KR101647226B1 - Steel plate having excellent fracture resistance and yield ratio, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라인파이프 등으로 사용되는 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material used as a line pipe or the like, and more particularly to a steel material excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics, and a method for producing the same.
Description
본 발명은 라인파이프 등으로 사용되는 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel material used as a line pipe or the like, and more particularly to a steel material excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics, and a method for producing the same.
최근 기후조건이 열악한 시베리아, 알래스카 등의 한랭지역을 중심으로 유전 개발이 이루어지면서 유전지역의 풍부한 가스 자원을 라인파이프를 통해 소비지역으로 수송하고자 하는 프로젝트들이 활발히 진행 중에 있다. 이러한 라인파이프 프로젝트는 높은 수송가스의 압력뿐만 아니라 극저온과 지반의 변형에 대한 내구성을 고려하여 주로 후물재이면서 저온파괴인성과 항복비 특성을 동시에 보유한 강재들이 적용되고 있다. 특히, 두께 30mm 이상의 극후물 강재의 경우, 두께 중심부의 파괴전파 저항성 보증이 매우 중요하다.
Recently, as the oil development has been centered on the cold regions of Siberia and Alaska, which have poor weather conditions, projects are being actively carried out to transport the rich gas resources of the oilfields to the consumption areas through the line pipes. This line pipe project is mainly applied to steel materials which have both low-temperature fracture toughness and yield ratio characteristics as well as high-temperature materials and durability in consideration of cryogenic temperature and ground deformation as well as high transport gas pressure. Particularly, in the case of superfine steel having a thickness of 30 mm or more, it is very important to guarantee the fracture propagation resistance at the center of the thickness.
일반적으로 저온인성용 후물 라인파이프용 강재는 중심부 파괴전파 저항성 보증을 위해 1140℃ 이하의 저온 추출을 통해 초기 오스테나이트 입도를 미세화하거나, 페라이트 변태 개시 온도(Ar3) 직상까지 저온 압연을 해야만 보증온도 -30℃ 수준의 중심부 파괴전파 저항성 확보가 가능하다.
Generally, steel for low-temperature toughness line pipe requires low-temperature extraction at 1140 ° C or below for fineness of propagation resistance at the core, or it is necessary to make the initial austenite grain size finer or perform low-temperature rolling to the ferrite transformation start temperature (Ar 3) It is possible to secure the resistance to the propagation of the central fracture at the level of 30 ° C.
그러나, 상기 저온 추출 조업으로 제조되는 강판은 슬라브내에 석출 또는 정출되어 있는 Nb 탄질화물(Nb(C,N))을 충분히 고용시키지 못하므로, Nb 탄질화물의 재석출을 통한 석출강화 효과가 미비하다. 따라서, 고가의 Mo나 Ni 등을 다량 합금 원소로 첨가하여 강도와 인성을 보상하는 제조법이 일반적으로 적용되고 있다. 또한, 저온 압연 조업은 미세 조직상에 등축 페라이트 변태를 촉진하고 상대적으로 침상 페라이트 및 베이나이트 분율이 낮아 강도를 열화시키므로 저항복비 특성을 확보하는데 한계가 있다.
However, since the steel sheet produced by the low temperature extraction operation can not sufficiently solidify the Nb carbonitride (Nb (C, N)) precipitated or crystallized in the slab, the effect of precipitation strengthening through re-precipitation of Nb carbonitride is insufficient . Therefore, a manufacturing method in which expensive Mo or Ni is added as a large amount of alloy element to compensate for strength and toughness is generally applied. In addition, the low temperature rolling operation promotes the isometric ferrite transformation on the microstructure, and the ferrite and bainite fractions are relatively low to deteriorate the strength, so that there is a limit to securing the resistance-to-brittleness characteristic.
본 발명의 일측면은 조성성분과 제조공정을 최적화함으로써 강재의 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a steel material having excellent fracture propagation resistance and yield ratio characteristics of a steel material by optimizing a composition component and a manufacturing process, and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일태양은 중량%로, C: 0.03~0.06%, Si: 0.05~0.50%, Mn: 0.5~1.8%, Al: 0.01~0.05%, Ti: 0.005~0.02%, N: 0.002~0.01%, Nb: 0.04~0.07%, Cr: 0.05~0.35%, Cu: 0.05~0.4%, P: 0.02% 이하, S: 0.005% 이하, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,An aspect of the present invention is a steel sheet comprising, by weight%, 0.03 to 0.06% of C, 0.05 to 0.50% of Si, 0.5 to 1.8% of Mn, 0.01 to 0.05% of Al, 0.005 to 0.02% 0.05 to 0.4%, P: 0.02% or less, S: 0.005% or less, Ca: 0.0005 to 0.004%, the balance being Fe and unavoidable impurities and,
미세조직은 면적분율로, 침상 페라이트 60~75%, 베이나이트 20~30%, 등축 페라이트 10% 이하 및 도상 마르텐사이트 5% 이하를 포함하고, The microstructure includes an area percentage of 60 to 75% of needle-shaped ferrite, 20 to 30% of bainite, 10% or less of equiaxed ferrite and 5% or less of ground martensite,
상기 침상 페라이트와 등축 페라이트의 평균 유효 결정립 크기가 10㎛ 이하이고, 상기 베이나이트의 평균 유효 결정립 크기가 20㎛이하인 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재를 제공한다.
The present invention provides a steel material excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics in which the average effective grain size of the acicular ferrite and the equiaxed ferrite is 10 占 퐉 or less and the average effective grain size of the bainite is 20 占 퐉 or less.
또한, 본 발명의 또다른 일태양은 상기 조성을 포함하는 강 슬라브를 1160~1200℃의 온도로 재가열하는 단계;Still another aspect of the present invention is a method for manufacturing a steel slab, comprising: reheating a steel slab containing the composition to a temperature of 1160 to 1200 캜;
상기 재가열된 강 슬라브를 1160℃ 이상에서 30분 이상 유지한 후 추출하는 단계;Maintaining the reheated steel slab at a temperature of 1160 DEG C or higher for at least 30 minutes and then extracting the steel slab;
상기 강 슬라브를 Tnr-10℃ ~ Tnr+20℃의 범위에서 종료하는 재결정역 압연을 행하는 단계;Performing recrystallization reverse rolling in which the steel slab is finished in a range of Tnr-10 ° C to Tnr + 20 ° C;
상기 재결정역 압연 후, Tnr-80℃ ~ Tnr-40℃의 범위에서 개시하고, Ar3+80℃ ~ Ar3+120℃의 범위에서 종료하는 미재결정역 압연을 행하는 단계; 및 Rolling after the recrystallization reverse rolling, starting from the range of Tnr-80 ° C to Tnr-40 ° C and ending in the range of Ar3 + 80 ° C to Ar3 + 120 ° C; And
상기 미재결정역 압연 후, Ar3+20℃ ~ Ar3+60℃의 범위에서 개시하고, Ms-40℃ ~ Ms+20℃의 범위에서 종료하며, 15~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재의 제조방법을 제공한다.
Cooling at a cooling rate of 15 to 50 ° C / s, which starts in the range of Ar 3 + 20 ° C. to Ar 3 + 60 ° C. and ends in the range of Ms-40 ° C. to Ms + 20 ° C. after the non- Which is excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics.
본 발명에 의하면, 고가의 합금원소를 첨가하지 않더라도 저온에서도 저온파괴인성 또는 파괴 전파저항성, 즉 DWTT 특성이 우수할 뿐만 아니라 항복비도 탁월한 강재를 제공할 수 있다. 따라서, 극저온에서 사용되는 라인파이프 등의 강재를 경제적으로 제조할 수 있다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a steel material excellent in low temperature fracture toughness or fracture propagation resistance, that is, excellent in DWTT characteristics and excellent in yield ratio even at a low temperature without adding an expensive alloying element. Therefore, a steel material such as a line pipe used at a very low temperature can be economically produced.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 강재 및 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, the steel material and the manufacturing method of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can readily carry out the present invention.
종래, 일반적인 슬라브 고온 추출 조업을 적용할 경우, Nb 고용도를 높일 수 있어 Nb에 의한 석출강화 효과를 극대화할 수 있으나, 초기 오스테나이트 결정립이 조대화되는 문제가 야기된다. 특히, 슬라브 중심부의 온도는 표면부에 비해 높기 때문에 재결정역에서 압연이 진행된다 하더라도 표면부에 비해 상대적으로 조대한 오스테나이트 입도를 갖게 된다. 이로 인해 극후물 강판 중심부의 파괴전파 저항성을 향상시키는데 한계가 있다. 따라서, 중심부 결정립 미세화를 위해 저온 추출 조업 또는 Ar3 직상까지 저온 압연이 선택적으로 적용되고 있다.
Conventionally, when a general slab high temperature extraction operation is applied, the Nb solubility can be increased, and the precipitation strengthening effect by Nb can be maximized, however, the problem of the initial austenite grain size being coarsened. In particular, since the temperature at the center of the slab is higher than that at the surface portion, even if the rolling proceeds in the recrystallization zone, the austenite grains are relatively coarser than the surface portion. Therefore, there is a limit in improving the fracture propagation resistance at the center of the steel sheet. Therefore, in order to miniaturize the crystal grains in the center portion, a low-temperature extraction operation or a low-temperature rolling up to just above Ar3 is selectively applied.
그러나, 저온 추출 조업의 경우, 고가의 합금설계가 불가피하고, Ar3 직상까지의 저온 압연은 항복비를 증가시키고 강판 제조시 많은 시간과 에너지를 요하기 때문에 이를 이용하면 강판의 저항복비를 기대하기 어렵고, 제조 효율이 감소한다는 문제가 있다.
However, in the case of low-temperature extraction operation, expensive alloy design is inevitable, and low-temperature rolling up to the top of Ar3 requires an increase in yield ratio and requires much time and energy in the manufacture of steel plates. , There is a problem that the manufacturing efficiency is reduced.
따라서, 본 발명에서는 슬라브의 냉각 공정을 제어하여, 상기 저온 추출 또는 저온 압연을 하지 않아도 우수한 중심부 파괴전파 저항성을 갖는 극후물 강재의 제조기술을 제공하고자 한다. 아울러, Ar3 온도 보다 80~120℃ 높게 압연을 종료하고 냉각을 Ar3 온도보다 20~60℃ 높게 시작함으로써, 등축 페라이트 변태를 억제하고, 침상 페라이트와 베이나이트 변태만을 유도하여 저항복비를 부여한다.
Therefore, in the present invention, there is provided a manufacturing technique of a superalloy steel material having excellent resistance to core fracture propagation by controlling the cooling process of the slab without performing the low temperature extraction or low temperature rolling. In addition, rolling is started at 80 to 120 ° C higher than Ar3 temperature and cooling is started at 20 to 60 ° C higher than Ar3 temperature, thereby suppressing the isometric ferrite transformation and inducing only the needle-like ferrite and bainite transformation to give the resistance reduction ratio.
먼저, 본 발명의 조성에 대해 상세히 설명한다. 하기 조성의 단위는 특별히 언급하지 않은 경우에는 중량%이다.
First, the composition of the present invention will be described in detail. The unit of the following composition is% by weight unless otherwise specified.
탄소(C)의 함량은 0.03~0.06%인 것이 바람직하다. 상기 탄소는 강의 강도를 향상시키는데 가장 효과적인 원소이나, 지나치게 다량 첨가될 경우에는 오히려 제강공정에서 슬라브 주조할 때 두께 중심부에 편석을 조장하여 강판의 인성, 용접성 및 성형성 등을 저하시킬 수 있다. 탄소의 함량이 0.03% 미만에서는 탄소의 함량의 너무 낮아 원하는 강도를 얻기 어려워 고가의 합금원소를 추가적으로 포함하여야 원하는 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 0.06%를 초과하게 되면 탄소의 함량이 너무 높아 상술한 바와 같이, 중심부 인성, 용접성 및 성형성이 저하되는 문제점이 있다.
The content of carbon (C) is preferably 0.03 to 0.06%. The carbon is the most effective element for improving the strength of steel. However, when added in an excessively large amount, segregation may be promoted at the center of thickness at the time of slab casting in the steelmaking process, thereby reducing the toughness, weldability and moldability of the steel sheet. If the content of carbon is less than 0.03%, the content of carbon is too low to obtain a desired strength, so that it is necessary to further include an expensive alloy element to obtain a desired strength. However, when the content exceeds 0.06%, the content of carbon is too high, which causes a problem that core toughness, weldability and moldability are deteriorated as described above.
실리콘(Si)의 함량은 0.05~0.50%인 것이 바람직하다. 상기 실리콘은 용강을 탈산시키는 탈산제 역할을 하고, 고용강화 원소로 사용된다. 실리콘의 함량이 0.05% 미만인 경우에는 용강의 탈산이 충분하지 못하여 인성이 저하될 수 있다. 그러나, 0.50%를 초과하게 되면 열간압연시 실리콘에 의한 붉은 스케일이 형성되어 강판 표면 형상이 매우 열약해지고 용접부 인성이 저하된다.
The content of silicon (Si) is preferably 0.05 to 0.50%. The silicon serves as a deoxidizer for deoxidizing molten steel and is used as a solid solution strengthening element. When the content of silicon is less than 0.05%, deoxidation of molten steel is not sufficient and toughness may be lowered. However, if it exceeds 0.50%, the red scale formed by the silicon is formed during hot rolling, the surface shape of the steel sheet becomes very weak and the toughness of the welded portion is lowered.
망간(Mn)의 함량은 0.5~1.8%인 것이 바람직하다. 망간은 고용강화 효과로 인하여 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 망간은 0.5% 이상 포함되어야 소입성의 증가효과와 항복강도 65ksi급 강재에서 요구하는 고강도를 얻을 수 있다. 그러나, 1.8%를 초과하는 경우에는 제강공정에서 슬라브를 주조할 때 두께 중심부에 편석이 다량 발생하여 강판의 인성과 용접성을 해칠 수 있다.
The content of manganese (Mn) is preferably 0.5 to 1.8%. Manganese is an element that can improve the strength due to the solid solution strengthening effect. Manganese should be contained more than 0.5% to increase the ingotability and to obtain the high strength required for the yield strength 65 ksi steel. However, if it exceeds 1.8%, segregation may occur at the center of the steel sheet when the slab is cast in the steelmaking process, which may damage the toughness and weldability of the steel sheet.
알루미늄(Al)의 함량은 0.01~0.05%인 것이 바람직하다. 알루미늄은 실리콘과 함께 제강단계에서 탈산제로 첨가되고, 고용강화에 의하여 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 알루미늄이 0.01% 미만으로 포함되는 경우 상술한 탈산효과가 불충분하여 인성이 저하된다. 그러나, 0.05%를 초과하는 경우에는 충격인성이 저하되는 문제가 있다.
The content of aluminum (Al) is preferably 0.01 to 0.05%. Aluminum is added as a deoxidizer in the steelmaking step together with silicon, and is an element capable of improving strength by solid solution strengthening. When the content of aluminum is less than 0.01%, the aforementioned deoxidizing effect is insufficient and the toughness is lowered. However, if it exceeds 0.05%, there is a problem that impact toughness is lowered.
티타늄(Ti)의 함량은 0.005~0.02%인 것이 바람직하다. 티타늄은 강의 응고단계에서 N과 결합하여 TiN 석출물을 형성함으로써, 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하며, 최종 조직의 입도를 미세화시켜 강의 인성을 향상시킬 수 있다. 티타늄의 함량이 0.005% 미만인 경우에는 TiN 석출물이 불충분하여 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하기 어렵다. 그러나, 0.02%를 초과하는 경우에는 통상 용질 Ti가 과다하게 존재하여 슬라브 가열시 TiN이 조대하게 석출되어 입도 미세화에 적절하지 못하다.
The content of titanium (Ti) is preferably 0.005 to 0.02%. Titanium can bond with N at the solidification stage of the steel to form TiN precipitates, thereby suppressing the growth of austenite grains and improving the toughness of the steel by making the grain size of the final structure finer. When the content of titanium is less than 0.005%, the TiN precipitates are insufficient and it is difficult to suppress the growth of the austenite grains. However, when it exceeds 0.02%, the solute Ti is usually present in an excessively large amount, and TiN is precipitated in a large amount during the heating of the slab, which is not suitable for miniaturization of the grain size.
질소(N)의 함량은 0.002~0.01%인 것이 바람직하다. 질소는 강 중에 고용되었다가 석출되어 강의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 이러한 고용강화 효과는 탄소보다 크다. 강 중에 질소가 존재하면 인성이 저하된다. 그러나, 본 발명에서는 적정량의 질소를 이용하여 티타늄과 반응시켜 TiN을 형성하여 슬라브의 재가열 과정에서 결정립 성장을 억제하도록 제어한다. 질소의 함량이 0.002% 미만인 경우에는 TiN 석출물의 함량이 적어 결정립 성장을 억제하는 효과가 그리 크지 않다. 반면에, 질소의 함량이 0.01%를 초과하는 경우에 질소는 고용질소로 존재하여 인성을 크게 저하시키는 문제가 있다.
The content of nitrogen (N) is preferably 0.002 to 0.01%. Nitrogen is dissolved in the steel and precipitates to increase the strength of the steel. The presence of nitrogen in the steel degrades toughness. However, in the present invention, TiN is formed by reacting with titanium using an appropriate amount of nitrogen to control grain growth to be suppressed during reheating of the slab. When the content of nitrogen is less than 0.002%, the content of TiN precipitates is small and the effect of suppressing crystal grain growth is not so significant. On the other hand, when the content of nitrogen exceeds 0.01%, nitrogen is present as solute nitrogen and the toughness is greatly lowered.
니오븀(Nb)의 함량은 0.04~0.07%인 것이 바람직하다. 니오븀은 탄소 혹은 질소와 결합하여 미세한 석출물을 형성하는 석출강화 효과를 통해 강도를 확보하는데 매우 효과적인 원소이다. 또한, 결정립을 미세화시키는데도 매우 유용한 원소이고, 고강도 조직인 침상 페라이트 또는 베이나이트의 형성을 촉진시켜 강도를 향상시키는데 효과적인 원소이다. 0.04% 미만으로 첨가되는 경우에는 상기와 같은 효과가 미미하다. 그러나, 0.07%를 초과하는 경우에는 용접성을 저하시킬 수 있다.
The content of niobium (Nb) is preferably 0.04 to 0.07%. Niobium is a very effective element for securing strength through precipitation strengthening effect which forms fine precipitates by bonding with carbon or nitrogen. In addition, it is an element which is also very useful for making crystal grains finer, and is an element effective for enhancing the strength by promoting the formation of acicular ferrite or bainite which is a high strength texture. If less than 0.04% is added, the above effect is insignificant. However, if it exceeds 0.07%, the weldability can be lowered.
크롬(Cr)의 함량은 0.05~0.35%인 것이 바람직하다. 크롬은 소재의 강도를 상승시키는데 유효하므로, 0.05% 미만으로 첨가되는 경우에는 강도 향상 효과가 미미하다. 한편, 지나치게 과량 첨가하면 용접성의 열화를 유발할 수 있으므로 0.35%를 상한으로 한다.
The content of chromium (Cr) is preferably 0.05 to 0.35%. Since chromium is effective for raising the strength of the material, when it is added at less than 0.05%, the effect of improving the strength is insignificant. On the other hand, if it is added in an excessively large amount, the weldability may deteriorate, so the upper limit is 0.35%.
구리(Cu)의 함량은 0.05~0.4%인 것이 바람직하다. 구리는 강의 강도와 인성 향상 및 부식 저항성 향상을 위해서 첨가되는 원소이다. 구리는 강 중에 고용되어 강도를 향상시키고, 황화수소를 포함하는 분위기내에서 표면에 보호피막을 형성하여 강의 부식속도를 낮추고, 강 중으로 확산하는 수소 양을 줄여주는 역할을 하므로 0.05% 이상 포함되어야 한다. 그러나, 구리는 0.4%를 초과할 경우, 열간압연시 표면에 균열을 유발시켜 표면 품질을 저하시키므로, 그 상한을 0.4%로 하는 것이 바람직하다.
The content of copper (Cu) is preferably 0.05 to 0.4%. Copper is an element added to improve strength and toughness of a steel and to improve corrosion resistance. Copper is employed in the steel to improve its strength and to form a protective coating on the surface in an atmosphere containing hydrogen sulphide to reduce the corrosion rate of the steel and to reduce the amount of hydrogen diffused into the steel. However, when the content of copper exceeds 0.4%, cracks are generated on the surface during hot rolling and the surface quality is lowered. Therefore, it is preferable to set the upper limit to 0.4%.
인(P)의 함량은 0.02% 이하인 것이 바람직하다. 인은 강 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, 상술한 바와 같이 본 발명에서 인의 함량을 최대한 낮게 제어하여야 한다. 인이 첨가되면 강판의 중심부에 편석되고 균열 개시점 또는 진전 경로로 이용될 수 있다. 이론상 인의 함량을 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적인 불순물로서 첨가될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 인의 함량의 상한을 0.02%로 관리하는 것이 바람직하다.
The content of phosphorus (P) is preferably 0.02% or less. Phosphorus is an element that is inevitably contained in steel production, and as described above, the content of phosphorus in the present invention should be controlled as low as possible. When phosphorus is added, it segregates at the center of the steel sheet and can be used as crack initiation or propagation path. Theoretically, it is advantageous to limit the content of phosphorus to 0%, but it is inevitably added as an inevitable impurity in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, it is preferable to manage the upper limit of the phosphorus content to 0.02%.
황(S)의 함량은 0.005% 이하인 것이 바람직하다. 황은 강 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, 망간과 반응하여 비금속개재물인 MnS를 형성하여 압연시 연신되어 강의 인성을 저하시키고, 특히 극저온상태에서 중심부 취성 파괴 정지 특성을 확보하기 위하여 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 황의 함량을 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적인 불순물로서 첨가될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 황의 함량의 상한을 0.005%로 관리하는 것이 바람직하다.
The content of sulfur (S) is preferably 0.005% or less. Sulfur is inevitably contained in the manufacture of steel, and reacts with manganese to form MnS, which is a nonmetallic inclusion, and is controlled to be as low as possible in order to lower the toughness of the steel after stretching in rolling and to secure the core brittle fracture- . Theoretically, it is advantageous to limit the content of sulfur to 0%, but it is inevitably added as an inevitable impurity in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, it is preferable to control the upper limit of the sulfur content to 0.005%.
칼슘(Ca)의 함량은 0.0005~0.004%인 것이 바람직하다. 칼슘은 MnS 비금속 개재물을 구상화시키는데 유용한 원소로서, 상기 MnS 개재물 주위에서의 균열 생성을억제할 수 있다. 칼슘의 함량이 0.0005% 미만인 경우 MnS 개재물의 구상화 효과가 나타나지 않는다. 그러나, 그 함량이 0.004%를 초과하는 경우에는 오히려 CaO계 개재물이 다량 생성되어 충격인성을 저하시킨다.
The content of calcium (Ca) is preferably 0.0005 to 0.004%. Calcium is an element useful for spheroidizing MnS non-metallic inclusions and can inhibit cracking around the MnS inclusions. When the calcium content is less than 0.0005%, the effect of spheroidizing the MnS inclusions does not appear. However, when the content exceeds 0.004%, a large amount of CaO-based inclusions is produced to lower impact toughness.
나머지는 철(Fe)와 통상의 제조과정에서 원료 또는 주위 환경으로부터 의도하지 않는 불순물들이 포함할 수 있다.
The remainder may include iron (Fe) and impurities that are not intended from the raw material or the surrounding environment during normal manufacturing processes.
이하, 본 발명 강재의 미세조직에 대해 상세히 설명한다. 본 발명 강재의 미세조직은 면적분율로, 침상 페라이트 60~75%, 베이나이트 20~30%, 등축 페라이트 10% 이하, 도상 마르텐사이트 5% 이하를 포함하는 것이 바람직하다.Hereinafter, the microstructure of the steel material of the present invention will be described in detail. The microstructure of the steel material of the present invention preferably contains 60 to 75% of needle-shaped ferrite, 20 to 30% of bainite, 10% or less of equiaxed ferrite and 5% or less of martensite.
상기 침상 페라이트가 60% 미만일 경우에는 DWTT(Drop Weight Tearing Test) 특성이 열화되며, 85%를 초과하게 되면 강도와 항복비가 열화된다. 또한, 베이나이트가 20% 미만일 경우에는 강도 및 항복비가 열위하고, 30%를 초과할 경우에는 DWTT 특성이 열화된다. 등축 페라이트가 10%를 초과하는 경우에는 강도와 항복비를 열화시키며, 도상 마르텐사이트가 5%를 초과하게 되면, DWTT 특성이 열화된다.
If the needle-like ferrite is less than 60%, the drop weight tearing test (DWTT) characteristic deteriorates. If it exceeds 85%, the strength and yield ratio deteriorate. When the bainite content is less than 20%, the strength and yield ratio are inferior. When the bainite content exceeds 30%, the DWTT characteristics are deteriorated. When the proportion of the equiaxed ferrite exceeds 10%, the strength and the yield ratio deteriorate. When the martensite content exceeds 5%, the DWTT characteristics deteriorate.
한편, 본 발명의 강재가 라인파이프 등으로 저온에서 안전하게 사용되기 위해서는 취성파괴정지 특성을 나타내는 DWTT(Drop Weight Tearing Test) 특성이 필수적으로 우수해야 한다. 특히 극한지에 사용되는 파이프 등은 DWTT 연성파면율이 -20℃이하에서 85% 이상이 되는 것이 요구되며, 이러한 파이프 등에 공급되는 강재는 기본적으로 DWTT 연성파면율이 -30℃미만에서 85% 이상을 보유하는 것이 바람직하다. 이러한 DWTT 특성은 강재의 유효 결정립 크기와 깊은 연관성을 갖는다.
On the other hand, in order to safely use the steel material of the present invention at a low temperature with a line pipe or the like, the Drop Weight Tearing Test (DWTT) characteristic exhibiting brittle fracture stop characteristics must be superior. In particular, pipes used in extreme environments are required to have a DWTT ductile wave fracture rate of at least 85% at a temperature below -20 ° C. The steel materials supplied to these pipes are basically required to have a DWTT ductile wave fracture rate of more than 85% . This DWTT characteristic is closely related to the effective grain size of the steel.
유효 결정립 크기는 고경각입계를 갖는 결정립(grain)들의 크기로 정의되며, 균열이 개시되어 전파될 때, 균열은 유효 결정립계에서 진전 경로가 바뀌게 된다. 따라서, 유효 결정립 크기가 미세할수록 균열의 전파 저항성은 증가하게 된다. 상기 고경각입계라는 것은 결정립 사이의 방위차가 15도 이상인 경우를 의미하며, 고경각입계를 갖는 결정립을 유효 결정립이라 한다.
The effective grain size is defined as the size of grains having a high grain boundary, and when cracks are initiated and propagated, the cracks change the propagation path at the effective grain boundaries. Therefore, as the effective grain size becomes finer, the crack propagation resistance increases. The term "high hardness grain boundary" means a case where the difference in orientation between crystal grains is 15 degrees or more, and a grain having high hardness grain boundaries is referred to as an effective grain.
본 발명의 강재에서 상기 침상 페라이트와 등축 페라이트의 평균 유효 결정립 크기는 10㎛ 이하, 상기 베이나이트의 평균 유효 결정립 크기는 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.
In the steel material of the present invention, the average effective grain size of the acicular ferrite and the equiaxed ferrite is preferably 10 占 퐉 or less, and the average effective grain size of the bainite is preferably 3 占 퐉 or less.
또한, 침상 페라이트, 등축 페라이트와 베이나이트 모두 표층(표면으로부터 5㎜ 이내)과 두께 중심부에서의 평균 유효 결정립 크기의 차이는 5㎛ 미만인 것이 바람직하다. 이는 극후물 강재의 양호한 균열 전파 저항성을 유지하기 위한 것이며, 표층과 중심부간 평균 유효 결정립 크기의 차이가 5㎛를 초과할 경우에, 균열은 조대한 중심부 결정립을 따라서 집중적으로 발달하므로 균열 전파 저항성이 급격히 열화된다. 한편, 상기 도상 마르텐사이트 평균 유효 결정립 크기는 두께 전체에 걸쳐 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.
It is also preferable that the difference in average effective grain size between the surface layer (within 5 mm from the surface) and the center of thickness of the needle-shaped ferrite, the equiaxed ferrite and the bainite is less than 5 탆. This is to maintain the good crack propagation resistance of the superfine steel. When the difference in average effective grain size between the surface layer and the center portion exceeds 5 μm, the crack develops intensively along the coarse central grain, so that crack propagation resistance And is rapidly deteriorated. On the other hand, the average martensite average effective grain size is preferably 3 m or less throughout the entire thickness.
이하, 본 발명 강재의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서는 저온파괴인성과 항복비를 동시에 확보하기 위해서, 앞서 언급한 조성에 더해 압연 공정을 최적화하여 균일하고 미세한 조직 제조하기 위한 방법을 제안한다.
Hereinafter, a method for manufacturing the steel material of the present invention will be described in detail. In the present invention, in addition to the above-mentioned composition, a method for manufacturing a uniform and fine structure by optimizing the rolling process is proposed in order to secure the low-temperature fracture toughness and the yield ratio at the same time.
먼저, 상기 합금 및 조성범위를 만족하는 강 슬라브를 준비하여, 1160~1200℃에서 재가열한다. 열간압연 전 슬라브를 1160℃ 이상으로 재가열함으로써, Nb 탄질화물이 용해되어 Nb 원자 상태로 존재하도록 한다. 상기 재가열 온도가 1160℃ 미만인 경우에는 Nb 탄질화물의 용해도가 낮아 강도 열화가 발생하는 문제가 있고, 1200℃를 초과하는 경우에는 재가열시 조대한 TiN 석출물이 형성되며, 초기 오스테나이트 결정립이 급격히 성장하는 문제점이 있으므로, 슬라브 재가열 온도는 1160~1200℃인 것이 바람직하다.
First, a steel slab satisfying the alloy and the composition range is prepared and reheated at 1160 to 1200 ° C. Before the hot rolling, the slab is reheated to a temperature of 1160 DEG C or higher so that the Nb carbonitride dissolves to exist in the Nb atom state. When the reheating temperature is less than 1160 ° C, the Nb carbonitride is low in solubility and the strength deterioration occurs. When the reheating temperature is higher than 1200 ° C, coarse TiN precipitates are formed during reheating, and the initial austenite grains grow rapidly Therefore, the slab reheating temperature is preferably 1160 to 1200 ° C.
상기 재가열된 슬라브는 균열대에서 1160℃ 이상에서 30분 이상 유지 후 추출한다. 상기 슬라브 유지온도가 1160℃ 미만인 경우에는 압연성 등 작업성이 저하될 수 있다. 아울러, 균열대에서 30분 미만 유지 시에는 슬라브 두께와 길이 방향으로 균열도가 낮아 압연성이 열위하고 최종 강판의 물성편차를 야기할 수 있다. 따라서, 가능한 많은 시간 유지하는 것이 바람직하나, 생산성을 고려하여 90분 이하로 행하는 것이 바람직하다.
The reheated slab is maintained at a temperature of 1160 DEG C or more for 30 minutes or more in the crack zone and then extracted. If the slab holding temperature is less than 1160 DEG C, the workability such as rolling property may be lowered. In addition, when the steel sheet is held for less than 30 minutes in the crack zone, the slab thickness and the cracking degree in the longitudinal direction are low, so that the rolling property is poor and the physical property deviation of the final steel sheet may be caused. Therefore, while it is preferable to hold it for as long as possible, it is preferable to conduct it for 90 minutes or less in consideration of productivity.
상기 추출된 슬라브를 1100℃ 이하의 온도 범위까지 냉각속도 5℃/s 이상으로 냉각한다. 이를 통해, 재결정역 압연을 저온에서 실시할 수 있도록 제어가 가능하다. 재결정역 저온 압연은 고온 추출에 의해 초기 오스테나이트가 조대화 되더라도 입도를 미세화 시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 특히 슬라브 두께 중심부 온도를 낮출 수 있으므로, 중심부 입도를 미세하게 제어할 수 있다. 궁극적으로 두께 전체에 걸쳐 균일 미세한 재결정 오스테나이트 컨디션닝이 가능하다. 상기 추출된 슬라브의 냉각 직후 온도가 1100℃ 이상일 경우, 재결정역 저온 압연 효과가 미비하여 강판의 두께 중심부에 조대한 베이나이트가 형성될 수 있으며, 이로 인해 본 발명의 얻고자 하는 DWTT 특성을 확보할 수 없다. 상기 냉각의 종료 온도는 특별히 한정하는 것은 아니나, 후속하는 재결정역 압연을 고려하면 Tnr+20℃ 초과의 범위까지 행하는 것이 바람직하다.The extracted slab is cooled to a temperature range of 1100 DEG C or less at a cooling rate of 5 DEG C / s or more. As a result, it is possible to control so that recrystallization reverse rolling can be performed at a low temperature. Recrystallization The low-temperature rolling is an effective method to miniaturize the grain size even if the initial austenite is coarsened by high-temperature extraction. In particular, since the temperature at the center of the thickness of the slab can be lowered, the center particle size can be finely controlled. Ultimately, fine uniform recrystallization austenite conditioning is possible throughout the thickness. If the temperature of the slab immediately after cooling is 1100 ° C or higher, the effect of recrystallization and low-temperature rolling is insufficient, so that a coarse bainite can be formed at the center of the thickness of the steel sheet, thereby securing the DWTT characteristics of the present invention I can not. The termination temperature of the cooling is not particularly limited, but it is preferable to perform the cooling to a temperature exceeding Tnr + 20 占 폚 in consideration of the subsequent recrystallization reverse rolling.
상기 냉각은 5℃/s 이상의 냉각속도로 행하는 것이 바람직한데, 냉각속도가 5℃/s 미만인 경우에는 슬라브 두께 방향으로 균열도가 낮아 최종 강판의 물성편차를 야기할 수 있다. 특히, 슬라브 중심부에 온도 감소가 미비하여 재결정역 저온 압연 효과를 기대할 수 없다. 이로인해 최종 강판의 두께 중심부에 조대 베이나이트가 형성되어 DWTT 특성이 열화된다. 아울러, 상기에서 서술한 재결정역 저온 압연 시작 온도를 1100℃ 이하로 제어하는 데, 장시간이 소요되므로 생산성을 열화시킬 수 있다. 한편, 상기 냉각속도는 설비 특성상 20℃/s를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 상기 냉각은 수냉방식으로 행하는 것이 바람직하다.
The cooling is preferably performed at a cooling rate of 5 DEG C / s or more. If the cooling rate is less than 5 DEG C / s, the degree of cracking in the thickness direction of the slab is low, which may cause physical property variations of the final steel sheet. Particularly, the temperature reduction in the center portion of the slab is insufficient, so that the effect of the cold rolling of the recrystallization temperature can not be expected. As a result, coarse bainite is formed at the center of the thickness of the final steel sheet, and the DWTT characteristics are deteriorated. In addition, it takes a long time to control the above-described recrystallization low-temperature rolling start temperature to 1100 ° C or less, which can deteriorate the productivity. On the other hand, it is preferable that the cooling rate does not exceed 20 ° C / s in view of the characteristics of the equipment. The cooling is preferably performed by a water-cooling method.
강판의 저온인성을 향상시키기 위하여 오스테나이트 결정립을 미세한 크기로 제어하는 것이 바람직하다. 이는 압연온도 및 압하율을 제어함으로써 가능하다. 본 발명에서 압연은 두 가지 온도영역에서 실시하는 것이 바람직한데, 상기 두 온도영역에서 재결정 거동이 상이하므로 그 조건도 각각 설정하는 것이 바람직하다.
It is preferable to control the austenite grains to a fine size in order to improve the low-temperature toughness of the steel sheet. This is possible by controlling the rolling temperature and the reduction rate. In the present invention, it is preferable that the rolling is performed in two temperature ranges. Since the recrystallization behavior is different in the two temperature ranges, it is preferable to set the respective conditions.
첫번재 압연은 재결정역 압연으로서, 상기 냉각된 슬라브를 압연하여 Tnr-10℃ ~ Tnr+20℃에서 종료한다. 상기 Tnr은 오스테나이트의 재결정역이 정지되는 온도를 말하는 것으로서, Tnr= 887+(464*C)+((6445*Nb)-(644*SQRT(Nb)))+((732*V)-(230*SQRT(V)))+(890*Ti)+(363*Al)-(357*Si)로 도출해 낼 수 있다. 상기 Tnr 식에서 각 성분의 함량의 단위는 중량%이며, 상기 SQRT는 수학 부호 root를 의미한다. 상기 재결정역 압연을 통하여 구오스테나이트의 결정립을 미세화시킬 수 있다.The first rolling is recrystallization reverse rolling, rolling the cooled slab and terminating at Tnr-10 ° C to Tnr + 20 ° C. Tnr is the temperature at which the recrystallization station of austenite is stopped. Tnr = 887 + (464 * C) + (6445 * Nb) - (644 * SQRT (230 * SQRT (V))) + (890 * Ti) + (363 * Al) - (357 * Si). The unit of the content of each component in the Tnr formula is% by weight, and the SQRT denotes a mathematical code root. The crystal grains of old austenite can be made fine through the recrystallization reverse rolling.
상기 재결정역 압연시 평균 압하율은 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 평균 압하율이 10% 미만인 경우에는 조대 베이나이트와 같이 DWTT 특성을 급격히 저하시킬 수 있는 변태조직이 유발될 수 있다. 상기 압하율의 상한은 특별히 한정하지 않으나, 조업 설비를 고려할 때, 25%는 넘지 않는 것이 바람직하다. 압연 종료 온도가 Tnr-10℃ 미만이거나 Tnr+20℃ 초과하는 경우에도 상기와 같은 이유로 DWTT 특성이 저하될 수 있다.
The average rolling reduction during recrystallization reverse rolling is preferably 10% or more. When the average reduction rate is less than 10%, a transformed structure such as coarse bainite which can drastically lower the DWTT characteristic may be caused. The upper limit of the reduction rate is not particularly limited, but it is preferable that the upper limit is not more than 25% when the operating equipment is taken into consideration. Even if the rolling finish temperature is less than Tnr-10 占 폚 or Tnr + 20 占 폚, the DWTT characteristics may be lowered for the same reason as described above.
두번째 압연은 미재결정역 압연으로서, 상기 재결정역 압연된 강판을 Tnr 온도 미만에서 미재결정역 압연하는 과정이다. 미재결정역 압연 개시온도는 Tnr-80℃ ~ Tnr-40℃ 범위로 하는 것이 바람직하다. 미재결정역 압연 종료온도는 Ar3+80℃ ~ Ar3+120℃ 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 때, Ar3 온도는 오스테나이트가 페라이트로 변태되는 온도를 말하는 것이며, 반드시 이로 제한하는 것은 아니나 이론상 Ar3 = 910-(310*C)-(80*Mn)-(55*Ni)-(15*Cr)-(80*Mo)-(20*Cu)+(0.35*(강판두께-8))로 도출해낼 수 있다. 상기 Ar3 식에서 각 성분이 단위는 중량%이다.The second rolling is a non-recrystallized reverse rolling in which the recrystallized reverse-rolled steel sheet is subjected to a non-recrystallization reverse rolling at a temperature lower than the Tnr temperature. The non-recrystallized reverse rolling starting temperature is preferably in the range of Tnr-80 ° C to Tnr-40 ° C. The non-recrystallized reverse rolling end temperature is preferably in a range of Ar 3 + 80 ° C to Ar 3 + 120 ° C. In this case, the Ar3 temperature refers to the temperature at which the austenite is transformed into ferrite, and it is not necessarily limited thereto, but in theory Ar3 = 910- (310 * C) - (80 * Mn) - (55 * Ni) Cr) - (80 * Mo) - (20 * Cu) + (0.35 * (steel sheet thickness-8)). In the Ar3 formula, each component is expressed in terms of% by weight.
미재결정역 압연 개시온도가 Tnr-80℃ 미만인 경우, 압연종료온도가 Ar3+80℃ 미만, 냉각개시온도가 Ar3+20℃ 미만이 되어, 강도와 항복비가 열되는 문제가 있고, Tnr-40℃를 초과하는 경우에는 조대한 변태조직이 형성되는 문제가 있다. 미재결정역 압연 종료온도가 Ar3+120℃를 초과하는 경우에는 조대한 변태조직이 형성되는 문제가 있고, Ar3+80℃ 미만인 경우에는 강도와 항복비가 열화되는 문제점이 있다.When the non-recrystallized reverse rolling starting temperature is lower than Tnr-80 占 폚, the rolling finish temperature is lower than Ar3 + 80 占 폚 and the cooling starting temperature is lower than Ar3 + 20 占 폚, , There is a problem that a coarse transformational structure is formed. If the non-recrystallized annealing finish temperature exceeds Ar3 + 120 deg. C, there is a problem that a coarse transformation texture is formed. When the temperature is lower than Ar3 + 80 deg. C, the strength and yield ratio are deteriorated.
상기 미재결정역 압연 단계의 누적 압하율은 73~80%로 하는 것이 바람직하다. 누적 압하율이 80%를 초과하는 경우에는 재결정역 압연 효과가 약화되어 조대한 미재결정 오스테나이트가 잔존하는 반면, 73% 미만인 경우에는 오스테나이트가 충분히 찌그러지지 않아 미세한 변태 조직을 얻을 수 없다.
The cumulative rolling reduction of the non-recrystallized reverse rolling step is preferably 73 to 80%. If the cumulative rolling reduction exceeds 80%, the effect of recrystallization back-rolling is weakened and coarse unrecrystallized austenite remains, whereas when the cumulative rolling reduction is less than 73%, austenite is not sufficiently crushed and a fine transformation structure can not be obtained.
상기 미재결정역 압연된 강판을 냉각한다. 냉각개시온도는 Ar3+20℃ ~ Ar3+60℃인 것이 바람직하다. 상기 냉각개시온도가 Ar3+20℃ 미만이거나 Ar3+60℃를 초과하는 경우에는 침상 페라이트 적정 분율을 확보하지 못하는 문제가 있다. 냉각종료온도는 Ms-40℃ ~ Ms+20℃로 하는 것이 바람직하다. 상기 Ms는 마르텐사이트 변태온도를 의미하는 것으로, Ms=539-423*C-30.4*Mn-17.7*Ni-12.1*Cr-7.5*Mo로 도출해 낼 수 있다. 상기 Ms 식에서 각 성분이 단위는 중량%이다. 상기 냉각종료온도가 Ms+20℃을 초과하는 경우에 조대한 도상마르텐사이트 및 탄화물(Carbide)이 형성되어 DWTT 특성이 열화되고, Ms-40℃ 미만일 경우에는 조대 베이나이트 분율이 30%를 초과하여 DWTT 특성이 열화된다.The non-recrystallized steel sheet is cooled. The cooling start temperature is preferably Ar 3 + 20 ° C to Ar 3 + 60 ° C. If the cooling start temperature is lower than Ar3 + 20 占 폚 or exceeds Ar3 + 60 占 폚, there is a problem that the needle-like ferrite titration fraction can not be secured. The cooling end temperature is preferably set in the range of Ms-40 ° C to Ms + 20 ° C. The Ms means the martensitic transformation temperature and can be derived from Ms = 539-423 * C-30.4 * Mn-17.7 * Ni-12.1 * Cr-7.5 * Mo. In the above Ms formula, each component is in weight%. When the cooling end temperature exceeds Ms + 20 ° C, coarse martensite and carbide are formed to deteriorate the DWTT characteristics. When the cooling end temperature is lower than Ms-40 ° C, the coarse bainite fraction exceeds 30% The DWTT characteristic deteriorates.
상기 냉각속도는 15℃/s 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15~50℃/s로 한다. 냉각속도가 15℃/s 미만일 경우에는 등축 페라이트가 형성되고 조직의 입도가 증가하여 강도와 인성이 모두 열화될 수 있다. 냉각속도가 50℃/s를 초과할 경우, 침상 페라이트 변태가 억제되어 DWTT 특성이 열화된다.
The cooling rate is preferably 15 ° C / s or higher, and more preferably 15 to 50 ° C / s. When the cooling rate is less than 15 ° C / s, equiaxed ferrite is formed and the grain size of the structure is increased, so that both strength and toughness may be deteriorated. When the cooling rate exceeds 50 DEG C / s, the ferrite transformation is suppressed and the DWTT characteristics are deteriorated.
본 발명의 강재는 저온에서도 저온파괴인성 또는 파괴 전파저항성, 즉 DWTT 특성이 우수할 뿐만 아니라 항복비도 탁월하다. 보다 구체적으로 본 발명은 보증온도 -30℃미만에서 85%이상의 중심부 DWTT 연성파면율을 확보하고 동시에 88% 미만의 항복비를 갖는 항복강도 65ksi급, 30mm 이상의 두께를 갖는 강재를 제공한다.
The steel of the present invention is excellent in low-temperature fracture toughness or fracture propagation resistance, that is, in DWTT characteristics even at a low temperature, and has excellent yield ratio. More specifically, the present invention provides a steel having a core DWTT ductile wave fracture rate of 85% or more at a guaranteed temperature of less than -30 占 폚, and at the same time a yield strength of 65 ksi with a yield ratio of less than 88% and a thickness of 30 mm or more.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are for the purpose of understanding the present invention and are not intended to limit the present invention.
(실시예)
(Example)
하기 표 1의 조성을 만족하는 슬라브를 준비한 후, 하기 표 2의 제조조건에 따라 두께 38㎜의 판재를 제조하였다. 표 1의 조성의 단위는 중량%이며, 표 1에 표시되지 않는 나머지는 Fe와 불가피한 불순물임은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.
A slab satisfying the composition shown in the following Table 1 was prepared, and a plate having a thickness of 38 mm was produced according to the production conditions shown in Table 2 below. It is obvious to a person skilled in the art that the composition in Table 1 is expressed in terms of% by weight and the remainder not shown in Table 1 is Fe and unavoidable impurities.
(℃)Theory Ms
(° C)
상기와 같이 제조된 판재에 대해 광학현미경 분석을 실시하여 각 상들의 ㅂ분율을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 아울러 표층부(표면으로부터 5㎜ 지점)과 중심부에 대한 전자후방산란회절(Electron Backscatter Diffraction, EBSD) 분석을 수행하여 고경각입계를 갖는 유효 결정립의 평균 크기를 측정하여 표 3에 나타내었다. The plate thus prepared was subjected to an optical microscope analysis to determine the fraction of each phase. The results are shown in Table 3. Electron backscatter diffraction (EBSD) analysis was performed on the surface portion (5 mm from the surface) and the center portion, and the average size of the effective grain having high hardness grain boundaries was measured and shown in Table 3.
한편, 상기 판재에 대해 DWTT와 인장시험을 실시하여 그 결과를 표 4에 나타내었다. DWTT는 하중낙중시험(Drop Weight Tear Test)라고 지칭되며, 라인 파이프 강재의 취성 파괴전파 저항성을 평가하기 위해 고안된 API 규격 인증용 시험방법 중 하나이다. DWTT 시험은 상온에서 -60℃까지 실시하였으며, 각 시편에 대하여 노치부의 연성파면율을 측정하여 그 값이 85% 이상인 최저온도를 하기 표 4에 나타내었다.
On the other hand, the plate material was subjected to DWTT and tensile tests, and the results are shown in Table 4. DWTT is referred to as Drop Weight Tear Test and is one of the test methods for API standard certification designed to evaluate the brittle fracture propagation resistance of line pipe steels. The DWTT test was carried out from room temperature to -60 ° C. The ductile wave fracture ratio of the notched portion was measured for each specimen, and the lowest temperature at which the value was 85% or more is shown in Table 4.
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 발명예 1 내지 발명예 3은 본 발명의 성분범위를 만족하는 강종 A, B, C를 사용하여 본 발명의 제조조건을 통해 압연 및 냉각한 것으로서, 10㎛ 이하의 평균 결정립크기를 갖는 약 60~75% 분율의 침상페라이트와 약 10% 미만 분율의 등축페라이트, 20㎛ 이하의 평균 결정립크기를 갖는 20~30% 분율의 베이나이트, 상기 침상페라이트, 등축페라이트 그리고 베이나이트 모두 표층(표면으로부터 내부 5㎜)과 두께 중심부에서 평균 유효 결정립 크기의 차이가 5㎛미만, 그리고 3㎛ 이하의 평균 결정립 크기의 5% 미만 분율의 도상마르텐사이트 복합 조직강을 보유한 강판으로 제조되었으며, DWTT 연성파면율이 85% 이상을 만족하는 최저 온도는 -30˚C 미만이며 항복비 88% 미만으로 극한지 적용 라인파이프 강재의 보증물성을 만족하였다. As shown in Table 3, Inventive Example 1 to Inventive Example 3 were obtained by rolling and cooling the steel sheet according to the present invention using steel sheets A, B and C satisfying the composition range of the present invention, An acicular ferrite having an average grain size of about 60 to 75%, an equiaxed ferrite having a fraction of less than about 10%, a bainite of 20 to 30% having an average grain size of not more than 20 mu m, the acicular ferrite, Knit made of steel sheet with surface martensite composite steel having a difference in average effective grain size of less than 5 탆 and a fraction of less than 5% of average grain size of 3 탆 or less at the surface layer (inside 5 mm from the surface) , And the minimum temperature that satisfies DWTT ductile wave rate of 85% or more is less than -30 ° C and the yield ratio is less than 88%.
또한, API-5L 규격에 의가하여 API-X65(65ksi)급 강관의 항복강도는 448MPa이며 강관을 제조하기 위한 강판의 항복강도는 통상 460~560MPa 정도를 요구하고 있다. 상기 표 4의 발명예들의 항복강도는 모두 65ksi급의 라인파이프용 강판으로서 사용할 수 있는 수치를 보여주고 있다.
In addition, according to the API-5L standard, yield strength of API-X65 (65 ksi) steel pipe is 448 MPa, and the yield strength of the steel sheet for manufacturing steel pipe is generally required to be about 460 to 560 MPa. The yield strengths of the inventive examples in the above Table 4 show the values that can be used as a steel sheet for a line pipe of 65 ksi class.
이에 비하여, 비교예 1 내지 비교예 8은 본 발명의 성분범위는 모두 만족하나 제조조건이 본 발명에서 제어하는 조건을 벗어나고, 그 결과 본 발명에서 제어하는 미세조직을 확보하지 못한 경우로서, DWTT 특성 혹은 항복비가 열위한 실적을 보였다.On the other hand, Comparative Examples 1 to 8 are examples in which the composition ranges of the present invention are all satisfied but the manufacturing conditions deviate from the conditions controlled by the present invention, and as a result, microstructures to be controlled by the present invention can not be obtained, Or yield ratio.
Claims (8)
미세조직은 면적분율로, 침상 페라이트 60~75%, 베이나이트 20~30%, 등축 페라이트 10% 이하 및 도상 마르텐사이트 5% 이하를 포함하고,
상기 침상 페라이트와 등축 페라이트의 평균 유효 결정립 크기가 10㎛ 이하이고, 상기 베이나이트의 평균 유효 결정립 크기가 20㎛이하인 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet contains 0.03 to 0.06% of C, 0.05 to 0.50% of Si, 0.5 to 1.8% of Mn, 0.01 to 0.05% of Al, 0.005 to 0.02% of Ti, 0.002 to 0.01% 0.05 to 0.4%, P: 0.02% or less, S: 0.005% or less, Ca: 0.0005 to 0.004%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
The microstructure includes an area percentage of 60 to 75% of needle-shaped ferrite, 20 to 30% of bainite, 10% or less of equiaxed ferrite and 5% or less of ground martensite,
Wherein the average effective grain size of the acicular ferrite and the equiaxed ferrite is 10 占 퐉 or less and the average effective grain size of the bainite is 20 占 퐉 or less.
상기 침상 페라이트, 등축 페라이트 및 베이나이트의 표층(표면으로부터 5㎜이내) 평균 유효 결정립과 중심부 평균 유효 결정립의 차가 5㎛ 이하인 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
A steel material excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics in which the difference between the average effective crystal grains of the needle-like ferrite, the equiaxed ferrite and the surface layer of the bainite (within 5 mm from the surface) and the center average effective grain size is 5 탆 or less.
상기 도상 마르텐사이트 평균 유효 결정립 크기는 두께 전체에 걸쳐 3㎛ 이하인 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the on-road martensite average effective grain size is excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics of not more than 3 mu m over the entire thickness.
상기 강재는 DWTT(Drop Weight Tearing Test) 연성파면율이 -30℃미만에서 85% 이상이고, 항복비가 88% 미만인 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
The steel material is excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics with a drop weight tearing test (DWTT) ductility factor of 85% or more at less than -30 캜 and a yield ratio of less than 88%.
상기 재가열된 강 슬라브를 1160℃ 이상에서 30분 이상 유지한 후 추출하는 단계;
상기 강 슬라브를 Tnr-10℃ ~ Tnr+20℃의 범위에서 종료하는 재결정역 압연을 행하는 단계;
상기 재결정역 압연 후, Tnr-80℃ ~ Tnr-40℃의 범위에서 개시하고, Ar3+80℃ ~ Ar3+120℃의 범위에서 종료하는 미재결정역 압연을 행하는 단계; 및
상기 미재결정역 압연 후, Ar3+20℃ ~ Ar3+60℃의 범위에서 개시하고, Ms-40℃ ~ Ms+20℃의 범위에서 종료하며, 15~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계
를 포함하는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재의 제조방법.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet contains 0.03 to 0.06% of C, 0.05 to 0.50% of Si, 0.5 to 1.8% of Mn, 0.01 to 0.05% of Al, 0.005 to 0.02% of Ti, 0.002 to 0.01% The steel slab containing 0.07% of Cr, 0.05 to 0.35% of Cr, 0.05 to 0.4% of Cu, 0.02% or less of P, 0.005% or less of S, 0.0005 to 0.004% of Ca and balance of Fe and unavoidable impurities, Reheating to a temperature of 1200 ° C;
Maintaining the reheated steel slab at a temperature of 1160 DEG C or higher for at least 30 minutes and then extracting the steel slab;
Performing recrystallization reverse rolling in which the steel slab is finished in a range of Tnr-10 ° C to Tnr + 20 ° C;
Rolling after the recrystallization reverse rolling, starting from the range of Tnr-80 ° C to Tnr-40 ° C and ending in the range of Ar3 + 80 ° C to Ar3 + 120 ° C; And
Cooling at a cooling rate of 15 to 50 ° C / s, which starts in the range of Ar 3 + 20 ° C. to Ar 3 + 60 ° C. and ends in the range of Ms-40 ° C. to Ms + 20 ° C. after the non-
And a fracture propagation resistance and a yield ratio characteristic.
상기 강 슬라브를 추출한 후 1100℃ 이하의 온도까지 5℃/s 이상으로 냉각하는 단계를 더 포함하는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재의 제조방법.
The method of claim 5,
And cooling the steel slab to 5 ° C / s or higher to a temperature of 1100 ° C or lower after the steel slab is extracted, wherein the fracture propagation resistance and yield ratio characteristics are excellent.
상기 재결정역 압연은 평균 압하율 10% 이상으로 행하는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재의 제조방법.
The method of claim 5,
Wherein said recrystallization reverse rolling is excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics at an average rolling reduction of 10% or more.
상기 미재결정역 압연은 누적 압하율 73~80%로 행하는 파괴전파 저항성 및 항복비 특성이 우수한 강재에 제조방법.
The method of claim 5,
Wherein the non-recrystallized reverse rolling is excellent in fracture propagation resistance and yield ratio characteristics at a cumulative reduction ratio of 73 to 80%.
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