KR101403062B1

KR101403062B1 - 해양구조물용 초고강도 후 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101403062B1
Application number: KR1020110145216A
Authority: KR
Inventors: 김우겸; 방기현; 서인식; 장성호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2014-06-02
Also published as: KR20130076578A

Abstract

본 발명은 600MPa 이상의 인장강도를 가지고 저온인성이 우수한 해양구조물용 초고강도 후 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 중량 %로, C:0.02~0.08%; Si:0.03~0.4%; Mn:0.5~2.0%; Al:0.03%이하(0은 포함하지 않음); Nb:0.005~0.05%; Ti:0.005~0.03%; Cr:0.05~0.3% 및 Mo:0.05~0.3% 중 1종 또는 2종; P:0.01%이하; S:0.005%이하; 나머지는 불가피한 불순물 및 Fe를 포함하고, 미세 조직은 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하고, 미세조직에는 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 분산되어 있는 해양구조물용 초고강도 후 강판 및 그 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

해양구조물용 초고강도 후 강판 및 그 제조방법{Thick Steel Plate for Offshore Structure Having Ultra-High Strength And Method for Manufacturing the Steel Plate}

본 발명은 원유, 가스등을 시추, 정제, 저장, 생산하는 해양구조물, 선박 등에 적용되는 해양구조물용 초고강도 후 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 600MPa 이상의 인장강도를 갖고 저온인성이 우수한 해양구조물용 초고강도 후 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

해양구조물은 원유, 가스등을 시추, 정제, 저장, 생산하는 대형 구조물로서 파도, 폭풍 등의 험한 환경에서 장시간 안정성을 유지하여야 하므로 이러한 해양구조물에 적용되는 강재로는 고강도 및 저온인성이 우수한 후 강판이 요구되고 있다.

특히, 최근에는 구조물의 다목적화로 인한 대형화의 추세, 고정식 구조물에서 부유식 구조물로의 전환으로 인한 경량화를 위한 고강도화가 중요시되고 있다.

해양구조물에 적용되는 강재에 관한 기술로는 일본 특허 공개 2009-149950 등이 개시되어 있다.

상기 일본특허 공개 2009-149950에서는 용접열 영향부 인성이 우수한 고강도 강판 (인장강도: 580MPa)을 제조하기 위하여 압연종료 온도 750℃이상, 냉각정지온도 300~600℃까지 가속냉각을 행한 후 0.5℃/초 이상의 승온 속도로 570~700℃까지 재가열을 행하고, 또한 이러한 가속냉각 후 급속가열을 통해 Nb와 V, Ti의 1종 또는 2종을 함유하는 미세한 복합 탄화물의 분산석출로 고강도를 구현하고 있다.

그러나, 상기한 일본특허 공개 2009-149950에서의 기술은 재가열 후 냉각(템퍼링)을 행하여야 하고, 또한 합금원소를 다량으로 첨가하여야 하므로, 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 일 측면은 600MPa 이상의 인장강도를 갖고 저온 충격인성 및 용접부 인성이 우수한 해양구조물용 초고강도 후 강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 600MPa 이상의 인장강도를 갖고 저온 충격인성 및 용접부 인성이 우수한 해양구조물용 초고강도 후 강판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 중량 %로, C:0.02~0.08%; Si:0.03~0.4%; Mn:0.5~2.0%; Al:0.03%이하(0은 포함하지 않음); Nb:0.005~0.05%; Ti:0.005~0.03%; Cr:0.05~0.3% 및 Mo:0.05~0.3% 중 1종 또는 2종; P:0.01%이하; S:0.005%이하; 나머지는 불가피한 불순물 및 Fe를 포함하고, 미세 조직은 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하고, 미세조직에는 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 분산되어 있는 해양구조물용 초고강도 후 강판이 제공된다.

상기 강판에는 Cu:0.1~0.5% 및 Ni:0.5~3.0%의 1종 또는 2종이 추가로 함유될 수 있다.

상기 강판의 미세조직에는 MA(마르텐사이트/오스테나이트 혼합조직) 및 탄화물 중 1종 이상이 5vol% 이하로 함유될 수 있다.

상기 강판은 600MPa 이상의 인장강도를 갖고, 또한 바람직하게는 500MPa이상의 항복강도 및 -60℃이하에서 100J이상의 충격흡수에너지를 갖는다.

상기 강판을 템퍼링하는 경우에는 템퍼링 후의 강판은 -80℃에서 100J이상의 충격흡수에너지를 가질 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 중량 %로, C:0.02~0.08%; Si:0.03~0.4%; Mn:0.5~2.0%; Al:0.03%이하(0은 포함하지 않음); Nb:0.005~0.05%; Ti:0.005~0.03%; Cr:0.05~0.3% 및 Mo:0.05~0.3% 중 1종 또는 2종; P:0.01%이하; S:0.005%이하; 나머지는 불가피한 불순물 및 Fe를 포함하는 강 슬라브를 가열하여 재결정역 열간압연(조압연)한 다음, 미재결정역 열간압연(사상압연)한 후, 냉각하는 해양구조물용 초고강도 후 강판의 제조방법이 제공된다.

상기 강 슬라브에는 Cu:0.1~0.5% 및 Ni:0.5~3.0%의 1종 또는 2종이 추가로 함유될 수 있다.

상기 후 강판의 제조방법에서 재결정역 열간압연(조압연)시 마지막 2패스의 압하율은 각각 15~25%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 후 강판의 제조방법에서 미재결정역 열간압연(사상압연) 후 행하는 냉각 시 냉각속도는 강판 두께 1/4지점에서 2~10℃/s로 설정하고, 냉각마침온도는 350~550℃로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 미재결정역 열간압연 시 누적압하율은 50~60%로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 보다 우수한 충격인성을 확보하기 위하여 500~550℃에서 템퍼링을 행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 강판의 자체 템퍼링 효과를 이용하여 템퍼링 공정 없이 초고강도 해양구조물용 후 강판의 제조가 가능할 뿐만 아니라 인장강도 600MPa이상이고 -60℃에서 충격흡수에너지가 100J이상인 해양구조물용 강판을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일례에 따라 미재결정역 열간압연하고 냉각한 후의 강판 중심부의 온도 분포를 나타내는 모식도이다.
도 2는 석출상 생성 온도/시간과 강판의 두께 위치별 냉각 관계를 나타내는 모식도이다.
도 3은 강판 자체의 셀프 템퍼링으로 제조된 강판의 중심부 조직의 일례를 나타내는 사진이다.

본 발명에서는 강 조성과 제조조건을 적절히 제어하여 강판의 조직이 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하도록 함과 함께 미세조직에 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 분산되도록 한다.

상기 석출물의 형성을 위해서는 강 조성, 특히, Cr 및 Mo 함량과 제조조건, 특히, 미재경정영역 열간압연 후 행하는 냉각 시, 냉각속도 및 냉각마침온도의 제어가 중요하다. 본 발명자들은 상기한 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 형성되는 강 조성 및 제조조건을 찾기 위하여 오랜 연구 및 실험을 향하였다.

상기 석출물의 분산에 의해 중심부의 고강도화를 구현할 수 있다. 그리고 중심부 이외의 부분에서는 미세한 석출물의 양은 줄어들지만 경한 베이나이트 조직의형성에 강도를 확보할 수 있다.

본 발명에서는 후강판(60mm이상)에서 적정 냉각마침온도를 이용하여 중심부에서 일어나는 셀프 템퍼링을 통해 재가열 후 냉각(템퍼링)을 생략할 수 있다.

보다 우수한 충격인성을 확보하기 위해서는 500~550℃정도의 템퍼링을 행할 수 있으며, 이 경우에는 충격인성은 -80℃에서 100J이상의 값을 나타낸다.

본 발명은 강도 및 인성을 확보하기 위해 강판 자체의 복열 후 셀프 템퍼링 효과를 이용함으로써 템퍼링에 의한 비용을 감소시킬 수 있으며, 소량의 Mo, Cr의 첨가로 석출 강화를 활용하기 때문에 합금원소를 다량으로 첨가할 필요가 없어 저비용으로 제조하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 일 측면에 따르는 해양구조물용 초 고강도 후 강판에 대하여 설명한다.

C:0.02~0.08중량% (이하, '%' 라 칭함))

C은 강의 강도와 미세조직 형성에 있어 가장 중요한 성분으로서, 적절한 범위내에서 강 중에 함유되어야 한다. 그러나 C 함량이 0.08%를 초과하게 되면 저온인성을 저하시키고, MA 형성을 조장하여 용접 HAZ부 인성저하를 초래할 수 있다. 반면에, 0.02% 미만이 되면 필요 최소한의 모재 강도가 얻어지지 않는다.

따라서, C 함량은 0.02~0.08%로 선정하는 것이 바람직하다.

Si:0.03~0.4%

Si는 탈산제로 유용한 원소이지만 그 함량이 0.4% 초과인 경우 인성의 저하와 용접성을 악화시킨다.

따라서, Si 함량은 0.03~0.4%로 선정하는 것이 바람직하다.

Mn:0.5~2.0%

Mn은 고용강화에 의해 강도를 향상시키고, 결정립 미세화 및 모재 인성을 개선하는 효과를 가진다. 그러나 0.2%를 초과한 첨가는 경화능의 증가로 용접부의 인성을 저하시킬 수 있다.

따라서, Mn 함량은 0.5~2.0%로 선정하는 것이 바람직하다.

P:0.01% 이하

P는 강도향상과 내식성에 유리한 원소이지만, 충격인성을 크게 저해하는 원소이므로 가능한 낮게 하는 것이 유리하므로 그 상한은 0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.

S:0.005%이하

S는 MnS 등을 형성하여 충격인성을 크게 저해하므로 가능한 낮게 하는 것이 유리하므로 그 상한은 0.005%로 제한하는 것이 바람직하다.

Al:0.03%이하(0은 포함하지 않음)

Al는 효과적으로 탈산을 할 수 있는 원소이므로 소량 첨가하는 것이 바람직하지만 적은 양의 C로도 MA 형성을 조장할 수 있으므로 그 함량은 0.03%로 제한하는 것이 바람직하다.

Ti:0.005~0.03%

Ti는 N과 질화물을 형성하여 HAZ부의 결정립을 미세화하여 HAZ 인성을 개선하는 효과를 가진다. 이러한 효과를 충분히 확보하기 위해서는 그 함량은 0.005~0.03%로 선정하는 것이 바람직하다.

Nb:0.005~0.05%

Nb는 NbC, NbCN의 형태로 석출하여 모재의 강도를 크게 향상시키고 페라이트, 베이나이트의 변태를 억제하여 결정립을 미세화한다. 이러한 Nb의 첨가효과를 유효하게 발휘하기 위해서 Nb은 0.005%이상이 첨가되어야 한다. 하지만 0.05%를 초과하여 첨가되는 경우에는 HAZ 인성의 저하를 초래할 수 있다.

따라서, Nb 함량은 0.005~0,05%로 선정하는 것이 바람직하다.

Cr:0.05~0.3%

Cr은 저탄소계에서 템퍼링을 통해 석출강화가 나타나는 원소로서 강도향상에 유효한 원소지만 0.3%를 초과하여 함유될 경우 용접성 및 인성의 저하를 초래할 수 있다.

따라서, Cr 함량은 0.05~0,3%로 선정하는 것이 바람직하다.

Mo:0.05~0.3%

Mo는 Cr과 마찬가지로 저탄소계에서 템퍼링을 통해 석출강화가 나타나는 원소로서 강도향상에 유효한 원소지만 0.3%를 초과하여 함유될 경우 용접성 및 인성의 저하를 초래할 수 있다.

따라서, Mo 함량은 0.05~0,3%로 선정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 성분들 외에도 필요에 따라 Ni:0.5~3.0% 및 Cu:0.1~0.5% 중 1종 또는 2종을 추가로 첨가할 수 있다.

Ni:0.5~3.0%

Ni은 모재의 강도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있는 원소이지만, 고가의 원소이므로 3.0%이하로 첨가하는 것이 유리하고, 다량이 첨가될 경우 용접성이 열화될 수 있다.

Cu:0.1~0.5%

Cu는 고용강화 및 석출강화에 의하여 모재의 인성 저하를 최소화하면서 강도를 증가시킬 수 있는 원소이고, 충분한 강도향상의 효과를 달성하기 위해서는 0.3%정도가 함유되어야 하지만, 과도한 첨가는 표면의 불량을 야기할 수 있으므로 0.5%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명 강판의 미세조직에 대하여 설명한다.

본 발명의 강판의 미세 조직은 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하고, 미세조직에는 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 분산되어 있다.

상기 강판의 미세조직 중 베이나이트 함량이 너무 적은 경우에는 강도가 떨어지므로, 그 함량은 60vol% 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 강도 확보는 베이나이트 조직과 상기한 수 나노미터의 미세한 석출물을 통해 가능하다.

상기 강판의 미세조직에는 상기 베이나이트 및 에시큘러 페라이트 이외에 MA(마르텐사이트/오스테나이트 혼합조직) 및 탄화물 중 1종 이상이 5vol% 이하로 함유될 수 있다.

상기 MA 및 탄화물 중 1종 이상이 함유되는 경우에는 강도가 향상된다. 그러나, 그 함량이 5vol%를 초과하는 경우에는 인성이 저하된다.

도 3에는 본 발명 강판의 일례에 대한 미세조직이 나타나 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 강판은 베이나이트 조직을 포함하고, 투과전자현미경 (TEM) 관찰 결과, 이 조직 내에 수 나노미터의 Cr, Mo, Cr-Mo 석출물이 중심부에 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 해양구조물용 초 고강도 후 강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기와 같이 조성되는 강 슬라브를 가열하여 재결정역 열간압연(조압연)한 다음, 미재결정역 열간압연(사상압연)한 후, 냉각하여 해양구조물용 초 고강도 후 강판을 제조한다.

상기 강 슬라브의 가열온도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1050~1150℃로 하는 것이 바람직하다.

상기 가열온도가 너무 높다면, 오스테나이트의 결정립이 조대화하고 인성을 떨어뜨릴 우려가 있고, 너무 낮다면, Ti, Nb 등을 충분히 고용하지 않는 경우가 발생할 우려가 있으므로, 상기 강 슬라브의 가열온도는 1050~1150℃로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 재결정역 열간압연은 마지막 2패스의 압하율을 각각 15~25%로 하는 것이 바람직하다. 재결정영역에서 마지막 2패스의 압하율을 15~25%로 하는 경우에는 오스테나이트를 완전 재결정화할 수 있고 오스테나이트의 미세화 및 성장억제가 가능해 진다.

바람직하게는, 상기 재결정역 열간압연 종료온도는 1000~1100℃로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 미재결정역 열간압연은 Ar3온도 이상에서 완료하고, 누적압하율은 40~60%로 설정하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 미재결정역 열간압연 종료온도는 750℃이상, 보다 바람직하게는 750~780℃로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 미재결정역 열간압연 후 냉각은 두께 1/4지점에서 2~10℃/s의 냉각속도로 350℃~550℃의 냉각마침온도까지 행하는 것이 바람직한데, 이는 강도 확보에 중요한 역할을 한다.

상기와 같이, 미재결정역 열간압연 후 냉각하는 경우에는 상기 냉각 마침 온도구간에서 60mm이상의 후 강판에서는, 도 1에도 나타난 바와 같이, 복열 현상이 일어나 중심부는 450~650℃의 온도에서 수분 간 유지된다.

이러한 온도에서 수분 간 유지된 후, 공냉이 되면, 즉 강판의 셀프 템퍼링이 이루어지게 되고 석출상들이 시간과 온도에 따라 석출하게 된다,

도 2에는 석출상과 냉각곡선과의 관계가 도식적으로 나타나 있다.

미재결정역 열간압연 후 냉각 시 강판의 중심부 온도가 450℃미만이거나 650℃를 초과하는 경우에는 미세한 석출상이 형성되지 않고 조대한 세멘타이트로 잔류할 가능성이 크기 때문에 적정 냉각 마침 온도가 필요하다.

이렇게 얻어진 강판의 충격인성은 -60℃에서 100J이상의 값을 보인다.

본 발명에서는 필요에 따라, 보다 우수한 충격인성을 확보하기 위하여 500~550℃에서 템퍼링을 추가로 행할 수 있으며, 이 경우에는 충격인성은 -80℃에서 100J이상의 값을 나타낸다.

본 발명의 다른 측면에 따라 제조된 강판은 미세조직으로 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하고, 냉각 후 복열 및 셀프 템퍼링 과정을 통하여 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 균일하게 분산된다.

본 발명에서는 합금성분, 압연 및 냉각의 조건을 최적화하여 강판 자체의 셀프 템퍼링을 통해 중심부 강도가 매우 우수한 강판을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 강도 확보는 냉각을 통해 얻어진 경한 베이나이트 조직과 복열 및 셀프 템퍼링으로 얻어진 수 나노미터의 미세한 석출물을 통해 가능하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하다.

(실시예)

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 용강을 마련한 후 연속주조를 이용하여 강슬라브를 제조하였다. 강종 발명강 A~H는 본 발명에서 규정하는 성분범위를 충족하는 강판을 의미한다. 비교강 I~M은 본 발명의 합금성분을 충족하지 못하는 강판으로서, 비교강 I 및 J는 Cr 및 Mo의 함량이 본 발명 범위를 벗어난 강판이고, 비교강 K~M은 Cr 및 Mo의 성분을 첨가하지 않은 강판이다.

하기 표 1의 A~M의 강 슬라브를 하기 표 2의 제조조건으로 압연, 냉각하여 후강판을 제조하였다. 하기 표 2에는 조압연(재결정역압연)에서 마지막 2패스의 압하율, 냉각마침온도, 냉각속도 및 템퍼링 온도 등이 나타나 있다.

상기와 같이 제조된 후 강판에 대하여 미세조직, 석출상 유무, 및 기계적 성질을 평가하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

하기 표 3에서 베이나이트이외의 상은 에시큘러 페라이트이다.

하기 표 3에서의 모재의 인장강도(표 3에서 TS로 표시됨) 및 항복강도(표 3에서 YS로 표시됨)는 강판의 1/4T(강판두께) 및 1/2T(강판두께) 부위로부터 압연방향에 수직한 방향으로 JIS10호 시편을 채취하여 상온에서 인장시험을 실시하여 측정한 값을 나타낸다.

또한, 하기 표 3에서의 모재의 저온인성은 강판의 1/2T(강판두께) 부위로부터 압연방향에 수직한 방향으로 시편을 채취하여 V노치 시험편을 제작 후 -60℃, 및 -80℃에서 샤르피 충격시험을 5회 실시하여 평균을 구하여 나타낸 값이다.

또한, 표 3에서의 HAZ부 저온인성은 5.0kJ/cm의 입열량으로 실용접된 강판의 용접부 용융선(fusion line)에서 샤르피 시편을 채취하여 -40℃에서 샤르피 충격시험을 각 5회씩 실시하여 그 평균값을 구하여 나타낸 것이다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	Ni	Cu	Nb	Ti	N	Cr	Mo
발명강 A	0.058	0.121	1.589	0.0055	0.0011	0.012	1.07	0.246	0.012	0.010	0.0037	0.16	0.15
발강명 B	0.054	0.119	1.558	0.0058	0.0012	0.011	1.05	0.242	0.012	0.012	0.0043	0.18	0.17
발명강 C	0.063	0.124	1.562	0.0062	0.0012	0.011	1.10	0.258	0.011	0.011	0.0039	0.2	0.16
발명강 D	0.064	0.122	1.480	0.0071	0.0013	0.010	1.08	0.243	0.013	0.012	0.0052	0.17	0.16
발명강 E	0.057	0.118	1.598	0.075	0.0014	0.013	1.12	0.255	0.014	0.012	0.0048	0.18	0.21
발명강 F	0.074	0.122	1.750	0.0079	0.0015	0.009	-	-	0.023	0.015	0.0047	0.24	0.25
발명강 G	0.072	0.119	1.842	0.0068	0.0013	0.012	-	-	0.019	0.014	0.0052	0.22	0.26
발명강 H	0.071	0.120	1.854	0.0065	0.0011	0.010	-	-	0.021	0.011	0.0048	0.26	0.25
비교강 I	0.052	0.122	1.542	0.0063	0.0014	0.011	1.12	0.238	0.009	0.009	0.0051	0.02	0.03
비교강 J	0.054	0.120	1.551	0.0064	0.0012	0.015	1.11	0.264	0.010	0.011	0.0052	0.02	0.02
비교강 K	0.061	0.122	1.560	0.0063	0.0012	0.009	1.11	0.252	0.013	0.009	0.0045	-	-
비교강 L	0.057	0.121	1.521	0.0075	0.0013	0.012	1.05	0.237	0.012	0.010	0.0056	-	-
비교강 M	0.066	0.119	1.545	0.0070	0.0013	0.014	1.08	0.241	0.013	0.011	0.0055	-	-

시험 번호	강종	조압연 종료 온도 (℃)	마지막 2패스 압하율 (%)	사상 압연 개시온도 (℃)	사상 압연 종료온도(℃)	압하율 (%)	냉각 시작 온도 (℃)	냉각 마침 온도 (℃)	냉각 속도 (℃/초)	템퍼링 온도 (℃)
발명예1	A	1066	15.2/19.6	773	765	45	736	420	3.5	-
발명예2	B	1059	16.3/21.5	780	775	43	742	450	3.6	-
비교예3	B	1068	16.3/21.8	779	768	45	740	610	3.8	-
발명예4	C	1068	16.2/23.4	778	762	55	738	428	3.8	-
발명예5	C	1065	17.8/23.5	776	763	45	734	368	3.5	550
발명예6	D	1066	18.4/24.2	778	768	48	734	383	4.2	550
발명예7	E	1060	16.2/22.8	779	770	45	738	412	3.3	-
발명예8	F	1069	18.5/20.0	782	770	45	735	378	4.1	-
발명예9	G	1068	17.8/21.4	772	765	52	735	505	3.7	-
발명예10	G	1064	19.5/22.5	776	759	47	738	352	3.4	550
발명예11	H	1065	16.1/23.4	775	758	45	736	421	3.7	-
비교예12	I	1070	18.5/21.2	773	762	49	738	406	3.5	-
비교예13	I	1064	20.1/23.5	775	762	52	740	380	3.7	550
비교예14	J	1068	18.6/23.2	776	763	48	742	486	3.7	-
비교예15	J	1066	17.2/21.3	769	759	45	735	413	4.2	550
비교예16	K	1065	15.8/24.3	768	757	45	734	468	3.2	-
비교예17	K	1059	11.5/23.2	775	758	46	734	408	3.5	550
비교예18	L	1066	18.5/22.1	772	762	44	742	415	4.1	-
비교예19	M	1065	17.8/23.5	776	763	45	734	475	4.7	-

시험 번호	베이나이트분율 (vol%)	석출상 유무	1/4T YS (MPa)	1/4T TS (MPa)	1/2T YS (MPa)	1/2T TS (MPa)	모재인성 CVN (-60℃) (J)	모재인성 CVN (-80℃) (J)	HAZ 인성 CVN (-40℃) (J)
발명예1	75	○	524	618	518	612	208	75	156
발명예2	68	○	531	621	524	618	189	102	185
비교예3	25	-	489	587	475	582	152	42	158
발명예4	65	○	534	625	528	620	148	108	176
발명예5	70	○	514	618	518	622	212	184	166
발명예6	63	○	509	613	511	616	224	156	188
발명예7	71	○	523	624	516	621	189	167	155
발명예8	72	○	519	621	522	620	170	38	185
발명예9	68	○	535	628	524	629	168	42	195
발명예10	69	○	512	608	514	611	206	158	166
발명예11	64	○	522	621	517	618	204	62	183
비교예12	66	-	487	584	475	574	154	30	163
비교예13	55	-	478	594	471	579	164	120	187
비교예14	62	-	481	587	476	582	184	31	154
비교예15	53	-	484	579	485	581	132	105	162
비교예16	52	-	475	568	469	561	204	24	204
비교예17	63	-	468	559	462	564	215	162	212
비교예18	40	-	473	559	468	551	185	50	184
비교예19	41	-	468	554	471	563	184	76	153

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 성분범위 및 제조조건을 만족하는 발명예들은 항복강도, 인장강도, 모재 충격인성 및 HAZ 충격인성 모두 목표한 물성을 만족하고 있음을 알 수 있다.

또한, 냉각 후, 템퍼링을 생략한 제조조건에서도 적정 냉각마침온도를 통해 강재의 자체적인 템퍼링 효과로 인해 목표한 강도를 초과하고 있으며, -60℃에서 100J이상의 충격인성을 나타내고 있고. 또한 템퍼링을 실시한 경우 강도의 약간 하락이 존재하지만 -80℃에서 100J이상의 충격인성을 나타내고 있음을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 강 성분범위는 만족하지만, 제조조건은 충족하지 못하는 경우, 예를 들면, 냉각마침온도가 지나치게 높은 경우(비교예 3)에는 강판의 강도가 목표에 미달하고 있음을 알 수 있으며, 이는 석출상이 형성되지 않은 것에 기인된 것으로 판단된다.

또한, 본 발명의 성분범위를 충족하지 않는 경우, 예를 들면, Mo 및 Cr의 성분이 미달하거나(비교예 12~15), 첨가하지 않은 경우(비교예 16~19)에는 강도가 현저하게 감소하여 목표에 미달하는 것을 알 수 있다. 이는 미세한 Mo, Cr 석출물이 형성되지 않은 것으로 판단되며, 템퍼링을 수행한 경우에도 미세 석출물이 형성되지 않아 강도는 더욱 감소하는 것을 보여주고 있다(비교예 15 및 17).

Claims

중량 %로, C:0.02~0.08%; Si:0.03~0.4%; Mn:0.5~2.0%; Al:0.03%이하(0은 포함하지 않음); Nb:0.005~0.05%; Ti:0.005~0.03%; Cr:0.05~0.3% 및 Mo:0.05~0.3% 중 1종 또는 2종; N: 0.0052% 이하(0%는 제외); P:0.01%이하; S:0.005%이하; 나머지는 불가피한 불순물 및 Fe를 포함하고, 미세 조직은 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하고, 미세조직에는 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 분산되어 있고, 60mm 이상의 두께를 갖는 것인 해양구조물용 초고강도 후 강판.
제1항에 있어서, 상기 강판에는 Cu:0.1~0.5% 및 Ni:0.5~3.0%의 1종 또는 2종이 추가로 함유되는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초고강도 후 강판.
제1항에 있어서, 상기 강판은 600MPa 이상의 인장강도, 500MPa이상의 항복강도 및 -60℃이하에서 100J이상의 충격흡수에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초고강도 후 강판.
제1항에 있어서, 상기 미세조직에는 MA(마르텐사이트/오스테나이트 혼합조직) 및 탄화물 중 1종 이상이 5vol% 이하로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초고강도 후 강판.
중량 %로, C:0.02~0.08%; Si:0.03~0.4%; Mn:0.5~2.0%; Al:0.03%이하(0은 포함하지 않음); Nb:0.005~0.05%; Ti:0.005~0.03%; Cr:0.05~0.3% 및 Mo:0.05~0.3% 중 1종 또는 2종; N: 0.0052% 이하(0%는 제외), P:0.01%이하; S:0.005%이하; 나머지는 불가피한 불순물 및 Fe를 포함하는 강 슬라브를 가열하여 재결정역 열간압연을 행한 다음, 미재결정역 열간압연을 행하여 두께 60mm 이상의 열연강판을 제조한 후, 상기 열연강판의 두께 1/4지점에서 2~4.2℃/s의 냉각속도로 350~550℃의 냉각마침온도까지 냉각하여,
미세 조직으로 60vol% 이상의 베이나이트 및 40vol% 이하의 에시큘러 페라이트를 포함하고, 상기 미세 조직에는 2~10nm의 Cr석출물, Mo 석출물 및 Cr-Mo 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 분산된 해양구조물용 초고강도 후 강판의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 강 슬라브에는 Cu:0.1~0.5% 및 Ni:0.5~3.0%의 1종 또는 2종이 추가로 함유되는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초 고강도 후 강판의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 재결정역 열간압연의 마지막 두패스의 압하율이 각각 15~25%이고, 그리고 상기 미재결정역 열간압연의 누적압하율이 50~60%인 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초고강도 후 강판의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 재결정역 열간압연 종료온도는 1000~1100℃이고, 그리고 상기 미재결정역 열간압연 종료온도는 750~780℃인 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초고강도 후 강판의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 냉각 후 상기 강판을 500~550℃에서 템퍼링하는 공정을 추가로 행하는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 초고강도 후 강판의 제조방법.