KR101435258B1

KR101435258B1 - 강재 제조 방법

Info

Publication number: KR101435258B1
Application number: KR1020120070307A
Authority: KR
Inventors: 윤동현; 박기정; 고상기; 김규태
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-09-24
Also published as: KR20140003010A

Abstract

강도 및 저온인성이 우수한 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강재의 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.16~0.20%, 실리콘(Si) : 0.3~0.4%, 망간(Mn) : 1.1~1.3%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02%, 니켈(Ni) : 0.15~0.25%, 크롬(Cr) : 0.15~0.25%, 몰리브덴(Mo) : 0.08% 이하, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강재를 840~940℃에서 노말라이징(normalizing) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강재 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF STEEL PLATE}

본 발명은 강재 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도 및 저온인성이 우수한 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

화력발전 설비 등에 적용되는 압력용기용 강재는 주로 후물이 사용된다.

최근 압력용기의 대형화 추세에 발맞추어 고강도, 고인성 및 극후물화 양상이 뚜렷하게 나타나고 있다. 이에 따라, 압력용기용 강재에 있어서, 고강도 및 고인성의 성질을 가지는 QT(Quenching & Tempering) 강재의 제조와 더불어 강재의 두께를 상향시키는 연구가 활발히 진행 중에 있다.

그러나, 두께 80mm 이상의 극후물재는 강재의 두께로 인해 강재의 폭 방향 및 두께 방향의 재질 편차가 크고, 중심부의 저온인성이 좋지 못한 관계로, 수요자가 요구하는 특성을 만족시키기 매우 어려운 실정이다.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0782761호(2007.12.05. 공고)에 개시되어 있는 두께 중심부의 강도와 인성이 우수한 극후물 강판의 제조 방법이 있다.

본 발명의 목적은 용접 후 열처리(Post-Weld Heat Treatment; PWHT) 이후에도 강도 및 저온인성이 우수한 강재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 합금 성분 및 공정 제어를 통하여 PWHT 이후에도 강도 및 저온인성이 우수한 강재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.16~0.20%, 실리콘(Si) : 0.3~0.4%, 망간(Mn) : 1.1~1.3%, 인(P) : 0.01~0.02%, 황(S) : 0% 초과 내지 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02%, 니켈(Ni) : 0.15~0.25%, 크롬(Cr) : 0.15~0.25%, 몰리브덴(Mo) : 0.06~0.08%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계; 및 상기 공냉된 강재를 840~940℃에서 노말라이징(normalizing) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 강 슬라브의 재가열은 1120~1170℃에서 수행될 수 있다.

상기 열간압연은 압연종료온도 850~940℃ 조건으로 실시될 수 있다.

상기 냉각은 공냉 방식으로 실시될 수 있다.

상기 노말라이징 열처리는 하기 식 1에 의해 정해지는 시간 동안 실시될 수 있다.

[식 1]

t = A × T +10

(여기서, t : 열처리 시간(min), T : 강재 두께(mm), 40<T≤60인 경우 A=1.5, 60<T≤80인 경우 A=1.6, 80<T인 경우, A=1.7로 정의함)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.16~0.20%, 실리콘(Si) : 0.3~0.4%, 망간(Mn) : 1.1~1.3%, 인(P) : 0.01~0.02%, 황(S) : 0% 초과 내지 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02%, 니켈(Ni) : 0.15~0.25%, 크롬(Cr) : 0.15~0.25%, 몰리브덴(Mo) : 0.06~0.08%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 항복강도 260MPa 이상, 인장강도 485~620MPa 및 연신율 21% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 강재는 -46℃에서 중심부 평균 충격흡수에너지 21J 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강재 제조 방법에 의하면, 합금 성분 및 공정 제어를 통해 미세조직을 제어하여 폭 방향 및 두께 방향의 재질 편차를 최소화함으로써 PWHT 이후에도 폭 방향 및 두께 방향의 재질편차가 최소화되고, 500MPa급 인장강도를 가지면서도 저온인성이 우수한 강재를 제작할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 강재는 두께 80mm 이상인 극후물 강판에서도 항복강도 260MPa 이상, 인장강도 485~620MPa 및 연신율 21% 이상을 가질 수 있어 강도 및 저온인성이 우수하여 용접구조용 압력용기나 초대형 컨테이너선의 외판용 소재로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 단일 노말라이징 열처리와 노말라이징 열처리 후 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서, L방향의 온도에 따른 샤르피 충격 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 단일 노말라이징 열처리와 노말라이징 열처리 후 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서, T방향의 온도에 따른 샤르피 충격 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 단일 노말라이징 열처리 상태에서의 광학현미경(Optical Microscope: OM) 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 노말라이징 열처리 후 3시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서의 OM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 노말라이징 열처리 후 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서의 OM 사진이다.

본 발명의 특징과 이를 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과, 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해진다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위함이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다.

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

본 발명에 따른 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.16~0.20%, 실리콘(Si) : 0.3~0.4%, 망간(Mn) : 1.1~1.3%, 인(P) : 0.01~0.02%, 황(S) : 0% 초과 내지 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02%, 니켈(Ni) : 0.15~0.25%, 크롬(Cr) : 0.15~0.25%, 몰리브덴(Mo) : 0.06~0.08%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.004%를 포함한다.

상기 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

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

탄소(C)

탄소(C)는 강도 확보에 기여하는 원소이다.

상기 탄소는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.16~0.20중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.16중량% 미만일 경우, 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 탄소의 첨가량이 0.20중량%를 초과하면, 열영향부에 도상 마르텐사이트(Martensite Austenite constituent, MA)가 생성되어, 열영향부 인성 및 슬라브 표면 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

실리콘( Si )

실리콘(Si)은 강 중 탈산제로 작용하며, 고용강화에 따른 강도 확보에 기여한다.

상기 실리콘은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.3~0.4중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.3중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.4중량%를 초과하면, 강재의 인성 및 용접성이 열화되는 문제점이 있다.

망간( Mn )

망간(Mn)은 인성을 열화시키지 않고, 페라이트 생성을 억제하여 Ar3 온도를 낮춤으로써 소입성을 효과적으로 상승시켜 강도 향상에 기여한다.

상기 망간은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 1.1~1.3중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 1.1중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 1.3중량%를 초과하면 탄소당량을 높여 용접성을 저해시킨다.

알루미늄( Al )

알루미늄(Al)은 강한 탈산제로 강 중 산소함량을 낮추어 청정강 제조에 효과적이고, 결정립 미세화에 기여한다.

상기 알루미늄은 0.01~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 함량이 0.05중량%를 초과하는 경우, 개재물이 많아져 강재의 연성 및 인성이 저하되고, 청정성을 열화시키고, 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.

구리( Cu )

구리(Cu)는 고용강화에 기여하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 구리는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1~0.2중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 미미하다. 반대로, 구리의 첨가량이 0.2중량%를 초과하는 경우, 강재의 열간가공성을 저하시키고, 용접후 재열균열(Stress Relief Cracking) 감수성을 높이는 문제점이 있다.

니오븀( Nb )

니오븀(Nb)은 오스테나이트에 고용되어 오스테나이트의 경화능을 증대시키고, Nb(C, N) 등의 탄질화물을 석출시킴으로써 강도 향상에 기여한다. 또한, 결정립 미세화를 통하여 저온인성 향상에 기여한다.

상기 니오븀은 강재 전체 중량의 0.01~0.02중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우 상기의 니오븀 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀의 첨가량이 0.02중량%를 초과할 경우 강재의 수소유기균열 저항성을 저하시킨다.

니켈( Ni )

니켈(Ni)은 저온인성 향상과 강도를 증가시키는데 매우 효과적인 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.7~2.0 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.7 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 미미하다. 반대로, 니켈의 첨가량이 2.0 중량%를 초과하는 경우, 강재의 냉간가공성 및 용접성을 저하시킨다. 또한 고가로 인해 제조비용을 크게 상승시킨다.

크롬( Cr )

크롬(Cr)은 소입성을 증가시켜 강도 향상에 기여한다. 또한, 크롬은 δ페라이트영역을 확대하고, 아포정(hypo-peritectic)역을 고탄소 측으로 이행시켜 슬라브 표면품질을 개선하는 역할을 한다.

상기 크롬은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.05 ~ 1.0 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 미미하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 1.0 중량%를 초과하는 경우, 용접 열영향부(HAZ) 인성 열화를 초래하는 문제점이 있다.

몰리브덴( Mo )

몰리브덴(Mo)은 크롬(Cr)과 마찬가지로 소입성을 증가시켜 강도 향상에 기여한다.

상기 몰리브덴은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.06~0.08중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.08중량%를 초과하면 저온 균열, 재열균열과 같은 용접성을 저해시키는 문제점이 있다.

칼슘( Ca )

칼슘(Ca)은 황(S)과 친화력이 망간(Mn)보다 우수하여 구상의 CaS 개재물을 형성함으로써 수소유기균열에 악영향을 미치는 MnS 개재물을 감소시킨다.

상기 칼슘은 강재 전체 중량의 0.0005~0.004중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 칼슘의 첨가량이 0.0005중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 칼슘의 첨가량이 0.004중량%를 초과하는 경우, 다량의 CaO를 형성하여 강재의 용접성을 저해하는 문제점이 있다.

인(P), 황(S)

인(P)은 강재의 인성, 특히 CTOD(Crack Tip Opening Displacement) 특성을 열화시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01~0.02중량%로 제한하였다.

황(S)은 재열균열 감수성을 높인다. 따라서, 본 발명에서는 황의 함량을 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0중량% 초과 내지 0.005중량% 이하로 제한하였다.

본 발명에 따른 강재는 상기 조성 및 후술하는 공정 제어에 의하여, 기계적 특성 측면에서, 항복강도 260MPa 이상, 인장강도 485~620MPa 및 연신율 21% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다. 이는 합금성분 및 공정 제어를 통하여 미세조직을 제어하여 폭 방향 및 두께 방향의 재질 편차를 최소화한 것에 기인한 것이며, 이를 통해 PWHT 이후에도 폭 방향 및 두께 방향의 재질편차 특성이 향상되고, 고강도를 지니면서도 저온인성이 우수한 강재를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강재는 -46℃에서 중심부 평균 충격흡수에너지 21J 이상을 갖는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 강재의 저온인성에 우수함을 알 수 있다.

이하, 상기 특성을 갖는 본 발명에 따른 강재 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

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

도 1을 참조하면, 도시된 강재 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 노말라이징(normalizing) 열처리 단계(S140)를 포함한다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 전술한 조성을 갖는 강 슬라브를 재가열하여, 초기 생성되는 오스테나이트의 성장을 최대한 억제하면서 석출물의 재고용 및 균질화 등을 향상시킨다.

이때, 슬라브 재가열은 1120~1170℃에서 실시되는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도가 1120℃ 미만일 경우, 재가열 후 강 슬라브의 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제점이 있다. 반면, 가열 온도가 1170℃를 초과하는 경우 결정립 조대화 및 경제성이 문제될 수 있다.

또한, 슬라브 재가열은 상기 온도범위에서 1~3시간동안 실시되는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 시간이 1시간 미만인 경우, 석출물의 재고용 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 슬라브 재가열 시간이 3시간을 초과하는 경우, 과도한 가열로 인하여 경제성이 문제될 수 있다.

한편, 상기 강 슬라브는 탈류와 게재물 제어를 위해 LF(Ladle Furnace) 공정 이후 황(S) 50ppm 이하, RH(Ruhrstahl Heraeus) 2Torr 이하 및 처리시간 10분 이상의 진공 탈가스 공정을 거친 다음 경압하를 통해 제조된 것일 수 있다.

열간압연

다음으로, 열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 강재를 Ar3 이상의 온도에서 열간압연한다.

열간압연은 압연종료온도 850~940℃ 조건으로 실시하는 것이 바람직하다. 압연종료온도가 940℃를 초과하는 경우, 재결정 및 결정립 조대화로 인하여 강도 및 인성 확보가 어렵다. 반면, 압연종료온도가 850℃ 미만일 경우, 이상역 압연에 따른 인성 열화 및 항복비가 높아질 수 있다.

특히, 열간압연시 패스당 압하력을 증대시켜 이에 따른 중심부의 변형을 최대화하여 압연을 종료한다.

냉각

다음으로, 냉각 단계(S130)에서는 상기 열간압연된 강재를 냉각한다.

냉각은 5℃/sec 이하의 평균냉각속도로 실시되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 공냉 방식으로 실시하는 것을 제시할 수 있다. 냉각시 평균냉각속도가 5℃/sec를 초과하는 경우, 제조되는 강의 강도는 높일 수 있으나, 냉각시 강 내부에 존재하는 수소 등의 성분이 충분히 확산되기 어려워지므로, 수소유기균열 특성이 저하될 수 있다. 또한, 냉각은 상온까지 이루어질 수 있다.

노말라이징 열처리

다음으로, 노말라이징 열처리 단계(S140)에서는 냉각된 강재를 열처리 로(furnace)에 장입하여 840~940℃에서 노말라이징 열처리하여 제조되는 강재의 조직을 미세화 및 균질화하며, 저온인성을 향상시킨다.

이때, 노말라이징 열처리 온도가 840℃ 미만일 경우, 그 실시 효과가 불충분하다. 반대로, 노말라이징 열처리 온도가 940℃를 초과하는 경우, 강재의 강도가 저하될 수 있다.

한편, 본 발명의 발명자들은 오랜 연구를 거듭한 결과, 강재의 두께에 따라 노말라이징 열처리 시간이 하기 [식 1]을 따를 때 저온인성이 보다 향상되는 것을 알아내었다.

[식 1]

t = A × T +10

일례로, 두께가 80mm인 강재를 제조하는 경우, 노말라이징 열처리 시간은 138분이다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 노말라이징 열처리 단계(S140) 후에는 공냉 등의 방식으로 강재를 상온까지 냉각할 수 있다.

실시예

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

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

1. 강재의 제조

표 1에 나타낸 조성을 갖는 300mm 두께 강 슬라브를 마련하였다.

이때, 상기 강 슬라브는 LF 공정 이후, RH 2Torr 압력하에서 황(S) 50ppm을 이용하여 10분 동안 진공 탈가스 처리한 다음 경압하를 통해 제조하였다.

[표 1]

이후, 강 슬라브를 1150℃로 2시간 동안 재가열한 후, 압연종료온도 920℃ 조건으로 열간압연을 실시한 후, 공냉 방식으로 25℃까지 냉각하였다. 이후, 강재를 890℃까지 가열하여 하기 [식 1]에 따른 열처리 시간, 즉 180분 동안 노말라이징(normalizing) 열처리를 실시한 후, 공냉 방식으로 25℃까지 냉각하여, 100mm 두께의 강재를 제조하였다.

[식 1], 즉 t = A × T +10

상기 [식 1]에서, 강재 두께(T)=100mm, A=1.7을 적용하였으며, 이에 따라 열처리 시간(t)은 180분이었다.

그런 다음, 시편에 대해 620℃에서 각각 3시간과 12시간 동안 PWHT를 수행하였으며, 이때 400℃ 이상에서는 평균 승온/냉각속도를 70℃/hr로 하였다.

2. 기계적 특성 평가

표 2는 실시예에 따라 제조된 강재의 인장시험 결과를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 단일 노말라이징 열처리와 노말라이징 열처리 후 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서, L방향의 온도에 따른 샤르피 충격 에너지를 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 단일 노말라이징 열처리와 노말라이징 열처리 후 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서, T방향의 온도에 따른 샤르피 충격 에너지를 나타낸 그래프이다.

표 2에서, 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL)은 JIS 5호 시험편에 의거한 인장시험을 통하여 측정하였다.

도 2 및 도 3에서, 샤르피 충격 에너지는 샤르피 3회 평균 충격 흡수에너지를 의미하며, ASTM E23에 의거한 샤르피 충격시험을 통하여 측정하였다.

[표 2]

표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 두께 100mm 강재의 경우, 단일 노말라이징 열처리 상태 및 노말라이징 열처리에 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태 모두에서 항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL)이 목표값을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.

즉, 실시예에 따라 제조된 강재는 노말라이징 열처리 상태뿐만 아니라 PWHT 이후에도 고강도를 가지면서도 성형성이 우수하였다.

또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 두께 100mm 강재의 경우, 단일 노말라이징 열처리 상태 및 노말라이징 열처리에 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서, L방향 및 T방향 모두 -46℃에서 중심부 평균 충격흡수에너지 21J 이상을 나타내었으며, 저온인성이 우수하였다.

도 4 내지 도 6은 실시예에 따라 제조된 강재의 미세조직을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 단일 노말라이징 열처리 상태에서의 SEM 사진이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 노말라이징 열처리 후 3시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서의 SEM 사진이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강재의 노말라이징 열처리 후 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서의 OM 사진으로서, (a)는 OM 배율: × 200, (b)는 SEM 배율: × 500에서 분석하였다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 두께 100mm 강재의 경우, 단일 노말라이징 열처리 상태와 노말라이징 열처리에 각각 3시간, 12시간의 PWHT가 추가 실시된 상태에서의 미세조직에 큰 변화가 없었다.

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

S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 노말라이징 열처리 단계

Claims

중량%로, 탄소(C) : 0.16~0.20%, 실리콘(Si) : 0.3~0.4%, 망간(Mn) : 1.1~1.3%, 인(P) : 0.01~0.02%, 황(S) : 0% 초과 내지 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니오븀(Nb) : 0.01~0.02%, 니켈(Ni) : 0.15~0.25%, 크롬(Cr) : 0.15~0.25%, 몰리브덴(Mo) : 0.06~0.08%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강재를 최종 두께 40mm 초과가 되도록 열간압연하는 단계;
상기 열간압연된 강재를 공냉하는 단계;
상기 공냉된 강재를 840~940℃에서 노말라이징(normalizing) 열처리하는 단계; 및
상기 노말라이징된 강재를 공냉하는 단계;를 포함하고,
상기 노말라이징 열처리는
하기 식 1에 의해 정해지는 시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
[식 1]
t = A × T +10
(여기서, t : 열처리 시간(min), T : 강재 두께(mm), 40<T≤60인 경우 A=1.5, 60<T≤80인 경우 A=1.6, 80<T인 경우, A=1.7로 정의함)
제1항에 있어서,
상기 강 슬라브의 재가열은
1120~1170℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 열간압연은
압연종료온도 850~940℃ 조건으로 실시되는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
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