KR101458104B1 - 고강도 및 고인성을 갖는 터널지보용 강의 제조방법 - Google Patents

고강도 및 고인성을 갖는 터널지보용 강의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고강도 및 고인성을 갖는 내진설계를 위한 터널지보용 강의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 C:0.15~0.23 중량%, Si: 0.15~0.25 중량%, Mn: 0.80~0.95 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu: 0.25 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.08 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.13 중량% 이하(0 미포함), Mo: 0.02 중량% 이하(0 미포함), V: 0.010~0.035 중량%, Al: 0.005~0.030 중량% 및 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, QST(Quenching and Self Tempering) 공정을 거쳐 제조하는 고강도 및 고인성을 갖는 내진설계 터널지보용 강의 제조방법을 제공한다.

Description

고강도 및 고인성을 갖는 터널지보용 강의 제조방법{Method for Manufacturing Steel for Lattice Girder having High Strength and High Toughness}
본 발명은 고강도 및 고인성을 갖는 내진설계를 위한 터널지보용 강의 제조방법에 관한 것이다.
터널지보용 강은 격자지보(Lattice Girder)의 주소재로 고속전철, 지하철, 해저터널 등의 터널 보강 구조물에 사용된다. 터널지보용 강은 기존에 쓰이던 H형강과 비교하여 무게 감량효과가 크고 공사기간을 단축할 수 있고, 구조적 안정성 및 시공의 경제성을 확보할 수 있다.
종래의 터널지보용 강은 일반 강에 비해 고강도 및 고인성의 고장력강에 중점을 두었다면, 현재는 내진설계 즉, 구조물의 뒤틀림을 방지하고 토압, 굽힙 모멘트(Bending moment) 저항 및 측력 전달기구 등의 역할을 위한 보다 진보적인 기계적 성질을 요구하고 있다. 또한, 구조물 형성을 위한 용접 취성 균열을 고려하는 합금설계도 요구하고 있다.
종래 터널지보용 강재와 관련하여, 한국등록특허 제0200127호에서는 고장력강에 대하여 기술하고 있다. 상기 특허에서는 C, Mn 등 조정한 합금설계를 통해 소입성을 향상시켰으며 이를 열간압연 후 210~450℃/sec의 냉각속도로 냉각하여 일반강 대비 강도를 향상하였고 내부의 잠열을 통해 인성을 부여하고 있다. 그러나 상기의 종래 기술만으로는 내진설계용 강재(TS/YS비 1.15 이상)의 특성을 만족시킬 수 없다.
한편, KS D 3504 철근 콘크리트용 봉강에서의 SD500W는 CE(탄소당량)을 0.50% 이하로 관리하고 있다. 탄소당량이 높으면 높을수록 용접 균열 민감성은 높아진다는 문제점이 있다.
본 발명은 내진설계를 고려하고 강도와 인성을 동시에 확보할 수 있으며, 용접 균열 민감성을 최소화할 수 있는 터널지보용 강을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 내진설계 터널지보용 강의 제조공정을 최적화하여 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는, C:0.15~0.23 중량%, Si: 0.15~0.25 중량%, Mn: 0.80~0.95 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu: 0.25 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.08 중량%이하(0 미포함), Cr: 0.13 중량%이하(0 미포함), Mo: 0.02 중량%이하(0 미포함), V: 0.010~0.035 중량%, Al: 0.005~0.030 중량% 및 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 하기식으로 정의된 탄소당량(CE)이 0.30~0.45%인 내진설계 터널지보용 강에 의해 달성된다.
[식 1]
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
바람직하게는 상기 강은 인장강도/항복강도의 비가 1.15 이상일 수 있다.
또한 상기 과제는, C:0.15~0.23 중량%, Si: 0.15~0.25 중량%, Mn: 0.80~0.95 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu: 0.25 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.08 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.13 중량% 이하(0 미포함), Mo: 0.02 중량% 이하(0 미포함), V: 0.010~0.035 중량%, Al: 0.005~0.030 중량% 및 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 900~1200에서 가열하여 조압연 및 중간압연을 실시하는 단계; 830~960℃에서 마무리 압연을 실시하는 단계; 및 마무리 압연된 강을 수냉한 후 공냉하는 단계를 포함하는 내진설계 터널지보용 강의 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 마무리 압연은 4.2 내지 6.0 m/sec의 압연 속도로 이루어질 수 있고, 보다 바람직하게는 4.2~6.0 m/sec일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 강은 하기식으로 정의된 탄소당량(CE)이 0.30~0.45%일 수 있다.
[식 1]
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
본 발명강은 CE(탄소당량)를 조절하고 Mn 또는 V 등의 미량 합금원소를 조절하여 합금을 설계하여 우수한 용접성을 확보할 수 있다. 또한 본 발명강은 ?칭 및 자기템퍼링(Quenching and Self-Tempering, 이하 "QST"라 함) 제어 압연 공정에 의해 인장강도/항복강도 1.15 이상을 확보하여 내진설계에 우수한 특성을 가지며, 고강도 및 고인성의 우수한 특성을 갖는다.
도 1은 발명강 및 비교강의 용접균열 민감도 분포 결과이다.
도 2는 발명강 및 비교강의 경화층 분포 결과이다.
도 3a는 본 발명의 강(발명강 1)의 표면부 조직(템퍼드 마르텐사이트) 사진이고 도 3b는 본 발명의 강(발명강 1)의 중심부 조직(페라이트, 펄라이트) 사진이다.
도 4는 본 발명의 ?칭 및 자기템퍼링(QST) 공정에 따른 조직 변화를 나타낸 모식도이다.
본 발명의 강은 C:0.15~0.23 중량%, Si: 0.15~0.25 중량%, Mn: 0.80~0.95 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu: 0.25 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.08 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.13 중량% 이하(0 미포함), Mo: 0.02 중량% 이하(0 미포함), V: 0.010~0.035 중량%, Al: 0.005~0.030 중량% 및 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 상기 강은 하기 식으로 정의되는 탄소당량(CE)이 0.30~0.45%일 수 있다.
[식 1]
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
본 발명은 강의 조성 및 조성을 한정한 이유는 다음과 같다.
C: 0.15~0.23 중량%
본 발명을 적용하는 강의 조성 중 C는 강의 강도를 확보하기 위한 필수성분이지만, 높으면 용접균열민감도가 상승하게 된다. 따라서, C는 0.15~0.23 중량%인 것이 바람직하다.
Si : 0.15~0.35 중량%
상기 Si은 용해시 탈산작용에 유용한 원소로서, 그 함량이 0.15~0.35 중량%인 것이 바람직하다.
Mn : 0.80~0.95 중량%
상기 Mn은 C와 함께 강의 강도향상을 위해 필수적인 원소로서 고강도/고인성확보에 유용한 원소이다. 하지만, 0.95 중량%를 초과하여 첨가되면 용접균열민감도가 상승하므로 0.80~0.95 중량%인 것이 바람직하다.
Al : 0.005~ 0.030 중량%
상기 Al은 탈산을 위해 첨가되는 원소이며, 오스테나이트 결정립미세화에 효과적인 원소로서 그 범위를 0.005~0.030 중량%로 하였다.
Cu : 0.25 중량% 이하 (0 미포함)
상기 Cu는 피삭성을 해치지 않으면서 경도를 균일하게 하는 중요한 원소이나 용접성을 고려하여 0.25 중량% 이하로 한정한다.
Ni : 0.08 중량% 이하, (0 미포함)
상기 Ni은 강의 조직을 미세화시키고 소입성을 증대시키는 중요한 원소이나 용접성을 고려하여 0.08 중량% 이하로 한정한다.
Cr : 0.13 중량%이하 (0 미포함)
상기 Cr은 소입성을 증대시키고 강도를 향상시키는 원소이나 용접성을 고려하여 0.13%이하로 한정한다.
Mo : 0.02 중량%이하 (0 미포함)
상기 Mo은 소입성 향상 및 Mo탄화물에 의한 결정립 미세화효과가 있으나 용접성을 고려하여 0.02 중량% 이하 한정한다.
V: 0.010~0.035 중량%
상기 V은 미세한 탄화물을 석출하여 필요한 강도 및 인성을 얻는데 필요한 원소이고, 0.010%이하이면 그 효과가 충분하지 않으므로 하한을 0.010%로 하였다.
P,S: 0.030 중량% 이하 (0 미포함)
P와 S는 불순물로서 0.030 중량% 이하로 하였다.
CE ( 탄소당량 ): 0.30~0.45 중량%
본 발명은 용접성이 우수해야 하는 내진설계용 강재에 관한 것이다. CE에 가장 영향을 많이 미치는 원소는 C이며, C가 많을수록 강도는 좋으나 용접적인 측면에서 악영향을 미친다. 따라서, 본 발명에서는 용접성을 고려하여 C의 양을 규제하고 동시에 강도적인 측면을 보상할 수 있도록 합금성분, 특히 Cu, Ni, Cr, 및 Mo의 비율을 높이고, V의 비율을 낮추어 설계하였다. 따라서 용접성과 강도를 일정비 이상으로 규제 및 유지하기 위해 상기 CE를 0.30~0.45%로 규제하였다.
상기 탄소당량(CE)은 아래의 식으로 정의된다.
[식 1]
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
본 발명의 강은 아래의 제조방법으로 제조될 수 있다.
먼저, C:0.15~0.23 중량%, Si: 0.15~0.25 중량%, Mn: 0.80~0.95 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu: 0.25 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.08 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.13 중량% 이하(0 미포함), Mo: 0.02 중량% 이하(0 미포함), V: 0.010~0.035 중량%, Al: 0.005~0.030 중량% 및 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 900~1200℃에서 가열하여 조압연 및 중간압연을 실시하는 단계;
830~960℃에서 마무리 압연을 실시하는 단계; 및
마무리 압연된 강을 수냉한 후 공냉하는 단계를 포함한다.
상기에서 마무리 압연 시 온도는 830~960℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 830~880℃일 수 있다.
상기에서 마무리 압연은 4.2 내지 6.0 m/sec의 압연 속도로 이루어지는 갓이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 마무리 압연시 압연 속도는 5.2~6.0 m/sec일 수 있다. 바람직하게는 마무리 압연이 완료되자마자 바로 수냉을 실시할 수 있다. 이때 냉각속도는 210~450℃/sec일 수 있다.
본 발명에서 "?칭 및 자기템퍼링(Quenching and Self-Tempering, QST) 제어 압연 공정"이란, 상기 마무리 압연 온도 및 압연 속도를 제어하고, 마무리 압연 후 바로 수냉 및 공냉을 거치는 것을 의미한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
표 1은 본 발명의 조성을 갖는 발명강과 비교강의 화학성분을 나타낸 것이다. 발명강의 경우 용접성을 고려하여 CE(탄소당량)을 규제한 화학성분이다. 비교강 1, 2 및 3은 SD500W(KS) 화학성분을 나타낸 것이다.
(단위: 중량%)
구분 C Si Mn P S Cu Ni Cr Mo V Al CE
비교강1 0.20 0.17 1.30 0.034 0.027 0.34 0.08 0.12 0.02 0.062 0.012 0.49
비교강2 0.21 0.17 1.35 0.031 0.025 0.35 0.08 0.10 0.02 0.061 0.015 0.50
비교강3 0.20 0.17 1.49 0.031 0.024 0.35 0.08 0.11 0.02 0.061 0.015 0.51
발명강1 0.22 0.19 0.90 0.024 0.008 0.25 0.08 0.09 0.02 0.027 0.010 0.40
발명강2 0.20 0.19 0.87 0.026 0.013 0.23 0.07 0.10 0.02 0.030 0.012 0.38
발명강3 0.21 0.19 0.89 0.024 0.009 0.23 0.08 0.10 0.02 0.025 0.013 0.41
본 발명의 강은 상기 조성의 강을 이용하여 하기의 방법으로 제조할 수 있다.
먼저 상기 조성의 강을 900~1200℃ 온도에서 가열하여 압연하였다. 그 후 800 이상에서 열간압연을 종료하고, 직경 20 내지 30 mm의 봉재를 제조하였다. 여기서 열간압연은 조압연 및 중간압연을 말하는데, 두 공정 모두 900~1100℃의 온도로 가열한다. 조압연은 누적압하율 75.1%~75.6%로, 중간압연은 누적압하율 90.9%~95.5%으로 실시된다. 상기 조압연 및 중간압연에 의해 소입전 오스테나이트 영역에서 강한 압하율 아래 가공됨으로써 높은 전위밀도를 갖는 마르텐사이트 패킷(packet)을 얻을 수 있다.
이후 830~960℃의 온도에서 15%이상의 압하율로 최종압연(마무리 압연)을 실시하였다. 강재의 표면부는 냉각속도 조절을 위하여 580 누베로 고정하고, 마무리 압연시 압연 속도를 4.2~6.0 m/sec로 변화시켰다.
상기 마무리 압연된 강재는 바로 냉각되는데, 210~450℃/sec의 냉각속도로 마르텐사이트 변태온도 이하로 냉각되었다. 이때 냉각단계는 도 4에 나타낸 바와 같이 수냉대에서 수냉을 실시하고, 이후 공냉을 실시하였다. 상기한 냉각은, 바람직하게는 수냉에 의한 것으로서, 냉각시간을 상대적으로 짧게 하여 경화층을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 수냉대를 거쳐서 수냉공정을 거치게 되면 압연강재의 표면부는 템퍼드 마르텐사이트 조직이 되고 그 중심부는 오스테나이트 조직이 된다. 이후 마르텐사이트 변태온도 이하에서 냉각을 중지하면 내부의 잠열에 의해 표면 온도가 500~700℃로 복원된다. 이후, 공냉을 실시한다. 이때, 강내 내외부의 열적구배에 의해 압연재의 중심부에서 표면부로 열이동이 일어나고 강재의 중심부는 냉각이 진행됨에 따라 오스테나이트 조직에서 페라이트+펄라이트 조직으로 변태된다. 이러한 조직 사진을 도 3a(표면부 조직-템퍼드 마르텐사이트) 및 도 3b(중심부 조직-페라이트+펄라이트)에 나타내었다. 또한 수냉 및 공냉 과정에서의 조직의 변화를 도 4에 나타내었다.
한편, 비교강 1 내지 3은 마무리 압엽속도를 제외하고는, 상기 발명강의 공정과 동일한 공정으로 생산되었다.
도 1은 AWS(American Welding Society)기준에 따른 용접성을 나타낸 것으로서, 상기에서 제조된 발명강 1과 비교강 1의 용접성을 나타낸 것이다. 영역 Ⅲ은 용접균열 발생 가능성이 높은 구간이며, 영역 Ⅰ 및 영역 Ⅱ 범위는 용접성이 우수한 특성을 가지는 구간으로 나타내고 있다. 도 1에서 알 수 있듯이 비교강 1은 영역 Ⅲ에 분포하고 있어서 용접균열 가능성이 높은 특징을 나타내고 있는 반면, 발명강 1은 영역 Ⅱ에 분포하고 있어서 비교강과 비교하여 발명강의 용접균열 민감도는 낮다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 탄소당량(CE) 값을 줄이는 반면, 적정 Mn, V의 합금성분 비율을 조정하도록 합금 설계를 한 것을 특징으로 한다, 또한, 본 발명은 압연후 재가열에 의한 열처리가 아닌 QST 압연공법을 이용하여 마무리 압연중 압연속도를 조절하여 강재의 표면 냉각시간을 조절하였다. 이렇게 함으로써, 표면 냉각에 따른 내외부 온도 구배로 인한 잠열의 이동으로 마르텐사이트의 조직이 템퍼드 마르텐사이트로 변화되어 보다 연질로 만들고 경화층 깊이를 조절할 수 있다. 아래 표 3에서 볼 수 있듯이 압연속도가 높아질수록 경화층 깊이가 적어지고 그에 따른 면적비 또한 줄어드는 것을 볼 수 있다.
표 2는 본 발명을 완성하기 위한 선행테스트 결과를 나타낸 것이다. 표 2를 보면, 경화층 면적비를 제어한 경우 기계적 물성이 변화한 것을 볼 수 있다. 특히 조건 5 및 6과 같이 특정 경화층 면적비에서 인장강도/항복강도의 비가 1.15 이상인 것을 볼 수 있다.
아래 표 2는 발명강에 대하여 경화층 면적비에 따른 인장강도/항복강도비 결과를 나타낸 것이다. 표 2에서 알 수 있듯이 경화층의 면적비 및 깊이가 감소할수록 인장강도와 항복강도가 감소하는 경향을 보이나, 인장강도/항복강도비는 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한, 특정한 경화층 면적비와 경화층 깊이를 가질 때, 인장강도/항복강도비 1.15 이상, 바람직하게는 1.15~1.18을 만족시킬 수 있는 것을 확인하였다. 상기에서 경화층 면적비(%)는 경화층 단면적/원소재 단면적 * 100으로 계산된 값이다. 아래 표 2 및 표 3에서 원소재 직경은 30mm이고 원소재 단면적은 706.5m2이다. 예를 들어, 아래 표 3의 발명강 3에서, 경화층 깊이가 1mm인 경우, 원소재 단면적은 706.5m2(0.785*302), 경화되지 않은 부분의 지름은 28mm, 단면적은 615m2(0.785*282) 이므로, 경화층 단면적은 91.6m2이다. 이를 상기 경화층 면적비 계산식에 대입하면 발명강 3의 경화층 면적비는 12.9%(91.6/706.5*100)이다.
내진 설계용 터널지보용 강은 인장강도와 항복강도의 비가 1.15 이상을 나타내야 한다. 하지만, 기존 강재의 생산방식에서는 인장강도와 항복강도의 비가 1.15 이하이기 때문에 내진설계용 강재로는 부적합하다. 본 발명에서는 인장강도와 항복강도의 비가 1.15 이상이 되도록 하기 위해 경화층 깊이 및 경화층 면적비를 낮추었다. 이를 위해 압연속도를 증속하여 냉각시간을 단축함으로써, 인장강도와 항복강도의 비가 1.15 이상인 터널지보용 강을 개발할 수 있었다.
구분 경화층면적비
(%)
경화층깊이
(mm)
인장강도(kgf/mm2) 항복강도
(kgf/mm2)
인장강도/
항복강도비
조건1 33.8 2.80 69.23 62.80 1.102
조건2 28.9 .35 67.36 60.37 1.116
조건3 27.5 2.23 67.57 60.42 1.118
조건4 23.6 1.89 67.86 60.00 1.131
조건5 16.2 1.27 65.75 57.09 1.152
조건6 10.7 0.83 64.35 54.92 1.172
표 3은 상기 표 2의 선행 모의 테스트를 거친 후 제어압연 기술인 ?칭 및 자기템퍼링(Quenching and Self Tempering) 공정을 적용하여 발명강 및 비교강을 처리한 결과를 도시한 것이다. 상기한 바와 같이 본 발명의 QST 압연 공정은 도 4에서와 같이 이동 중에 수냉을 시키는 공정으로서, RQT(Reheat Quenching Tempering) 공정 대비 진보된 공정이다. RQT의 경우 강재가 생산된 이후에 냉재 상태에서 재가열에 의한 오스테나이트화 열처리 공정을 해야 한다. 이것은 시간 및 제조원가 측면에서 불리하다.
구분 압연속도
(m/s)
경화층면적비
(%)
경화층깊이
(mm)
인장강도/항복강도비 항복강도
(kgf/mm2)
인장강도
(kgf/mm2)
비교강1 4.2 33.3 2.75 1.120 61.50 68.92
비교강2 4.5 32.4 2.67 1.128 60.32 68.04
비교강3 5.0 30.6 2.50 1.135 59.45 67.46
발명강1 5.2 24.9 1.70 1.150 57.80 66.50
발명강2 5.5 16.5 1.30 1.152 57.12 65.80
발명강3 6.0 12.9 1.00 1.166 54.96 64.10
비교강 1 내지 3은 최종 마무리 압연시 압연속도가 4.2 내지 5.0m/s으로 압연속도를 변화하여 이에 따른 기계적 물성치 결과를 나타내었다. 비교강 1 내지 3은 압연속도 변경의 결과로 인장강도/항복강도비 1.15 이상 확보하지 못하였다. 한편, 발명강 1 내지 3은 최종 마무리 압연시 압연속도를 5.2 내지 6.0 m/s로 압연속도를 변화하여 이에 따른 기계적 물성치 결과를 나타내었다. 표 3에 의해 실시된 공정변수(압연속도)에 따른 경화층 면적 변화를 도 2에 나타내었다.
도 2 및 표 3을 보면, 발명강 1 내지 3은 비교강 1 내지 3보다 낮은 경화층 면적비를 나타냄과 동시에 인장강도/항복강도 1.15 이상을 만족하고 있다. 또한, 도 3에서 발명강 1의 경화층 및 내부의 미세조직 결과를 나타내고 있다. QST 제어압연공법에 의해 경화층(표면)은 템퍼드 마르텐사이트 조직을 형성하고 있으며, 미경화층(내부)은 페라이트 및 펄라이트 조직을 형성하고 있다. 즉, 표면부의 템퍼드 마르텐사이트 조직 형성에 따라 강도가 확보되고, 내부의 페라이트 및 펄라이트 조직 형성에 따라 인성이 확보되어 고강도 및 고인성의 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
이상에서 상세 설명한 바와 같이, 본 발명강은 CE(탄소당량) 규제 및 Mn, V 등의 미량 합금원소를 조절하여 합금 설계하여 우수한 용접성을 확보할 수 있다. 또한 QST(Quenching and Self-Tempering) 제어압연 공정에 의해 표면부에 템퍼드 마르텐사이트를 형성하고, 내부에는 페라이트와 펄라이트의 미세조직을 형성하고 이의 분율을 조절해 변형시(외력) 내부의 페라이트 및 펄라이트 조직을 최대한 활용해 고강도 및 고인성의 특성을 갖도록 하였다. 특히, 경화층 면적비를 조절하여 인장강도/항복강도 1.15 이상을 확보하여 내진설계에 우수한 특성을 가지며, 고강도 및 고인성의 우수한 특성을 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 내진설계 터널지보용 봉강의 제조방법으로서,
    C:0.15~0.23 중량%, Si: 0.15~0.25 중량%, Mn: 0.80~0.95 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu: 0.25 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.08 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.13 중량% 이하(0 미포함), Mo: 0.02 중량% 이하(0 미포함), V: 0.010~0.035 중량%, Al: 0.005~0.030 중량% 및 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강을 900~1200℃에서 가열하여 조압연 및 중간압연을 실시하는 단계;
    830~960℃에서 5.2 내지 6.0 m/sec의 압연 속도로 마무리 압연을 실시하는 단계; 및
    마무리 압연된 강을 210 내지 450 ℃/sec의 냉각속도로 수냉한 후 공냉하는 단계를 포함하고,
    상기 내진설계 터널지보용 봉강은 인장강도/항복강도의 비가 1.15 내지 1.18인 것을 특징으로 하는 내진설계 터널지보용 봉강의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서, 상기 강은 하기식으로 정의된 탄소당량(CE)이 0.30~0.45%인 것을 특징으로 하는 내진설계 터널지보용 봉강의 제조방법.
    [식 1]
    CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101777974B1 (ko) * 2016-08-23 2017-09-12 현대제철 주식회사 철근 및 그 제조 방법
CN112195395A (zh) * 2020-09-01 2021-01-08 陕钢集团产业创新研究院有限公司 一种屈强比≤0.8的mg500级锚杆钢及其生产方法
CN112458244A (zh) * 2020-11-03 2021-03-09 邯郸钢铁集团有限责任公司 一种高韧性低应力高强钢板的生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10152751A (ja) * 1996-09-30 1998-06-09 Kawasaki Steel Corp 冷間加工後延性の優れた支保工用高強度形鋼および支保工
JP2003268498A (ja) 2003-03-13 2003-09-25 Jfe Steel Kk フィレット部靱性に優れたh形鋼およびその製造方法
KR20120000986A (ko) * 2010-06-29 2012-01-04 현대제철 주식회사 고강도 내진 강재 및 그 제조 방법
KR20120000770A (ko) * 2010-06-28 2012-01-04 현대제철 주식회사 건축구조용 h형강 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10152751A (ja) * 1996-09-30 1998-06-09 Kawasaki Steel Corp 冷間加工後延性の優れた支保工用高強度形鋼および支保工
JP2003268498A (ja) 2003-03-13 2003-09-25 Jfe Steel Kk フィレット部靱性に優れたh形鋼およびその製造方法
KR20120000770A (ko) * 2010-06-28 2012-01-04 현대제철 주식회사 건축구조용 h형강 및 그 제조방법
KR20120000986A (ko) * 2010-06-29 2012-01-04 현대제철 주식회사 고강도 내진 강재 및 그 제조 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101777974B1 (ko) * 2016-08-23 2017-09-12 현대제철 주식회사 철근 및 그 제조 방법
CN112195395A (zh) * 2020-09-01 2021-01-08 陕钢集团产业创新研究院有限公司 一种屈强比≤0.8的mg500级锚杆钢及其生产方法
CN112195395B (zh) * 2020-09-01 2021-10-26 陕钢集团产业创新研究院有限公司 一种屈强比≤0.8的mg500级锚杆钢及其生产方法
CN112458244A (zh) * 2020-11-03 2021-03-09 邯郸钢铁集团有限责任公司 一种高韧性低应力高强钢板的生产方法
CN112458244B (zh) * 2020-11-03 2022-09-30 邯郸钢铁集团有限责任公司 一种高韧性低应力高强钢板的生产方法

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