KR101568551B1 - Steel sheet for linepipe with excellent deformability and low-temperature toughness and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판은 중량%로, C: 0.03~0.05%, Si: 0.01~0.2%, Mn: 0.5~2.0%, Ni: 0.01~0.3%, Cr: 0.01~0.3%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.02%, Al: 0.05% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직은 60~80면적%의 다각형 페라이트(Polygonal Ferrite), 20~35면적%의 침상형 페라이트(Acicular Ferrite) 및 5면적% 이하의 제2상을 포함한다.A steel plate for a line pipe excellent in deformability and low-temperature toughness and a method of manufacturing the same. The steel sheet for a line pipe excellent in deformability and low temperature toughness, which is one aspect of the present invention, contains 0.03 to 0.05% of C, 0.01 to 0.2% of Si, 0.5 to 2.0% of Mn, 0.01 to 0.3% : 0.01 to 0.3% of Nb, 0.01 to 0.05% of Ti, 0.01 to 0.02% of Ti, 0.05% of Al or less and the balance of Fe and unavoidable impurities. The microstructure is a polygonal ferrite of 60 to 80% 20 to 35 area% acicular ferrite, and not more than 5 area% of the second phase.
Description
본 발명은 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel sheet for a line pipe excellent in deformability and low-temperature toughness and a method for producing the same.
최근 건설되고 있는 라인파이프는 우수한 강도 및 인성과 함께 우수한 변형능이 요구된다. 특히 동토지대 등의 가혹한 환경에서 일어나는 지반의 움직임이나 구조물 자체의 하중, 지진 등에 의해 수반되는 점진적인 또는 급격한 변형에 대한 파괴저항성을 증가시키기 위하여 우수한 저온인성과 함께 우수한 변형능에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 라인파이프용 강은 조관 후 실제로 내식 코팅을 한 후 매설되는데 이 때 균일 연신율이 큰 폭으로 떨어져 변형능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이에 대해 코팅 시 200℃의 코팅 온도에서 Cottrell 분위기가 형성되고 페라이트 내부에 고용되어 있던 탄소 원자가 전위에 고착되어 항복점 현상이 일어나 균일 연신율이 낮아진다고 알려져 있다.
Recently constructed line pipes are required to have excellent deformability with excellent strength and toughness. In particular, there is a growing demand for excellent deformability with excellent low temperature toughness in order to increase the fracture resistance against gradual or rapid deformation accompanied by ground movements occurring in harsh environments such as frozen soil, load of the structure itself, and earthquake . The steel for the line pipe is buried after corrosion-resistant coating, and the uniform elongation is greatly reduced and the deformability is deteriorated. On the other hand, it is known that a Cottrell atmosphere is formed at a coating temperature of 200 ° C in the coating and the carbon atoms in the ferrite are fixed to the dislocation to cause a yield point phenomenon and a uniform elongation is lowered.
균일 연신율이 저하되는 현상을 조장하는 페라이트 내부의 탄소 원자의 양을 줄이기 위하여 Ti계 또는 Nb계 탄화물을 이용하는 방법과 시멘타이트를 석출시켜 페라이트 내부의 탄소 원자를 제거하는 방법들이 알려져 있다. 이 중 Ti계 또는 Nb계 탄화물은 600℃ 이상의 고온에서 생성되므로 그 이하의 온도에서도 탄소 원자를 줄이기 위해서는 시멘타이트를 석출시키는 것이 안정적이다. 따라서 시멘타이트의 생성을 억제하는 Si과 같은 원소의 함량을 줄이는 것이 바람직하다. 하지만 실리콘은 알루미늄을 보조하여 용강을 탈산하는 역할을 수행하고 고용강화 원소로도 효과를 나타내기 때문에 0.01 중량% 이상 첨가해야 한다는 기존 보고들이 있어 최적의 실리콘 함량을 찾는 것이 중요하다.
There are known a method using a Ti-based or Nb-based carbide to reduce the amount of carbon atoms in the ferrite that promotes a phenomenon that the uniform elongation is lowered, and a method of precipitating cementite to remove carbon atoms in the ferrite. Among these, the Ti-based or Nb-based carbide is produced at a high temperature of 600 ° C or higher, and therefore it is stable to precipitate the cementite in order to reduce carbon atoms even at a temperature lower than 600 ° C. Therefore, it is desirable to reduce the content of elements such as Si that inhibits the formation of cementite. However, since silicon serves to deoxidize molten steel by assisting aluminum, it also has an effect as a solid solution strengthening element. Therefore, it is important to find an optimal silicon content by adding 0.01 wt% or more of silicon.
한편, 기존의 고변형능 라인파이프용 강은 다각형 페라이트(Polygonal Ferrite, PF)를 주조직으로 하였다. 하지만 이러한 고변형능 강은 전위 밀도가 높은 저온 변태상 및 제2상의 분율이 지나치게 낮아 인장 시험 시 불연속 항복 거동이 나타나는 문제점이 있었다. 따라서 상기 저온변태상 및 제2상을 일정 수준 이상으로 형성시키고, 이를 미세하고 고르게 분포시키고자 하는 연구가 많이 이루어져 왔으나, 현재까지 효과적인 방법은 제시된 바 없는 실정이다.
On the other hand, conventional high-strain steel for line pipe has polygonal ferrite (PF) as a main structure. However, such a high-strength steel has a disadvantage in that the low-temperature transformed phase having a high dislocation density and the fraction of the second phase are too low to exhibit discontinuous yielding behavior in a tensile test. Therefore, there have been many attempts to form the low-temperature transformation phase and the second phase at a certain level or more and to distribute the low-temperature transformation phase and the second phase more finely and evenly. However, no effective method has been proposed so far.
본 발명의 일 측면은, 저온인성 및 변형능이 매우 우수한 라인파이프용 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a steel sheet for a line pipe having excellent low-temperature toughness and deformability, and a method of manufacturing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 중량%로, C: 0.03~0.05%, Si: 0.01~0.2%, Mn: 0.5~2.0%, Ni: 0.01~0.3%, Cr: 0.01~0.3%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.02%, Al: 0.05% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직은 60~80면적%의 다각형 페라이트(Polygonal Ferrite), 20~35면적%의 침상형 페라이트(Acicular Ferrite) 및 5면적% 이하의 제2상을 포함하는 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판을 제공한다.
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a ferritic stainless steel comprising 0.03 to 0.05% of C, 0.01 to 0.2% of Si, 0.5 to 2.0% of Mn, 0.01 to 0.3% of Ni, 0.01 to 0.3% of Cr, 0.01 to 0.3% of Cr, , The balance being Fe and inevitable impurities, the microstructure is composed of 60 to 80% by area of polygonal ferrite, 20 to 20% by area of Nb, 0.01 to 0.05% of Ti, 0.01 to 0.02% A steel sheet for a line pipe excellent in deformability and low temperature toughness comprising acicular ferrite having an area of 35% by area and a second phase of 5% by area or less is provided.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은 중량%로, C: 0.03~0.05%, Si: 0.01~0.2%, Mn: 0.01~2.0%, Ni: 0.01~0.3%, Cr: 0.01~0.3%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.02%, Al: 0.05% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열한 후, 1100~1140℃에서 상기 강 슬라브를 추출하는 슬라브 재가열 단계; 상기 재가열된 강 슬라브에 압연을 개시하여, Tnr℃ 내지 Tnr+100℃에서 압연을 종료하는 재결정역 압연단계; 상기 재결정역 압연된 강판에 Tnr-200℃ 내지 Tnr-150℃의 온도에서 압연을 개시하고, Ar3-20℃ 내지 Ar3℃에서 압연을 종료하는 미재결정역 압연단계; 및 상기 미재결정역 압연된 강판을 10~20℃/sec의 속도로 Ms-80℃ 내지 Ms℃까지 냉각하는 냉각단계를 포함하는 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 제조방법을 제공한다.
In another aspect of the present invention, there is provided a steel sheet comprising, by weight, 0.03 to 0.05% of C, 0.01 to 0.2% of Si, 0.01 to 2.0% of Mn, 0.01 to 0.3% of Ni, 0.01 to 0.3% of Cr, A slab reheating step of reheating a steel slab containing 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.02%, Al: not more than 0.05%, the remainder Fe and unavoidable impurities, and then extracting the steel slab at 1100 to 1140 ° C; A recrystallization reverse rolling step of starting rolling on the reheated steel slab to finish rolling at Tnr 占 폚 to Tnr + 100 占 폚; A non-recrystallization reverse rolling step of starting rolling the recrystallized reverse-rolled steel sheet at a temperature between Tnr-200 ° C and Tnr-150 ° C, and finishing the rolling at a temperature of Ar3-20 ° C to Ar3 ° C; And a cooling step of cooling the non-recrystallized back-rolled steel sheet at a rate of 10-20 ° C / sec to a temperature of Ms-80 ° C to Ms ° C. The present invention also provides a method of manufacturing a steel sheet for a line pipe excellent in deformability and low-temperature toughness.
덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점 및 효과는 하기의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the solution of the above-mentioned problems does not list all the features of the present invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The various features and advantages and effects of the present invention will become more fully understood with reference to the following specific embodiments.
본 발명에 따른 라인파이프용 강판은 -30℃에서 DWTT 연신파면율이 85% 이상이고, 예비변형 뒤 열처리 후 균일연신율이 11% 이상으로, 기후 조건이 열악한 한랭지에서 사용되는 라인파이프용 강판에 바람직하게 적용될 수 있다.
The steel sheet for a line pipe according to the present invention preferably has a DWTT elongation wavefront ratio of 85% or more at -30 캜, a uniform elongation after heat treatment of 11% or more after preliminary deformation, and is suitable for a steel sheet for a line pipe used in cold climates Lt; / RTI >
도 1은 본 발명의 발명예 1 및 비교예 1의 미세조직을 광학현미경으로 관찰하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 발명예 1 및 비교예 1의 TiNb 복합탄질화물을 FE-TEM으로 관찰하여 나타낸 것이다.Fig. 1 shows microscopic microstructures of Inventive Example 1 and Comparative Example 1 observed under an optical microscope.
2 is a graph showing FE-TEM observation of TiNb composite carbonitrides of Inventive Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
이하, 본 발명의 일 측면인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판 에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a steel sheet for a line pipe having excellent deformability and low temperature toughness as one aspect of the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 합금조성에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 특별한 언급이 없는 한 각 성분 함량은 중량%를 의미한다.
First, the alloy composition of a steel sheet for a line pipe having excellent deformability and low temperature toughness according to the present invention will be described in detail. Herein, unless otherwise stated, each component content means weight%.
탄소(C): 0.03~0.05%Carbon (C): 0.03 to 0.05%
C는 고용강화 및 석출강화에 의해 강을 강화시키는데 효과적인 원소이나, 다량 첨가되게 되면 강의 인성을 저하시키기 때문에 이를 고려하여 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 탄소의 함량이 0.03% 미만인 경우에는 마르텐사이트, 펄라이트, 시멘타이트 등의 제2상을 얻기 어려워 목표하는 강도 확보가 어려우며, 반면, 상기 탄소의 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는 강의 인성이 크게 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 탄소의 함량을 0.03~0.05%로 제한하는 것이 바람직하다.
C is an effective element for strengthening steel by solid solution strengthening and precipitation strengthening, but when it is added in a large amount, the toughness of steel is lowered. If the content of carbon is less than 0.03%, it is difficult to secure a desired strength because it is difficult to obtain a second phase such as martensite, pearlite and cementite. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.05% There is a problem. Therefore, in the present invention, the carbon content is preferably limited to 0.03 to 0.05%.
실리콘(Si): 0.01~0.2%Silicon (Si): 0.01 to 0.2%
Si는 용강을 탈산시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 고용강화 원소로서 강의 강도를 향상시키는 역할을 하는 원소이다. 본 발명에서 이러한 효과를 얻기 위해서는 상기 실리콘의 함량이 0.01% 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 실리콘의 함량이 0.2%를 초과하는 경우에는 세멘타이트와 같은 2상의 생성을 억제하여 변형능이 저하되며, 인성 및 용접성이 저하되는 단점이 있다. 또한, TiNb 복합 탄질화물이 조대화되어 모재의 저온인성이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 실리콘의 함량을 0.01~0.2%로 제한함이 바람직하다.
Si not only serves to deoxidize molten steel, but also serves as a solid solution strengthening element to improve the strength of steel. In order to obtain such an effect in the present invention, the content of silicon is preferably 0.01% or more. However, when the content of silicon exceeds 0.2%, the formation of two phases such as cementite is inhibited and the deformability is lowered, and toughness and weldability are deteriorated. In addition, the TiNb complex carbonitride is coarsened and low temperature toughness of the base material is deteriorated. Therefore, in the present invention, the content of silicon is preferably limited to 0.01 to 0.2%.
망간(Mn): 0.5~2.0%Manganese (Mn): 0.5 to 2.0%
Mn은 고용강화 원소로서 강의 강도를 향상시키는 역할을 하며, 또한 탄소 함량이 적은 본 발명에서는 낮은 탄소 함량에 의해 감소된 경화능을 보상하여 마르텐사이트 조직의 형성을 촉진하는 역할을 한다. 상기 망간의 함량이 0.5% 미만인 경우에는 목표하는 강도 확보가 어려우며, 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하는 경우에는 슬라브 주조시 중심편석을 조장하고, 강의 인성 및 용접성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 망간의 함량을 0.5~2.0%로 제한함이 바람직하다.
Mn is a solid solution strengthening element and serves to improve the strength of the steel. In addition, in the present invention having a low carbon content, Mn plays a role of promoting the formation of martensite structure by compensating the hardenability reduced by the low carbon content. When the content of manganese is less than 0.5%, it is difficult to secure the desired strength. On the other hand, when the content of manganese exceeds 2.0%, center segregation is promoted during slab casting, and the toughness and weldability of steel are deteriorated. Therefore, in the present invention, the content of manganese is preferably limited to 0.5 to 2.0%.
니켈(Ni): 0.01~0.3%Nickel (Ni): 0.01 to 0.3%
Ni는 탄소 함량이 적은 본 발명에서 현장 용접성을 해치지 않으면서 강의 강도를 향상시키는데 효과적인 원소이다. 상기 니켈의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 강의 강도 및 인성이 저하되는 문제가 있다. 한편, 그 함량이 0.3%를 초과하는 경우에는 제조원가가 상승하여 경제적으로 불리하므로, 본 발명에서는 상기 니켈의 함량을 0.01~0.3%로 제한함이 바람직하다.
Ni is an effective element for improving the strength of steel in the present invention having a small carbon content without deteriorating the weldability in the field. If the content of nickel is less than 0.01%, there is a problem that strength and toughness of steel are lowered. On the other hand, if the content exceeds 0.3%, the manufacturing cost increases and it is economically disadvantageous. Therefore, in the present invention, the nickel content is preferably limited to 0.01-0.3%.
크롬(Cr): 0.01~0.3%Cr (Cr): 0.01 to 0.3%
Cr은 탄소 함량이 낮은 본 발명에서 냉각시 충분한 경화능을 확보하고, 세멘타이트와 같은 제2상을 형성하는데 효과적인 원소이다. 본 발명에서 이러한 효과를 얻기 위해서는 상기 크롬의 함량이 0.01% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 그 함량이 0.3%를 초과하는 경우에는 제조원가가 상승하여 경제적으로 불리하므로, 본 발명에서는 상기 크롬의 함량을 0.01~0.3%로 제한함이 바람직하다.
Cr is an element effective in securing sufficient curing ability upon cooling in the present invention having a low carbon content and forming a second phase such as cementite. In order to obtain such effects in the present invention, the content of chromium is preferably 0.01% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.3%, the manufacturing cost is increased and economically disadvantageous. Therefore, in the present invention, the content of chromium is preferably limited to 0.01 to 0.3%.
니오븀(Nb): 0.01~0.05%Niobium (Nb): 0.01 to 0.05%
Nb는 결정립 미세화를 통해 강의 강도 및 인성을 동시에 향상시키는 역할을 하는 원소이다. 열간압연중 생성되는 Nb 탄질화물은 오스테나이트 재결정 및 결정립 성장을 억제하여 오스테나이트 결정립을 미세화한다. 본 발명에서 이러한 효과를 얻기 위해서는 상기 니오븀의 함량이 0.01% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 그 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, Nb 탄질화물이 과도하게 석출되어 오스테나이트 미재결정 온도를 지나치게 높이기 때문에 재질 이방성이 증가되고, 비용이 증가되며, 용접성 및 용접열영향부(HAZ)의 인성을 열화시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 니오븀의 함량을 0.01~0.05%로 제한함이 바람직하다.
Nb is an element that plays a role in simultaneously improving the strength and toughness of steel through grain refinement. The Nb carbonitride produced during hot rolling reduces the austenite recrystallization and grain growth, thereby finer austenite grains. In order to obtain such an effect in the present invention, the content of niobium is preferably 0.01% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.05%, not only the effect is saturated but also Nb carbonitride is excessively precipitated to excessively increase the austenite non-recrystallization temperature, thereby increasing the material anisotropy and increasing the cost, There is a problem that the toughness of the weld heat affected zone (HAZ) deteriorates. Therefore, in the present invention, the content of niobium is preferably limited to 0.01 to 0.05%.
티타늄(Ti): 0.01~0.02%Titanium (Ti): 0.01 to 0.02%
Ti는 강의 응고 과정에서 석출물을 형성하여 슬라브 가열 및 열간압연 과정에서 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여 최종 조직의 입도를 미세화시킴으로써 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서 이러한 효과를 얻기 위해서는 상기 티타늄의 함량이 0.01% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 그 함량이 0.02%를 초과하는 경우에는 석출물이 조대화되어 강의 인성이 저하되는 문제가 있다.
Ti forms precipitates in the solidification process of steel to suppress the growth of austenite grains during the slab heating and hot rolling process, thereby improving the strength of the steel by making the grain size of the final structure finer. In order to obtain such effects in the present invention, the content of titanium is preferably 0.01% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.02%, there is a problem that the precipitates are coarse and the toughness of the steel is lowered.
알루미늄(Al): 0.05% 이하(0 제외)Aluminum (Al): 0.05% or less (excluding 0)
Al은 실리콘과 마찬가지로 용강을 탈산시키는 역할을 하는데, 만약 그 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는 비금속 산화물인 Al2O3를 형성하여 모재와 용접부의 인성이 저하되는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 상기 알루미늄의 함량을 0.05% 이하로 제한함이 바람직하다.
Al, like silicon, serves to deoxidize molten steel. If the content exceeds 0.05%, Al 2 O 3 , which is a nonmetal oxide, is formed and toughness of the base material and welded part is lowered. Therefore, The content of aluminum is preferably limited to 0.05% or less.
잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 불가피한 불순물에는 인(P), 황(S), 질소(N) 등이 있으며, 이들 원소들의 함량은 최소화하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.
The remainder Fe and unavoidable impurities. The inevitable impurities include phosphorus (P), sulfur (S), nitrogen (N) and the like, and the content of these elements is preferably minimized. On the other hand, addition of an effective component other than the above-mentioned composition is not excluded.
이하, 본 발명에 의한 라인파이프용 강판의 미세조직 및 석출물에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the microstructure and precipitates of the steel sheet for a line pipe according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 의한 라인파이프용 강판은 상기 성분계를 만족할 뿐만 아니라 그 미세조직으로 60~80면적%의 다각형 페라이트(Polygonal Ferrite), 20~35면적%의 침상형 페라이트(Acicular Ferrite) 및 5면적% 이하의 제2상을 포함하는 복합조직을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2상은 펄라이트(Pearlite) 및 시멘타이트(Cementite)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
The steel sheet for a line pipe according to the present invention not only satisfies the above-mentioned composition but also has a microstructure of polyhedral ferrite having 60 to 80 area%, acicular ferrite having 20 to 35 area% and less than 5 area% And a second phase of the second phase. According to an embodiment of the present invention, the second phase may be at least one selected from the group consisting of pearlite and cementite.
한편, 상기 복합조직의 평균 유효결정립 크기는 10㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 평균 유효결정립 크기는, 미세조직의 종류에 관계 없이 이웃한 결정방위(grain orientation)들 간의 misorientation이 15도 이상되는 것을 입계로 정의한 뒤, 이 부분을 다시 원 모양으로 가정하여 측정한 결정립들의 평균 크기를 의미한다. 본 발명에서는 상기와 같이 복합조직의 평균 유효결정립 크기를 10㎛ 이하로 제어함으로써 우수한 DWTT 연성파면율을 확보할 수 있다.
On the other hand, the average effective grain size of the composite structure is more preferably 10 탆 or less. Here, the average effective grain size is defined as the grain boundary in which the misorientation between neighboring grain orientations is 15 degrees or more irrespective of the type of microstructure, Mean the average size. In the present invention, excellent DWTT ductile waveguide ratio can be secured by controlling the mean effective grain size of the composite structure to 10 탆 or less as described above.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명 라인파이프용 강판은 TiNb 복합 탄질화물을 포함하며, 상기 TiNb 복합 탄질화물의 평균입경은 20nm 이하이고, 단위면적당 개수는 30개/㎛2 이상인 것이 바람직하다. 상기 TiNb 복합 탄질화물의 평균입경이 20nm를 초과하거나, 단위면적당 개수가 30개/㎛2 미만인 경우, 입도 미세화 효과가 미미하기 때문에, 상술한 수치범위를 만족하도록 TiNb 복합 탄질화물의 평균입경 및 단위면적당 개수를 제어하는 것이 바람직하다.
On the other hand, that according to one embodiment of the invention, at least the present invention as a line pipe steel sheet comprises a TiNb composite carbonitride, the TiNb an average particle diameter of the complex carbonitride is 20nm or less, number per unit area is 30 / ㎛ 2 desirable. When the average particle diameter of the TiNb composite carbonitride is more than 20 nm or the number per unit area is less than 30 particles / 탆 2 , the effect of fineness is insignificant. Therefore, the average particle diameter and the unit of the TiNb composite carbonitride It is desirable to control the number per area.
상술한 성분계와 내부조직을 만족하는 강판은 -30℃에서 DWTT 연신파면율이 85% 이상이고, 예비변형 뒤 열처리 후 균일연신율이 11% 이상의 물성을 가짐으로써 본 발명에서 목적하는 성질을 모두 충족하는 강판인 것이다.
The steel sheet satisfying the above-mentioned component system and internal structure has a DWTT elongation wavefront ratio of 85% or more at -30 캜 and a uniform elongation after annealing after preliminary deformation of 11% or more, It is a steel plate.
이하에서는, 상술한 라인파이프용 강판을 제조하기 위한 바람직한 일 예로서, 본 발명의 다른 일 측면인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a steel sheet for a line pipe having excellent deformability and low temperature toughness, which is another aspect of the present invention, will be described in detail as a preferred example for producing the steel sheet for a line pipe.
슬라브 재가열 단계Slab reheat step
먼저, 상술한 조성을 갖는 강 슬라브를 재가열한 후, 1100~1140℃에서 상기 강 슬라브를 추출한다. 슬라브의 재가열 공정은 후속되는 압연공정을 원활히 수행하고, 목표하는 강판의 물성을 충분히 얻을 수 있도록 강을 가열하는 공정이므로, 목적에 맞게 적절한 온도범위 내에서 가열을 수행되어야 한다. 상기 재가열 공정시, 강판 내부의 석출형 원소들이 충분히 고용될 수 있을 정도로 균일하게 가열하되, 지나치게 높은 온도에서 가열하여 결정립이 과다하게 조대화되는 것을 방지하여야 한다.
First, the steel slab having the above composition is reheated, and then the steel slab is extracted at 1100 to 1140 ° C. The reheating step of the slab is a step of heating the steel so as to smoothly perform the subsequent rolling process and sufficiently obtain the physical properties of the target steel sheet, and therefore, the heating must be performed within an appropriate temperature range according to the purpose. During the reheating step, it is necessary to uniformly heat the precipitation-type elements in the steel sheet to such an extent that the precipitation-type elements can be sufficiently solidified, and to prevent excessive coarsening of the crystal grains by heating at an excessively high temperature.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 강 슬라브의 재가열은 1150~1250℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 재가열 온도가 1150℃ 미만인 경우에는 슬라브가 충분히 가열되지 않아 Nb와 같은 합금원소들이 충분히 고용되지 않을 우려가 있으며, 반면, 재가열 온도가 1250℃를 초과하는 경우에는 조대 TiN 석출로 인한 오스테나이트 조대화 또는 혼립 오스테나이트 조직이 생성될 수 있으며, 이러한 조대 오스테나이트는 조압연시 재결정되기 어려우며, 주로 연신된 상태로 남아있다. 이러한 연신된 조대 오스테나이트는 일반적으로 높은 경화능을 지니고 있으며, 최종 냉각 후 조대한 베이나이트로 변태되기 쉽다. 이는, 결국 저온 DWTT 특성의 열화로 이어지게 된다.
According to an embodiment of the present invention, the reheating of the steel slab is preferably performed at a temperature of 1150 to 1250 ° C. If the reheating temperature is less than 1150 占 폚, the slab may not be heated sufficiently, and alloying elements such as Nb may not be sufficiently employed. On the other hand, when the reheating temperature exceeds 1250 占 폚, austenite coarsening due to coarse TiN precipitation or Mixed austenite structure can be produced, and such coarse austenite is difficult to recrystallize during rough rolling and remains mainly in an elongated state. Such elongated coarse austenite generally has a high hardenability and tends to be transformed into coarse bainite after final cooling. This leads to deterioration of the low temperature DWTT characteristic.
한편, 상기와 같이 재가열된 슬라브는 추출전 1100~1140℃에서 유지한 후 추출하는 것이 바람직하다. 추출온도가 1100℃ 미만인 경우에는 후속공정이 열간압연에 어려움이 있으며, 반면, 1140℃를 초과하는 경우에는 조직을 미세화하는데 어려움이 있다.
Meanwhile, it is preferable that the reheated slab is extracted at a temperature of 1100 to 1140 ° C before extraction. When the extraction temperature is less than 1100 ° C, the subsequent process is difficult to hot-roll, while when it is more than 1140 ° C, it is difficult to miniaturize the structure.
재결정역Recrystallization station 압연단계 Rolling step
이후, 상기 재가열된 슬라브를 재결정역 압연한다. 재결정역 압연은 오스테나이트 결정립 크기를 균질화 함에 그 목적이 있다. Thereafter, the reheated slab is subjected to recrystallization back-rolling. Recrystallization reverse rolling is intended to homogenize the austenite grain size.
이 때, 압연종료온도 Tnr℃ 내지 Tnr+100℃인 것이 바람직하다. 상기 압연종료온도가 Tnr+100℃를 초과하는 경우에는 재결정 오스테나이트의 입도가 조대화될 우려가 있으며, 반면, 상기 압연종료온도가 Tnr℃ 미만인 경우에는 조대한 미재결정 오스테나이트가 생성될 우려가 있다. 여기서 Tnr 온도는 오스테나이트가 재결정되는 온도영역과 재결정 되지 않는 온도영역의 경계온도를 의미하는 것으로써, 이론상 Tnr=887+(464×C)+((6445×Nb)-(644×√Nb))+((732×V)-(230×√V))+(890×Ti)+ (363×Al)-(357×Si)로 도출해낼 수 있다. 다만, 상기 수식은 적용의 편리를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통용되는 각종의 시험 방법에 의해 상기 Tnr을 확인할 수 있다. 다만, 여러 방법상 결과의 차이가 있을 경우에는 상기 수식에 따르기로 한다.
At this time, it is preferable that the rolling finish temperature is Tnr 占 폚 to Tnr + 100 占 폚. If the rolling finish temperature exceeds Tnr + 100 ° C, the grain size of the recrystallized austenite may be coarsened. On the other hand, when the rolling finish temperature is lower than Tnr ° C, there is a fear that coarse unrecrystallized austenite is generated have. Tnr = 887 + (464xC) + (6445xNb) - (644xNb) Theoretically, the Tnr temperature means a boundary temperature between a temperature region where austenite is recrystallized and a temperature region where austenite is not recrystallized. ) + ((732 x V) - (230 x V)) + (890 x Ti) + (363 x Al) - (357 x Si). However, the above formula is for convenience of application, and the Tnr can be confirmed by various test methods commonly used in the technical field of the present invention. However, if there are differences in the results of various methods, the above formula shall be followed.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재결정역 압연시, 최종 패스의 평균 압하율은 10% 이상인 것이 보다 바람직하다. 최종 패스의 평균 압하율이 10% 미만인 경우에는 조대한 미재결정 오스테나이트가 잔존하여 DWTT(Drop Weight Tearing Test) 특성이 저하될 우려가 있다.
Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, it is more preferable that the average rolling reduction of the final pass during the recrystallization reverse rolling is 10% or more. If the average rolling reduction of the final pass is less than 10%, coarse unrecrystallized austenite may remain and the drop weight tearing test (DWTT) characteristic may be degraded.
미재결정역Non recrystallization station 압연단계 Rolling step
이후, 재결정역 압연된 강판에 Tnr-200℃ 내지 Tnr-150℃의 온도에서 압연을 개시하고, Ar3℃ 내지 Ar3+20℃에서 압연을 종료하는 미재결정역 압연한다. 미재결정역 압연은 압연방향으로 오스테나이트 조직을 연신시키면서 내부에 변형대를 형성하여 미세 페라이트 및 베이나이트를 형성함에 그 목적이 있다.
Thereafter, rolling is started on the recrystallization-back-rolled steel sheet at a temperature of Tnr-200 ° C to Tnr-150 ° C, and non-recrystallization reverse-rolling is performed to finish rolling at Ar 3 ° C to Ar 3 + 20 ° C. The purpose of the non-recrystallized reverse rolling is to form a microstructure and a bainite by forming a deformation zone in the steel sheet while stretching the austenite structure in the rolling direction.
상기 미재결정 압연시, 압연개시온도가 Tnr-150℃를 초과하는 경우에는, 부분 재결정 발생으로 인해 조대한 오스테나이트가 형성되고, 이는 냉각후 조대한 저온변태 조직의 형성으로 이어져, 결국 저온 DWTT 열화의 원인이 될 수 있다. 한편, 후술할 목표 압연종료온도를 적용하기 위해서는 상기 압연개시온도가 Tnr-200℃ 이상에서 수행되는 것이 바람직하다.
When the rolling start temperature exceeds Tnr-150 캜 at the time of the non-recrystallization rolling, coarse austenite is formed due to occurrence of partial recrystallization, which leads to formation of a coarse low temperature transformation texture after cooling, . ≪ / RTI > On the other hand, in order to apply the target rolling finish temperature to be described later, it is preferable that the rolling starting temperature is performed at Tnr-200 DEG C or higher.
한편, 상기 미재결정 압연시, 압연종료온도가 Ar3℃를 초과하는 경우에는, 결정립의 팬케익화(pancaking)가 충분하지 않아 강의 인성 향상을 위한 입도 미세화에 어려움이 있다. 여기서 Ar3 온도는 오스테나이트가 페라이트로 변태되는 온도를 의미하며, 이론상 Ar3 = 910-(273×C)-(74×Mn)-(57×Ni)-(16×Cr)-(9×Mo)-(5×Cu) 로 도출해낼 수 있다.
On the other hand, when the rolling finish temperature is higher than Ar3 DEG C during the non-recrystallization rolling, pancaking of the crystal grains is not sufficient and it is difficult to miniaturize the grain for improving the toughness of the steel. The Ar3 temperature means a temperature at which austenite is transformed into ferrite. In theory, Ar3 = 910- (273xC) - (74xMn) - (57xNi) - (16xCr) - - (5 x Cu).
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 미재결정 압연시 누적압하율(RRR4)는 75% 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 누적압하율이 75% 미만인 경우에는 냉각후 조대한 베이나이트가 생성될 우려가 있다.
Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, the cumulative rolling reduction RRR4 in the non-recrystallization rolling is more preferably 75% or more. If the cumulative rolling reduction is less than 75%, there is a fear that a coarse bainite is generated after cooling.
냉각단계Cooling step
상기 미재결정역 압연된 강판을 10~20℃/sec의 속도로 Ms-80℃ 내지 Ms℃까지 냉각한다. 상기 냉각시, 냉각속도가 10℃/sec 미만인 경우에는 입도가 조대화되어 강의 인성이 저하되는 문제가 있으며, 반면, 냉각속도가 20℃/sec를 초과하는 경우에는 저온변태조직이 과다하게 발생하여 강의 인성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 냉각시, 냉각종료온도가 Ms℃를 초과하는 경우에는, 조대한 베이나이트 조직의 형성에 의해 유효 결정립 크기가 커져 저온인성 열화가 발생한다. 여기서, Ms는 마르텐사이트 변태개시온도를 의미하는 것으로서, 이론상 Ms = 561-(474×C)-(33×Mn)-(17×Ni)-(17×Cr)-(21×Mo) 로 도출해낼 수 있다.
The non-recrystallized reverse-rolled steel sheet is cooled to a temperature of Ms-80 ° C to Ms ° C at a rate of 10 to 20 ° C / sec. When the cooling rate is lower than 10 ° C / sec, the grain size becomes coarse and the toughness of the steel decreases. On the other hand, when the cooling rate exceeds 20 ° C / sec, There is a problem that the toughness of the steel is deteriorated. When the cooling end temperature exceeds Ms 占 폚 at the time of cooling, the effective grain size increases due to the formation of coarse bainite structure and low temperature tear deterioration occurs. Here, Ms means a martensitic transformation starting temperature, which is theoretically derived by Ms = 561- (474 x C) - (33 x Mn) - (17 x Ni) - (17 x Cr) - (21 x Mo) I can do it.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred from them.
(( 실시예Example 1) One)
하기 표 1에 기재된 조성을 갖는 강 슬라브를 하기 표 2에 나타난 제조조건으로 재가열-압연-냉각하여 두께 33mm의 라인파이프용 강판을 제조하였다. Steel slabs having the compositions shown in the following Table 1 were reheated, rolled and cooled under the manufacturing conditions shown in Table 2 below to produce a steel sheet for a line pipe having a thickness of 33 mm.
이후, 최종적으로 제조된 강판의 일부분을 채취하여 -30℃에서 DWTT 시험을 수행하여 DWTT 연성파면율 및 인장특성을 측정하였으며, 이와 함께 각 강판의 조직 및 석출물을 분석하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 한편, 하기 표 3에서 평균 유효결정립 크기는 EBSD(Electron Back-Scattered Diffraction)를 활용하여 미세조직의 종류와 구별없이 측정하였으며, 측정된 평균 유효결정립 크기는 misorientation angle 15° 이상으로 정의하였다.Subsequently, a part of the finally prepared steel sheet was taken and subjected to a DWTT test at -30 ° C to measure the DWTT ductile wave fracture ratio and tensile properties. The texture and precipitates of each steel sheet were analyzed, Respectively. Meanwhile, in Table 3, the average effective grain size was measured by EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) without discrimination between microstructures and the average effective grain size was defined as a misorientation angle of 15 ° or more.
이후, 각 강판에 대하여 예비변형을 2% 가한 후, 분위기 온도 200℃에서 5분간 열처리 한 뒤, 인장 특성을 평가하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
Thereafter, each steel sheet was subjected to heat treatment at an atmospheric temperature of 200 DEG C for 5 minutes after 2% of preliminary strain was applied, and then tensile properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
Tnr(℃)theory
Tnr (占 폚)
Ar3(℃)theory
Ar3 (占 폚)
Ms(℃)theory
Ms (占 폚)
(℃)Extraction temperature
(° C)
(℃)Termination temperature
(° C)
(℃)Initiation temperature
(° C)
(℃)Termination temperature
(° C)
(면적%)Microstructure
(area%)
(MPa)YS
(MPa)
(MPa)TS
(MPa)
(%)Hand
(%)
(%)U.El
(%)
at -30℃
(%)DWTT
at -30 ℃
(%)
상기 표 3 및 표 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 합금조성과 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 3의 경우에는 30℃에서 DWTT 연신파면율이 85% 이상이고, 예비변형 뒤 열처리 후 균일연신율이 11% 이상인 것을 확인할 수 있다.
As can be seen from Tables 3 and 4, in Examples 1 to 3, which satisfy the alloy composition and manufacturing conditions proposed in the present invention, the DWTT elongation wavefront ratio at 30 ° C is 85% or more, It can be confirmed that the uniform elongation is 11% or more.
그러나, 비교예 1 내지 5는 본 발명이 제안하는 합금조성 및/또는 제조조건을 만족하지 않아, 30℃에서 DWTT 연신파면율이 85% 미만으로 열위하게 나타났으며, 예비변형 뒤 열처리 후 균일연신율 또한 11% 미만으로 열위하게 나타났다.
However, Comparative Examples 1 to 5 did not satisfy the alloy composition and / or manufacturing conditions proposed by the present invention, and DWTT elongation wavefront ratios at a temperature of 30 ° C were shown to be less than 85%, and the uniform elongation after annealing after pre- And 11% less.
한편, 도 1은 발명예 1 및 비교예 1의 미세조직을 광학현미경으로 관찰하여 나타낸 것으로, 도 1(a)는 발명예 1의 미세조직 사진이며, 도 1(b)는 비교예 1의 미세조직 사진이다. 또한, 도 2는 발명예 1 및 비교예 1의 TiNb 복합탄질화물을 FE-TEM으로 관찰하여 나타낸 것으로, 도 2(a)는 발명예 1의 TiNb 복합탄질화물을 관찰한 사진이고, 도2(b)는 비교예 1의 TiNb 복합탄질화물을 관찰한 사진이다.1 (a) is a photograph of microstructure of Inventive Example 1, and Fig. 1 (b) is a micrograph of microstructure of Inventive Example 1 and Comparative Example 1, It is an organization photograph. 2 is a photograph of the TiNb composite carbonitride of Inventive Example 1 and Comparative Example 1 observed by FE-TEM. Fig. 2 (a) is a photograph of the TiNb composite carbonitride of Inventive Example 1, and Fig. 2 b) is a photograph of the TiNb composite carbonitrides of Comparative Example 1 observed.
Claims (9)
미세조직으로 60~80면적%의 다각형 페라이트(Polygonal Ferrite), 20~35면적%의 침상형 페라이트(Acicular Ferrite) 및 5면적% 이하의 제2상을 포함하는 복합조직을 가지며,
상기 복합조직의 유효결정립의 평균 원상당 직경은 10㎛ 이하인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet contains 0.03 to 0.05% of C, 0.01 to 0.2% of Si, 0.5 to 2.0% of Mn, 0.01 to 0.3% of Ni, 0.01 to 0.3% of Cr, 0.01 to 0.3% 0.02%, Al: not more than 0.05% (excluding 0%), the balance Fe and unavoidable impurities,
A microstructure having a composite structure comprising 60 to 80 area% of polygonal ferrite, 20 to 35 area% of acicular ferrite and 5% or less of a second phase,
Wherein the mean circle equivalent diameter of the effective crystal grains of the composite structure is 10 占 퐉 or less and excellent in deformability and low temperature toughness.
상기 제2상은 펄라이트(Pearlite) 및 시멘타이트(Cementite)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the second phase is at least one selected from the group consisting of pearlite and cementite and has excellent deformability and low temperature toughness.
상기 강판은 TiNb 복합 탄질화물을 포함하며, 상기 TiNb 복합 탄질화물의 평균입경은 20nm 이하이며, 단위면적당 개수는 30개/㎛2 이상인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the steel sheet comprises a TiNb composite carbonitride, the average particle diameter of the TiNb composite carbonitride is 20 nm or less, the number per unit area is 30 pieces / 占 퐉 2 or more, and the low temperature toughness is excellent.
상기 강판은 -30℃에서 DWTT 연신파면율이 85% 이상이고, 예비변형 뒤 열처리 후 균일연신율이 11% 이상인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the steel sheet has a DWTT elongation wave-surface ratio of 85% or more at -30 ° C, a strain of uniform elongation after heat treatment after pre-strain of 11% or more, and low temperature toughness.
상기 재가열된 강 슬라브에 압연을 개시하여, Tnr℃ 내지 Tnr+100℃에서 압연을 종료하는 재결정역 압연단계;
상기 재결정역 압연된 강판에 Tnr-200℃ 내지 Tnr-150℃의 온도에서 압연을 개시하고, Ar3-20℃ 내지 Ar3℃에서 압연을 종료하는 미재결정역 압연단계; 및
상기 미재결정역 압연된 강판을 10~20℃/sec의 속도로 Ms-80℃ 내지 Ms℃까지 냉각하는 냉각단계를 포함하는 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 제조방법.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet contains 0.03 to 0.05% of C, 0.01 to 0.2% of Si, 0.5 to 2.0% of Mn, 0.01 to 0.3% of Ni, 0.01 to 0.3% of Cr, 0.01 to 0.3% 0.02%, Al: 0.05% or less (excluding 0%), the remainder Fe and inevitable impurities, and then extracting the steel slab at 1100 to 1140 ° C;
A recrystallization reverse rolling step of starting rolling on the reheated steel slab to finish rolling at Tnr 占 폚 to Tnr + 100 占 폚;
A non-recrystallization reverse rolling step of starting rolling the recrystallized reverse-rolled steel sheet at a temperature between Tnr-200 ° C and Tnr-150 ° C, and finishing the rolling at a temperature of Ar3-20 ° C to Ar3 ° C; And
And a cooling step of cooling the non-recrystallized reverse-rolled steel sheet at a rate of 10 to 20 ° C / sec to a temperature of Ms-80 ° C to Ms ° C, and having excellent deformability and low temperature toughness.
상기 강 슬라브의 재가열은 1150~1250℃의 온도에서 실시하는 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the reheating of the steel slab is carried out at a temperature of 1150 to 1250 占 폚 and is excellent in low temperature toughness.
상기 재결정역 압연시, 최종 패스의 평균 압하율은 10~20%인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the average rolling reduction of the final pass is 10 to 20% at the time of recrystallization reverse rolling, and is excellent in deformability and low temperature toughness.
상기 미재결정 압연시, 누적압하율은 75% 이상인 변형능 및 저온인성이 우수한 라인파이프용 강판의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the cumulative rolling reduction ratio of the non-recrystallized rolling is 75% or more and the low temperature toughness is excellent.
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