KR101419115B1 - High strength pipe for construction equipment and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

강도 및 내마모성이 우수하고, 퀀칭시 터짐 또는 크랙 발생을 억제할 수 있는 건설기계용 고강도 파이프 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 파이프 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.34~0.47%, 실리콘(Si) : 0.16~0.25%, 망간(Mn) : 0.6~1.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 크롬(Cr) : 0.01~0.04%, 니켈(Ni) : 0.01~0.03%, 몰리브덴(Mo) : 0.001~0.01%, 알루미늄(Al) : 0.001~0.02%, 구리(Cu) : 0.005~0.05%, 티타늄(Ti) : 0.001~0.01%, 바나듐(V) : 0.0005~0.002%, 보론(B) : 0.001~0.003%, 질소(N) : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 조관하여 파이프를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 파이프의 외경부와 내경부 중에서 상기 내경부를 선택적으로 퀀칭하는 단계;를 포함한다.Strength pipe for a construction machine which is excellent in strength and abrasion resistance and can suppress cracking or cracking during quenching and a method for manufacturing the same.
A method for manufacturing a high-strength pipe according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing 0.34-0.47% carbon (C), 0.16-0.25% silicon (Si), 0.6-1.5% manganese (Mn) : 0.03% or less, sulfur (S): 0.01% or less, chromium (Cr): 0.01 to 0.04%, nickel (Ni): 0.01 to 0.03%, molybdenum (Mo) (B): 0.001 to 0.003%, nitrogen (N): 0.006%, and the like. % Or less and the remaining iron (Fe) and inevitable impurities; And (b) selectively quenching the inner diameter portion of the outer diameter portion and the inner diameter portion of the pipe.

Description

내마모성이 우수한 건설기계용 고강도 파이프 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH PIPE FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high strength pipe for a construction machine having excellent abrasion resistance and a manufacturing method thereof. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 건설기계용 고강도 파이프 제조 기술에 관한 것으로 보다 구체적으로는 내마모성 및 강도가 우수하고, 퀀칭(quenching)시 터짐 발생 또는 크랙 발생을 방지할 수 있어 우수한 품질의 건설기계용 고강도 파이프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-strength pipe manufacturing technology for a construction machine, and more specifically, to a high-strength pipe for a construction machine having excellent abrasion resistance and strength and preventing generation of cracking or cracking during quenching, ≪ / RTI >

콘크리트 펌프카 등 건설기계에는 모래, 콘크리트 등을 압송하기 위한 파이프가 포함되어 있다. Concrete pumps and other construction machinery include pipes to transport sand and concrete.

이러한 파이프는 강도 및 내마모성이 우수하여야 하며, 또한 고내압성을 가져야 한다. These pipes should be excellent in strength and abrasion resistance, and have high pressure resistance.

파이프는 강재를 조관하여 제조하는데, 상기와 같은 특성을 향상시키기 위하여 통상, 강재 제조 후 퀀칭(quenching)을 수행하고 있다. The pipe is produced by co-finishing a steel material. To improve the above characteristics, quenching is generally performed after steel material production.

그런데, 퀀칭에 의해 강도, 내마모성 등 물성은 향상될 수 있으나, 퀀칭시에 파이프가 터지거나 혹은 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 이는 퀀칭시 철의 상온 조직(BCC) 조직이 고온 조직(오스테나이트)으로 된 후, 급냉에 의해 저온 조직(BCT)으로 바뀌는데, 이 과정에서 부피 팽창으로 인하여 파이프의 터짐 또는 크랙 발생이 빈번하게 이루어지고 있다. 이는 강도 향상을 위하여, 소재에 탄소 함량이 높을수록 두드러진다.
However, although physical properties such as strength and abrasion resistance can be improved by quenching, there is a problem that a pipe breaks or a crack occurs at the time of quenching. This is due to the fact that during quenching, the BCC structure of iron is transformed into a hot tissue (austenite) and then quenched into a low-temperature structure (BCT). In this process, pipe breakage or cracking occurs frequently due to volume expansion ought. For higher strength, the higher the carbon content in the material, the more pronounced.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2010-0036138호(2010.04.07. 공개)에 개시된 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법이 있다.
As a background technique related to the present invention, there is a method of manufacturing a steel pipe using electric resistance welding disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0036138 (published on Apr. 07, 2010).

본 발명의 하나의 목적은 강도, 경도 및 내마모성이 우수한 건설기계용 고강도 파이프를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a high strength pipe for a construction machine excellent in strength, hardness and abrasion resistance.

본 발명의 다른 목적은 강도 향상을 위한 퀀칭시 터짐 또는 크랙 발생을 억제할 수 있는 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high strength pipe for a construction machine capable of suppressing cracking or cracking during quenching for strength improvement.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 건설기계용 고강도 파이프는 중량%로, 탄소(C) : 0.34~0.47%, 실리콘(Si) : 0.16~0.25%, 망간(Mn) : 0.6~1.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 크롬(Cr) : 0.01~0.04%, 니켈(Ni) : 0.01~0.03%, 몰리브덴(Mo) : 0.001~0.01%, 알루미늄(Al) : 0.001~0.02%, 구리(Cu) : 0.005~0.05%, 티타늄(Ti) : 0.001~0.01%, 바나듐(V) : 0.0005~0.002%, 보론(B) : 0.001~0.003%, 질소(N) : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 내경부의 인장강도 및 비커스 경도가 외경부의 인장강도 및 비커스 경도보다 높고, 상기 내경부가 인장강도 1200MPa 이상, 항복강도 950MPa 이상, 연신율 4.0 이상, 비커스 경도 500Hv 이상를 갖는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a high-strength pipe for a construction machine, comprising: 0.34 to 0.47% of carbon; 0.16 to 0.25% of silicon; 0.16 to 0.25% of manganese; (P): 0.03% or less, S: 0.01% or less, Cr: 0.01 to 0.04%, Ni: 0.01 to 0.03%, molybdenum: (B): 0.001 to 0.01%, aluminum (Al): 0.001 to 0.02%, copper (Cu): 0.005 to 0.05%, titanium (Ti): 0.001 to 0.01%, vanadium 0.003% or less, nitrogen (N): 0.006% or less, and balance of iron (Fe) and inevitable impurities. The tensile strength and the Vickers hardness of the inner diameter portion are higher than the tensile strength and Vickers hardness of the outer diameter portion, , A yield strength of 950 MPa or more, an elongation of 4.0 or more, and a Vickers hardness of 500 Hv or more.

이때, 상기 고강도 파이프는 니오븀(Nb) : 0.001중량% 미만이 더 포함될 수 있다. At this time, the high-strength pipe may further contain less than 0.001% by weight of niobium (Nb).

또한, 상기 고강도 파이프는 내경부의 주된 미세조직이 마르텐사이트일 수 있다.
Further, in the high-strength pipe, the main microstructure of the inner diameter portion may be martensite.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.34~0.47%, 실리콘(Si) : 0.16~0.25%, 망간(Mn) : 0.6~1.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 크롬(Cr) : 0.01~0.04%, 니켈(Ni) : 0.01~0.03%, 몰리브덴(Mo) : 0.001~0.01%, 알루미늄(Al) : 0.001~0.02%, 구리(Cu) : 0.005~0.05%, 티타늄(Ti) : 0.001~0.01%, 바나듐(V) : 0.0005~0.002%, 보론(B) : 0.001~0.003%, 질소(N) : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 조관하여 파이프를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 파이프의 외경부와 내경부 중에서 상기 내경부를 선택적으로 퀀칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a high-strength pipe for a construction machine, the method comprising the steps of: (a) mixing 0.34-0.47% carbon, 0.16-0.25% silicon, (Mo): 0.6 to 1.5%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, Cr: 0.01 to 0.04%, Ni: 0.01 to 0.03% 0.001 to 0.01% of aluminum (Al), 0.001 to 0.02% of aluminum (Al), 0.005 to 0.05% of copper (Cu), 0.001 to 0.01% of titanium (Ti), 0.0005 to 0.002% of vanadium ): 0.001 to 0.003%, nitrogen (N): 0.006% or less, and the balance iron (Fe) and unavoidable impurities; And (b) selectively quenching the inner diameter portion of the outer diameter portion and the inner diameter portion of the pipe.

이때, 상기 강재는 니오븀(Nb) : 0.001 중량% 미만이 더 포함될 수 있다. At this time, the steel may further contain less than 0.001% by weight of niobium (Nb).

또한, 상기 퀀칭은 상기 파이프를 950~1000℃로 가열한 후 수냉하는 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 가열은 고주파 유도가열 방식으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 수냉은 22~28℃의 냉각수를 4.0~4.2bar의 수압으로 상기 파이프의 내경부에 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 냉각수에는 방청액이 2~8vol% 포함될 수 있다.
The quenching may be performed by heating the pipe to 950 to 1000 ° C and then cooling the pipe. In addition, the heating may be performed by a high frequency induction heating method. At this time, the water cooling may be performed by injecting cooling water of 22 to 28 ° C onto the inner diameter portion of the pipe at a water pressure of 4.0 to 4.2 bar. The cooling water may contain 2 to 8 vol% of rust preventive liquid.

본 발명에 따른 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법에 의하면, 합금 성분 조절 및 조관 후 파이프의 내경부만 선택적으로 퀀칭함으로써, 내경부의 내마모성을 확보하면서도, 퀀칭시 파이프가 터지거나 또는 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 외경부의 경우, 내경부보다 높은 연성을 가짐으로써 외부 충격으로부터 보호가 가능하다. According to the method for manufacturing a high strength pipe for a construction machine according to the present invention, since only the inner diameter portion of the pipe is selectively quenched after controlling the alloy components, the pipe is prevented from cracking or cracking during quenching while ensuring the wear resistance of the inner diameter portion In the case of the outer diameter portion, it is possible to protect from external impact by having a higher ductility than the inner diameter portion.

따라서, 본 발명에 따른 고강도 파이프는 콘크리트 펌프카 등 건설기계의 압송관으로 유용하게 활용할 수 있다.
Therefore, the high-strength pipe according to the present invention can be usefully used as a conveying pipe for a construction machine such as a concrete pump car.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a high-strength pipe for a construction machine according to an embodiment of the present invention.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성이 우수한 건설기계용 고강도 파이프 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a high strength pipe for a construction machine having excellent wear resistance according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 건설기계용 고강도 파이프는 중량%로, 탄소(C) : 0.34~0.47%, 실리콘(Si) : 0.16~0.25%, 망간(Mn) : 0.6~1.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 크롬(Cr) : 0.01~0.04%, 니켈(Ni) : 0.01~0.03%, 몰리브덴(Mo) : 0.001~0.01%, 알루미늄(Al) : 0.001~0.02%, 구리(Cu) : 0.005~0.05%, 티타늄(Ti) : 0.001~0.01%, 바나듐(V) : 0.0005~0.002%, 보론(B) : 0.001~0.003% 및 질소(N) : 0.006% 이하를 포함한다. The high-strength pipe for a construction machine according to the present invention comprises 0.34 to 0.47% of carbon (C), 0.16 to 0.25% of silicon (Si), 0.6 to 1.5% of manganese (Mn) 0.01% or less of sulfur (S), 0.01 to 0.04% of chromium (Cr), 0.01 to 0.03% of nickel (Ni), 0.001 to 0.01% of molybdenum (Mo) 0.001 to 0.003% of boron (B), and 0.006% or less of nitrogen (N), wherein the content of the at least one element selected from the group consisting of copper (Cu): 0.005 to 0.05%, titanium (Ti): 0.001 to 0.01% .

또한, 본 발명에 따른 건설기계용 고강도 파이프는 상기 성분들과 더불어, 니오븀(Nb) : 0.001중량% 미만을 더 포함할 수 있다. In addition, the high-strength pipe for a construction machine according to the present invention may further include less than 0.001% by weight of niobium (Nb), in addition to the above components.

상기 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다. The rest of the above components are composed of iron (Fe) and unavoidable impurities.

이하, 본 발명에 따른 건설기계용 고강도 파이프에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, the role and content of each component included in the high-strength pipe for a construction machine according to the present invention will be described.

탄소(C)Carbon (C)

탄소(C)는 퀀칭에 의해에 마르텐사이트 변태가 일어날수 있도록 하는 중요 원소이고, 탄소 함량이 증가함에 따라 마르텐사이트 분율이 높아져 강도 및 경도가 높아질 수 있다. Carbon (C) is an important element that allows the martensite transformation to occur due to quenching. As the carbon content increases, the martensite fraction increases and the strength and hardness can be increased.

상기 탄소는 강 전체 중량의 0.34~0.47%중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.34중량% 미만이면 강도 및 경도가 불충분한 문제점이 있다. 반대로, 탄소의 첨가량이 0.47중량%를 초과하는 경우, 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
The carbon is preferably added in an amount of 0.34 to 0.47% by weight of the total weight of the steel. If the addition amount of carbon is less than 0.34 wt%, the strength and hardness are insufficient. On the other hand, when the addition amount of carbon exceeds 0.47% by weight, weldability is deteriorated.

실리콘(Si)Silicon (Si)

실리콘은 탈산제로서 작용하며, 강도 향상에 기여한다. Silicon acts as a deoxidizer and contributes to strength improvement.

상기 실리콘은 강 전체 중량의 0.16~0.25중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.16중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분한 문제점이 있다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.25중량%를 초과하는 경우, 적열취성을 유발하며, 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
The silicon is preferably added in an amount of 0.16 to 0.25 wt% of the total weight of the steel. If the addition amount of silicon is less than 0.16% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the contrary, when the addition amount of silicon exceeds 0.25% by weight, it induces the redispersibility brittleness and the weldability deteriorates.

망간(Mn)Manganese (Mn)

망간(Mn)은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 역할을 한다. Manganese (Mn) increases the strength and toughness of steel and increases the incombustibility of steel.

상기 망간은 강 전체 중량의 0.6~1.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 0.6중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 1.5중량%를 초과하는 경우, MnS 개재물을 과다 생성하여, 조관을 위한 용접시 크랙을 발생시키는 등의 문제점이 있다.
The manganese is preferably added in an amount of 0.6 to 1.5% by weight based on the total weight of the steel. When the addition amount of manganese is less than 0.6% by weight, the effect of addition thereof is insufficient. On the other hand, when the addition amount of manganese exceeds 1.5% by weight, MnS inclusions are excessively generated, and cracks are generated during welding for the trench.

인(P), 황(S)Phosphorus (P), sulfur (S)

인(P)은 강도 향상에 일부 기여한다. 그러나 인의 함량이 과다할 경우, 강 제조시 편석을 형성하며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다. 이에 본 발명에서는 인의 함량을 강 전체 중량의 0.03중량% 이하로 제한하였다. Phosphorus (P) contributes in part to the strength improvement. However, if the content of phosphorus is excessive, it may form segregation in the production of steel and may deteriorate the weldability. Therefore, in the present invention, the content of phosphorus is limited to 0.03 wt% or less of the total weight of the steel.

황(S)은 망간과 결합하여 MnS와 같은 개재물을 형성하여 용접성을 저해하는 요소이다. 이에 본 발명에서는 황의 함량을 강 전체 중량의 0.01중량% 이하로 제한하였다.
Sulfur (S) combines with manganese to form inclusions such as MnS, which is an element that hinders weldability. Therefore, in the present invention, the content of sulfur is limited to 0.01 wt% or less of the total weight of the steel.

크롬(Cr)Chromium (Cr)

크롬(Cr)은 강의 경화능을 증가시켜 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.Chromium (Cr) plays a role in increasing the hardenability of steel to improve the strength of steel.

상기 크롬은 강 전체 중량의 0.01~0.04중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 0.04중량%를 초과하는 경우, 강의 강도-연성 밸런스를 저해하여 강의 취성을 증대시키는 요인이 된다.
The chromium is preferably added in an amount of 0.01 to 0.04% by weight based on the total weight of the steel. When the addition amount of chromium is less than 0.01% by weight, the effect of addition thereof is insufficient. On the contrary, when the addition amount of chromium exceeds 0.04% by weight, the strength-ductility balance of the steel is impaired and the brittleness of the steel is increased.

니켈(Ni)Nickel (Ni)

니켈(Ni)은 강의 강도 및 인성 향상에 기여한다. Nickel (Ni) contributes to improving the strength and toughness of the steel.

상기 니켈은 강 전체 중량의 0.01~0.03중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니켈이 함량이 0.01중량%를 초과하는 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 니켈의 함량이 0.03중량%를 초과하면, 적열취성을 유발하는 문제점이 있다.
The nickel is preferably added in an amount of 0.01 to 0.03% by weight based on the total weight of the steel. When the content of nickel exceeds 0.01% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the other hand, if the content of nickel exceeds 0.03% by weight, there arises a problem of inducing heat-induced embrittlement.

몰리브덴(Mo)Molybdenum (Mo)

몰리브덴(Mo)은 상기의 크롬 등과 함께 경화능 향상을 통한 강의 강도 향상에 기여한다. Molybdenum (Mo) contributes to the improvement of the strength of the steel by improving the hardenability together with chromium and the like.

상기 몰리브덴은 강 전체 중량의 0.001~0.01중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 함량이 0.001중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 함량이 0.01중량%를 초과하는 경우, 제조되는 파이프의 인성을 저해하는 문제가 있다.
The molybdenum is preferably added in an amount of 0.001 to 0.01% by weight based on the total weight of the steel. When the content of molybdenum is less than 0.001% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the contrary, when the content of molybdenum exceeds 0.01% by weight, there is a problem that the toughness of the pipe to be produced is inhibited.

알루미늄(Al)Aluminum (Al)

알루미늄(Al)은 실리콘과 함께 탈산제로서 작용한다. Aluminum (Al) together with silicon acts as a deoxidizer.

상기 알루미늄은 강 전체 중량의 0.001~0.02중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.001중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 첨가량이 0.02중량%를 초과하는 경우, 인성 및 용접성을 저해할 수 있다.
The aluminum is preferably added in an amount of 0.001 to 0.02% by weight based on the total weight of the steel. When the addition amount of aluminum is less than 0.001% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the contrary, when the addition amount of aluminum exceeds 0.02% by weight, toughness and weldability can be inhibited.

구리(Cu)Copper (Cu)

구리(Cu)는 상기 니켈과 함께 강도 및 인성 향상에 기여한다.Copper (Cu) together with nickel contributes to improvement of strength and toughness.

상기 구리는 강 전체 중량의 0.005~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 첨가량이 0.005중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 구리의 첨가량이 0.05중량%를 초과하면, 강의 표면 결함을 유발할 수 있다.
The copper is preferably added in an amount of 0.005 to 0.05 wt% of the total weight of the steel. When the addition amount of copper is less than 0.005% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the other hand, if the addition amount of copper exceeds 0.05% by weight, surface defects of the steel can be caused.

티타늄(Ti)Titanium (Ti)

티타늄(Ti)은 강의 결정립을 미세화하고, 인성 향상 등에 기여한다. Titanium (Ti) contributes to grain refinement of the steel and improvement in toughness.

상기 티타늄은 강 전체 중량의 0.001~0.01중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄의 첨가량이 0.001중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로 티타늄의 첨가량이 0.01중량%를 초과하는 경우, 고용 티타늄이 탄소와 결합하여 탄화물을 다량 형성함으로써 인성을 오히려 저해할 수 있다.
The titanium is preferably added in an amount of 0.001 to 0.01% by weight based on the total weight of the steel. If the addition amount of titanium is less than 0.001% by weight, the effect of the addition is insufficient. On the contrary, when the addition amount of titanium exceeds 0.01% by weight, the solid titanium bonds with carbon to form a large amount of carbide, which may hinder toughness.

바나듐(V)Vanadium (V)

바나듐(V)은 고용강화 및 저온에서 석출물 형성을 통해 강도 향상에 기여한다. Vanadium (V) contributes to strength enhancement through solid solution strengthening and precipitation at low temperatures.

상기 바나듐은 강 전체 중량의 0.0005~0.02중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 바나듐의 첨가량이 0.0005중량% 이상일 때, 그 효과를 충분히 발휘한다. 반면, 바나듐의 함량이 0.02중량%를 초과하는 경우, 용접성을 저하시키는 문제점이 있다.
The vanadium is preferably added in an amount of 0.0005 to 0.02% by weight based on the total weight of the steel. When the addition amount of vanadium is 0.0005 wt% or more, the effect is sufficiently exhibited. On the other hand, when the content of vanadium exceeds 0.02% by weight, there is a problem that the weldability is lowered.

보론(B)Boron (B)

보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 퀀칭시 강의 강도 향상에 크게 기여할 수 있다. Boron (B) is a strong ingestion element and can contribute greatly to the strength improvement of quenching steel.

상기 보론은 강 전체 중량의 0.001~0.003중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 보론의 첨가량이 0.001중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 보론의 첨가량이 0.003중량%를 초과하는 경우, 퀀칭 후 강도 향상에는 유리하나, 강의 인성이 크게 저하되는 문제점이 있다.
The boron is preferably added in an amount of 0.001 to 0.003% by weight based on the total weight of the steel. When the addition amount of boron is less than 0.001% by weight, the effect of addition thereof may be insufficient. On the other hand, when the addition amount of boron exceeds 0.003% by weight, it is advantageous to improve the strength after quenching, but the toughness of the steel is greatly deteriorated.

질소(N)Nitrogen (N)

질소(N)는 불가피한 불순물로서, 강의 성형성, 용접성 등을 저하시키는 요인이 될 수 있다. Nitrogen (N) is an unavoidable impurity, which can be a factor for lowering the formability and weldability of steel.

이에, 본 발명에서는 상기 질소의 함량을 강 전체 중량의 0.006중량% 이하로 제한하였다.
Accordingly, in the present invention, the content of nitrogen is limited to 0.006 wt% or less of the total weight of the steel.

니오븀(Nb)Niobium (Nb)

니오븀(Nb)은 석출물 형성을 통하여, 강도 향상에 기여할 수 있다. Niobium (Nb) can contribute to strength improvement through formation of precipitates.

상기 니오븀이 첨가될 경우, 그 첨가량은 강 전체 중량의 0.001중량% 미만으로 제한되는 것이 바람직하다. 니오븀의 첨가량이 0.001중량% 이상하면 용접성이 저하되고, 열영향부(HAZ) 인성이 저하되는 문제점이 있다.
When the niobium is added, the addition amount is preferably limited to less than 0.001 wt% of the total weight of the steel. If the addition amount of niobium is 0.001 wt% or more, the weldability is lowered and the toughness of the heat affected zone (HAZ) is lowered.

본 발명에 따른 건설기계용 고강도 파이프는 통상의 파이프와 마찬가지로 외경부와 내경부를 갖는다. 이때, 통상의 파이프의 경우, 외경부와 내경부가 동일한 강도 또는 경도를 갖지만, 본 발명에 따른 파이프는 내경부의 인장강도 및 비커스 경도가 외경부의 인장강도 및 비커스 경도보다 높은 것을 특징으로 한다. 이는 본 발명에 따른 파이프의 경우, 후술하는 바와 같이, 내경부만을 선택적으로 퀀칭(quenching)함으로써 내경부의 강도 및 경도를 외경부보다 높게 할 수 있다.The high-strength pipe for a construction machine according to the present invention has an outer diameter portion and an inner diameter portion like a normal pipe. At this time, in the case of a normal pipe, the outer diameter portion and the inner diameter portion have the same strength or hardness, but the pipe according to the present invention is characterized in that the inner diameter portion has a higher tensile strength and Vickers hardness than the outer diameter portion's tensile strength and Vickers hardness. In the pipe according to the present invention, as described later, only the inner diameter portion is selectively quenched, so that the strength and hardness of the inner diameter portion can be made higher than that of the outer diameter portion.

보다 구체적으로는 내경부가 인장강도 1200MPa 이상, 항복강도 950MPa 이상, 연신율 4.0 이상, 비커스 경도 500Hv 이상을 가질 수 있다. More specifically, the inner diameter portion may have a tensile strength of 1200 MPa or more, a yield strength of 950 MPa or more, an elongation of 4.0 or more, and a Vickers hardness of 500 Hv or more.

또한, 미세조직 측면에서, 본 발명에 따른 고강도 파이프는 내경부의 미세조직이 마르텐사이트를 주된 조직으로 포함할 수 있다. 내경부 강도를 충분히 확보하기 위하여, 이러한 마르텐사이트가 면적율로 80% 이상 포함될 수 있으며, 일부 베이나이트 등이 포함될 수 있다.
In terms of microstructure, the high-strength pipe according to the present invention may include martensite as a main structure of the inner diameter of the inner diameter portion. In order to sufficiently secure the internal neck strength, such martensite may be contained at an area ratio of 80% or more, and some bainite and the like may be included.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a high-strength pipe for a construction machine according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 고강도 파이프 제조 방법은 조관 단계(S110) 및 내경부 퀀칭 단계(S120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the illustrated method of manufacturing a high strength pipe includes a stitching step S110 and a neck diameter quenching step S120.

조관 단계에서는 전술한 조성을 갖는 강재, 보다 구체적으로는 강재를 슬리팅하여 얻은 스켈프(skelp)를 조관하여 파이프를 제조한다. 강재는 열연강재 혹은 냉연강재일 수 있으며, 조관은 속도 및 비용 측면에서 장점을 갖는 전기저항용접(Electric Resistance Welding; ERW)으로 수행될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
In the pipe making step, a pipe having the above-mentioned composition, more specifically, a skelp obtained by slitting a steel material is manufactured. The steel may be hot rolled steel or cold rolled steel, and the tube may be, but is not limited to, Electric Resistance Welding (ERW), which has advantages in terms of speed and cost.

다음으로, 내경부 퀀칭 단계(S120)에서는 파이프의 외경부와 내경부 중에서 내경부를 선택적으로 퀀칭(quenching)한다. Next, in the inner diameter quenching step (S120), the inner diameter portion is selectively quenched from the outer diameter portion and the inner diameter portion of the pipe.

퀀칭은 파이프를 오스테나이트 형성 온도로 가열하여 일정시간 유지하여 강 조직을 오스테나이트를 변태시킨 후, 수냉하는 방식으로 수행될 수 있다. Quenching can be carried out by heating the pipe to the austenite forming temperature and keeping it for a certain time to transform the steel structure into austenite, followed by water cooling.

가열은 내경부 표면을 빠른 속도로 가열할 수 있는 고주파 유도가열 방식으로 수행될 수 있다. The heating can be performed by a high frequency induction heating method capable of heating the inner diameter surface at a high speed.

파이프의 가열온도는 950~1000℃인 것이 바람직하다. 이때, 파이프가 충분히 가열될 수 있도록, 가열은 파이프가 대략 800~1000mm/min의 라인 스피드로 고주파유도가열기가 마련된 구간을 연속적으로 통과되도록 방식으로 수행할 수 있다. 가열 온도가 950℃ 미만인 경우, 오스테나이트가 안정적으로 형성되지 않아서 최종 파이프 내경부의 마르텐사이트 또는 베이나이트 형성이 불충분할 수 있다. 반대로, 가열 온도가 1000℃를 초과하는 경우, 더 이상의 효과 없이 파이프 제조 비용만 상승할 수 있다.
The heating temperature of the pipe is preferably 950 to 1000 ° C. At this time, the heating can be performed in such a manner that the pipe is continuously passed through the section provided with high-frequency induction heating at a line speed of approximately 800 to 1000 mm / min so that the pipe can be sufficiently heated. When the heating temperature is lower than 950 占 폚, austenite is not stably formed and the formation of martensite or bainite of the neck portion in the final pipe may be insufficient. Conversely, if the heating temperature exceeds 1000 캜, the pipe manufacturing cost can be raised only without further effect.

수냉은 상온, 즉 22~28℃의 냉각수를 4.0~4.2bar의 수압으로 상기 파이프의 내경부에 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 수냉시 수압이 4.0bar 미만일 경우, 냉각시간이 길어져서 펄라이트 변태 등 원하지 않는 상변태를 초래할 수 있다. 반대로, 수냉시 수압이 4.2bar를 초과하는 경우, 과도한 냉각으로 파이프의 인성이 저하될 수 있다. The water cooling can be performed by spraying cooling water at room temperature, that is, 22 to 28 ° C, to the inside diameter of the pipe at a water pressure of 4.0 to 4.2 bar. If the water pressure during water cooling is less than 4.0 bar, the cooling time may be prolonged, resulting in undesirable phase transformation such as pearlite transformation. Conversely, if the water pressure during water cooling exceeds 4.2 bar, excessive cooling may lower the toughness of the pipe.

이때, 냉각수에는 방청액이 2~8vol% 포함되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉각시 내경부 표면의 녹발생을 억제할 수 있다. 상기 방청액이 2vol% 미만이 면 방청액 첨가 효과가 불충분할 수 있고, 반대로, 방청액이 8vol%를 초과하면 더 이상의 효과 향상없이 비용 상승을 초래할 수 있다.
At this time, it is more preferable that the cooling water contains 2 to 8 vol% of rust preventive liquid. In this case, it is possible to suppress the generation of rust on the inner surface of the neck during cooling. If the rust-preventive solution is less than 2 vol%, the effect of adding the rust-preventive solution may be insufficient. Conversely, if the rust-preventive solution exceeds 8 vol%, the cost may increase without further improvement of the effect.

실시예Example

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. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

1. 파이프 시편의 제조1. Manufacture of pipe specimens

표 1a 및 표 1b에 기재된 조성을 갖는 열연강판을 슬리팅하여 스켈프를 제조하고 이를 전기저항용접하고, 900mm/min의 라인스피드로 250kw 고주파유도가열기가 장착된 가열구간을 통과시켰다. 가열온도는 960℃이었다. 이후, 방청액이 5vol% 포함된 25℃의 냉각수를 4.1bar의 분사압력으로 분사하여 냉각함으로써 파이프 시편 1~4을 제조하였다. The hot-rolled steel sheet having the compositions shown in Tables 1a and 1b was slit to prepare a scallop, subjected to electric resistance welding, and passed through a heating zone equipped with a 250 kw high-frequency induction heater at a line speed of 900 mm / min. The heating temperature was 960 占 폚. Thereafter, pipe specimens 1 to 4 were prepared by spraying cooling water at 25 DEG C containing 5 vol% of rust preventive liquid at an injection pressure of 4.1 bar.

[표 1a][Table 1a]

Figure 112012049457208-pat00001
Figure 112012049457208-pat00001

[표 1b][Table 1b]

Figure 112012049457208-pat00002
Figure 112012049457208-pat00002

2. 물성 평가2. Property evaluation

표 2는 시편 1~4의 내경부 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.Table 2 shows the results of the evaluation of the internal diameter properties of specimens 1 to 4.

[표 2] [Table 2]

Figure 112012049457208-pat00003
Figure 112012049457208-pat00003

표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 합금조성을 만족하는 파이프 시편 3~4의 경우, 퀀칭 이후, 내경부의 물성이 인장강도 1200MPa 이상, 항복강도 950MPa 이상, 연신율 4.0% 이상을 나타내었으며, 비커스 경도 500Hv 이상을 나타내어 내마모성이 우수한 것을 볼 수 있다. As shown in Table 2, in the case of pipe specimens 3 to 4 satisfying the alloy composition according to the present invention, after quenching, the physical properties of the inner diameter portion showed a tensile strength of 1200 MPa or more, a yield strength of 950 MPa or more and an elongation of 4.0% 500 Hv or more and excellent wear resistance can be seen.

반면, 탄소 등 성분이 본 발명에서 제시한 범위를 벗어나는 파이프 시편 1,2의 경우, 인장강도, 경도 등이 상대적으로 낮게 나타났다. On the other hand, the tensile strength and hardness of the pipe specimens 1 and 2 were relatively low in the case of carbon specimens deviating from the range suggested by the present invention.

한편, 미세조직 측면에서 파이프 시편 1,2의 경우, 템퍼드 마르텐사이트가 주된 조직이고, 파이프 시편 3,4의 경우, 마르텐사이트가 주된 조직인 것으로 나타났다. 이러한 미세조직의 차이는 주로 탄소 함량의 차이에 기인하며, 이러한 미세조직의 차이로 파이프 시편 3,4의 경도가 다른 파이프 시편들에 비하여 현저히 높은 것이라 볼 수 있다. On the other hand, in the case of pipe specimens 1 and 2, tempered martensite is the main structure in the microstructure and martensite is the main structure in the pipe specimens 3 and 4. The difference in microstructure is mainly due to the difference in carbon content, and the hardness of pipe specimens 3 and 4 is significantly higher than those of other pipe specimens due to the difference in microstructure.

상기 결과에 비추어 볼 때, 본 발명에 따른 고강도 파이프는 내경부의 QT 열처리를 통하여 내마모성을 확보할 수 있으며, 아울러 내경부의 선택적인 QT 열처리를 통하여 파이프 고강도, 고경도화시 문제되는 터짐 현상 발생, 크랙 발생 등을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 고강도 파이프는 건설기계용 고강도 파이프로 유용하게 활용할 수 있다.
In view of the above results, the high-strength pipe according to the present invention can ensure wear resistance through the QT heat treatment of the inner diameter part, and furthermore, through the selective QT heat treatment of the inner diameter part, the pipe high strength, Cracks and the like can be prevented. Therefore, the high-strength pipe according to the present invention can be effectively utilized as a high strength pipe for a construction machine.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (10)

중량%로, 탄소(C) : 0.34~0.47%, 실리콘(Si) : 0.16~0.25%, 망간(Mn) : 0.6~1.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 크롬(Cr) : 0.01~0.04%, 니켈(Ni) : 0.01~0.03%, 몰리브덴(Mo) : 0.001~0.01%, 알루미늄(Al) : 0.001~0.02%, 구리(Cu) : 0.005~0.05%, 티타늄(Ti) : 0.001~0.01%, 바나듐(V) : 0.0005~0.002%, 보론(B) : 0.001~0.003%, 질소(N) : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
내경부의 인장강도 및 비커스 경도가 외경부의 인장강도 및 비커스 경도보다 높고,
상기 내경부가 인장강도 1200MPa 이상, 항복강도 950MPa 이상, 연신율 4.0 이상, 비커스 경도 500Hv 이상을 갖고,
상기 내경부는 마르텐사이트 및 베이나이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 마르텐사이트 조직이 단면면적율로 80% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프.
(P): 0.03% or less, sulfur (S): 0.01% or less, carbon (C): 0.34 to 0.47%, silicon (Si): 0.16 to 0.25%, manganese (Al): 0.001 to 0.02%, copper (Cu): 0.005 to 0.05%, and the like. (Fe) in an amount of 0.001 to 0.003%, boron (B) in an amount of 0.001 to 0.003%, nitrogen (N) in an amount of 0.006% Lt; / RTI &
The tensile strength and Vickers hardness of the inner diameter portion are higher than the tensile strength and Vickers hardness of the outer diameter portion,
Wherein said inner diameter portion has a tensile strength of 1,200 MPa or more, a yield strength of 950 MPa or more, an elongation of 4.0 or more and a Vickers hardness of 500 Hv or more,
Wherein the inner diameter portion has a composite structure including martensite and bainite, wherein the martensite structure has a cross-sectional area ratio of 80% or more.
제1항에 있어서,
상기 고강도 파이프는
니오븀(Nb) : 0.001 중량% 미만이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프.
The method according to claim 1,
The high-
(Nb): less than 0.001% by weight of niobium (Nb).
삭제delete (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.34~0.47%, 실리콘(Si) : 0.16~0.25%, 망간(Mn) : 0.6~1.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 크롬(Cr) : 0.01~0.04%, 니켈(Ni) : 0.01~0.03%, 몰리브덴(Mo) : 0.001~0.01%, 알루미늄(Al) : 0.001~0.02%, 구리(Cu) : 0.005~0.05%, 티타늄(Ti) : 0.001~0.01%, 바나듐(V) : 0.0005~0.002%, 보론(B) : 0.001~0.003%, 질소(N) : 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 조관하여 파이프를 제조하는 단계; 및
(b) 상기 파이프의 외경부와 내경부 중에서 상기 내경부를 선택적으로 퀀칭하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계에서, 상기 퀀칭은 상기 파이프를 900~950℃로 가열한 후, 22~28℃의 냉각수를 4.0~4.2bar의 수압으로 상기 파이프의 내경부에 분사하는 방식으로 수냉을 실시하고,
상기 (b) 단계 이후, 상기 내경부는 마르텐사이트 및 베이나이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 마르텐사이트 조직이 단면면적율로 80% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법.
(S): 0.16 to 0.25%, manganese (Mn): 0.6 to 1.5%, phosphorus (P): 0.03% or less, sulfur (S) : 0.01% or less, Cr: 0.01-0.04%, Ni: 0.01-0.03%, Mo: 0.001-0.01%, Al: (B): 0.001 to 0.003%, nitrogen (N): 0.006% or less, and the balance of iron (Fe) and boron (B) in an amount of 0.001 to 0.005%, 0.001 to 0.01% Manufacturing a pipe with respect to a steel material made of unavoidable impurities; And
(b) selectively quenching the inner diameter portion of the outer diameter portion and the inner diameter portion of the pipe,
In the step (b), the quenching is performed by heating the pipe to 900 to 950 캜, and then cooling the water at 22 to 28 캜 at a water pressure of 4.0 to 4.2 bar on the inner diameter of the pipe ,
Wherein the inner diameter portion has a composite structure including martensite and bainite, and the martensite structure has a cross-sectional area ratio of 80% or more after the step (b).
제4항에 있어서,
상기 강재는
니오븀(Nb) : 0.001 중량% 미만이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The steel
And the niobium (Nb): 0.001 wt% or less.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 가열은
고주파 유도가열 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The heating
Wherein the high frequency induction heating is performed by a high frequency induction heating method.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 냉각수에는 방청액이 2~8vol% 포함되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the cooling water contains 2 to 8 vol% of rust-preventive liquid.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 조관은
전기저항용접(Electric Resistance Welding) 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 고강도 파이프 제조 방법.
The method according to claim 4 or 5,
The tube
Wherein the method is performed by an electric resistance welding method.
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