KR101512257B1 - Steel material having superior toughness of welded heat-affected zone, and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 강재는, (a) 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물로 질량 환산하였을 때, ZrO2:5∼50%, REM의 산화물:5∼50%, CaO:50% 이하(0%를 포함하지 않음)를 만족시키고, 또한 (b) 모든 개재물 중, 원 상당 직경이 0.1∼2㎛인 개재물이 120개/㎟ 이상, 3㎛ 초과의 산화물이 5.0개/㎟ 이하, 5㎛ 초과의 산화물이 5.0개/㎟ 이하이고, 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 모든 개재물의 개수에 대해, (c-1) REM과 Zr의 몰비가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율이 30% 이상이거나, 및/또는 (c-2) REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca, 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율이 40% 이상을 만족시킨다. 그것에 의해, 입열량이 50kJ/㎜ 이상인 대입열 용접을 행한 경우라도 HAZ 인성이 우수해진다.The steel material according to the present invention is characterized in that it comprises: (a) 5 to 50% of ZrO 2 , 5 to 50% of REM oxide, and 50% or less of CaO (0% (B) not less than 120 pieces / mm 2 of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.1 to 2 탆, not more than 5.0 pieces / mm 2 of oxides of more than 3 탆, not more than 5 탆 of all the inclusions (C-1) the ratio of the number of REM and Zr-containing inclusions I satisfying the molar ratio of REM and Zr of 0.6 to 1.4 satisfying the relationship of (c-1) the number of all inclusions when the number of oxides was 5.0 / Zr, Al, Ca, and Ti-containing inclusions satisfying a ratio of the total number of moles of REM and Zr to the total number of moles of Al, Ca and Ti of from 0.5 to 1.2, and / or (c-2) II ratio of not less than 40%. As a result, the HAZ toughness is improved even when the heat input amount is 50 kJ / mm or more and the heat input welding is performed.
Description
본 발명은, 교량이나 고층 건조물, 선박 등에 사용되는 강재에 관한 것으로, 특히, 용접하였을 때에 열영향을 받는 부위(이하, 「용접 열영향부」 또는 「HAZ」라고 하는 경우가 있음)의 인성(靭性)이 우수한 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel used for bridges, high-rise buildings, ships and the like, and more particularly to a steel material used for bridges, high-rise buildings, ships and the like, particularly toughness (hereinafter referred to as " weld heat affected zone " Toughness) and a manufacturing method thereof.
교량이나 고층 건조물, 선박 등에 사용되는 강재에 요구되는 특성은, 최근 점점 엄격해지고 있고, 특히 양호한 인성이 요구되고 있다. 이들 강재는, 일반적으로 용접하여 접합되는 경우가 많지만, 용접 조인트부 중, 특히 HAZ는 용접시에 열영향을 받아 인성이 떨어지기 쉽다고 하는 문제가 있다. 이 인성 열화는 용접시의 입열량이 커질수록 현저하게 나타나고, 그 원인은 용접시의 입열량이 커지면 HAZ의 냉각 속도가 느려져, 켄칭성이 저하되어 조대한 섬 형상 마르텐사이트를 생성하는 것에 있다고 여겨지고 있다. 따라서 HAZ의 인성을 개선하기 위해서는, 용접시의 입열량을 최대한 억제하는 것이 좋다고 생각된다. 그러나 한편, 용접 작업 효율을 높이는 데 있어서는, 예를 들어 일렉트로 가스 용접, 일렉트로 슬래그 용접, 서브머지드 아크 용접 등의 용접 입열량이 50kJ/㎜ 이상인 대입열 용접법의 채용이 요망된다.Properties required for steels used for bridges, high-rise buildings, ships and the like are becoming increasingly strict in recent years, and particularly good toughness is required. These steel materials are generally welded to each other in many cases. However, there is a problem that toughness of the welded joint portion, particularly HAZ, is easily affected by heat during welding. This toughness deterioration is conspicuous as the heat input during welding becomes larger. The reason for this is that the cooling rate of the HAZ is slowed down when the heat input at the time of welding is lowered and the quenching property is lowered to generate coarse island-shaped martensite have. Therefore, in order to improve the toughness of the HAZ, it is considered that the amount of heat input at the time of welding is preferably suppressed as much as possible. On the other hand, in order to increase the efficiency of the welding work, it is required to employ a large heat input welding method in which the heat input amount of welding is 50 kJ / mm or more, for example, electrogas welding, electroslag welding, submerged arc welding and the like.
따라서 본 출원인은, 대입열 용접법을 채용한 경우의 HAZ 인성 열화를 억제하는 강재를 특허문헌 1∼3에 제안하고 있다. 이들 강재는, 입내 페라이트 변태의 핵으로 되는 산화물로서 REM의 산화물 및/또는 CaO와, ZrO2를 함유하고 있는 점에 특징이 있다. 상기 산화물은, 용강 중에서는 액상으로 존재하므로 강 중에 미세 분산된다. 또한 상기 산화물은 열적으로 안정되어, 예를 들어 1400℃ 레벨의 고온에 장시간 노출되어도 고용(固溶)되어 소실되지 않으므로, HAZ 인성의 향상에 크게 기여한다.Therefore, the present applicant has proposed a steel material for suppressing the deterioration of HAZ toughness in the case of adopting the heat-welding method in the
또한 본 출원인은, 상기 특허문헌 1을 개시한 후에도 한층 더 높은 레벨의 대입열 용접시의 HAZ 인성이 우수한 강재를 제공하기 위한 연구를 거듭하였고, 그 결과, 특허문헌 4에 기재된 발명을 먼저 제안하였다. 특허문헌 4에서는, 강재 중의 모든 산화물계 개재물(입내 페라이트 변태의 핵으로 되는 산화물에 한정되지 않고, 모든 산화물을 대상으로 함)의 크기와 개수가 HAZ 인성의 향상에 깊이 관여하고 있어, 특히 원 상당 직경으로 5.0㎛ 초과의 조대한 산화물을 5개 이하로 저감시키면, 입열량이 약 50kJ/㎜ 정도인 대입열 용접을 행하여도 HAZ 인성이 우수한 강재가 얻어지는 것을 개시하고 있다. 이와 같이 특허문헌 4에 따르면, 조대한 산화물의 개수가 현저하게 억제되어 있으므로, 상기 특허문헌 1의 실시예에 개시된 HAZ 인성 평가 방법보다도 큰 입열량으로 용접을 행하여도 HAZ 인성을 높일 수 있었다. 구체적으로는, 상기 특허문헌 1에서는, 1400℃의 가열 온도로 5초간 유지한 후 800℃로부터 500℃까지의 온도를 300초에 냉각하는 열사이클(입열 조건 : 1400℃×5초, 냉각 시간 Tc=300초)을 부여하고, -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)를 측정하였지만, 특허문헌 4에서는, 1400℃의 유지 시간을 30초간으로 길게 한 열사이클(입열 조건 : 1400℃×30초, 냉각 시간 Tc=300초)을 부여하였을 때의 흡수 에너지를 상기한 바와 마찬가지로 하여 측정하고 있고, 이 경우에서도 양호한 HAZ 인성이 얻어진 것을 확인하고 있다.The applicant of the present invention has further studied to provide a steel material excellent in HAZ toughness at the time of welding at a higher level even after the above-mentioned
한편, 특허문헌 5∼7에는, 상기 특허문헌 1∼4와 같이 REM의 산화물과 ZrO2를 병용하는 기술은 아니지만, 용존 산소량을 조정한 용강 중에 REM을 첨가하면, 약 300kJ/㎝(약 30kJ/㎜)를 초과하는 대입열 용접을 행하였을 때의 HAZ 인성을 향상시킬 수 있는 것이 개시되어 있다.On the other hand, Patent Documents 5 to 7 do not describe a technique of using REM oxide and ZrO 2 in combination as in
용접 작업 효율의 가일층의 향상 요구는 불가피하고, 이것에 수반하여 용접 입열량도 증대된다. 지금까지, 그다지 검토되지 않은 50kJ/㎜ 이상의 대입열의 조건에서도 우수한 성능을 발휘하는 강재가 요망되고 있다. 본 발명은 이러한 사정에 착안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 특히 입열량이 50kJ/㎜ 이상인 대입열 용접을 행한 경우라도 HAZ 인성이 우수한 강재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.A demand for further improvement of the welding operation efficiency is inevitable, and the amount of heat of welding is also increased with this. Up to now, a steel material which exhibits excellent performance even under the conditions of a large heat input of 50 kJ / mm or more, which has not been reviewed so far, is desired. The object of the present invention is to provide a steel material excellent in HAZ toughness and a method of manufacturing the same, even when large heat input heat of 50 kJ / mm or more is performed.
상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 관한 용접 열영향부의 인성이 우수한 강재는, C:0.02∼0.15%(질량%의 의미. 이하 성분에 대해 동일함.), Si:0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), Mn:2.5% 이하(0%를 포함하지 않음), P:0.03% 이하(0%를 포함하지 않음), S:0.02% 이하(0%를 포함하지 않음), Al:0.050% 이하(0%를 포함하지 않음), N:0.010% 이하(0%를 포함하지 않음), Ti:0.005∼0.10%, Zr:0.0005∼0.050%, REM:0.0003∼0.015%, Ca:0.0003∼0.010% 및 O:0.0005∼0.010%를 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 강재이다. 그리고, (a) 상기 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물로 질량 환산하였을 때, 평균 조성으로, ZrO2:5∼50%, REM의 산화물(REM을 M의 기호로 나타내면 M2O3):5∼50%, CaO:50% 이하(0%를 포함하지 않음)를 만족시키고, 또한 (b) 상기 강재에 포함되는 모든 개재물 중, 원 상당 직경으로 0.1∼2㎛의 개재물이 관찰 시야 면적 1㎟당 120개 이상이고, 원 상당 직경으로 3㎛ 초과의 산화물이 관찰 시야 면적 1㎟당 5.0개 이하이고, 원 상당 직경으로 5㎛ 초과의 산화물이 관찰 시야 면적 1㎟당 5.0개 이하이고, (c-1) 상기 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 몰비(REM/Zr)가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율이 30% 이상이거나, 및/또는 (c-2) 상기 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율이 40% 이상인 점에 요지를 갖고 있다.A steel material excellent in toughness of the weld heat affected zone according to the present invention, which can solve the above problems, has a composition of C: 0.02 to 0.15% (meaning the mass% (Not including 0%), P: not more than 0.03% (not including 0%), S: not more than 0.02% (not including 0%), Al: 0.050 , Ti: 0.005 to 0.10%, Zr: 0.0005 to 0.050%, REM: 0.0003 to 0.015%, Ca: 0.0003 to 0.10% (inclusive of 0% 0.010% and O: 0.0005 to 0.010%, with the balance being iron and inevitable impurities. (A) When the composition of all the oxide inclusions contained in the steel is measured and converted into a single oxide by mass conversion, an average composition of ZrO 2 : 5 to 50%, an oxide of REM 2 O 3 : 5 to 50%, CaO: not more than 50% (excluding 0%), and (b) all the inclusions contained in the steel, The observation area is at least 120 per mm 2, and the oxide having a circular equivalent diameter of more than 3 탆 is 5.0 or less per observation field area of 1 mm 2, and the oxide having a circular equivalent diameter of more than 5 탆 is observed at an observation field area of 5.0 And (c-1) the composition of all inclusions contained in the steel material is measured, the REM and Zr content (REM / Zr) satisfying the molar ratio (REM / Zr) The number ratio of the inclusions I is not less than 30%, and / or (c-2) (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) ratio of the total moles of REM and Zr to the total molar amount of Al, Ca and Ti is 0.5 to 1.2 for all the inclusions when the composition of all inclusions is measured. , And the number ratio of Zr, Al, Ca and Ti-containing inclusions II is 40% or more.
상기 강재는, 다른 원소로서,The steel material, as another element,
[1] Cu:2% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Ni:3.5% 이하(0%를 포함하지 않음),[1] Cu: not more than 2% (not including 0%) and / or Ni: not more than 3.5% (not including 0%),
[2] Cr:3% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Mo:1% 이하(0%를 포함하지 않음),[2] Cr: not more than 3% (not including 0%) and / or Mo: not more than 1% (not including 0%),
[3] Nb:0.25% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 V:0.1% 이하(0%를 포함하지 않음),[3] Nb: not more than 0.25% (not including 0%) and / or V: not more than 0.1% (not including 0%),
[4] B:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음)[4] B: 0.005% or less (not including 0%)
등의 원소를 더 함유해도 된다.And the like.
본 발명의 상기 강재는, 용존 산소량 QOf를 0.0003∼0.01질량%의 범위로 조정한 용강에 REM을 첨가하는 데 있어서, 상기 용강의 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM이 하기 식 (1)을 만족시키는 양의 REM을 첨가하는 동시에, 상기 범위로 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에, REM, Zr, Ti, Ca, 및 Al을 첨가하는 데 있어서, REM 및 Zr을 a군 원소, Ti, Ca, 및 Al을 b군 원소로 하였을 때, 각 원소의 첨가 조건이 하기 (2) 및/또는 하기 (3)을 만족시킴으로써 제조할 수 있다.In the steel material of the present invention, when REM is added to molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of is adjusted to the range of 0.0003 to 0.01% by mass, the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel and the addition amount Q REM of REM satisfy the following formula (1) At the same time the addition of the amount of REM, in the molten steel was adjusted to the amount of dissolved oxygen Q of the above-described range, to the addition of REM, Zr, Ti, Ca, and Al, REM and Zr to a group a elements, that satisfy Ti, (2) and / or (3) below, when the elements are Ca, Al, and Al, respectively.
(2) 상기 a군 원소에 대해, REM과 Zr을 동시에 첨가하거나, 또는 REM과 Zr 중 한쪽의 원소를 첨가하고 나서 5분 이내에 다른 쪽의 원소를 첨가한다.(2) REM and Zr are simultaneously added to the a group element, or the other element is added within 5 minutes after addition of one of REM and Zr.
(3) 상기 a군 원소의 첨가 전 및/또는 첨가 후에 상기 b군 원소를 첨가하는 것으로 하고, 상기 a군 원소의 첨가 전에 상기 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, 상기 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점으로부터 상기 a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t1(분), 상기 a군 원소의 첨가 후에 상기 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, 상기 a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점으로부터 상기 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t2(분)으로 하고, 상기 t1과 상기 t2의 합계를 3분 이상으로 한다(0≤t1, 0≤t2, 단, t1 및 t2는 0이 아님).(3) In the case where the b-group element is added before and / or after the addition of the a-group element and the b-group element is added before the a-group element is added, The time from the start of element addition to the start of the addition of the first element among the a group elements is t1 (minute), and when the group b element is added after the addition of the a group element, The time from the start of addition of the last element to the start of the addition of the first element among the group b elements is t2 (minutes), and the total of t1 and t2 is 3 minutes or more (0? T1, 0? t2, where t1 and t2 are not zero).
본 발명에 따르면, 입내 α 변태(α는 페라이트, 혹은 페라이트 및 베이나이트의 혼합 조직을 의미함. 이하 동일함.)의 핵으로 되는 산화물(Zr, REM 및 Ca를 함유하는 산화물)이 소정량 생성되어 있는 동시에, 강재 중에 존재하는 개재물 및 산화물의 크기와 개수(즉, 입도 분포) 및 모든 개재물의 개수에 대해 소정의 원소를 특정 관계로 함유하는 개재물의 개수 비율이 적절하게 제어되어 있으므로, 대입열 용접시의 HAZ 인성이 우수한 강재를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 강재에서는, HAZ 인성 향상에 유용한 원 상당 직경이 0.1∼2㎛인 미세한 개재물이 소정량 이상 존재할 뿐만 아니라, HAZ 인성 향상에 악영향을 미치는 것이 명백해진 원 상당 직경이 3㎛ 초과인 조대한 산화물 및 원 상당 직경이 5㎛ 초과인 초조대한 산화물의 양쪽의 개수가 유의하게 억제되어 있고, 또한 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 몰비가 소정의 관계를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율 및/또는 REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비가 특정한 관계를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca, 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율을 소정량 이상으로 하고 있으므로, 상기 특허문헌 4의 실시예에 개시된 HAZ 인성 평가 방법보다도 큰 입열량으로 용접을 행하여도 HAZ 인성을 높일 수 있다.According to the present invention, an oxide (Zr, an oxide containing REM and Ca) serving as a nucleus of an? -Granular transformation (? Means ferrite or a mixed structure of ferrite and bainite, hereinafter the same) And the ratio of the number of inclusions containing a predetermined element in a specific relation to the number and the number of inclusions and oxides existing in the steel (that is, the particle size distribution) and all the inclusions is appropriately controlled, It is possible to provide a steel material excellent in HAZ toughness at the time of welding. Particularly, in the steel material of the present invention, it is apparent that not only a predetermined amount of fine inclusions having a circle-equivalent diameter of 0.1 to 2 탆, which is useful for improving HAZ toughness, exists but also adversely affects the improvement of HAZ toughness. It was found that the number of both oxides of the crude oxide and the oxide of the ferrite having a circle equivalent diameter exceeding 5 占 퐉 was significantly suppressed and the REM and Zr content The ratio of the number of REM, Zr, Al, Ca, and Ti-containing inclusions II in which the ratio of the number of inclusions I and / or the total number of moles of REM and Zr and the total number of moles of Al, Ca and Ti satisfies a specific relationship is set to a predetermined amount It is possible to increase the toughness of the HAZ even if welding is performed at a larger heat input than the HAZ toughness evaluation method disclosed in the embodiment of Patent Document 4. [
도 1은 a군 원소의 첨가 전후에 있어서 b군 원소를 첨가하였을 때의 원소의 첨가 순서의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 규정하는 식 (1)의 좌변의 값(Z값)과 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물의 관찰 시야 면적 1㎟당의 개수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물의 관찰 시야 면적 1㎟당의 개수와 -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a diagram showing an example of the order of addition of elements when a group-B element is added before and after the addition of the group-B element.
Fig. 2 is a graph showing the relationship between the value (Z value) of the left side of the equation (1) defined in the present invention and the number of oxides having a circle-equivalent diameter of more than 3 占 퐉 per 1 mm2 of the observation field area.
Fig. 3 is a graph showing the relationship between the number per square millimeter of observation area and the absorbed energy (vE- 40 ) at -40 DEG C of oxides having a circle-equivalent diameter exceeding 3 mu m.
본 발명은, 상기 특허문헌 1∼4에 개시된 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물을 이용한 기술을 개량하여, 보다 큰 입열량으로 용접을 행하여도 HAZ 인성이 떨어지지 않는 강재를 얻기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for obtaining a steel material having improved HAZ toughness even when welding is performed with a larger heat input amount by improving the technique using the oxides as the core of the in-line? Transformation described in the
즉, 본 발명자들은, 상기 특허문헌 4를 제안한 후에도 한층 더 높은 레벨의 대입열 용접시의 HAZ 인성이 우수한 강재를 제공하기 위해 연구를 진행해 왔다. 그 결과, 특허문헌 4보다도 더욱 대입열량의 조건인「1450℃의 가열 온도에서 5초간 유지한 후 800℃로부터 500℃까지의 온도를 400초에 냉각하는 열사이클」(입열 조건 : 1450℃×5초, 냉각 시간 Tc=400초)을 부여한 경우라도 HAZ 인성이 우수한 강재를 제공하기 위해서는, 특허문헌 4와 같이 원 상당 직경으로 5.0㎛ 초과의 산화물을 5개 이하로 저감시키는 것만으로는 불충분하고, 특허문헌 4를 포함하여 종래에는 전혀 착안되어 있지 않았던 3.0㎛ 초과의 산화물의 개수를 저감시키는 것, 및 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 강재에 포함되는 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 몰비(REM/Zr)가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율이 30% 이상이거나, REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca, 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율이 40% 이상인 것이 극히 중요한 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.In other words, the inventors of the present invention have conducted research to provide a steel material excellent in HAZ toughness at the time of high-level heat welding even after the above-mentioned Patent Document 4 is proposed. As a result, it was found that a thermal cycle for cooling the temperature from 800 DEG C to 500 DEG C for 400 seconds after holding for 5 seconds at a heating temperature of 1450 DEG C (heat input condition: 1450 DEG C x 5 Sec and a cooling time Tc = 400 sec), it is insufficient to reduce the oxide having a circular equivalent diameter of more than 5.0 m to not more than 5, as in Patent Document 4, in order to provide a steel having excellent HAZ toughness, When the number of oxides exceeding 3.0 占 퐉, which has not been considered at all in the past including the Patent Document 4, is reduced and the composition of all inclusions contained in the steel is measured, the number of all inclusions contained in the steel is determined by REM The ratio of the total number of moles of REM and Zr to the total number of moles of Al, Ca and Ti, and the ratio of the total number of moles of REM and Zr, (REM + Zr) / (Al + Ca + T it is extremely important that the ratio of the number of REM, Zr, Al, Ca, and Ti-containing inclusions II satisfying 0.5 to 1.2 is 40% or more. Thus, the present invention has been completed.
이와 같이, 본 발명의 특징 부분은,Thus, a feature of the present invention is that,
(가) HAZ 인성 향상에 유용한 원 상당 직경 0.1∼2㎛의 미세한 개재물의 개수를 증대시키는(120개/㎟ 이상) 동시에,(A) Circles useful for improving HAZ toughness (120 pieces / mm 2 or more) to increase the number of fine inclusions having a diameter of 0.1 to 2 탆,
(나) HAZ 인성 향상에 악영향을 미치는 원 상당 직경 5㎛ 초과의 산화물의 개수를 저감시키고(5.0개/㎟ 이하), 또한(B) The number of oxides having a diameter of more than 5 mu m (5.0 pieces / mm < 2 > or less) which adversely affects HAZ toughness improvement is reduced
(다) 본 발명에 있어서 HAZ 인성 향상에 악영향을 미치는 것이 처음으로 명백해진 원 상당 직경 3㎛ 초과의 산화물의 개수도 저감시키고(5.0개/㎟ 이하), 및(C) In the present invention, the number of oxides having a circle-equivalent diameter of more than 3 占 퐉, which has become apparent for the first time to adversely affect HAZ toughness improvement, is also reduced (5.0 pieces /
(라) 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 강재에 포함되는 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 몰비(REM/Zr)가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율이 30% 이상이거나, 강재에 포함되는 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율이 40% 이상인 점에 있다.(D) When the composition of all the inclusions contained in the steel is measured, it is preferable that the ratio of REM / Zr (REM / Zr) to REM / Zr containing inclusions I (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) ratio of the total moles of REM and Zr to the total moles of Al, Ca and Ti is 0.5 to 1.2 Of the inclusions II containing REM, Zr, Al, Ca, and Ti is 40% or more.
이러한 특징 부분을 구비함으로써, 상기 특허문헌 4보다도 한층 더 큰 입열량으로 용접을 행하여도 HAZ 인성을 개선할 수 있다. 즉, 상기 특허문헌 4와의 관계로 말하면, 상기 (가) 및 (나)에 더하여, 상기 (다) 및 (라)를 규정한 점에 본 발명의 특징 부분이 존재한다.By providing such feature portions, even when welding is performed with a larger heat input amount than that of the above Patent Document 4, the HAZ toughness can be improved. That is, in relation to the Patent Document 4, there are the feature portions of the present invention in addition to the above (a) and (b), in addition to the above (c) and (d).
또한, 엄밀하게 말하면, 상기 (가)의 규정은 상기 특허문헌 4와는 다르고, 특허문헌 4에서는 산화물을 대상으로 하여 당해 산화물 중의 미세한 개수를 제어하고 있는 데 반해, 본 발명에서는 산화물뿐만 아니라 강재 중에 존재하는 모든 개재물을 대상으로 하여 당해 개재물 중의 미세한 개수를 제어하고 있는 점에서 다르다. 본 발명자들의 검토 결과에 따르면, 양호한 HAZ 인성을 실현하기 위해서는, 특히 원 상당 직경(이하, 단순히 「입경」이라고 약기하는 경우가 있음)이 큰 산화물(본 발명에서는, 3㎛ 초과의 산화물과 5㎛ 초과의 산화물의 양쪽)의 기여도가 매우 큰 것이 명백해졌다. 그리고 이 큰 산화물이 생성되지 않도록 제어하면, 입경 0.1∼2㎛의 작은 개재물에 대해서는, 이것을 산화물에 한정하지 않고, 모든 개재물로 확대해도 원하는 특성을 확보할 수 있는 것이다.Strictly speaking, the above-mentioned (A) regulation differs from the above-mentioned Patent Document 4. In Patent Document 4, a fine number of the oxides is controlled with respect to oxides, but in the present invention, not only oxides but also And the number of the inclusions in the inclusions is controlled. According to the examination results of the present inventors, in order to realize a satisfactory HAZ toughness, it is preferable to use a large oxide (hereinafter, simply referred to as " particle diameter "Lt; / RTI > oxide) are very large. If a large inclusion of 0.1 to 2 占 퐉 in particle diameter is controlled so as not to generate this large oxide, it is possible to secure desired characteristics even if it is expanded to all inclusions without limiting to oxide.
또한, 상기 (다)의 요건을 구비시키기 위해서는, 상기 특허문헌 4나 전술한 특허문헌 5∼7과 같이, REM 첨가 전의 용강 중의 용존 산소량을 제어하는 것만으로는 불충분하고, 당해 용강 중의 용존 산소량 QOf에 따라서 REM의 첨가량 QREM을 적절하게 제어하는 것이 극히 중요한 것도 판명되었다. 상세하게는, REM 첨가 전의 용강의 용존 산소량 QOf에 따라서, 하기 식 (1)을 만족시키는 양의 REM(QREM)을 첨가한다. 이에 의해, 원하는 HAZ 인성의 실현에 악영향을 미치는 입경이 큰 REM계 산화물의 생성을 억제할 수 있다. 하기 식 (1)의 기술적 의의 등의 상세는 후술한다.In order to satisfy the above requirement (c), it is not sufficient to control the amount of dissolved oxygen in the molten steel before the REM addition, as in the case of Patent Document 4 and Patent Documents 5 to 7 described above, of the thus been found that it is extremely important to properly control the amount Q of REM REM. Specifically, the amount of REM (Q REM ) satisfying the following formula (1) is added according to the dissolved oxygen amount Q Of of molten steel before REM addition. This makes it possible to suppress the generation of the REM oxide having a large grain size adversely affecting the realization of the desired HAZ toughness. Details of the technical meaning of the following equation (1) will be described later.
또한, 상기 (라)의 요건 중, 상기 개재물 I의 개수 비율에 대한 요건을 구비시키기 위해서는, REM과 Zr의 첨가 순서, 및 이들 원소의 첨가 간격 시간에 유의할 필요가 있고, 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에 REM을 첨가하는 데 있어서, REM과 Zr을 동시에 첨가하거나, 또는 REM과 Zr 중 한쪽의 원소를 첨가하고 나서 다른 쪽의 원소를 첨가할 때까지의 시간을 5분 이내로 제어하는 것이 중요한 것이 명백해졌다.Further, in order of the above (d) requirements, to provided the requirements for the number ratio of the inclusions I, REM and order of addition of Zr, and it is necessary to note the addition interval of time of these elements, the amount of dissolved oxygen to adjust the Q Of In adding REM to a molten steel, it is important to control the time from the addition of REM and Zr at the same time, or the addition of one of REM and Zr to the addition of the other element within 5 minutes It became clear.
또한, 상기 (라)의 요건 중, 상기 개재물 II의 개수 비율에 대한 요건을 구비시키기 위해서는, REM, Zr, Ti, Ca, 및 Al의 첨가 조건을 적절하게 제어하는 것이 중요한 것이 명백해졌다. 상세하게는, REM, Zr, Ti, Ca, 및 Al을 a군(REM 및 Zr)과 b군(Ti, Ca, 및 Al)으로 나누었을 때의 각 군의 첨가 순서 및 군끼리의 첨가 간격 시간에 유의할 필요가 있다.It has also become apparent that it is important to appropriately control the addition conditions of REM, Zr, Ti, Ca and Al in order to satisfy the requirement for the number ratio of the inclusions II out of the requirements of the above (D). Specifically, the order of addition of each group and the addition interval time between groups when REM, Zr, Ti, Ca, and Al are divided into a group (REM and Zr) and b group (Ti, Ca, .
상기 (라)의 요건의 기술적 의의에 대해서도 상세는 후술한다.The technical significance of the requirements in (D) above will also be described in detail later.
본 명세서에서는, 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물, 즉, Zr, REM, 및 Ca를 함유하는 산화물과, 강재 중에 포함되는 모든 산화물을 구별하기 위해, 설명의 편의상, 전자를 특히 「ZrㆍREMㆍCa계 산화물」이라 칭하고, 후자를 특히 「모든 산화물계 개재물」이라 칭하는 경우가 있다. 또한, 산화물에는, 단독 산화물 외에, 산화물 이외의 개재물(예를 들어, 황화물이나 질화물, 탄화물, 혹은 이들의 복합 화합물)이 복합되어 있는 복합 산화물도 포함하는 의미이다. 또한, 상기한 ZrㆍREMㆍCa계 산화물을 구성하는 필수 성분(Zr, REM, 및 Ca)을, 특히 「입내 α 변태 핵 생성 원소」라 칭하는 경우가 있다.In this specification, for the sake of convenience of explanation, in order to distinguish an oxide serving as a nucleus of the in-vivo? Transformation, that is, an oxide containing Zr, REM, and Ca from all the oxides contained in the steel, Ca-based oxide ", and the latter is sometimes referred to as " all oxide-based inclusions ". The oxides also include complex oxides in which inclusions other than oxides (for example, sulfides, nitrides, carbides, or complex compounds thereof) are combined in addition to the single oxides. The essential components (Zr, REM, and Ca) constituting the above-mentioned Zr.REM.Ce-based oxide are sometimes referred to as " in-the-a-transformation nucleation element ".
여기서, 입내 α 변태의 기점으로 되는 ZrㆍREMㆍCa계 산화물에 대해 설명한다. 상기 ZrㆍREMㆍCa계 산화물은, Zr의 산화물, REM의 산화물 및 Ca의 산화물을 반드시 포함하고 있는 것을 의미하고 있다. ZrㆍREMㆍCa계 산화물을 구성하는 원소(입내 α 변태 핵 생성 원소)는 Zr, REM 및 Ca이지만, 이들 이외에, 예를 들어 Ti, Mn, Si, Al 등의 산화물 형성 원소나, 그 밖의 강 중 성분을 포함하고 있어도 된다.Here, the Zr.REM.Ca based oxide which is a starting point of the in-vivo? Transformation will be described. The Zr-REM-Ca-based oxide means that the oxide of Zr, the oxide of REM and the oxide of Ca are necessarily included. Zr, REM, and Ca constitute the elements constituting the Zr.REM.Ca based oxide (the? -Form nucleation elements in the grain) are Zr, REM and Ca. However, in addition to these, oxides such as Ti, Mn, Si and Al, Or may contain a middle component.
상기 ZrㆍREMㆍCa계 산화물의 존재 형태는 특별히 한정되지 않고, 입내 α 변태 핵 생성 원소를 단독으로 함유하는 단독 산화물로서 존재하고 있어도 되고, 입내 α 변태 핵 생성 원소 중 2종 이상을 포함하는 복합 산화물로서 존재하고 있어도 된다. 단독 산화물의 예로서는, Zr에서는 ZrO2 ; Ca에서는 CaO ; REM에서는, REM을 「M」의 기호로 나타냈을 때, M2O3, M3O5, MO2 등이 예시된다. 또한, 이들 산화물은, 서로 응집되어 존재해도 되고, 상기 산화물에 황화물이나 질화물 등의 다른 화합물이 복합 석출된 형태로 존재해도 된다.The form of the Zr.REM.Ce-based oxide is not particularly limited and may be present as a single oxide containing the? -Conjugated nucleating element in the grain alone, or may be a composite containing two or more of? Or may be present as an oxide. Examples of the oxide alone, the Zr ZrO 2; Ca is CaO; In the REM, when REM is represented by the symbol "M", M 2 O 3 , M 3 O 5 , MO 2 and the like are exemplified. These oxides may be aggregated with each other or may exist in the form of complex precipitates of other compounds such as sulfides or nitrides in the oxides.
상기 ZrㆍREMㆍCa계 산화물은, Ti의 산화물을 더 함유하고 있는 것이 바람직하다. Ti의 산화물이 더 존재하면 입내 α 변태가 촉진되어, HAZ 인성의 향상이 한층 더 높아지게 된다. Ti의 산화물은, 단독 산화물(예를 들어, Ti2O3, Ti3O5, TiO2)로서 존재하고 있어도 되고, ZrㆍREMㆍCa계 산화물 중 적어도 1종과 Ti를 포함하는 복합 산화물의 형태로 존재하고 있어도 된다.It is preferable that the Zr 占 REM 占 Ca based oxide further contains an oxide of Ti. The presence of Ti oxide further promotes in-situ alpha transformation and further enhances the HAZ toughness. The oxide of Ti may be present as a single oxide (e.g., Ti 2 O 3 , Ti 3 O 5 , TiO 2 ), or may be a composite oxide containing at least one of Zr · REM · Ca- Or may be present in the form of.
또한, 본 발명의 강재에는, 상기한 산화물 이외에 황화물, 질화물, 탄화물, 혹은 이들의 복합 화합물 등도 포함되지만, 본 명세서에서는, 강재 중에 포함되는 산화물, 황화물, 질화물, 탄화물, 혹은 이들의 복합 화합물 등을 총칭하여 「모든 개재물」이라 한다.In addition, the steel material of the present invention includes sulfides, nitrides, carbides, or complex compounds thereof in addition to the above-mentioned oxides. In the present specification, however, the oxides, sulfides, nitrides, carbides, Collectively referred to as "all inclusions".
또한, 본 명세서에서는, 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물 중, 원 상당 직경이 0.1∼2㎛인 산화물을 「미세한 산화물」, 원 상당 직경이 3㎛ 초과인 산화물을 「조대한 산화물」, 원 상당 직경이 5㎛ 초과인 산화물을 「초조대한 산화물」이라 각각 칭하고, 이들을 구별하는 경우가 있다. 또한, 상기 특허문헌 4에서는, 원 상당 직경으로 5㎛ 초과의 산화물을 「조대한 산화물」이라 정의하고 있었지만, 본 명세서에서는, 원 상당 직경으로 3㎛ 초과의 산화물을 「조대한 산화물」로 하고 있다.In the present specification, among all the oxide inclusions included in the steel, oxides having a circle equivalent diameter of 0.1 to 2 占 퐉 are referred to as "fine oxides", oxides having a circle equivalent diameter of more than 3 占 퐉 are referred to as "coarse oxides" Oxides having diameters larger than 5 占 퐉 are referred to as " nodular oxides ", respectively, and they are sometimes distinguished from each other. In Patent Document 4, oxides having a circle equivalent diameter exceeding 5 占 퐉 are defined as "coarse oxides". In the present specification, oxides having a circle equivalent diameter of more than 3 占 퐉 are referred to as "coarse oxides" .
본 명세서에 있어서 「대입열 용접의 HAZ 인성이 우수한 강재」라 함은, 강재에 대해, 1450℃에서 5초간 유지한 후, 800℃로부터 500℃까지의 온도를 400초에 냉각하는 열사이클(열이력)을 부여하였을 때(입열 조건 : 1450℃×5초, 냉각 시간 Tc=400초), -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)가 130J 이상을 만족시키는 것을 의미한다. 이 vE-40은 클수록 좋고, 바람직하게는 vE-40이 150J 이상이다. 상기한 열사이클을 특히 「대입열 열이력」이라 칭하는 경우가 있다. 이 열사이클에 의한 입열량은, 상기 특허문헌 1이나 특허문헌 4에 기재된 열사이클에 의한 입열량에 비해 높은 것이며, 그 의미에서, 본 발명의 「대입열 용접」과, 상기 특허문헌 1이나 특허문헌 4에 기재된 「대입열 용접」의 입열 레벨이 다른 것이다.In the present specification, the term " a steel material excellent in HAZ toughness of large heat welding " means a steel material which is held at 1450 캜 for 5 seconds and then subjected to a thermal cycle Means that the absorbed energy (vE- 40 ) at -40 ° C satisfies 130 J or more when the temperature (heat input condition: 1450 ° C. × 5 seconds, cooling time Tc = 400 seconds) is given. The vE -40 may be the greater, preferably at least the vE -40 150J. The above-mentioned heat cycle is sometimes referred to as " large heat history of large heat input. &Quot; The heat input by the heat cycle is higher than the heat input by the heat cycle described in
본 발명에 있어서, 열사이클의 온도를 1450℃로 설정한 것은, HAZ 중 특히 용접 금속에 근접한 부위(본드부라 불리는 경우가 있음)의 열 온도는 1400℃를 초과하여 약 1450℃ 정도로 되는 것을 고려한 것이다.In the present invention, the reason why the temperature of the heat cycle is set to 1450 占 폚 is that the heat temperature of a portion of the HAZ, particularly near the weld metal (sometimes referred to as a bond portion), exceeds 1400 占 폚 to about 1450 占 폚 .
이하, 본 발명을 구성하는 상기 (a)∼(c)의 요건에 대해, 상세하게 설명한다.Hereinafter, the requirements of (a) to (c) constituting the present invention will be described in detail.
[(a) 산화물의 평균 조성에 대해][(a) About the average composition of the oxide]
본 발명의 강재는, 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물(합계가 100%)로서 질량 환산하였을 때에, 평균 조성으로, ZrO2:5∼50%, REM의 산화물(REM을 M의 기호로 나타내면 M2O3):5∼50%, CaO:50% 이하(0%를 포함하지 않음)를 만족시키고 있고, 이에 의해 입내 α 변태의 핵으로서 유효하게 작용하게 된다. 각 산화물의 하한값을 하회하면, 용접시에 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물의 양이 부족하여, HAZ 인성의 향상 작용이 발휘되지 않는다. 한편, 각 산화물의 상한값을 초과하면, 산화물이 조대화되어, 입내 α 변태의 핵으로서 유효하게 작용하는 미세한 산화물의 개수가 적어져, HAZ 인성 향상 작용이 유효하게 발휘되지 않는다.When the composition of all the oxide inclusions contained in the steel material is measured and converted into mass as a single oxide (total amount is 100%), the steel material of the present invention has an average composition of ZrO 2 : 5 to 50%, REM oxide (M 2 O 3 ): 5 to 50% and CaO: 50% or less (excluding 0%) as represented by the symbol M, thereby effectively acting as the nucleus of α-transformation in the mouth. When the lower limit of the respective oxides is less than the lower limit of the respective oxides, the amount of the oxide which becomes the nucleus of the? Transformation at the time of welding is insufficient and the function of improving the HAZ toughness is not exhibited. On the other hand, when the upper limit of the respective oxides is exceeded, the oxides are coarsened, and the number of fine oxides effectively acting as nuclei of the in-gauge alpha transformation is decreased, and the HAZ toughness improving action is not effectively exerted.
상기 ZrO2는, 5% 이상이고, 바람직하게는 8% 이상, 보다 바람직하게는 10% 이상이다. 한편, 상한은 50%이고, 바람직한 상한은 45%, 보다 바람직한 상한은 40%이다.The ZrO 2 content is 5% or more, preferably 8% or more, and more preferably 10% or more. On the other hand, the upper limit is 50%, the preferable upper limit is 45%, and the more preferable upper limit is 40%.
상기 REM의 산화물은, 5% 이상이고, 바람직하게는 10% 이상, 보다 바람직하게는 13% 이상이다. 한편, 상한은 50%이고, 바람직한 상한은 45%, 보다 바람직한 상한은 40%이다. 또한, REM의 산화물은, REM을 기호 M으로 나타내면, 강재 중에 M2O3, M3O5, MO2 등의 형태로 존재하지만, 본 발명에서는, REM의 산화물을 모두 M2O3으로 환산하였을 때의 양을 의미한다.The oxide of the REM is at least 5%, preferably at least 10%, and more preferably at least 13%. On the other hand, the upper limit is 50%, the preferable upper limit is 45%, and the more preferable upper limit is 40%. In addition, an oxide of REM are, represents the REM into symbols M, M 2 O 3, M 3 O 5, in the form of MO 2 and so on in the steel, however, in the present invention, in terms of both an oxide of REM as M 2 O 3 Of the total amount of water.
상기 CaO는, 입내 α 변태의 핵으로서 유효하게 작용하지만, 과잉으로 포함되면 오히려 입내 α 변태능이 떨어진다. 또한, CaO가 과잉으로 포함되면 주조시에 사용하는 노즐의 용손을 야기한다. 따라서 상한은 50%로 하고, 바람직하게는 45% 이하, 보다 바람직하게는 40% 이하, 특히 바람직하게는 30% 이하로 한다. 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, CaO는 3% 이상 함유하고 있는 것이 바람직하다. CaO는, 보다 바람직하게는 5% 이상, 더욱 바람직하게는 10% 이상으로 한다.The above-mentioned CaO effectively acts as the nucleus of the? -Form transformation in the mouth, but if it is contained in excess, the? -Faturation of the mouth is deteriorated. In addition, if CaO is contained excessively, it causes a loss of the nozzle used in casting. Therefore, the upper limit is set to 50%, preferably 45% or less, more preferably 40% or less, particularly preferably 30% or less. In order to effectively exhibit the above-mentioned action, CaO is preferably contained in an amount of 3% or more. CaO is more preferably 5% or more, and further preferably 10% or more.
또한, 모든 산화물계 개재물의 조성의 나머지의 성분은 특별히 한정되지 않고, 본 발명의 강재 중에 포함되는 산화물 형성 원소의 산화물(예를 들어, SiO2, Al2O3, MnO 등)을 들 수 있다.The remaining components of the composition of all the oxide inclusions are not particularly limited, and oxides of the oxide forming elements (for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , MnO, and the like) contained in the steel material of the present invention .
상기 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성은, 강재의 표면을 예를 들어 전자선 마이크로 프로브 X선 분석계(Electron Probe X-ray Micro Analyzer ; EPMA)에 의해 관찰하고, 관찰 시야 내에 확인되는 산화물을 정량 분석하여 측정할 수 있다. 측정 조건의 상세는, 후기하는 실시예의 란에서 설명한다.The composition of all the oxide inclusions contained in the steel material can be determined by observing the surface of the steel material with, for example, an electron probe micro-probe micro-analyzer (EPMA) Analysis can be performed. The details of the measurement conditions are described in the column of the later-described embodiments.
[(b) 모든 개재물의 입도 분포에 대해][(b) About particle size distribution of all inclusions]
다음에, 본 발명을 특징짓는 모든 개재물의 개수와 크기에 대해 설명한다. 본 발명의 강재는,Next, the number and size of all the inclusions that characterize the present invention will be described. In the steel material of the present invention,
(i) 원 상당 직경으로 0.1∼2㎛의 미세한 개재물이 관찰 시야 면적 1㎟당 120개 이상이고,(i) fine inclusions having a circle-equivalent diameter of 0.1 to 2 占 퐉 are 120 or more per 1 mm2 of observation field area,
(ii) 원 상당 직경으로 3㎛를 초과하는 조대한 산화물이 관찰 시야 면적 1㎟당 5.0개 이하이고, 또한,(ii) coarse oxide having a circle-equivalent diameter exceeding 3 占 퐉 is 5.0 or less per 1 mm2 of observation field area,
(iii) 원 상당 직경으로 5㎛를 초과하는 초조대한 산화물이 관찰 시야 면적 1㎟당 5.0개 이하(iii) An oxide having a pore equivalent diameter exceeding 5 占 퐉 is observed at an observation field area of not more than 5.0
의 전부를 만족시키는 것이다. 특히 본 발명에서는, 원 상당 직경(입경)이 큰 산화물에 대해, 상기 (ii) 및 상기 (iii)의 양쪽을 규정한 것에 최대의 특징이 있다.Of the present invention. Particularly, the present invention is characterized in that both of (ii) and (iii) are specified for an oxide having a large circle-equivalent diameter (particle diameter).
여기서, 상기 (ii) 및 상기 (iii)의 요건을 모두 만족시킨다고 하는 것은, 곧, 입경이 3㎛ 초과 5㎛ 이하인 산화물의 개수가 5.0개 이하로 적은 것을 의미하고 있다. 즉, 본 발명에 의한 대입열 열이력을 받은 경우라도 vE-40≥130J로 매우 높은 HAZ 인성을 확보하기 위해서는, 상기 특허문헌 4에서는 전혀 착안하고 있지 않았던 「입경 3㎛ 초과 5㎛ 이하」의 산화물의 저감이 극히 중요하고, 당해 범위의 산화물의 개수를 제어할 수 없는 경우는, 당해 산화물이 취성 파괴의 기점으로 되어 HAZ 인성이 떨어지는 것이, 본 발명자들의 검토 결과에 의해 처음으로 밝혀졌다.Here, when all of the requirements (ii) and (iii) are satisfied, it means that the number of oxides having a particle diameter of more than 3 m but not more than 5 m is 5.0 or less. That is, in order to secure a very high HAZ toughness of vE -40 & ge; 130J even when receiving the history of the large-heat heat according to the present invention, the oxide having an " Is extremely important and it is not possible to control the number of oxides within the range, it has been found for the first time that the oxide becomes a starting point of brittle fracture and the HAZ toughness is lowered by the inventors of the present invention.
이하, 실시예의 하기 표 5, 표 6을 참조하면서, 상기 (ii) 및 상기 (iii)의 기술적 의의를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical significance of (ii) and (iii) above will be described in detail with reference to Tables 5 and 6 of the embodiment.
하기 표 5의 No.1∼32는, 본 발명에서 규정하는 요건을 모두 만족시키는 예이다. 상기 (ii) 및 상기 (iii)에 착안하여 검토하면, No.1∼32 중 5㎛ 초과의 산화물 수가 가장 많은 No.5(1.440개)에서도 3㎛ 초과의 산화물 수는 4.64개로 억제되어 있어, 그 결과, 양호한 HAZ 인성을 확보할 수 있다.Nos. 1 to 32 of Table 5 below are examples satisfying all the requirements specified in the present invention. Considering the above (ii) and (iii), the number of oxides in excess of 3 占 퐉 was suppressed to 4.64 even in No. 5 (1.440 pieces), which had the largest number of oxides in excess of 5 占 퐉 among the Nos. 1 to 32, As a result, good HAZ toughness can be secured.
한편, 하기 표 6의 No.35∼38, 49, 53, 54, 61은, 상기 (iii)의 요건을 만족시키지만, 상기 (ii)의 요건을 만족시키지 않는 예이다. 상세하게는, 5㎛ 초과의 산화물은 0.440∼2.250개로, 5.0개 이하로 억제되어 있지만, 3㎛ 초과의 산화물은 5.0개를 초과하여, 5.71∼10.65개로 증가되어 있어, 그 결과, 원하는 HAZ 인성이 얻어지지 않았다.On the other hand, Nos. 35 to 38, 49, 53, 54 and 61 in the following Table 6 satisfy the above requirement (iii) but do not satisfy the requirement (ii). In detail, the number of oxides in excess of 5 占 퐉 is 0.440 to 2.250, which is suppressed to 5.0 or less, but the number of oxides in excess of 3 占 퐉 is increased from 5.0 to 5.71 to 10.65, Was not obtained.
여기서, 상기 No.35∼38, 49, 53, 54, 61은, 상기 (iii)의 요건을 만족시킨다고 하는 점에 있어서 상기 특허문헌 4의 범위에 포함되는 것이지만, 특허문헌 4의 범위 내에 포함되는 것이라도, 상기 (ii)의 요건을 만족시키지 않는 것은, 본 발명에서 규정하는 원하는 HAZ 인성을 달성할 수 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 상기 (iii) 외에 원하는 HAZ 인성을 확보하기 위한 요건으로서, 상기 (ii)를 더 규정한 것이다.The above Nos. 35 to 38, 49, 53, 54, and 61 are included in the scope of Patent Document 4 in that they satisfy the above requirement (iii) , It can be understood that the desired HAZ toughness specified in the present invention can not be achieved if the requirement (ii) is not satisfied. Therefore, in the present invention, (ii) is further defined as a requirement for ensuring desired HAZ toughness in addition to (iii).
또한, 상기 (ii) 및 상기 (iii)의 요건으로부터, 원하는 HAZ 인성 달성에는, 특히 3㎛ 초과 5㎛ 이하의 산화물의 개수가 깊이 관여하고 있는 것이 파악된다. 즉, 제조 조건에 따라서는 3㎛ 초과 5㎛ 이하의 극히 좁은 범위에 산화물이 5.0개를 초과하여 존재하는 경우가 있지만, 가령, 상기 (i)의 미세 영역의 개수를 다수 증대시켜 상기 (iii)의 초조대 영역의 개수를 저감시켰다고 해도, 3㎛ 초과 5㎛ 이하의 조대 영역에 5.0개 초과의 산화물이 존재하는 것만으로, 원하는 HAZ 인성이 얻어지지 않는 것은, 본 발명자들에게 있어서도 예상 밖의 발견이었다.It is also understood from the requirements of (ii) and (iii) above that the desired HAZ toughness is particularly deeply involved in the number of oxides of more than 3 [mu] m and not more than 5 [mu] m. That is, depending on the production conditions, there may be more than 5.0 oxides in an extremely narrow range exceeding 3 占 퐉 and 5 占 퐉 or less. For example, the number of the fine regions of (i) It was unexpectedly found by the present inventors that the desired HAZ toughness could not be obtained merely by the presence of more than 5.0 oxides in the coarse region exceeding 3 탆 and 5 탆 or less .
상기 (ii) 및 상기 (iii)의 양쪽을 만족시킴으로써, 왜 원하는 HAZ 인성을 확보할 수 있는 것인지에 대해 상세한 메커니즘은 불분명하지만, 1400℃를 초과하여 1450℃로 되면 TiN의 소실이 가속적으로 진행되어 인성이 저하된다. 그러나 3㎛ 초과 5㎛ 이하의 산화물을 저감시킴으로써, 이러한 인성 저하를 억제할 수 있는 것이라 생각된다.The detailed mechanism of why the desired HAZ toughness can be ensured by satisfying both (ii) and (iii) above is unclear, but when the temperature exceeds 1400 ° C and reaches 1450 ° C, the disappearance of TiN accelerates Toughness is lowered. However, it is considered that such decrease in toughness can be suppressed by reducing oxides of 3 m or more and 5 m or less.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 상기 (ii) 및 상기 (iii)의 요건을 동시에 만족시키는 것이 필요하다. 즉, 입경이 3㎛ 초과인 조대한 산화물의 개수는 5.0개 이하로 하고, 또한 입경이 5㎛ 초과인 초조대한 산화물의 개수는 5.0개 이하로 한다. 이들의 개수는 적으면 적을수록 좋고, 모든 경우에, 바람직하게는 3.0개 이하, 보다 바람직하게는 2.0개 이하, 특히 바람직하게는 1.0개 이하, 가장 바람직하게는 0개이다. 상세하게는, 양자의 밸런스도 포함하여 적절하게 제어하는 것이 바람직하고, 본 발명의 범위 내(모두 5.0개 이하)에 있어서, 입경이 3㎛ 초과인 조대한 산화물보다도 입경이 5㎛ 초과인 초조대한 산화물의 개수를 적게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 초조대한 산화물의 개수는 하한(0개)에 근접할수록 좋고, 약 1.0개 이하가 바람직하고, 한없이 0개에 가까운 쪽이 가장 바람직한 것에 대해, 조대한 산화물의 개수는, 상한(5.0개)에 가까워도 되고, 약 4.0개 이하라도 바람직하게 사용된다.As described above, in the present invention, it is necessary to satisfy the requirements of (ii) and (iii) simultaneously. That is, the number of coarse oxides having a grain size of more than 3 占 퐉 is 5.0 or less, and the number of grains having a grain size exceeding 5 占 퐉 is 5.0 or less. The number of these groups is preferably as small as possible, and in all cases, preferably 3.0 or less, more preferably 2.0 or less, particularly preferably 1.0 or less, and most preferably 0. In detail, it is preferable to appropriately control both of them, and in the range of the present invention (5.0 or less in all), it is preferable that the grain size is larger than 5 占 퐉 It is preferable to reduce the number of oxides. Concretely, the number of rough oxide is preferably as close as possible to the lower limit (0), more preferably not more than about 1.0, and most preferably not more than zero, while the number of coarse oxides is not more than 5.0 ), Or about 4.0 or less may be preferably used.
또한, 원 상당 직경으로 3㎛를 초과하는 산화물의 개수와 5㎛를 초과하는 산화물의 개수는, 강재의 단면을, 예를 들어 EPMA에 의해 관찰하고, 관찰 시야 내에 확인되는 개재물의 성분 조성을 정량 분석하여, 산소 함유량이 5% 이상인 개재물을 산화물로 하고, 상기 산화물의 원 상당 직경을, 예를 들어 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰하여 측정하여 구하면 된다.The number of oxides having a circle equivalent diameter exceeding 3 占 퐉 and the number of oxides exceeding 5 占 퐉 can be measured by observing the cross section of the steel material with, for example, EPMA and quantitatively analyzing the composition of the inclusions identified in the observation field of view , And the inclusion having an oxygen content of 5% or more is used as an oxide, and the circle equivalent diameter of the oxide is measured and observed by, for example, a scanning electron microscope (SEM).
이상, 본 발명을 특징짓는 상기 (ii) 및 상기 (iii)에 대해 상세하게 서술하였다.Above, (ii) and (iii), which characterize the present invention, have been described in detail.
본 발명의 강재에 있어서는, 상기 (i)에서 규정하는 바와 같이, 원 상당 직경이 0.1∼2㎛인 미세한 개재물을 관찰 시야 면적 1㎟당 120개 이상으로 할 필요가 있다. 미세한 개재물의 개수는 관찰 시야 면적 1㎟당 120개 이상으로 하고, 바람직하게는 1㎟당 200개 이상, 보다 바람직하게는 1㎟당 500개 이상, 더욱 바람직하게는 1㎟당 700개 이상이다.In the steel material of the present invention, as described in (i) above, it is necessary to set the number of fine inclusions having a circle-equivalent diameter of 0.1 to 2 탆 to 120 or more per observation field area of 1 mm 2. The number of fine inclusions is not less than 120 per 1 mm 2 of observation field area, preferably not less than 200 per mm 2, more preferably not less than 500 per mm 2, more preferably not less than 700 per mm 2.
또한, 원 상당 직경으로 0.1∼2㎛의 미세한 개재물의 개수는, 강재의 단면을, 예를 들어 SEM에 의해 관찰하여 측정하여 구하면 된다.The number of fine inclusions having a circle equivalent diameter of 0.1 to 2 占 퐉 may be determined by observing the cross section of the steel material by, for example, SEM.
본 발명의 강재에서는, 원 상당 직경으로 0.1㎛ 미만의 개재물은, 개재물 분산에 의한 HAZ 인성 향상 작용에 거의 기여하지 않으므로, 상기 개재물의 개수에는 포함하고 있지 않다.In the steel material of the present invention, inclusions having a circle-equivalent diameter of less than 0.1 占 퐉 do not contribute to the HAZ toughness-improving action by inclusion dispersion, and thus are not included in the number of inclusions.
상기 「원 상당 직경」이라 함은, 개재물(산화물을 포함함)의 면적이 동등해지도록 상정한 원의 직경으로, SEM 관찰면 상에서 확인되는 것이다.The " circle equivalent diameter " is the diameter of a circle assumed to make the areas of the inclusions (including the oxide) equal to each other, and is confirmed on the SEM observation surface.
[(c) REM/Zr비가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율 및 (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)비가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca, 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율에 대해][(c) REM, Zr, Al, Ca, and Ti-containing inclusions satisfying the number ratio of REM and Zr-containing inclusions I satisfying the REM / Zr ratio of 0.6 to 1.4 and the ratio (REM + Zr) / (Al + Ca + About the number ratio of II]
본 발명의 강재는, 모든 개재물의 개수와 크기가 적절하게 조정되어 있는 것에 더하여, 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 모든 개재물의 개수에 대해,In the steel material of the present invention, the number and the size of all the inclusions are appropriately adjusted, and when the composition of all the inclusions contained in the steel is measured,
(c-1) REM과 Zr의 몰비(REM/Zr)가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I(이하, 단순히, 개재물 I라 하는 경우가 있음)의 개수 비율이 30% 이상이거나,(c-1) the ratio of the number of REM and Zr-containing inclusions I (hereinafter simply referred to as inclusions I) satisfying the molar ratio (REM / Zr) of REM / Zr of 0.6 to 1.4 is 30%
(c-2) REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca 및 Ti 함유 개재물 II(이하, 단순히, 개재물 II라고 하는 경우가 있음)의 개수 비율이 40% 이상임으로써, HAZ 인성이 한층 더 높아지게 된다.Zr, Al, Ca, and Ti containing inclusions satisfying the following formula (c-2): the total molar number of REM and Zr and the total molar ratio of Al, Ca and Ti [ II (hereinafter, sometimes simply referred to as " inclusion II ") is 40% or more, HAZ toughness is further increased.
상기 (c-1) 및 (c-2)의 요건은, 적어도 어느 한쪽을 만족시키고 있으면 되고, 물론 양쪽을 만족시키고 있어도 된다.At least one of the requirements (c-1) and (c-2) may be satisfied, and both of them may be satisfied.
상기 (c-1)의 요건은, 입내 α 변태 핵 생성 원소(REM, Zr 및 Ca) 중, REM 및 Zr을 함유하는 개재물에 대해, 원하는 HAZ 인성을 실현하기 위한 REM/Zr의 몰비 및 상기 개재물 I의 개수 비율을 특정한 것이다. 한편, 상기 (c-2)의 요건은, 입내 α 변태 핵 생성 원소(Zr, REM 및 Ca) 및 개재물을 구성하는 다른 원소(Ti 및 Al)를 함유하는 개재물에 대해, 원하는 HAZ 인성을 실현하기 위한 (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)의 몰비 및 상기 개재물 II의 개수 비율을 특정한 것이다.The requirement (c-1) is that the inclusion ratio of REM / Zr to the inclusions containing REM and Zr among the α-transformation nucleation elements (REM, Zr and Ca) I is the number ratio. On the other hand, the requirement of the above (c-2) is to realize the desired HAZ toughness for the inclusions containing the? -Conjugated nucleating elements (Zr, REM and Ca) in the grain and the other elements (Ti and Al) constituting the inclusions (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) and the ratio of the number of the inclusions II.
즉, 후기하는 실시예에서 명백하게 하는 바와 같이, 상기 (a), (b)의 요건이 거의 동일해도 강재의 인성값에 편차가 발생하는 것이 판명되었다. 즉, 상기 (a), (b)에서 규정하는 바와 같이, 산화물의 평균 조성 및 개재물의 크기와 입도 분포를 제어함으로써, 대입열량으로 용접을 행하여도 -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)는 100J 이상을 달성할 수 있지만, 상기 (a), (b)에 더하여 상기 (c-1)에서 규정하는 개재물 I의 개수 비율 및/또는 상기 (c-2)에서 규정하는 개재물 II의 개수 비율을 제어함으로써, vE-40은 130J 이상을 달성할 수 있다.That is, as apparent from the later examples, it has been found that even if the requirements of (a) and (b) are almost the same, a variation occurs in the toughness of the steel. That is, (a), (b), by controlling the composition and the average size and particle size distribution of the inclusions of the oxide, the absorption energy in Fig -40 ℃ subjected to heat welding by substituting (vE -40, as defined in ) Can achieve 100J or more. However, in addition to the above (a) and (b), the ratio of the number of inclusions I specified in (c-1) and / By controlling the ratio, vE- 40 can achieve 130 J or more.
상기 (c-1)에 대해, 예를 들어 하기 표 5에 나타내는 No.2와 하기 표 6에 나타내는 No.33은, 상술한 (b)의 모든 개재물의 입도 분포는 대체로 동일함에도 불구하고, -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)에는 42J의 차가 발생하고 있었다. 따라서, 본 발명자들이 더욱 검토를 거듭한 결과, 개재물을 구성하는 REM 및 Zr에 대해, Zr에 대한 REM의 몰비(REM/Zr)가 0.6∼1.4를 만족시키는 개재물 I의 모든 개재물에 대한 개수 비율이 30% 이상으로 제어된 것(상기 No.2)은, 입내 α 변태능이 우수하여, HAZ 인성이 양호하지만, 상기 비를 만족시키는 개재물 I의 개수 비율이 30% 미만인 것(상기 No.33)에서는 원하는 HAZ 인성을 확보할 수 없는 것을 알 수 있었다. REM과 Zr은, 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물을 생성시키는 원소로, 모든 개재물에 대한 상기 개재물 I의 개수 비율과, HAZ 인성의 관계는, 양호한 상관 관계를 갖고 있는 것이 판명되어, 상기 (c-1)의 요건을 규정하였다. 즉, REM/Zr 비가 0.6을 하회하거나, REM/Zr 비가 1.4를 초과하는 개재물에 비하면, REM/Zr 비가 0.6∼1.4를 만족시키고 있는 개재물 I는, 입내 α 변태능이 우수하므로, HAZ에 있어서의 금속 조직을 한층 더 미세화하여, HAZ 인성을 향상시키는 데 기여하는 것을 알 수 있었다.With respect to (c-1), for example, No. 2 shown in Table 5 below and No. 33 shown in Table 6 below, although the particle size distribution of all inclusions in the above-mentioned (b) A difference of 42 J was generated in the absorption energy (vE- 40 ) at 40 캜. Therefore, as a result of further investigations by the present inventors, it has been found that the number ratio of all the inclusions of the inclusions I satisfying the molar ratio (REM / Zr) of REM to Zr of 0.6 to 1.4 with respect to REM and Zr constituting the inclusions is (No. 2 above) was excellent in the in-line a transformation ability and HAZ toughness, but the number ratio of the inclusions I satisfying the above ratio was less than 30% (the above No. 33) It was found that the desired HAZ toughness could not be secured. REM and Zr are elements that generate oxides which are nuclei of the in-phase a transformation. It is found that the relationship between the number ratio of the inclusions I to all inclusions and the HAZ toughness has a good correlation, and (c -1). That is, the inclusions I having a REM / Zr ratio of 0.6 to 1.4 or a ratio of REM / Zr ratio of 1.4 or more to the inclusions satisfying the REM / Zr ratio of 0.6 to 1.4 are excellent in the in- And further contributes to improving the HAZ toughness by making the structure finer.
그리고, 모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 I의 개수 비율을 30% 이상으로 함으로써, 대입열량으로 용접을 행하여도 -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)는 130J 이상을 달성할 수 있다. 모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 I의 개수 비율은 많을수록 좋고, 바람직하게는 40% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상이다. 상기 개재물 I의 개수 비율은 많을수록 좋고, 가장 바람직하게는 100%이다.By setting the ratio of the number of inclusions I to the total number of inclusions to 30% or more, the absorption energy (vE- 40 ) at -40 캜 can be 130 J or more even if welding is carried out with a large heat quantity. The number ratio of the inclusions I to the total number of inclusions is preferably as high as possible, preferably at least 40%, more preferably at least 50%. The number ratio of the inclusions I is preferably as large as possible, and most preferably 100%.
상기 (c-2)에 대해서도 상기 (c-1)와 마찬가지로, 예를 들어 하기 표 5에 나타내는 No.17과 하기 표 6에 나타내는 No.51은, 상술한 (b)의 모든 개재물의 입도 분포는 대체로 동일함에도 불구하고, -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)에는 36J의 차가 발생하고 있었다. 따라서 본 발명자들이 더욱 검토를 거듭한 결과, 개재물을 구성하는 REM, Zr, Ti, Ca 및 Al에 대해, REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]가 0.5∼1.2를 만족시키는 개재물 II의 모든 개재물에 대한 개수 비율이 40% 이상으로 제어된 것(상기 No.17)은, 입내 α 변태가 촉진되어, HAZ 인성이 양호해지지만, 상기 비를 만족시키는 개재물 II의 개수 비율이 40% 미만인 것(상기 No.51)에서는 원하는 HAZ 인성을 확보할 수 없는 것을 알 수 있었다.As in the case of (c-1) above, for Example (c-2), for example, No. 17 shown in Table 5 below and No. 51 shown in Table 6 below have a particle size distribution (VE- 40 ) at -40 DEG C, a difference of 36J was generated. Therefore, the inventors of the present invention have found that the ratio [REM + Zr) / (REM + Zr) of the total moles of REM and Zr to the total moles of Al, Ca, and Ti with respect to REM, Zr, Ti, (Al + Ca + Ti)] of 0.5 to 1.2 was controlled to be 40% or more for all inclusions of the inclusions II (No. 17 above), the in-line a transformation was promoted and the HAZ toughness was improved, It was found that the desired HAZ toughness could not be secured in the case where the number ratio of the inclusions II satisfying the above ratio was less than 40% (the above No. 51).
(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti) 비가 상기 범위를 만족시키고 있는 개재물 II는, 입내 α 변태의 핵으로 되는 원소 중 REM과 Zr이, 개재물을 구성하는 다른 원소(Al, Ca, Ti)와의 관계에서 적절하게 제어되어 있으므로, 입내 α 변태가 촉진되어, HAZ에 있어서의 금속 조직이 한층 더 미세화되므로, HAZ 인성이 향상된다.(REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) ratio satisfies the above-mentioned range, REM and Zr among the elements serving as nuclei of the in-gauge alpha transformation are suitably selected in relation to other elements (Al, Ca, Ti) constituting the inclusions So that the in-plane alpha transformation is promoted, and the metal structure in the HAZ is further refined, so that the HAZ toughness is improved.
즉, 강 중에 분산되어 있는 개재물의 성분 조성과 HAZ 인성의 관계에 대해 검토한 바, HAZ에 있어서 입내 α를 생성시킴으로써 금속 조직을 미세화하기 위해서는, 입내 α 변태의 핵으로 되는 개재물 자체가, α상과 양호한 정합성을 갖고 있어야 한다. α상과의 정합성이 양호한 개재물로서는, REM과 Zr에 더하여 Ti를 함유하는 개재물이 유효한 것이 본 발명자들의 실험에 의해 명백해졌다. 그러나 REM, Zr 및 Ti를 함유하는 개재물을 기점으로 하여 생성된 입내 α가, 그 후의 오스테나이트 상 중에서 성장하기 위해서는, REM, Zr 및 Ti를 함유하는 개재물 자체와 오스테나이트 상의 정합성도 양호한 것이 요망된다. 따라서 본 발명자들은, REM, Zr 및 Ti를 함유하는 개재물과, 오스테나이트 상의 정합성을 개선하기 위해 더욱 검토한 바, 개재물의 융점을 제어하면, 입내 α 변태를 제어할 수 있다는 지식이 얻어졌다. 즉, 용접시에, 개재물이 오스테나이트 상 중에서 일단 용융되면, 용융된 개재물과 오스테나이트 상의 친화성이 양호해져, 냉각 과정에 있어서 개재물은 주위의 오스테나이트 상과 정합성을 유지하면서 결정화된다. 더욱 온도가 저하되면 α상이 생성되기 시작하지만, 그것은 α와의 정합성이 양호한 개재물로부터 우선적으로 생성되고, 개재물로부터 생성된 α는 오스테나이트와도 정합성이 양호하므로, 입내 α 변태가 촉진되어, 결정의 미세화에 의한 HAZ 인성의 향상 효과가 향수된다.That is, as a result of examining the relationship between the composition of the inclusions dispersed in the steel and the HAZ toughness, in order to make the metal structure finer by generating the in-gaseous α in the HAZ, And good coherence. It has been clarified by experiments of the present inventors that inclusions containing Ti in addition to REM and Zr are effective as inclusions having good compatibility with the? phase. However, in order to grow the ingot? Generated from the inclusions containing REM, Zr and Ti as starting points in the subsequent austenite phase, it is desired that the inclusions containing REM, Zr and Ti and the austenite phase consistency are also good . Therefore, the present inventors have further studied to improve the consistency of the austenite phase with inclusions containing REM, Zr and Ti, and it was learned that controlling the melting point of the inclusions can control the? -Formation in the grain. That is, when the inclusions are once melted in the austenite phase at the time of welding, the affinity between the melted inclusions and the austenite phase becomes good, and in the cooling process, the inclusions are crystallized while maintaining consistency with the surrounding austenite phase. When the temperature is further lowered, the alpha phase starts to be generated, but it is preferentially produced from the inclusions having good compatibility with alpha, and the alpha produced from the inclusions is also good with the austenite so that the alpha transformation is promoted, The effect of improving the toughness of the HAZ is improved.
따라서 본 발명자들은, REM, Zr 및 Ti를 함유하는 개재물에 대해, 융점이 낮아지는 성분 조성 영역을 발견하기 위해, 고온 레이저 현미경을 사용하여 개재물의 융점 거동을 조사하였다. 그 결과, REM, Zr 및 Ti를 함유하는 개재물의 융점은, Ca와 Al의 함유량에 영향을 받아, 이들 원소의 몰수 환산에 기초하는 (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti) 비가 0.5∼1.2의 범위인 경우에는, 개재물의 융점이 국소적으로 저하되어, 입내 α 변태능이 높아지는 것이 판명되었다.Therefore, the present inventors investigated the melting point behavior of inclusions using a high-temperature laser microscope in order to find a component composition region where the melting point is lowered for inclusions containing REM, Zr and Ti. As a result, when the ratio of (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) based on moles conversion of these elements is in the range of 0.5 to 1.2, the melting point of the inclusions containing REM, Zr and Ti is influenced by the content of Ca and Al , It has been found that the melting point of the inclusions is locally lowered and the intramolecular α-transformation ability is increased.
즉, (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti) 비가 0.5를 하회하거나, (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti) 비가 1.2를 초과하는 개재물에 비하면, (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)가 0.5∼1.2를 만족시키고 있는 개재물 II는, 입내 α 변태능이 우수하므로, HAZ에 있어서의 금속 조직을 한층 더 미세화하여, HAZ 인성을 향상시키는 데 기여하는 것을 알 수 있었다.That is, the inclusion II, which satisfies (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) ratio of 0.5 or less compared to inclusions having a ratio of (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) of less than 0.5 or a ratio of (REM + Zr) / It is found that the metal structure in the HAZ is made finer and the HAZ toughness is improved.
상기 강재에 포함되는 개재물의 조성은, 강재의 단면을, 예를 들어 EPMA에 의해 관찰하여, 관찰 시야 내에 확인되는 개재물의 성분 조성을 정량 분석하여 구하면 되고, 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정한 후, 모든 개재물의 개수에 차지하는 상기 개재물 I의 개수 비율 및 상기 개재물 II의 개수 비율을 구하면 된다. 또한, 본 발명의 강재에서는, 원 상당 직경이 0.1㎛ 이상인 개재물에 대해 그 조성을 정량 분석한다. 원 상당 직경이 0.1㎛ 미만인 개재물은, 지나치게 작아 고정밀도로 정량 분석할 수 없기 때문이다.The composition of the inclusions contained in the steel can be obtained by quantitatively analyzing the composition of the inclusions identified in the observation field by observing the cross section of the steel with, for example, EPMA and measuring the composition of all the inclusions contained in the steel , The ratio of the number of inclusions I to the total number of inclusions, and the ratio of the number of inclusions II. Further, in the steel material of the present invention, the composition of the inclusions having a circle equivalent diameter of 0.1 탆 or more is quantitatively analyzed. Inclusions having a circle-equivalent diameter of less than 0.1 mu m are too small and can not be quantitatively analyzed with high accuracy.
다음에, 본 발명의 강재(모재)에 있어서의 성분 조성에 대해 설명한다. 본 발명의 강재는, 기본 성분으로서, C:0.02∼0.15%, Si:0.5% 이하(0%를 포함하지 않음), Mn:2.5% 이하(0%를 포함하지 않음), P:0.03% 이하(0%를 포함하지 않음), S:0.02% 이하(0%를 포함하지 않음), Al:0.050% 이하(0%를 포함하지 않음), N:0.010% 이하(0%를 포함하지 않음), Ti:0.005∼0.10%, Zr:0.0005∼0.050%, REM:0.0003∼0.015% 및 Ca:0.0003∼0.010%를 함유하고 있다. 이러한 범위를 정한 이유는 이하와 같다.Next, the composition of the steel material (base material) of the present invention will be described. The steel material of the present invention contains as main components C: 0.02 to 0.15%, Si: 0.5% or less (not including 0%), Mn: not more than 2.5% (not including 0%), P: (Not including 0%), S: not more than 0.02% (not including 0%), Al: not more than 0.050% (not including 0%), N: not more than 0.010% (not including 0% 0.005 to 0.10% of Ti, 0.0005 to 0.050% of Zr, 0.0003 to 0.015% of REM, and 0.0003 to 0.010% of Ca. The reason for setting this range is as follows.
C는, 강재(모재)의 강도를 확보하기 위해 빠뜨릴 수 없는 원소로, 0.02% 이상 함유시킬 필요가 있다. C량은, 바람직하게는 0.04% 이상, 보다 바람직하게는 0.05% 이상으로 한다. 그러나 C량이 0.15%를 초과하면, 용접시에 HAZ에 섬 형상 마르텐사이트(MA)가 많이 생성되어 HAZ의 인성 열화를 초래할 뿐만 아니라, 용접성에도 악영향을 미친다. 따라서, C량은 0.15% 이하, 바람직하게는 0.10% 이하, 보다 바람직하게는 0.08% 이하로 한다.C is an indispensable element in order to secure the strength of the steel material (base material), and it is necessary to contain 0.02% or more. The amount of C is preferably 0.04% or more, and more preferably 0.05% or more. However, when the amount of C exceeds 0.15%, a large amount of island-shaped martensite (MA) is generated in the HAZ at the time of welding, resulting in deterioration of toughness of the HAZ, and also adversely affecting weldability. Therefore, the C content is 0.15% or less, preferably 0.10% or less, and more preferably 0.08% or less.
Si는, 탈산 작용을 갖는 동시에, 고용 강화에 의해 강재(모재)의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Si는, 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Si는, 보다 바람직하게는 0.05% 이상, 더욱 바람직하게는 0.1% 이상 함유시키는 것이 좋다. 그러나 Si량이 0.5%를 초과하면, 강재의 용접성이나 인성이 떨어지므로, Si량은 0.5% 이하로 억제할 필요가 있다. Si량은, 바람직하게는 0.3% 이하, 보다 바람직하게는 0.25% 이하, 더욱 바람직하게는 0.21% 이하로 한다.Si is an element having a deoxidizing action and contributing to the improvement of the strength of the steel material (base material) by solid solution strengthening. In order to exhibit such an effect effectively, Si is preferably contained in an amount of 0.01% or more. The Si content is more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.1% or more. However, if the amount of Si exceeds 0.5%, the weldability and toughness of the steel become poor, so the Si content needs to be suppressed to 0.5% or less. The amount of Si is preferably 0.3% or less, more preferably 0.25% or less, further preferably 0.21% or less.
Mn은, 강재(모재)의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 그러나 Mn량이 2.5%를 초과하면, 강재(모재)의 용접성을 떨어뜨린다. 따라서, Mn량은, 2.5% 이하로 억제할 필요가 있다. Mn량은, 바람직하게는 2.30% 이하, 보다 바람직하게는 2.0% 이하로 한다. 또한, 상술한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Mn은, 0.2% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Mn량은, 보다 바람직하게는 0.40% 이상, 더욱 바람직하게는 0.60% 이상, 특히 바람직하게는 0.8% 이상으로 한다.Mn is an element contributing to improvement of the strength of the steel material (base material). However, if the Mn content exceeds 2.5%, the weldability of the steel material (base material) is lowered. Therefore, it is necessary to suppress the Mn content to 2.5% or less. The amount of Mn is preferably 2.30% or less, and more preferably 2.0% or less. In order to effectively exhibit the above-mentioned effect, Mn is preferably contained in an amount of not less than 0.2%. The Mn content is more preferably 0.40% or more, further preferably 0.60% or more, particularly preferably 0.8% or more.
P는, 편석되기 쉬운 원소로, 특히 강재 중의 결정립계에 편석되어 HAZ 인성을 떨어뜨린다. 따라서, P량은 0.03% 이하로 억제할 필요가 있다. P량은, 바람직하게는 0.02% 이하, 보다 바람직하게는 0.015% 이하로 한다. 또한, P는, 통상 불가피적으로 0.001% 정도 함유하고 있다.P is an element that is susceptible to segregation, and is segregated in grain boundaries, particularly in the steel, thereby reducing HAZ toughness. Therefore, it is necessary to suppress the P content to 0.03% or less. The P content is preferably 0.02% or less, more preferably 0.015% or less. In addition, P usually contains about 0.001% inevitably.
S는, Mn과 결합하여 황화물(MnS)을 생성하여, 모재의 인성이나 판 두께 방향의 연성을 떨어뜨리는 유해한 원소이다. 또한, S가 La나 Ce 등의 REM과 결합하여 REM의 황화물(예를 들어, LaS나 CeS 등)을 생성하면, REM의 산화물의 생성이 저해되므로, HAZ 인성이 떨어진다. 따라서, S량은 0.02% 이하로 억제할 필요가 있다. S량은, 바람직하게는 0.015% 이하, 보다 바람직하게는 0.010% 이하, 더욱 바람직하게는 0.006% 이하로 한다. 또한, S는, 통상 불가피적으로 0.0005% 정도 함유하고 있다.S is a harmful element that binds with Mn to generate sulfides (MnS), thereby deteriorating the toughness and ductility of the base material. Further, when S forms a sulfide (for example, LaS or CeS) of REM by bonding with REM such as La or Ce, formation of REM oxide is inhibited and HAZ toughness is deteriorated. Therefore, the amount of S needs to be suppressed to 0.02% or less. The amount of S is preferably 0.015% or less, more preferably 0.010% or less, and still more preferably 0.006% or less. In addition, S usually contains about 0.0005% inevitably.
Al은, 탈산제로서 작용하는 원소이다. 그러나 과잉으로 첨가하면 산화물을 환원하여 조대한 Al 산화물을 형성하여, HAZ 인성이 떨어진다. 따라서, Al량은 0.050% 이하로 억제할 필요가 있다. Al량은, 바람직하게는 0.04% 이하, 보다 바람직하게는 0.03% 이하, 더욱 바람직하게는 0.025% 이하, 특히 바람직하게는 0.010% 이하로 한다. 또한, Al은, 통상 불가피적으로 0.0005% 정도 함유하고 있다.Al is an element acting as a deoxidizer. However, if it is added in excess, the oxide is reduced to form a coarse Al oxide, and HAZ toughness is lowered. Therefore, it is necessary to suppress the amount of Al to 0.050% or less. The amount of Al is preferably 0.04% or less, more preferably 0.03% or less, further preferably 0.025% or less, particularly preferably 0.010% or less. In addition, Al usually contains about 0.0005% inevitably.
N은, 질화물(예를 들어, ZrN이나 TiN 등)을 석출하는 원소로, 상기 질화물은, 피닝 효과에 의해, 용접시에 HAZ에 생성되는 오스테나이트 립의 조대화를 방지하여 입내 α 변태를 촉진시켜, HAZ 인성의 향상에 기여한다. N은 많을수록 질화물을 형성하여 오스테나이트 립의 미세화를 촉진시키므로, HAZ의 인성 향상에 유효하게 작용한다. 그러나 N량이 0.010%를 초과하면, 고용 N량이 증대되어 모재 자체의 인성이 떨어지고, HAZ 인성도 저하된다. 따라서, N량은 0.010% 이하로 억제할 필요가 있다. N량은, 바람직하게는 0.0090% 이하, 보다 바람직하게는 0.008% 이하로 한다. 또한, 상술한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, N은 0.003% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. N량은, 보다 바람직하게는 0.004% 이상, 더욱 바람직하게는 0.005% 이상으로 한다.N is an element for precipitating nitride (for example, ZrN or TiN). The nitride prevents the coarsening of austenite grains generated in the HAZ during welding by the pinning effect, Thereby contributing to improvement of HAZ toughness. The more N is, the more nitride is formed and the fineness of the austenite grains is promoted, so that it is effective for improving the toughness of HAZ. However, when the N content exceeds 0.010%, the amount of solid solution N increases, the toughness of the base material itself decreases, and the HAZ toughness also deteriorates. Therefore, it is necessary to suppress the N content to 0.010% or less. The amount of N is preferably 0.0090% or less, more preferably 0.008% or less. Further, in order to effectively exhibit the above-mentioned effect, N is preferably contained in an amount of 0.003% or more. The amount of N is more preferably 0.004% or more, and still more preferably 0.005% or more.
Ti는, 강재 중에 TiN 등의 질화물이나, Ti를 포함하는 산화물을 생성하여, HAZ 인성의 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti는 0.005% 이상 함유시킬 필요가 있다. Ti량은, 바람직하게는 0.007% 이상, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 그러나 과잉으로 첨가하면 Ti의 고용 강화에 의해 모재 자체가 경화되어, HAZ 인성의 저하로 이어지므로, Ti는 0.10% 이하로 억제해야 한다. Ti량은, 바람직하게는 0.07% 이하, 보다 바람직하게는 0.06% 이하로 한다.Ti is an element contributing to improvement of HAZ toughness by producing nitride such as TiN or an oxide including Ti in the steel. In order to exhibit such an effect, Ti should be contained in an amount of 0.005% or more. The amount of Ti is preferably 0.007% or more, and more preferably 0.010% or more. However, if it is added in excess, the hardening of the base material itself due to strengthening of the solid solution of Ti leads to deterioration of HAZ toughness, so that Ti should be suppressed to 0.10% or less. The amount of Ti is preferably 0.07% or less, and more preferably 0.06% or less.
Zr은, Zr을 포함하는 복합 산화물을 생성하여 HAZ 인성의 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 작용을 발휘시키기 위해서는, 0.0005% 이상 함유시킬 필요가 있다. Zr량은, 바람직하게는 0.0015% 이상, 보다 바람직하게는 0.0020% 이상으로 한다. 그러나 Zr을 과잉으로 첨가하면, 조대한 Zr 산화물(예를 들어, ZrO2)이 많이 생성되어 HAZ 인성이 떨어진다. 따라서, Zr량은 0.050% 이하로 억제한다. Zr량은, 바람직하게는 0.04% 이하, 보다 바람직하게는 0.03% 이하, 더욱 바람직하게는 0.01% 이하로 한다.Zr is an element that contributes to the improvement of HAZ toughness by producing a composite oxide containing Zr. In order to exhibit such an action, it is necessary to contain 0.0005% or more. The amount of Zr is preferably 0.0015% or more, and more preferably 0.0020% or more. However, when Zr is added excessively, a large amount of coarse Zr oxide (for example, ZrO 2 ) is generated and HAZ toughness is deteriorated. Therefore, the amount of Zr is suppressed to 0.050% or less. The amount of Zr is preferably 0.04% or less, more preferably 0.03% or less, and still more preferably 0.01% or less.
REM(희토류 원소)과 Ca는, 각각의 산화물을 생성시키는 데 필요한 원소이다. 이들 산화물을 함유함으로써, 산화물이 미세 분산되기 쉬워지고, 이 미세 분산된 산화물이 입내 α 변태의 핵으로 되므로, HAZ 인성의 향상에 기여한다.REM (rare-earth element) and Ca are the elements required to produce each oxide. By containing these oxides, the oxides are apt to be finely dispersed, and the finely dispersed oxides serve as nuclei of the? -Form transformation in the grain, thereby contributing to the improvement of the HAZ toughness.
REM은, 0.0003% 이상 함유시켜야 하고, 바람직하게는 0.001% 이상, 보다 바람직하게는 0.0020% 이상으로 한다. 그러나 REM을 과잉으로 첨가하면, 고용 REM이 생성되고, 이것이 편석됨으로써 모재의 인성이 떨어진다. 따라서, REM량은 0.015% 이하로 억제해야 한다. REM량은, 바람직하게는 0.010% 이하, 보다 바람직하게는 0.007% 이하로 한다. 또한, 본 발명에 있어서, REM이라 함은, 란타노이드 원소(La로부터 Lu까지의 15 원소) 및 Sc(스칸듐)과 Y(이트륨)를 포함하는 의미이다. 이들 원소 중에서도, La, Ce 및 Y로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 La 및/또는 Ce를 함유하는 것이 좋다.The REM content should be 0.0003% or more, preferably 0.001% or more, and more preferably 0.0020% or more. However, when REM is added excessively, a solid-dissolved REM is generated, and this tends to segregate, thereby deteriorating the toughness of the base material. Therefore, the amount of REM should be suppressed to 0.015% or less. The amount of REM is preferably 0.010% or less, more preferably 0.007% or less. In the present invention, REM means a lanthanoid element (15 elements from La to Lu) and Sc (scandium) and Y (yttrium). Among these elements, it is preferable to contain at least one element selected from the group consisting of La, Ce and Y, and it is more preferable to contain La and / or Ce.
Ca는, 0.0003% 이상 함유시켜야 하고, 바람직하게는 0.0005% 이상, 보다 바람직하게는 0.0008% 이상, 더욱 바람직하게는 0.001% 이상으로 한다. 그러나 Ca를 과잉으로 첨가하면, 조대한 Ca 황화물이 생성되어 모재의 인성이 떨어진다. 또한, Ca를 과잉으로 첨가하면, CaO가 과잉으로 생성되어 고 CaO 농도의 개재물이 생성되어, 최적 개재물 조성 범위로부터 벗어나므로, 개재물의 입내 변태 핵으로서 작용하는 효과가 약해져, HAZ 인성이 오히려 떨어진다. 따라서, Ca량은, 0.010% 이하로 억제한다. Ca는, 바람직하게는 0.009% 이하, 보다 바람직하게는 0.008% 이하, 더욱 바람직하게는 0.005% 이하로 한다.Ca should be contained in an amount of 0.0003% or more, preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0008% or more, and still more preferably 0.001% or more. However, when Ca is excessively added, a coarse Ca sulfide is formed and the toughness of the base material is deteriorated. Further, when Ca is excessively added, CaO is excessively generated, inclusions having a high CaO concentration are produced, deviating from the optimum inclusion composition range, so that the effect of the inclusion acting as the transformation nucleus of the inclusions is weakened and HAZ toughness is rather deteriorated. Therefore, the amount of Ca is suppressed to 0.010% or less. The content of Ca is preferably 0.009% or less, more preferably 0.008% or less, still more preferably 0.005% or less.
본 발명의 강재는, 상기 원소를 필수 성분으로서 함유하는 것으로, O(산소)량은 0.0005∼0.010%이다. 여기서 산소량은, 총 산소량을 나타내고, 산화물을 형성하고 있는 산소와 강재 중에 고용되어 있는 유리(遊離) 산소의 합계량을 의미하고 있다. 강재의 잔량부 성분은, 철 및 불가피 불순물(예를 들어, Mg, As, Se 등)이면 된다.The steel material of the present invention contains the above element as an essential component, and the amount of O (oxygen) is 0.0005 to 0.010%. Here, the oxygen amount represents the total amount of oxygen, which means the total amount of oxygen forming the oxide and free oxygen dissolved in the steel. The residual component of the steel may be iron and inevitable impurities (for example, Mg, As, Se, etc.).
본 발명의 강재는, 다른 원소로서,The steel material of the present invention, as another element,
[1] Cu:2% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Ni:3.5% 이하(0%를 포함하지 않음),[1] Cu: not more than 2% (not including 0%) and / or Ni: not more than 3.5% (not including 0%),
[2] Cr:3% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Mo:1% 이하(0%를 포함하지 않음),[2] Cr: not more than 3% (not including 0%) and / or Mo: not more than 1% (not including 0%),
[3] Nb:0.25% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 V:0.1% 이하(0%를 포함하지 않음),[3] Nb: not more than 0.25% (not including 0%) and / or V: not more than 0.1% (not including 0%),
[4] B:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음),[4] B: 0.005% or less (not including 0%),
등의 원소를 더 함유하는 것도 유효하다. 이러한 범위를 정한 이유는 이하와 같다.And the like. The reason for setting this range is as follows.
《[1] Cu 및/또는 Ni》"[1] Cu and / or Ni"
Cu와 Ni는, 모두 강재의 강도를 높이는 데 기여하는 원소로, 각각 단독으로, 혹은 복합하여 첨가할 수 있다.Both Cu and Ni are elements contributing to increase the strength of the steel, and they can be added singly or in combination.
그러나 Cu량이 2%를 초과하면, 모재의 강도를 지나치게 현저하게 높여 모재의 인성을 오히려 떨어뜨리므로, HAZ 인성도 저하된다. 따라서, Cu량은 2% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cu량은, 보다 바람직하게는 1.8% 이하, 더욱 바람직하게는 1.5% 이하로 한다. 또한, Cu 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Cu량은, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더욱 바람직하게는 0.20% 이상으로 한다.However, when the amount of Cu exceeds 2%, the strength of the base material becomes excessively high, and the toughness of the base material is rather lowered, so that the HAZ toughness is lowered. Therefore, the amount of Cu is preferably 2% or less. The amount of Cu is more preferably 1.8% or less, and further preferably 1.5% or less. In order to effectively exhibit the action by the addition of Cu, it is preferable to be contained in an amount of 0.05% or more. The amount of Cu is more preferably 0.1% or more, and still more preferably 0.20% or more.
Ni량이 3.5%를 초과하면, 상기 Cu와 마찬가지로, 모재의 강도를 지나치게 현저하게 높여 모재의 인성을 떨어뜨리므로, HAZ 인성도 저하된다. 따라서 Ni량은 3.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ni량은, 보다 바람직하게는 3.0% 이하, 더욱 바람직하게는 2.5% 이하로 한다. 또한, Ni 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Ni량은, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더욱 바람직하게는 0.2% 이상으로 한다.If the amount of Ni exceeds 3.5%, the strength of the base material becomes excessively high as in the case of Cu, and the toughness of the base material is lowered, so that the HAZ toughness is lowered. Therefore, the amount of Ni is preferably 3.5% or less. The amount of Ni is more preferably 3.0% or less, further preferably 2.5% or less. In order to effectively exhibit the action by the addition of Ni, it is preferable that the content is 0.05% or more. The amount of Ni is more preferably 0.1% or more, and still more preferably 0.2% or more.
《[2] Cr 및/또는 Mo》"[2] Cr and / or Mo"
Cr과 Mo는, 모두 강재의 강도를 높이는 데 기여하는 원소로, 각각 단독으로, 혹은 복합하여 첨가할 수 있다.Cr and Mo are all elements contributing to the strength of the steel, and they can be added singly or in combination.
그러나 Cr이 3%를 초과하면, 모재의 강도를 지나치게 현저하게 높여 모재의 인성을 떨어뜨리므로, HAZ 인성을 저하시킨다. 따라서, Cr량은 3% 이하가 바람직하다. Cr량은, 보다 바람직하게는 2% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0% 이하로 한다. 또한, Cr 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Cr량은, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더욱 바람직하게는 0.15% 이상으로 한다.However, if the Cr content exceeds 3%, the strength of the base material becomes excessively high, thereby deteriorating the toughness of the base material, thereby deteriorating the HAZ toughness. Therefore, the amount of Cr is preferably 3% or less. The amount of Cr is more preferably 2% or less, further preferably 1.0% or less. In order to effectively exhibit the effect of Cr addition, it is preferable that the content is 0.05% or more. The amount of Cr is more preferably 0.1% or more, and more preferably 0.15% or more.
Mo도 Cr과 마찬가지로, 1%를 초과하면, 모재의 강도를 지나치게 현저하게 높여 모재의 인성을 떨어뜨리므로, HAZ 인성을 저하시킨다. 따라서, Mo량은 1% 이하로 하는 것이 바람직하다. Mo량은, 보다 바람직하게는 0.9% 이하, 더욱 바람직하게는 0.8% 이하이다. 또한, Mo 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Mo량은, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더욱 바람직하게는 0.15% 이상으로 한다.Similarly to Cr, when Mo is more than 1%, the strength of the base material is excessively increased so that the toughness of the base material is lowered, thereby lowering the HAZ toughness. Therefore, the amount of Mo is preferably 1% or less. The amount of Mo is more preferably 0.9% or less, and still more preferably 0.8% or less. In order to effectively exert the action by Mo addition, it is preferable that the Mo content is contained by 0.05% or more. The amount of Mo is more preferably 0.1% or more, and more preferably 0.15% or more.
《[3] Nb 및/또는 V》"[3] Nb and / or V"
Nb와 V는, 모두 탄질화물로서 석출되고, 상기 탄질화물의 피닝 효과에 의해, 용접시에 오스테나이트 립이 조대화되는 것을 방지하여, HAZ 인성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. Nb와 V는, 각각 단독으로, 혹은 복합하여 첨가할 수 있다.Nb and V are precipitated as carbonitrides and are an element having an effect of preventing coarsening of austenite grains during welding due to the pinning effect of the carbonitride and improving HAZ toughness. Nb and V may be added singly or in combination.
그러나 Nb량이 0.25%를 초과하면, 석출되는 탄질화물이 조대화되어, HAZ 인성을 오히려 떨어뜨린다. 따라서, Nb량은 0.25% 이하로 하는 것이 바람직하다. Nb량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15% 이하로 한다. 또한, Nb 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.002% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Nb량은, 보다 바람직하게는 0.010% 이상, 더욱 바람직하게는 0.02% 이상으로 한다.However, if the amount of Nb exceeds 0.25%, the precipitated carbonitride is coarsened and the HAZ toughness is rather lowered. Therefore, the amount of Nb is preferably 0.25% or less. The amount of Nb is more preferably 0.2% or less, further preferably 0.15% or less. Further, in order to effectively exhibit the action by the addition of Nb, it is preferable to contain 0.002% or more. The amount of Nb is more preferably 0.010% or more, and still more preferably 0.02% or more.
V도 Nb와 마찬가지로, 0.1%를 초과하면, 석출되는 탄질화물이 조대화되어, HAZ 인성을 오히려 떨어뜨린다. 따라서, V량은 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다. V량은, 보다 바람직하게는 0.09% 이하, 더욱 바람직하게는 0.08% 이하로 한다. 또한, V 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.002% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. V량은, 보다 바람직하게는 0.005% 이상, 더욱 바람직하게는 0.01% 이상으로 한다.Similarly to Nb, when V is more than 0.1%, precipitated carbonitride is coarsened and HAZ toughness is rather lowered. Therefore, the V content is preferably 0.1% or less. The amount of V is more preferably 0.09% or less, and more preferably 0.08% or less. In order to effectively exhibit the action by the addition of V, it is preferable that the content is 0.002% or more. The amount of V is more preferably 0.005% or more, and still more preferably 0.01% or more.
《[4] B(붕소)》"[4] B (boron)"
B는, 입계 페라이트의 생성을 억제하여 인성을 향상시키는 원소이다. 그러나 B량이 0.005%를 초과하면, 오스테나이트 입계에 BN으로서 석출되어, 인성의 저하를 초래한다. 따라서, B량은 0.005% 이하가 바람직하다. B량은, 보다 바람직하게는 0.004% 이하, 더욱 바람직하게는 0.0030% 이하로 한다. 또한, B 첨가에 의한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. B량은, 보다 바람직하게는 0.0015% 이상으로 한다.B is an element which inhibits the generation of grain boundary ferrite and improves toughness. However, if the amount of B exceeds 0.005%, BN is precipitated at the austenite grain boundaries, resulting in deterioration of toughness. Therefore, the amount of B is preferably 0.005% or less. The amount of B is more preferably 0.004% or less, further preferably 0.0030% or less. Further, in order to effectively exhibit the action by the addition of B, it is preferable to contain 0.001% or more. The amount of B is more preferably 0.0015% or more.
다음에, 본 발명의 강재를 제조하는 데 있어서, 적절하게 채용할 수 있는 제조 방법에 대해 설명한다.Next, a manufacturing method that can be suitably employed in manufacturing the steel material of the present invention will be described.
본 발명의 강재를 제조하기 위해서는,In order to produce the steel material of the present invention,
(1) 용존 산소량 QOf를 0.0003∼0.01질량%의 범위로 조정한 용강에 REM을 첨가하는 데 있어서, 상기 용강의 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM이 하기 식 (1)을 만족시키는 양의 REM을 첨가할 필요가 있다.(1) an amount to satisfy the amount of dissolved oxygen according to the addition of REM in the molten steel was adjusted to the range of the Q Of 0.0003~0.01% by mass, to the amount of dissolved oxygen Q Q REM and REM in the molten steel Of Formula (1) Of REM should be added.
또한, 상기 범위로 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에, REM, Zr, Ti, Ca 및 Al을 첨가하는 데 있어서, REM 및 Zr을 a군 원소, Ti, Ca, 및 Al을 b군 원소로 하였을 때, 각 원소의 첨가 조건이 하기 (2) 및/또는 하기 (3)을 만족시키는 것도 중요하다.When REM, Zr, Ti, Ca and Al were added to molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of was adjusted to the above range, REM and Zr were regarded as a group element, Ti, Ca, It is also important that the addition conditions of the respective elements satisfy the following (2) and / or (3).
(2) 상기 a군 원소에 대해, REM과 Zr을 동시에 첨가하거나, 또는 REM과 Zr 중 한쪽의 원소를 첨가하고 나서 5분 이내에 다른 쪽의 원소를 첨가한다.(2) REM and Zr are simultaneously added to the a group element, or the other element is added within 5 minutes after addition of one of REM and Zr.
(3) 상기 a군 원소의 첨가 전 및/또는 첨가 후에 상기 b군 원소를 첨가하는 것으로 하고, 상기 a군 원소의 첨가 전에 상기 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, 상기 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점으로부터 상기 a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t1(분), 상기 a군 원소의 첨가 후에 상기 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, 상기 a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점으로부터 상기 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t2(분)로 하고, 상기 t1과 상기 t2의 합계를 3분 이상으로 한다(0≤t1, 0≤t2, 단, t1 및 t2는 0이 아님).(3) In the case where the b-group element is added before and / or after the addition of the a-group element and the b-group element is added before the a-group element is added, The time from the start of element addition to the start of the addition of the first element among the a group elements is t1 (minute), and when the group b element is added after the addition of the a group element, The time from the start of addition of the last element to the start of the addition of the first element among the group b elements is t2 (minutes), and the total of t1 and t2 is set to 3 minutes or more (0? T1, 0? t2, where t1 and t2 are not zero).
이하, 상세하게 설명한다.This will be described in detail below.
[(1) 용강의 용존 산소량과 REM의 첨가량의 관계에 대해][(1) Relation between the amount of dissolved oxygen in molten steel and the amount of REM added]
상기 식 (1)은, 본 발명에서 규정하는 원하는 HAZ 인성을 확보하기 위해 설정된 것으로, 상기 식 (1)에 기초하여, 용강의 용존 산소량 QOf에 따라서 REM의 첨가량 QREM을 적절하게 첨가하면 원하는 HAZ 인성을 확보할 수 있다(후기하는 실시예를 참조).The above formula (1) is set in order to secure the desired HAZ toughness specified in the present invention. By appropriately adding the amount of REM added Q REM in accordance with the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel based on the formula (1) HAZ toughness can be ensured (see later examples).
또한, 상기 식 (1)의 좌변의 계수는, 하기 식 (2)로 나타내어지는 용강 중에 있어서의 REM의 산화물의 생성 반응식에 기초하는 값이다.The coefficient of the left side of the above formula (1) is a value based on the reaction formula of the formation of the oxide of REM in the molten steel expressed by the following formula (2).
용강의 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM이 상기 식 (1)을 만족시킨다고 하는 것은, REM의 산화물의 생성에 관여하는 REM의 첨가량 QREM을 적게 설정한 것을 의미한다. 그 결과, 생성되는 REM의 산화물의 개수도 적어지므로, 결과적으로, 조대ㆍ초조대한 산화물의 개수가 본 발명의 범위 내로 저감되게 되어, 원하는 HAZ 인성이 확보되는 것이라 사료된다.The fact that the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel and the addition amount Q REM of the REM satisfy the above formula (1) means that the addition amount Q REM of the REM involved in the formation of the oxide of the REM is set to be small. As a result, the number of oxides of the REM to be produced is reduced, and as a result, the number of coarse / fine roughed oxides is reduced to within the range of the present invention, thereby securing the desired HAZ toughness.
상기 Z값이 -12.00을 초과하면, 용강의 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM의 밸런스가 나빠지고, REM의 첨가량 QREM이 많아져 조대한 REM의 산화물이 생성된다. 그 결과, HAZ 인성이 저하된다. 따라서, 상기 Z값을 -12.00 이하로 한다. Z값은, 바람직하게는 -12.25 이하, 보다 바람직하게는 -12.50 이하, 더욱 바람직하게는 -12.75 이하이다. Z값의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 강 중의 REM량 등을 고려하면, 대체로 -15 정도이다.If the Z value exceeds -12.00, the balance between the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel and the addition amount Q REM of the REM is deteriorated, and the addition amount Q REM of the REM is increased, so that a coarse REM oxide is produced. As a result, the HAZ toughness is lowered. Therefore, the Z value is set to -12.00 or less. The Z value is preferably -12.25 or less, more preferably -12.50 or less, and further preferably -12.75 or less. The lower limit of the Z value is not particularly limited, but is approximately -15 in consideration of the amount of REM in the steel and the like.
또한, 상기 특허문헌 4에서는, 상기 식 (1)에 대해 전혀 유의하고 있지 않다. 그로 인해, 식 (1)의 관계를 만족시키지 않고, 식 (1)의 좌변의 값(Z값)이 -12.00을 초과하도록 REM의 첨가량 QREM을 많게 하고 있는 경우가 있었다. 또한, 전술한 특허문헌 5∼7에는, 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에 REM을 첨가하는 것이 기재되어 있지만, REM의 첨가량 QREM을 용존 산소량 QOf에 따라서 결정하여 첨가하는 점에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다. 또한, 상기 특허문헌 5∼7에서는, REM과, Zr 및 Ca를 병용하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않으므로, 본 발명에서 규정하는 바와 같이 HAZ 인성 향상 작용을 갖는 Zr, REM 및 Ca를 함유하는 산화물(ZrㆍREMㆍCa계 산화물)이 애당초 얻어져 있지 않다.Further, in the Patent Document 4, no consideration is given to the expression (1). Therefore, there is a case where the addition amount Q REM of the REM is increased so that the value (Z value) of the left side of the equation (1) exceeds -12.00 without satisfying the relation of the formula (1). Although the above-described Patent Documents 5 to 7 disclose that REM is added to molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of is adjusted, it is not considered at all that the addition amount of REM is determined depending on the dissolved oxygen amount Q Of . . In the above Patent Documents 5 to 7, there is no mention of using REM in combination with Zr and Ca, and therefore, as defined in the present invention, oxides containing Zr, REM and Ca having a HAZ toughness improving action (Zr ㆍ REM ㆍ Ca-based oxide) was not obtained at first.
다음에, 상기 식 (1)을 구성하는 REM의 첨가량 QREM과 용존 산소량 QOf에 대해 설명한다.Next, the addition amount Q REM of the REM constituting the formula (1) and the dissolved oxygen amount Q Of will be described.
우선, 상기 REM의 첨가량 QREM은, 상기한 바와 같이, 용존 산소량 QOf에 따라서 적절하게 첨가하면 된다. 또한, REM의 첨가량 QREM은, 본 발명 강재 중에 포함되는 REM량에 비해 많게 설정하고 있다. 이것은, 주조 전에 첨가한 REM량은, 주조 과정 등에서 휘발되거나, 슬래그 중에 분산되거나 하여, 강재 중에 포함되는 REM량이 적어지기 때문이다.First, the addition amount Q REM of the REM may be suitably added in accordance with the dissolved oxygen amount Q Of as described above. Further, the addition amount Q REM of the REM is set to be larger than that of the REM contained in the steel material of the present invention. This is because the amount of REM added before casting is volatilized in the casting process or dispersed in slag, and the amount of REM contained in the steel becomes smaller.
또한, 용강의 용존 산소량 QOf는 0.0003∼0.01질량%의 범위로 한다. 용존 산소라 함은, 산화물을 형성하고 있지 않고, 용강 중에 존재하는 유리 상태의 산소를 의미한다. 즉, 본 발명의 강재를 제조하기 위해서는, 우선 전제 조건으로서, 용강의 용존 산소량 QOf를 0.0003∼0.01질량%의 범위로 조정한다. 용강의 용존 산소량 QOf가 0.0003질량% 미만에서는, 용강의 용존 산소량 QOf가 부족하므로, 입내 α 변태의 핵으로 되는 ZrㆍREMㆍCa계 산화물을 소정량 확보할 수 없어, HAZ 인성을 개선할 수 없다. 또한, 용존 산소량 QOf가 부족하면, 산화물을 형성할 수 없었던 Zr이 탄화물을 형성하거나, REM이나 Ca가 황화물을 형성하기 때문에, 모재 자체의 인성을 떨어뜨리는 원인으로 된다. 따라서, 상기 용존 산소량 QOf는, 0.0003질량% 이상으로 한다. 상기 용존 산소량 QOf는, 바람직하게는 0.001질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.0020질량% 이상이다.The dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel is set in the range of 0.0003 to 0.01% by mass. Dissolved oxygen means oxygen in a free state existing in molten steel without forming an oxide. That is, in order to produce the steel material of the present invention, firstly, as a precondition, the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel is adjusted in the range of 0.0003 to 0.01% by mass. When the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel is less than 0.0003 mass%, the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel is insufficient, so that it is not possible to secure a predetermined amount of the Zr · REM · Ca based oxide serving as the nucleus of the in- I can not. If the dissolved oxygen amount Q Of is insufficient, Zr, which could not form an oxide, forms a carbide, or REM or Ca forms a sulfide, which is a cause of deteriorating the toughness of the base material itself. Therefore, the dissolved oxygen amount Q Of is 0.0003 mass% or more. The dissolved oxygen amount Q Of is preferably 0.001 mass% or more, and more preferably 0.0020 mass% or more.
한편, 상기 용존 산소량 QOf가 0.01질량%를 초과하면, 용강의 용존 산소량이 지나치게 많기 때문에, 용강 중의 산소와 상기 원소의 반응이 격렬해져 용제 작업상 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 조대한 산화물이나 초조대한 산화물을 생성하여 HAZ 인성을 오히려 떨어뜨린다. 따라서, 상기 용존 산소량 QOf는 0.01질량% 이하로 억제해야 한다. 상기 용존 산소량 QOf는, 바람직하게는 0.008질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.007질량% 이하로 한다.On the other hand, if the dissolved oxygen amount Q Of exceeds 0.01 mass%, the amount of dissolved oxygen in the molten steel is excessively large, so that the reaction between oxygen in the molten steel and the element becomes vigorous, Oxide is formed and HAZ toughness is lowered. Therefore, the dissolved oxygen amount Q Of should be suppressed to 0.01 mass% or less. The dissolved oxygen amount Q Of is preferably 0.008 mass% or less, more preferably 0.007 mass% or less.
그런데, 전로나 전기로에서 1차 정련된 용강 중의 용존 산소량 QOf는, 통상 0.01질량%를 초과하고 있다. 따라서 본 발명의 제조 방법에서는, 용강의 용존 산소량 QOf를 무언가의 방법에 의해 상기 범위로 조정할 필요가 있다.However, the dissolved oxygen amount Q Of in the primary refined molten steel in an electric furnace or an electric furnace usually exceeds 0.01 mass%. Therefore, in the manufacturing method of the present invention, it is necessary to adjust the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel to the above range by some method.
용강의 용존 산소량 QOf를 조정하는 방법으로서는, 예를 들어 RH식 탈가스 정련 장치를 사용하여 진공 탈산하는 방법이나, Si, Mn, Ti, Al 등의 탈산성 원소를 첨가하는 방법 등을 들 수 있고, 이들 방법을 적절하게 조합하여 용존 산소량 QOf를 조정하면 된다. 또한, RH식 탈가스 정련 장치 대신에, 레이들 가열식 정련 장치나 간이식 용강 처리 설비 등을 사용하여 용존 산소량 QOf를 조정해도 된다. 이 경우, 진공 탈산에 의한 용존 산소량 QOf의 조정은 할 수 없으므로, 용존 산소량 QOf의 조정에는 Si 등의 탈산성 원소를 첨가하는 방법을 채용하면 된다. Si 등의 탈산성 원소를 첨가하는 방법을 채용할 때에는, 전로로부터 레이들로 출강(出鋼)할 때에 탈산성 원소를 첨가해도 상관없다.Examples of the method for adjusting the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel include a method of vacuum deoxidation using a RH type degassing apparatus and a method of adding deoxidizing elements such as Si, Mn, Ti and Al And the dissolved oxygen amount Q Of may be adjusted by appropriately combining these methods. Alternatively, the dissolved oxygen amount QOf may be adjusted by using a ladle heating type refining apparatus or a liver transplanting steel processing facility instead of the RH type degassing refining apparatus. In this case, the dissolved oxygen adjusted Of Q by vacuum deoxidation is not able to, adjusting the dissolved oxygen amount Q Of when there is employed a method of adding a de-acid elements, such as Si. When a method of adding a deoxidizing element such as Si is adopted, a deoxidizing element may be added to the ladle from the converter.
[(2, 3) REM, Zr, Ti, Ca, 및 Al의 첨가 순서에 대해][(2, 3) REM, Zr, Ti, Ca, and Al)
상기한 바와 같이 용강의 용존 산소량 QOf를 상기 범위로 조정한 후에는, 상기 개재물 I의 개수 비율을 전술한 (c-1)에 규정하는 바와 같이 30% 이상으로 하기 위해서는, REM과 Zr의 첨가 조건이 상기 (2)의 요건을 만족시키는 것이 중요하고, 상기 개재물 II의 개수 비율을 전술한 (c-2)에 규정하는 바와 같이 40% 이상으로 하기 위해서는, REM, Zr, Ti, Ca, 및 Al의 첨가 조건이 상기 (3)의 요건을 만족시키는 것이 중요하다. 따라서, 첨가 순서는 적어도 어느 한쪽을 만족시키고 있으면 되지만, 상기 개재물 I의 개수 비율을 30% 이상으로 하고, 상기 개재물 II의 개수 비율을 40% 이상으로 하기 위해서는, 상기 (2)와 (3)의 요건을 모두 만족시키는 것이 중요하다.After adjusting the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel to the above range, it is preferable that the ratio of the number of inclusions I is 30% or more as described in the above (c-1) It is important that the conditions satisfy the above requirement (2). In order to make the number ratio of the inclusions II to be 40% or more as described in the above-mentioned (c-2), REM, Zr, Ti, Ca, It is important that the addition conditions of Al satisfy the requirement of (3). Therefore, in order to set the number ratio of the inclusions I to 30% or more and the number ratio of the inclusions II to be 40% or more, It is important to satisfy all the requirements.
[(2) REM과 Zr의 첨가 순서에 대해][(2) About the order of addition of REM and Zr]
(2)에서는, a군 원소(REM, Zr)의 첨가 순서만을 규정한 것이며, 이에 의해 개재물 I의 개수 비율을 조정할 수 있다.(2) defines only the addition order of the a group elements (REM, Zr), whereby the number ratio of the inclusions I can be adjusted.
모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 I의 개수 비율을 증가시키기 위해서는, 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에 대해, REM과 Zr을 동시, 또는 거의 동시(5분간 이내)에 첨가할 필요가 있다.In order to increase the number ratio of the inclusions I to the total number of inclusions, it is necessary to add REM and Zr simultaneously or almost simultaneously (within 5 minutes) to the molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of is adjusted.
REM과 Zr을 따로따로 첨가하는 경우는, REM을 첨가하고 나서 Zr을 첨가해도 되고, Zr을 첨가하고 나서 REM을 첨가해도 되고, 어느 경우라도 REM(또는 Zr)을 첨가하고 나서 Zr(또는 REM)을 첨가할 때까지의 간격을 5분간 이내로 하는 것이 필요하다. 이 간격은, 바람직하게는 4분간 이내이고, 보다 바람직하게는 3분간 이내이다.When REM and Zr are separately added, Zr may be added after adding REM, or REM may be added after addition of Zr. In either case, Zr (or REM) may be added after adding REM (or Zr) It is necessary to set the interval up to the addition of 5 minutes or less. This interval is preferably within 4 minutes, and more preferably within 3 minutes.
또한, ZrㆍREMㆍCa계 산화물에 의한 HAZ 인성의 가일층의 향상을 목적으로 하여, b군 원소(Ti, Ca, Al)의 첨가 순서에도 유의하는 것이 바람직하다. 예를 들어, Ca는, REM 및 Zr 후에 첨가하는 것이 권장된다.In addition, it is preferable to pay attention to the order of addition of the group b elements (Ti, Ca, Al) for the purpose of further improving HAZ toughness by the Zr.REM.Ca based oxide. For example, it is recommended that Ca be added after REM and Zr.
또한, Ti 산화물의 미세화에 의한 HAZ 인성의 가일층의 향상을 목적으로 하여, 예를 들어 Ti는 REM을 첨가하기 전에 용강에 첨가하는 것이 바람직하다. Ti 산화물은, ZrㆍREMㆍCa계 산화물에 비해 용강과의 계면 에너지가 작기 때문에, 용강에 Zr, REM, 및 Ca를 첨가하기 전에 Ti를 첨가함으로써, Ti 산화물을 미세화할 수 있어, 결과적으로, HAZ 인성에 기여하는 미세한 산화물을 생성시킬 수 있다. 그리고 Ti를 첨가한 후에, Zr, REM 및 Ca를 상기한 바와 같이 첨가함으로써, 원하는 입내 α 변태의 핵으로 되는 ZrㆍREMㆍCa계 산화물이 얻어진다.In addition, for the purpose of improving the HAZ toughness by improving the toughness of the HAZ by the refinement of the Ti oxide, it is preferable to add Ti, for example, to the molten steel before adding the REM. The Ti oxide has a smaller interface energy with the molten steel than the Zr.REM.Ce-based oxide. Therefore, by adding Ti before adding Zr, REM and Ca to the molten steel, the Ti oxide can be made finer, It is possible to produce a fine oxide which contributes to HAZ toughness. Then, after adding Ti, Zr, REM and Ca are added as described above to obtain a Zr · REM · Ca based oxide serving as a nucleus of a desired in-plane α-transformation.
용존 산소량 QOf를 조정한 용강에 Ti를 첨가하고 나서 REM을 첨가한 경우라도, 후술하는 바와 같이, 용강의 용존 산소량 QOf에 따라서 REM의 첨가량 QREM이 상기 식 (1)을 만족시키도록 REM을 첨가하면, 산화물의 크기와 밀도를 적절하게 제어할 수 있다. REM보다 먼저 Ti를 첨가하면 용강의 용존 산소는 Ti와 결합하여 산화물을 형성하므로 감소하지만, Ti는, REM과 비교하면 산소와 결합하기 어렵고, 또한 Ti 산화물은 용강과의 계면 에너지가 작기 때문에, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 조대한 산화물을 형성하기 어렵기 때문이다. 또한, Ti보다도 REM 및 Zr의 쪽이, 산소와 결합하기 쉽기 때문에, REM 및 Zr보다 Ti를 먼저 첨가해도 상기 개재물을 생성시킬 수 있다.Even when REM is added after the addition of Ti to the molten steel in which the dissolved oxygen amount QOf is adjusted, as described later, the amount of addition of REM Q REM is changed in accordance with the dissolved oxygen amount Q Of of molten steel to REM , The size and density of the oxide can be appropriately controlled. When Ti is added before REM, the dissolved oxygen of the molten steel is reduced due to the formation of oxides by binding with Ti. However, Ti is harder to bond with oxygen than REM, and Ti oxide has a small interfacial energy with molten steel. It is difficult to form a coarse oxide having an equivalent diameter exceeding 3 mu m. Further, since REM and Zr are easier to bond with oxygen than Ti, it is possible to generate the inclusions by adding Ti first rather than REM and Zr.
[(3) a군 원소(REM, Zr)와 b군 원소(Ti, Ca 및 Al)의 첨가 순서에 대해][(3) About order of addition of a group element (REM, Zr) and b group element (Ti, Ca and Al)] [
(3)은 a군 원소와 b군 원소의 첨가 조건을 규정한 것이며, 이에 의해 개재물 II의 개수 비율을 조정할 수 있다.(3) defines the addition conditions of the a group element and the b group element, whereby the number ratio of the inclusions II can be adjusted.
모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 II의 개수 비율을 증가시키기 위해서는, 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에 대해 첨가하는 REM, Zr, Ti, Ca 및 Al의 첨가 조건을 적절하게 제어할 필요가 있다. 구체적으로는, REM 및 Zr을 a군 원소, Ti, Ca 및 Al을 b군 원소로 하였을 때, a군 원소의 첨가 전 및/또는 첨가 후에 b군 원소를 첨가할 필요가 있다. 즉, a군 원소와 b군 원소는 동시에 첨가하지 않고, 시간차를 두고 첨가할 필요가 있다.In order to increase the number ratio of the inclusions II to the total number of inclusions, it is necessary to suitably control the addition conditions of REM, Zr, Ti, Ca, and Al added to molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of is adjusted. Specifically, when REM and Zr are group a elements, Ti, Ca and Al are group b elements, it is necessary to add group b elements before and / or after addition of group a elements. That is, it is necessary to add the a group element and the b group element at the same time without adding them at the same time.
또한, 상기 a군 원소와 상기 b군 원소의 첨가 간격 시간을 적절하게 제어할 필요가 있다. 즉, a군 원소의 첨가 전에 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점으로부터 a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t1(분), a군 원소의 첨가 후에 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점으로부터 b군 원소 중 최초의 원소(a군 원소 첨가 후에 최초에 첨가하는 b군 원소)의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t2(분)로 하였을 때, t1과 t2의 합계를 3분 이상으로 할 필요가 있다.In addition, it is necessary to appropriately control the addition time interval of the a group element and the b group element. That is, when the group-b element is added before the addition of the group-a element, the time from the start of addition of the first element among the group-b elements to the start of addition of the first element among the group-a elements is t1 the addition of the first element of the group b element (the group element added first after the addition of the a group element) from the start of addition of the last element among the a group elements, in the case of adding the group b element after the addition of the a group element When the time until the start time is t2 (minute), the total of t1 and t2 needs to be 3 minutes or more.
상기 t1을 산출하는 데 있어서, a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간이라 함은, 제1 a군 원소를 첨가하는 시점까지의 시간을 의미한다. 예를 들어, REM과 Zr을 동시에 첨가하는 경우는, 동시 첨가하는 시점까지의 시간이고, REM을 첨가하고 나서 Zr을 첨가하는 경우는, REM(a군 원소 중 최초에 첨가한 원소)을 첨가하는 시점까지의 시간을 의미한다.In the calculation of t1, the time up to the start of the addition of the first element among the a group elements means the time to the time when the first a group element is added. For example, when REM and Zr are added at the same time, it is time to the simultaneous addition. When Zr is added after REM is added, REM (the first element added in the group a element) is added Means time to the point of time.
또한, 상기 t2를 산출하는 데 있어서, a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간이라 함은, 모든 a군 원소를 첨가하는 마지막 시점을 의미한다. 예를 들어, REM과 Zr을 동시에 첨가하는 경우는, 동시 첨가하는 시점이고, REM을 첨가하고 나서 Zr을 첨가하는 경우는, Zr(a군 원소 중 마지막에 첨가한 원소)을 첨가하는 시점까지의 시간을 의미한다.Further, in calculating t2, the time until the start of addition of the last element among the a group elements means the last time when all the a group elements are added. For example, when REM and Zr are added at the same time, they are added at the same time. When Zr is added after REM is added, it is preferable that Zr (an element finally added to the group a element) It means time.
여기서, 상기 a군 원소와 상기 b군 원소의 첨가 간격 시간과, 상기 a군 원소와 b군 원소의 첨가 순서에 대해, 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은, a군 원소의 첨가 전후에 있어서 b군 원소를 첨가하였을 때의 원소의 첨가 순서의 일례를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, a1과 a2는 a군 원소를 나타내고 있고, ◆는 각각의 원소의 첨가 개시 시점을 나타내고 있다. 또한, b1∼b4는 b군 원소를 나타내고 있고, ●은 각각의 원소의 첨가 개시 시점을 나타내고 있다.Here, the addition interval time of the a group element and the group b element and the addition sequence of the a group element and the b group element will be described with reference to the drawings. Fig. 1 shows an example of the order of addition of elements when a group-B element is added before and after the addition of the group-B element. In Fig. 1, a 1 and a 2 denote a group elements, and & cir & indicates the starting point of addition of each element. In addition, b 1 to b 4 represent b group elements, and ● represents the starting point of addition of each element.
도 1에서는, b1→b2→a1→a2→b3→b4의 순으로 원소를 첨가하고 있어, a군 원소 중 최초에 첨가하는 원소가 a1, a군 원소 중 마지막에 첨가하는 원소가 a2, b군 원소 중 최초에 첨가하는 원소가 b1, a군 원소를 첨가하고 나서 최초에 첨가하는 b군 원소가 b3이다. 상기 t1이라 함은, b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점으로부터 a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간이므로, 도 1에서는, b1의 첨가 개시 시점으로부터 a1의 첨가 개시 시점까지의 시간이 t1로 된다. 또한, 상기 t2라 함은, a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점으로부터 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간이므로, 도 1에서는, a2의 첨가 개시 시점으로부터 b3의 첨가 개시 시점까지의 시간이 t2로 된다.In FIG. 1, elements are added in the order of b 1 ? B 2 ? A 1 ? A 2 ? B 3 ? B 4 , and the first element added to the a group element is added to the end of the a 1 and a group elements B 2 is an element to be added first, and b 3 is an element to be added first when a group element is added. As the t1 also have, in the b because the time of group A elements of starting the addition of the first addition of the start first element of a group A elements from the viewpoint of the element point, Figure 1, the addition of a 1 from the addition of the starting point of time of b 1 discloses The time to the start of the operation is t1. Also referred to as the t2 is, in the so a group element of the b group element of the time required in starting the addition of the first element time from the addition of the start of the last element, Figure 1, the addition of b 3 from the addition of the start of a 2 The time until the start time becomes t2.
도 1에 있어서, a군 원소를 동시에 첨가하는 경우는, a1과 a2를 동시에 첨가하면 되고, 이 경우는, a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점과 a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점이 동일해진다.In Fig. 1, when a group element is added at the same time, a 1 and a 2 are added at the same time. In this case, the start point of addition of the first element among the a group elements and the addition of the last element among the a group elements The starting point becomes the same.
상기 a군 원소와 상기 b군 원소의 첨가 간격 시간에 대해, 구체예를 들어 보다 상세하게 설명한다.The addition interval time of the a group element and the group b element will be described in more detail with specific examples.
우선, 제1 예로서, Al→Ti→REM→Zr→Ca의 순으로 첨가하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우는, 상기 t1이라 함은, Al(최초에 첨가하는 b군 원소)의 첨가 개시 시점으로부터 REM(최초에 첨가하는 a군 원소)의 첨가 개시 시점까지의 시간이고, 상기 t2라 함은, Zr(마지막에 첨가한 a군 원소)의 첨가 개시 시점으로부터 Ca(나머지 b군 원소에 대해 최초에 첨가하는 b군 원소)의 첨가 개시 시점까지의 시간을 의미하고 있다.First, as a first example, the case where Al → Ti → REM → Zr → Ca is added in that order will be described. In this case, the above-mentioned t1 is the time from the start of addition of Al (b group element to be added first) to the start of addition of REM (a group element to be added first) Refers to the time from the start of addition of Zr (a group element added last) to the start of addition of Ca (b group element added first to the remaining group b elements).
또한, 제2 예로서, Al→Ti→REM과 Zr을 동시→Ca의 순으로 첨가하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우는, 상기 t1이라 함은, Al(최초에 첨가하는 b군 원소)의 첨가 개시 시점으로부터 REM과 Zr의 첨가 개시 시점까지의 시간이고, 상기 t2라 함은, REM과 Zr의 첨가 개시 시점으로부터 Ca(나머지 b군 원소에 대해 최초에 첨가하는 b군 원소)의 첨가 개시 시점까지의 시간을 의미하고 있다.As a second example, the case where Al → Ti → REM and Zr are added simultaneously in the order of Ca → Ca will be described. In this case, the term t1 refers to the time from the start of addition of Al (the first group element to be added) to the start of the addition of REM and Zr, and the term t2 refers to the start time of addition of REM and Zr To the start of addition of Ca (b group element to be added to the remaining group b element at the beginning).
상기 t1과 t2의 합계는, 3분 이상으로 한다. t1과 t2의 합계를 3분 이상으로 함으로써, REM과 Zr을 포함하여, 적량의 Al, Ca, 및 Ti를 함유하는 개재물을 생성시킬 수 있다. 상기 t1과 t2의 합계는, 5분 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7분 이상이다. t1과 t2의 합계의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 시간이 지나치게 길면 생산성이 저하되므로, 상한은 약 20분 정도이다.The total of t1 and t2 should be 3 minutes or more. By setting the total of t1 and t2 to 3 minutes or more, inclusions containing Al, Ca, and Ti in an appropriate amount including REM and Zr can be produced. The total of t1 and t2 is preferably 5 minutes or more, more preferably 7 minutes or more. The upper limit of the sum of t1 and t2 is not particularly limited, but if the time is too long, the productivity is lowered, so the upper limit is about 20 minutes.
또한, b군 원소를 첨가하기 전에 a군 원소를 첨가하지 않는 경우나, b군 원소를 첨가한 후에 a군 원소를 첨가하지 않는 경우는, t1 또는 t2를 0분으로 하여 계산하면 된다. 단, t1=t2=0은 제외한다.In the case where the a group element is not added before adding the b group element, or when the a group element is not added after the group b element is added, t1 or t2 may be calculated as 0 minute. However, t1 = t2 = 0 is excluded.
상기 a군 원소와 b군 원소의 첨가 순서에 대해서는, a군 원소를 첨가하고 나서 b군 원소를 첨가해도 되고, b군 원소를 첨가하고 나서 a군 원소를 첨가해도 된다. 또한, b군 원소를 첨가하고 나서 a군 원소를 첨가하고, 이어서 b군 원소를 첨가해도 된다. a군 원소를 첨가하기 전후의 양쪽에서 b군 원소를 첨가하는 경우는, a군 원소의 첨가 전후에서 모든 b군 원소의 종류 및 함유량이 제어되어 있으면 된다. 예를 들어, b군 원소의 일부를 첨가한 후, a군 원소를 첨가하고, 이어서 b군 원소의 나머지를 첨가해도 되고, a군 원소를 첨가하기 전후에서 동일한 원소를 중복하여 첨가해도 된다.For the order of addition of the a-group element and the b-group element, the group-b element may be added after the group-a element is added, and the a-group element may be added after the group-b element is added. It is also possible to add the group-B element, then the group-A element, and then the Group-B element. When the group b element is added both before and after the group a element is added, the kind and content of all the group b elements need to be controlled before and after the addition of the a group element. For example, a part of the group b element may be added, then the group a element may be added, then the remainder of the group b element may be added, or the same element may be added before and after the addition of the a group element.
상기 a군 원소와 상기 b군 원소는, 상기 (b-2)의 요건을 만족시키는 범위 내에 있어서 각각 동시에 첨가해도 되고, 따로따로 첨가해도 된다.The a-group element and the b-group element may be added simultaneously within the range satisfying the above requirement (b-2), or may be added separately.
또한, 상기 b군 원소를 첨가하는 데 있어서, REM과 Zr의 첨가 조건이 상기 (b-1)의 요건을 만족시키도록 첨가하면, 상기 개재물 I의 개수 비율을 30% 이상으로 제어할 수 있어, HAZ 인성을 향상시킬 수 있다.When the addition conditions of REM and Zr are added so as to satisfy the requirement of (b-1) in adding the b-group element, the number ratio of the inclusions I can be controlled to 30% or more, HAZ toughness can be improved.
용강에 첨가하는 REM, Ca, Zr, Al 및 Ti의 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 REM으로서, 순 La, 순 Ce, 순 Y 등, 혹은 순 Ca, 순 Zr, 순 Al, 순 Ti, 나아가서는 FeSi-La 합금, Fe-Si-Ce 합금, Fe-Si-Ca 합금, Fe-Si-La-Ce 합금, Fe-Ca 합금, Fe-Zr 합금, Fe-Ti 합금, Fe-Al 합금, Ni-Ca 합금 등을 첨가하면 된다. 또한, 용강에 미슈 메탈을 첨가해도 된다. 미슈 메탈이라 함은, 희토류 원소의 혼합물로, 구체적으로는 Ce를 40∼50% 정도, La를 20∼40% 정도 함유하고 있다. 단, 미슈 메탈에는 불순물로서 Ca를 포함하는 경우가 많으므로, 미슈 메탈이 Ca를 포함하는 경우는 본 발명에서 규정하는 범위를 만족시킬 필요가 있다.The form of REM, Ca, Zr, Al and Ti to be added to molten steel is not particularly limited. For example, REM may be pure La, pure Ce, pure Y or pure Ca, pure Zr, pure Al, The Fe-Si alloy, the Fe-Si alloy, the Fe-Zr alloy, the Fe-Ti alloy, the Fe-Al alloy, Ni-Ca alloy or the like may be added. In addition, mischmetal may be added to molten steel. Misum metal is a mixture of rare earth elements, specifically containing about 40 to 50% of Ce and about 20 to 40% of La. However, since misch metal often contains Ca as an impurity, when mischmetal contains Ca, it is necessary to satisfy the range specified in the present invention.
이와 같이 하여 성분 조정하여 얻어진 용강은, 통상의 방법에 따라서 연속 주조하여 슬래브로 한 후, 통상의 방법에 따라서 열간 압연하면 된다.The molten steel obtained by adjusting the components in this manner may be subjected to a continuous casting by a conventional method to obtain a slab, followed by hot rolling according to a conventional method.
본 발명의 강재는, 1450℃로 5초간 유지한 후, 800℃로부터 500℃로의 냉각 시간을 400초로 하여 냉각하는 열이력을 부여한 경우(입열 조건 : 1450℃×5초, 냉각 시간 Tc=400초)라도, -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)로 130J 이상을 확보할 수 있다. 그로 인해, 본 발명에 관한 강재는, 예를 들어 교량이나 고층 건조물, 선박 등의 구조물의 재료로서 사용할 수 있고, 소∼중입열 용접은 물론, 입열량이 50kJ/㎜ 이상인 대입열 용접에 있어서도 용접 열영향부의 인성 열화를 방지할 수 있다. 본 발명의 강재는, 판 두께가 약 3.0㎜ 이상인 후강판 등을 대상으로 하고 있다.When the steel material of the present invention was kept at 1450 占 폚 for 5 seconds and then cooled for 800 seconds to 500 占 폚 for 400 seconds (heat input condition: 1450 占 폚 占 5 seconds, cooling time Tc = 400 seconds ), It is possible to secure an absorption energy (vE- 40 ) of -30 J or more at -40 ° C. Therefore, the steel material according to the present invention can be used as a material for structures such as bridges, high-rise buildings, ships, etc., and can be used not only for small to medium heat input welding but also for large heat input welding with heat input amount of 50 kJ / Deterioration of the toughness of the heat affected zone can be prevented. The steel material of the present invention is intended for a steel sheet or the like having a thickness of about 3.0 mm or more.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니며, 상기ㆍ후기하는 취지에 적합한 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples. However, it is needless to say that the present invention is not limited by the following examples, and it is of course possible to carry out the present invention by appropriately changing the above- All of which are included in the technical scope of the present invention.
실시예Example
진공 용해로(용량 150㎏)를 사용하여, 하기 표 1, 표 2에 나타내는 조건으로, 하기 표 3, 표 4에 나타내는 성분 조성(질량%)의 공시강(잔량부는 철 및 불가피 불순물)을 용제하고, 150kg의 잉곳으로 주조하여 냉각하였다. 그 후, 가열, 압연을 행하여, 후강판을 제조하였다. 또한, 하기 표 3, 표 4에 나타내는 공시강 중, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키는 공시강의 총 O량은 0.0005∼0.010%의 범위인 것을 확인하고 있다.Using a vacuum melting furnace (capacity: 150 kg), the steel having the composition (mass%) shown in the following Tables 3 and 4 (iron and inevitable impurities in the remaining part) was dissolved under the conditions shown in Tables 1 and 2 below , And cast into a 150 kg ingot and cooled. Thereafter, the steel sheet was heated and rolled to produce a steel sheet. It is also confirmed that the total O content of the disclosed steel satisfying the requirements specified in the present invention among the steel shown in Tables 3 and 4 is in the range of 0.0005 to 0.010%.
상기 공시강을 진공 용해로에서 용제하는 데 있어서는, Ti, Zr, REM 및 Ca 이외의 원소에 대해 성분 조정하는 동시에, C, Si, Mn 및 Al로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 사용하여 탈산하여 용강의 용존 산소량 QOf를 조정하였다. 조정 후의 용존 산소량 QOf를 하기 표 1에 나타낸다.In the case of dissolving the above described steel in the vacuum melting furnace, components are adjusted for elements other than Ti, Zr, REM and Ca, and at the same time, deoxidation is performed using at least one element selected from C, Si, The dissolved oxygen amount QOf was adjusted. Table 1 shows the dissolved oxygen amount Q Of after the adjustment.
용존 산소량 QOf를 조정한 용강에, Ti를 첨가한 후, Zr 및 REM을 첨가하고 나서 Ca 또는 Ca 및 Al을 첨가하였다. Zr 및 REM의 첨가 순서를 하기 표 1, 표 2에 나타낸다. 이때, REM을 첨가하고 나서 Zr을 첨가하거나, Zr을 첨가하고 나서 REM을 첨가한 경우에는, 한쪽의 원소를 첨가하고 나서 다른 쪽의 원소를 첨가할 때까지 필요로 한 시간(첨가 간격 시간)을 하기 표 1, 표 2에 나타낸다. a군 원소(REM 및 Zr)와 b군 원소(Ti, Ca 및 Al)의 첨가 간격 시간의 총합(t1+t2)을 하기 표 1, 표 2에 나타낸다.After adding Ti to the molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of was adjusted, Zr and REM were added, and then Ca or Ca and Al were added. The order of addition of Zr and REM is shown in Tables 1 and 2 below. In this case, when Zr is added after REM is added, or when REM is added after addition of Zr, the necessary time (addition interval time) from the addition of one element to the addition of the other element is Are shown in Table 1 and Table 2 below. The sum (t1 + t2) of addition time intervals of the a group elements (REM and Zr) and the b group elements (Ti, Ca and Al) are shown in Tables 1 and 2 below.
또한, REM의 첨가량을 QREM으로 하고, 이 값을 하기 표 1, 표 2에 나타낸다. 또한, 상기 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM의 값을 하기 식 (1)'에 대입하여 산출한 Z값을 하기 표 1, 표 2에 아울러 나타낸다.The addition amount of REM is represented by Q REM , and these values are shown in Tables 1 and 2 below. The Z values calculated by substituting the values of the dissolved oxygen amount Q Of and REM addition amount Q REM into the following equation (1) are also shown in Tables 1 and 2 below.
또한, Ti는 Fe-Ti 합금의 형태로, Zr은 Fe-Zr 합금의 형태로, REM은 La를 약 25%와 Ce를 약 50% 함유하는 미슈 메탈의 형태로, Ca는 Ni-Ca 합금의 형태로, Al은 순 Al의 형태로 각각 첨가하였다. 단, 하기 표 3의 No.12, 하기 표 4의 No.39, 41은, 미슈 메탈의 형태가 아닌, Ce만을 첨가하였다.Ti is a Fe-Ti alloy, Zr is a Fe-Zr alloy, REM is a misch metal containing about 25% of La and about 50% of Ce, Ca is a Ni-Ca alloy Al were added in the form of pure Al, respectively. However, in No. 12 of Table 3 and No. 39 and 41 of Table 4 below, only Ce, not the form of mischmetal, was added.
상기 원소를 첨가한 후, 잉곳으로 주조하여 냉각하였다. 얻어진 잉곳을 열간 압연하여, 두께가 30∼80㎜인 후강판을 제조하였다. 얻어진 후강판의 t/4(단, t는 강판의 두께) 위치에 있어서의 횡단면으로부터 샘플을 잘라내고, 상기 샘플에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 성분 조성을 측정하고, 단독 산화물로서 질량 환산하여 산화물의 평균 조성을 산출하였다.After the above elements were added, they were cast into an ingot and cooled. The obtained ingot was hot-rolled to prepare a steel sheet having a thickness of 30 to 80 mm. A sample was cut from a cross section at a position of t / 4 (where t is the thickness of the steel sheet) of the steel sheet obtained, and the composition of all the oxide inclusions contained in the sample was measured. The average composition was calculated.
모든 산화물계 개재물의 성분 조성은, 다음 순서로 측정하였다. 잘라내어진 샘플 표면을, 니혼 덴시 데이텀제의 전자선 마이크로 프로브 X선 분석계(EPMA ; 「JXA-8500F(장치명)」)를 사용하여 관찰하고, 원 상당 직경이 0.1㎛ 이상인 개재물에 대해 성분 조성을 정량 분석하였다. 관찰 조건은, 가속 전압을 20㎸, 시료 전류를 0.01㎂, 분석 개수를 100개 이상으로 하고, 개재물의 중앙부에서의 성분 조성을 특성 X선의 파장 분산 분광에 의해 정량 분석하였다. 분석 대상 원소는, Si, Mn, S, Al, Ti, Zr, La, Ce, Ca, 및 O(산소)로 하고, 기지 물질을 사용하여 각 원소의 X선 강도와 원소 농도의 관계를 미리 검량선으로서 구해 두고, 분석 대상으로 하는 상기 개재물로부터 얻어진 X선 강도와 상기 검량선으로부터 그 개재물에 포함되는 원소량을 정량하였다.The composition of all the oxide inclusions was measured in the following order. The cut surface of the sample was observed using an electron beam microprobe X-ray spectrometer (EPMA: "JXA-8500F (apparatus name)") manufactured by Nippon Denshi Datum Inc. and the composition of the inclusions having a circle equivalent diameter of 0.1 μm or more was quantitatively analyzed . The observation conditions were quantitative analysis of the composition of the inclusions at the center of the inclusions by the wavelength dispersive spectroscopy of the characteristic X-rays, with an acceleration voltage of 20 kV, a sample current of 0.01 μA and an analysis number of 100 or more. The relationship between the X-ray intensity of each element and the element concentration is previously determined using a calibration curve using Si, Mn, S, Al, Ti, Zr, La, Ce, Ca and O , And the amount of the element contained in the inclusion was determined from the X-ray intensity obtained from the inclusion to be analyzed and the calibration curve.
얻어진 정량 결과 중 산소 함량이 5질량% 이상인 개재물을 산화물로 하였다. 이때, 하나의 개재물로부터 복수의 원소가 관측된 경우에는, 그들 원소의 존재를 나타내는 X선 강도의 비로부터 각 원소의 단독 산화물로 질량 환산하여 산화물의 조성을 산출하였다. 본 발명에서는, 이와 같이 단독 산화물로서 질량 환산하여 평균한 것을 산화물의 평균 조성으로 하였다. 산화물 중, ZrO2, REM의 산화물 및 CaO의 평균 조성을 하기 표 5, 표 6에 나타낸다. 또한, REM의 산화물은, 금속 원소를 M으로 나타내면, 강재 중에 M2O3, M3O5, 또는 MO2의 형태로 존재하지만, 모든 산화물을 M2O3으로 환산하여 조성을 산출하였다. 또한, 하기 표 5, 표 6에 나타낸 「기타」라 함은, ZrO2, REM의 산화물 및 CaO 이외의 산화물(예를 들어, Al2O3, MnO, SiO2 등)이다.Among the obtained quantitative results, inclusions having an oxygen content of 5 mass% or more were regarded as oxides. At this time, when a plurality of elements were observed from one inclusion, the composition of the oxide was calculated on the basis of the ratio of the X-ray intensity indicating the presence of the elements to a single oxide of each element in terms of mass. In the present invention, the average composition in terms of mass of the oxide as the sole oxide was taken as the average composition of the oxide. The average compositions of the oxides, ZrO 2 , REM oxides and CaO are shown in Tables 5 and 6 below. When the metal element is represented by M, the oxide of REM exists in the form of M 2 O 3 , M 3 O 5 , or MO 2 in the steel, but all oxides are converted into M 2 O 3 to calculate the composition. The "others" shown in Tables 5 and 6 are oxides of ZrO 2 , REM, and oxides other than CaO (for example, Al 2 O 3 , MnO, SiO 2, etc.).
다음에, 정량한 개재물에 대해 SEM 관찰에 의해 원 상당 직경을 측정하고, 원 상당 직경(입경)이 0.1∼2.0㎛인 개재물의 개수를 측정하였다. 하기 표 5, 표 6에 측정 결과를 관찰 시야 면적 1㎟당으로 환산한 개수를 나타낸다.Next, the quantified inclusions were measured by SEM observation, and the number of inclusions having a circle equivalent diameter (particle diameter) of 0.1 to 2.0 占 퐉 was measured. Table 5 and Table 6 below show the number of the measurement results converted into the observed field area per 1 mm 2.
또한, 얻어진 정량 결과 중 산소 함량이 5질량% 이상인 산화물의 원 상당 직경을 SEM 관찰에 의해 측정하고, 원 상당 직경(입경)이 3㎛를 초과하는 산화물의 개수와, 원 상당 직경(입경)이 5㎛를 초과하는 산화물의 개수를 측정하였다. 하기 표 5, 표 6에 산화물의 개수를 관찰 시야 면적 1㎟당으로 환산한 값을 나타낸다.The circle-equivalent diameter of the oxide having an oxygen content of 5 mass% or more in the obtained quantitative results was measured by SEM observation, and the number of oxides with a circle-equivalent diameter (particle diameter) exceeding 3 占 퐉 and the circle- The number of oxides exceeding 5 탆 was measured. In Table 5 and Table 6, the number of oxides is converted into 1 square millimeter of observation field area.
도 2에, 상기 Z값과 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물의 관찰 시야 면적 1㎟당의 개수의 관계를 나타낸다. 도 2에는, 하기 표 5, 표 6에 나타내는 No.1∼32의 결과(도 2의 ○)와, No.35∼40, 53, 54, 61의 결과(도 2의 ●) 중, Z값의 임계적 의의를 나타내기 위해, Z값이 -12.50∼-11.50의 범위에 있는 것을 플롯하였다.Fig. 2 shows the relationship between the Z value and the number of oxides having a circle equivalent diameter of more than 3 占 퐉 per 1 mm 2 of the observation field area. 2 shows the results of the results of Nos. 1 to 32 shown in Tables 5 and 6 (shown in Fig. 2) and the results of Nos. 35 to 40, 53, 54, and 61 , The Z value was plotted in the range of -12.50 to -11.50.
도 2로부터 명백한 바와 같이, 용강의 용존 산소량 QOf에 따라서 상기 식 (1)을 만족시키도록 REM을 첨가하면, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물의 생성이 억제되는 것을 알 수 있다.As is clear from Fig. 2, it can be seen that, when REM is added so as to satisfy the above formula (1) according to the dissolved oxygen amount Q Of of molten steel, generation of oxides having a circle equivalent diameter exceeding 3 탆 is suppressed.
다음에, 정량한 개재물 중 REM 및 Zr을 함유하는 개재물에 대해, REM과 Zr의 몰비를 산출하고, 모든 개재물의 개수에 대해, REM/Zr비가 0.6∼1.4의 범위를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율(개재물 I의 개수 비율)을 산출하여, 결과를 하기 표 5, 표 6에 나타낸다. 정량한 개재물 중 REM, Zr, Ti, Ca 및 Al을 함유하는 개재물에 대해, REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]를 산출하고, 모든 개재물의 개수에 대해, (REM+Zr)/(Al+Ca+Ti) 비가 0.5∼1.2의 범위를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율(개재물 II의 개수 비율)을 산출하여, 결과를 하기 표 5, 표 6에 나타낸다.Next, for the inclusions containing REM and Zr among the quantified inclusions, the molar ratio of REM and Zr was calculated, and for all the inclusions, REM and Zr-containing inclusions satisfying the range of REM / Zr ratio of 0.6 to 1.4 (Number ratio of the inclusions I) was calculated, and the results are shown in Tables 5 and 6. < tb > < TABLE > (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) of the total number of moles of REM and Zr and the total number of moles of Al, Ca and Ti is calculated for inclusions containing REM, Zr, Ti, Ca and Al among the quantified inclusions (Number ratio of inclusions II) of the inclusions II containing REM, Zr, Al, Ca and Ti satisfying the range of (REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) ratio of 0.5 to 1.2 is calculated for each number of inclusions, The results are shown in Tables 5 and 6 below.
다음에, 용접시에 열영향을 받는 HAZ의 인성을 평가하기 위해, 대입열 용접을 모의하여 하기에 나타내는 용접 재현 시험을 행하였다. 용접 재현 시험은, 후강판의 t/4 위치(단, t는 판 두께)로부터 잘라낸 샘플이 1450℃로 되도록 가열하고, 이 온도로 5초간 유지한 후, 냉각하는 열사이클을 부여하였다. 냉각 속도는, 800℃로부터 500℃로의 냉각 시간이 400초로 되도록 조정하였다(입열 조건 : 1450℃×5초, 냉각 시간 Tc=400초).Next, in order to evaluate the toughness of the HAZ subjected to the heat at the time of welding, the weld recreation test shown below was carried out by simulating the substitution heat welding. In the welding reproducibility test, a sample cut from the t / 4 position (t, plate thickness) of the steel sheet was heated so as to be 1450 DEG C, held at this temperature for 5 seconds, and then subjected to a thermal cycle for cooling. The cooling rate was adjusted so that the cooling time from 800 ° C to 500 ° C was 400 seconds (heat input condition: 1450 ° C × 5 seconds, cooling time Tc = 400 seconds).
냉각 후의 샘플의 충격 특성은, 상기 열사이클을 부여한 후의 샘플로부터 압연 방향으로 V 노치 샤르피 시험편을 3개 채취하고, JIS Z2242에 따라서 충격 시험을 행하여 평가하였다. 충격 시험에서는, -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)를 측정하여, 3회의 평균값을 산출하였다. 본 발명에서는, vE-40의 평균값이 130J 이상인 것을 합격(HAZ 인성 양호)으로 한다. 측정 결과를 하기 표 5, 표 6에 나타낸다.The impact characteristics of the sample after cooling were obtained by taking three V-notch Charpy test pieces from the sample after the thermal cycle was applied in the rolling direction and performing an impact test according to JIS Z2242. In the impact test, the absorbed energy at -40 DEG C (vE- 40 ) was measured, and the average value was calculated three times. In the present invention, those having an average value of vE- 40 of 130 J or more are regarded as acceptable (good HAZ toughness). The measurement results are shown in Tables 5 and 6 below.
하기 표 1∼표 6으로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. No.1∼32는, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키는 예이며, 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물로 질량 환산하였을 때에, ZrO2, REM의 산화물 및 CaO를 소정량 함유하도록 조정한 후, 원 상당 직경이 3㎛ 초과인 산화물과 원 상당 직경이 5㎛ 초과인 산화물의 생성을 억제하고, 또한 원 상당 직경이 0.1∼2㎛인 개재물을 많이 생성시키고 있고, 또한 모든 개재물의 개수에 대해, 상기 개재물 I의 개수 비율이 30% 이상으로 되어 있거나, 및/또는 상기 개재물 II의 개수 비율이 40% 이상으로 되어 있으므로, HAZ 인성이 양호한 강재가 얻어져 있다. 또한, Si 함유량이 높은 쪽이 HAZ 인성은 양호해지는 경향이 파악된다.From the following Tables 1 to 6, it can be considered as follows. Nos. 1 to 32 satisfy the requirements specified in the present invention. When the composition of all the oxide inclusions contained in the steel is measured and converted into a single oxide, the oxide of ZrO 2 , REM and CaO are mixed in a predetermined amount , It is possible to suppress generation of oxides having a circle-equivalent diameter of more than 3 占 퐉 and oxides having a circle-equivalent diameter of more than 5 占 퐉 and to produce many inclusions having a circle-equivalent diameter of 0.1 to 2 占 퐉, The number of the inclusions I is 30% or more, and / or the ratio of the number of the inclusions II is 40% or more with respect to the number of inclusions. Thus, a steel having good HAZ toughness is obtained. Further, it is understood that the higher the Si content, the better the HAZ toughness.
한편, No.33∼64는, 본 발명에서 규정하는 어느 하나의 요건을 벗어나는 예이다. 이들 중, No.33, 51, 52, 55∼58, 62, 64는, REM을 첨가하고 나서 Zr을 첨가할 때까지의 시간, No.34, 60은, Zr을 첨가하고 나서 REM을 첨가할 때까지의 시간이 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키고 있지 않으므로, 상기 개재물 I의 개수 비율이 30%를 하회하고 있다. 따라서, HAZ 인성이 떨어져 있다.On the other hand, Nos. 33 to 64 are examples deviating from any one of the requirements specified in the present invention. Of these, No. 33, No. 51, No. 52, No. 55 to No. 58, No. 62, and No. 64, the time until addition of Zr is added after REM is added, and No. 34 and No. 60 are added after adding Zr and then adding REM , The number ratio of the inclusions I is less than 30%, since the time until the inclusion I does not satisfy the requirements specified in the present invention. Therefore, the HAZ toughness is deteriorated.
No.35∼40, 53, 54, 61은, 용강의 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM의 밸런스가 상기 식 (1)을 만족시키고 있지 않으므로, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물(특히, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하고, 5㎛ 이하인 산화물)이 많이 생성되어 있다. 따라서, HAZ 인성이 떨어져 있다. No.41은, 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물로 질량 환산하였을 때의 REM의 산화물량이 본 발명에서 규정하는 범위를 하회하고 있으므로, 용접시에 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물량이 부족하여, HAZ 인성이 떨어져 있다.Nos. 35 to 40, 53, 54, and 61, the balance of the dissolved oxygen amount Q Of of the molten steel and the addition amount Q REM of the REM does not satisfy the above formula (1) In particular, an oxide having a circle-equivalent diameter of more than 3 mu m and not more than 5 mu m). Therefore, the HAZ toughness is deteriorated. No.41 indicates that the oxide content of REM when the composition of all the oxide inclusions included in the steel is measured and converted into mass by the single oxide is less than the range specified in the present invention, The amount of the oxide is insufficient, and the HAZ toughness is deteriorated.
No.42와 No.59는, 강재에 포함되는 REM량이 많아, 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물로 질량 환산하였을 때의 REM의 산화물량이 본 발명에서 규정하는 범위를 상회하고 있으므로, 산화물이 조대화되고, 입내 α 변태의 핵으로서 작용하는 미세한 산화물의 개수가 적어져, HAZ 인성 향상 작용이 발휘되어 있지 않다. No.43은, 강재에 포함되는 Zr량이 지나치게 적으므로, 모든 산화물계 개재물의 조성에 차지하는 ZrO2량이 적어져, 입내 α 변태의 핵으로 되는 ZrㆍREMㆍCa계 산화물량이 적어졌다고 생각된다. 그로 인해 HAZ 인성이 떨어져 있다. No.44와 No.63은, 강재에 포함되는 Zr량이 지나치게 많으므로, 모든 산화물의 조성에 차지하는 ZrO2량이 많아졌다. 그로 인해, 용접시에 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물량이 부족하여, 미세 조직이 얻어지지 않아 HAZ 인성이 떨어져 있다.Nos. 42 and 59, when the amount of REM contained in the steel is large and the composition of all the oxide inclusions contained in the steel is measured, and the amount of oxide of REM when the mass of the oxide is mass-converted into the single oxide exceeds the range specified by the present invention Therefore, the oxide is coarsened, and the number of fine oxides that act as nuclei of the? -Form transformation in the grain is decreased, so that the HAZ toughness improving action is not exerted. In No. 43, since the amount of Zr contained in the steel material is excessively small, the amount of ZrO 2 in the composition of all the oxide inclusions is reduced, and the amount of the Zr · REM · Ca-based oxide which becomes the nucleus of the in-gauge α-transformation is considered to be small. HAZ toughness is deteriorated thereby. In Nos. 44 and 63, since the amount of Zr contained in the steel material was excessively large, the amount of ZrO 2 in the composition of all the oxides was increased. As a result, the amount of oxide which becomes the nucleus of the? Transformation at the time of welding is insufficient, the microstructure is not obtained, and the HAZ toughness is deteriorated.
No.45는, 강재에 포함되는 Ca량이 지나치게 많으므로, 모든 산화물계 개재물의 조성에 차지하는 CaO량이 많게 되어 있다. 그로 인해, 용접시에 입내 α 변태의 핵으로 되는 산화물량이 부족하여, 미세 조직이 얻어지지 않아 HAZ 인성이 떨어져 있다. No.46은, 강재에 포함되는 Ca량이 지나치게 적으므로, CaO량이 생성되어 있지 않다. 그로 인해, 입내 α 변태의 핵으로 되는 ZrㆍREMㆍCa계 산화물량이 적어져, HAZ 인성이 떨어져 있다. No.47은, 강재에 포함되는 Ti량이 지나치게 많기 때문에, Ti의 고용에 의해 모재가 고용 강화되었으므로, 결과적으로 HAZ 인성이 떨어져 있다. No.48은, 강재에 포함되는 Ti량이 지나치게 적으므로, 입내 α 변태의 핵으로 되는 원 상당 직경이 0.1∼2㎛인 개재물의 생성량을 확보할 수 없다. 따라서, HAZ 인성이 떨어져 있다. No.49는, 강재에 포함되는 Al량이 지나치게 많으므로, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 조대한 산화물을 많이 생성하여, HAZ 인성이 떨어져 있다. No.50은, 강재에 포함되는 N량이 지나치게 많은 예로, 강재에 포함되는 고용 N량이 과잉으로 되어, HAZ 인성이 떨어져 있다고 생각된다.In No. 45, since the amount of Ca contained in the steel is excessively large, the amount of CaO in the composition of all oxide inclusions is large. As a result, the amount of oxide which becomes the nucleus of the? Transformation at the time of welding is insufficient, the microstructure is not obtained, and the HAZ toughness is deteriorated. In No. 46, since the amount of Ca contained in the steel material is too small, the amount of CaO is not generated. As a result, the amount of Zr, REM, Ca-based oxide which is the nucleus of the? -Form transformation in the grain decreases and HAZ toughness is deteriorated. In No. 47, since the amount of Ti contained in the steel material is excessively large, the base material is solid-solved by the employment of Ti, resulting in deterioration of HAZ toughness. In No. 48, since the amount of Ti contained in the steel is too small, the amount of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.1 to 2 탆 serving as nuclei of the in-gauge alpha transformation can not be ensured. Therefore, the HAZ toughness is deteriorated. In No. 49, since the amount of Al contained in the steel is excessively large, a large number of coarse oxides having a circle equivalent diameter exceeding 3 탆 are produced, and HAZ toughness is deteriorated. In No. 50, it is considered that the amount of N contained in the steel is too many, and the amount of solute N contained in the steel is excessive, and the HAZ toughness is considered to be low.
다음에, 도 3에, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물의 관찰 시야 면적 1㎟당의 개수와 -40℃에 있어서의 흡수 에너지(vE-40)의 관계를 나타낸다. 도 3에서는, 하기 표 5, 표 6에 나타내는 No.1∼32의 결과를 ○으로, No.35∼40, 49, 53, 54, 61(비교예 중 5.0개를 초과하는 예)의 결과를 ●으로 나타냈다.Next, Fig. 3 shows the relationship between the number of oxide per square meter of observation area and the absorbed energy (vE- 40 ) at -40 DEG C of oxides having a circle-equivalent diameter exceeding 3 mu m. 3, the results of Nos. 1 to 32 shown in the following Tables 5 and 6 are denoted by o, and the results of Nos. 35 to 40, 49, 53, 54 and 61 (exceeding 5.0 of the comparative example) ●.
도 3으로부터 명백한 바와 같이, 원 상당 직경이 3㎛를 초과하는 산화물의 관찰 시야 면적 1㎟당의 개수가 5.0개 이하이면, 1450℃로 5초간 가열 유지한 경우라도 양호한 HAZ 인성을 나타내는 것을 알 수 있다.As is apparent from Fig. 3, when the number of oxide per square centimeters of the observation field area per square millimeter of the oxide having a circle-equivalent diameter exceeding 3 占 퐉 is 5.0 or less, it can be seen that even when heated and held at 1450 占 폚 for 5 seconds, good HAZ toughness is exhibited .
다음에, 하기 표 5에 나타낸 No.2와 하기 표 6에 나타낸 No.33을 채용하여 고찰한다. 이들 강재는, 모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 I의 개수 비율이 다른 것 이외에는, 거의 동일한 예이다(모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 II의 개수 비율은 모두 40%를 하회하고 있음). 상기 개재물 I의 개수 비율이, 모든 개재물의 개수에 대해 30%를 하회하는 경우(No.33)는, vE-40이 130J 미만으로 되는 것에 반해, 모든 개재물의 개수에 대해 30% 이상인 경우(No.2)는, vE-40이 130J 이상으로 되어, HAZ 인성을 개선할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 마찬가지의 결과가, 하기 표 5에 나타낸 No.23과 하기 표 6에 나타낸 No.62에 대해서도 얻어져 있다. 즉, 상기 개재물 I의 개수 비율이, 모든 개재물의 개수에 대해 30% 이상인 경우(No.23)는, vE-40이 130J 이상으로 되어, HAZ 인성을 개선할 수 있었다.Next, consideration will be made by employing No. 2 shown in Table 5 and No. 33 shown in Table 6 below. These steel materials are almost the same except that the number ratio of the inclusions I to the number of all inclusions is different. (The number ratio of the inclusions II to all the inclusions is less than 40%.) When the number ratio of the inclusions I is less than 30% with respect to the number of all inclusions (No. 33), vE- 40 is less than 130 J, while when the number of inclusions is 30% .2), it is found that the vE- 40 becomes 130 J or more, and HAZ toughness can be improved. Similar results were obtained for No. 23 shown in Table 5 and No. 62 shown in Table 6 below. That is, in the case where the number ratio of the inclusions I was 30% or more with respect to the number of all inclusions (No. 23), vE- 40 was 130 J or more, and HAZ toughness could be improved.
다음에, 하기 표 5, 표 6에 나타낸 No.17과 No.51을 채용하여 고찰한다. 이들 강재는, 모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 II의 개수 비율이 다른 것 이외에는, 거의 동일한 예이다(모든 개재물의 개수에 대한 상기 개재물 I의 개수 비율은 모두 30%를 하회하고 있음). 상기 개재물 II의 개수 비율이, 모든 개재물의 개수에 대해 40%를 하회하는 경우(No.51)는, vE-40이 130J 미만으로 되는 것에 반해, 모든 개재물의 개수에 대해 40% 이상인 경우(No.17)는, vE-40이 130J 이상으로 되어, HAZ 인성을 개선할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 마찬가지의 결과가, 하기 표 5에 나타낸 No.26과 하기 표 6에 나타낸 No.64에 대해서도 얻어져 있다. 즉, 상기 개재물 II의 개수 비율이, 모든 개재물의 개수에 대해 40% 이상인 경우(No.26)는, vE-40이 130J 이상으로 되어, HAZ 인성을 개선할 수 있었다.Next, Nos. 17 and 51 shown in Table 5 and Table 6 below will be employed. These steel materials are almost the same except that the number ratio of the inclusions II to the number of all the inclusions is different (all the inclusions I to the total number of inclusions are less than 30%). In the case where the number ratio of the inclusions II is less than 40% with respect to the number of all inclusions (No. 51), vE- 40 is less than 130 J, while when the number of inclusions is 40% .17), it can be seen that the vE- 40 becomes 130 J or more, and the HAZ toughness can be improved. The same results are also obtained for No. 26 shown in Table 5 and No. 64 shown in Table 6 below. That is, in the case where the number ratio of the inclusions II was 40% or more with respect to the number of all inclusions (No. 26), vE- 40 was 130 J or more and HAZ toughness could be improved.
본 발명을 상세하게, 또한 특정 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.While the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
본 출원은, 2011년 1월 18일에 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-008258), 2011년 9월 21일에 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-206542)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.The present application is based on Japanese Patent Application (Japanese Patent Application No. 2011-008258) filed on January 18, 2011, and Japanese Patent Application (Japanese Patent Application No. 2011-206542) filed on September 21, 2011 , The contents of which are incorporated herein by reference.
본 발명의 강재는 대입열 용접법을 행한 경우라도 HAZ 인성이 우수하여, 교량이나 고층 건조물, 선박 등에 사용할 수 있다.The steel material of the present invention is excellent in HAZ toughness even when it is subjected to large heat welding, and can be used for bridges, high-rise buildings, ships and the like.
Claims (6)
Si:0.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
Mn:2.5% 이하(0%를 포함하지 않음),
P:0.03% 이하(0%를 포함하지 않음),
S:0.02% 이하(0%를 포함하지 않음),
Al:0.050% 이하(0%를 포함하지 않음),
N:0.010% 이하(0%를 포함하지 않음),
Ti:0.005∼0.10%,
Zr:0.0005∼0.050%,
REM:0.0003∼0.015%,
Ca:0.0003∼0.010%, 및
O:0.0005∼0.010%를 함유하고,
잔량부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 강재이며,
(a) 상기 강재에 포함되는 모든 산화물계 개재물의 조성을 측정하여 단독 산화물로 질량 환산하였을 때, 평균 조성으로,
ZrO2:5∼50%,
REM의 산화물(REM을 M의 기호로 나타내면 M2O3):5∼50%, 및
CaO:50% 이하(0%를 포함하지 않음)를 만족시키고, 또한,
(b) 상기 강재에 포함되는 모든 개재물 중,
원 상당 직경으로 0.1∼2㎛의 개재물이 관찰 시야 면적 1㎟당 120개 이상이고,
원 상당 직경으로 3㎛ 초과 5㎛ 이하의 산화물이 관찰 시야 면적 1㎟당 5.0개 이하이고,
원 상당 직경으로 5㎛ 초과의 산화물이 관찰 시야 면적 1㎟당 5.0개 이하이고,
(c-1) 상기 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 몰비(REM/Zr)가 0.6∼1.4를 만족시키는 REM 및 Zr 함유 개재물 I의 개수 비율이 30% 이상인 것과,
(c-2) 상기 강재에 포함되는 모든 개재물의 조성을 측정하였을 때, 모든 개재물의 개수에 대해, REM과 Zr의 합계 몰수와, Al과 Ca와 Ti의 합계 몰수의 비[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]가 0.5∼1.2를 만족시키는 REM, Zr, Al, Ca, 및 Ti 함유 개재물 II의 개수 비율이 40% 이상인 것으로 했을 때, (c-1)과 (c-2) 중 하나 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는, 용접 열영향부의 인성이 우수한 강재.C: 0.02 to 0.15% (meaning% by mass, the same applies to the following components),
Si: not more than 0.5% (not including 0%),
Mn: not more than 2.5% (not including 0%),
P: not more than 0.03% (not including 0%),
S: not more than 0.02% (not including 0%),
Al: not more than 0.050% (not including 0%),
N: 0.010% or less (not including 0%),
Ti: 0.005 to 0.10%
Zr: 0.0005 to 0.050%
REM: 0.0003 to 0.015%
Ca: 0.0003 to 0.010%, and
O: 0.0005 to 0.010%
The balance being iron and inevitable impurities,
(a) when the composition of all the oxide inclusions contained in the steel is measured and mass-converted into a single oxide,
ZrO 2 : 5 to 50%
Oxide of REM (M 2 O 3 if REM is represented by the symbol of M): 5 to 50%, and
CaO: not more than 50% (not including 0%),
(b) of all the inclusions contained in the steel,
The number of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.1 to 2 占 퐉 is 120 or more per 1 mm2 of observation field area,
An oxide having a circle-equivalent diameter of more than 3 占 퐉 and not more than 5 占 퐉 is not more than 5.0 per 1 mm2 of observation field area,
An oxide having a circle-equivalent diameter exceeding 5 占 퐉 is 5.0 or less per 1 mm2 of observation field area,
(c-1) the number of REM and Zr-containing inclusions I satisfying the molar ratio (REM / Zr) of REM / Zr of 0.6 to 1.4 with respect to the number of all inclusions when the composition of all inclusions contained in the above- A ratio of 30% or more,
(REM + Zr) / (Al + Ca + Ti) / (Ca + Ti) / (Ca + Ti) ratio of the total molar number of REM and Zr and the total molar number of Al, Ca and Ti with respect to the number of all inclusions, when the composition of all the inclusions contained in the above- ) Satisfies at least one of (c-1) and (c-2) when the ratio of the numbers of REM, Zr, Al, Ca and Ti containing inclusions II satisfying 0.5 to 1.2 is 40% Wherein the welded heat affected zone has an excellent toughness.
(a) Cu:2% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 Ni:3.5% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상,
(b) Cr:3% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 Mo:1% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상,
(c) Nb:0.25% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 V:0.1% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상,
(d) B:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음).The steel material according to claim 1, wherein the steel material includes at least one of the following groups (a) to (d) as other elements.
(a) at least one selected from the group consisting of not more than 2% of Cu (not including 0%) and not more than 3.5% of Ni (not including 0%),
(b) at least one selected from the group consisting of Cr: not more than 3% (excluding 0%) and Mo: not more than 1% (not including 0%),
(c) at least one selected from the group consisting of not more than 0.25% of Nb (not including 0%) and not more than 0.1% of V (not including 0%),
(d) B: 0.005% or less (not including 0%).
용존 산소량 QOf를 0.0003∼0.01질량%의 범위로 조정한 용강에 REM을 첨가하는 데 있어서, 상기 용강의 용존 산소량 QOf와 REM의 첨가량 QREM이 하기 식 (1)을 만족시키는 양의 REM을 첨가하는 동시에,
상기 범위로 용존 산소량 QOf를 조정한 용강에, REM, Zr, Ti, Ca, 및 Al을 첨가하는 데 있어서, REM 및 Zr을 a군 원소, Ti, Ca, 및 Al을 b군 원소로 하였을 때, 각 원소의 첨가 조건이 하기 (2) 및 하기 (3) 중 하나 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 용접 열영향부의 인성이 우수한 강재의 제조 방법.
(여기서, QREM은 REM의 함유량을 질량%로 나타낸 값)
(2) 상기 a군 원소에 대해, REM과 Zr을 동시에 첨가하거나, 또는 REM과 Zr 중 한쪽의 원소를 첨가하고 나서 5분 이내에 다른 쪽의 원소를 첨가함.
(3) 상기 a군 원소의 첨가 전 또는 첨가 후, 또는 첨가 전후 모두에 상기 b군 원소를 첨가하는 것으로 하고, 상기 a군 원소의 첨가 전에 상기 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, 상기 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점으로부터 상기 a군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t1(분), 상기 a군 원소의 첨가 후에 상기 b군 원소를 첨가하는 경우에 대해, 상기 a군 원소 중 마지막 원소의 첨가 개시 시점으로부터 상기 b군 원소 중 최초의 원소의 첨가 개시 시점까지의 시간을 t2(분)로 하고, 상기 t1과 상기 t2의 합계를 3분 이상으로 함(0≤t1, 0≤t2, 단, t1 및 t2는 0이 아님).A method for manufacturing the steel material according to any one of claims 1 to 3,
According to the addition of REM to molten steel in a dissolved oxygen amount Q Of adjusted to a range of 0.0003~0.01% by weight and the amount of REM that to the amount of dissolved oxygen Of Q and Q REM addition amount of REM in the molten steel satisfy the following expressions (1) At the same time,
When REM, Zr, Ti, Ca, and Al are added to molten steel in which the dissolved oxygen amount Q Of is adjusted to the above range, when REM and Zr are taken as a group element, Ti, Ca, , And the addition condition of each element satisfies at least one of the following (2) and (3): (1) A method for producing a steel material excellent in toughness of a weld heat affected zone.
(Where Q REM is a value in mass% of REM)
(2) REM and Zr are simultaneously added to the a group element, or the other element is added within 5 minutes after addition of one element of REM and Zr.
(3) When the group b element is added before or after the addition of the a group element, or both before and after the addition of the group a element, and when the group b element is added before the addition of the a group element, The time from the start of the addition of the first element to the start of the addition of the first element among the elements of the group a is t1 (minutes), and when the element b is added after the addition of the element a, the time from the start of addition of the last element among the group a elements to the start of the addition of the first element among the group b elements is t 2 (min), and the total of t 1 and t 2 is set to 3 minutes or more t1, 0? t2, where t1 and t2 are not 0).
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