KR101989251B1 - Structural steel and method of manufacturing the same - Google Patents

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이태호
홍성호
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현대제철 주식회사
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Abstract

According to the present invention, provided is a structural steel comprising: 0.08-0.16 wt% of carbon (C); 0.25-0.35 wt% of silicon (Si); 1.4-1.6 wt% of manganese (Mn); 0.02-0.05 wt% of solid solution aluminum (S-Al); 0.025-0.035 wt% of niobium (Nb); 0.01-0.02 wt% of titanium (Ti); 0.05-0.15 wt% of copper (Cu); 0.05-0.15 wt% of nickel (Ni); and the remaining consisting of iron (Fe) and unavoidable impurities, and the final structure being a ferrite and pearlite structure. Therefore, the present invention has excellent weldability and is capable of guaranteeing a material after a post weld heat treatment (PWHT).

Description

구조용 강재 및 그 제조방법{STRUCTURAL STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Structural steel and its manufacturing method {STRUCTURAL STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 구조용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a structural steel material and a method for manufacturing the same.

각국의 에너지정책 변화와 유럽 지역의 스마트 그리드 계획과 같은 신재생 에너지에 대한 전 세계적 관심으로 인하여 풍력발전 산업은 지속적으로 성장될 것으로 전망되고 있다. 따라서 풍력발전기의 제작도 지속적으로 이루어질 것으로 예상된다. 근래에는 용접구조물의 대형화와 더불어 안전성이 더욱 요구됨에 따라 풍력발전기 타워 제작용 강재도 고강도 및 인성이 우수한 소재가 설계되고 있다. 풍력타워 제작에 사용되는 강재는 일반적으로 용접과정과 용접후열처리(PWHT)를 거치게 된다. 용접 과정을 용이하게 하기 위해서는 용접성에 큰 영향을 미치는 합금원소를 줄여야 하지만 강도하락의 원인이 되어 규격 미달이 될 가능성이 높다. 또한 용접후열처리 과정까지 거치게 되다면, 강도 하락 및 충격값 하락의 원인이 되게 된다. The wind power industry is expected to continue to grow due to the global interest in renewable energy, such as changes in energy policy in each country and smart grid plans in Europe. Therefore, the production of wind power generators is also expected to continue. Recently, as the size of the welded structure is increased and safety is further demanded, materials for high strength and toughness are also designed for steel for wind turbine tower manufacturing. Steels used to manufacture wind towers are generally subjected to welding and post-weld heat treatment (PWHT). In order to facilitate the welding process, it is necessary to reduce the alloying elements which have a great influence on the weldability, but it is highly likely to fall short of the specification due to the drop in strength. In addition, if the post-weld heat treatment is performed, it may cause a drop in strength and a drop in impact value.

선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2012-0063199호(공개일 : 2012.06.15, 발명의 명칭 : 강도 및 충격인성이 우수한 강재 및 그 제조방법)가 있다.The prior art is the Republic of Korea Patent Publication No. 2012-0063199 (published: 2012.06.15, the name of the invention: steel and excellent strength and impact toughness and its manufacturing method).

본 발명은 용접성이 우수하고 용접후열처리(PWHT) 후 재질 보증이 가능한 강재 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides a steel material and a method of manufacturing the same which are excellent in weldability and capable of guaranteeing a material after welding after heat treatment (PWHT).

본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 강재는, 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 %, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 %, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.02 ~ 0.05 %, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.035 %, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 %, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.15 %, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.15 % 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 포함한다. Structural steel according to an embodiment of the present invention, in weight%, carbon (C): 0.08 ~ 0.16%, silicon (Si): 0.25 ~ 0.35%, manganese (Mn): 1.4 ~ 1.6%, solid solution aluminum (S Al: 0.02 to 0.05%, niobium (Nb): 0.025 to 0.035%, titanium (Ti): 0.01 to 0.02%, copper (Cu): 0.05 to 0.15%, nickel (Ni): 0.05 to 0.15%, and the rest It consists of iron (Fe) and unavoidable impurities, and the final structure includes ferrite and pearlite structure.

상기 구조용 강재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 탄소(C), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. The structural steel may include carbon (C), manganese (Mn), copper (Cu), and nickel (Ni) in a range satisfying Equation 1 below.

수학식 1 : 0 < [C] + [Mn]/6 + ([Cu] + [Ni])/15 ≤ 0.39Equation 1: 0 <[C] + [Mn] / 6 + ([Cu] + [Ni]) / 15 ≤ 0.39

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)Where [] is the weight percent of each element

상기 구조용 강재는 결정립의 평균 크기가 10 ~ 15 ㎛ 일 수 있다. The structural steel may have an average size of 10 to 15 μm of grains.

상기 구조용 강재는, 항복강도가 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 355 MPa 이상이며, 인장강도가 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 490 MPa 이상이고, -20℃에서의 평균 샤르피 충격 에너지(Charpy Impact Energy)가 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 270J 이상일 수 있다. The structural steel has a yield strength of at least 355 MPa before and after PWHT, and a tensile strength of at least 490 MPa before and after PWHT, and an average Charpy impact energy at -20 ° C. Impact Energy) may be greater than or equal to 270J before and after post-weld heat treatment (PWHT).

본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 강재의 제조방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 %, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 %, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.02 ~ 0.05 %, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.035 %, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 %, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.15 %, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.15 % 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 후판 주조재를 제공하는 단계; (b) 상기 주조재를 1040 내지 1120 ℃의 온도에서 재가열하는 단계; 및 (c) 상기 재가열된 주조재를 마무리압연온도가 800 내지 840 ℃인 조건으로 압연하는 단계;를 포함한다. Method for producing a structural steel according to an embodiment of the present invention is (a) wt%, carbon (C): 0.08 ~ 0.16%, silicon (Si): 0.25 ~ 0.35%, manganese (Mn): 1.4 ~ 1.6% , Solid solution aluminum (S-Al): 0.02 ~ 0.05%, niobium (Nb): 0.025 ~ 0.035%, titanium (Ti): 0.01 ~ 0.02%, copper (Cu): 0.05 ~ 0.15%, nickel (Ni): 0.05 Providing a thick plate casting comprising 0.15% and the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities; (b) reheating the cast material at a temperature of 1040 to 1120 ° C .; And (c) rolling the reheated cast material under a condition in which a finish rolling temperature is 800 to 840 ° C.

상기 구조용 강재의 제조방법에서, 상기 (a) 단계에서 상기 주조재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 탄소(C), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the structural steel, the cast material in the step (a) may include carbon (C), manganese (Mn), copper (Cu) and nickel (Ni) in a range satisfying the following equation (1). .

수학식 1 : 0 < [C] + [Mn]/6 + ([Cu] + [Ni])/15 ≤ 0.39Equation 1: 0 <[C] + [Mn] / 6 + ([Cu] + [Ni]) / 15 ≤ 0.39

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)Where [] is the weight percent of each element

상기 구조용 강재의 제조방법의 상기 (c) 단계에서 상기 마무리압연온도는 (A3 + 20)℃ 이하일 수 있다. In the step (c) of the manufacturing method of the structural steel, the finishing rolling temperature may be (A3 + 20) ° C or less.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접성이 우수하고 용접후열처리(PWHT) 후 재질 보증이 가능한 강재 및 그 제조방법을 구현할 수있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to implement a steel material and a method of manufacturing the same, which are excellent in weldability and guarantee material after welding PWHT. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 구조용 강재의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실험예에 따른 공정 방법을 개요적으로 도해한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실험예에서 용접후열처리(PWHT)의 열처리 공정을 도해한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실험예 중 비교예2에 의한 구조용 강재의 결정립 양상을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실험예 중 실시예2에 의한 구조용 강재의 결정립 양상을 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실험예 중 비교예2에 의한 구조용 강재의 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지를 온도 구간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실험예 중 실시예2에 의한 구조용 강재의 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지를 온도 구간에 따라 나타낸 그래프이다.
1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a structural steel according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically illustrating a processing method according to a first experimental example of the present invention.
3 is a diagram illustrating a heat treatment process of post-weld heat treatment (PWHT) in the second experimental example of the present invention.
Figure 4 is a photograph of the crystal grains of the structural steel according to Comparative Example 2 of the second experimental example of the present invention.
FIG. 5 is a photograph of a crystal grain of structural steel according to Example 2 of a second experimental example of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a graph showing Charpy impact energy before and after post-welding heat treatment (PWHT) of structural steel according to Comparative Example 2 of a second experimental example of the present invention according to a temperature section.
7 is a graph showing Charpy impact energy before and after post-welding heat treatment (PWHT) of structural steel according to Example 2 of the second experimental example of the present invention according to the temperature section.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 구조용 강재 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a structural steel and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The terms to be described below are terms properly selected in consideration of functions in the present invention, and the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

풍력발전기는 용접구조물의 대형화와 더불어 안전성이 더욱 요구됨에 따라 풍력발전기 타워 제작용 강재도 고강도 및 인성이 우수한 소재가 설계되고 있다. 일반적으로 후강판은 고강도 및 후육화가 진행됨에 따라 탄소당량이 증가하는 경향이 있어서 인성의 확보가 어려워진다. 그럼에도 불구하고, 용접이 주 공정인 풍력타워 제작에 사용되는 구조용 강판의 경우, 낮은 탄소당량(Ceq)과 더불어 -20℃에서의 안정적인 샤르피 흡수 에너지 (Charpy absorbed energy) 확보가 요구된다. 그러나 지금까지 알려진 성분계로는 용접후열처리(PWHT) 전후 재질에서 요구되는 스펙에 하한 근접하거나 미달에 가까운 결과만 확인할 수 있다. As wind turbines require more safety along with larger welded structures, materials for high strength and toughness are being designed for steel for wind turbine tower fabrication. In general, the thick steel sheet tends to increase the carbon equivalent as the high strength and thickening progresses, making it difficult to secure toughness. Nevertheless, in the case of structural steel sheets used in the production of wind towers, where welding is the main process, it is necessary to secure stable Charpy absorbed energy at -20 ° C with low carbon equivalent (Ceq). However, components known to date can only confirm results near or below the lower specification required for materials before and after PWHT.

본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 강재 및 그 제조방법에 의하면 합금성분의 설계와 제조공정의 변경을 통하여 탄소당량을 제어하여 용접성을 개선하고 용접후열처리(PWHT) 후 재질보증을 확보하였는 바, 이하에서 이를 설명한다. According to the structural steel and the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, by controlling the carbon equivalent by changing the design and manufacturing process of the alloy component to improve the weldability and to ensure the material warranty after post-weld heat treatment (PWHT), This will be described below.

강재Steel

본 발명의 일 실시예에 따르는 구조용 강재는, 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 %, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 %, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.02 ~ 0.05 %, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.035 %, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 %, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.15 %, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.15 % 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다. 상기 강재의 최종조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 포함한다. 상기 강재에서 결정립의 평균 크기는 10 ~ 15 ㎛ 일 수 있다. Structural steel according to an embodiment of the present invention, in weight%, carbon (C): 0.08 ~ 0.16%, silicon (Si): 0.25 ~ 0.35%, manganese (Mn): 1.4 ~ 1.6%, solid solution aluminum (S Al: 0.02 to 0.05%, niobium (Nb): 0.025 to 0.035%, titanium (Ti): 0.01 to 0.02%, copper (Cu): 0.05 to 0.15%, nickel (Ni): 0.05 to 0.15%, and the rest It consists of iron (Fe) and unavoidable impurities. The final structure of the steel includes ferrite and pearlite structures. The average size of the grains in the steel may be 10 ~ 15 ㎛.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the structural steel according to an embodiment of the present invention will be described.

탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 중량%Carbon (C): 0.08 ~ 0.16 wt%

탄소의 함량이 0.08 중량% 미만이면 탄화물을 충분히 형성시킬 수 없어 강도를 확보할 수 없게 된다. 그러나, 탄소의 함량이 0.16 중량%를 초과하게 되면 인성 및 연성의 열화가 현저하게 된다. 또한, 용접용 강 구조물로 사용되는 후판재의 경우에는 용접성을 위해 탄소의 범위를 0.08 ~ 0.16 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.If the content of carbon is less than 0.08% by weight, carbides cannot be formed sufficiently and strength cannot be secured. However, when the content of carbon exceeds 0.16% by weight, the deterioration of toughness and ductility becomes remarkable. In addition, in the case of a thick plate used as a steel structure for welding, it is preferable to limit the range of carbon to 0.08 to 0.16% by weight for weldability.

실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 중량%Silicon (Si): 0.25 ~ 0.35 wt%

실리콘은 탈산제로 사용되며 강도 향상 효과가 있어 유용하지만, 0.35 중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 저온인성을 저하시키며 동시에 용접성도 악화시킨다. 한편, 0.25 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 탈산 효과가 불충분하게 되므로, 실리콘의 함량은 0.25 ~ 0.35 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.Silicone is used as a deoxidizer and has a strength improving effect, but when added in excess of 0.35% by weight, the low temperature toughness and the weldability also deteriorate. On the other hand, when added in less than 0.25% by weight is insufficient deoxidation effect, silicon content is preferably limited to 0.25 ~ 0.35% by weight.

망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%Manganese (Mn): 1.4 ~ 1.6 wt%

망간은 고용강화에 의해 강도를 향상시키는 유용한 원소이므로 1.4 중량% 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 1.6 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 경화능의 증가로 인해 용접부의 인성을 크게 저하시키므로, 상기 망간의 함량은 1.4 ~ 1.6 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.Manganese is a useful element that enhances strength by solid solution strengthening, and therefore it is necessary to add 1.4 wt% or more. However, when the content exceeds 1.6% by weight, the toughness of the weld portion is greatly reduced due to excessive increase in the hardenability, so that the content of manganese is preferably limited to 1.4 to 1.6% by weight.

고용 알루미늄(S-Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%Solid solution aluminum (S-Al): 0.02 ~ 0.05 wt%

고용 알루미늄은 용강을 저렴하게 탈산할 수 있는 원소이므로 0.02 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하나, 0.05 중량%를 초과하는 경우에는 산화물계 개재물이 다량 형성되어 소재의 충격인성을 저해하게 되므로, 고용 알루미늄의 함량은 0.02 ~ 0.05 중량%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.Since solid solution aluminum is an element that can deoxidize molten steel at low cost, it is preferable to add 0.02% by weight or more, but when it exceeds 0.05% by weight, a large amount of oxide inclusions are formed, which impairs the impact toughness of the material. The content is preferably limited to the range of 0.02 to 0.05% by weight.

니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.035 중량%Niobium (Nb): 0.025 to 0.035 wt%

니오븀은 모재 및 용접부의 강도를 향상시킨다. 또한, 제어압연 상향 효과를 유발하여 결정립 미세화에 기여하는 원소이다. 다만, 니오븀의 함량이 0.025 중량% 미만일 경우 이러한 효과를 기대할 수 없으며, 니오븀의 함량이 0.035 중량%를 초과하는 경우 강재의 모서리에 취성균열을 야기할 가능성이 증대되기 때문에, 함유량을 0.025 ~ 0.035 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.Niobium improves the strength of the substrate and the weld. In addition, it is an element that causes a controlled rolling upward effect and contributes to grain refinement. However, this effect cannot be expected when the niobium content is less than 0.025% by weight, and when the niobium content is more than 0.035% by weight, the possibility of brittle cracking at the corners of the steel is increased. It is desirable to limit to%.

티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%Titanium (Ti): 0.01 ~ 0.02 wt%

티타늄은 초기 오스테나이트 결정립 크기를 제어하고 재가열시 결정립의 성장을 억제하여 결정립 미세화를 확보하고 및 저온인성을 크게 향상시키는 원소이다. 다만, 이러한 효과를 발현하기 위하여 티타늄은 0.01 중량% 이상 첨가되어야 한다. 다만, 0.02 중량%를 초과하는 경우에는 연주 노즐의 막힘이나 중심부 정출에 의한 저온인성이 감소되는 문제점이 있으므로, 티타늄의 함량은 0.01 ~ 0.02 중량%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.Titanium is an element that controls the initial austenite grain size and suppresses grain growth upon reheating to secure grain refinement and greatly improve low temperature toughness. However, to express this effect, titanium should be added at least 0.01% by weight. However, if it exceeds 0.02% by weight, there is a problem that the low-temperature toughness due to clogging of the nozzle or crystallization of the central part is reduced, so that the titanium content is preferably limited to 0.01 to 0.02% by weight.

구리(Cu) : 0.05 ~ 0.15 중량%Copper (Cu): 0.05 ~ 0.15 wt%

구리는 모재의 인성 저하를 최소한으로 하면서 동시에 강도를 높일 수 있는 원소이므로, 그 효과가 나타나기 위해서는 0.05 중량% 이상 첨가되어야 한다. 한편, 0.15 중량%를 초과하는 경우에는 제품 표면 품질을 크게 저해하므로, 상기 구리의 함량은 0.05 ~ 0.15 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.Copper is an element that can increase the strength while minimizing the decrease in toughness of the base metal, so it must be added at least 0.05% by weight in order to exhibit the effect. On the other hand, if it exceeds 0.15% by weight significantly inhibits the product surface quality, the copper content is preferably limited to 0.05 ~ 0.15% by weight.

니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.15 중량%Nickel (Ni): 0.05 ~ 0.15 wt%

니켈은 모재의 강도와 인성을 동시에 향상시킬수 있는 원소이며, 그 효과가 나타나기 위해서는 0.05 중량% 이상 첨가되어야 한다. 다만, 니켈은 고가의 원소이므로 0.15 중량%를 초과하는 경우에는 경제성이 저하되며, 용접성 열화의 문제점도 가지게 된다. 따라서, 니켈의 함량은 0.05 ~ 0.15 중량%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.Nickel is an element that can improve the strength and toughness of the base material at the same time, and must be added at least 0.05% by weight in order to exhibit the effect. However, since nickel is an expensive element, when it exceeds 0.15% by weight, the economical efficiency is lowered, and the weldability is deteriorated. Therefore, the content of nickel is preferably limited to the range of 0.05 to 0.15% by weight.

나아가, 상기 강재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 탄소(C), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.Furthermore, the steel may include carbon (C), manganese (Mn), copper (Cu), and nickel (Ni) in a range satisfying Equation 1 below.

수학식 1 : 0 < [C] + [Mn]/6 + ([Cu] + [Ni])/15 ≤ 0.39Equation 1: 0 <[C] + [Mn] / 6 + ([Cu] + [Ni]) / 15 ≤ 0.39

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)Where [] is the weight percent of each element

수학식 1에서 표현되는 “[C] + [Mn]/6 + ([Cu] + [Ni])/15”는 탄소당량으로 이해될 수 있는 바, 상기 탄소당량이 0.39를 초과하는 경우 용접 과정에서 강도가 현저하게 하락하게 되며, 압연 후 기재 내의 탄화물이 많아지게 되어 인성이 저하되는 현상이 현저하게 나타난다. “[C] + [Mn] / 6 + ([Cu] + [Ni]) / 15” expressed in Equation 1 can be understood as a carbon equivalent. When the carbon equivalent exceeds 0.39, the welding process The strength is markedly decreased at, and the carbides in the substrate increase after rolling, resulting in a drop in toughness.

상술한 합금 조성을 가지는 강재의 최종조직은 최종조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 포함한다. 또한, 상기 구조용 강재는 결정립의 평균 크기가 10 ~ 15 ㎛ 일 수 있다. 상기 구조용 강재는, 항복강도가 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 355 MPa 이상이며, 인장강도가 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 490 MPa 이상이고, -20℃에서의 평균 샤르피 충격 에너지(Charpy Impact Energy)가 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 270J 이상일 수 있다. The final structure of the steel material having the above-described alloy composition includes a ferrite and a pearlite structure. In addition, the structural steel may have an average size of the crystal grains of 10 ~ 15 ㎛. The structural steel has a yield strength of at least 355 MPa before and after PWHT, and a tensile strength of at least 490 MPa before and after PWHT, and an average Charpy impact energy at -20 ° C. Impact Energy) may be greater than or equal to 270J before and after post-weld heat treatment (PWHT).

구조용 강재의 제조방법Manufacturing method of structural steel

본 발명의 일 실시예에 의한 구조용 강재의 제조방법을 이하에서 상술한다.Hereinafter, a method of manufacturing structural steel according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 구조용 강재의 제조방법을 도해하는 순서도이다. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a structural steel according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르는 구조용 강재의 제조방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 %, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 %, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.02 ~ 0.05 %, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.035 %, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 %, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.15 %, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.15 % 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 후판 주조재를 제공하는 단계(S100); (b) 상기 주조재를 1040 내지 1120 ℃의 온도에서 재가열하는 단계(S200); 및 (c) 상기 재가열된 주조재를 마무리압연온도가 800 내지 840 ℃인 조건으로 압연하는 단계(S300);를 포함한다. Method for producing a structural steel according to an embodiment of the present invention is (a) wt%, carbon (C): 0.08 ~ 0.16%, silicon (Si): 0.25 ~ 0.35%, manganese (Mn): 1.4 ~ 1.6% , Solid solution aluminum (S-Al): 0.02 ~ 0.05%, niobium (Nb): 0.025 ~ 0.035%, titanium (Ti): 0.01 ~ 0.02%, copper (Cu): 0.05 ~ 0.15%, nickel (Ni): 0.05 Providing a thick plate casting material consisting of 0.15% and the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities (S100); (b) reheating the cast material at a temperature of 1040 to 1120 ° C. (S200); And (c) rolling the reheated cast material under a condition that a finish rolling temperature is 800 to 840 ° C. (S300).

상기 (a) 단계(S100)에서 상술한 조성을 갖는 주조재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 탄소(C), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. The cast material having the composition described above in step (a) S100 may include carbon (C), manganese (Mn), copper (Cu), and nickel (Ni) in a range satisfying Equation 1 below.

수학식 1 : 0 < [C] + [Mn]/6 + ([Cu] + [Ni])/15 ≤ 0.39Equation 1: 0 <[C] + [Mn] / 6 + ([Cu] + [Ni]) / 15 ≤ 0.39

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%) Where [] is the weight percent of each element

상기 (c) 단계(S300)에서 압연은 재결정종료온도보다 높은 온도구간인 재결정영역에서 1차 진행한 후, 상기 재결정종료온도보다 낮은 온도구간인 미재결정영역에서 2차 진행할 수 있으며, 마무리압연온도는 (A3 + 20)℃ 이하로 관리하는 것이 필요할 수 있다. In the step (c) (S300), the rolling may proceed first in the recrystallization zone, which is a temperature section higher than the recrystallization end temperature, and then may proceed secondly in the unrecrystallized zone, which is a temperature section lower than the recrystallization end temperature, and finish rolling temperature. It may be necessary to control below (A3 + 20) ° C.

상술한 구조용 강재의 제조방법에 의하면, 탄소 함량의 감소 및 니오븀과 티타늄 성분의 첨가를 제강 단계에서 적용하여 강재의 결정립 크기를 미세화하고 충격인성을 향상시키며, 입계의 결합력을 강화시킨다. 나아가, 압연법을 제어하여 결정립 크기의 미세화에 기여하였다. According to the above-described method for manufacturing structural steel, the reduction of carbon content and the addition of niobium and titanium components are applied in the steelmaking step to refine the grain size of the steel, improve impact toughness, and enhance the binding strength of grain boundaries. Furthermore, the rolling method was controlled to contribute to the refinement of grain size.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred experimental examples are provided to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

제 1 실험예Experimental Example 1

CC SiSi MnMn S-AlS-Al NbNb TiTi CuCu NiNi Ceq.Ceq. 비교예1Comparative Example 1 0.1550.155 0.40.4 1.51.5 0.030.03 -- -- 0.10.1 0.10.1 0.4180.418 실시예1Example 1 0.1210.121 0.2880.288 1.4571.457 0.0410.041 0.0280.028 0.0160.016 0.0950.095 0.090.09 0.3760.376

재가열온도(℃)Reheating Temperature (℃) 마무리압연온도(℃)Finish rolling temperature (℃) 제어냉각Control cooling 압하율(%)Rolling reduction (%) 비교예1Comparative Example 1 11501150 870870 공냉Air cooling 4545 실시예1Example 1 11201120 820820 공냉Air cooling 4545

표 1은 본 발명의 제 1 실험예에 따른 주조재의 조성을 나타낸 표이다. 표 2는 본 발명의 제 1 실험예에 따른 공정방법을 나타낸 표이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실험예에 따른 공정방법을 개요적으로 도해한 도면이다. Table 1 is a table showing the composition of the casting material according to the first experimental example of the present invention. Table 2 is a table showing a processing method according to the first experimental example of the present invention, Figure 2 is a diagram schematically illustrating the processing method according to the first experimental example of the present invention.

표 1, 표 2 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 비교예1에 따른 시편은, 중량%로, 탄소(C) : 0.155 %, 실리콘(Si) : 0.4 %, 망간(Mn) : 1.5 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.03 %, 구리(Cu) : 0.1 %, 니켈(Ni) : 0.1 % 및 잔부가 철(Fe)로 이루어진 주조재를 재가열온도(SRT)가 1150 ℃인 조건으로 재가열한 후, 마무리압연온도(FRT)가 870 ℃인 조건으로 압연하고 공냉함으로써 구현한 구조용 강재이다. 상기 압연은 재결정종료온도보다 높은 온도구간인 재결정영역에서 1차 진행한 후, 상기 재결정종료온도보다 낮은 온도구간인 미재결정영역에서 2차 진행하였으며, 압하율은 45%인 조건으로 수행하였다. Referring to Table 1, Table 2 and Figure 2, the specimen according to Comparative Example 1 of the present invention, by weight, carbon (C): 0.155%, silicon (Si): 0.4%, manganese (Mn): 1.5% , Casting aluminum alloy (S-Al): 0.03%, copper (Cu): 0.1%, nickel (Ni): 0.1% and the balance of iron (Fe) at a reheating temperature (SRT) of 1150 ℃ After reheating, the finish rolling temperature (FRT) is a structural steel material implemented by rolling and air-cooled under a condition of 870 ℃. The rolling was first performed in the recrystallization zone, which is a temperature section higher than the recrystallization end temperature, and then secondly proceeded in the unrecrystallized zone, which is a temperature section lower than the recrystallization end temperature, and the reduction ratio was performed under a condition of 45%.

이에 반하여, 본 발명의 실시예1에 따른 시편은, 중량%로, 탄소(C) : 0.121 %, 실리콘(Si) : 0.288 %, 망간(Mn) : 1.457 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.041 %, 니오븀(Nb) : 0.028 %, 티타늄(Ti) : 0.016 %, 구리(Cu) : 0.095 %, 니켈(Ni) : 0.09 % 및 잔부가 철(Fe)로 이루어진 주조재를 재가열온도(SRT)가 1120 ℃인 조건으로 재가열한 후, 마무리압연온도(FRT)가 820 ℃인 조건으로 압연하고 공냉함으로써 구현한 구조용 강재이다. 상기 압연은 재결정종료온도보다 높은 온도구간인 재결정영역에서 1차 진행한 후, 상기 재결정종료온도보다 낮은 온도구간인 미재결정영역에서 2차 진행하였으며, 압하율은 45%인 조건으로 수행하였다. 특히, 본 실시예1에서는 마무리압연온도와 A3 온도의 차이(△T)가 20℃ 이하로 관리하였다. In contrast, the specimen according to Example 1 of the present invention, in weight%, carbon (C): 0.121%, silicon (Si): 0.288%, manganese (Mn): 1.457%, solid solution aluminum (S-Al): 0.041%, Niobium (Nb): 0.028%, Titanium (Ti): 0.016%, Copper (Cu): 0.095%, Nickel (Ni): 0.09% and the remainder of the cast material consisting of iron (Fe) ) Is a structural steel material that is reheated under the condition of 1120 ° C., followed by rolling and air-cooling under the condition that the finish rolling temperature (FRT) is 820 ° C. The rolling was first performed in the recrystallization zone, which is a temperature section higher than the recrystallization end temperature, and then secondly proceeded in the unrecrystallized zone, which is a temperature section lower than the recrystallization end temperature, and the reduction ratio was performed under a condition of 45%. In particular, in Example 1, the difference (ΔT) between the finish rolling temperature and the A3 temperature was controlled to 20 ° C or less.

인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 충격 에너지(J)Impact energy (J) 비교예1Comparative Example 1 492492 361361 38~7638-76 실시예1Example 1 526526 410410 243~275243 ~ 275

표 3은 표 1 및 표 2에 따른 본 발명의 제 1 실험예에서 압연 후의 강재 물성을 나타낸 표이다. 표 3을 참조하면, 표 1 및 표 2에 따른 본 발명의 비교예1의 조건으로 구현한 압연 후의 강재는 항복강도가 361MPa, 인장강도가 492MPa, 충격 에너지(J)가 38 내지 76J이며, 표 1 및 표 2에 따른 본 발명의 실시예1의 조건으로 구현한 압연 후의 강재는 항복강도가 410MPa, 인장강도가 526MPa, 충격 에너지(J)가 243 내지 275J로 나타났다. Table 3 is a table showing the steel properties after rolling in the first experimental example of the present invention according to Table 1 and Table 2. Referring to Table 3, the steel material after rolling implemented under the conditions of Comparative Example 1 of the present invention according to Table 1 and Table 2 has a yield strength of 361 MPa, a tensile strength of 492 MPa, and an impact energy (J) of 38 to 76 J. Steel material after rolling implemented under the conditions of Example 1 of the present invention according to Table 1 and Table 2 showed a yield strength of 410 MPa, a tensile strength of 526 MPa, and an impact energy (J) of 243 to 275 J.

본 발명의 실시예1은 비교예1과 달리 탄소의 함유량이 상대적으로 낮으며, 니오븀과 티타늄을 첨가하되, 니오븀 함량과 티타늄의 함량의 합이 0.055 중량% 이하가 되도록 조절함으로써 결정립 미세화 효과가 향상되어 강도가 상대적으로 높으며 충격 에너지도 상대적으로 높아짐을 확인할 수 있다. Unlike Comparative Example 1, Example 1 of the present invention has a relatively low carbon content, and adds niobium and titanium, but improves the grain refining effect by controlling the sum of the niobium content and the titanium content to be 0.055% by weight or less. It can be seen that the strength is relatively high and the impact energy is relatively high.

제 2 실험예Experimental Example 2

CC SiSi MnMn S-AlS-Al NbNb TiTi CuCu NiNi Ceq.Ceq. 비교예2Comparative Example 2 0.1550.155 0.40.4 1.51.5 0.030.03 -- -- 0.10.1 0.10.1 0.4180.418 실시예2Example 2 0.1210.121 0.2880.288 1.4571.457 0.0410.041 0.0280.028 0.0160.016 0.0950.095 0.090.09 0.3760.376

두께(mm)Thickness (mm) 폭(mm)Width (mm) 재가열온도(℃)Reheating Temperature (℃) 마무리압연온도(℃)Finish rolling temperature (℃) 비교예2Comparative Example 2 6565 25002500 11371137 875875 실시예2Example 2 6565 25002500 11091109 824824

표 4는 본 발명의 제 2 실험예에 따른 주조재의 조성을 나타낸 표이다. 표 5는 본 발명의 제 2 실험예에 따른 공정방법을 나타낸 표이다. Table 4 is a table showing the composition of the casting material according to the second experimental example of the present invention. Table 5 is a table showing a process method according to a second experimental example of the present invention.

표 4 및 표 5를 참조하면, 본 발명의 비교예2에 따른 시편은, 중량%로, 탄소(C) : 0.155 %, 실리콘(Si) : 0.4 %, 망간(Mn) : 1.5 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.03 %, 구리(Cu) : 0.1 %, 니켈(Ni) : 0.1 % 및 잔부가 철(Fe)로 이루어진 두께 65mm, 폭 2500mm인 주조재를 재가열온도(SRT)가 1137 ℃인 조건으로 재가열한 후, 마무리압연온도(FRT)가 875 ℃인 조건으로 압연함으로써 구현한 구조용 강재이다. 상기 압연은 재결정종료온도보다 높은 온도구간인 재결정영역에서 1차 진행한 후, 상기 재결정종료온도보다 낮은 온도구간인 미재결정영역에서 2차 진행하였다. Referring to Table 4 and Table 5, the specimen according to Comparative Example 2 of the present invention, in weight%, carbon (C): 0.155%, silicon (Si): 0.4%, manganese (Mn): 1.5%, solid solution aluminum (S-Al): 0.03%, Copper (Cu): 0.1%, Nickel (Ni): 0.1%, and the remainder of the cast material having a thickness of 65mm and width 2500mm, reheating temperature (SRT) of 1137 ℃ It is a structural steel material implemented by reheating on phosphorus conditions and rolling on the conditions of finishing rolling temperature (FRT) of 875 degreeC. The rolling was first performed in the recrystallization zone, which is a temperature section higher than the recrystallization end temperature, and then secondarily in the unrecrystallized zone, which is a temperature section lower than the recrystallization end temperature.

이에 반하여, 본 발명의 실시예2에 따른 시편은, 중량%로, 탄소(C) : 0.121 %, 실리콘(Si) : 0.288 %, 망간(Mn) : 1.457 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.041 %, 니오븀(Nb) : 0.028 %, 티타늄(Ti) : 0.016 %, 구리(Cu) : 0.095 %, 니켈(Ni) : 0.09 % 및 잔부가 철(Fe)로 이루어진 두께 65mm, 폭 2500mm인 주조재를 재가열온도(SRT)가 1109 ℃인 조건으로 재가열한 후, 마무리압연온도(FRT)가 824 ℃인 조건으로 압연함으로써 구현한 구조용 강재이다. 상기 압연은 재결정종료온도보다 높은 온도구간인 재결정영역에서 1차 진행한 후, 상기 재결정종료온도보다 낮은 온도구간인 미재결정영역에서 2차 진행하였다. 특히, 본 실시예2에서는 마무리압연온도와 A3 온도의 차이(△T)가 20℃ 이하로 관리하였다. In contrast, the specimen according to Example 2 of the present invention, in weight%, carbon (C): 0.121%, silicon (Si): 0.288%, manganese (Mn): 1.457%, solid solution aluminum (S-Al): 0.041%, niobium (Nb): 0.028%, titanium (Ti): 0.016%, copper (Cu): 0.095%, nickel (Ni): 0.09%, and the balance is 65 mm thick, 2500 mm wide, consisting of iron (Fe) It is a structural steel material which was implemented by reheating the ash at a condition of reheating temperature (SRT) of 1109 ° C. and then rolling at a finish rolling temperature (FRT) of 824 ° C. The rolling was first performed in the recrystallization zone, which is a temperature section higher than the recrystallization end temperature, and then secondarily in the unrecrystallized zone, which is a temperature section lower than the recrystallization end temperature. In particular, in Example 2, the difference (ΔT) between the finish rolling temperature and the A3 temperature was controlled to 20 ° C or less.

항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 비교예2Comparative Example 2 PWHT전PWHT exhibition 387387 498498 3131 비교예2Comparative Example 2 PWHT후After PWHT 351351 471471 3030 실시예2Example 2 PWHT전PWHT exhibition 410410 526526 3333 실시예2Example 2 PWHT후After PWHT 389389 497497 3131

표 6은 표 4 및 표 5에 따른 본 발명의 제 2 실험예에서 용접후열처리(PWHT) 전후의 구조용 강재의 물성을 나타낸 표이다. Table 6 is a table showing the physical properties of the structural steel before and after post-weld heat treatment (PWHT) in the second experimental example of the present invention according to Table 4 and Table 5.

먼저, 용접후열처리(PWHT) 공정을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 2 실험예에서 용접후열처리(PWHT)의 열처리 공정을 도해한 도면이다. 도 3을 참조하면, 용접후열처리(PWHT)는 용접 공정에 수반되는 잔류응력을 제거하는 열처리로서, 610℃의 온도에서 145분 동안 유지하는 단계를 포함하는 열처리이다. 400℃ 이상에서 610℃까지 가열속도는 60℃/Hr이고, 610℃에서 유지한 후 냉각속도는 -60℃/Hr이다. First, the post-weld heat treatment (PWHT) process will be described. 3 is a diagram illustrating a heat treatment process of post-weld heat treatment (PWHT) in the second experimental example of the present invention. Referring to FIG. 3, post-weld heat treatment (PWHT) is a heat treatment that removes residual stresses associated with the welding process, and includes heat treatment for 145 minutes at a temperature of 610 ° C. FIG. The heating rate from 400 ° C. to 610 ° C. is 60 ° C./Hr, and the cooling rate is −60 ° C./Hr after holding at 610 ° C.

다시, 표 6을 참조하면, 본 발명의 비교예2의 조건으로 구현한 구조용 강재는 용접후열처리(PWHT) 전의 항복강도가 387MPa이고 용접후열처리(PWHT) 후의 항복강도가 355MPa 보다 작은 351MPa이며, 용접후열처리(PWHT) 전의 인장강도가 498MPa이고 용접후열처리(PWHT) 후의 인장강도가 490MPa 보다 작은 471MPa인 것으로 나타났다. 이에 반하여, 본 발명의 실시예2의 조건으로 구현한 구조용 강재는 용접후열처리(PWHT) 전의 항복강도가 410MPa이고 용접후열처리(PWHT) 후의 항복강도가 355MPa 보다 큰 389MPa이며, 용접후열처리(PWHT) 전의 인장강도가 526MPa이고 용접후열처리(PWHT) 후의 인장강도가 490MPa 보다 큰 497MPa인 것으로 나타났다. Referring back to Table 6, the structural steel material implemented under the conditions of Comparative Example 2 of the present invention has a yield strength of 387 MPa before PWHT and a yield strength of 351 MPa less than 355 MPa after PWHT. It was found that the tensile strength before PWHT was 498 MPa and the tensile strength after PWHT was 471 MPa less than 490 MPa. In contrast, the structural steel material implemented under the conditions of Example 2 of the present invention has a yield strength of 410 MPa before PWHT and a yield strength of 389 MPa greater than 355 MPa after PWHT, and PWHT Tensile strength before) was 526 MPa and tensile strength after post-weld heat treatment (PWHT) was 497 MPa greater than 490 MPa.

도 4는 표 4 및 표 5에 따른 본 발명의 제 2 실험예 중 비교예2에 의한 구조용 강재의 결정립 양상을 촬영한 사진이고, 도 5는 표 4 및 표 5에 따른 본 발명의 제 2 실험예 중 실시예2에 의한 구조용 강재의 결정립 양상을 촬영한 사진이다. 4 is a photograph of the crystal grains of the structural steel according to Comparative Example 2 of the second experimental example of the present invention according to Table 4 and Table 5, Figure 5 is a second experiment of the present invention according to Table 4 and Table 5 It is the photograph which photographed the crystal grain shape of the structural steel by Example 2 among examples.

도 4를 참조하면, 본 발명의 비교예2에 따른 구조용 강재는 최종조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 포함하되, 결정립의 평균 크기가 50 ~ 60 ㎛ 인 것으로 나타났다. 이에 반하여, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예2에 따른 구조용 강재는 최종조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 포함하되, 결정립의 평균 크기가 10 ~ 15 ㎛ 인 것으로 나타났는 바, 결정립이 상대적으로 더 미세함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, the structural steel according to Comparative Example 2 of the present invention includes a ferrite and a pearlite structure, but the average grain size was found to be 50 to 60 μm. On the contrary, referring to FIG. 5, the structural steel according to Example 2 of the present invention includes ferrite and pearlite tissues, but the average grain size was found to be 10 to 15 μm. More fineness can be seen.

표 7과 도 6은 본 발명의 상기 제 2 실험예 중 비교예2에 의한 구조용 강재의 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지를 온도 구간에 따라 나타낸 표와 그래프이고, 표 8과 도 7은 본 발명의 상기 제 2 실험예 중 실시예2에 의한 구조용 강재의 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지를 온도 구간에 따라 나타낸 표와 그래프이다. Table 7 and FIG. 6 are tables and graphs showing Charpy impact energy before and after post-welding heat treatment (PWHT) of structural steel according to Comparative Example 2 of the second experimental example of the present invention according to a temperature section. Tables 8 and 7 Is a table and graph showing Charpy impact energy before and after post-welding heat treatment (PWHT) of the structural steel according to Example 2 of the second experimental example of the present invention according to the temperature section.

온도(℃)Temperature (℃) 충격치1(J)Impact value 1 (J) 충격치2(J)Impact value 2 (J) 충격치3(J)Impact value 3 (J) 충격치평균(J)Impact value average (J) 비교예2Comparative Example 2 PWHT전PWHT exhibition -0-0 195195 203203 277277 225225 비교예2Comparative Example 2 PWHT전PWHT exhibition -20-20 184184 164164 201201 183183 비교예2Comparative Example 2 PWHT전PWHT exhibition -40-40 168168 157157 125125 150150 비교예2Comparative Example 2 PWHT전PWHT exhibition -50-50 136136 114114 9696 115115 비교예2Comparative Example 2 PWHT전PWHT exhibition -60-60 2828 4646 122122 6565 비교예2Comparative Example 2 PWHT후After PWHT -0-0 173173 194194 234234 200200 비교예2Comparative Example 2 PWHT후After PWHT -20-20 5151 134134 187187 124124 비교예2Comparative Example 2 PWHT후After PWHT -40-40 123123 3737 137137 9999 비교예2Comparative Example 2 PWHT후After PWHT -50-50 5151 2323 3737 3737 비교예2Comparative Example 2 PWHT후After PWHT -60-60 3838 1616 2727 2727

온도(℃)Temperature (℃) 충격치1(J)Impact value 1 (J) 충격치2(J)Impact value 2 (J) 충격치3(J)Impact value 3 (J) 충격치평균(J)Impact value average (J) 실시예2Example 2 PWHT전PWHT exhibition -0-0 281281 278278 284284 281281 실시예2Example 2 PWHT전PWHT exhibition -20-20 273273 291291 277277 280280 실시예2Example 2 PWHT전PWHT exhibition -40-40 280280 244244 267267 264264 실시예2Example 2 PWHT전PWHT exhibition -50-50 268268 241241 246246 252252 실시예2Example 2 PWHT전PWHT exhibition -60-60 245245 213213 224224 227227 실시예2Example 2 PWHT후After PWHT -0-0 252252 265265 268268 262262 실시예2Example 2 PWHT후After PWHT -20-20 280280 282282 261261 274274 실시예2Example 2 PWHT후After PWHT -40-40 264264 274274 263263 267267 실시예2Example 2 PWHT후After PWHT -50-50 199199 189189 222222 203203 실시예2Example 2 PWHT후After PWHT -60-60 194194 162162 224224 193193

도 6, 도 7과 표 7, 표 8을 함께 참조하면, 본 발명의 비교예2의 경우 용접후열처리(PWHT) 전후의 실적이 온도가 내려감에 따라 급격히 하락하는 결과를 확인할 수 있는 반면에 본 발명의 실시예2의 경우 용접후열처리(PWHT) 이후에도 양호한 결과를 확인할 수 있다. 6, 7 and Table 7, Table 8, in the case of Comparative Example 2 of the present invention, the results before and after the post-weld heat treatment (PWHT) can be confirmed that the result of the sharp drop as the temperature decreases In the case of Example 2 of the invention it can be confirmed a good result even after the post-weld heat treatment (PWHT).

구체적으로 살펴보면, 본 발명의 비교예2에서 용접후열처리(PWHT) 전의 샤르피 충격 에너지 보다 본 발명의 실시예2에서 용접후열처리(PWHT) 전의 샤르피 충격 에너지가 각각의 온도에서 상대적으로 더 높음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 비교예2에서 용접후열처리(PWHT) 후의 샤르피 충격 에너지 보다 본 발명의 실시예2에서 용접후열처리(PWHT) 후의 샤르피 충격 에너지가 각각의 온도에서 상대적으로 더 높음을 확인할 수 있다. Specifically, it was confirmed that the Charpy impact energy before the post-weld heat treatment (PWHT) in Example 2 of the present invention is relatively higher at each temperature than the Charpy impact energy before the post-weld heat treatment (PWHT) in Comparative Example 2 of the present invention. Can be. In addition, it can be seen that the Charpy impact energy after the post-weld heat treatment (PWHT) in Example 2 of the present invention is relatively higher at each temperature than the Charpy impact energy after the post-weld heat treatment (PWHT) in Comparative Example 2 of the present invention. .

나아가, 본 발명의 비교예2에서 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지의 차이값 보다 본 발명의 실시예2에서 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지의 차이값이 상대적으로 더 작음을 확인할 수 있다. 즉, 비교예2 보다 실시예2에서 용접후열처리(PWHT) 전후의 샤르피 충격 에너지의 변동폭이 상대적으로 더 작음을 확인할 수 있다. Furthermore, in Comparative Example 2 of the present invention, the difference value of Charpy impact energy before and after post-welding heat treatment (PWHT) in Example 2 of the present invention is relatively smaller than the difference value of Charpy impact energy before and after post-welding heat treatment (PWHT). can confirm. That is, in Example 2 than the comparative example 2 it can be seen that the variation of the Charpy impact energy before and after the post-weld heat treatment (PWHT) is relatively smaller.

한편, 본 발명의 비교예2에서 -20℃의 샤르피 충격 에너지(Charpy Impact Energy)는 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 270J 보다 작은 183J 및 124J임에 반하여, 본 발명의 실시예2에서 -20℃의 평균 샤르피 충격 에너지(Charpy Impact Energy)는 용접후열처리(PWHT) 전후에서 각각 270J 보다 큰 280J 및 274J임을 확인할 수 있다. 즉, 비교예2 보다 실시예2에서 구현된 구조용 강재가 저온인성이 더 우수함을 알 수 있다. Meanwhile, in Comparative Example 2 of the present invention, Charpy Impact Energy of -20 ° C is 183J and 124J smaller than 270J before and after PWHT, and -20 in Example 2 of the present invention. The average Charpy Impact Energy of ° C is 280J and 274J, which is greater than 270J before and after PWHT. That is, it can be seen that the structural steels implemented in Example 2 are more excellent in low temperature toughness than Comparative Example 2.

지금까지 본 발명의 실시예에 의한 구조용 강재 및 그 제조방법을 설명하였다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기존 성분계에 탄소의 함유량을 감소시키고, 니오븀과 티타늄과 같은 결정립 미세화 원소를 첨가함과 동시에 슬라브 재가열온도(SRT) 및 압연종료온도(FRT) 하향을 통해 강재의 결정립 미세화의 최적화를 구현할 수 있었으며, 이를 통해서 결정립이 미세한(결정립 평균 크기: 10 ~ 15㎛) 구조용 강재의 생산하였고 비교예에 비해서 재질 및 충격시험 결과가 우수한 강을 구현하였다. 또한 용접과정에서 반드시 수반되는 용접후열처리(PWHT) 이후의 재질 또한 보증이 가능함을 확인하였다. 나아가, 탄소당량에 큰 영향을 미치는 탄소를 감소시키고, 니오븀 및 티타늄을 첨가함으로써 전체 탄소당량을 낮출 수 있었으며(0.39 이하), 용접성에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 탄소당량이 낮고 재질 및 저온인성이 용접후열처리(PWHT) 이후에도 우수한 구조용 강판을 구현할 수 있었다. So far, the structural steel and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention have been described. According to an embodiment of the present invention, the steel content is reduced by reducing the carbon content in the existing component system, adding grain refinement elements such as niobium and titanium, and lowering the slab reheating temperature (SRT) and rolling finish temperature (FRT). It was possible to realize the optimization of miniaturization, through which the structural steels with fine grains (average grain size: 10 ~ 15㎛) were produced, and the steels with excellent material and impact test results were compared with the comparative examples. In addition, it was confirmed that the material after the post-weld heat treatment (PWHT), which is necessarily accompanied in the welding process, can be guaranteed. Furthermore, by reducing the carbon, which significantly affects the carbon equivalent, and adding niobium and titanium, the total carbon equivalent could be lowered (below 0.39), and this would have a positive effect on weldability. That is, according to the embodiment of the present invention, the carbon equivalent is low and the material and low-temperature toughness can be realized even after the post-weld heat treatment (PWHT) structural steel sheet.

본 발명은 개시된 실시예 뿐만 아니라, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 개시된 실시예로부터 도출할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포함한다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.It is to be understood that the present invention encompasses not only the disclosed embodiments, but also various modifications and equivalent other embodiments that can be derived from those disclosed by those skilled in the art. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 %, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 %, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 %, 고용 알루미늄(S-Al) : 0.02 ~ 0.05 %, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.035 %, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 %, 구리(Cu) : 0.05 ~ 0.15 %, 니켈(Ni) : 0.05 ~ 0.15 % 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 후판 주조재를 제공하는 단계;
(b) 상기 주조재를 1040 내지 1120 ℃의 온도에서 재가열하는 단계;
(c) 상기 재가열된 주조재를 재결정종료온도보다 높은 온도구간인 재결정영역에서 1차 압연을 진행한 후, 상기 재결정종료온도보다 낮은 온도구간인 미재결정영역에서 마무리압연인 2차 압연을 진행하는 단계; 및
(d) 상기 2차 압연 후에 공랭하는 단계로 이루어지되,
마무리압연온도는 (A3 + 20)℃ 이하이며, 상기 공랭 후에 재가열 열처리를 진행하지 않는
구조용 강재의 제조방법.
(a)% by weight, carbon (C): 0.08 to 0.16%, silicon (Si): 0.25 to 0.35%, manganese (Mn): 1.4 to 1.6%, solid solution aluminum (S-Al): 0.02 to 0.05%, Niobium (Nb): 0.025 ~ 0.035%, Titanium (Ti): 0.01 ~ 0.02%, Copper (Cu): 0.05 ~ 0.15%, Nickel (Ni): 0.05 ~ 0.15% and the rest of iron (Fe) and inevitable impurities Providing a thick plate casting;
(b) reheating the cast material at a temperature of 1040 to 1120 ° C .;
(c) performing the first rolling of the reheated cast material in the recrystallization zone, which is a temperature section higher than the recrystallization end temperature, and then performing the second rolling, the finish rolling, in the unrecrystallized zone, which is a temperature section lower than the recrystallization finish temperature. step; And
(d) air cooling after the secondary rolling,
Finish rolling temperature is below (A3 + 20) ℃, and does not undergo reheating heat treatment after air cooling
Method of manufacturing structural steels.
제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 주조재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 탄소(C), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조용 강재의 제조방법.
수학식 1 : 0 < [C] + [Mn]/6 + ([Cu] + [Ni])/15 ≤ 0.39
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
The method of claim 5,
In the step (a), the casting material comprises carbon (C), manganese (Mn), copper (Cu) and nickel (Ni) in a range that satisfies the following Equation 1, manufacturing method of structural steel .
Equation 1: 0 <[C] + [Mn] / 6 + ([Cu] + [Ni]) / 15 ≤ 0.39
Where [] is the weight percent of each element
삭제delete
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