KR101568503B1 - Hot rolled steel sheet having excellent anti-crack property, steel pipe using the same and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조관 후에도 우수한 강도를 확보하는 동시에, 모재 뿐만 아니라 용접부에서 균열에 대한 저항성을 향상시킨 강관용 열연강판과 상기 열연강판을 이용하여 제조된 강관 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hot-rolled steel sheet for steel pipes, which has excellent strength after joining and which has improved resistance to cracking in not only the base material but also the welded portion, a steel pipe manufactured using the hot-rolled steel sheet, and a manufacturing method thereof.
Description
본 발명은 석유 또는 천연가스 개발용 유정관 등에 사용되는 열연강판과 이를 이용하여 제조된 강관 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hot-rolled steel sheet used for a hydraulic tube for oil or natural gas development, a steel pipe manufactured using the same, and a method of manufacturing the same.
현재, 석유 또는 천연가스 개발을 위해 사용되는 유정관용 강관은 이음매 없는 강관(seamless steel pipe)이 주로 사용되며, 이들 강관은 규격에 따라 API-5CT(H40, J55, K55, N80) 강관으로 분류된다.
At present, seamless steel pipes used for oil or natural gas development are mainly used, and these steel pipes are classified into API-5CT (H40, J55, K55, N80) steel pipes according to the specifications .
통상 유정관용 강관은 고강도, 내외압 압괴강도, 인성, 내지연 파괴성 등이 요구되며, 일부 지역에서는 0℃에서 30J 이상의 충격 에너지가 요구된다. 보통, 유정관용으로 사용되는 이음매 없는 강관을 제조하는 방법은, 고온에서 가열된 빌릿(billet)을 천공 압연기로 천공한 뒤, 플러그밀(plug mill), 맨드릴밀(mandrel mill) 등의 압연기를 이용하여 압연한 후, 레듀사(reducer) 또는 사이저(sizer)를 이용하여 축경 또는 두께를 가공한 뒤, 담금질하고 템퍼링 열처리를 행함으로써 제조된다.
Generally, steel tubes for oil well pipes are required to have high strength, internal and external pressure tensile strength, toughness and delayed fracture resistance. In some areas, an impact energy of 30J or more is required at 0 ° C. Usually, a method for manufacturing a seamless steel pipe used for a well pipe is to use a mill such as a plug mill, a mandrel mill or the like, after drilling a billet heated at a high temperature by a drilling mill Rolled, rolled, worked into a shaft diameter or thickness by using a reducer or a sizer, quenched and subjected to a tempering heat treatment.
그러나, 상기 방법은 담금질 및 템퍼링 열처리를 수행하기 위한 가열로, 균열로의 설치가 필요하고, 고비용이 소모된다는 단점이 있다.
However, this method has disadvantages in that it is necessary to install a heating furnace and a crack furnace to perform quenching and tempering heat treatment, and a high cost is consumed.
이러한 이유로, 최근에는 유정관용으로서 이음매 없는(Seamless) 강관 대신 저가의 열연강판을 조관한 강관으로 대체하고 있는 실정이다. 상기 강관은 레벨링(leveling)을 통해 둥근 코일을 평탄화하고, 양끝을 잘라낸 후, 롤러를 이용하여 파이프의 둥근 모양으로 성형할 시 맞닿는 끝 부분을 용접하여 파이프 모양으로 제조된다.
For this reason, in recent years, a low-cost hot-rolled steel sheet has been replaced with a steel pipe used as a wellhead pipe instead of a seamless steel pipe. The steel pipe is flattened by leveling, the both ends thereof are cut out, and then the ends of the pipe are formed into a pipe shape by welding the end portions to be formed into the round shape of the pipe by using the rollers.
용접관은 조관 공정 중 원주 방향 및 파이프의 길이 방향으로 4% 이상의 변형을 받게 되는데, 이러한 가공경화의 영향으로 강관의 항복강도가 증가하여 항복비가 증가하게 된다. 또한, 조관 중 강관 내부에 집적된 전위 및 미소 크랙과 같은 가공 결함 등에 의해 강관의 충격에너지도 감소하게 된다. 특히 용접시 급격한 온도변화 및 열충격에 의해 용접부에 발생하는 균열의 경우 수리가 어려워 파이프 불량의 주된 원인이 되기도 한다.
The welded pipe undergoes deformation of 4% or more in the circumferential direction and in the longitudinal direction of the pipe during the pipe making process. The yield strength of the steel pipe increases due to the effect of the work hardening. In addition, the impact energy of the steel pipe is also reduced due to processing defects such as dislocations accumulated in the steel pipe and fine cracks. Especially, cracks occurring in the welded part due to rapid temperature change and thermal shock during welding are difficult to repair, which is a main cause of pipe failure.
상기 조관 중 발생하는 가공경화와 가공 결함등을 제거하기 위해, 조관 후 노멀라이징(normalizing) 열처리를 실시하는 것이 통상적이다. 이러한 열처리를 통해서 충격인성은 확보할 수 있지만, 조관 비용이 증가하게 되며, 열처리 후 저하된 강도의 보상을 위해 합금 원소를 추가적으로 첨가하여야 하므로 소재(열연강판)의 제조 원가가 상승하게 된다. 또한 용접부에 기존 생성된 크랙의 경우 열처리를 통해서 제거하기가 용이하지 않은 단점이 있다.
In order to remove work hardening and machining defects generated in the tube, it is common to perform normalizing heat treatment after the tube making. Although the impact toughness can be ensured through such heat treatment, the cost of the tube is increased, and the cost of manufacturing the material (hot-rolled steel sheet) is increased because additional alloying elements are required to compensate for the decreased strength after the heat treatment. In addition, existing cracks in welds are not easy to remove by heat treatment.
상술한 단점들을 극복하고자, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 종래에는 고탄소강에 다양한 합금 원소들을 첨가하여 강재를 제조하는 시도가 있었으나, 이러한 기술들은 냉각 중 복잡한 상변태 현상에 대한 이해가 부족하여 열연 코일 길이 및 폭방향 편차, 형상 문제 등이 발생하였으며, 이로 인해 실수율도 많이 낮은 상황이고, 고가의 합금 원소의 첨가로 제조원가가 높다. 또한 용접부의 균열 발생을 제대로 억제하지 못하는 실절이다.
In order to overcome the above-mentioned disadvantages, there has been an attempt to manufacture a steel material by adding various alloying elements to a high carbon steel as described in Patent Document 1. However, these techniques have not been well understood due to complicated phase transformation phenomenon during cooling, Length and width direction deviations, shape problems, and the like, resulting in a low rate of realization and a high manufacturing cost due to the addition of expensive alloying elements. It is also a fallacy that does not adequately suppress the occurrence of cracks in welds.
본 발명의 일측면은 조관 후에도 우수한 강도를 확보하는 동시에, 모재 뿐만 아니라 용접부에서 균열에 대한 저항성을 향상시킨 강관용 열연강판과 상기 열연강판을 이용하여 제조된 강관 및 이들의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
One aspect of the present invention is to provide a hot-rolled steel plate for steel pipes, which has excellent strength after joining and has improved resistance to cracking in not only the base metal but also the welded portion, and a steel pipe manufactured using the hot- will be.
본 발명 일태양은 중량%로, C: 0.15~0.40%, Si: 0.10~0.50%, Mn: 1.2~2.5%, P: 0.015% 이하(0은 제외), S: 0.0015% 이하(0은 제외), Ca: 0.001~0.006, Al: 0.01~0.06%, N: 0.008% 이하(0은 제외), Nb: 0.03% 이하(0은 제외), B: 0.005% 이하(0은 제외), 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, An embodiment of the present invention is characterized in that it comprises 0.15 to 0.40% of C, 0.10 to 0.50% of Si, 1.2 to 2.5% of Mn, 0.015% of P or less (excluding 0) ), Ca: 0.001 to 0.006, Al: 0.01 to 0.06%, N: not more than 0.008% (excluding 0), Nb: not more than 0.03% (excluding 0), B: not more than 0.005% Fe and unavoidable impurities,
상기 Nb, B, P 및 S는 하기 관계식 1을 만족하는 균열저항성이 우수한 열연강판을 제공한다.Wherein Nb, B, P and S satisfy the following relational expression (1).
[관계식 1][Relation 1]
6.5 ≤ 10*(B/11)/(P/31)+(Nb/41)/(S/32)
6.5? 10 * (B / 11) / (P / 31) + (Nb / 41) /
본 발명의 또다른 일태양은 상기 조성 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 1000~1250℃의 온도범위로 재가열하는 단계;According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel slab, comprising: reheating a steel slab satisfying the above composition and relationship 1 to a temperature range of 1000 to 1250 占 폚;
상기 재가열된 강 슬라브를 800~900℃의 마무리 압연온도에서 열간압연하는 단계;Hot-rolling the reheated steel slab at a finish rolling temperature of 800 to 900 占 폚;
상기 열간압연 후 냉각하는 단계; 및Cooling after the hot rolling; And
상기 냉각 후 560~650℃에서 권취하는 단계를 포함하는 균열저항성이 우수한 열연강판의 제조방법을 제공한다.
And cooling the steel sheet at a temperature of 560 to 650 DEG C after cooling the steel sheet.
본 발명에 의하면, 모재 뿐만 아니라, 용접부에서의 균열저항성이 우수한 열연강판을 제공함으로써, 유정관 등의 강관에 널리 사용될 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, there is an advantage that it can be widely used for steel pipes such as a fluidized pipe by providing a hot-rolled steel sheet excellent in crack resistance in a welded portion as well as a base metal.
도 1은 본 발명 실시예에서 발명예 1의 미세조직을 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명 실시예에서 관계식 1에 대한 용접부 균열발생율을 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a photograph of a microstructure of Inventive Example 1 observed in an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a graph showing crack initiation rate of the welded portion according to relational expression 1 in the embodiment of the present invention. FIG.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명 열연강판의 조성에 대해 상세히 설명한다(이하, 중량%). 본 발명의 열연강판은 중량%로, C: 0.15~0.40%, Si: 0.10~0.50%, Mn: 1.2~2.5%, P: 0.015% 이하(0은 제외), S: 0.0015% 이하(0은 제외), Ca: 0.001~0.006, Al: 0.01~0.06%, N: 0.008% 이하(0은 제외), Nb: 0.03% 이하(0은 제외), B: 0.005% 이하(0은 제외)를 포함한다.
First, the composition of the hot-rolled steel sheet of the present invention will be described in detail (hereinafter, wt%). The hot-rolled steel sheet according to the present invention contains 0.15 to 0.40% of C, 0.10 to 0.50% of Si, 1.2 to 2.5% of Mn, 0.015% or less of P (excluding 0) (Excluding 0), N: not more than 0.03% (excluding 0), B: not more than 0.005% (excluding 0), and Ca: 0.001 to 0.006, do.
탄소(C): 0.15~0.40%Carbon (C): 0.15 to 0.40%
탄소(C)는 강도, 인성 및 파이프라인 시공시 원주 용접부 인성에 영향을 미치는 원소이다. 또한, 강재의 경화능을 증가시키는 원소로서, 열간 마무리 압연 후 냉각시 페라이트 변태를 지연시켜 펄라이트의 분율을 증가시킴으로써, 항복강도 뿐만 아니라 인장강도를 증가시킨다. 다만, 그 함량이 0.15% 미만인 경우에는 펄라이트의 형성이 부족하여 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 없으며, 반면 0.40%를 초과할 경우에는 인성의 저하 및 전기저항용접(Electric Resistance Welding; ERW)시 용접성의 저하를 초래하므로, C의 함량을 0.15~0.4%로 하는 것이 바람직하다.
Carbon (C) is an element that affects strength, toughness, and toughness of a circumferential weld during pipeline construction. Further, as an element for increasing the hardenability of the steel material, by increasing the fraction of pearlite by delaying the ferrite transformation upon cooling after hot rolling, the tensile strength as well as the yield strength are increased. However, when the content is less than 0.15%, the formation of pearlite is insufficient and the desired strength can not be secured in the present invention. On the other hand, when the content is more than 0.40%, the toughness and electric resistance welding ), It is preferable to set the content of C to 0.15 to 0.4%.
실리콘(Si): 0.10~0.50%Silicon (Si): 0.10 to 0.50%
실리콘(Si)은 페라이트 상 중에서 C의 활동도를 증가시키고, 페라이트 안정화를 촉진시키고, 고용강화에 의한 강도확보에 기여하는 원소이다. 또한, 전기저항용접시 Mn2SiO4 등의 저융점 산화물을 형성시켜, 용접시에 산화물이 쉽게 배출되도록 한다. 이러한 Si의 함량이 0.1% 미만인 경우에는 제강상의 비용 문제가 발생하며, 0.5%를 초과하는 경우에는 Mn2SiO4 이외의 고융점 산화물인 SiO2의 형성량이 많아져 전기저항용접시 용접부의 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, Si의 함량은 0.1~0.5%로 하는 것이 바람직하다.
Silicon (Si) increases the activity of C in the ferrite phase, promotes ferrite stabilization, and contributes to securing strength by solid solution strengthening. Further, by forming a low-melting oxide such as electrical resistance welding Mn 2 SiO 4, so that the oxide easily discharged at the time of welding. If the content of Si is less than 0.1%, there is a problem in cost of steelmaking. If the content of Si exceeds 0.5%, the amount of SiO 2 , which is a high melting point oxide other than Mn 2 SiO 4 , increases, . Therefore, the Si content is preferably 0.1 to 0.5%.
망간(Mn): 1.2~2.5%Manganese (Mn): 1.2 to 2.5%
망간(Mn)은 오스테나이트/페라이트 변태 개시 온도에 큰 영향을 미치며, 변태 개시 온도를 저하시키는 원소로서, 파이프 모재부 및 용접부의 인성에 영향을 미친다. 또한, 고용강화 원소로서 강도 증가에 기여한다. Mn의 함량이 1.2% 미만인 경우에는 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 반면 2.5%를 초과하는 경우에는 편석대가 발생할 가능성이 높다. 따라서, Mn의 함량은 1.2~2.5%로 제한하는 것이 바람직하다.
Manganese (Mn) greatly affects the austenite / ferrite transformation initiation temperature and affects the toughness of the pipe base material portion and the welded portion as an element that lowers the transformation initiation temperature. It also contributes to the strength increase as an employment strengthening element. When the content of Mn is less than 1.2%, the above-mentioned effect can not be expected. On the other hand, if the content of Mn exceeds 2.5%, the segregation zone is likely to occur. Therefore, the content of Mn is preferably limited to 1.2 to 2.5%.
인(P): 0.015% 이하Phosphorus (P): 0.015% or less
인(P)은 고용강화 원소로서, 오스테나이트/페라이트 변태 개시 온도를 대폭적으로 상승시키는 작용을 하고, 조대한 페라이트 입자를 형성하는데 유용하게 작용한다. 그러나, 그 함량이 0.015%를 초과하는 경우에는 상기의 효과 뿐만 아니라 편석대 형성에 의해 균열저항성을 저하하게 되므로, 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.012% 이하로 첨가되는 것이 좋다.
Phosphorus (P) serves as a solid solution strengthening element and significantly acts to raise the austenite / ferrite transformation start temperature, and is useful for forming coarse ferrite particles. However, when the content exceeds 0.015%, not only the above effect but also cracking resistance is lowered due to the formation of the segregation zone, so that the content is preferably 0.015% or less. More preferably 0.012% or less.
황(S): 0.0015% 이하Sulfur (S): not more than 0.0015%
황(S)은 조대한 개재물을 형성하기 쉬운 원소이고, 인성 저하나 크랙 진전을 조장하므로 가능한 한 낮게 첨가되는 것이 바람직하다. 특히 S의 함량이 0.002% 이상이 될 경우 용접부 균열저항성을 크게 저하시키게 된다. 따라서, 상기 S의 함량은 0.0015% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.001% 이하로 첨가되는 것이 좋다.
Sulfur (S) is an element which is easy to form coarse inclusions, and is preferably added as low as possible because it promotes toughness and crack propagation. In particular, when the content of S is 0.002% or more, the crack resistance of the welded portion is greatly reduced. Therefore, the content of S is preferably limited to 0.0015% or less, more preferably 0.001% or less.
칼슘(Ca): 0.001~0.006%Calcium (Ca): 0.001 to 0.006%
칼슘(Ca)은 유화물의 형태 제어를 위해 첨가되는 원소이다. 그 함량이 0.006%를 초과하게 되면 소강 중의 S 함량에 대하여 과잉 첨가되어 CaS 클러스터(cluster)가 발생하며, 반면 0.001% 미만인 경우에는 MnS가 발생하여 인성의 저하를 초래할 수 있다. 따라서, Ca의 함량을 0.001~0.006%로 하는 것이 바람직하다. 더욱이 CaS 클러스터의 발생을 방지하기 위해, Ca의 함량 제어와 함께 S의 함량도 동시에 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 철 중 S 및 O 함량에 따라 Ca 함량을 제어하는 것이 바람직하다.
Calcium (Ca) is an element added to control the morphology of emulsions. When the content exceeds 0.006%, excess S is added to the S content in the steel so that a CaS cluster occurs. On the other hand, when the content is less than 0.001%, MnS is generated and the toughness may be lowered. Therefore, the content of Ca is preferably 0.001 to 0.006%. Furthermore, in order to prevent the occurrence of CaS clusters, it is preferable to control the content of S and the content of S simultaneously. That is, it is preferable to control the Ca content according to the content of S and O in iron.
알루미늄(Al): 0.01~0.06%Aluminum (Al): 0.01 to 0.06%
알루미늄(Al)은 제강시 탈산의 목적으로 첨가하는 원소이다. Al의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 탈산 작용이 부족하게 되며, 반면 0.06%를 초과하는 경우에는 전기저항용접시 용접부에 알루미나 또는 알루미나 산화물을 포함하는 복합 산화물의 형성이 조장되어, 용접부의 인성이 손상될 수 있다. 따라서, Al의 함량은 0.01~0.06%로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.015~0.05%로 첨가되는 것이 좋다.
Aluminum (Al) is an element added for the purpose of deoxidation in steelmaking. If the content of Al is less than 0.01%, the deoxidizing action becomes insufficient. On the other hand, if the content of Al exceeds 0.06%, the formation of a composite oxide containing alumina or alumina oxide is promoted in the welded portion in the electric resistance welding, . Therefore, the content of Al is preferably 0.01 to 0.06%, more preferably 0.015 to 0.05%.
질소(N): 0.008% 이하Nitrogen (N): Not more than 0.008%
질소(N)는 고용 상태에서 시효 열화를 일으키는 원인이 되는 원소로서, 강중에서 Ti 또는 Al 등의 질화물로서 고정시킨다. 그 함량이 0.008%를 초과하게 되면 Ti, Al 등의 첨가량 증가가 불가피하므로, 상기 N의 함량은 0.008% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.005% 이하로 첨가되는 것이 좋다.
Nitrogen (N) is an element that causes aging deterioration in a solid state, and is fixed in the steel as a nitride such as Ti or Al. 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 limited to 0.008% or less. And more preferably 0.005% or less.
니오븀(Nb): 0.03% 이하Niobium (Nb): not more than 0.03%
니오븀(Nb)은 석출물 형성으로 강의 강도에 큰 영향을 주는 원소로써, 강 중에 탄질화물을 석출하거나, Fe 내 고용강화를 통하여 강의 강도를 향상시킨다. 특히, 니오븀계 석출물들은 슬라브 재가열시 1150℃ 이상의 가열로에서 고용된 후 열간압연 중 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다. 다만, 니오븀의 함량이 0.03%를 초과할 경우 과다한 석출로 인하여 연주성, 압연성 및 연신성이 저하될 수 있다. 따라서, 니오븀의 함량이 0.03% 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.015% 이하를 제시할 수 있다.
Niobium (Nb) is an element that greatly affects the strength of steel due to the formation of precipitates. It precipitates carbonitride in the steel or improves the strength of the steel through solid solution strengthening in Fe. Particularly, the niobium precipitates are dissolved in a heating furnace at a temperature of 1150 DEG C or higher during the reheating of the slab, and then precipitated finely during hot rolling to effectively increase the strength of the steel. However, when the content of niobium exceeds 0.03%, performance, rolling property and elongation property may be deteriorated due to excessive precipitation. Therefore, the content of niobium is preferably 0.03% or less, more preferably 0.015% or less.
보론(B): 0.005% 이하Boron (B): not more than 0.005%
보론(B)은 오스테나이트 결정립에 편석되어 결정립계 에너지를 낮춤으로써 오스테나이트를 안정화시키며 결정립계의 페라이트 핵생성을 늦추어 강의 경화능을 향상시키는 원소이다. 다만 보롬의 함량이 0.005%를 초과하게 되면 보라이드 형성이 용이하게 되어 강의 취성을 급격히 증가시키므로 0.005% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 오스테나이트의 결정립 크기에 의존하기는 하나, 보다 바람직하게는 0.002 중량%를 제시할 수 있다.
Boron (B) stabilizes austenite by reducing the grain boundary energy by segregating into austenite grains and is an element that improves the hardenability of steel by slowing ferrite nucleation of grain boundaries. However, if the content of boron exceeds 0.005%, formation of boride is facilitated and the brittleness of the steel is rapidly increased. Therefore, it is preferable that the boron content is 0.005% or less. Although it depends on the grain size of the austenite, it is more preferably 0.002% by weight.
나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 다른 합금원소의 첨가를 배제하는 것은 아니다.
The remainder includes Fe and unavoidable impurities. However, the addition of other alloying elements is not excluded from the scope of the present invention.
상기 Nb, B, P 및 S는 하기 관계식 1을 만족한다. Nb, B, P and S satisfy the following relational expression (1).
[관계식 1][Relation 1]
6.5 ≤ 10*(B/11)/(P/31)+(Nb/41)/(S/32)6.5? 10 * (B / 11) / (P / 31) + (Nb / 41) /
상기 관계식 1은 P과 B의 과도한 편석을 억제하며, 적절한 Nb량에 따라 강도를 확보하며 동시에 황에 의한 균열 생성을 억제하기 위한 것이다. B가 다량 첨가되는 강은 P에 의한 균열생성에 민감하며, 그렇지 않고 Nb만 첨가된 강의 경우 균열생성이 황에 의한 개재물에 민감하다. 따라서, 상기 관계식의 값이 6.5 미만이면 P나 S에 의한 편석대의 생성 및 S에 의한 개재물의 생성이 용이하여 균열 생성 및 전파가 용이해지게 된다. 결과적으로 균열저항성이 매우 낮아져 용접시 균열이 쉽게 발생하게 된다. 따라서 우수한 균열저항성을 확보하기 위해서는 관계식 1의 값이 6.5 이상을 만족하는 것이 바람직하다.
The above relational expression 1 suppresses excessive segregation of P and B, secures strength according to an appropriate amount of Nb, and suppresses generation of cracks due to sulfur. In the case of steels containing only Nb, cracks are susceptible to sulfur - induced inclusions. Therefore, if the value of the above-mentioned relation is less than 6.5, generation of the segregation band due to P or S and generation of inclusions due to S can be facilitated, thereby facilitating crack generation and propagation. As a result, the crack resistance is very low and cracking easily occurs during welding. Therefore, in order to secure excellent crack resistance, it is preferable that the value of the relational expression 1 satisfies 6.5 or more.
이하, 본 발명 열연강판의 미세조직에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 열연강판은 조관 후에 균열저항성 특히, 용접부에서 우수한 균열저항성을 갖는 강판으로, 그 미세조직은 면적분율로, 40~60%의 페라이트, 40~60%의 펄라이트를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 조직은 강판의 강도 향상에 기여하고, 균열저항성이 우수하여, 상술한 합금성분을 이용하여 본 발명에서 의도하는 강관을 제조하는데 적합하다.
Hereinafter, the microstructure of the hot-rolled steel sheet of the present invention will be described in detail. The hot-rolled steel sheet of the present invention is preferably a steel sheet having crack resistance after joining and particularly excellent in crack resistance at the welded portion. The microstructure preferably contains 40 to 60% of ferrite and 40 to 60% of pearlite in an area fraction. These structures contribute to the improvement of the strength of the steel sheet and are excellent in the crack resistance, and are suitable for manufacturing the steel pipe intended in the present invention by using the above-mentioned alloy components.
본 발명에 또다른 일측면인 강관은 상기 합금성분과 관계식 1을 만족하며, 전술한 미세조직의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 강관은 370~560 MPa의 항복강도, 500MPa 이상의 인장강도를 갖으며, 더욱이 0℃에서 80J 이상의 충격인성을 가질 수 있다. 또한 용접후 균열저항성이 우수하여 용접부 균열발생률을 최소화할 수 있게 된다.
It is preferable that the steel pipe which is another aspect of the present invention satisfies the relation formula 1 with the alloy component and satisfies the above-mentioned condition of the microstructure. The steel pipe has a yield strength of 370 to 560 MPa, a tensile strength of 500 MPa or more, and an impact toughness of 80 J or more at 0 캜. In addition, since the crack resistance after welding is excellent, it is possible to minimize the crack occurrence rate at the welded portion.
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 열연강판은 상기 조성 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 재가열하는 단계; 열간압연하는 단계; 냉각하는 단계 및 권취하는 단계를 거쳐 제조된다.
The hot-rolled steel sheet of the present invention comprises a step of reheating a steel slab satisfying the above composition and the relationship 1; Hot rolling; Cooling step and winding step.
상기 강 슬라브 재가열은 1000~1250℃의 온도범위로 행하는 것이 바람직하다. 슬라브의 재가열공정은 후속되는 압연공정을 원활히 수행하고 목표하는 강판의 물성을 충분히 얻을 수 있도록 강을 가열하는 공정이므로, 목적에 맞게 적절한 온도범위 내에서 가열공정이 수행되어야 한다. 슬라브 가열시 가열온도가 1000℃ 미만이면 슬라브를 균일하게 가열하는데에 어려움이 있으며, 반면 1250℃를 초과할 경우에는 초기 결정립이 너무 커져 입도 미세화가 어려워진다.
The steel slab reheating is preferably carried out in a temperature range of 1000 to 1250 캜. The reheating step of the slab is a step of heating the steel so as to smoothly carry out the subsequent rolling process and obtain sufficient physical properties of the target steel sheet, so that the heating process should be performed within an appropriate temperature range in accordance with the purpose. If the heating temperature is less than 1000 ° C, it is difficult to uniformly heat the slab. If the heating temperature is more than 1250 ° C, the initial grain size becomes too large to make the grain size finer.
상기 열간압연은 조압연 후 미재결정 온도영역인 800~900℃에서 마무리 압연하는 것이 바람직하다. 상기 조압연은 900~1100℃에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 온도영역대에서 열간압연이 수행되어야 효과적으로 결정립을 미세화시킬 수 있으며, 특히 압연 마무리 온도가 너무 높으면 최종 조직이 조대해져 원하는 강도를 얻을 수 없고, 반면 너무 낮으면 마무리 압연기 설비부하 문제가 발생할 수 있다.
The hot rolling is preferably finish-rolled at 800 to 900 DEG C in the non-recrystallization temperature region after rough rolling. The rough rolling is preferably performed at 900 to 1100 占 폚. If the rolling finishing temperature is too high, the final structure becomes too large to obtain the desired strength, while if it is too low, finishing mill equipment load problems may occur .
상기 냉각은 강판의 인성과 강도를 향상시키는 요소로써, 냉각속도가 빠를수록 강판의 내부조직의 결정립이 미세화되어 인성을 향상시키며, 내부에 경질조직이 발달하여 강도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 냉각시 냉각속도는 10~20℃/s로 하는 것이 바람직하다. 냉각속도가 10℃/s 미만일 경우에는 페라이트량이 증가하게 되어 목적하는 강도를 확보하기 어려우며, 반면 냉각속도가 20℃/s을 초과할 경우에는 저온 변태조직이 형성되어 충격인성이 나빠지게 된다. The cooling is an element for improving the toughness and strength of the steel sheet. As the cooling rate is higher, the crystal grains of the internal structure of the steel sheet become finer and the toughness is improved. For this, the cooling rate during the cooling is preferably 10 to 20 DEG C / s. When the cooling rate is less than 10 ° C / s, the amount of ferrite is increased and it is difficult to secure the desired strength. On the other hand, when the cooling rate exceeds 20 ° C / s, the low temperature transformation structure is formed and the impact toughness is deteriorated.
상기 냉각은 550~650℃까지 행하는 것이 바람직하다. 냉각정지온도가 650℃를 초과할 경우에는 조대립의 형성으로 항복비는 감소하나 인성이 저하되는 문제가 발생하며, 반면 냉각정지온도가 550℃ 미만으로 저온일 경우에는 조직이 미세하게 되어 인성은 증가하나 강관으로 조관 후 항복강도가 크게 증가하여 항복강도 상한점을 초과하고, 결국 항복비가 증가하게 된다.
The cooling is preferably performed at 550 to 650 ° C. When the cooling stop temperature exceeds 650 ° C., the yield ratio is decreased but the toughness is lowered due to the formation of coarseness. On the other hand, when the cooling stop temperature is lower than 550 ° C., However, the yield strength increases greatly after the pipe is piped to the steel pipe, exceeding the upper limit of the yield strength, and finally the yield ratio increases.
상기 냉각 후 550~650℃의 온도에서 권취를 행하는 것이 바람직하다. 이는 적정량의 페라이트 및 적정량의 펄라이트를 확보하기 위함이며, 권취온도가 너무 높을 경우 조대한 페라이트 및 펄라이트가 생성되어 강도 확보가 어렵다.
After cooling, it is preferable to perform winding at a temperature of 550 to 650 ° C. This is to secure a proper amount of ferrite and an appropriate amount of pearlite, and when the coiling temperature is too high, coarse ferrite and pearlite are produced and it is difficult to secure strength.
한편, 이와 같이 제조된 열연강판을 이용하여 강관을 제조한다. 상기 강관의 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 전기저항용접(ERW)를 이용하여 조관하는 것이 바람직하다. 전기저항용접시 어떠한 용접 방식도 이용할 수 있으므로 용접 방법에 대해 특별히 한정하지는 않는다.
On the other hand, a steel pipe is manufactured using the hot-rolled steel sheet thus produced. The method of producing the steel pipe is not particularly limited, but it is preferable to use a gauges using electric resistance welding (ERW). Since any welding method can be used for electrical resistance welding, there is no particular limitation on the welding method.
강관 제조시 두께 12mm 이하의 열연강판을 이용하는 것이 바람직한데, 이는 통상적으로 두께가 높을수록 본 발명에서 제안하는 성분계로 고강도 및 인성을 확보하는 것이 어려워지고, 제조공정과 생산원가 측면에서 크게 무리가 없도록 하기 위해 강판의 두께를 12mm 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
It is preferable to use a hot-rolled steel sheet having a thickness of 12 mm or less in manufacturing steel pipes. This is because the higher the thickness, the more difficult it is to secure high strength and toughness with the component system proposed in the present invention, It is preferable to limit the thickness of the steel sheet to 12 mm or less.
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) 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 준비하여, 1000~1250℃에서 재가열한 후, 900~1100℃에서 조압연한 다음, 800~900℃의 마무리 압연온도에서 압연을 종료하였다. 이후, 560~650℃까지 10~20℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 권취하여 열연강판을 제조하였다. 상기 열연강판을 전기저항용접(Electric Resistance Welding, ERW) 방식으로 조관하여 직경 4~10인치의 강관을 제조하였다.
A steel slab satisfying the relationship (1) and the composition (% by weight, the balance being Fe and unavoidable impurities) shown in the following Table 1 was prepared and reheated at 1000 to 1250 캜, followed by rough rolling at 900 to 1100 캜, The rolling was finished at a finishing rolling temperature of 900 캜. Thereafter, the steel sheet was cooled from 560 to 650 ° C at a cooling rate of 10 to 20 ° C / s and rolled to produce a hot-rolled steel sheet. The hot-rolled steel sheet was subjected to electric resistance welding (ERW) to produce a steel pipe having a diameter of 4 to 10 inches.
상기 제조된 강관에 대해 인장시험기를 이용하여 항복강도 및 인장강도를 측정하였으며, 이때 통용되는 ASTM A370에 준하는 시험으로 실시하였다. 이와 함께, 0℃에서 샤르피(charpy) 충격 시험을 실시하여 충격에너지를 측정하였고, 용접부에서의 균열 발생율을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. 상기 용접부의 균열 발생율은 하나의 열연강판으로 제조된 강관의 총 개수에 대하여, 균열이 발생한 강관 개수의 비율로 계산하였다.
The yield strength and tensile strength of the manufactured steel pipe were measured using a tensile tester, and the test was conducted according to the conventional ASTM A370. In addition, the impact energy was measured by performing a charpy impact test at 0 ° C, and the crack occurrence rate at the welded portion was measured. The results are shown in Table 2. The cracking rate of the welds was calculated as the ratio of the number of cracked steel pipes to the total number of steel pipes made of one hot-rolled steel plate.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명강에서는 370~560MPa의 항복강도, 500MPa 이상의 인장강도를 가지며, 더욱이 0℃에서 80J 이상의 충격인성을 갖는다. 뿐만 아니라, 조관 후 용접부에서 균열발생율이 거의 없다.
As shown in Table 2, the inventive steel satisfying the conditions of the present invention has a yield strength of 370 to 560 MPa, a tensile strength of 500 MPa or more, and an impact toughness of 80 J or more at 0 캜. In addition, there is almost no crack occurrence rate in the weld after joining.
반면, 비교강 1 내지 4는 항복강도, 인장강도 또는 충격인성이 발명강 1 내지 4와 크게 상이하지 않으나, 조관 후 용접부에서 균열이 발생하였다.
On the other hand, in Comparative steels 1 to 4, the yield strength, the tensile strength, or the impact toughness were not significantly different from those of Invention steels 1 to 4, but cracks occurred in the welds after the torsion.
한편, 상기 발명강 1의 미세조직을 관찰하여, 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 열연강판과 이를 이용하여 강관의 경우에는 페라이트(도 1에서 밝은 부분)와 펄라이트(도 1에서 어두운 부분)가 각각 50% 정도 포함되어 있음을 알 수 있다.
On the other hand, the microstructure of the inventive steel 1 was observed and shown in Fig. As shown in FIG. 1, in the case of the hot-rolled steel sheet of the present invention and the steel pipe using the hot-rolled steel sheet, ferrite (bright portion in FIG. 1) and pearlite (dark portion in FIG.
또한, 상기 실시예에서 관계식 1과의 용접부 균열발생율의 관계를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 관계식 1의 값이 6.5 이상인 경우에는 우수한 용접부의 균열발생이 감소되는 것을 확인할 수 있다.
The relationship of the crack occurrence rate at the welded portion with the relational expression 1 in the above embodiment is shown in Fig. As shown in FIG. 2, when the value of the relational expression 1 of the present invention is 6.5 or more, it is confirmed that cracking of an excellent weld is reduced.
Claims (9)
상기 Nb, B, P 및 S는 하기 관계식 1을 만족하고,
미세조직은 면적분율로, 40~60%의 페라이트 및 40~60%의 펄라이트를 포함하는 균열저항성이 우수한 열연강판.
[관계식 1]
6.5 ≤ 10*(B/11)/(P/31)+(Nb/41)/(S/32)
(Nb, B, P 및 S는 해당 합금성분의 함유량을 중량%로 나타낸 값임)
0.10 to 0.50% of Si, 1.2 to 2.5% of Mn, 0.015% or less of P (excluding 0), S of 0.0015% or less (excluding 0), Ca of 0.001 (Except for 0), N: not more than 0.03% (excluding 0), B: not more than 0.005% (excluding 0), the remainder being Fe and unavoidable impurities Including,
Nb, B, P and S satisfy the following relational expression 1,
A microstructure is an area fraction of a hot-rolled steel sheet having excellent crack resistance including 40 to 60% of ferrite and 40 to 60% of pearlite.
[Relation 1]
6.5? 10 * (B / 11) / (P / 31) + (Nb / 41) /
(Nb, B, P and S are values indicating the content of the alloy component in terms of% by weight)
상기 재가열된 강 슬라브를 800~900℃의 마무리 압연온도에서 열간압연하는 단계;
상기 열간압연 후 10~20℃/s의 냉각속도로 550~650℃까지 냉각하는 단계; 및
상기 냉각 후 550~650℃에서 권취하는 단계
를 포함하는 균열저항성이 우수한 열연강판의 제조방법.
[관계식 1]
6.5 ≤ 10*(B/11)/(P/31)+(Nb/41)/(S/32)
(Nb, B, P 및 S는 해당 합금성분의 함유량을 중량%로 나타낸 값임)
0.10 to 0.50% of Si, 1.2 to 2.5% of Mn, 0.015% or less of P (excluding 0), S of 0.0015% or less (excluding 0), Ca of 0.001 (Except for 0), N: not more than 0.03% (excluding 0), B: not more than 0.005% (excluding 0), the remainder being Fe and unavoidable impurities And Nb, B, P and S satisfy the following relational expression 1, and reheating the steel slab to a temperature range of 1000 to 1250 캜;
Hot-rolling the reheated steel slab at a finish rolling temperature of 800 to 900 占 폚;
Cooling to 550 to 650 ° C at a cooling rate of 10 to 20 ° C / s after the hot rolling; And
After cooling, the step of winding at 550 to 650 ° C
Wherein the heat-resistant steel sheet has excellent crack resistance.
[Relation 1]
6.5? 10 * (B / 11) / (P / 31) + (Nb / 41) /
(Nb, B, P and S are values indicating the content of the alloy component in terms of% by weight)
상기 재가열된 강 슬라브는 900~1100℃의 온도에서 조압연을 행하는 균열저항성이 우수한 열연강판의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the reheated steel slab is subjected to rough rolling at a temperature of 900 to 1100 占 폚.
상기 Nb, B, P 및 S는 하기 관계식 1을 만족하며,
미세조직은 면적분율로, 40~60%의 페라이트 및 40~60%의 펄라이트를 포함하고, 항복강도 370~560 MPa, 인장강도 500MPa 이상, 0℃에서 80J 이상의 충격인성을 갖는 강관.
[관계식 1]
6.5 ≤ 10*(B/11)/(P/31)+(Nb/41)/(S/32)
(Nb, B, P 및 S는 해당 합금성분의 함유량을 중량%로 나타낸 값임)
0.10 to 0.50% of Si, 1.2 to 2.5% of Mn, 0.015% or less of P (excluding 0), S of 0.0015% or less (excluding 0), Ca of 0.001 (Except for 0), N: not more than 0.03% (excluding 0), B: not more than 0.005% (excluding 0), the remainder being Fe and unavoidable impurities Including,
Nb, B, P and S satisfy the following relational expression 1,
The microstructure has an impact strength of 40 to 60% of ferrite and 40 to 60% of pearlite, a yield strength of 370 to 560 MPa, a tensile strength of 500 MPa or more, and an impact tensile strength of 80 J or more at 0 캜.
[Relation 1]
6.5? 10 * (B / 11) / (P / 31) + (Nb / 41) /
(Nb, B, P and S are values indicating the content of the alloy component in terms of% by weight)
상기 재가열된 강 슬라브를 800~900℃의 마무리 압연온도에서 열간압연하는 단계;
상기 열간압연 후 10~20℃/s의 냉각속도로 550~650℃까지 냉각하는 단계; 및
상기 냉각 후 550~650℃에서 권취하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 열연강판을 전기저항용접하여 조관하는 단계
를 포함하는 강관의 제조방법.
[관계식 1]
6.5 ≤ 10*(B/11)/(P/31)+(Nb/41)/(S/32)
(Nb, B, P 및 S는 해당 합금성분의 함유량을 중량%로 나타낸 값임)
0.10 to 0.50% of Si, 1.2 to 2.5% of Mn, 0.015% or less of P (excluding 0), S of 0.0015% or less (excluding 0), Ca of 0.001 (Except for 0), N: not more than 0.03% (excluding 0), B: not more than 0.005% (excluding 0), the remainder being Fe and unavoidable impurities And Nb, B, P and S satisfy the following relational expression 1, and reheating the steel slab to a temperature range of 1000 to 1250 캜;
Hot-rolling the reheated steel slab at a finish rolling temperature of 800 to 900 占 폚;
Cooling to 550 to 650 ° C at a cooling rate of 10 to 20 ° C / s after the hot rolling; And
Cooling the steel sheet at a temperature of 550 to 650 ° C to produce a hot-rolled steel sheet; And
A step of subjecting the produced hot-rolled steel sheet to electrical resistance welding
Wherein the method comprises the steps of:
[Relation 1]
6.5? 10 * (B / 11) / (P / 31) + (Nb / 41) /
(Nb, B, P and S are values indicating the content of the alloy component in terms of% by weight)
상기 열연강판은 12㎜ 이하의 두께를 갖는 강관의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the hot-rolled steel sheet has a thickness of 12 mm or less.
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| KR20150073022A KR20150073022A (en) | 2015-06-30 |
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