KR101364949B1 - 저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성이 우수한 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성이 우수한 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 강판은, 규정된 성분 조성을 만족시키고, 또한 하기 (A) 내지 (D)의 모든 조건을 만족시킨다. (A) 표면부, t(판 두께)/4부, 및 t/2부 중, 어시큘러 페라이트 분율의 최저값(Amin)이 50면적% 이상이고, 또한 상기 분율의 최고값(Amax)과 상기 Amin의 차이가 20면적% 이하이다. (B) 표면부, t/4부, 및 t/2부 중, 대각 결정 입경의 최고값(Mmax)이 40㎛ 이하이고, 또한 Mmax와 상기 입경의 최저값(Mmin)의 차이가 40㎛ 미만이다. (C) 표면부, t/4부, 및 t/2부 중, 경도의 최고값(Hvmax)과 최저값(Hvmin)의 차이가 50 이하이다. (D) JlS G 0901에 규정된 초음파 탐상 시험을 검출 감도 +12dB로 전면 탐상했을 때에, 내부 결함의 UT 에코 높이가 50% 이하이다. 본 발명의 강판은, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성이 우수하여, 특히 대수심 지역이나 한냉 지역에 건설되는 해양 구조물에 적합하게 사용된다.

Description

저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성이 우수한 강판 및 그 제조 방법{STEEL PLATE WITH EXCELLENT LOW-TEMPERATURE TOUGHNESS AND WELDED JOINT FRACTURE TOUGHNESS, AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, (모재(母材)의) 저온 인성 및 용접 이음(HAZ) 파괴 인성이 우수한 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 예컨대 한냉지의 해양 구조물 등에 사용되는 경우에서도 우수한 저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성을 발휘하는 강판, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 석유 등의 자원의 굴삭이나 생산은 해양의 대수심 지역이나 한냉 지역으로 이행하고 있다. 따라서, 이와 같은 영역에서, 자원의 굴삭 등에 사용되는 해양 구조물용의 강판에는 저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성이 우수할 것이 요구된다.
상기 용접 이음 파괴 인성을 높인 것으로서, 예컨대 일본 특허공개 제2001-247932호가 있다. 이 공보에는, Ti, N의 화학 성분값, TiN의 입경, 및 그 입경의 개수를 규정하는 것으로, 용접열 영향부의 파괴 인성이 우수한 고 CTOD 보증 저온용 강이 얻어진다는 취지가 개시되어 있다. 구체적으로는, 용접 전의 강재 중에 입경 0.01 내지 0.1㎛의 TiN가 5×105 내지 5×106개/mm2 존재하고, 또한 입경 0.5㎛ 이상의 TiN을 10개/cm2 이하로 하면 좋다는 것이 개시되어 있다.
일본 특허공개 평11-229077호에는 극한냉 빙해 지역에서의 해양 구조물 등에 적합한 강판이 개시되어 있고, (a) 유효 결정 입경의 세립화, (b) 도상(島狀) 마르텐사이트의 저감과 미량 Nb에 의한 입계(粒界) 담금질성의 향상, (c) 석출 경화의 억제, (d) HAZ 경도의 저감의 4개를 동시에 조합하여 실시함에 의해 다층성 용접부의 CTOD 특성을 현저히 향상시킬 수 있었다는 취지가 개시되어 있다. 또한, 제조 조건으로서,
(ㄱ) 강 슬라브를 950 내지 1300℃로 가열하고, 재결정 온도 영역에서 압하율(壓下率)이 10 내지 90%인 조압연(粗壓延)을 행하고, 계속해서 Ar3 점 이상의 미재결정 온도 영역에서 압하율이 10 내지 90%인 마무리 압연을 행하고, 즉시 냉각 속도 1 내지 50℃/s로 650 내지 500℃까지 제어 냉각하고, 실온까지 공냉하거나, 또는
(ㄴ) 강 슬라브를 950 내지 1300℃로 가열하고, 재결정 온도 영역에서 압하율이 10 내지 90%인 조압연을 행하고, 계속해서 Ar3 점 이상의 미재결정 온도 영역에서 압하율이 10 내지 90%인 마무리 압연을 행하고, 즉시 냉각 속도 1 내지 50℃/s로 200℃ 이하로 제어 냉각하고, 그 후, 500℃ 내지 650℃에서 뜨임을 행하는 것을 들고 있다.
일본 특허공고 평6-74454호에는, 저온 인성과 용접성이 우수한 두꺼운 고장력 강판의 제조 방법이 개시되어 있으며, 규정된 강을 900 내지 1150℃로 가열하고, 중간 단계 두께까지 압연하고 일단 압연을 중단하여 냉각하거나 또는 압연하지 않고 슬라브 상태대로 냉각하고, 표면 온도가 Ar3 아래로 떨어지기 전에 상기 강을 Ar3+150℃ 내지 Ar3의 온도로 균일하게 보열(保熱)하고, 이어서 Ar3 이상에서 압하율 50 내지 70%의 압연을 행하고, 압연 후, 냉각 속도 1 내지 10℃/sec로 250 내지 600℃까지 냉각하고, 이어서 공냉하는 방법이나, 강을 900 내지 1150℃로 가열하고, 중간 단계 두께까지 압연하고 일단 압연을 중단하여 냉각하거나 또는 압연하지 않고 슬라브 상태대로 냉각하고, 표면 온도가 Ar3 아래로 떨어지기 전에 상기 강을 Ar3+150℃ 내지 Ar3의 온도로 균일하게 보열하고, 이어서 Ar3 이상에서 압하율 50 내지 70%의 압연을 행하고, 압연 후, 냉각 속도 1 내지 10℃/sec로 250 내지 600℃까지 냉각하고, 이어서 공냉하는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허공개 2008-266735호에는, 대입열(大入熱)로 용접을 행한 경우에도 HAZ의 저온 인성이 우수함과 더불어, 모재(강판)의 저온 인성도 우수한 저항복비 고장력 강판이 개시되어 있으며, 그 제조 방법으로서, 열간 압연을 행한 후, 강판의 (Ar3 변태점-40℃)를 넘는 온도로부터 10℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 (Ar3 변태점-40℃) 이하의 온도까지 냉각하고, 상기 온도에서 일단 냉각을 중단하여 30 내지 150초 공냉을 행하고, 이어서 t/4(t: 판 두께) 위치의 온도가 (Ar3 변태점-80℃) 내지 (Ar3 변태점-190℃)의 온도 범위로부터 350℃ 초과 550℃ 이하의 온도 범위까지 10℃/초 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 상기 4건의 특허출원에 있어서는, 모재의 저온 인성으로서, 특별히 확보가 곤란한 판 두께 중앙부(t/2) C 방향(즉, 압연 방향에 수직인 방향)의 저온 인성을 높임과 함께, 용접 이음 파괴 인성(HAZ-CTOD 특성)을 높이는 것에 관해서는 검토되어 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 종래의 강판보다도 우수한 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성을 나타내는 강판(특히, 대수심 지역이나 한냉 지역에 건설되는 해양 구조물에 적합하게 사용되는 강판)과, 상기 강판의 제조 방법을 확립하는 것에 있다.
상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 강판은,
C: 0.02 내지 0.10%(「질량%」의 의미. 이하 동일),
Si: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
Mn: 1.0 내지 2.0%,
Ni: 0.10 내지 1%,
Nb: 0.005 내지 0.03%,
Ti: 0.005 내지 0.02%,
N: 0.0030 내지 0.065%,
P: 0.02% 이하,
S: 0.015% 이하, 및
Al: 0.01 내지 0.06%를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물이고,
하기 (A) 내지 (D)의 모든 조건을 만족시키고, 인장 강도가 470MPa 이상이다.
(A) 표면부, t/4부[t는 판 두께를 나타냄. 이하 동일], 및 t/2부에서, 어시큘러 페라이트 분율을 측정했을 때에, 어시큘러 페라이트 분율의 최저값(Amin)이 50면적% 이상이며, 또한 어시큘러 페라이트 분율의 최고값(Amax)과 상기 최저값(Amin)의 차이가 하기 수학식 1을 만족시킨다.
Figure 112012033020038-pat00001
(B) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 2개의 결정의 방위차가 15°이상인 대각 입계로 둘러싸인 영역(대각 결정립)의 평균 결정 입경을 측정했을 때에, 상기 평균 결정 입경의 최고값(Mmax)이 40㎛ 이하이며, 또한 상기 최고값(Mmax)과 상기 평균 결정 입경의 최저값(Mmin)의 차이가 하기 수학식 2를 만족시킨다.
Figure 112012033020038-pat00002
(C) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 경도를 측정했을 때에, 경도의 최고값(Hvmax)과 경도의 최저값(Hvmin)의 차이가 하기 수학식 3을 만족시킨다.
Figure 112012033020038-pat00003
(D) JIS G 0901에서 규정된 초음파 탐상(探傷) 시험을 검출 감도 +12dB로 전면 탐상했을 때에, 내부 결함의 UT 에코 높이가 50% 이하이다.
상기 강판은, 추가로 다른 원소로서,
V: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
B: 0.0005 내지 0.003%, 및
Ca: 0.0005 내지 0.003%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 강판은, 추가로 다른 원소로서,
Cu: 0.3% 이하(0%를 포함하지 않음),
Cr: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및
Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하고 있어도 좋다.
상기 강판은, 해양 구조물용으로서 이용할 수 있다.
본 발명은, 상기 강판의 제조 방법도 규정하는 것으로서, 이 제조 방법은, 상기 성분 조성을 만족시키는 슬라브를 이용하여, 1050℃ 이상으로 가열한 후, 제 1 열간 압연, 제 1 냉각, 제 2 열간 압연, 및 제 2 냉각을 각각 하기 조건 (a) 내지 (d)를 만족시키도록 순차적으로 행하는 점에 특징을 갖는다.
(a) 제 1 열간 압연에 있어서, t/2부의 온도가 950℃ 이상인 상태에서 압하율이 10% 이상인 최종 패스 압연을 행한다.
(b) 제 1 냉각으로서, 하기 조건을 만족시키는 2단계 냉각을 행하는 것에 의해, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 한다.
(첫번째 냉각) 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 0.5T초 이상[T는 제 1 냉각의 개시 판 두께(mm)를 나타냄. 이하 동일] 1.5T초 이하 냉각한 후, 공냉을 0.5T초 이상 1.5T초 이하 행한다.
(두번째 냉각) 첫번째 냉각에 이어서, 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 0.07T초 이상 1.3T초 이하 냉각한 후, 공냉을 0.07T초 이상 1.3T초 이하 행한다.
(c) 제 2 열간 압연에 있어서, t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위인 압연을 하기 수학식 4를 만족시키도록 행한다.
Figure 112012033020038-pat00004
[상기 수학식 4에서,
Q: t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위에서의 누적 압하율(%),
Ni: Ni 함유량(질량%),
Nb: Nb 함유량(질량%)을 나타낸다.
한편, 압하율은 하기 수학식 5로 구해지는 것이다.
Figure 112012033020038-pat00005
(d) 제 2 냉각으로서, 표면부의 온도가 Ar3 변태점 이상인 온도 영역으로부터, t/2부의 온도가 500℃ 이하인 온도 영역까지를 하기 수학식 6을 만족시키는 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 냉각한다.
Figure 112012033020038-pat00006
[상기 수학식 6에서, t는 최종 제품 판 두께(mm)를 나타낸다.
또한, 판 두께 방향 평균 냉각 속도는 하기 수학식 7로부터 구해지는 것이다.
Figure 112012033020038-pat00007
상기 수학식 7에서, θs는 냉각 개시 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), θf는 냉각 정지 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), τ는 냉각 시간(s)을 나타낸다.]
본 발명에 의하면, 판 두께 방향에 좌우되지 않고 조직이나 경도가 일정하며, 또한 강판 내부의 결함이 억제되어 있기 때문에, 종래의 강판보다도 우수한 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성을 겸비한다. 이러한 본 발명의 강판은, 특히 대수심 지역이나 한냉 지역에 건설되는 해양 구조물에 적합하게 사용된다.
도 1은 어시큘러 페라이트 분율 차이(Amax-Amin)와 t/2부 C 방향의 vTrs의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 대각 결정 입경 차이(Mmax-Mmin)와 t/2부 C 방향의 vTrs의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 경도 차이(Hvmax-Hvmin)와 HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 초음파 탐상 시험에서의 에코 높이와, HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 제 1 열간 압연에서의 최종 패스 압연의 압하율과 초음파 탐상 시험에서의 에코 높이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 (제 1 냉각 후의) 표면부와 t/2부의 온도 차이와 경도 차이(Hvmax-Hvmin)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 첫번째 냉각 계수와, (제 1 냉각 후의) 표면부와 t/2부의 온도 차이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 두번째 냉각 계수와, (제 1 냉각 후의) 표면부와 t/2부의 온도 차이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 수학식 4의 좌변값 [Q+(Ni+Nb)×10]과 어시큘러 페라이트 분율 차이(Amax-Amin)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 수학식 4의 좌변값 [Q+(Ni+Nb)×10]과 대각 결정 입경 차이(Mmax-Mmin)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예에서 시험편의 채취 위치를 나타낸 도면이며, 사선부로 나타낸 단면이 광학 현미경 관찰면 및 EBSP 관찰면이다.
도 13은 실시예에서 용접 형태를 나타내는 도면이다.
본 발명자는, 우수한 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성, 구체적으로는, 하기 (I) 및 (II)를 만족시키는 강판을 얻도록 예의 연구를 거듭하였다.
(I) 모재의 우수한 저온 인성으로서, 후술하는 실시예에서 측정하는 판 두께 중앙부(t/2) C 방향의 vTrs가 -100℃ 이하(바람직하게는 -110℃ 이하, 보다 바람직하게는 -120℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -130℃ 이하)를 나타내는 것.
(II) 우수한 용접 이음 파괴 인성으로서, 후술하는 실시예에서 측정하는 HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃)(이하, 이 특성을「HAZ-CTOD 특성」이라 하는 경우가 있음)이 0.46mm 이상(바람직하게는 0.6mm 이상, 보다 바람직하게는 0.8mm 이상, 더욱 바람직하게는 1mm 이상, 특히 바람직하게는 1.2mm 이상)을 나타내는 것.
한편, 본 발명에서, 상기 (I)의 저온 인성의 평가 위치를 특히 「판 두께 중앙부(t/2) C 방향」로 한 것은, 취성 균열 발생 특성으로서 t/2부의 인성을 평가하는 것이 중요하고, 또한 t/2부에서 L 방향보다 C 방향 쪽이 vTrs는 +20℃ 정도 높은 값을 나타낸다는 것이 알려져 있지만, 본 발명에서는, L 방향보다도 평가가 보다 엄격한(즉, 보다 안전 측면의 평가가 되는) C 방향에서 평가함으로써, 확실히 우수한 저온 인성을 나타내는 강판을 얻기 위해서이다.
그리고, 본 발명자는, 상기 (I), (II)의 양특성을 달성시키기 위해서는, 주로 판 두께 방향에서의 조직이나 경도 등을 균일하게 할 필요가 있다는 것을 우선 발견하고, 추가로 이에 대해 상세히 연구한 바, 전술한 (A) 내지 (D)의 모든 조건을 만족시키도록 하면 좋다는 것을 발견했다. 이하, 상기 양특성과 (A) 내지 (D)의 조건의 관계에 대하여 상세히 서술한다.
우선 상기 (I)을 만족시키기 위해서는, 하기의 (A) 및 (B)를 만족시키도록 하면 좋다는 것을 발견하였다.
(A) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 어시큘러 페라이트 분율을 측정했을 때에, 어시큘러 페라이트 분율의 최저값(Amin)이 50면적% 이상이며, 또한 어시큘러 페라이트 분율의 최고값(Amax)과 상기 최저값(Amin)의 차이가 하기 수학식 1을 만족시킨다.
[수학식 1]
Amax-Amin ≤ 20면적%
(B) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 2개의 결정의 방위차가 15°이상인 대각 입계로 둘러싸인 영역(대각 결정립)의 평균 결정 입경을 측정했을 때에, 상기 평균 결정 입경의 최고값(Mmax)이 40㎛ 이하이며, 또한 상기 최고값(Mmax)과 상기 평균 결정 입경의 최저값(Mmin)의 차이가 하기 수학식 2를 만족시킨다.
[수학식 2]
Mmax-Mmin < 40㎛
상기 (A)에 대하여 설명한다.
본 발명에서는, 판 두께 방향 전체의 조직의 균일화를 도모하기 위해서, 폭넓은 제조 조건에서 안정한 균일 조직이 얻어지기 쉬운 어시큘러 페라이트를 주체로 하는 것으로 했다. 즉, 본 발명의 강판은 판 두께 방향에 좌우되지 않고 어시큘러 페라이트 주체의 조직을 갖는 것이다.
종래의 강판은, 표면부나 t/4부의 조직은 어시큘러 페라이트 주체이더라도, t/2부가 별도의 조직(즉, 어시큘러 페라이트가 50면적% 미만)이기 때문에, 판 두께 방향에서 조직에 차이가 생기고, 이것이 모재의 저온 인성 향상의 저해 요인 중 하나로 되어 있었던 것으로 생각된다. 본 발명에서는, 강판의 표면부나 t/4부뿐만 아니라, t/2부도 어시큘러 페라이트 주체(50면적% 이상)로서, 판 두께 방향에 좌우되지 않고 어시큘러 페라이트 주체의 조직으로 하는(즉, 판 두께 방향에서의 어시큘러 페라이트 분율의 차이를 작게 하는) 것에 의해, 가장 확보하기 어렵다고 말해지고 있는 t/2부 C 방향의 저온 인성을 확보할 수 있었던 것이다.
도 1은, 후술하는 실시예의 결과를 이용하여(이하, 도 2 내지 4, 6 내지 11도 동일하게 실시예의 결과를 이용하여 정리한 것이다), 표면부, t/4부, 및 t/2부의 어시큘러 페라이트 분율의 최대값과 최소값의 차이(Amax-Amin, 어시큘러 페라이트 분율 차이)와, t/2부 C 방향의 vTrs의 관계를 정리한 것이지만, 이 도 1로부터, (Amax-Amin)을 20면적% 이하로 하는 것에 의해, vTrs≤-100℃를 달성할 수 있음을 알 수 있다. (Amax-Amin)은, 바람직하게는 15면적% 이하이며, 보다 바람직하게는 10면적% 이하이다.
한편, 어시큘러 페라이트 분율의 최소값(Amin)은 50면적% 이상이며, 바람직하게는 55면적% 이상이며, 보다 바람직하게는 60면적% 이상이다.
본 발명은, 판 두께 방향 중 어느 위치에서도, 어시큘러 페라이트 주체(50면적% 이상)인 것을 규정하지만, 그 밖의 조직에 관해서는 특별히 불문하고, 예컨대 상부 베이나이트 등의 조직이 존재할 수 있다.
다음으로, (B)에 대하여 설명한다.
전술한 어시큘러 페라이트를 주체로 하는 것 같은 단상(單相) 조직에서는, 입계가 균열 진전의 저항이 되는 것으로 생각된다. 그리고, 균열 진전 때에 입계와 균열이 충돌하는 빈도를 높이면, 균열의 진전이 억제될 수 있는 것으로 생각된다. 즉, 입계를 잘게 하는 것에 의해, 균열과의 충돌 빈도를 높이면 좋다고 생각된다. 단, 입계를 형성하는 2개의 결정면 방위차가 작은(예컨대, 15° 미만인) 소각 입계에서는, 입계 에너지가 작아 그 효과가 작으므로, 상기 방향 차이가 15° 이상인 대각 입계(대경각 경계)를 대상으로, 이 대각 입계로 둘러싸인 결정립(대각 결정립)의 입경(대각 결정 입경)을 미세화할 필요가 있다.
이러한 관점에서, 본 발명에서는, 표면부, t/4부, 및 t/2부의 대각 결정 입경의 최대값(Mmax)을 40㎛ 이하로 한다. Mmax는 바람직하게는 35㎛이하, 보다 바람직하게는 30㎛ 이하이다.
본 발명에서는 또한, 판 두께 방향에 걸쳐서 대각 결정립의 균일한 미세화를 도모하는 것에 의해, 판 두께 방향 전체에서 저온 인성을 확보할 수 있고, t/2부 C 방향의 우수한 저온 인성을 확보할 수 있다.
도 2는, 표면부, t/4부, 및 t/2부에서의 대각 결정립의 평균 결정 입경의 최대값과 최소값의 차이(Mmax-Mmin, 대각 결정 입경 차이)와, t/2부 C 방향의 vTrs의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도 2로부터, (Mmax-Mmin)을 40㎛ 미만으로 하는 것에 의해, vTrs ≤ -100℃를 달성할 수 있음을 알 수 있다. (Mmax-Mmin)은, 바람직하게는 35㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 30㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이하이다.
다음으로, 상기 (II)를 만족시키기 위해서는, 하기의 (C) 및 (D)를 만족시키 도록 하면 좋다는 것을 발견했다.
(C) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 경도를 측정했을 때에, 경도의 최고값(Hvmax)과 경도의 최저값(Hvmin)의 차이가 하기 수학식 3을 만족시킨다.
[수학식 3]
Hvmax-Hvmin ≤ 50
(D) JlS G 0901에서 규정된 초음파 탐상 시험을 검출 감도 +12dB로 전면 탐상했을 때에, 내부 결함의 UT 에코 높이가 50% 이하이다.
상기(C)에 대하여 우선 설명한다.
강판의 표면부와 내부의 경도 차이가 크면, 그곳에 응력 집중이 생겨, 파괴 인성(HAZ-CTOD 특성)이 열화된다. 따라서, 표면부와 내부의 경도 차이는 작게 하는 것이 좋다.
도 3은, 표면부, t/4부, 및 t/2부의 경도의 최대값(Hvmax)과 최소값(Hvmin)의 차이(경도 차이, Hvmax-Hvmin)와, HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃)의 관계를 나타낸 도면이지만, 이 도 3으로부터, 상기 경도 차이를 50 이하로 하는 것에 의해, HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃): 0.46mm 이상을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 상기 경도 차이는, 바람직하게는 40 이하이며, 보다 바람직하게는 30 이하이다.
다음으로, 상기 (D)에 대하여 설명한다.
내부 결함의 UT 에코 높이가 크면, 즉 큰 결함이 있으면, 그곳에 응력 집중이 생겨, 파괴 인성이 저하된다.
도 4는, 초음파 탐상 시험에 있어서의 에코 높이와, HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃)의 관계를 나타낸 도면이지만, 이 도 4로부터, UT에 의한 에코 높이가 50% 이하이면, HAZ 부의 한계 CTOD 값(-10℃): 0.46mm 이상을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 상기 UT에 의한 에코 높이는, 바람직하게는 45% 이하이며, 보다 바람직하게는 40% 이하이다.
[제조 방법]
본 발명의 강판은, 상기한 대로, 특히 (Amax-Amin), (Mmax-Mmin), (Hvmax-Hvmin)을 작게 하는 등, 판 두께 방향에서의 조직 등을 균일하게 할 필요가 있지만, 두꺼운 재료로 이루어지면, 압연 시의 판 두께 방향의 온도 차이가 커지기 때문에, 상기 균일화는 곤란해진다. 본 발명은, 이와 같은 상황 하에, 상기 (A) 내지 (D)의 모두를 만족시키고, 추가로 470MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강판을 얻기 위한 수단에 대해서도 검토했다.
그 결과, 제조 공정에 있어서, 후술하는 성분 조성을 만족시키는 슬라브를 이용하여, 1050℃ 이상으로 가열한 후, 특히 제 1 열간 압연, 제 1 냉각, 제 2 열간 압연, 및 제 2 냉각을 규정된 조건 (a) 내지 (d)를 만족시키도록 순차적으로 행할 필요가 있다는 것을 발견했다.
이하, 제조 공정 순으로 설명한다.
우선 도 5에 나타내는 대로, 슬라브를 1050℃ 이상으로 가열하지만, 이것은 어시큘러 페라이트의 형성이나 결정립의 미세화에 유효한 Nb를 완전 고용(固溶)시키는 것, 및 조직을 오스테나이트 단상으로 하는 것을 목적으로 한다. 상기 가열 온도는 바람직하게는 1100℃ 이상이지만, 상한은 1200℃ 정도이다.
<(a) 제 1 열간 압연>
제 1 열간 압연(조압연)에 있어서, t/2부의 온도가 950℃ 이상인 상태에서 압하율이 10% 이상인 최종 패스 압연을 행한다. 도 6은, 상기 압하율과 UT에 의한 에코 높이의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도 6으로부터, 상기 압하율을 10% 이상으로 하는 것에 의해, 내부 결함이 압착되어, 상기(D)에서 규정되는 UT에 의한 에코 높이: 50% 이하를 달성할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이 UT에 의한 에코 높이: 50% 이하를 달성하는 것으로, 상기 도 4에 나타낸 대로, HAZ-CTOD 특성을 높일 수 있다. 상기 압하율은, 바람직하게는 12% 이상, 보다 바람직하게는 15% 이상이다.
상기 압하율의 상한은, 제 2 열간 압연 시의 누적 압하율을 확보한다는 관점에서, 20% 정도로 된다.
한편, 제 1 열간 압연에 있어서의 그 밖의 조건에 대해서는 불문하며, 예컨대 최종 전의 패스 압연 조건에 대해서도 특별히 한정되지 않는다.
<(b) 제 1 냉각>
제 1 냉각으로서, 하기 조건을 만족시키는 2단계 냉각을 하는 것에 의해, 제 1 냉각 후의 표면부와 t/2부의 온도 차이(이하, 단지 「표면부와 t/2부의 온도 차이」라 하는 경우가 있음)를 70℃ 이내로 한다. 한편, 이 제 1 냉각은, 제 1 열간 압연(조압연)에 이어서 행하면 좋고, 하기의 2단계 냉각의 개시 온도는 특별히 묻지 않지만, 표면 온도로써 대략 900 내지 950℃의 범위 내이다.
(첫번째 냉각) 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 0.5T초 이상[T는 제 1 냉각의 개시 판 두께(mm)] 1.5T초 이하 냉각한 후, 공냉을 0.5T초 이상 1.5T초 이하 행한다.
(두번째 냉각) 첫번째 냉각에 이어서, 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 0.07T초 이상 1.3T초 이하 냉각한 후, 공냉을 0.07T초 이상 1.3T초 이하 행한다.
상기 도 3에 나타낸 대로, HAZ-CTOD 특성을 충분히 높이기 위해서는, Hvmax-Hvmin ≤ 50을 달성시킬 필요가 있다. 본 발명에서는, 이 경도 차이의 규정을 달성하도록 검토한 바, 이 제 1 냉각에서, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 하면 좋다는 것을 우선 발견했다.
도 7은, 표면부와 t/2부의 온도 차이와, 경도 차이(Hvmax-Hvmin)의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도 7로부터, 상기 경도 차이를 50 이하로 하기 위해서는, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 필요가 있음을 알 수 있다. 표면부와 t/2부의 온도 차이는, 바람직하게는 65℃ 이내이며, 보다 바람직하게는 60℃ 이내로 하면, 상기 경도 차이를 더욱 작게 할 수 있고, 결과로서 보다 우수한 HAZ-CTOD 특성을 확보할 수 있다. 또한, Amin, (Amax-Amin), Mmax, (Mmax-Mmin)을 규정된 범위 내로 하기 위해서도, 이 제 1 냉각에서 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 하는 것이 유효하다.
또한, 본 발명자는, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 하기 위한 구체적 수단에 관해서도 검토했다. 그 결과, 제 1 열간 압연(조압연) 후의 냉각(제 1 냉각)을 상기한 대로 2단계 냉각으로 하면 좋다는 것을 발견했다. 또한, 2단계 냉각에 있어서의 첫번째 냉각, 두번째 냉각의 각각에 있어, 냉각 속도, 냉각 시간을 규정함으로써, 결정립의 조대화(粗大化)를 초래하는 일 없이 단시간에, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 있음을 발견했다.
우선 첫번째 냉각은, 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도(이하, 이 때의 냉각 속도를 「C11」로 나타내는 경우가 있음)로 0.5T초 이상 1.5T초 이하 냉각하고, 이어서 공냉을 0.5T초 이상 1.5T초 이하 행한다. 판 두께 방향 평균 냉각 속도는, 후술하는 실시예에 나타내는 방법으로 구해지는 냉각 속도이다(이하, 동일).
C11이 0.6℃/s 미만이면, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 규정된 시간 내에 70℃ 이내로 하기 어려워진다. 바람직하게는 0.7℃/s 이상, 보다 바람직하게는 0.8℃/s 이상, 더욱 바람직하게는 1.0℃/s 이상이다. 한편, C11이 지나치게 높으면 강판 표면부에 스케일이 생성되어, 냉각 효율이 저하된다. 따라서, 이것을 방지하기 위하여, C11의 상한은 5.0℃/s 정도로 한다.
C11: 0.6℃/s 이상에서의 냉각 시간(C11 냉각 시간)은 0.5T초 이상 1.5T초 이하이다.
도 8은, 첫번째 냉각에 있어서 (C11 냉각 시간/제 1 냉각의 개시 판 두께)(이 비를 「첫번째 냉각 계수」라 함)의 값과, 표면부와 t/2부의 온도 차이의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도 8로부터, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 하기 위해서는, 첫번째 냉각 계수를 0.5 이상으로 할 필요가 있음을 알 수 있다. 첫번째 냉각 계수는, 바람직하게는 0.8 이상, 보다 바람직하게는 1.0 이상이다.
한편, 첫번째 냉각 계수가 지나치게 크더라도, 즉, 냉각 시간이 지나치게 길더라도, 강판 표면에 산화물이 생성하여 냉각 효율이 저하되고, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 없기 때문에, 첫번째 냉각 계수의 상한은 1.5로 한다.
C11: 0.6℃/s 이상으로 냉각을 행한 후는, 공냉을 0.5T초 이상 1.5T초 이하 행한다. 이 공냉을 행하여 복열(復熱)시키는 것에 의해, 강판 표면에 생성되는 산화물을 최소한으로 하여, 효율적으로 냉각할 수 있다.
이 공냉에서의 첫번째 냉각 계수의 결정 이유는, 상기한 대로이다. 한편, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 단시간에 확실히 70℃ 이내로 하기 위해서는, 공냉 시간을 C11에서의 냉각 시간과 동등 이상으로 하는 것이 좋기 때문에, 공냉에서의 첫번째 냉각 계수는, 상기 0.6℃/s 이상으로 냉각 시의 첫번째 냉각 계수와 동일하거나, 또는 그 이상(단, 상한은 1.5)으로 하면 좋다.
상기 첫번째 냉각에 이어서, 두번째 냉각을 행한다.
두번째 냉각은, 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도(이하, 이 때의 냉각 속도를「C12」로 나타내는 경우가 있음)로 0.07T초 이상 1.3T초 이하 냉각하고, 이어서 공냉을 0.07T초 이상 1.3T초 이하 행한다.
C12를 0.6℃/s 이상으로 한 이유는, 첫번째 냉각과 같다.
C12: 0.6℃/s 이상에서의 냉각 시간(C12 냉각 시간)은 0.07T초 이상 1.3T초 이하이다.
도 9는, 두번째 냉각에 있어서 (C12 냉각 시간/제 1 냉각의 개시 판 두께)(이 비를 「두번째 냉각 계수」라 함)의 값과, 표면부와 t/2부의 온도 차이의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도 9로부터, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 하기 위해서는, 두번째 냉각 계수를 0.07 이상으로 할 필요가 있음을 알 수 있다. 두번째 냉각 계수는, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상이다.
한편, 두번째 냉각 계수가 지나치게 크더라도, 즉 냉각 시간이 지나치게 길더라도 강판 표면에 산화물이 생성하여 냉각 효율이 저하되고, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 없기 때문에, 두번째 냉각 계수의 상한은 1.3으로 한다.
C12: 0.6℃/s 이상으로 냉각을 한 후는, 공냉을 0.07T초 이상 1.3T초 이하 행한다. 이 공냉을 행하여 복열시키는 것에 의해, 강판 표면에 생성하는 산화물을 최소한으로 하여, 효율적으로 냉각할 수 있다.
이 공냉에서의 두번째 냉각 계수의 결정 이유는, 상기한 대로이다. 한편, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 단시간에 확실히 70℃ 이내로 하기 위해서는, 여기서의 공냉 시간도, C12에서의 냉각 시간과 동등 이상으로 하는 것이 좋다. 따라서, 공냉에서의 두번째 냉각 계수는, 상기 0.6℃/s 이상으로 냉각 시의 두번째 냉각 계수와 동일하거나, 또는 그 이상(단, 상한은 1.3)으로 하면 좋다.
본 발명에서는, 상기한 대로, 상기 첫번째 냉각에 이어서 두번째 냉각을 행하는 것에 주안점을 갖는다. (0.6℃/s 이상으로 냉각 + 공냉)을 2회 반복 실시하는 것에 의해, 첫번째 냉각에서의 공냉(복열) 시에 강판 표면에 생성되는 산화 피막을 제거하여 냉각 효율을 높일 수 있다. 그 결과, 1회만의 (0.6℃/s 이상으로 냉각 + 공냉)과 전체 냉각 시간이 동일하지만, 냉각 효율이 보다 높기 때문에, 결정립의 조대화를 초래하는 일 없이, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 있다.
이에 비하여, 전술한 일본 특허공개 평11-229077호나 일본 특허공개 제2008-266735호에서는, 이와 동일한 냉각 방법에 대하여 기재되어 있지 않고, 생산성의 관점에서, 보통 0.6℃/s 이상의 냉각 1회뿐인 것으로 생각된다. 그 결과, 이들 종래 기술에 있어서는, 판 두께 방향의 조직 등의 균일화가 도모되고 있지 않은 것으로 생각된다.
또한, 일본 특허공고 평6-74454호의 제조 방법과는, 판 두께 표층부로부터 t/2의 온도 차이를 작게 한다고 하는 개념은 같지만, 본 제조 방법에서는, 강편을 보온한다고 하는 수단을 취하고 있다. 그러나, 이와 같이 보온을 행하면, 판 두께 표층부로부터 t/2의 온도 차이가 작게 되는 데 시간이 걸린다. 즉, 장시간 고온에 쪼여지기 때문에, 결정립의 조대화를 초래한다는 것이 상정된다.
<(c) 제 2 열간 압연>
제 2 열간 압연(마무리 압연)에 있어서, t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위인 압연을, 하기 수학식 4를 만족시키도록 행한다.
[수학식 4]
Q+(Ni+Nb)×10 ≥ 33
[상기 수학식 4에서,
Q: t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위에서의 누적 압하율(%),
Ni: Ni 함유량(질량%),
Nb: Nb 함유량(질량%)을 나타낸다.
한편, 압하율은 하기 수학식 5로 구해진다.
[수학식 5]
압하율 = 100×(압연 개시전 두께-압연 완료 두께)/압연 개시전 두께]
제 2 열간 압연(마무리 압연)을 상기 조건으로 행하는 것에 의해, 판 두께 방향 전체를 어시큘러 페라이트 조직화할 수 있고, (A)로 규정되는 어시큘러 페라이트의 규정을 달성시킬 수 있다. 또한, (B)로 규정되는 대각 결정립의 규정을 달성시킬 수 있다.
도 10은, 수학식 4의 좌변값 [Q+(Ni+Nb)×10]와 어시큘러 페라이트 분율 차이(Amax-Amin)의 관계를 나타내는 도면이지만, 이 도면으로부터, 수학식 4의 좌변값이 33 이상이 되도록 제 2 열간 압연을 행하는(즉, 강 중 Ni 량 및 Nb 량에 따라, 수학식 4의 좌변값이 33 이상이 되도록, t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위에서의 누적 압하율을 조절하는) 것에 의해, (Amax-Amin)을 20면적% 이하로 할 수 있음을 알 수 있다.
또한 도 11은, 수학식 4의 좌변값과, 대각 결정 입경의 최대값과 최소값의 차이(Mmax-Mmin, 대각 결정 입경 차이)의 관계를 나타내는 도면이지만, 이 도면으로부터, 수학식 4의 좌변값이 33 이상이 되도록 제 2 열간 압연을 행하는 것에 의해, (Mmax-Mmin)을 40㎛ 미만으로 할 수 있음을 알 수 있다.
수학식 4의 좌변값은, 바람직하게는 40 이상, 보다 바람직하게는 50 이상이다.
제 2 열간 압연(마무리 압연)에 있어서의 그 밖의 조건에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 행해지고 있는 조건을 채용할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제 2 열간 압연 후, 추가로 제 2 냉각을, 하기 조건 (d)를 만족시키도록 행하는 것에 의해, 일정 이상의 강도를 확보할 수 있다.
<(d) 제 2 냉각>
제 2 냉각으로서, 표면부의 온도가 Ar3 변태점 이상인 온도 영역으로부터, t/2부의 온도가 500℃ 이하인 온도 영역까지를 하기 수학식 6을 만족시키는 판 두께 방향 평균 냉각 속도(이하, 이 때의 냉각 속도를 「C2」로 나타내는 경우가 있음)로 냉각한다.
[수학식 6]
판 두께 방향 평균 냉각 속도 ≥ 6420t-1.60
[상기 수학식 6에서, t는 최종 제품 판 두께(mm)를 나타낸다.
또한, 판 두께 방향 평균 냉각 속도는, 하기 수학식 7로부터 구해지는 것이다.
[수학식 7]
판 두께 방향 평균 냉각 속도(℃/s) = (θs-θf)/τ
상기 수학식 7에서, θs는 냉각 개시 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), θf는 냉각 정지 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), τ는 냉각 시간(s)을 나타낸다.]
본 발명에서는, 제 2 열간 압연을 상기 조건으로 행하고, 또한 표면부의 온도가 Ar3 변태점 이상인 온도 영역으로부터, t/2부의 온도가 500℃ 이하인 온도 영역까지의 냉각 속도(C2)를, 상기 수학식 6을 만족시키는 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 함으로써 넓은 냉각 속도 범위 내(냉각 속도가 약 230℃/s의 범위)에서 경도의 값이 안정하여, 일정 이상의 강도(470MPa 이상, 바람직하게는 510MPa 이상의 인장 강도)를 확실히 확보할 수 있다.
제 2 냉각 후(즉, t/2부의 온도가 500℃ 이하인 온도 영역까지를 상기 조건으로 냉각한 후), 실온까지의 냉각에 대해서는 특별히 묻지 않고, 공냉 등에 의해 냉각하여도 좋다.
이상의 설명을 상기 도 5에서 개략적으로 나타내고 있다.
본 발명의 강판은, 그 후에, 열처리(담금질, 뜨임) 등을 행하지 않더라도, 상기한 (I), (II)의 특성을 발휘하기 때문에, 상기 냉각한 그대로 사용할 수 있다.
본 발명의 강판은, 모재의 저온 인성, HAZ-CTOD 특성의 양특성을 구비하도록, 특별히 상기 조건으로 제조하여 규정된 조직 등을 확보한다는 점에 주안점을 갖지만, 상기 조직 등을 확실히 확보하여, 상기 양특성을 충분히 발휘시킴과 더불어, 예컨대 해양 구조물 등에 사용되는 강판으로서 용접성, 고강도 등도 겸비시키기 위해서는, 하기 성분 조성을 만족시킬 필요가 있다.
〔C: 0.02 내지 0.10%〕
C는 강재(모재)의 강도를 확보하기 위해서 소홀히 할 수 없는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는 0.02% 이상 함유시킬 필요가 있다. C는 0.04% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, C가 0.10%를 초과하면, 용접 시에 HAZ에 도상(島狀) 마르텐사이트(MA)를 많이 생성시켜 HAZ의 인성 열화를 초래할 뿐 아니라, 용접성에도 악영향을 미치게 한다. 또한, 어시큘러 페라이트의 확보가 곤란해지는 것 외에, 경도 차이나 대각 결정 입경 차이가 커진다. 따라서 C는 0.10% 이하, 바람직하게는 0.08% 이하, 보다 바람직하게는 0.06% 이하로 한다.
〔Si: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)〕
Si는 고용 강화에 의해 강재의 강도를 확보하는 데 기여하는 원소이다. 그러나, Si가 0.5%를 초과하면, 용접 시에 HAZ에 도상 마르텐사이트(MA)를 많이 생성시켜 HAZ 인성의 열화를 초래할 뿐 아니라, 용접성에도 악영향을 미치게 한다. 따라서, Si는 0.5% 이하로 한다. 바람직하게는 0.3% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.2% 이하, 더욱 바람직하게는 0.18% 이하이다. 한편, Si를 첨가하여 강재의 강도를 확보하기 위해서는, 0.02% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상, 더욱 바람직하게는 0.1% 이상 함유시키는 것이 좋다.
〔Mn: 1.0 내지 2.0%〕
Mn은 강재(모재)의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 1.0% 이상 함유시킬 필요가 있다. Mn은 바람직하게는 1.2% 이상, 보다 바람직하게는 1.4% 이상 함유시키는 것이 좋다. 그러나, 2.0%를 초과하면, 강재(모재)의 용접성을 열화시킨다. 따라서, Mn은 2.0% 이하로 억제할 필요가 있다. 바람직하게는 1.8% 이하이며, 보다 바람직하게는 1.6% 이하로 한다.
〔Ni: 0.10 내지 1%〕
Ni은 강재의 강도를 높임과 더불어, 강재 자체의 인성을 향상시키는 것에도 기여하는 원소이다. 또한, 변태 개시 온도를 장시간·저온 측으로 이동시키는 기능이 있어, 이것이 조직의 어시큘러 페라이트화를 재촉한다. 또한, Ni을 함유시켜, 담금질성을 높임으로써 판 두께 방향에서의 냉각 속도의 차이의 영향을 작게 할 수 있고, 결과적으로 판 두께 방향에서의 경도 차이를 작게 할 수 있다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.10% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.12% 이상, 더욱 바람직하게는 0.14% 이상이다. Ni은 가능한한 함유시키는 것이 바람직하지만, 비싼 원소이기 때문에, 지나치게 함유하면 고비용이 된다. 따라서, 경제적 이유로부터 상한은 1%로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.8% 이하, 더욱 바람직하게는 0.6% 이하이다.
〔Nb: 0.005 내지 0.03%〕
Nb은 고용에 의한 솔루트 드래그(solute drag) 효과 및 탄질화물 석출에 의한 피닝 효과의 2개의 효과에 의해, 재결정립의 조대화를 억제하기 때문에, 모재 인성의 향상에 기여한다. 또한, Ni과 같이 변태 개시 온도를 장시간·저온 측으로이동시키는 기능이 있어, 이것이 조직의 어시큘러 페라이트화를 재촉한다. 또한, Nb은 Nb 석출물을 형성하여 석출 강화를 도모하는 데 유효한 원소이지만, Nb 양이 적어, Nb 석출물 양이 적은 경우, 표면부는 냉각 속도가 높기 때문에 고강도(고경도)를 확보할 수 있지만, t/2부는 냉각 속도가 작고 Nb 석출물도 적기 때문에 강도(경도)가 낮고, 결과적으로 표면부와 t/2부의 경도 차이가 생긴다. 이러한 것으로부터, Nb은 0.005% 이상 함유시킨다. 바람직하게는 0.007% 이상, 보다 바람직하게는 0.009% 이상이다. 그러나, Nb이 0.03%를 초과하면, 모재 인성 및 HAZ 인성이 열화된다. 따라서, Nb은 0.03% 이하로 한다. 바람직하게는 0.025% 이하, 보다 바람직하게는 0.02% 이하이다.
〔Ti: 0.005 내지 0.02%〕
Ti은 강재 중에 TiN 등의 질화물이나 Ti 산화물을 생성하여, HAZ 인성의 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti은 0.005% 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.007% 이상, 보다 바람직하게는 0.010% 이상으로 한다. 그러나, Ti이 과잉으로 포함되면 강재(모재)의 인성이 열화되기 때문에, Ti은 0.02% 이하로 억제해야 한다. Ti은 바람직하게는 0.018% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.016% 이하이다.
〔N: 0.0030 내지 0.065%〕
N는 질화물(예컨대, TiN 등)을 석출하는 원소이며, 상기 질화물은 피닝 효과에 의해, 용접 시에 HAZ에 생성하는 오스테나이트 입자의 조대화를 방지하여 페라이트 변태를 촉진하여, HAZ 인성의 향상에 기여한다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.0030% 이상 함유시킬 필요가 있다. N는 바람직하게는 0.0035% 이상, 보다 바람직하게는 0.004% 이상이다. N는 많을수록 Ti 함유 질화물을 형성하여 오스테나이트 입자의 미세화가 촉진되기 때문에, HAZ의 인성 향상에 유효하게 작용한다. 그러나, N가 0.065%를 초과하면, 고용 N 양이 증대하여 모재 자체의 인성이 열화되어, HAZ 인성도 저하된다. 따라서, N는 0.065% 이하로 억제할 필요가 있다. 바람직하게는 0.055% 이하, 보다 바람직하게는 0.045% 이하로 한다.
〔P: 0.02% 이하(0%를 포함하지 않음)〕
P은 편석(偏析)하기 쉬운 원소이며, 특히 강재 중의 결정립계에 편석하여 모재의 인성을 열화시킨다. 따라서, P은 0.02% 이하로 억제할 필요가 있다. P은 바람직하게는 0.018% 이하, 보다 바람직하게는 0.015% 이하로 한다.
〔S: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않음)〕
S은 Mn과 결합하여 황화물(MnS)을 생성하여, 모재의 인성이나 판 두께 방향의 연성을 열화시키는 유해한 원소이다. 따라서 S은 0.015% 이하로 억제할 필요가 있다. 바람직하게는 0.012% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.008% 이하, 더욱 바람직하게는 0.006% 이하이다.
〔Al: 0.01 내지 0.06%〕
Al은 탈산을 위해 유용한 원소이며, 또한 AlN을 형성하고 결정립의 미세화에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는 Al 양을 0.01% 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.02% 이상, 보다 바람직하게는 0.03% 이상이다. 그러나, 과잉으로 되면, 모재 인성 및 HAZ 인성을 열화시키기 때문에, Al은 0.06% 이하로 억제할 필요가 있다. Al은 바람직하게는 0.04% 이하, 보다 바람직하게는 0.035% 이하이다.
본 발명의 강재는, 상기 원소를 필수 성분으로서 함유하는 것이며, 잔부는 철 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 불가피한 불순물은 강재의 여러가지 특성을 해하지 않는 정도로 포함되어 있어도 좋고, 예컨대 Mg나 As, Se 등이 합계로 0.1% 정도 이하, 바람직하게는 0.09% 정도 이하 포함되어 있어도 좋다.
본 발명의 강재는, 추가로 다른 원소로서, HAZ 인성을 더욱 향상시키는 원소(V, B, Ca)나, 강재의 강도를 향상시키는 원소(Cu, Cr, Mo)를 함유시키는 것도 유효하다. 상세한 것은 이하와 같다.
〔V: 0·5% 이하(0%를 포함하지 않음), B: 0.0005 내지 0.003%, 및 Ca: 0.0005 내지 0.003%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소〕
V, B, Ca은 어느 것이든 HAZ 인성을 향상시키는 원소이다.
V을 함유시키는 경우, 0.002% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.005% 이상, 더욱 바람직하게는 0.01% 이상이다. 한편, V 양이 0.5%를 초과하면, 석출되는 탄질화물이 조대화하여 모재 인성이 열화된다. 따라서, V 양은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.05% 이하이다.
B는 입계 페라이트의 생성을 억제하여 HAZ 인성을 향상시키는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 그러나, B 량이 0.003%를 초과하면, 오스테나이트 입계에 BN으로서 석출되어, HAZ 인성의 저하를 초래한다. 따라서 B 양은 0.003% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.002% 이하이다.
Ca은 첨가하면 TiN 생성 온도가 내려가기 때문에, 미세한 TiN을 석출시켜, HAZ 인성을 향상시키는 원소이다. 또한, Ca을 함유시킴에 의해, 조대(粗大)한 석출물(Al2O3를 핵으로 한 조대한 TiN)의 형성을 억제하여, HAZ 인성을 높일 수 있다.
이와 같은 Ca에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 그러나, Ca 양이 0.003%를 초과하면, 여분인 개재물이 석출되어 HAZ 인성의 저하를 초래한다. 따라서, Ca 양은 0.003% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.002% 이하이다.
이들 원소는, 단독으로 또는 복수를 함유시키더라도 좋다.
〔Cu: 0.3% 이하(0%를 포함하지 않음), Cr: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및 Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소〕
Cu, Cr, Mo은 어느 것이든 강재의 강도를 높이는 데 기여하는 원소이며, Cu는 고용 강화하여 강재의 강도를 높이는 원소이며, Cr, Mo은 담금질성을 향상시켜 강재의 강도를 높이는 원소이다. 이들의 효과를 발휘시키기 위해서는 각각 하기 함유량으로 하는 것이 좋다.
Cu는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더욱 바람직하게는 0.2% 이상이다. 그러나, 0.3%를 초과하여 함유하면, 강재의 인성이 열화하기 때문에, Cu는 0.3% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.28% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.25% 이하이다.
Cr은 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.2% 이상, 더욱 바람직하게는 0.25% 이상이다. 그러나, Cr 양이 0.5%를 초과하면, 강재(모재)의 담금질성이 현저히 높아짐으로 인해 모재 인성이 열화되고, 또한 MA(도상 마르텐사이트) 등의 생성에 의해, HAZ 인성도 저하된다. 따라서, Cr은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.
Mo은 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0,2% 이상, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 그러나, Mo 양이 0.5%를 초과하면, 상기 Cr의 경우와 같이, 강재(모재)의 담금질성이 현저히 높아짐으로 인해 모재 인성이 열화되고, 또한 MA(도상 마르텐사이트) 등의 생성에 의해, HAZ 인성도 저하된다. 따라서, Mo는 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.45% 이하, 더욱 바람직하게는 0.4% 이하이다.
이들 원소는, 단독으로 또는 복수를 함유시키더라도 좋다.
본 발명은, 특히 판 두께 방향의 조직 등의 균일화가 곤란한 비교적 두꺼운 강판(판 두께가 예컨대 30 내지 100mm 정도인 강판)을 대상으로 하면, 본 발명의 효과가 마음껏 발휘된다.
또한 본 발명의 강판은, 전술한 대로, 저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성이 우수하기 때문에, 예컨대 한냉지 등에 건설되는 해양 구조물에 적합하게 사용된다. 기타, 조선 등에도 이용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니라, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위로 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 어느 것이든 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
강을 용제(溶製)하고, 응고시켜 수득된 하기 표 1에 나타내는 화학 성분 조성의 각종 슬라브를 이용하여, 상기 도 5 및 하기 표 2, 3에 나타내는 제조 조건으로써 각종 강판을 제작했다. 한편, 제 1 냉각에 있어서의 첫번째 냉각 시의 공냉 시간은, 표 2에 나타내는 각 C11 냉각 시간과 동일하게 하고, 제 1 냉각에 있어서의 두번째 냉각 시의 공냉 시간은, 표 2에 나타내는 각 C12 냉각 시간과 동일하게 했다. 또한, 압연 중의 판 두께 방향 각부의 온도는, 하기의 방법으로 측정했다.
[압연 중인 판 두께 방향 각부의 온도 측정 방법]
1. 프로세스 컴퓨터를 이용하여, 가열 개시로부터 가열 종료까지의 분위기 온도나 재노(在爐) 시간에 근거해서 강편의 표면에서 이면까지의 위치의 가열 온도를 산출한다.
2. 산출한 가열 온도를 이용하여, 압연 중의 압연 패스 스케쥴이나 패스 사이의 냉각 방법(수냉 또는 공냉)의 데이터에 근거해서, 판 두께 방향의 임의의 위치에서의 압연 온도를 차분법 등 계산에 적합한 방법을 이용하여 계산하면서 압연을 실시한다.
3. 강판의 표면 온도는 압연 라인 상에 설치된 방사형 온도계를 이용하여 실측한다. 단, 프로세스 컴퓨터로도 이론값을 계산해 둔다.
4. 제 1 열간 압연(조압연) 개시 시, 제 1 열간 압연(조압연) 종료 시, 제 2 열간 압연(마무리 압연) 개시 시에 각각 실측한 강판의 표면 온도를, 프로세스 컴퓨터로부터 산출되는 계산 온도와 대조한다.
5, 계산 온도와 실측 온도의 차이가 ±30℃ 이상인 경우는, 실측 표면 온도를 계산 표면 온도로 치환하여 프로세스 컴퓨터 상의 계산 온도로 하고, ±30℃ 미만의 경우는, 프로세스 컴퓨터에서 산출된 계산 온도를 그대로 이용한다.
6. 상기 산출된 계산 온도를 이용하여, 제어 대상으로 하고 있는 영역의 압연 온도를 관리한다.
제조 과정에서의 「판 두께 방향 평균 온도」는, 상기 방법으로 구한 강편의 표면에서 이면까지의 위치의 온도의 평균값이다.
또한, 판 두께 방향 평균 냉각 속도는, 하기 수학식 7로부터 구한 것이다.
[수학식 7]
판 두께 방향 평균 냉각 속도(℃/s) = (θs-θf)/τ
[상기 수학식 7에서, θs는 냉각 개시 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), θf는 냉각 정지 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), τ는 냉각 시간(s)을 나타낸다.]
Figure 112012033020038-pat00008
Figure 112012033020038-pat00009
Figure 112012033020038-pat00010
Figure 112012033020038-pat00011
상기와 같이 하여 수득된 각 강판에 대하여, 강판(모재) 및 HAZ에서의 평가를 각각 하기의 요령으로 실시했다.
[판 두께 방향의 경도 차이(Hvmax-Hvmin)]
도 12에서 확대된 시험편(판 폭(C 방향) 중앙부로부터 채취되어, 시험편 상면은 강판 표면이고, 시험편 하면은 별도의 강판 표면이다)의 단면(사선부)의 표면으로부터 1mm 깊이의 위치(표면부), t/4부, t/2부의 3개소에서, 각 개소 당 5점씩, 비커스 경도 시험(하중 98N)을 실시했다. 그리고, 합계 3부×5점 = 15점 중의 최고값(Hvmax)과 최저값(Hvmin)을 구하여, (Hvmax-Hvmin)을 계산했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
[판 두께 방향의 어시큘러 페라이트 분율 차이(Amax-Amin)]
상기 경도 차이의 측정과 같이 도 12에 나타낸 시험편을 이용하여, 단면에서의 표면으로부터 1mm 깊이의 위치, t/4부, t/2부의 3부에서 각부 당 5개소씩, 나이탈 부식된 광학 현미경 사진(배율: 4OO배)을 촬영하여, 화상 해석을 행했다. 구체적으로는, 상기 광학 현미경 사진을 어시큘러 페라이트의 조직 사진(예컨대, 강의 베이나이트 사진집-I, 사단법인니폰철강협회, 1992, P89)과 비교하여, 상기 광학 현미경 사진 중의 어시큘러 페라이트부를 칠하고, 상기 광학 현미경 사진에 차지하는 칠한 부분의 면적율을 화상 해석에 의해 측정하여, 어시큘러 페라이트 분율로 하였다. 이것을 합계 3부×5개소 = 15개소에 대해 행하고, 이 15개소 중, 어시큘러 페라이트 분율의 최고값(Amax)과 어시큘러 페라이트 분율의 최저값(Amin)을 구하고, 이어서 (Amax-Amin)(어시큘러 페라이트 분율 차이)을 계산했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
[판 두께 방향의 대각 결정 입경 차이(Mmax-Mmin)]
상기 경도 차이의 측정과 같이 도 12에 나타낸 시험편을 이용하여, 단면에서의 표면으로부터 1mm 깊이의 위치, t/4부, t/2부의 3부에서 각부 당 5개소씩, FE-SEM-EBSP(Electron Back Scattering Pattern)(전자 방출형 주사 전자 현미경을 이용한 전자 후방 산란 회절상법)에 의해서 대각 입계 직경(대각 결정 입경)을 측정했다. 구체적으로는, 이하와 같다.
(i) 상기 도 12에 나타내는 대로, 압연 방향과 판 두께 방향으로 이루어지는 면으로서, 판 두께 방향이 0 내지 t인(즉, 강판의 표리면(表裏面)을 포함함) 샘플을 준비한다.
(ii) #150 내지 #1000까지의 습식 에머리 연마지, 또는 그와 동등한 기능을 갖는 연마 방법(상기 습식 에머리 연마지 이외의 연마지, 다이아몬드 슬러리 등의 연마제를 이용한 연마 방법)에 의해서 경면 마무리를 실시한다.
(iii) Tex SEM Laboratories사제의 EBSP 장치를 사용하여, t/4부에서, 결정 방위 차이가 15° 이상인 경계를 결정립계로 설정하여 대각 입계로 둘러싸인 영역(대각 결정립)의 결정 입경을 측정했다. 이 때의 측정 조건은, 측정 범위: 200×200㎛, 측정 간격: 0.5㎛ 간격으로 하고, 측정 방위의 신뢰성을 나타내는 신뢰도 지수(confidence index)가 O.1보다도 작은 측정점은 해석 대상으로부터 제외했다.
(iv) 데이터의 해석법으로서, 상기 결정 입경이 2.5㎛ 이하인 것은 노이즈라고 생각하여 삭제했다. 그리고, 1관찰면에서의 대각 결정립의 평균 결정 입경을, 합계 3부×5개소 = 15개소의 각각에 대해 구했다.
그리고, 상기 15개소의 대각 결정립의 평균 결정 입경 중, 최고값을 Mmax, 최저값을 Mmin으로 하여, (Mmax-Mmin)을 구했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
[초음파 탐상 시험](내부 결함의 UT 에코 높이)
JIS G 0901에서 규정하는 방법으로, +12dB 전면 탐상을 행하여, 내부 결함의 UT 에코 높이를 측정했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
[모재의 저온 인성]
t/2부(판 두께 중앙부)에 있어서 시험편의 긴 방향이 C 방향이 되도록, NK U4호 시험편을 채취하고, JlS Z 2242에서 규정된 방법으로 샤피 충격 시험을 실시하여, 천이 곡선으로부터 vTrs(취성 파면 천이 온도)를 구했다. 그리고, vTrs ≤ -100℃를 모재의 저온 인성이 우수하다고 평가했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
[HAZ-CTOD 특성의 평가]
하기 표 5의 조건으로 도 13에 나타내는 대로, SAW 용접을 행하여 용접 이음을 작성했다. CTOD 시험은, API-2Z에 따라서, CG-HAZ 영역을 15% 이상 포함하도록 노치를 도입하고, BS7448에 따라서 시험을 실시했다. 상세하게는, 도 13에 나타내는 대로, 시험편 판 두께 중앙을 센터 측정으로 하여 2/3의 영역에서, 융합 라인으로부터 모재측으로 0.5mm의 조대립 영역(CG HAZ)이 15% 이상 포함되도록 노치를 도입하고, 시험 온도 -10℃에서 CTOD 시험을 3개에 대하여 행하여, 한계 CTOD 값을 구했다. 그리고, 3개 중 가장 작은 한계 CTOD 값이 0.46mm 이상인 것을 용접 이음 파괴 인성이 우수하다고 평가했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure 112012033020038-pat00012
[인장 시험]
ASTM A370-07a에 기재된 직경 = 12.5mm, 게이지 길이 = 50mm의 형상의 시험편을 판 두께 방향 t/4 C 방향으로부터 채취하고, ASTM A370에서 규정된 방법으로 인장 시험을 행하여, 인장 강도(TS), 항복 강도(YP), EL(신도), YR(항복비)을 구했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 한편, 본 발명의 강판은, TS ≥ 470MPa, YP ≥ 345MPa, 및 EL ≥ 23%를 만족시키고 있다.
표 1 내지 4로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다.
즉, No. 1 내지 12는 본 발명의 요건을 모두 만족시키는 것이며, 우수한 저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성을 발휘하고 있음을 알 수 있다.
이에 비하여, 본 발명에서 규정하는 요건을 벗어나는 것은, 특성이 뒤떨어지는 것으로 되어 있다.
No. 13, 26은 제 1 냉각에서의 첫번째 냉각 시간(C11 냉각 시간, 공냉 시간)이 짧기 때문에, 강판의 냉각이 불충분해져, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 없고, 그 결과, 경도 차이, Amin, (Amax-Amin), Mmax, (Mmax-Mmin)이 규정 범위를 벗어나서, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 15는 제 1 냉각에서의 첫번째 냉각 시간(C11 냉각 시간, 공냉 시간)이 지나치게 길기 때문에, 또 No. 16은 제 1 냉각에서의 두번째 냉각 시간(C12 냉각 시간, 공냉 시간)이 지나치게 길기 때문에, 어느 것이든 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 없고, 그 결과, 경도 차이, Amin, (Amax-Amin), Mmax, (Mmax-Mmin)이 규정 범위를 벗어나서, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 14, 27은 제 1 냉각에서의 두번째 냉각 시간(C12 냉각 시간, 공냉 시간)이 짧기 때문에, 첫번째 냉각으로 생성한 강판 표면의 산화 피막을 충분히 제거할 수 없고, 냉각 효율이 저하된 결과, 표면부와 t/2부의 온도 차이가 70℃를 초과했다고 상정된다. 그 결과, 경도 차이, Amin, (Amax-Amin), Mmax, (Mmax-Mmin)이 규정 범위를 벗어나서, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 25는 제 1 냉각에서의 첫번째와 두번째 중 어느 쪽의 냉각 시간이 짧기 때문에, 경도 차이, Amin, (Amax-Amin), Mmax, (Mmax-Mmin)이 규정 범위를 벗어나서, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 17은 제 1 냉각에서의 첫번째 냉각의 C11이, 또한 No. 18은 제 1 냉각에 있어서의 두번째 냉각의 C12가, 어느 쪽도 0.6℃/s를 하회하고 있기 때문에, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 할 수 없고, 그 결과, (Amax-Amin)나 (Mmax-Mmin)이 규정 상한을 초과했다. 또한, 경도 차이도 규정 상한을 초과하는 것으로 되었다. 그 결과, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어져 있다.
No. 28은 제 1 냉각을, 2단계 냉각으로 하지 않고 1단만의 냉각으로 했기 때문에, 이 냉각으로 생성된 강판 표면의 산화 피막이 충분히 떨어지지 않고, 냉각 효율이 저하된 결과, 표면부와 t/2부의 온도 차이가 70℃를 초과했다고 상정된다. 그 결과, 경도 차이, Amin, (Amax - Amin), Mmax, (Mmax-Mmin)이 규정 범위를 벗어나서, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 23, 24는 제 1 열간 압연을 규정된 조건으로 행하지 않기 때문에, 내부 결함이 충분히 압착되지 않아, 내부 결함의 UT 에코 높이가 높아지고, 그 결과, HAZ-CTOD 특성이 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 29는 성분 조성을 만족시키고 있지만, 제 2 열간 압연에 있어서 수학식 4를 만족시키는 조건(누적 압하율)으로 압연을 행하지 않기 때문에, (Amax-Amin)이나 (Mmax-Mmin)이 규정 상한을 초과했다. 그 결과, 용접 이음 파괴 인성과 저온 인성이 뒤떨어지는 것으로 되었다.
No. 19는 제 2 냉각이 규정된 조건을 만족시키고 있지 않기 때문에, 원하는 강도를 확보할 수 없었다.
No. 20 내지 22는 제조 조건은 규정과 같지만, 성분 조성이 규정 범위를 벗어나 있는 예이다. No. 20은 Ni 양이 부족하여 수학식 4를 만족하지 않고, No. 21은 Nb 양이 부족하여 수학식 4를 만족하지 않고, 또한, No. 22는 C 량이 과잉이기 때문에, 어느 것이든 Amin이 현저히 작게 되어, (Amax-Amin)이나 (Mmax-Mmin)이 규정 상한을 초과했다. 또한, 경도 차이도 규정 상한을 초과하는 것으로 되었다. 그 결과, 저온 인성과 용접 이음 파괴 인성의 어느 쪽도 뒤떨어지는 것으로 되었다.

Claims (5)

  1. C: 0.02 내지 0.10%(「질량%」의 의미. 이하 동일),
    Si: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
    Mn: 1.0 내지 2.0%,
    Ni: 0.10 내지 1%,
    Nb: 0.005 내지 0.03%,
    Ti: 0.005 내지 0.02%,
    N: 0.0030 내지 0.065%,
    P: 0.02% 이하,
    S: 0.015% 이하, 및
    Al: 0.01 내지 0.06%를 만족시키고,
    잔부가 철 및 불가피한 불순물이고,
    하기 (A) 내지 (D)의 모든 조건을 만족시키고,
    인장 강도가 470MPa 이상인 강판.
    (A) 표면부, t/4부[t는 판 두께를 나타냄. 이하 동일], 및 t/2부에서, 어시큘러 페라이트 분율을 측정했을 때에, 어시큘러 페라이트 분율의 최저값(Amin)이 50면적% 이상이고, 또한 어시큘러 페라이트 분율의 최고값(Amax)과 상기 최저값(Amin)의 차이가 하기 수학식 1을 만족시킨다.
    [수학식 1]
    Amax-Amin ≤ 20면적%
    (B) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 2개의 결정의 방위차가 15° 이상인 대각 입계로 둘러싸인 영역(대각 결정립)의 평균 결정 입경을 측정했을 때에, 상기 평균 결정 입경의 최고값(Mmax)이 40㎛ 이하이고, 또한 상기 최고값(Mmax)과 상기 평균 결정 입경의 최저값(Mmin)의 차이가 하기 수학식 2를 만족시킨다.
    [수학식 2]
    Mmax-Mmin < 40㎛
    (C) 표면부, t/4부, 및 t/2부에서, 경도를 측정했을 때에, 경도의 최고값(Hvmax)과 경도의 최저값(Hvmin)의 차이가 하기 수학식 3을 만족시킨다.
    [수학식 3]
    Hvmax-Hvmin ≤ 50
    (D) JIS G 0901에서 규정된 초음파 탐상 시험을 검출 감도 +12dB로 전면 탐상했을 때에, 내부 결함의 UT 에코 높이가 50% 이하이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로 다른 원소로서,
    V: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
    B: 0.0005 내지 0.003%, 및
    Ca: 0.0005 내지 0.003%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    추가로 다른 원소로서,
    Cu: 0.3% 이하(0%를 포함하지 않음),
    Cr: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), 및
    Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 강판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    해양 구조물에 사용되는 강판.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 강판의 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 만족시키는 슬라브를 이용하여, 1050℃ 이상으로 가열한 후, 제 1 열간 압연, 제 1 냉각, 제 2 열간 압연, 및 제 2 냉각을 각각 하기 조건 (a) 내지 (d)를 만족시키도록 순차적으로 행하는 것을 특징으로 하는 저온 인성 및 용접 이음 파괴 인성이 우수한 강판의 제조 방법.
    (a) 제 1 열간 압연에 있어서, t/2부의 온도가 950℃ 이상인 상태에서 압하율이 10% 이상인 최종 패스 압연을 행한다.
    (b) 제 1 냉각으로서, 하기 조건을 만족시키는 2단계 냉각을 행하는 것에 의해, 표면부와 t/2부의 온도 차이를 70℃ 이내로 한다.
    (첫번째 냉각) 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 0.5T초 이상[T는 제 1 냉각의 개시 판 두께(mm)를 나타냄. 이하 동일] 1.5T초 이하 냉각한 후, 공냉을 0.5T초 이상 1.5T초 이하 행한다.
    (두번째 냉각) 첫번째 냉각에 이어서, 0.6℃/s 이상의 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 0.07T초 이상 1.3T초 이하 냉각한 후, 공냉을 0.07T초 이상 1.3T초 이하 행한다.
    (c) 제 2 열간 압연에 있어서, t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위인 압연을 하기 수학식 4를 만족시키도록 행한다.
    [수학식 4]
    Q+(Ni+Nb)×10 ≥ 33
    [수학식 4에 있어서,
    Q: t/2부의 온도가 950℃ 미만의 온도 범위에서의 누적 압하율(%),
    Ni: Ni 함유량(질량%),
    Nb: Nb 함유량(질량%)을 나타낸다.
    한편, 압하율은 하기 수학식 5로 구해지는 것이다.
    압하율 = 100×(압연 개시전 두께-압연 완료 두께)/압연 개시전 두께]
    (d) 제 2 냉각으로서, 표면부의 온도가 Ar3 변태점 이상인 온도 영역으로부터, t/2부의 온도가 500℃ 이하인 온도 영역까지를 하기 수학식 6을 만족시키는 판 두께 방향 평균 냉각 속도로 냉각한다.
    [수학식 6]
    판 두께 방향 평균 냉각 속도 ≥ 6420t-1.60
    [상기 수학식 6에서, t는 최종 제품 판 두께(mm)를 나타낸다.
    또한, 판 두께 방향 평균 냉각 속도는 하기 수학식 7로부터 구해지는 것이다.
    [수학식 7]
    판 두께 방향 평균 냉각 속도(℃/s) = (θs-θf)/τ
    상기 수학식 7에서, θs는 냉각 개시 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), θf는 냉각 정지 시의 판 두께 방향 평균 온도(℃), τ는 냉각 시간(s)을 나타낸다.]
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