함하는 선박용 클래드강 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 클래드재는 상기 클래드재의 전체 중량을 기준으로 하여,
    C: 0.01 내지 0.03wt%, Mn: 0.9 내지 1.2wt%, P: 0 내지 0.035wt%, S: 0 내지 0.02wt%, Si: 0.1 내지 0.8wt%, Ni: 6.0 내지 8.0 wt%, Cr: 24 내지 26 wt%, Mo: 3 내지 5 wt%, N: 0.24 내지 0.32 wt%, 및 Cu: 0.35 내지 0.5 wt%를 포함하는 선박용 클래드강 제조 방법.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 따른 방법으로 제조되는 선박용 클래드강.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3865296A4 (en) * 2018-11-29 2021-11-03 Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. STEEL PLATE LAMINATED WITH SUPERDUPLEX STAINLESS STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING IT

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108118252A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 宝山钢铁股份有限公司 一种马氏体不锈钢轧制复合钢板及其制造方法
CN110499453B (zh) * 2018-05-16 2021-09-17 宝山钢铁股份有限公司 一种高强双面不锈钢复合板及其制造方法
JP7281314B2 (ja) * 2019-03-18 2023-05-25 日本製鋼所Ｍ＆Ｅ株式会社 クラッド鋼用母材、クラッド鋼およびクラッド鋼の製造方法
KR102579428B1 (ko) 2021-04-12 2023-09-18 동국제강 주식회사 경도 변화가 제어된 클래드 강

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02225622A (ja) * 1989-02-23 1990-09-07 Kubota Ltd クラッド管の熱処理方法
JPH07292445A (ja) * 1994-04-22 1995-11-07 Japan Steel Works Ltd:The 二相ステンレスクラッド鋼およびその製造方法ならびに溶接方法
JP2005133125A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Jfe Steel Kk ステンレスクラッド鋼管の製造方法
JP2008030086A (ja) 2006-07-28 2008-02-14 Japan Steel Works Ltd:The 高強度クラッド鋼板の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02225622A (ja) * 1989-02-23 1990-09-07 Kubota Ltd クラッド管の熱処理方法
JPH07292445A (ja) * 1994-04-22 1995-11-07 Japan Steel Works Ltd:The 二相ステンレスクラッド鋼およびその製造方法ならびに溶接方法
JP2005133125A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Jfe Steel Kk ステンレスクラッド鋼管の製造方法
JP2008030086A (ja) 2006-07-28 2008-02-14 Japan Steel Works Ltd:The 高強度クラッド鋼板の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JJP2005133125 A

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3865296A4 (en) * 2018-11-29 2021-11-03 Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. STEEL PLATE LAMINATED WITH SUPERDUPLEX STAINLESS STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING IT

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