KR101560941B1 - Hot rolled steel sheet for pipe having excellent strength and expending property and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조관된 파이프에 대해 열처리를 하지 않더라도, 우수한 강도와 확관능을 갖고, 저온에서의 높은 충격인성을 갖는 파이프용 열연강판과 이를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a hot-rolled steel sheet for pipes having a high impact strength at low temperatures, and a method for producing the same, without having to heat-treat the tubular pipe.
Description
본 발명은 유정관 등으로 사용되는 파이프용 열연강판에 관한 것으로 보다 상세하게는 높은 강도와 확관성을 갖는 파이프에 사용되는 열연강판에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot-rolled steel sheet for pipe used as a fluid pipe, and more particularly, to a hot-rolled steel sheet used for a pipe having high strength and large-diameter pipe.
유정관 등으로 사용되는 파이프(강관)은 고강도, 내외압 압괴강도, 인성, 내지연 파괴성 등이 요구된다. 특히 파이프를 유정에 삽입한 후 확관기를 이용하여 확관하게 되면, 기존 유정 대비 파이프의 종류 및 구경 감소 등으로 유정 건설 비용을 저감할 수 있어, 우수한 확관능을 갖는 파이프가 요구되고 있다.Pipes (steel pipes) used for fluidized tubes are required to have high strength, internal and external pressure tensile strength, toughness and delayed fracture resistance. Particularly, if the pipe is expanded by using a pipe expander after inserting the pipe into the oil well, it is possible to reduce the construction cost of the oil well by reducing the type and diameter of the pipe compared to the existing oil well.
뿐만 아니라, 확관 후 파이프의 저온인성 확보를 위해 저온에서 높은 충격에너지를 열연강판에서 요구하고 있다.
In addition, high impact energy is required in hot rolled steel at low temperature to ensure low temperature toughness of pipe after expansion.
일반적으로 사용되는 유정관은 이음매 없는 강관(Seamless 강관)이 주로 사용되며 그 제조방법은 고온으로 가열된 빌릿(billet)을 천공 압연기로 천공한 뒤, 플러그밀(Plug mill), 맨드릴밀(mandrel mill) 등의 압연기를 이용하여 압연하고, 레듀사(Reducer) 또는 사이저(Sizer)를 이용하여 축경 또는 두께를 가공한 다음, 담금질하고 템퍼링 열처리를 행한다. 상기 담금질 및 템퍼링(tempering) 열처리를 행하기 위하여 가열로, 균열로의 설치가 필요해지고, 고비용이 되지 않을 수 없다.
Generally used seamless steel pipe is seamless steel pipe, and its manufacturing method is to drill a billet heated to high temperature with a drilling mill, and then, a plug mill, a mandrel mill ), And then subjected to a reduction process or a thickness process using a reducer or a sizer, followed by quenching and tempering heat treatment. It is necessary to install a heating furnace and a crack furnace in order to carry out the quenching and tempering heat treatment, and it can not be expensive.
이 때문에 최근에는 이음매 없는 파이프를 저가의 용접 강관 대체하고자 하고 있으나, 용접 강관의 경우 조관 공정 중에 원주 방향 및 길이 방향으로 4% 이상의 변형을 받게 되며, 이러한 가공경화의 영향으로 항복강도가 증가하여 항복비가 증가하게 된다. 이러한 가공경화는 강관의 두께와 직경의 비가 증가할수록 커지며, 강재에 경한 제2상이 많을수록 증가하게 된다.
Therefore, in recent years, it has been attempted to replace low-cost welded steel pipes with seamless pipes, but welded steel pipes are subjected to deformation of 4% or more in the circumferential direction and longitudinal direction during the pipe making process. The ratio is increased. The work hardening increases as the ratio of the thickness and the diameter of the steel pipe increases, and increases as the second phase of the steel becomes larger.
이와 더불어 조관 중 강관 내부에 집적된 전위 및 미소 크랙 같은 가공 결함 등에 의하여 강관의 충격에너지가 감소하게 된다. 이러한 조관 중의 가공경화와 가공 결함을 제거하기 위해, ?칭(quenching)과 템퍼링 같은 열처리를 실시하여, 충격인성과 확관능은 확보할 수 있다. 그러나, 이러한 열처리를 실시하게 되면, 조관 비용이 증가하게 되며, 열처리 후 강도 보상을 위해 합금 원소를 추가로 첨가하게 되어 열연강판의 제조 원가가 증가하는 단점이 있다.
In addition, the impact energy of the steel pipe is reduced due to processing defects such as dislocations accumulated in the steel pipe and minute cracks in the steel pipe. In order to eliminate the work hardening and machining defects in the pipe, heat treatment such as quenching and tempering is performed to ensure impact toughness and durability. However, if such a heat treatment is carried out, the cost of the tube is increased, and an alloy element is further added to compensate the strength after the heat treatment, which increases the manufacturing cost of the hot-rolled steel sheet.
따라서, 이러한 열처리를 행하지 않더라도, 우수한 강도와 확관능을 확보할 수 있는 파이프용 열연강판이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
Therefore, even if such a heat treatment is not carried out, a hot-rolled steel sheet for pipes which can secure an excellent strength and a high-temperature performance is in desperate need.
본 발명의 일측면은 조관된 파이프에 대해 열처리를 하지 않더라도, 우수한 강도와 확관능을 갖고, 저온에서의 높은 충격인성을 갖는 파이프용 열연강판과 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a hot-rolled steel sheet for a pipe having a high impact strength at low temperatures and a method of manufacturing the same, which has excellent strength and heat-releasing ability without heat treatment.
본 발명의 일태양은 중량%로, C: 0.01~0.05%, Si: 0.2~0.5%, Mn: 0.8~2.0%, P: 0.02%이하(0은 제외), S: 0.01%이하(0은 제외), Ca: 0.001~0.006%, Al: 0.01~0.06%, N: 0.008%이하(0은 제외), Cr: 0.01~0.30%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,One aspect of the present invention is a steel sheet comprising, by weight%, 0.01 to 0.05% of C, 0.2 to 0.5% of Si, 0.8 to 2.0% of Mn, 0.02% or less of P (excluding 0) 0.001 to 0.006% of Ca, 0.01 to 0.06% of Al, 0.008% or less of N (excluding 0) of Cr, 0.01 to 0.30% of Cr and the balance of Fe and unavoidable impurities,
상기 C 및 Mn은 {(C/12)+(Mn/55)}*100 ≤ 3 을 만족하며,Wherein C and Mn satisfy the formula: {(C / 12) + (Mn / 55)} 100?
상기 Ca 및 S는 1 ≤ Ca/S ≤4 를 만족하고, Wherein Ca and S satisfy 1? Ca / S? 4,
미세조직은 면적분율로, 95% 이상의 페라이트 및 5% 이하의 펄라이트를 포함하는 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판을 제공한다.
The microstructure has an area fraction of at least 95% ferrite and at most 5% pearlite, and has excellent strength and ductility.
본 발명의 또다른 일태양은 상기 조성 및 관계식을 만족하는 강 슬라브를 준비하여 재가열하는 단계;According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel slab, comprising: preparing and reheating a steel slab satisfying the above composition and relationship;
재가열된 강 슬라브를 열간압연하고, 800~900℃의 마무리 압연온도에서 열간압연하는 단계;Hot-rolling the reheated steel slab and hot rolling at a finish rolling temperature of 800 to 900 占 폚;
열간압연 후 냉각하고, 560~610℃의 온도에서 권취하는 단계를 포함하는 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판의 제조방법을 제공한다.
And cooling the hot rolled steel sheet at a temperature of 560 to 610 占 폚 to produce a hot rolled steel sheet for pipes having excellent strength and ductility.
본 발명의 열연강판을 이용하면, 용접을 이용하여 조관된 파이프에 열처리를 행하지 않더라도, 항복강도가 400MPa 이상이고, -20℃에서의 충격에너지가 350J 이상이며, 플레어링(flaring) 확관량이 50% 이상인 파이프를 제공할 수 있다.
The use of the hot-rolled steel sheet of the present invention makes it possible to obtain a steel sheet having a yield strength of 400 MPa or more, an impact energy at -20 캜 of 350 J or more and a flaring expansion amount of 50% Or more.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명 열연강판의 조성에 대해 상세히 설명한다(이하, 중량%).Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the composition of the hot-rolled steel sheet of the present invention will be described in detail (hereinafter, wt%).
본 발명 열연강판은 중량%로, C: 0.01~0.05%, Si: 0.2~0.5%, Mn: 0.8~2.0%, P: 0.02%이하(0은 제외), S: 0.01%이하(0은 제외), Ca: 0.001~0.006%, Al: 0.01~0.06%, N: 0.008%이하(0은 제외), Cr: 0.01~0.30%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
The hot-rolled steel sheet of the present invention contains 0.01 to 0.05% of C, 0.2 to 0.5% of Si, 0.8 to 2.0% of Mn, 0.02% or less of P (excluding 0) and 0.01% 0.001 to 0.006% of Ca, 0.01 to 0.06% of Al, 0.008% or less of N (excluding 0) of Cr, 0.01 to 0.30% of Cr, and Fe and unavoidable impurities.
탄소(C): 0.01~0.05%Carbon (C): 0.01 to 0.05%
C는 강도, 인성 및 파이프라인 시공시의 원주 용접부 인성에 영향을 미치는 원소이다. 상기 C는 강재의 경화능을 증가시키는 원소로서, 열간 마무리 압연 후 냉각시 페라이트 변태를 지연시켜 펄라이트 분율을 증가시킴으로써, 항복강도와 인장강도를 증가시키지만, 연성을 감소시킨다. 상기 C의 함량이 0.01% 미만일 경우에는 강의 강화 효과가 매우 적고, 고용강화 등이 감소하여 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 없으며, 0.05%를 초과하는 경우에는 연성의 저하 및 전기저항 용접시 용접성의 저하를 초래하므로, 상기 C의 함량은 0.01~0.05%로 하는 것이 바람직하다.
C is an element that affects the strength, toughness and toughness of a circumferential weld during pipeline construction. C is an element that increases the hardenability of the steel, and increases the yield strength and the tensile strength by increasing the pearlite fraction by retarding the ferrite transformation upon cooling after the hot finish rolling, but decreases the ductility. If the content of C is less than 0.01%, the strengthening effect of the steel is very small and the strengthening of the steel and the like are reduced to fail to secure the desired strength in the present invention. When the content is more than 0.05% , The content of C is preferably 0.01 to 0.05%.
실리콘(Si): 0.2~0.5%Silicon (Si): 0.2 to 0.5%
상기 Si는 페라이트 상 중의 C 활동도를 증가시키고, 페라이트 안정화를 촉진하는 작용을 하며, 고용강화에 의한 강도확보에 기여한다. 또한, 상기 Si는 전기저항용접(Electric Resistance Welding, ERW)시 Mn2SiO4 등의 저융점 산화물을 형성시키고, 산화물이 쉽게 배출되도록 한다. 그 함량이 0.2% 미만일 경우에는 제강상의 비용 문제가 발생하는 반면, 0.5%를 초과하는 경우에는 Mn2SiO4 이외에 고융점의 SiO2 산화물 형성량이 많아지고, 전기저항용접시 용접부의 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 Si의 함량은 0.2~0.5%인 것이 바람직하다.
The Si increases the C activity in the ferrite phase and promotes ferrite stabilization and contributes to securing strength by solid solution strengthening. In addition, the Si forms a low melting point oxide such as Mn 2 SiO 4 at the time of electric resistance welding (ERW), and allows the oxide to be easily discharged. If the content is less than 0.2%, a cost problem in steelmaking will arise. On the other hand, if the content exceeds 0.5%, the amount of SiO 2 oxide formed in a high melting point in addition to Mn 2 SiO 4 increases and the toughness of the welded portion . Therefore, the Si content is preferably 0.2 to 0.5%.
망간(Mn): 0.8~2.0%Manganese (Mn): 0.8 to 2.0%
상기 Mn은 오스테나이스/페라이트 변태 개시 온도에 큰 영향을 주고, 변태 개시 온도를 저하시키는 원소로서, 파이프 모재부 및 용접부의 인성에 영향을 미치며, 고용강화 원소로서 강도 증가에 기여한다. 그 함량이 0.8% 미만에서는 상기 효과를 기대하기 어려운 반면, 2.0%를 초과하는 경우에는 편석대가 발생할 가능성이 높다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.8~2.0%인 것이 바람직하다.
Mn has a great influence on the osteine / ferrite transformation start temperature and as an element for lowering the transformation starting temperature, affects the toughness of the pipe base material portion and the welded portion and contributes to an increase in strength as a solid solution strengthening element. If the content is less than 0.8%, it is difficult to expect the above effect, while if it exceeds 2.0%, the segregation zone is likely to occur. Therefore, the content of Mn is preferably 0.8 to 2.0%.
인(P): 0.02%이하Phosphorus (P): not more than 0.02%
상기 P는 고용강화 원소로서, 오스테나이트/페라이트 변태 개시 온도를 대폭적으로 상승시키는 작용을 하고, 조대한 페라이트 입자를 형성하는데, 유용하게 작용한다. 그 함량이 0.02%를 초과하는 경우에는 P가 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키므로, 그 함량은 0.02%를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.015% 이하이다.
P is a solid solution strengthening element, which functions to significantly increase the austenite / ferrite transformation start temperature and is useful for forming coarse ferrite particles. When the content exceeds 0.02%, P is segregated at grain boundaries to deteriorate toughness. Therefore, the content is preferably not more than 0.02%. More preferably, it is 0.015% or less.
황(S): 0.01%이하Sulfur (S): not more than 0.01%
상기 S는 조대한 개재물을 형성하기 쉬운 원소이고, 인성 저하나 크랙 진전을 조장하므로, 가능한 낮게 제한하는 것이 바람직하므로, 상기 S의 함량은 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.005% 이하이다.
The S is an element which is easy to form coarse inclusions and promotes toughness and crack propagation, so that it is preferable to limit the S as low as possible, and therefore, the content of S is preferably limited to 0.01% or less. More preferably, it is 0.005% or less.
칼슘(Ca): 0.001~0.006%Calcium (Ca): 0.001 to 0.006%
상기 Ca는 유화물의 형태 제어를 위해 첨가한다. 그 함량이 0.006%를 초과하는 경우, 소강 중의 S량에 대하여 과다 첨가되어 CaO 클러스터(cluster)의 CaS가 발생하는 반면, 0.001% 미만인 경우에는 MnS가 발생하고, 인성의 저하를 초래할 수 있다. 또한, S량이 많다면 CaS 클러스터가 발생을 방지하기 위해 동시에 S량도 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 철중의 S량 및 O량에 따라 Ca량을 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 Ca의 함량은 0.001~0.006%로 하는 것이 바람직하다.
Ca is added to control the morphology of the emulsion. When the content exceeds 0.006%, CaS in the CaO cluster is generated in excess of the amount of S in the low-temperature steel, whereas when the content is less than 0.001%, MnS is generated and toughness may be lowered. If the amount of S is large, it is preferable to control the amount of S at the same time in order to prevent the occurrence of CaS clusters. That is, it is preferable to control the Ca amount according to the S amount and O amount of iron. Therefore, the content of Ca is preferably 0.001 to 0.006%.
알루미늄(Al): 0.01~0.06%Aluminum (Al): 0.01 to 0.06%
상기 Al은 제강시의 탈산을 위해 첨가한다. 그 함량이 0.01% 미만인 경우 이러한 작용이 부족한 반면, 0.06%를 초과하는 경우에는 전기저항용접시 용접부에 알루미나 또는 알루미나 산화물을 포함하는 복합 산화물의 형성이 조장되고 용접부 인성을 손상시킬 수 있다. 따라서, 상기 Al의 함량은 0.01~0.06%로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.015~0.05%이다.
Al is added for deoxidation at the time of steel making. If the content is less than 0.01%, such action is insufficient. On the other hand, if the content is more than 0.06%, the composite oxide containing alumina or alumina oxide is promoted in the welded portion during the electric resistance welding, and the toughness of the welded portion may be damaged. Therefore, the content of Al is preferably 0.01 to 0.06%. More preferably, it is 0.015 to 0.05%.
질소(N): 0.008%이하Nitrogen (N): Not more than 0.008%
상기 N은 고용 상태에서는 시효 열화를 일으키는 원인이므로, Ti, Al 등의 질화물로서 고정된다. 그 함량이 0.008%를 초과하는 경우, Ti나 Al 등의 첨가량 증가가 불가피하므로, N의 함량은 0.008%이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.005%이하이다.
N is fixed as a nitride such as Ti or Al because it causes aging deterioration in a solid state. When the content exceeds 0.008%, the addition amount of Ti, Al or the like is inevitably increased. Therefore, the content of N is preferably 0.008% or less. More preferably, it is 0.005% or less.
크롬(Cr): 0.01~0.3%Cr (Cr): 0.01 to 0.3%
상기 Cr은 Mn과 마찬가지로 오스테나이트/페라이트 변태 개시 온도를 내리는 효과를 가진다. 이를 위해서는 0.01% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 Cr은 Mn 보다 편석되기 어려운 반면, Mn 보다 산소와의 친화력이 강하므로, 0.3%를 초과하게 되면, 용접부에 산화물을 남길 수 있다. 따라서, 상기 Cr의 함량은 0.01~0.3%로 하는 것이 바람직하다.
The Cr has the effect of lowering the austenite / ferrite transformation start temperature similarly to Mn. For this purpose, it is preferable to include 0.01% or more. Further, Cr is harder to be segregated than Mn, but affinity with oxygen is stronger than that of Mn. Therefore, when Cr exceeds 0.3%, oxide can be left in the welded portion. Therefore, the content of Cr is preferably 0.01 to 0.3%.
본 발명은 Ti: 0.0005~0.03% 및 Nb: 0.01~0.06% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.The present invention may further include at least one of 0.0005 to 0.03% of Ti and 0.01 to 0.06% of Nb.
상기 Ti는 강중에서 TiN으로 석출되어 재가열시 오스테나이트의 결정립 성장을 억제함으로써, 고강도 및 우수한 충격인성을 얻을 수 있게 하고, TiC 등으로 석출되어 강을 강화하는 역할을 한다. 이러한 효과를 위해서는 0.0005% 이상 포함되는 것이 바람직하나, 0.03%를 초과하는 경우에는 그 효과 증대가 크지 않다.The Ti is precipitated as TiN in the steel to inhibit the growth of austenite grains during reheating, thereby obtaining high strength and excellent impact toughness, and precipitating TiC and strengthening the steel. For such an effect, it is preferable that the content is 0.0005% or more, but when it exceeds 0.03%, the increase of the effect is not significant.
상기 Nb는 소량 첨가에 의해 석출강화 효과를 나타내는 성분으로, 이를 위해서는 0.01% 이상 포함되는 것이 바람직하나, 0.06%를 초과하는 경우에는 강도 증가가 크기 않다.
The Nb is a component exhibiting a precipitation strengthening effect by the addition of a small amount. It is preferable that the Nb content is 0.01% or more, but if it exceeds 0.06%, the increase in the strength is insufficient.
상기 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 다만, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 합금성분의 추가를 배재하지는 않는다.
In addition to the above composition, the balance includes Fe and unavoidable impurities. However, the addition of other alloying elements is not excluded from the scope of the present invention.
본 발명에서 상기 C 및 Mn의 함량은 {(C/12)+(Mn/55)}*100 ≤ 3의 관계(관계식 1)를 만족하는 것이 바람직하다. In the present invention, the content of C and Mn preferably satisfies the relationship (relational expression 1): {(C / 12) + (Mn / 55)} 100?
관계식 1은 경한 제2상인 펄라이트, 베이나이트 및 MA (martensite and/or austenite) 상의 형성을 억제하기 위한 것이다. C와 Mn의 증가는 슬라브의 응고온도를 낮추어 슬라브 중심의 편석을 조장하며, 또한, 델타 페라이트의 구간을 좁게 하여 연주 중 슬라브의 균질화를 어렵게 한다. 또한, Mn은 슬라브 중심부에 편석되는 대표적인 원소로서 파이프의 연성을 해치는 제2상의 형성을 조장하며, C의 증가는 연주시 고상 및 액상의 공존 구간을 넓혀 편석을 심화시키게 된다. 따라서 관계식 1의 값이 3을 초과하면, 강도는 증가하나 상기의 이유로 슬라브의 비균질성이 증가하여 슬라브에 경한 제2상이 형성되게 되어 강재의 저온인성뿐만 아니라 강관의 확관시 크랙 형성 및 전파의 경로로 작용하여 확관능을 떨어뜨리게 된다. 따라서 강재의 충격인성을 확보하고, 원하는 강관의 확관능을 확보하기 위하여 관계식 1의 값이 3 이하인 것이 바람직하다.
Relation 1 is intended to inhibit the formation of pearlitic secondary phases pearlite, bainite and MA (martensite and / or austenite) phases. The increase in C and Mn lowers the coagulation temperature of the slab to promote segregation in the center of the slab, and narrows the section of the delta ferrite, making it difficult to homogenize the slab during performance. Further, Mn is a typical element segregated in the center of the slab, which promotes the formation of the second phase which deteriorates the ductility of the pipe. The increase of C widens the coexistence section between the solid phase and the liquid phase to deepen the segregation. Therefore, when the value of the relational expression 1 exceeds 3, the strength is increased but the inhomogeneity of the slab is increased for the above reason, so that a light phase 2 is formed in the slab, so that not only the low temperature toughness of the steel but also the crack formation and propagation path And it lowers the sensitivity. Therefore, it is preferable that the value of the relational expression 1 is 3 or less in order to secure the impact toughness of the steel material and to ensure the desired performance of the steel pipe.
본 발명에서 상기 Ca 및 S의 함량은 1 ≤ Ca/S ≤4의 관계(관계식 2)를 만족하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the content of Ca and S satisfies the relationship (relational expression 2) 1? Ca / S? 4.
상기 관계식 2는 충격시험 및 강관의 확관시 크랙의 형성 및 전파의 경로로 작용하는 비금속 개재물의 형성을 억제하기 위한 것이다. 1 미만에서는 MnS 형성이 용이하여 압연중에 연신되어 크랙의 전파 경로로 작용하며, 4 초과에서는 Ca 계 비금속개재물이 증가하여 강재와 강관의 충격인성을 저하시키며, 강관의 확관시 크랙 형성원으로 작용하게 된다.
The above-mentioned relational expression 2 is intended to suppress the formation of cracks during formation of the impact test and the expansion of the steel pipe, and the formation of nonmetallic inclusions acting as propagation paths. 1, MnS formation is easy, and it is stretched during rolling to act as a propagation path of cracks. If it is more than 4, Ca nonmetallic inclusions increase to lower the impact toughness of steel and steel pipes and serve as a crack- do.
이하, 본 발명 열연강판의 미세조직에 대해 상세히 설명한다. 본 발명 열연강판의 미세조직은 면적분율로, 95% 이상의 페라이트 및 5% 이하의 펄라이트를 포함하는 것이 바람직하다. 본원발명에서 펄라이트가 많아지게 되면, 파이프 확관시 응력이 집증되어 균열이 발생 및 전파가 용이하므로, 상기 펄라이트는 5% 이하인 것이 바람직하다.
Hereinafter, the microstructure of the hot-rolled steel sheet of the present invention will be described in detail. The microstructure of the hot-rolled steel sheet of the present invention preferably contains 95% or more of ferrite and 5% or less of pearlite in an area fraction. In the present invention, when the number of pearlite is increased, stress is concentrated at the time of pipe expansion, cracks are generated and propagation is easy, and therefore, the pearlite is preferably 5% or less.
한편, 본 발명의 열연강판은 내부에 개재물을 포함하고 있으며, 상기 개재물은 입경 10㎛ 이상의 개재물이 관찰면적 100*50㎟ 당 300개 이하인 것이 바람직하다. 상기 개재물의 종류는 Al2O3, AlMgO, AlCaO, CaS 등이 있다. On the other hand, the hot-rolled steel sheet of the present invention includes inclusions in the inclusions, and it is preferable that inclusions having a particle diameter of 10 탆 or more are 300 or less per observation area of 100 * 50 ㎟. The inclusions include Al 2 O 3 , AlMgO, AlCaO, CaS and the like.
상기 입경 10㎛ 이상의 개재물이 상기 관찰면적당 300개를 초과하게 되면, 파이프의 확관시 균열 발생의 개시점으로 작용할 수 있으므로, 이를 300개 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
If the number of inclusions having a particle diameter of 10 탆 or more exceeds 300 per observation area, it can act as a starting point of occurrence of cracks at the time of pipe expansion, and therefore, it is preferable to control the number of inclusions to 300 or less.
이하, 본 발명 열연강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the hot-rolled steel sheet of the present invention will be described in detail.
본 발명의 제조방법은 상기 조성 및 관계식을 만족하는 강 슬라브를 준비하여, 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연 후 냉각하고 권취하는 단계를 포함한다.
The manufacturing method of the present invention comprises: preparing a steel slab satisfying the above composition and relational expression, and reheating the steel slab; Hot-rolling the reheated steel slab; And cooling and winding after the hot rolling.
상기 재가열은 석출물의 고용온도게 따라 결정되며, 본 발명의 성분범위에서는 1150℃ 이상에서 행하는 것이 바람직하며, 1300℃를 초과하는 경우에는 강재의 결정립도가 매우 커져 인성이 저하되므로, 1150~1300℃의 온도에서 재가열하는 것이 바람직하다.
The reheating is determined depending on the solidification temperature of the precipitate. In the component range of the present invention, the reheating is preferably performed at a temperature of 1150 ° C or higher. When the temperature exceeds 1300 ° C, the graininess of the steel becomes very large, It is preferable to reheat at a temperature.
상기 열간압연시 마무리 열간압연은 800~900℃의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연온도가 너무 높으면 강도 저하 및 충격인성이 저하되고, 반대로, 마무리 압연 온도가 너무 낮으면 인성은 좋아질 수 있으나, 생산성 및 형상에 문제가 발생할 수 있으므로, 800~900℃에서 마무리 압연을 행하는 것이 바람직하다.
The hot rolling during the hot rolling is preferably performed at a temperature of 800 to 900 ° C. If the finishing rolling temperature is too high, the strength and the impact toughness are lowered. On the other hand, if the finishing rolling temperature is too low, the toughness may be improved. However, since problems may arise in productivity and shape, .
상기 냉각은 10~20℃/s의 냉각속도로, 560~610℃까지 행하는 것이 바람직하고, 상기 560~610℃의 온도에서 권취를 행하는 것이 바람직하다. 560℃ 미만의 저온까지 냉각하여 권취하는 경우, 제2상이 생성되어, 파이프 조관 후 인성 및 확관능이 저하되게 된다. 한편, 610℃를 초과하여, 고온까지 냉각하고 권취하는 경우에는 조대한 결정립의 형성으로 인해, 인성의 저하 및 인장강도가 저하된다.
The cooling is preferably performed at a cooling rate of 10 to 20 DEG C / s to 560 to 610 DEG C, and it is preferable that the cooling is performed at a temperature of 560 to 610 DEG C. When cooling to a low temperature of less than 560 占 폚 and winding, a second phase is generated, resulting in a decrease in toughness and durability after piping. On the other hand, in the case of cooling to a high temperature exceeding 610 캜 and winding, coarse crystal grains are formed, and toughness and tensile strength are lowered.
한편, 상기 냉각은 Ar3 온도 이상에서 개시하는 것이 바람직하며, 그 이하에서 냉각이 개시되는 경우에는 조대한 페라이트가 형성되어 인성을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, Ar3 온도 이상에서 냉각을 개시하며, 냉각속도가 느린 경우에는 파이프 확관시 균열 개시를 조장하는 펄라이트 조직 형성이 용이하며, 빠른 경우에는 균열전파 저항성이 낮은 베이나이트 형성이 용이하기 때문에 냉각속도는 10~20℃/s로 하는 것이 바람직하다.
On the other hand, it is preferable that the cooling is started at an Ar3 temperature or higher, and when cooling is started at that temperature, coarse ferrite is formed to lower the toughness. Therefore, when cooling is started at a temperature higher than the Ar3 temperature and the cooling rate is slow, formation of pearlite structure promoting crack initiation at the time of pipe expansion is easy. In a fast case, formation of bainite having low crack propagation resistance is easy. It is preferably 10 to 20 占 폚 / s.
한편, 본 발명의 상기 열연강판을 이용하여, 조관된 파이프는 다음과 같은 특징을 갖는다. 조관 방법은 특별히 한정되지 않으나, 일예로는 전기저항용접을 이용하여 용접된 강관의 형태로 조관되는 것이 바람직하다. On the other hand, using the hot-rolled steel sheet of the present invention, a pipe that has been gouged has the following characteristics. The tube making method is not particularly limited, but for example, it is preferable that the tube is formed in the form of a welded steel tube using electric resistance welding.
상기 파이프는 항복강도가 400MPa 이상이고, -20℃에서의 충격에너지가 350J 이상이며, 전기저항 용접강관의 플레어링(flaring) 확관량(파이프 끝단에 콘을 삽입하고 프레스로 누르면서 파이프 끝단의 확관 정도)이 50% 이상인 것이 바람직하다.
The pipe has a yield strength of 400 MPa or more, an impact energy at -20 ° C of 350 J or more, and a flaring expansion amount of the electric resistance welded steel pipe (the cone is inserted into the pipe end, ) Is preferably 50% or more.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are for the understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention.
(실시예)(Example)
하기 표 1의 조성(중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물임)을 갖는 강 슬라브를 1200℃로 재가열한 후, 열간압연을 실시하였다. 이때 마무리 압연온도는 900℃이다. 이후, 냉각을 행하고, 표 2의 권취온도(CT)로 권취를 진행하여, 열연강판을 제조하였다. 이렇게 제조된 열연강판의 조직을 관찰하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
The steel slab having the composition shown in the following Table 1 (weight%, the balance being Fe and unavoidable impurities) was reheated to 1200 DEG C and then subjected to hot rolling. The finish rolling temperature is 900 캜. Thereafter, cooling was carried out and the coiling was carried out at the coiling temperature (CT) shown in Table 2 to prepare a hot-rolled steel sheet. The structure of the thus-prepared hot-rolled steel sheet was observed, and the results are shown in Table 2.
또한, 상기 열연강판에 대해, 전기저항용접을 이용하여 4~8인치의 파이프를 조관하였으며, 상기 파이프의 물리적 특성을 평가하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 물리적 특성은 인장시험기를 이용하여 항복강도를 측정하였으며, 이는 일반적으로 통용되는 ASTM A370에 준하여 시험하였다. 또한, -20℃에서 Charpy 충격 시험을 실시하여 충격에너지를 측정하였다. 그리고 강관의 확관능을 평가하기 위하여 ASTM A513에 준하여 플레어링(flaring) 시험을 하였다.
Further, the hot-rolled steel sheet was glued with a 4 to 8 inch pipe using electric resistance welding, and the physical properties of the pipe were evaluated. The results are shown in Table 2. The physical properties were measured using a tensile tester and the yield strength was tested according to the generally accepted ASTM A370. The impact energy was measured by Charpy impact test at -20 캜. Flaring tests were conducted according to ASTM A513 to evaluate the ductility of steel pipes.
식 1은 관계식 1을 의미하며, 이는 {(C/12)+(Mn/55)}*100 이고, 식 2는 관계식 2를 의미하며, 이는 Ca/S이다.
Equation 1 means relation 1, which is {(C / 12) + (Mn / 55)} * 100, and Equation 2 means relation 2, which is Ca / S.
division
Steel grade
CT temperature (℃)
Steel plate organization (% area)
Number of inclusions of 10 탆 or more
Pipe Physical Characteristics
(%)Flare
(%)
상기 개재물 수는 관찰면적 100*50㎟ 이다.
The number of inclusions is an observation area of 100 * 50 mm 2.
상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 성분범위를 만족하는 발명강 1과 2를 이용하여 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 발명예 1 및 2의 경우, 열간압연된 열연강판에서 펄라이트 형성을 최소화하고, 페라이트 결정립의 조대화를 억제하여 조관 후 파이프의 항복강도를 400MPa 이상 확보할 수 있었다. 또한, 페라이트 및 펄라이트의 조직 성장을 억제하여 -20℃에서의 충격에너지가 350J 이상인 기계적 성질을 확보하였다. 그리고 펄라이트 분율과 10㎛ 이상 개재물의 개수를 최적화하여 50% 이상의 플레어링량을 확보하였다.
As shown in Table 2, in Inventive Samples 1 and 2 produced according to the manufacturing method of the present invention using inventive steels 1 and 2 satisfying the composition range of the present invention, pearlite formation was minimized in hot-rolled hot-rolled steel sheets And the yield strength of the pipe after gypsum can be secured to 400 MPa or more by suppressing the coarsening of the ferrite grains. Further, the mechanical growth of the ferrite and the pearlite was inhibited and the impact energy at -20 캜 was 350 J or more. The pearlite fraction and the number of inclusions of 10 탆 or more were optimized to secure a flare amount of 50% or more.
그러나, 본 발명의 성분범위를 만족하는 발명강 1을 이용하여 본 발명의 제조방법에 따라 제조되지 않은 비교예 1의 경우, 높은 권취 온도로 펄라이트 분율이 증가하고, 페라이트가 조대화되어 항복강도가 400MPa 이하로 낮은 값을 보였다.
However, in the case of Comparative Example 1, which was not produced according to the production method of the present invention using Inventive Steel 1 satisfying the composition range of the present invention, the pearlite fraction increased at a high coiling temperature, the ferrite became coarse, Which is lower than 400 MPa.
다만, 비교예 2는 본 발명의 조성을 만족하지 못하여, 본 발명의 인성을 확보하기 못하였고, 비교예 3은 본 발명의 조성을 만족하지 못하고, 높은 권취온도로 인해, 펄라이트 분율이 증가하고 페라이트가 조대화되어 낮은 충격인성을 갖는다.
In Comparative Example 2, however, the composition of the present invention was not satisfied and the toughness of the present invention could not be ensured. In Comparative Example 3, the composition of the present invention was not satisfied and the pearlite fraction increased due to a high coiling temperature, And has low impact toughness.
Claims (9)
상기 C 및 Mn은 {(C/12)+(Mn/55)}*100 ≤ 3 을 만족하며,
상기 Ca 및 S는 1 ≤ Ca/S ≤4 를 만족하고,
미세조직은 면적분율로, 95% 이상의 페라이트 및 5% 이하의 펄라이트를 포함하고, 입경 10㎛ 이상의 개재물을 관찰면적 100*50㎟ 당 300개 이하로 포함하는 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판.
(Excluding 0), S: not more than 0.01% (excluding 0), Ca: not more than 0.001%, C: 0.01 to 0.05%, Si: 0.2 to 0.5% 0.01 to 0.30% of Ti, 0.0005 to 0.03% of Ti and 0.01 to 0.06% of Nb, the balance being at least one of 0.001 to 0.006%, Al: 0.01 to 0.06%, N: 0.008% Fe and unavoidable impurities,
Wherein C and Mn satisfy the formula: {(C / 12) + (Mn / 55)} 100?
Wherein Ca and S satisfy 1? Ca / S? 4,
The microstructure has an area fraction of 95% or more and 5% or less of pearlite, and has inclusions having particle diameters of 10 μm or more and 300 or less per observation area of 100 * 50 mm 2. .
상기 개재물은 Al2O3, AlMgO, AlCaO 및 CaS 중 1종 이상인 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판.
The method according to claim 1,
Wherein the inclusions are at least one of Al 2 O 3 , AlMgO, AlCaO, and CaS, and is excellent in strength and ductility.
상기 열연강판으로 조관된 파이프는 항복강도가 400MPa 이상이고, -20℃에서의 충격에너지가 350J 이상이며, 플레어링(flaring) 확관량이 50% 이상인 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판.
The method according to claim 1,
The hot-rolled steel sheet for pipes having excellent yield strength and ductility with a yield strength of at least 400 MPa, an impact energy at -20 ° C of not less than 350 J, and a flaring expansion amount of not less than 50%.
상기 C 및 Mn은 {(C/12)+(Mn/55)}*100 < 3 을 만족하고, 상기 Ca 및 S는 1 ≤ Ca/S ≤4 를 만족하는 강 슬라브를 준비하여 재가열하는 단계;
재가열된 강 슬라브를 열간압연하고, 800~900℃의 마무리 압연온도에서 열간압연하는 단계;
열간압연 후 10~20℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 560~610℃의 온도에서 권취하는 단계
를 포함하는 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판의 제조방법.
(Excluding 0), S: not more than 0.01% (excluding 0), Ca: not more than 0.001%, C: 0.01 to 0.05%, Si: 0.2 to 0.5% 0.01 to 0.30% of Ti, 0.0005 to 0.03% of Ti and 0.01 to 0.06% of Nb, the balance being at least one of 0.001 to 0.006%, Al: 0.01 to 0.06%, N: 0.008% Fe and unavoidable impurities,
(C / 12) + (Mn / 55)} 100 <3, Ca and S satisfy 1? Ca / S? 4, and reheating the steel slab;
Hot-rolling the reheated steel slab and hot rolling at a finish rolling temperature of 800 to 900 占 폚;
After hot rolling, the steel sheet is cooled at a cooling rate of 10 to 20 DEG C / s and rolled at a temperature of 560 to 610 DEG C
Wherein the steel sheet has excellent strength and ductility.
상기 재가열은 1150~1300℃의 온도로 행하는 강도 및 확관성이 우수한 파이프용 열연강판의 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein said reheating is excellent in strength and ductility at a temperature of 1150 to 1300 占 폚.
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