KR101819356B1 - Ultra thick steel having superior brittle crack arrestability and method for manufacturing the steel - Google Patents

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Abstract

The present invention provides high-strength ultra-thick steel having superior brittle crack propagation resistance and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the ultra-thick steel having superior brittle crack propagation resistance comprises 0.03-0.09 wt% of C, 1.4-2.2 wt% of Mn, 0.2-0.9 wt% of Ni, 0.005-0.05 wt% of Nb, 0.005-0.04 wt% of Ti, 0.1-0.5 wt% of Cu, 0.05-0.5 wt% of Si, 0.01-0.05 wt% of Al, 100 ppm or lower of P, 40 ppm or lower of S, and the remainder consisting of Fe and inevitable impurities. A surface portion has a mixed structure of polygonal ferrite and bainite. A 1/2t ~ 1/4t (t is the steel thickness) thickness portion consists of 50 volume% or higher of acicular ferrite and 50 volume% or lower of bainite. A fraction of an area having a fully bainite structure in the entire steel thickness is 20% or lower. According to the present invention, high-strength ultra-thick steel having superior brittle crack propagation resistance can be provided at high productivity.

Description

취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재 및 그 제조방법{ULTRA THICK STEEL HAVING SUPERIOR BRITTLE CRACK ARRESTABILITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE STEEL}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel material having excellent brittle crack propagation resistance and a method of manufacturing the steel material.

본 발명은 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 취성균열전파 저항성 및 생산성이 우수한 구조용 극후물 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a superfine steel material having excellent brittle crack propagation resistance and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a superfine steel material having excellent brittle crack propagation resistance and productivity, and a method of manufacturing the same.

최근 국내외 선박 등의 구조물 설계에 있어 극후물, 고강도 강재의 개발이 요구되고 있다.Recently, it is required to develop ultra high strength steel and high strength steel for the design of structures such as domestic and overseas ships.

구조물 설계 시 고 강도 강을 사용할 경우 구조물의 경량화로 인한 경제적 이득과 함께, 판 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 가공 및 용접 작업의 용이성을 동시에 확보할 수 있다.When high-strength steel is used in the design of the structure, it is economically advantageous due to the weight reduction of the structure, and the thickness of the plate can be made thin, thus facilitating the processing and welding work.

일반적으로, 고 강도 강을 극후물재로 제조할 시 총 압하율의 저하에 따라 조직 전반에 충분한 변형이 이루어지지 않기 때문에 조직이 조대해지게 되며, 강도 확보를 위한 급속 냉각 시에 두꺼운 두께로 인해 표면부-중심부 간의 냉각속도 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 표면부에 베이나이트 등의 조대한 저온변태상이 생성되어 인성 확보에 어려움이 있다. Generally, when a high-strength steel is manufactured from a superficial material, the structure is not sufficiently deformed due to a decrease in the total reduction ratio, so that the structure becomes coarse. In the rapid cooling for securing strength, There is a difference in cooling rate between the sub-center portions, which causes a coarse low-temperature transformation phase such as bainite on the surface portion, which makes it difficult to secure toughness.

특히, 고 강도 강 극후물재를 선박 등의 주요 구조물에 적용 시 구조물의 안정성을 나타내는 취성균열전파 저항성의 보증을 요구하는 사례가 증가하고 있다.Especially, the application of high strength steel reinforced materials to major structures such as ships is increasing the demand for guaranteeing the brittle crack propagation resistance which indicates the stability of the structure.

그러나, 상기한 바와 같이, 고 강도 강을 극후물재로 제조할 시 조대한 저온 변태상이 생성되는 경우 취성균열전파 저항성이 매우 저하되는 현상이 발생하기 때문에 극후물 고강도 강재의 취성균열전파 저항상을 향상시키는 것이 매우 어려운 상황이다.However, as described above, when a high-strength steel is produced from a post-mortar material, a brittle crack propagation resistance is significantly lowered when a coarse low-temperature transformation phase is generated. Therefore, brittle crack propagation of the high- It is a very difficult situation to do.

또한, 고 강도강 극후물재의 제조 시에는 인성 향상을 위해 매우 낮은 온도에서 사상압연을 실시하기 때문에 조압연 완료 후 사상압연 전까지 고온에서 장시간 공냉 상태로 대기하여야 함에 따라서, 입도가 조대해지고 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다. Further, in the production of high-strength steel after-feed materials, since the finish rolling is carried out at a very low temperature in order to improve toughness, it is required to wait for a long period of time in an air-cooled state at a high temperature before completion of rough rolling, .

항복강도 500MPa 이상의 고강도강 극후물재의 제조 시 취성균열전파 저항성을 향상시키기 위하여 표면부 입도를 미세화 하는 기술이 알려져 있다.BACKGROUND ART [0002] Techniques for finely reducing the particle size of the surface portion in order to improve brittle crack propagation resistance in the production of high strength and high strength materials having a yield strength of 500 MPa or more are known.

상기와 같이 표면부 입도를 미세화하는 종래 기술로는 사상압연 시 표면 냉각을 적용하거나 압연 시 굽힘 응력을 부여하여 입도를 조절하는 기술 등이 알려져 있다.As described above, there is known a technique for finely reducing the particle size of the surface portion by applying surface cooling during finishing rolling or adjusting the grain size by applying bending stress during rolling.

그러나, 상기한 종래기술들은 표면부 조직 미세화에는 도움이 되지만 나머지 조직의 조대화에 따른 충격인성 저하는 해결할 수 없기 때문에 취성균열전파 저항성에 대한 근본적인 대책이 될 수 없으며, 기술 자체 또한 일반적인 양산체제에 적용하기에는 생산성에 큰 저하가 예상되고, 조압연과 사상압연 중간의 장시간 공냉대기에 따른 생산성 저하는 방지할 수 없는 문제가 있다. However, although the above-mentioned conventional techniques are helpful in refining the surface texture, it is impossible to solve the brittle crack propagation resistance because it can not solve the degradation of the impact toughness due to coarsening of the remaining tissues. There is a problem that the productivity is expected to deteriorate considerably and the productivity deterioration due to the long period of air cooling standby between the rough rolling and the finishing rolling can not be prevented.

또한 취성균열전파 저항성을 향상시키기 위하여 인성 향상에 도움이 되는 Ni 등의 원소를 다량 첨가하는 기술이 알려져 있다. In order to improve brittle crack propagation resistance, a technique of adding a large amount of elements such as Ni to improve toughness is known.

그러나, Ni 등의 원소를 다량 첨가하는 경우, 취성균열전파 저항성은 향상시킬 수 있으나, 고가 원소이기 때문에 제조원가 측면에서 상업적 적용이 어려운 상황이다.
However, when a large amount of elements such as Ni is added, resistance to brittle crack propagation can be improved, but it is difficult to commercialize it in view of manufacturing cost because it is an expensive element.

일본 특허공보 특공평06-004903호Japanese Patent Publication No. 06-004903 일본 특허공보 특공평06-006741호Japanese Patent Publication No. Hei 06-006741

본 발명의 일 측면은 취성균열전파 저항성이 우수한 고 강도 극후물 강재를 제공하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a high strength ultra high strength steel having excellent brittle crack propagation resistance.

본 발명의 다른 일 측면은 취성균열전파 저항성이 우수한 고 강도 극후물 강재를 높은 생산성으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
Another aspect of the present invention is to provide a method for producing a high strength superalloy steel excellent in brittle crack propagation resistance with high productivity.

본 발명의 일 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.03~0.09%, Mn: 1.4~2.2%, Ni: 0.2~0.9%, Nb: 0.005~0.05%, Ti: 0.005~0.04%, Cu: 0.1~0.5%, Si: 0.05~0.5%, Al: 0.01~0.05%, P: 100ppm이하, S: 40ppm이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 표면부는 폴리고날 페라이트와 베이나이트의 혼합상으로 이루어지고, 두께 1/2t ~ 1/4t(여기서, t: 강재두께) 부분은 50부피%이상의 침상형 페라이트 및 50부피%이하의 베이나이트로 이루어지고, 강재 전체 두께에서 베이나이트(bainite) 단상조직를 갖는 영역의 분율이 20%이하인 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a steel sheet comprising, by weight%, 0.03 to 0.09% of C, 1.4 to 2.2% of Mn, 0.2 to 0.9% of Ni, 0.005 to 0.05% of Nb, 0.005 to 0.04% And the balance of Fe and other unavoidable impurities, and the surface portion is composed of a mixture of polygonal ferrite and bainite in a ratio of 0.5 to 0.5%, Si: 0.05 to 0.5%, Al: 0.01 to 0.05%, P: Wherein the portion of thickness 1 / 2t to 1 / 4t (where t is the steel thickness) is composed of 50% by volume or more of acicular ferrite and 50% by volume or less of bainite, and the bainite single phase And a fraction of the region having the structure of 20% or less is excellent in brittle crack propagation resistance.

상기 강재는 바람직하게는 중심부 미세조직의 고경각 경계를 가지는 입도가 평균 20마이크로미터 이하일 수 있다.
The steel may preferably have an average grain size of 20 micrometers or less with a high-angle boundary of the central microstructure.

상기 강재는 바람직하게는 항복강도가 500MPa 이상일 수 있다.
The steel may preferably have a yield strength of 500 MPa or more.

상기 강재는 바람직하게는 중심부 충격천이 온도가 -40℃이하일 수 있다.
The steel may preferably have a center impact transient temperature of less than -40 占 폚.

상기 강재는 바람직하게는 50mm이상의 두께를 가질 수 있다.
The steel may preferably have a thickness of at least 50 mm.

본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.03~0.09%, Mn: 1.4~2.2%, Ni: 0.2~0.9%, Nb: 0.005~0.05%, Ti: 0.005~0.04%, Cu: 0.1~0.5%, Si: 0.05~0.5%, Al: 0.01~0.05%, P: 100ppm이하, S: 40ppm이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1150~1000℃의 온도로 재가열하는 단계;According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a copper-clad laminate, comprising: 0.03 to 0.09% of C, 1.4 to 2.2% of Mn, 0.2 to 0.9% of Ni, 0.005 to 0.05% of Nb, 0.005 to 0.04% The steel slab containing 0.1 to 0.5% of Si, 0.05 to 0.5% of Si, 0.01 to 0.05% of Al, 100 ppm or less of P, 40 ppm or less of S and the balance of Fe and other unavoidable impurities is reheated to a temperature of 1150 to 1000 ° C step;

상기 재가열된 슬라브를 1150~900℃의 온도에서 조압연하는 단계; Subjecting the reheated slab to rough rolling at a temperature of 1150 to 900 캜;

상기 조압연된 바(Bar)를 냉각수단을 활용하여 냉각하는 단계; Cooling the roughly rolled bar using a cooling means;

상기 냉각된 바를 표면 기준으로 Ac3 온도 이상으로 복열시키는 단계;Recovering the cooled bar to an Ac3 temperature or higher on a surface basis;

상기 복열된 바를 1/4t 기준으로 Ar3 이상의 온도에서 마무리 압연하는 단계; 및 마무리 압연 후, 3℃/s 이상의 냉각속도로 600℃이하의 온도로 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 바의 냉각은 바의 표면부는 Ac3 미만의 온도를 갖고, 1/4t(여기서, t는 바 두께)영역은 마무리 압연 시작온도보다 50℃이상 높은 온도를 갖도록 실시되는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법이 제공된다.
Finishing the reheated bar at a temperature of Ar3 or higher on a 1/4 t basis; And cooling to a temperature of 600 DEG C or less at a cooling rate of 3 DEG C / s or more after finish rolling, wherein the cooling of the bar has a temperature of less than Ac3 at the surface portion of the bar, Bar thickness) region has a brittle crack propagation resistance resistance which is carried out so as to have a temperature higher by 50 DEG C or more than the finish rolling starting temperature.

본 발명에 의하면, 취성균열전파 저항성이 우수한 고강도 극후물 강재를 높은 생산성으로 제공할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a high strength superalloy having excellent brittle crack propagation resistance and high productivity.

이하, 본 발명의 바람직한 예에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred examples of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면을 따르는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재는 중량%로, C: 0.03~0.09%, Mn: 1.4~2.2%, Ni: 0.2~0.9%, Nb: 0.005~0.05%, Ti: 0.005~0.04%, Cu: 0.1~0.5%, Si: 0.05~0.5%, Al : 0.01~0.05%, P: 100ppm이하, S: 40ppm이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 표면부는 페라이트와 베이나이트의 혼합상으로 이루어지고, 두께 1/2t ~ 1/4t(여기서, t: 강재두께)부분은 50부피%이상의 침상형 페라이트 및 50부피%이하의 베이나이트로 이루어지고, 강재 전체 두께에서 베이나이트(bainite) 단상조직를 갖는 영역의 분율이 20%이하이다.
The steel of the present invention having excellent brittle crack propagation resistance according to one aspect of the present invention comprises 0.03 to 0.09% of C, 1.4 to 2.2% of Mn, 0.2 to 0.9% of Ni, 0.005 to 0.05% of Nb, 0.005 to 0.05% of Nb, : 0.005 to 0.04%, Cu: 0.1 to 0.5%, Si: 0.05 to 0.5%, Al: 0.01 to 0.05%, P: 100 ppm or less, S: 40 ppm or less and the balance Fe and other unavoidable impurities, And a thickness of 1 / 2t to 1 / 4t (here, t: steel material thickness) is composed of 50% by volume or more of acicular ferrite and 50% by volume or less of bainite, The fraction of the region having a bainite single phase structure is 20% or less.

이하, 강재의 성분 및 그 함량에 대하여 설명한다.
Hereinafter, the components of the steel and its content will be described.

C: 0.03~0.09%(이하, 각 성분의 함량은 중량%를 의미함)C: 0.03 to 0.09% (hereinafter, the content of each component means weight%)

C는 본 발명에서 기본적인 강도를 확보하는데 가장 중요한 원소이므로 적절한 범위내에서 강중에 함유될 필요가 있다. 그러나, C의 함량이 0.09%를 초과하게 되면 용접 열영향부에 대량의 도상 마르텐사이트 생성 및 저온변태상 생성 촉진으로 인해 인성이 저하되며, 0.03% 미만이 되면 강도의 하락을 초래하므로, C의 함량은 0.03~0.09%로 한정한다. 상기 C의 함량은 바람직하게는 0.04~0.09%로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.05~0.08%로 한정할 수 있다. C is the most important element in securing the basic strength in the present invention, and therefore it is necessary to be contained in the steel in an appropriate range. However, when the content of C exceeds 0.09%, toughness is lowered due to generation of a large amount of ground martensite and promotion of generation of low-temperature transformation phase in the weld heat affected portion, and when the content of C is less than 0.03% The content is limited to 0.03 to 0.09%. The content of C is preferably limited to 0.04 to 0.09%, more preferably 0.05 to 0.08%.

Mn: 1.4~2.2%Mn: 1.4 to 2.2%

Mn은 고용강화에 의해 강도를 향상시키고 저온변태상이 생성되도록 경화능을 향상시키는 유용한 원소로서, 500MPa 이상의 강도를 만족시키기 위해서는 1.4%이상 첨가될 필요가 있다. 그러나, 2.2%를 초과한 첨가는 과도한 경화능의 증가로 인해 상부 베이나이트(Upper bainite) 및 마르텐사이트 생성을 촉진하여 충격인성 및 취성균열전파 저항성을 크게 저하시키므로, Mn 함량은 1.4~2.2%로 한정한다. 상기 Mn함량은 바람직하게는 1.5~2.1%로 한정하고, 보다 바람직하게는 1.6~2.0%로 한정할 수 있다.
Mn is a useful element for improving the hardenability so as to improve the strength by solid solution strengthening and to produce a low temperature transformation phase. In order to satisfy the strength of 500 MPa or more, Mn should be added in an amount of 1.4% or more. However, the addition of more than 2.2% accelerates the formation of upper bainite and martensite due to an increase in the excess hardening ability, which greatly reduces the impact toughness and brittle crack propagation resistance, so that the Mn content is 1.4 to 2.2% It limits. The Mn content is preferably limited to 1.5 to 2.1%, and more preferably to 1.6 to 2.0%.

Ni: 0.2~0.9%Ni: 0.2 to 0.9%

Ni은 저온에서 전위의 크로스 슬립(Cross slip)을 용이하게 만들어 충격인성을 향상시키고 경화능을 향상시켜 강도를 향상시키는 중요한 원소로서, 500MPa 이상의 항복강도를 가지는 고강도 강에서의 충격인성 및 취성균열전파 저항성을 향상시키기 위해서는 0.2% 이상 첨가되는 것이 바람직하나, 0.9%를 초과하여 첨가되면 경화능을 과도하게 상승시켜 저온변태상이 생성되어 인성을 저하시키고, 제조원가를 상승시키는 문제가 있으므로 Ni함량의 상한은 0.9%로 한정하는 것이 바람직하다. 상기 Ni함량은 바람직하게는 0.3~0.9%로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.4~ 0.8%로 한정할 수 있다.
Ni is an important element that improves the impact strength and improves the hardenability by facilitating cross slip at dislocations at low temperatures. It is an impact element in high-strength steels having a yield strength of 500 MPa or more and brittle crack propagation In order to improve the resistivity, it is preferable to add at least 0.2%, but when it is added in excess of 0.9%, the hardenability is excessively increased to cause a low temperature transformation phase to lower the toughness and increase the manufacturing cost. And is preferably limited to 0.9%. The Ni content is preferably limited to 0.3 to 0.9%, more preferably 0.4 to 0.8%.

Nb: 0.005~0.05%Nb: 0.005 to 0.05%

Nb는 경화능을 향상시키고, NbC 또는 NbCN 의 형태로 석출하여 모재 강도를 향상시킨다. 또한, 고온으로 재가열시에 고용된 Nb는 압연 시 NbC 의 형태로 매우 미세하게 석출되어 오스테나이트의 재결정을 억제하여 조직을 미세화시키는 효과가 있다. 따라서, 이러한 첨가 효과를 얻기 위하여 Nb는 0.005% 이상 첨가되는 것이 바람직하나, 과다하게 투입될 경우에는 강재의 모서리에 취성크랙을 야기할 가능성이 있으므로 Nb함량의 상한은 0.05%로 제한한다. 상기 Nb 함량은 바람직하게는 0.01~0.04%로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.015~0.03%로 한정할 수 있다.
Nb improves the hardenability and precipitates in the form of NbC or NbCN to improve the strength of the base material. In addition, the Nb solidified at the time of reheating at a high temperature is extremely finely precipitated in the form of NbC at the time of rolling, thereby suppressing the recrystallization of austenite, and thereby making the structure finer. Therefore, it is preferable that Nb is added in an amount of 0.005% or more in order to obtain such an additive effect. However, when excessive amount of Nb is added, there is a possibility of causing a brittle crack at the edge of the steel, so the upper limit of the Nb content is limited to 0.05%. The Nb content is preferably limited to 0.01 to 0.04%, more preferably 0.015 to 0.03%.

Ti: 0.005~0.04%Ti: 0.005 to 0.04%

Ti는 재가열시 TiN 으로 석출하여 모재 및 용접 열영향부의 결정립 성장을 억제하여 저온인성을 크게 향상시키는 원소로서, 효과적인 TiN의 석출을 위해서 Ti는 0.005% 이상이 첨가되어야 한다. 하지만, 0.04%를 초과한 과도한 첨가는 연주 노즐의 막힘이나 중심부 조대 TiN 정출 혹은 조대 (TiNb),(C,N) 형태로 석출하여 인성의 감소를 초래하는 문제점이 있으므로, Ti함량은 0.005~0.04%로 한정한다. 상기 Ti함량은 바람직하게는 0.01~0.03%로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.012~0.025%로 한정할 수 있다.
Ti is an element that precipitates as TiN during reheating and greatly improves the low-temperature toughness by suppressing grain growth of the base material and weld heat affected zone. Ti should be added in an amount of 0.005% or more for effective precipitation of TiN. However, excessive addition of more than 0.04% causes problems such as clogging of performance nozzles, precipitation of coarse TiN, coarse (TiNb), and (C, N) forms to reduce toughness. Therefore, the Ti content is 0.005 to 0.04 %. The Ti content is preferably limited to 0.01 to 0.03%, more preferably 0.012 to 0.025%.

Cu: 0.1~0.5%Cu: 0.1 to 0.5%

Cu은 경화능을 향상시키고 고용강화를 일으켜 강재의 강도를 향상시키고, 템퍼링(tempering) 적용 시 입실론 Cu 석출물의 생성을 통해 항복강도를 높이는 주요한 원소로서, 이러한 첨가 효과를 얻기 위해서는 Cu은 0.1% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나 다량 첨가 시 제강 공정에서 고온 취성(hot shortness)에 의한 슬라브의 균열을 발생시킬 수 있으므로, 상기 Cu함량의 상한은 0.5%로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 Cu함량은 바람직하게는 0.1~0.4%로 한정하고, 보다 바람직하게는 0.2~0.4%로 한정할 수 있다.
Cu is a major element which improves the hardenability, improves the strength of the steel by strengthening the solid solution, and increases the yield strength through the formation of the epsilon Cu precipitate when the tempering is applied. In order to obtain such an additive effect, Is preferably added. However, the slab may crack due to hot shortness in the steelmaking process when added in a large amount, so the upper limit of the Cu content is preferably limited to 0.5%. The Cu content is preferably limited to 0.1 to 0.4%, more preferably 0.2 to 0.4%.

Si: 0.05~0.5% 및 Al : 0.01~0.05%Si: 0.05 to 0.5% and Al: 0.01 to 0.05%

Si, Al은 제강 및 연주 공정 시에 용강 내의 용존 산소를 슬래그 형태로 석출시켜 탈산작업을 하는데 필수적인 합금원소로써, 전로를 이용한 강재 제조시에는 Si는 0.05%이상, Al은 0.01% 이상 함유되는 것이 필수적이다. 하지만, 다량 첨가될 경우 Si, Al 복합 산화물이 조대하게 생성되거나, 미세조직 내에 도상 마르텐사이트를 조대하게 다량 생성시킬 수 있으므로, Si는 0.5%이하, Al은 0.05% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
Si and Al are alloying elements which are necessary for deoxidizing work by precipitating dissolved oxygen in molten steel in steelmaking and casting process, and Si and Al are contained more than 0.05% and 0.01% It is essential. However, when added in a large amount, Si and Al complex oxides can be produced coarsely or a large amount of martensite can be produced in a large amount in the microstructure. Therefore, Si is preferably added in an amount of 0.5% or less and Al is added in an amount of 0.05% or less.

P: 100ppm 이하 및 S: 40ppm 이하 P: not more than 100 ppm and S: not more than 40 ppm

P, S는 결정립계에 취성을 유발하거나 조대한 개재물을 형성시켜 취성을 유발하는 원소로써 취성균열 전파저항성을 향상시키기 위해서 P: 100ppm 이하 및 S: 40ppm 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
P and S are elements which induce brittleness in grain boundaries or cause coarse inclusions to induce brittleness. In order to improve brittle crack propagation resistance, it is preferable to limit P to not more than 100 ppm and S to not more than 40 ppm.

이하, 강재의 미세조직 및 물성에 대하여 설명한다.
Hereinafter, the microstructure and physical properties of the steel will be described.

본 발명의 강재 표면부의 미세조직은 폴리고날 페라이트와 베이나이트의 혼합상으로 이루어지고, 강재 중심부에서 1/4t 부분[두께 1/2t ~ 1/4t(여기서, t: 강재두께)부분]의 미세조직은 50 부피%이상의 침상형 페라이트 및 50 부피% 이하의 베이나이트로 이루어진다. The microstructure of the surface portion of the steel material of the present invention is composed of a mixed phase of polygonal ferrite and bainite and is composed of fine grains of 1 / 4t portion [thickness 1 / 2t to 1 / 4t (here, t: The structure consists of 50 volume% or more acicular type ferrite and 50 volume% or less of bainite.

상기 강재의 표면부는 예를 들면, 표면직하에서부터 표면~10mm의 영역까지로 정의될 수 있다. The surface portion of the steel material can be defined, for example, from the surface directly under the surface to the area of 10 mm from the surface.

예를 들면, 강재 표면부의 미세조직은 표면직하 2mm부의 경우 70~90부피%의 폴리고날 페라이트와 10~30 부피%의 베이나이트를 포함하고, 표면직하 10mm부의 경우 20~30부피%의 폴리고날 페라이트와 70~80 부피%의 베이나이트를 포함하는 혼합상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
For example, the microstructure of the steel surface portion includes 70 to 90% by volume of polygonal ferrite and 10 to 30% by volume of bainite in the case of 2 mm portion directly under the surface, and 20 to 30% by volume of polygonal And a mixed phase comprising ferrite and 70 to 80% by volume of bainite.

상기 강재 전체 두께에서 베이나이트(bainite) 단상조직를 갖는 영역의 분율은 20%이하이다.The fraction of the region having a bainite single phase structure in the entire steel sheet is 20% or less.

본 발명에서는 마무리 압연 직전의 바는 오스테나이트 조직을 갖는데, 바의 표면부는 조압연된 바를 적절한 조건으로 냉각 및 복열공정을 통해 미세한 조직, 예를 들면, 베이나이트 상(phase), 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합상 등이 역변태된 미세한 오스테나이트를 갖게 된다.In the present invention, the bar immediately before the finish rolling has an austenite structure. The surface portion of the bar is subjected to a cooling and a reheating process under a suitable condition to form a fine structure, for example, a bainite phase, And a mixed phase thereof and the like have a reverse-transformed fine austenite.

상기와 같은 표면부의 역변태에 의한 오스테나이트 미세화에 의해 공냉 페라이트 변태온도가 상승하게 되고 이로 인하여 마무리 압연 후 냉각 공정 전에 미세한 오스테나이트의 적어도 일부는 페라이트로 변태하고, 페라이트로 변태되지 않은 오스테나이트는 냉각에 의해 베이나이트로 변태하게 된다.The austenite refinement by the inverse transformation of the surface portion raises the air-cooled ferrite transformation temperature, so that at least a part of the fine austenite is transformed into ferrite before the cooling process after the finishing rolling, and the austenite not transformed into ferrite It is transformed into bainite by cooling.

따라서, 강재 표면부의 미세조직은 페라이트와 베이나이트의 혼합상을 갖는다.Therefore, the microstructure of the steel surface portion has a mixed phase of ferrite and bainite.

이와 같이, 강재 표면부의 미세조직이 페라이트와 베이나이트의 혼합상으로 이루어지도록 함으로써 강재 전체 두께에서 베이나이트(bainite) 단상조직를 갖는 영역의 분율을 20%이하로 하는 것이 달성될 수 있다.In this way, by making the microstructure of the steel surface portion to be a mixed phase of ferrite and bainite, it is possible to achieve a fraction of the area having a bainite single-phase structure of 20% or less in the entire steel material thickness.

강재 전체 두께에서 베이나이트(bainite) 단상조직를 갖는 영역의 분율이 20%를 초과하는 경우에는 취성균열전파저항성을 저하시킨다.
If the fraction of the region having a bainite single-phase structure in the total thickness of the steel exceeds 20%, the brittle crack propagation resistance is lowered.

상기 C, Mn 및 Ni 함량이 증가할수록 전체적으로 베이나이트의 분율이 증가하며, 이에 따라 강도 또한 증가하게 된다.
As the content of C, Mn and Ni increases, the fraction of bainite as a whole increases, and accordingly the strength also increases.

상기 강재는 바람직하게는 중심부 미세조직의 고경각 경계를 가지는 입도가 평균 20마이크로미터 이하일 수 있다. The steel may preferably have an average grain size of 20 micrometers or less with a high-angle boundary of the central microstructure.

고경각 경계를 가지는 입도가 평균 20마이크로미터를 초과하는 경우에는 취성균열전파저항성을 저하시킬 수 있다.
When the grain size having a high-angle boundary exceeds 20 micrometers on average, the brittle crack propagation resistance can be lowered.

상기 강재는 바람직하게는 항복강도가 500MPa 이상일 수 있다.
The steel may preferably have a yield strength of 500 MPa or more.

상기 강재는 바람직하게는 중심부 충격천이 온도가 -40℃이하일 수 있다.
The steel may preferably have a center impact transient temperature of less than -40 占 폚.

상기 강재는 바람직하게는 50mm이상의 두께를 가질 수 있다.
The steel may preferably have a thickness of at least 50 mm.

이하, 본 발명의 강재를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing the steel material of the present invention will be described.

본 발명의 강재 제조방법은 슬라브 재가열 - 조압연 - 바(Bar) 냉각 - 복열 - 마무리 압연 - 냉각의 공정을 포함한다.
The method for producing a steel material of the present invention includes a process of slab reheating-roughing-bar cooling-double heat-finishing rolling-cooling.

슬라브 재가열 온도: 1150~1000℃ Slab reheating temperature: 1150 ~ 1000 ℃

슬라브를 조압연하기 전에 슬라브를 1150~1000℃의 온도로 재가열한다.The slab is reheated to a temperature of 1150 to 1000 占 폚 before rough rolling the slab.

상기 슬라브 가열온도는 1000℃ 이상으로 하는 것이 바람직한데, 이는 주조중에 형성된 Ti 및/또는 Nb의 탄질화물을 고용시키기 위함이다. The heating temperature of the slab is preferably 1000 ° C or higher, in order to solidify the carbonitride of Ti and / or Nb formed during the casting.

Ti 및/또는 Nb의 탄질화물을 충분히 고용시키기 위해서는 1050℃ 이상으로 가열하는 것이 보다 바람직하다. 다만, 과도하게 높은 온도로 슬라브를 재가열할 경우에는 오스테나이트가 조대화될 우려가 있으므로, 상기 슬라브 재가열온도는 1150℃이하인 것이 바람직하다.
In order to sufficiently solidify the carbonitride of Ti and / or Nb, it is more preferable to heat it to 1050 占 폚 or more. However, if the slab is reheated at an excessively high temperature, there is a possibility that the austenite is coarsened. Therefore, the slab reheating temperature is preferably 1150 DEG C or lower.

조압연 온도: 1150~900℃Rough rolling temperature: 1150 to 900 ° C

재가열된 슬라브는 그 형상의 조정을 위해 가열 후에 조압연을 실시한다. The reheated slab is subjected to rough rolling after heating to adjust its shape.

압연 온도는 오스테나이트의 재결정이 멈추는 온도(Tnr) 이상으로 한다. 압연에 의해 주조중에 형성된 덴드라이트 등 주조조직의 파괴와 함께 조대한 오스테나이트의 재결정을 통해 입도를 작게 하는 효과도 얻을 수 있다. The rolling temperature should be at least the temperature (Tnr) at which the austenite recrystallization stops. It is possible to obtain the effect of reducing the grain size through recrystallization of coarse austenite along with the destruction of the cast structure such as dendrites formed during casting by rolling.

이러한 효과를 얻기 위하여 조압연 온도는 1150~900℃로 한정하는 것이 바람직하다.In order to obtain such an effect, the rough rolling temperature is preferably limited to 1150 to 900 ° C.

충분한 재결정을 일으켜 조직을 미세화하기 위해서 조압연 시 총 누적압하율은 40% 이상인 것이 바람직하다
In order to make the structure fine by causing sufficient recrystallization, the total cumulative rolling reduction during rough rolling is preferably 40% or more

바(Bar) 냉각: Bar Cooling:

조압연을 마친 바(Bar)를 냉각수단을 이용하여 마무리 압연 온도 이상까지 빠르게 냉각한다. 냉각에 의해, 바 표면부에는 미세한 조직이 생성된다. 예를 들면, 냉각에 의해, 바 표면부에는 베이나이트 상, 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합상 등이 생성될 수 있다.
After the rough rolling, the bar is rapidly cooled to the finish rolling temperature or more by using a cooling means. By cooling, a fine structure is formed on the bar surface portion. For example, by cooling, a bainite phase, an acicular ferrite phase, a mixed phase thereof, or the like may be generated on the bar surface portion.

냉각 종료 온도는 1/4t 기준으로 마무리 압연 시작온도보다 50℃이상으로 하는 것이 바람직하며, 냉각속도는 1/4t 기준으로 0.5℃/s(초)이상이 되는 것이 바람직하다. The cooling end temperature is preferably 50 ° C or higher than the finish rolling starting temperature on a 1/4 t basis, and the cooling rate is preferably 0.5 ° C / s or more on a 1/4 t basis.

상기 냉각 종료온도가 마무리 압연 시작온도보다 50℃미만인 경우에는 표면부의 복열이 충분히 일어나지 않아 냉각시 표면부에 생성된 미세한 조직, 예를 들면, 베이나이트 상, 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합상 등이 다시 오스테나이트로 역변태되지 않아 인성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 냉각 종료온도는 마무리 압연 시작온도보다 50℃이상의 온도로 한정하는 것이 바람직하다. When the cooling end temperature is lower than 50 캜 from the finishing rolling start temperature, the double surface of the surface portion is not sufficiently generated, so that fine structures such as a bainite phase, an acicular ferrite phase, There is a possibility that the toughness is lowered because the steel is not reversely transformed into austenite again. Therefore, it is preferable that the cooling end temperature is limited to a temperature of 50 DEG C or higher than the finish rolling starting temperature.

한편, 상기 냉각 종료온도가 마무리 압연 시작온도보다 100℃를 초과하는 경우에는 복열 후 온도가 높기 때문에 오스테나이트가 성장하여 입도가 커지거나, 복열 완료 후 마무리 압연까지 큰 온도차로 인해 장시간 대기해야 되므로 생산성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 냉각 종료온도는 마무리 압연 시작온도보다 100℃이하의 온도로 한정하는 것이 바람직하다. On the other hand, when the cooling end temperature exceeds 100 deg. C higher than the finish rolling starting temperature, the austenite grows due to the high temperature after the double refining, and the grain size becomes large. May be deteriorated. Therefore, it is preferable that the cooling end temperature is limited to a temperature of 100 DEG C or lower than the finish rolling starting temperature.

상기 냉각속도는 1/4t 기준으로 0.5℃/s(초)미만인 경우에는 바 중심부의 재결정된 오스테나이트 조직의 조대화가 일어나 마무리 압연 강재의 냉각 후의 중심부 미세조직의 고경각 경계를 가지는 입도가 평균 20마이크로미터를 초과할 우려가 있으므로, 상기 냉각속도는 1/4t 기준으로 0.5℃/s(초) 이상이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1/4t 기준으로 1~10℃/s(초)이고, 보다 더 바람직하게는 2~5℃/s(초)이다. When the cooling rate is less than 0.5 占 폚 / s (sec) on the basis of 1 / 4t, the recrystallized austenite structure in the center of the bar is coarsened, and the grain size having the high-angle boundary of the central microstructure after cooling of the finished rolled steel The cooling rate is preferably 0.5 deg. C / s (sec) or more, more preferably 1 to 10 deg. C / s (sec) on the basis of 1 / 4t, , Still more preferably 2 to 5 占 폚 / s (second).

상기와 같이, 바 냉각을 통해 공냉 중 재결정된 오스테나이트 조직이 조대화되는 것을 방지하여, 최종 미세조직을 미세하게 만드는 효과를 얻을 수 있다. As described above, it is possible to prevent the recrystallized austenite structure from coarsening during air cooling through the bar cooling, thereby obtaining an effect of finely finishing the final microstructure.

또한, 마무리 압연 이전까지 장시간의 공냉 대기가 발생하는 것을 방지하여 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
In addition, it is possible to prevent an air-cooling atmosphere from being generated for a long period of time before finishing rolling, thereby improving the productivity.

복열: 표면부 기준 Ac3 온도 이상Double heat: Surface part Ac3 temperature or higher

조압연 후 냉각수단에 의해 냉각된 Bar를 일정 시간 동안 공냉시켜 과도하게 냉각된 표면부의 온도를 복열시킨다. Bar 냉각 시 표면부에 생성된 미세한 조직, 예를 들면, 베이나이트 상, 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합상 등을 다시 오스테나이트로 변태시키기 위하여, 즉 역변태시키기 위하여 복열 시 표면부 온도가 Ac3 온도 이상이 될 때까지 복열시키는 것이 바람직하다. 복열 시 보다 바람직한 표면부 온도는 Ac3 ℃ ~ Ac3 + 100℃ 이며, 보다 더 바람직한 표면부 온도는 Ac3 + 20℃ ~ Ac3 + 70℃이다.
After the rough rolling, the bar cooled by the cooling means is air-cooled for a certain period of time to recover the temperature of the excessively cooled surface portion. In order to transform the fine structure formed on the surface portion during cooling of the bar into austenite again such as a bainite phase, an acicular ferrite phase, or a mixed phase thereof, that is, in order to reverse- It is preferable to heat it until it is more than the above. More preferably, the surface portion temperature is Ac 3 ° C to Ac 3 + 100 ° C, and more preferably, the surface portion temperature is Ac 3 + 20 ° C to Ac 3 + 70 ° C.

상기 바의 표면부는 예를 들면, 표면직하에서부터 표면~10mm의 영역까지로 정의될 수 있다.
The surface portion of the bar can be defined, for example, from the surface directly underneath to the area of 10 mm from the surface.

상기와 같이 복열함에 따라 상기 냉각시 생성된 바 표면부의 미세한 조직, 예를 들면, 베이나이트 상, 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합상 등이 오스테나이트로 역변태하게 되어 표면부 오스테나이트가 미세하게 생성되게 되며, 이로 인해 공냉 페라이트 변태온도가 상승하여 강재에서의 베이나이트 단상조직 생성을 저하시키는 효과를 얻을 수 있다.
As described above, the fine structure of the surface portion of the bar produced during the cooling, for example, a bainite phase, an acicular ferrite phase, a mixed phase thereof, or the like is reversely transformed into austenite, Whereby the air-cooled ferrite transformation temperature rises and an effect of lowering the bainite single phase texture formation in the steel can be obtained.

상기 미세한 조직, 예를 들면, 베이나이트 상, 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합상 등에서 역변태된 오스테나이트의 입도는 예를 들면, 50 마이크로 미터(㎛)이하 일 수 있다.
The particle size of the austenite that has been inversely transformed in the fine structure, for example, a bainite phase, an acicular ferrite phase, a mixed phase thereof, or the like may be, for example, 50 micrometers (占 퐉) or less.

마무리 압연 온도: 1/4t 기준 Ar3 이상Finishing rolling temperature: Ar3 or more based on 1 / 4t

조압연된 바를 미재결정 영역에서 마무리 압연을 실시한다. 마무리 압연 종료 온도는 페라이트 생성온도 (Ar3) 이상으로 한다. Ar3 미만의 온도에서 압연을 진행할 경우 두께 방향으로 미세조직 전반에 공냉 페라이트가 다량 생성되어 500MPa 이상의 항복강도를 확보하기 어려울 가능성이 있다.
The roughly rolled bars are subjected to finish rolling in the non-recrystallized region. The finishing rolling finishing temperature is set to be equal to or higher than the ferrite forming temperature (Ar3). When rolling is performed at a temperature less than Ar3, a large amount of air-cooled ferrite is generated in the entire microstructure in the thickness direction, which may make it difficult to secure a yield strength of 500 MPa or more.

마무리 압연 후 냉각 조건: 3℃/s 이상의 냉각속도로 600℃ 이하로 냉각 종료
Cooling condition after finishing rolling: cooling to 600 ° C or less at a cooling rate of 3 ° C / s or more

상기와 같은 표면부의 역변태에 의한 오스테나이트 미세화에 의해 공냉 페라이트 변태온도가 상승하게 되고 이로 인하여 마무리 압연 후 냉각 공정 전에 미세한 오스테나이트의 적어도 일부는 페라이트로 변태하고, 페라이트로 변태되지 않은 오스테나이트는 냉각에 의해 베이나이트로 변태하게 된다.The austenite refinement by the inverse transformation of the surface portion raises the air-cooled ferrite transformation temperature, so that at least a part of the fine austenite is transformed into ferrite before the cooling process after the finishing rolling, and the austenite not transformed into ferrite It is transformed into bainite by cooling.

따라서, 강재 표면부의 미세조직은 페라이트와 베이나이트의 혼합상을 갖는다.Therefore, the microstructure of the steel surface portion has a mixed phase of ferrite and bainite.

상기 마무리 압연된 강재를 3℃/s 이상의 냉각속도로 600℃ 이하로 냉각한다.The finish-rolled steel is cooled to 600 캜 or lower at a cooling rate of 3 캜 / s or higher.

마무리 압연 후 냉각 시, 냉각속도가 3℃/s보다 낮게 되거나 600℃보다 높은 온도에서 냉각이 종료하게 되면 미세조직이 적절하게 형성되지 않게 되어 항복강도가 500MPa 미만으로 될 가능성이 있다.
If the cooling rate after finishing rolling is lower than 3 ° C / s or when the cooling is terminated at a temperature higher than 600 ° C, the microstructure may not be properly formed, and the yield strength may become less than 500 MPa.

상기 강재는 바람직하게는 50mm이상의 두께를 가질 수 있다.
The steel may preferably have a thickness of at least 50 mm.

상기한 제조방법을 거치면, 강재의 표면 미세조직은 폴리고날 페라이트와 베이나이트의 혼합상으로 이루어지고, 강재의 중심부에서 1/4t는 50%이상의 침상형 페라이트 및 50%이하의 베이나이트로 이루어지고, 강재 전두께에서 베이나이트 단상조직을 갖는 영역의 분율이 20%이하인 강재를 제조할 수 있다.The surface microstructure of the steel is composed of a mixed phase of polygonal ferrite and bainite. In the center portion of the steel, 1 / 4t is composed of 50% or more acicular ferrite and 50% or less of bainite , A steel material having a fraction of a region having a bainite single-phase structure of not more than 20% at a total thickness of steel can be produced.

상기 강재는 바람직하게는 중심부 미세조직의 고경각 경계를 가지는 입도가 평균 20마이크로미터 이하일 수 있다.
The steel may preferably have an average grain size of 20 micrometers or less with a high-angle boundary of the central microstructure.

상기 강재는 바람직하게는 항복강도가 500MPa 이상일 수 있다.
The steel may preferably have a yield strength of 500 MPa or more.

상기 강재는 바람직하게는 중심부 충격천이 온도가 -40℃이하일 수 있다.
The steel may preferably have a center impact transient temperature of less than -40 占 폚.

이와 같이, 강 조성 및 제조조건을 제어하여 취성균열전파 저항성이 우수한 제품의 미세조직을 확보하고, 조압연 후 사상압연까지 발생하는 공냉대기 시간을 Bar 냉각과 복열을 통해 단축시켜 생산성 향상 및 입도 미세화를 확보하는, 항복강도가 500MPa 이상이고 중심부 충격천이 온도가 -40℃이하인 극후물 고강도 강재를 제공할 수 있다.
As described above, by controlling the steel composition and the manufacturing conditions, it is possible to secure the microstructure of the product having excellent brittle crack propagation resistance, to shorten the air-cooling standby time occurring until rough rolling after rough rolling, through bar cooling and double heat, Strength steel having a yield strength of 500 MPa or more and a core impact transition temperature of -40 占 폚 or less.

특히, 본 발명에서는 조압연 된 바(Bar)를 냉각 수단을 이용하여 냉각을 실시하므로 공냉 대기시간을 줄이고 오스테나이트가 성장하는 것을 방지함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있고, 강재 중심부 미세조직의 고경각 경계를 가지는 입도를 평균 20마이크로미터 이하로 유지할 수 있다.
In particular, in the present invention, since the roughly rolled bar is cooled using the cooling means, the productivity can be improved by reducing the air-cooling waiting time and preventing the growth of austenite, The grain size with boundaries can be maintained below 20 micrometers on average.

상기와 같이, 강 조성을 제어함과 함께, 제조공정, 특히 조압연 후 마무리 압연 공정 전에 적절한 조건으로 냉각 및 복열공정을 수행함으로써 취성균열전파 저항성이 우수한 고강도 극후물 강재를 높은 생산성으로 제공할 수 있다.
As described above, by controlling the steel composition and performing the cooling and the double refining process under the proper conditions before the manufacturing process, particularly the rough rolling process after the rough rolling, it is possible to provide the high strength superalloy steel excellent in brittle crack propagation resistance with high productivity .

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 예시를 통하여 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 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 present invention by way of illustration and not to limit the scope of the present invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

(실시예) (Example)

하기 표 1의 조성을 갖는 두께 400mm 강 슬라브를 1070℃의 온도로 재가열한 후, 1025℃의 온도에서 조압연을 실시하여 바를 제조하였다. 조압연 시 누적 압하율은 50%로 동일하게 적용하였다.A steel slab having a thickness of 400 mm having the composition shown in the following Table 1 was reheated to a temperature of 1070 캜, followed by rough rolling at a temperature of 1025 캜 to prepare bars. The cumulative rolling reduction rate during rough rolling was 50%.

상기 조압연된 바의 두께는 200mm이였으며 상기 조압연 후, Bar 냉각을 실시한 뒤 복열을 실시하였으며, 하기 표 2의 표면 복열 온도는 Bar 냉각 후 bar 두께를 고려하여 1/4t와 1/2t의 온도차가 20℃ 미만이 되는 시점에서의 표면온도 측정값을 의미한다. 상기 바의 냉각은 바의 표면부는 Ac3 미만의 온도를 갖고, 1/4t(여기서, t는 바 두께)영역은 마무리 압연 시작온도보다 50℃이상 높은 온도를 갖도록 실시되었다. 이 때, Bar 냉각 시 냉각속도는 1~5℃/sec였다.The thickness of the rough-rolled bar was 200 mm. After the rough rolling, the bar was cooled and then subjected to a double heat. The surface recuperation temperature in Table 2 was set to 1 / 4t and 1 / 2t Means a surface temperature measurement value at a time point when the temperature difference becomes less than 20 占 폚. The cooling of the bars was carried out so that the surface portion of the bars had a temperature of less than Ac3 and the area of 1/4 t (where t is the bar thickness) had a temperature of 50 DEG C or more higher than the finish rolling start temperature. At this time, the cooling rate at the time of cooling the bar was 1 to 5 ° C / sec.

복열 완료 시점에서 즉시 마무리 압연을 실시하여 하기 표 2의 두께를 갖는 강판을 얻은 다음, 3.5~5℃/sec의 냉각속도로 500~300℃ 범위의 온도까지 냉각하였다.
The steel sheet having the thickness shown in the following Table 2 was obtained by performing the finish rolling at the time of completing the heat treatment, and then cooled to a temperature in the range of 500 to 300 占 폚 at a cooling rate of 3.5 to 5 占 폚 / sec.

강종
Steel grade
강 조성(중량%)Steel composition (% by weight)
CC MnMn NiNi CuCu TiTi NbNb SiSi AlAl P(ppm)P (ppm) S(ppm)S (ppm) 발명강1Inventive Steel 1 0.0610.061 1.531.53 0.630.63 0.210.21 0.0230.023 0.0180.018 0.300.30 0.0310.031 5555 1717 발명강2Invention river 2 0.0710.071 1.651.65 0.520.52 0.30.3 0.0120.012 0.0120.012 0.320.32 0.0210.021 6565 1111 발명강3Invention steel 3 0.0390.039 2.112.11 0.450.45 0.260.26 0.0170.017 0.0250.025 0.230.23 0.0400.040 7979 2323 발명강4Inventive Steel 4 0.0770.077 1.781.78 0.620.62 0.290.29 0.0220.022 0.0230.023 0.350.35 0.0230.023 8181 2222 발명강5Invention steel 5 0.0660.066 1.821.82 0.270.27 0.150.15 0.0180.018 0.0280.028 0.310.31 0.0370.037 4646 2424 비교강1Comparative River 1 0.120.12 2.012.01 0.520.52 0.210.21 0.0210.021 0.0190.019 0.200.20 0.0410.041 4949 99 비교강2Comparative River 2 0.0710.071 2.352.35 0.710.71 0.290.29 0.0130.013 0.0210.021 0.450.45 0.0200.020 7878 2828 비교강3Comparative Steel 3 0.0260.026 1.321.32 0.390.39 0.180.18 0.0190.019 0.0180.018 0.210.21 0.0450.045 5959 1212 비교강4Comparative Steel 4 0.0750.075 1.931.93 1.241.24 0.410.41 0.0210.021 0.0150.015 0.310.31 0.0330.033 6565 1616 비교강5Comparative Steel 5 0.0620.062 1.691.69 0.440.44 0.240.24 0.0420.042 0.0510.051 0.330.33 0.0250.025 5757 1212

실시예 No. Example No. 2. 강종Steel grade 강판두께(mm)Steel plate thickness (mm) 바(Bar) 냉각적용여부Whether bar cooling is applied 바(Bar) 냉각 후 표면복열온도(℃)Surface cooling temperature after bar cooling (℃) 복열 후 역변태된 오스테나이트의 입도(㎛)Particle size (탆) of reversely transformed austenite after double heat treatment 발명예1Inventory 1 발명강1Inventive Steel 1 8080 Ac3 + 45Ac3 + 45 50 이하 Less than 50 발명예2Inventory 2 발명강2Invention river 2 9090 Ac3 + 22Ac3 + 22 50 이하Less than 50 발명예3Inventory 3 발명강3Invention steel 3 9595 Ac3 + 38Ac3 + 38 50 이하Less than 50 발명예4Honorable 4 발명강4Inventive Steel 4 100100 Ac3 + 52Ac3 + 52 50 이하Less than 50 발명예5Inventory 5 발명강5Invention steel 5 8080 Ac3 + 39Ac3 + 39 50 이하Less than 50 비교예1Comparative Example 1 발명강2Invention river 2 9090 Ac3 - 52Ac3-52 부분변태로 측정불가Can not be measured with partial transformation 비교예2Comparative Example 2 발명강3Invention steel 3 9595 Ac3 - 76Ac3 - 76 부분변태로 측정불가Can not be measured with partial transformation 비교예3Comparative Example 3 발명강1Inventive Steel 1 8080 XX -- -- 비교예4Comparative Example 4 발명강4Inventive Steel 4 100100 XX -- -- 비교예5Comparative Example 5 비교강1Comparative River 1 8080 Ac3 + 33Ac3 + 33 50 이하Less than 50 비교예6Comparative Example 6 비교강2Comparative River 2 8585 Ac3 + 59Ac3 + 59 50 이하Less than 50 비교예7Comparative Example 7 비교강3Comparative Steel 3 9090 Ac3 + 65Ac3 + 65 50 이하Less than 50 비교예8Comparative Example 8 비교강4Comparative Steel 4 9090 Ac3 + 29Ac3 + 29 50 이하Less than 50 비교예9Comparative Example 9 비교강5Comparative Steel 5 9595 Ac3 + 45Ac3 + 45 50 이하Less than 50

상기 표 1 및 표 2에 따라 제조된 강재에 대하여 미세조직 분석결과 및 항복강도/중심부 충격천이 온도 결과를 하기 표 3에 나타내었다.Table 3 shows the microstructure analysis results and the yield strength / core impact transition temperature results for the steels produced according to Tables 1 and 2 above.

또한, 강재에 대해 ESSO 설비를 이용하여 CAT(Crack Arrest Test) 평가를 -10℃에서 실시하고, 크랙 전파(Propagate)/정지(Arrest) 여부를 하기 표 3에 나타내었다. In addition, the steel material is subjected to a CAT (Crack Arrest Test) evaluation at -10 ° C using ESSO equipment, and whether or not crack propagation / arresting is performed is shown in Table 3 below.

하기 표 3의 중심부 입도는 EBSD 방법을 통해 측정하였으며, 측정 결과를 활용하여 15도 이상의 고경계각을 가지는 입계를 계산하여 측정된 값을 의미한다.
The center particle size in Table 3 below is measured by EBSD method and means the value obtained by calculating the grain boundaries having a high boundary angle of 15 degrees or more using the measurement results.

실시예
No.
Example
No.
강종Steel grade 표면부
미세조직
Surface portion
Microstructure
베이나이트 단상조직 영역(%)Bainite single phase tissue area (%) 중심부 ~1/4t 미세조직분율(%)Center ~ 1 / 4t Microstructure fraction (%) 항복
강도
(Mpa)
surrender
burglar
(Mpa)
중심부
평균입도(㎛)
center
Average particle size (탆)
중심부충격천이온도(℃)Central impact transition temperature (캜) CAT
(@-10℃)
CAT
(@ -10 ° C)
발명예1Inventory 1 발명강1Inventive Steel 1 PF+BPF + B 1515 AF(83) B(17)AF (83) B (17) 512512 17.317.3 -53-53 ArrestArrest 발명예2Inventory 2 발명강2Invention river 2 PF+BPF + B 1717 AF(74) B(26)AF (74) B (26) 532532 18.518.5 -49-49 ArrestArrest 발명예3Inventory 3 발명강3Invention steel 3 PF+BPF + B 88 AF(61) B(39)AF (61) B (39) 575575 16.116.1 -65-65 ArrestArrest 발명예4Honorable 4 발명강4Inventive Steel 4 PF+BPF + B 1313 AF(89) B(11)AF (89) B (11) 506506 17.717.7 -78-78 ArrestArrest 발명예5Inventory 5 발명강5Invention steel 5 PF+BPF + B 1212 AF(59) B(41)AF (59) B (41) 568568 13.113.1 -71-71 ArrestArrest 비교예1Comparative Example 1 발명강2Invention river 2 BB 2828 AF(68) B(32)AF (68) B (32) 544544 14.614.6 -59-59 PropagatePropagate 비교예2Comparative Example 2 발명강3Invention steel 3 BB 2626 AF(66) B(34)AF (66) B (34) 559559 19.519.5 -53-53 PropagatePropagate 비교예3Comparative Example 3 발명강1Inventive Steel 1 PF+BPF + B 1616 AF(72) B(28)AF (72) B (28) 529529 25.325.3 -36-36 PropagatePropagate 비교예4Comparative Example 4 발명강4Inventive Steel 4 PF+BPF + B 1414 AF(86) B(14)AF (86) B (14) 516516 23.623.6 -31-31 PropagatePropagate 비교예5Comparative Example 5 비교강1Comparative River 1 PF+BPF + B 4949 AF(18) B(82)AF (18) B (82) 678678 28.728.7 -32-32 PropagatePropagate 비교예6Comparative Example 6 비교강2Comparative River 2 PF+BPF + B 3838 AF(22) B(78)AF (22) B (78) 659659 24.824.8 -28-28 PropagatePropagate 비교예7Comparative Example 7 비교강3Comparative Steel 3 PF+BPF + B 66 PF(45)AF(49)P(6)PF (45) AF (49) P (6) 387387 15.415.4 -64-64 ArrestArrest 비교예8Comparative Example 8 비교강4Comparative Steel 4 PF+BPF + B 3737 AF(26) B(74)AF (26) B (74) 595595 26.826.8 -37-37 PropagatePropagate 비교예9Comparative Example 9 비교강5Comparative Steel 5 PF+BPF + B 2626 AF(51) B(49)AF (51) B (49) 577577 17.617.6 -45-45 PropagatePropagate

[상기 표 3에서 PF : 폴리고날 페라이트(Polygonal Ferrite), P : 퍼얼라이트(Pearlite), AF: 애시큘러 페라이트(Acicular Ferrite), B: 베이나이트(Bainite) ]
[PF: Polygonal Ferrite, P: Pearlite, AF: Acicular Ferrite, B: Bainite]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 2의 경우에는 Bar 냉각 후 복열 온도가 Ac3 온도 이하임에 따라 Bar 냉각 시 생성된 표면부 베이나이트 조직이 다시 오스테나이트로 변태하지 못하고 조대하게 남아있게 됨에 따라서 베이나이트 단상조직 영역이 20%를 넘게 되므로, 취성균열전파저항성을 나타내는 -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되지 못하고 전파했음을 알 수 있다. As shown in Table 3, in the case of Comparative Examples 1 and 2, since the double heat temperature after the Bar cooling was below the Ac3 temperature, the surface sub-bainite structure formed during the Bar cooling did not transform into the austenite again and remained coarse , The bainite single phase structure area exceeded 20%. Therefore, it can be seen that the crack was not stopped and propagated in the -10 ° C CAT test showing brittle crack propagation resistance.

비교예 1 및 2의 경우에는 Ac3 온도 이하로 복열되었으므로 냉각시 생성된 베이나이트 등에서 다시 오스테나이트로 100% 변태가 일어나지 않고 일부만 일어나게 되어 복열 후 역변태된 오스테나이트의 입도 측정이 불가능하였다.In the case of Comparative Examples 1 and 2, since it was reheated to a temperature below the Ac3 temperature, only a part of the austenite did not occur in the bainite produced during the cooling and partly occurred, so that it was impossible to measure the grain size of the austenite after the recrystallization.

비교강 3 및 4의 경우에는 본 발명에서 제시하는 Bar 냉각을 적용하지 않음에 따라, 미세조직 분율은 본 발명에서 제시한 범위에 포함됨에도 불구하고, 중심부 미세조직이 조압연 후 공냉중에 조대화됨에 따라서 중심부 평균입도가 20 마이크로 이상이고 이로 인해 중심부 충격천이온도가 -40℃ 이상이며, 취성균열전파저항성을 나타내는 -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되지 못하고 전파했음을 알 수 있다. In the case of the comparative steels 3 and 4, since the bar cooling described in the present invention is not applied, the microstructure fraction is included in the range suggested in the present invention, Therefore, it can be seen that the center average particle size is more than 20 microns and the center impact transitional temperature is more than -40 ° C. In the -10 ° C CAT test showing the brittle crack propagation resistance, the crack is not stopped and propagated.

비교예 5의 경우 본 발명에서 제시하는 C 상한보다 높은 값을 가짐으로써, 과도한 경화능으로 인해 다량의 베이나이트 조직이 생성되었고, 이로 인해 중심부 충격천이온도가 -40℃ 이상이며, 취성균열전파저항성을 나타내는 -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되지 못하고 전파했음을 알 수 있다.  In the case of Comparative Example 5, by having a value higher than the upper limit of the C specified in the present invention, a large amount of bainite structure was produced due to excessive curing ability, thereby causing a central impact transit temperature of -40 ° C or higher and brittle crack propagation resistance , It can be seen that the crack did not stop and propagated in the -10 ° C CAT test.

비교예 6의 경우에는 본 발명에서 제시하는 Mn 상한보다 높은 값을 가짐으로써, 과도한 경화능으로 인해 다량의 베이나이트 조직이 생성되었고, 이로 인해 중심부 충격천이온도가 -40℃이상이며, 취성균열전파저항성을 나타내는 -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되지 못하고 전파했음을 알 수 있다. In the case of Comparative Example 6, by having a value higher than the upper limit of Mn shown in the present invention, a large amount of bainite structure was generated due to excessive curing ability, and thus, the central impact transition temperature was -40 ° C or more, In the -10 ° C CAT test showing resistance, it can be seen that the crack was not stopped and propagated.

비교예 7의 경우에는 본 발명에서 제시하는 C, Mn 하한보다 낮은 값을 가짐으로써, 경화능이 부족하여 다량의 폴리고날 페라이트 및 펄라이트 조직이 생성되었고, 이로 인해 항복강도가 500MPa 이하임을 알 수 있다. In the case of Comparative Example 7, since the lower limit of the C and Mn lower limit values suggested in the present invention was used, a large amount of polygonal ferrite and pearlite structure were produced due to insufficient curing ability, and thus the yield strength was 500 MPa or less.

비교예 8의 경우에는 본 발명에서 제시하는 Ni 상한보다 높은 값을 가짐으로써, 과도한 경화능으로 인해 다량의 베이나이트 조직이 생성되었고, 이로 인해 중심부 충격천이온도가 -40℃ 이상이며, 취성균열전파저항성을 나타내는 -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되지 못하고 전파했음을 알 수 있다.In the case of Comparative Example 8, a higher value than the upper limit of Ni suggested in the present invention resulted in the formation of a large amount of bainite structure due to excessive curing ability, thereby causing a central impact transition temperature of -40 ° C or higher, In the -10 ° C CAT test showing resistance, it can be seen that the crack was not stopped and propagated.

비교예 9의 경우에는 본 발명에서 제시하는 Ti, Nb 상한보다 높은 값을 가짐으로써, 과도한 경화능으로 인해 다량의 베이나이트 조직이 생성되고, 조대 TiN 혹은 (TiNb),(C,N)이 석출하여, 취성균열전파저항성을 나타내는 -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되지 못하고 전파했음을 알 수 있다.In the case of Comparative Example 9, a large amount of bainite structure was produced due to excessive curing ability, and coarse TiN or (TiNb) and (C, N) precipitated , It can be seen that the crack was not stopped and propagated in the -10 ° C CAT test showing brittle crack propagation resistance.

이에 반하여, 본 발명에서 제시한 성분 범위를 만족하고 조압연 후 Bar 냉각을 실시한 뒤 Ac3온도보다 높은 온도로 표면부를 복열시킨 발명예 1~5의 경우에는 중심부 입도가 20마이크로 이하로 미세하며, 강재 전두께 영역에 대하여 베이나이트 단상역이 20% 이하이고, 표면부 중심부 ~ 1/4t 부 미세조직이 50%이상의 침상형 페라이트 및 50% 이하의 베이나이트로 구성됨을 알 수 있다. 이로 인해 발명예 1~5의 경우에는 항복강도 500MPa 이상, 중심부 충격천이온도 -40℃이하, -10℃ CAT 시험에서 크랙이 정지되는 우수한 취성균열전파저항성을 나타냄을 알 수 있다.On the other hand, in the case of Inventive Examples 1 to 5 in which the surface range of the surface portion is recovered at a temperature higher than the Ac3 temperature after satisfying the composition range proposed by the present invention and performing bar cooling after rough rolling, the center particle size is fine to be 20 micrometers or less, It can be understood that the bainite single phase region is 20% or less with respect to the entire thickness region, the acute portion of the surface portion to 1/4 t portion is composed of the acicular ferrite having 50% or more of the microstructure and 50% or less of the bainite. As a result, the inventive examples 1 to 5 show excellent brittle crack propagation resistance with a yield strength of 500 MPa or more, a core impact transition temperature of -40 ° C or less, and a crack stopping at -10 ° C CAT test.

Claims (13)

중량%로, C: 0.03~0.09%, Mn: 1.4~2.2%, Ni: 0.2~0.9%, Nb: 0.005~0.05%, Ti: 0.005~0.04%, Cu: 0.1~0.5%, Si: 0.05~0.5%, Al: 0.01~0.05%, P: 100ppm이하, S: 40ppm이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 표면부는 폴리고날 페라이트와 베이나이트의 혼합상으로 이루어지고, 두께 1/2t ~ 1/4t(여기서, t: 강재두께) 부분은 50부피%이상의 침상형 페라이트 및 50부피%이하의 베이나이트로 이루어지고, 강재 전체 두께에서 베이나이트(bainite) 단상조직를 갖는 영역의 분율이 20%이하이고, 중심부 미세조직의 고경각 경계를 가지는 입도가 평균 20마이크로미터 이하인 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet contains 0.03 to 0.09% of C, 1.4 to 2.2% of Mn, 0.2 to 0.9% of Ni, 0.005 to 0.05% of Nb, 0.005 to 0.04% of Ti, 0.5 to 0.5%, Al: 0.01 to 0.05%, P: not more than 100 ppm, S: not more than 40 ppm, and the balance of Fe and other unavoidable impurities. The surface portion is a mixed phase of polygonal ferrite and bainite, 1 / 4t (where, t: steel material thickness) portion is composed of 50% by volume or more acicular type ferrite and 50% by volume or less of bainite, and the fraction of the region having a bainite single- Or less and an average grain size of 20 micrometers or less with a high-hardness boundary of the center microstructure, is excellent in brittle crack propagation resistance.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 강재의 항복강도는 500MPa 이상인 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재.
The superfine steel material according to claim 1, wherein the yield strength of the steel is 500 MPa or more and is excellent in brittle crack propagation resistance.
제1항에 있어서, 상기 강재의 중심부 충격천이 온도가 -40℃이하인 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재.
The superfine steel material according to claim 1, wherein the steel material has a brittle crack propagation resistance of not more than -40 캜 at a central portion shock transition temperature.
제1항에 있어서, 상기 강재의 두께는 50mm이상인 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재.
The steel material according to claim 1, wherein the steel has a thickness of 50 mm or more and is excellent in brittle crack propagation resistance.
중량%로, C: 0.03~0.09%, Mn: 1.4~2.2%, Ni: 0.2~0.9%, Nb: 0.005~0.05%, Ti: 0.005~0.04%, Cu: 0.1~0.5%, Si: 0.05~0.5%, Al: 0.01~0.05%, P: 100ppm이하, S: 40ppm이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1150~1000℃의 온도로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 1150~900℃의 온도에서 조압연하는 단계;
상기 조압연된 바(Bar)를 냉각수단을 활용하여 냉각하는 단계;
상기 냉각된 바를 표면 기준으로 Ac3 온도 이상으로 복열시키는 단계;
상기 복열된 바를 1/4t 기준으로 Ar3 이상의 온도에서 마무리 압연하는 단계; 및 마무리 압연 후, 3℃/s 이상의 냉각속도로 600℃이하의 온도로 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 조압연된 바의 냉각은 바의 표면부는 Ac3 미만의 온도를 갖고, 1/4t(여기서, t는 바 두께)영역은 마무리 압연 시작온도보다 50℃이상 높은 온도를 갖도록 실시되는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet contains 0.03 to 0.09% of C, 1.4 to 2.2% of Mn, 0.2 to 0.9% of Ni, 0.005 to 0.05% of Nb, 0.005 to 0.04% of Ti, Reheating the steel slab containing Fe, Fe, and other unavoidable impurities to a temperature of 1150 to 1000 캜; 0.5 to 0.5%; Al: 0.01 to 0.05%; P: not more than 100 ppm;
Subjecting the reheated slab to rough rolling at a temperature of 1150 to 900 캜;
Cooling the roughly rolled bar using a cooling means;
Recovering the cooled bar to an Ac3 temperature or higher on a surface basis;
Finishing the reheated bar at a temperature of Ar3 or higher on a 1/4 t basis; And cooling the rolled bar to a temperature of not more than 600 DEG C at a cooling rate of not less than 3 DEG C / s after the finish rolling, wherein the surface portion of the bar has a temperature of less than Ac3, , and t is the bar thickness) region is 50 ° C or more higher than the finish rolling starting temperature.
제6항에 있어서, 상기 강재의 두께는 50mm이상인 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the steel has a thickness of 50 mm or more and is excellent in brittle crack propagation resistance.
제6항에 있어서, 상기 복열시키는 단계에서 복열된 바의 표면온도는 Ac3 + 20℃ ~ Ac3 + 70℃인 것을 특징으로 하는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
[7] The method of claim 6, wherein the surface temperature of the rebar in the reheating step is Ac3 + 20 deg. C to Ac3 + 70 deg. C, wherein the brittle crack propagation resistance is excellent.
제6항에 있어서, 상기 바를 냉각하는 단계에서, 바의 표면부에 베이나이트 상(phase), 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합 상이 생성되는 것을 특징으로 하는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
The method of claim 6, wherein in the step of cooling the bar, a bainite phase, an acicular ferrite phase, or a mixed phase thereof is formed on the surface portion of the bar. Way.
제9항에 있어서, 냉각된 바를 복열시키는 단계에서, 표면부의 베이나이트 상, 침상 페라이트 상 또는 이들의 혼합 상이 오스테나이트로 역변태되는 것을 특징으로 하는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
The method according to claim 9, wherein the bainite phase of the surface portion, the acicular ferrite phase, or the mixed phase thereof is reversely transformed into austenite in the step of reheating the cooled bar, .
제10항에 있어서, 상기 역변태된 오스테나이트의 입도는 50 마이크로 미터(㎛)이하인 것을 특징으로 하는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
The method of claim 10, wherein the grain size of the austenite is less than 50 micrometers (탆).
제6항에 있어서, 상기 조압연된 바의 냉각 시, 냉각속도는 1/4t 기준으로 1~10℃/s(초)인 것을 특징으로 하는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the cooling rate of the roughly rolled bars is 1 to 10 占 폚 / s (sec) on the basis of 1 / 4t.
제6항에 있어서, 상기 조압연된 바의 냉각 시, 냉각속도는 1/4t 기준으로 2~5℃/s(초)인 것을 특징으로 하는 취성균열전파 저항성이 우수한 극후물 강재의 제조방법.The method of claim 6, wherein the cooling rate of the roughly rolled bar is 2 to 5 占 폚 / s (sec) on a 1/4 t basis.
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