KR101505278B1

KR101505278B1 - 원유탱크용 강재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101505278B1
Application number: KR1020130048632A
Authority: KR
Inventors: 박병준; 고상기; 권승오; 이동진; 황성두
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2015-03-24
Also published as: KR20140130323A

Abstract

본 발명에 따른 원유탱크용 강재 및 그 제조방법은, (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.03 ~ 0.15%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 0.6 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.5 ~ 1.8%, 인(P) : 0 중량% 초과 0.020 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 0.010 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 니켈(Ni) : 0.1 ~ 1.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.1 ~ 1.0%, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.5%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 0.050 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.050%, 바나듐(V) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 보론(B) : 0.0001 ~ 0.0050%, 질소(N) : 0 중량% 초과 0.0080 중량% 이하, 텅스텐(W) : 0.001 ~ 0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1050 ~ 1200℃로 재가열하는 단계와, (b) 상기 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계와, (c) 상기 1차 압연된 판재를 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 800 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연하는 단계 및, (d) 상기 2차 압연된 판재를 냉각종료온도 : 500 ~ 550℃까지 냉각하는 단계;를 포함한다.

Description

원유탱크용 강재 및 그 제조방법{STEEL FOR CARGO OIL TANK AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 원유탱크용 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내식성 향상에 유효한 합금원소를 첨가함으로써, 원유탱크의 내구성 및 내식성을 향상시킬 수 있는 원유탱크용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 내해수성 강재가 원유탱크(cargo oil tank; COT)에 적용되는 경우, 쇼트블라스트를 통한 강재 표면의 스케일 및 이물질 제거 후, 도장을 실시한다.

이 경우, 주기적으로 보수도장이 불가피하기 때문에 그에 따른 유지비용이 지속적으로 요구되었다.

그리고, 선저 외판(bottom plate) 환경 등에서는 강재 표면의 오일코팅층 박리로 인한 점식(pitting corrosion)이 발생하여 내식성을 만족시키기 어려우며, 사용 수명도 줄어들게 되므로, 이를 방지하기 위한 기술이 요구된다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2011-0089205호(2011년 08월 04일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 원유 탱크용 내식 강재와 그 제조방법 그리고 원유 탱크가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 내식성 향상에 유효한 합금원소(Cu + Mo + W)를 첨가하여 재질은 만족시키는 동시에 원유탱크의 내구성을 향상시키고, 도장을 실시하지 않고 내식성을 만족시켜 도장 전처리 및 보수도장으로 인한 비용을 절감할 수 있는 원유탱크용 강재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법은, (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.03 ~ 0.15%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 0.6 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.5 ~ 1.8%, 인(P) : 0 중량% 초과 0.020 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 0.010 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 니켈(Ni) : 0.1 ~ 1.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.1 ~ 1.0%, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.5%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 0.050 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.050%, 바나듐(V) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 보론(B) : 0.0001 ~ 0.0050%, 질소(N) : 0 중량% 초과 0.0080 중량% 이하, 텅스텐(W) : 0.001 ~ 0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1050 ~ 1200℃로 재가열하는 단계와, (b) 상기 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계와, (c) 상기 1차 압연된 판재를 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 800 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연하는 단계 및, (d) 상기 2차 압연된 판재를 냉각종료온도 : 500 ~ 550℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 1차 압연은 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 920 ~ 980℃ 조건으로 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (d) 단계에서, 냉각개시온도는 750 ~ 800℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 (d) 단계에서, 상기 냉각은 8 ~ 10℃/sec의 속도로 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 원유탱크용 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.03 ~ 0.15%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 0.6 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.5 ~ 1.8%, 인(P) : 0 중량% 초과 0.020 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 0.010 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 니켈(Ni) : 0.1 ~ 1.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.1 ~ 1.0%, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.5%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 0.050 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.050%, 바나듐(V) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 보론(B) : 0.0001 ~ 0.0050%, 질소(N) : 0 중량% 초과 0.0080 중량% 이하, 텅스텐(W) : 0.001 ~ 0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 440 ~ 600MPa 및 항복강도(YS) : 315 ~ 500MPa을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강재는 -40℃에서의 충격흡수에너지 : 300 ~ 400J을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 내식성 향상에 유효한 합금원소(Cu + Mo + W)를 첨가하여 재질은 만족시키는 동시에 원유탱크의 내구성을 향상시키고, 도장을 실시하지 않고 내식성을 만족시켜 도장 전처리 및 보수도장으로 인한 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 간의 인장시험 결과 비교표이다.
도 3은 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 시편들을 침지하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 간의 부식시험 결과 비교표이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 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.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

원유탱크용 강재

본 발명에 따른 원유탱크용 강재는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 우수한 내식성을 확보함과 더불어 인장강도(TS) : 440 ~ 600MPa, 항복강도(YS) : 315 ~ 500MPa 및 -40℃에서의 충격흡수에너지 : 300 ~ 400J을 만족하는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 원유탱크용 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.03 ~ 0.15%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 0.6 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.5 ~ 1.8%, 인(P) : 0 중량% 초과 0.020 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 0.010 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 니켈(Ni) : 0.1 ~ 1.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.1 ~ 1.0%, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.5%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 0.050 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.050%, 바나듐(V) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 보론(B) : 0.0001 ~ 0.0050%, 질소(N) : 0 중량% 초과 0.0080 중량% 이하, 텅스텐(W) : 0.001 ~ 0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

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

탄소(C)

탄소(C)는 강도 확보를 위해 첨가된다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.03 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 강재 전체 중량의 0.03 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 강재 전체 중량의 0.15 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 알루미늄(Al)과 함께 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 가진다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.6 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 강재 전체 중량의 0.6 중량%를 초과하여 다량 첨가시 강의 용접성을 저하시키며, 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다. 또한, 용접후 도금성을 저해할 수 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 철(Fe)과 유사한 원자 반경을 갖는 치환형 원소로서, 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.5 ~ 1.8 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 강재 전체 중량의 0.5 중량% 미만일 경우에는 고용강화 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 강재 전체 중량의 1.8 중량%를 초과할 경우에는 용접성이 크게 저하될 뿐만 아니라, MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강재의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

그러나, 인(P)은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강재 전체 중량의 0.020 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해한다. 특히, 상기 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 응력부식균열에 대한 저항성을 악화시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 강재 전체 중량의 0.010 중량% 이하로 제한하였다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 경화능 향상 원소로 첨가되어, 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 다만, 크롬(Cr)의 함량이 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.5 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 인성이 급격히 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 크롬(Cr)의 함량을 강재 전체 중량의 0.5 중량% 이하로 제한하였다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 강의 경화능 및 내식성을 향상시키는 역할을 한다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 강재 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가에 따른 강도 향상 및 저온 충격인성 향상 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 강재 전체 중량의 1.0 중량%를 초과할 경우에는 적열취성을 유발하며, 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 치환형 원소로써 고용강화 효과로 강의 강도를 향상시킨다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 강재 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 강재 전체 중량의 1.0 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 상승시키는 문제가 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.10 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 강재 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 Al₂O₃를 형성하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 고용강화에 기여하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 ~ 0.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 함량이 강재 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 강재 전체 중량의 0.5 중량%를 초과할 경우에는 강재의 열간가공성을 저하시키고, 용접후 재열균열(Stress Relief Cracking) 감수성을 높이는 문제점이 있다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 강의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.050 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 강재 전체 중량의 0.050 중량%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강의 강도와 저온인성을 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.005 ~ 0.050 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 강재 전체 중량의 0.005 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 강재 전체 중량의 0.050 중량%를 초과할 경우에는 강의 용접성을 저하시키며, 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

바나듐(V)

바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출강화 효과를 통하여 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 바나듐(V)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.10 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 함량이 강재 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

보론(B)

보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차가공취성이 발생할 수 있으므로, 보론(B)을 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공취성에 대한 저항성을 증가시킨다.

상기 보론(B)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.0001 ~ 0.0050 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 강재 전체 중량의 0.0001 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 강재 전체 중량의 0.0050 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론 산화물의 형성으로 강판의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 0.0080 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강판의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강재 전체 중량의 0.0080 중량% 이하로 제한하였다.

텅스텐(W)

은 고가이고, 비중이 커서 편재하기 쉬우므로 구조용강에는 거의 첨가되지 않지만, 경화능을 향상시키고 Fe₄W₂C 또는 Fe₃W₃C형의 탄화물을 형성하므로 공구강 특히 절삭공구강에 이용되고, 18%W-4%Cr-1%V강은 고속도강으로서 유명하다. 또 W이 함유된 자석강도 있다.

본 발명에서는 텅스텐(W)의 함량을 강재 전체 중량의 0.001 ~ 0.1중량%로 제한하였다.

원유탱크용 강재 제조방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원유탱크용 강재 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 원유탱크용 강재 제조방법은 슬라브 재가열 단계(S100), 1차 압연 단계(S200), 2차 압연 단계(S300) 및 냉각 단계(S400)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S100)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.03 ~ 0.15%, 실리콘(Si) : 0.6% 이하, 망간(Mn) : 0.5 ~ 1.8%, 인(P) : 0.020% 이하, 황(S) : 0.010% 이하, 크롬(Cr) : 0.5% 이하, 니켈(Ni) : 0.1 ~ 1.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.1 ~ 1.0%, 알루미늄(Al) : 0.10% 이하, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.5%, 티타늄(Ti) : 0.050% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.050%, 바나듐(V) : 0.10% 이하, 보론(B) : 0.0001 ~ 0.0050%, 질소(N) : 0.0080% 이하, 텅스텐(W) : 0.001 ~ 0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이때, 상기 조성을 갖는 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S100)에서는 상기의 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1050 ~ 1200℃로 재가열한다. 이러한 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다.

본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1050℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 미세 조직의 페라이트가 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조비용만 상승할 수 있다.

1차 압연

1차 압연 단계(S200)에서는 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에 해당하는 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 920 ~ 980℃ 조건으로 1차 압연한다.

본 단계에서, 조압연 온도(RDT)가 920℃ 미만일 경우에는 조압연 패스 중 공랭기간이 필요하여 생산성을 저하시킬 위험이 있다. 반대로, 조압연 온도(RDT)가 980℃를 초과할 경우에는 충분한 압하율을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

2차 압연

2차 압연 단계(S130)에서는 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에 해당하는 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 800 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연한다. 이때, 2차 압연은 복수의 압연 패스를 이용할 수 있다.

본 단계에서, 2차 압연의 마무리 압연온도(FRT)가 800℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 2차 압연의 마무리 압연온도(FRT)가 850℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

이때, 2차 압연은 미재결정 영역에서의 누적압하율이 50 ~ 70%가 되도록 실시하는 것이 바람직하다. 2차 압연의 누적압하율이 50% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 강도 및 충격인성의 편차가 심하게 발생할 수 있다. 반대로, 2차 압연의 누적압하율이 70%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.

냉각

냉각 단계(S140)에서는 상기 2차 압연된 판재를 냉각종료온도 : 500 ~ 550℃까지 냉각한다.

본 발명에서 냉각 과정은 압연된 판재를 수냉 등의 강제 냉각 방식으로 500 ~ 550℃까지 냉각함으로써, 강의 결정립 성장을 억제하여 미세 조직을 형성시키면서 저온상 조직을 확보하기 위한 목적으로 실시된다.

이때, 냉각개시온도는 750 ~ 800℃로 실시하는 것이 바람직하다. 냉각개시온도가 750℃ 미만일 경우에는 2차 압연의 마무리 압연온도와 냉각개시온도 간의 편차가 심한 관계로 강의 재질 편차가 발생할 우려가 있다. 반대로, 냉각개시온도가 800℃를 초과할 경우에는 냉각개시온도와 냉각종료온도 간의 온도 편차가 심한 관계로 다량의 냉각 주수량을 필요로 하게 되므로, 경제적이지 못하다.

본 단계에서, 냉각종료온도가 500℃ 미만일 경우에는 강의 제조비용이 증가하며, 충분한 강도를 확보할 수 있으나, 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각종료온도가 550℃를 초과할 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

이때, 냉각은 8 ~ 10℃/sec의 속도로 실시하는 것이 바람직하다. 본 단계에서, 냉각 속도가 8℃/sec 미만일 경우에는 그 속도가 너무 느린 관계로 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 10℃/sec를 초과할 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 목표로 하는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

상기의 과정(S100 ~ S400)으로 제조되는 원유탱크용 강재는 내식성 향상에 유효한 합금원소(Cu + Mo + W)를 첨가하여 재질은 만족시키는 동시에 원유탱크의 내구성을 향상시키고, 도장을 실시하지 않고 내식성을 만족시켜 도장 전처리 및 보수도장으로 인한 비용을 절감할 수 있다.

즉, 상기 원유탱크용 강재는 우수한 내식성을 확보할 수 있음과 더불어 인장강도(TS) : 440 ~ 600MPa 및 항복강도(YS) : 315 ~ 500MPa을 가질 수 있으며, -40℃에서의 충격흡수에너지 : 300 ~ 400J을 가질 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. 시편의 제조

표 1 내지 표 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 시편들을 제조하였다.

이때, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 열연 시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 1차 압연, 2차 압연 및 냉각의 열연공정을 모사하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 시편들에 대하여 인장시험을 실시하였다.

도 2는 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 간의 인장시험 결과 비교표이고, 도 3은 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 시편들을 침지하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기의 과정으로 제조된 시편들 각각에 대한 용접 특성을 알아보기 위하여, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 시편들을 플라즈마 커팅으로 25mm(가로)*60mm(세로)*5mm(두께)의 크기로 각각 2개씩 절단하였다.

다음, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 각각의 2 개의 시편들을 30℃로 유지되는 침지용액(10wt% NaCl + HCl, pH 0.85)내에서 168시간 동안 침지시킨 다음, 증류수로 세척하고 나서 용접 재료를 이용한 맞대기 용접을 실시한 후, 각각의 시편들의 단면을 SEM(scanning electron microscope)으로 측정한 후 이를 육안으로 관찰하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2]

2. 부식시험 결과 평가

표 2는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 시편들에 대한 부식시험 평가 결과를 나타낸 것이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 제조방법에서 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 간의 부식시험 결과비교표를 나타낸 것이다.

[표 3]

표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 모두 부식시험 규격에 만족하는 것을 알 수 있다. 하지만, 비교예 1에 따라 제조된 시편들의 경우, 부식시험 규격 범위를 큰 폭으로 초과하는 것을 알 수 있다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들과 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)는 그 값에 큰 차이를 보이지 않는 것을 알 수 있다.

위의 실험 데이터에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우 비교예 1에 따라 제조된 시편과 비교할 때, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들은 비교예 1과 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)는 큰 차이를 보이지만, 부식시험 결과에서는 내식 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 원유탱크용 강재 및 그 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

(a) 중량%로, 탄소(C) : 0.03 ~ 0.15%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 0.6 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.5 ~ 1.8%, 인(P) : 0 중량% 초과 0.020 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 0.010 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 니켈(Ni) : 0.1 ~ 1.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.1 ~ 1.0%, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.5%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 0.050 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.050%, 바나듐(V) : 0 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 보론(B) : 0.0001 ~ 0.0050%, 질소(N) : 0 중량% 초과 0.0080 중량% 이하, 텅스텐(W) : 0.001 ~ 0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1050 ~ 1200℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계;
(c) 상기 1차 압연된 판재를 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 800 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연하는 단계; 및
(d) 상기 2차 압연된 판재를 냉각종료온도 : 500 ~ 550℃까지 냉각하는 단계;를 포함하고,
상기 (d) 단계에서, 상기 냉각은 8 ~ 10℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 원유탱크용 강재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 1차 압연은 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 920 ~ 980℃ 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 원유탱크용 강재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
냉각개시온도는
750 ~ 800℃인 것을 특징으로 하는 원유탱크용 강재 제조방법.
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