KR102364473B1 - Steel for low-temperature pressure vessel and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

저온 압력 용기용 강으로서, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ca 및/또는 Mg 0.001-0.005%, 임의로 선택한 V 및/또는 Ti 0.1-0.3%;이며, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다. 상기 저온 압력 용기용 강의 제조 방법은, (1) 제련: 전로 제련 후 LF+RH정련; (2) 연속 주조; (3) 열간 압연; (4) 담금질 열처리; (5) 템퍼링(tempering) 처리; 단계를 포함한다. 상기 저온 압력 용기용 강은 저온 충격 인성이 높다.Steel for low temperature pressure vessel, the mass percentage of chemical elements is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1 -0.3%, Ca and/or Mg 0.001-0.005%, optionally selected V and/or Ti 0.1-0.3%; the balance being Fe and other unavoidable impurities. The manufacturing method of the low-temperature pressure vessel steel includes: (1) smelting: LF+RH refining after converter refining; (2) continuous casting; (3) hot rolling; (4) quenching heat treatment; (5) tempering treatment; includes steps. The low-temperature pressure vessel steel has high low-temperature impact toughness.

Description

저온 압력 용기용 강 및 그 제조 방법Steel for low-temperature pressure vessel and manufacturing method thereof

본 발명은 강 및 강의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 저온 압력 용기에 사용되는 니켈을 함유하는 강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to steel and a method for producing it, and more particularly to a steel containing nickel for use in low-temperature pressure vessels and a method for producing the same.

9% Ni강은 Ni 원소의 함량이 약 9% 인 저탄소강을 가리키는데, 미국International Nickel Corporation사의 제품 연구 시험실에서 최초로 연구되었으며, 최저 사용 온도가 -196°C에 도달한다. 1952년, 최초의 9% Ni강 저장 탱크가 미국에서 사용에 투입되었다. 일본은 1969년에 일본 국내 최초의 천연 가스 저온 저장 탱크를 건설하였고, 상기 천연 가스 저온 저장 탱크의 최대 용량이 현재 20Хl04 m3에 도달한다. 천연 가스 확정 매장량이 증가함에 따라, 중국 정부는 천연 가스의 개발 및 활용, 저온 저장 장비의 설계 및 건설에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있다. 1980 년대에 대경 에틸렌 공사 시에 9% Ni강 에틸렌 구형 탱크를 최초로 성공적으로 건설하였다. 2004년, 중국 최초의 대형 저온 액화 천연 가스 사업인 광동 천연 가스 공사가 착공되었고, 단일 탱크의 용적이 16Х104 m3에 도달한다. 지금까지, 천연 가스 설비에 9%Ni강을 적용한 역사는 60년이 넘다. 9% Ni 강은 뛰어난 저온 인성과 용접 성능을 갖기 때문에, 국제적으로 저온 장비 분야에 널리 사용되는 강의 종류가 되었다.9% Ni steel refers to low-carbon steel containing about 9% of Ni element. In 1952, the first 9% Ni steel storage tanks were put into service in the United States. Japan built the first natural gas cold storage tank in Japan in 1969, and the maximum capacity of the natural gas cold storage tank currently reaches 20Хl0 4 m 3 . As natural gas confirmed reserves increase, the Chinese government is paying more and more attention to the development and utilization of natural gas, and the design and construction of cold storage equipment. In the 1980s, a 9% Ni steel ethylene spherical tank was successfully constructed for the first time in Daekyung Ethylene Corporation. In 2004, Guangdong Natural Gas Corporation, China's first large-scale low-temperature liquefied natural gas project, started construction, and the capacity of a single tank reaches 16Х10 4 m 3 . So far, the history of applying 9%Ni steel to natural gas facilities is over 60 years. Because 9% Ni steel has excellent low-temperature toughness and welding performance, it has become a widely used type of steel in the field of low-temperature equipment internationally.

9% Ni 강의 저온 기계적 성질은 주로 화학적 조성, 특히 원소 Ni 및 C의 함량에 의해 결정된다. 또한 강의 인성은 강의 순도 및 미세조직에 의해 결정된다.The low-temperature mechanical properties of 9% Ni steels are mainly determined by the chemical composition, in particular the content of the elements Ni and C. Also, the toughness of steel is determined by the purity and microstructure of the steel.

9% Ni 강의 생산에는 연속 주조의 제철 공정이 사용되는데, 주조 공정 중의 야금 처리, 진공 탈기 공정 및 고순도는 철강의 저온 인성을 향상시키는데 매우 중요한 역할을 한다. P 및 S와 같은 불순물 원소가 존재하면 강의 저온 인성을 저하시키기 때문에, 반드시 P 및 S와 같은 불순물 원소의 함량을 낮은 수준으로 엄격히 제어해야 한다.The ironmaking process of continuous casting is used for the production of 9% Ni steel, and the metallurgical treatment, vacuum degassing process and high purity during the casting process play a very important role in improving the low-temperature toughness of the steel. Since the presence of impurity elements such as P and S degrades the low-temperature toughness of steel, the content of impurity elements such as P and S must be strictly controlled to a low level.

일본은 1977 년에 9% Ni 강을 JIS 표준에 포함시켰다. 같은 해에 미국도 9% Ni 강을 ASME 및 ASTM 표준에 포함시켰다. 각 주요 산업 국가의 9% Ni 강의 코드, 화학적 조성 및 기계적 성질은 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같다.Japan included 9% Ni steel in its JIS standard in 1977. In the same year, the United States also included 9% Ni steel in its ASME and ASTM standards. The codes, chemical compositions and mechanical properties of 9% Ni steels for each major industrial country are shown in Tables 1 and 2.

종래 기술에서 관련된 전형적인 강종(steel grade)의 화학적 조성(wt%)Chemical composition (wt%) of typical steel grades relevant in the prior art 국가nation 표준Standard CC SiSi MnMn SS PP NiNi AlAl 미국USA ASTM A 553ASTM A 553 ≤0.13≤0.13 0.15-0.300.15-0.30 ≤0.9≤0.9 ≤0.04≤0.04 ≤0.035≤0.035 8.5-9.58.5-9.5 ≥0.015≥0.015 미국USA ASTM A 553ASTM A 553 ≤0.13≤0.13 0.15-0.450.15-0.45 ≤0.98≤0.98 ≤0.04≤0.04 ≤0.035≤0.035 8.4-9.68.4-9.6 ≥0.015≥0.015 독일Germany VDEh680X8Ni9VDEh680X8Ni9 ≤0.1≤0.1 0.10-0.350.10-0.35 0.3-0.80.3-0.8 ≤0.035≤0.035 ≤0.035≤0.035 8.5-9.58.5-9.5 ≥0.015≥0.015 일본Japan JIS G 3127SL9N 590JIS G 3127SL9N 590 ≤0.12≤0.12 ≤0.30≤0.30 ≤0.90≤0.90 ≤0.025≤0.025 ≤0.025≤0.025 8.5-9.58.5-9.5 ≥0.015≥0.015 영국UK EN10028-4EN10028-4 ≤0.10≤0.10 ≤0.35≤0.35 0.3-0.80.3-0.8 ≤0.005≤0.005 ≤0.015≤0.015 8.5-9.58.5-9.5 ≥0.015≥0.015 중국China GB3531-2014GB3531-2014 ≤0.08≤0.08 0.15-0.350.15-0.35 0.3-0.80.3-0.8 ≤0.004≤0.004 ≤0.008≤0.008 8.5-10.08.5-10.0 ≥0.015≥0.015

종래 기술에서 관련된 전형적인 강종의 기계적 성질Mechanical properties of typical steel grades relevant in the prior art 국가nation 항복 강도
Rel(MPa)
yield strength
Rel(MPa)
인장 강도
Rm(MPa)
tensile strength
Rm(MPa)
신장률(%)Elongation (%) -196℃에서 충격 인성(J)Impact toughness (J) at -196°C
미국USA ≥585≥585 690-825690-825 2020 ≥100≥100 미국USA ≥585≥585 690-825690-825 1818 ≥100≥100 독일Germany 490490 637-833637-833 1818 ≥100≥100 일본Japan ≥590≥590 690-830690-830 2020 ≥100≥100 영국UK ≥590≥590 690-830690-830 2020 ≥100≥100 중국China ≥575≥575 680-820680-820 2020 ≥100≥100

표 1 및 표 2로부터 알 수 있다시피, 종래 기술의 저온 압력 용기용 강은 갈수록 높아지고 있는 사용 및 제조 요구를 충족시키지 못한다. 이를 감안하여, 기계적 성질과 저온 충격 인성이 종래 기술에 비해 더욱 향상되고 생산 원가가 더욱 낮은 저온 압력 용기용 강이 기대되고 있다.As can be seen from Tables 1 and 2, the prior art steel for low-temperature pressure vessels does not meet the increasing demands of use and manufacturing. In view of this, a steel for a low-temperature pressure vessel with further improved mechanical properties and low-temperature impact toughness compared to the prior art and a lower production cost is expected.

본 발명은 미세 합금을 첨가하는 설계를 통해 Ni 등과 같은 대량의 고가의 원소를 첨가할 필요가 없이 단지 적절한 량의 Nb, Ca 및/또는 Mg 원소 및 임의로 선택한 V 및/또는 Ti를 첨가하고 총산소함량을 낮은 수준으로 제어함으로써 높은 강도, 우수한 성형 성능 및 저온 충격 인성을 갖고 철강 재료의 원가가 종래 기술에 비해 더욱 저렴한 저온 압력 용기용 강을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention does not require the addition of large amounts of expensive elements such as Ni through the design of adding microalloys, only appropriate amounts of Nb, Ca and/or Mg elements and optionally selected V and/or Ti are added and total oxygen An object of the present invention is to provide a steel for a low-temperature pressure vessel having high strength, good forming performance and low-temperature impact toughness by controlling the content to a low level, and the cost of steel material being lower than that of the prior art.

상술한 목적에 따라, 본 발명은 저온 압력 용기용 강을 제공하는 바, 상기 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0-0.005%, Ca 0-0.005%, V 0-0.3% 및 Ti 0-0.3%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며; Ca와 Mg의 질량 백분율의 합은 0.001-0.005%이다.According to the above object, the present invention provides a steel for a low-temperature pressure vessel, wherein the mass percentage of the chemical element of the steel for a low-temperature pressure vessel is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0-0.005%, Ca 0-0.005%, V 0-0.3% and Ti 0-0.3%; The remainder is Fe and other unavoidable impurities; The sum of the mass percentages of Ca and Mg is 0.001-0.005%.

일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 단지 Ca 및 Mg 중의 적어도 한 가지 또는 두 가지를 함유하고 V 및 Ti를 함유하지 않는다. 이들 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ca 및/또는 Mg 0.001-0.005%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.In some embodiments, the steel for low temperature pressure vessel of the present invention contains only at least one or two of Ca and Mg and no V and Ti. In these embodiments, the mass percentage of the chemical elements of the steel for low temperature pressure vessel of the present invention is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015 -0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ca and/or Mg 0.001-0.005%; The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ti 중의 적어도 한 가지 또는 두 가지를 더 함유하고, V와 Ti의 질량 백분율의 합은 0.1-0.3% 범위에 속한다. 따라서, 이들 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 및/또는 Ti 0.1-0.3%, Ca 및/또는 Mg 0.001-0.005%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.In some embodiments, the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention further contains at least one or two of V and Ti, and the sum of the mass percentages of V and Ti is in the range of 0.1-0.3%. Therefore, in these embodiments, the mass percentage of the chemical elements of the steel for low temperature pressure vessel of the present invention is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V and/or Ti 0.1-0.3%, Ca and/or Mg 0.001-0.005%; The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ca를 함유하고, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005%이며; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다. 일부 실시방안에서, 상기 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.06%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.In some embodiments, the steel for low temperature pressure vessel of the present invention contains V and Ca, and the mass percentage of chemical elements is 0.02-0.08% C, 0.10-0.35% Si, 0.3-0.8% Mn, 7.0-12.0% Ni , N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005%; The remainder is Fe and other unavoidable impurities. In some embodiments, the mass percentages of the chemical elements of the low temperature pressure vessel steel are: C 0.02-0.06%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05 %, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005%; The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 Ti 및 Mg를 함유하고, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ti 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005%이며; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.In some embodiments, the steel for low temperature pressure vessel of the present invention contains Ti and Mg, and the mass percentage of chemical elements is 0.02-0.08% C, 0.10-0.35% Si, 0.3-0.8% Mn, 7.0-12.0% Ni. , N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ti 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005%; The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 단지 Mg만 함유하고 Ca, Ti 및 V를 함유하지 않으며, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005%(바람직하게는 0.001-0.003%)이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.In some embodiments, the steel for low temperature pressure vessel of the present invention contains only Mg and contains no Ca, Ti and V, and the mass percentages of chemical elements are C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3- 0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005% (preferably 0.001-0.003%); The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

종래 기술과 비교하면, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 적절한 량의 Nb를 첨가하여 Nb(C,N)를 형성함으로써, 강도를 높이고 충격 인성을 개선하기에 유리하며; 또한, Ca 및/또는 Mg 및 선택적으로 V 및/또는 Ti를 첨가함으로써 강의 저온 충격 인성을 현저하게 개선함과 동시에 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.Compared with the prior art, the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention is advantageous for increasing strength and improving impact toughness by adding an appropriate amount of Nb to form Nb(C,N); In addition, the addition of Ca and/or Mg and optionally V and/or Ti serves to significantly improve the low-temperature impact toughness of the steel and at the same time improve the strength of the steel.

또한, 본 기술 방안에서, 상기 저온 압력 용기용 강의 미세조직의 진화는 다음과 같다. 즉, 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지, 모두 오스테나이트 조직이다. 열간 압연 후, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이다. 여기서, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있기에, 모재의 인성을 대폭 개선할 수 있고 내저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다.In addition, in the present technical solution, the evolution of the microstructure of the steel for the low-temperature pressure vessel is as follows. That is, from the time the continuous casting slab begins to solidify and reaches a room temperature state, all are austenitic structures. After hot rolling, the main structures of quenching and tempering (QT) heat treatment are all low-carbon tempered martensite. Here, martensite having fine grains is obtained through the quenching treatment, and the martensite structure is converted into ferrite and fine precipitation carbide through the subsequent tempering treatment, while at the same time a small amount of dispersed austenite can be obtained. It can be significantly improved and is particularly suitable for the manufacture of low-temperature and pressure-resistant parts.

본 발명의 저온 압력 용기용 강의 각 화학 원소의 설계 원리는 다음과 같다.The design principle of each chemical element of the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention is as follows.

C: 일반적으로 C의 질량 백분율은 주로 탄화물의 석출량과 석출 온도 범위에 영향을 미친다. 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 탄소는 일정한 강화 작용을 가지고, C의 질량 백분율을 비교적 낮은 수준으로 제어하면 강의 충격 인성을 개선하기에 유리하다. 또한, 탄소의 질량 백분율이 너무 높으면 재료의 내식성을 감소시킬 수 있다. 기계적 성질과 충격 인성의 균형을 위해, C의 질량 백분율을 0.02-0.08%로 제어할 수 있다. 일부 실시방안에서, C의 질량 백분율을 0.02-0.06%로 제어한다.C: In general, the mass percentage of C mainly affects the precipitation amount of carbides and the precipitation temperature range. In the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, carbon has a certain strengthening action, and controlling the mass percentage of C to a relatively low level is advantageous for improving the impact toughness of the steel. Also, if the mass percentage of carbon is too high, the corrosion resistance of the material may be reduced. To balance mechanical properties and impact toughness, the mass percentage of C can be controlled to 0.02-0.08%. In some embodiments, the mass percentage of C is controlled between 0.02-0.06%.

Si: Si는 강의 강도를 향상시킬 수 있지만, 강의 성형성과 인성에 불리하다. 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서는 Si의 질량 백분율을 0.10-0.35%로 제어하며, 바람직하게는 0.10-0.30%로 제어한다.Si: Si can improve the strength of steel, but is disadvantageous to the formability and toughness of the steel. In the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, the mass percentage of Si is controlled to 0.10-0.35%, preferably 0.10-0.30%.

Mn: Mn은 오스테나이트 원소로서, 니켈계 내식 합금에서 S의 유해한 영향을 억제하고 열가소성을 개선할 수 있다. 다만, Mn의 질량 백분율이 너무 높으면 내식성을 확보하기에 불리하다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 기계적 성질 및 내식성을 종합적으로 고려하여 M의 질량 백분율을 0.3~0.8%로 한정하며, 바람직하게는 0.35-0.7%로 한정한다.Mn: Mn is an austenitic element, which can suppress the harmful effect of S in the nickel-based corrosion-resistant alloy and improve the thermoplasticity. However, if the mass percentage of Mn is too high, it is disadvantageous to secure corrosion resistance. Therefore, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, the mass percentage of M is limited to 0.3 to 0.8%, preferably 0.35-0.7% in consideration of mechanical properties and corrosion resistance.

Ni: Ni은 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 주요한 원소로서, 오스테나이트 상 안정성이 우수하고 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 기계적 성질 및 충격 인성을 개선할 수 있다. Ni이 증가함에 따라 고온에서의 인장 강도가 점차적으로 증가되는데, 이는 Ni의 질량 백분율이 낮을 때 대부분이 오스테나이트에 고체로 용해됨으로써 오스테나이트 상 영역을 확장하고 재결정 온도를 증가시켜 합금의 기계적 성질이 향상되었기 때문이다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 Ni의 질량 백분율은 7.0-12.0%로 한정되며, 바람직하게는 7.5~10.5%로 한정된다.Ni: Ni is a major element of the steel for low-temperature pressure vessels of the present invention, and has excellent austenite phase stability and can improve mechanical properties and impact toughness of the steel for low-temperature pressure vessels of the present invention. As Ni increases, the tensile strength at high temperature gradually increases, which means that when the mass percentage of Ni is low, most of it is dissolved in austenite as a solid, thereby expanding the austenite phase region and increasing the recrystallization temperature, thereby reducing the mechanical properties of the alloy. because it has improved. Accordingly, the mass percentage of Ni in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention is limited to 7.0-12.0%, preferably 7.5 to 10.5%.

N: N은 안정한 오스테나이트 원소이다. N의 질량 백분율을 낮은 수준으로 제어하면, 저온 압력 용기용 강의 충격 인성을 개선하기에 유리하다. 또한, 질소의 질량 백분율이 높으면, 강의 인성 및 가단성을 감소시킬 뿐만 아니라, 강의 열 가공성도 저하시킨다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 N의 질량 백분율은 N≤0.005%로 한정된다.N: N is a stable austenitic element. Controlling the mass percentage of N to a low level is advantageous for improving the impact toughness of steel for low-temperature pressure vessels. In addition, when the mass percentage of nitrogen is high, not only the toughness and malleability of the steel are reduced, but also the thermal workability of the steel is reduced. Therefore, the mass percentage of N in the steel for low temperature pressure vessel of the present invention is limited to N≤0.005%.

Al: 본 발명의 기술 방안에서는 주로 Al를 통해 강의 산소함량을 제어함으로써 전위거동에 영향을 미쳐 합금을 강화한다. Al의 질량 백분율을 증가시키면 용해 온도 및 크리프 강도를 현저하게 증가시킬 수 있지만, Al의 질량 백분율이 너무 높으면 강의 가소성을 저하시킬 수 있다. 또한, Al를 첨가하면 강의 신장 및 변형 특성이 개선되어 강의 가공성을 개선하기에 유리하다. 다만, 질량 백분율이 0.05%을 초과하는 Al함량은 강의 충격 인성을 저하시킨다. 상기와 같은 내용을 감안하여, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 Al의 질량 백분율은 0.015-0.05%로 한정되며, 바람직하게는 0.02-0.04%로 한정된다.Al: In the technical solution of the present invention, by controlling the oxygen content of steel mainly through Al, the dislocation behavior is affected to strengthen the alloy. Increasing the mass percentage of Al can significantly increase the melting temperature and creep strength, but if the mass percentage of Al is too high, it can reduce the plasticity of the steel. In addition, the addition of Al improves the elongation and deformation properties of the steel, which is advantageous for improving the workability of the steel. However, an Al content in which the mass percentage exceeds 0.05% deteriorates the impact toughness of the steel. In consideration of the above, the mass percentage of Al in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention is limited to 0.015-0.05%, preferably 0.02-0.04%.

Nb: Nb은 흔히 사용되는 고용 강화(Solid-solution strengthening) 원소 중의 하나이다. Nb의 원자 반경은 Ni, Co, Fe원자보다 15~18% 크다. 또한, Nb는 매우 강력한 탄질화물 형성 원소로서, 탄소, 질소와 결합되어 Nb(C,N)를 형성하므로 강도와 충격 인성을 향상시키는데 유리하다. 이와 동시에, 탄소와 질소는 일정한 강화작용을 가지며, 강 중의 일부분 Nb는 Nb(C,N)를 형성하여 오스테나이트 상 매트릭스를 강화하고 오스테나이트 결정입자를 미세화하며 오스테나이트 입자 간의 경계를 강화함으로써, 저온 압력 용기용 강의 저온 충격 인성을 개선하기에 유리하다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 Nb의 질량 백분율은 0.1-0.3%으로 한정되며, 바람직하게는 0.1~0.2%로 한정된다.Nb: Nb is one of the commonly used solid-solution strengthening elements. The atomic radius of Nb is 15~18% larger than that of Ni, Co, and Fe atoms. In addition, Nb is a very strong carbonitride forming element, and since it combines with carbon and nitrogen to form Nb(C,N), it is advantageous for improving strength and impact toughness. At the same time, carbon and nitrogen have a certain strengthening action, and Nb in the steel forms Nb(C,N) to strengthen the austenite phase matrix, refine the austenite crystal grains, and strengthen the boundaries between the austenite grains, It is advantageous for improving the low-temperature impact toughness of steel for low-temperature pressure vessels. Therefore, the mass percentage of Nb in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention is limited to 0.1-0.3%, preferably 0.1-0.2%.

Mg: 미량 원소의 마그네슘은 결정립계에서 결정립계 에너지 및 상 경계 에너지를 분리하여 감소시키고, 탄화물의 블록화 및 구상화와 같이 결정립 탄화물 및 기타 결정립계 석출상의 형태를 개선 및 미세화하며, 결정립계 슬라이딩을 효과적으로 억제하고, 결정립계 응력 스트레스를 감소시키고, 노치 감도를 제거한다. 또한, 마그네슘 및 황 등 유해한 불순물이 높은 융점의 화합물인 MgO 및 MgS 등을 형성하고 결정립계를 정화하여 결정립계에서의 S, O 및 P 등 불순물 원소의 농도를 현저히 감소시키고 불순물 원소의 유해성을 저하시킨다. 응고 과정에서, 강 중의 MgO 및 MgS는 결정립을 미세화하기 위한 핵 형성 입자로서 사용될 수 있다. 미량 원소 마그네슘은 가소성을 향상시키고 고온 인장 가소성을 개선하며 충격 인성과 피로 강도를 증가시킨다.Mg: Magnesium as a trace element separates and reduces grain boundary energy and phase boundary energy at grain boundaries, improves and refines the shape of grain carbides and other grain boundary precipitation phases such as blockage and spheroidization of carbides, effectively suppresses grain boundary sliding, and reduces grain boundaries Reduce stress stress and eliminate notch sensitivity. In addition, MgO and MgS, which are compounds of high melting point, which are harmful impurities such as magnesium and sulfur, are formed, and the grain boundaries are purified to significantly reduce the concentration of impurity elements such as S, O and P at the grain boundaries and reduce the harmfulness of the impurity elements. In the solidification process, MgO and MgS in the steel can be used as nucleation particles for refining grains. The trace element magnesium improves plasticity, improves high-temperature tensile plasticity, and increases impact toughness and fatigue strength.

Ca: 칼슘은 강의 비금속 개재물의 성분, 수량 및 형태를 변화시킬 수 있고, 또한, 칼슘을 첨가하면 강의 결정립을 미세화하고 탈산소화 및 탈황이 가능하며, 형성된 CaO 및 CaS는 핵 형성 입자로 사용되어 응고 구조를 미세화할 수 있다. 또한, 강의 내식성, 내마모성, 고온 내성 및 저온 내성을 향상시키고, 강의 가소성, 충격 인성, 피로 강도 및 용접 성능을 개선시키며, 내열 균열성, 내수소유기균열 및 라멜라 인열 저항성을 향상시킨다.Ca: Calcium can change the composition, quantity, and shape of non-metallic inclusions in the steel. In addition, adding calcium can refine the grains of steel, deoxygenation and desulfurization, and the formed CaO and CaS are used as nucleation particles to solidify The structure can be refined. In addition, it improves the corrosion resistance, wear resistance, high temperature resistance and low temperature resistance of steel, improves plasticity, impact toughness, fatigue strength and welding performance of steel, and improves heat cracking resistance, hydrogen-induced cracking resistance and lamellar tear resistance.

본 발명의 저온 압력 용기용 강은 Ca 및 Mg 중의 임의의 한 가지 또는 두 가지를 포함하고, Ca의 함량은 0-0.005%, 예를 들어 0.001-0.005%이며; Mg의 함량은 0-0.005%, 예를 들어 0.001-0.005%이며; 전제 조건은 Ca+Mg의 함량의 합이 0.001-0.005%의 범위에 속해야 한다. 일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 단지 Mg만 함유하고, 함량은 0.001-0.005% 범위에 속하며, 바람직하게는 0.001-0.003% 범위에 속한다.The steel for low-temperature pressure vessel of the present invention contains any one or two of Ca and Mg, and the Ca content is 0-0.005%, for example 0.001-0.005%; The content of Mg is 0-0.005%, for example 0.001-0.005%; The prerequisite is that the sum of Ca+Mg content should be in the range of 0.001-0.005%. In some embodiments, the steel for low temperature pressure vessel of the present invention contains only Mg, and the content is in the range of 0.001-0.005%, preferably in the range of 0.001-0.003%.

V: V는 결정립을 미세화하고 강도와 인성을 향상시킬 수 있다. 담금질 후 미세한 마르텐사이트를 얻기 위해서는 바나듐을 첨가하는 것이 비교적 효과적인 방법이다. 바나듐은 탄화물을 강하게 형성하는 원소로서 탄소와의 결합력이 극히 강하여 안정적인 VC를 형성하며, 전형적인 고융점, 고경도, 고분산 탄화물이고, 내마모성을 대폭 향상시키는 원소이다. 템퍼링 공정에서 석출되든지 아니면 다른 단계에서 VC의 입자를 형성하든지를 막론하고, 입자는 모두 미세하고 분산적이다. 니오브-바나듐을 복합 첨가하면 Nb만 단독 첨가하는 것에 비해 강도가 높다. 동시에, 오스테나이트 결정립을 한층 더 미세화하여 냉각 후의 페라이트 결정립이 더욱 미세하게 함으로써 강도 및 인성을 향상시키는데 유리하다.V: V can refine grains and improve strength and toughness. In order to obtain fine martensite after quenching, adding vanadium is a relatively effective method. Vanadium is an element that strongly forms carbides and forms stable VC due to its extremely strong bonding to carbon. Whether precipitating in the tempering process or forming particles of VC in another step, the particles are all fine and dispersed. When niobium-vanadium is added in combination, the strength is higher than when Nb alone is added. At the same time, it is advantageous for improving strength and toughness by further refining the austenite grains to further refine the ferrite grains after cooling.

Ti: Ti는 강에 대해 고용 강화 및 강수 강화 작용을 가지며, O와의 결합력이 강하여 강의 산소함량을 감소시킬 수 있다. 또한, Ti는 C, N과 결합되어 Ti(C,N)를 형성하고, 응고 조직을 미세화할 수 있다. Ni함량이 높은 합금에서, 특히 Nb와 Al의 공동 작용하에, Ti를 첨가하면 Ni3(Al,Ti,Nb)를 형성하여 강의 강도와 인성을 향상시킬 수 있다.Ti: Ti has a solid solution strengthening and precipitation strengthening action for steel, and has a strong bonding force with O to reduce the oxygen content of the steel. In addition, Ti may be combined with C and N to form Ti(C,N) and refine the solidified structure. In alloys with high Ni content, especially under the joint action of Nb and Al, the addition of Ti can form Ni3(Al,Ti,Nb) to improve the strength and toughness of steel.

본 발명의 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ti 중의 임의의 한 가지 또는 두 가지를 모두 함유할 수 있고, V의 함량은 0-0.3%, 예를 들어 0.1-0.3%일 수 있고; Ti의 함량은 0-0.3%, 예를 들어 0.1-0.3%일 수 있다. 일부 실시방안에서, V 및/또는 Ti가 함유되는 경우, V+Ti의 함량의 합은 0.1-0.3%범위로 한정된다.The steel for low temperature pressure vessel of the present invention may contain any one or both of V and Ti, and the content of V may be 0-0.3%, for example 0.1-0.3%; The content of Ti may be 0-0.3%, for example, 0.1-0.3%. In some embodiments, when V and/or Ti is contained, the sum of the contents of V+Ti is limited to 0.1-0.3%.

설명해두어야 할 점으로, 본 발명의 기술 방안에서, 불가피한 불순물 원소는 O, P 및 S를 포함한다. 본 발명의 기술 방안에서 O는 주로 산화물 개재물로서 존재하고 총산소함량이 높을수록 개재물이 많이 존재함을 나타내며, 총산소함량을 감소시키면 재료의 종합성능을 향상하기에 유리하다. 따라서, 저온 압력 용기용 강에서 상기 불가피한 불순물의 질량 백분율을 총산소 ≤ 0.001 %, P ≤ 0.010 % 및 S ≤ 0.005 %로 제어한다.It should be noted that, in the technical scheme of the present invention, unavoidable impurity elements include O, P and S. In the technical scheme of the present invention, O is mainly present as oxide inclusions, and the higher the total oxygen content, the more the inclusions are present. Reducing the total oxygen content is advantageous for improving the overall performance of the material. Therefore, the mass percentage of the unavoidable impurities in the steel for low-temperature pressure vessel is controlled to be total oxygen ≤ 0.001%, P ≤ 0.010%, and S ≤ 0.005%.

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 화학 원소는 희토류 원소도 포함하는데, 질량 백분율≤1%이고, 예를 들어, 0.1-1%이다. 본 발명에서 희토류 원소는 Ce, Hf, La, Re, Sc 및 Y를 포함한다. 본 발명의 저온 압력 용기용 강에 Ce, Hf, La, Re, Sc 및 Y 중의 적어도 한 가지를 첨가할 수 있으며, 첨가되는 희토류 원소는 총 질량 백분율≤1%이여야 한다.Further, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, the chemical element also includes a rare earth element, and the mass percentage ≤ 1%, for example, 0.1-1%. In the present invention, the rare earth elements include Ce, Hf, La, Re, Sc and Y. At least one of Ce, Hf, La, Re, Sc, and Y may be added to the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, and the added rare-earth element should have a total mass percentage ≤ 1%.

본 발명의 기술 방안에서, 희토류 원소는 정화제로서 탈산 및 탈황 작용을 가지기에 결정립계에 대한 산소 및 황의 유해한 영향을 감소시킨다. 또한, 희토류 원소는 미세 합금 원소로서 결정립계에 분리되어, 결정립계를 강화하는 역할을 한다. 또한, 희토류 원소는 활성 원소로서 합금의 내 산화성을 향상시키고 표면 안정성을 향상시킨다.In the technical solution of the present invention, the rare earth element has a deoxidation and desulfurization action as a purifying agent, thereby reducing the harmful effects of oxygen and sulfur on grain boundaries. In addition, the rare earth element is separated at the grain boundary as a fine alloy element, and serves to strengthen the grain boundary. In addition, the rare earth element as an active element improves the oxidation resistance of the alloy and improves the surface stability.

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 미세조직에는 (Nb) CN입자, MgO 및/또는 MgS입자 및/또는 CaO 및/또는 CaS입자를 함유하고, 선택적으로 V(C,N)입자 및/또는 Ti(C,N)입자를 함유한다.In addition, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, the microstructure contains (Nb) CN particles, MgO and/or MgS particles and/or CaO and/or CaS particles, and optionally V(C,N) particles and / or containing Ti(C,N) particles.

본 발명의 저온 압력 용기용 강에 V 및 Ti 또는 그 조합 및 Mg 및 Ca 또는 그 조합 원소를 첨가하면 냉각하여 응고하는 과정에 합금에 소량의 V(C,N) 및/또는 Ti(C,N) 및 CaO 및/또는 MgO 및/또는 CaS입자 및/또는 MgS입자를 형성하게 된다. 상기 입자는 오스테나이트 입자를 미세화 및 안정화하는데 유리하기 때문에, 저온 압력 용기를 위한 연속 주조 슬래브 또는 강의 열간 압연 시트 표면에 균열 결함이 발생하는 것을 방지하고 재료의 저온 충격 인성을 향상시킬 수 있다.When V and Ti or a combination thereof and Mg and Ca or a combination thereof are added to the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, a small amount of V(C,N) and/or Ti(C,N) is added to the alloy during cooling and solidification ) and CaO and/or MgO and/or CaS particles and/or MgS particles. Since the particles are advantageous for refining and stabilizing the austenite particles, it is possible to prevent crack defects from occurring on the hot-rolled sheet surface of a continuous casting slab or steel for a low-temperature pressure vessel and improve the low-temperature impact toughness of the material.

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, V(C,N) 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.2-5μm이고, CaO 및/또는 CaS 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.2-5μm이고, Ti(C,N) 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.1-8μm이며, MgO 및/또는 MgS 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.1-8μm이다.Further, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, when V(C,N) particles are contained, the diameter of these particles is about 0.2-5 μm, and when CaO and/or CaS particles are contained, the diameter of these particles is about 0.2-5 μm, when Ti(C,N) particles are contained, the diameter of these particles is about 0.1-8 μm, and when MgO and/or MgS particles are contained, the diameter of these particles is about 0.1-8 μm am.

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 상기 입자가 함유되는 경우, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 V(C,N)입자의 수량은 5~20개/mm2이고, CaO 및/또는 CaS입자의 수량은 5~20개/mm2이고, Ti (C,N)입자의 수량은 5~25개/mm2이며, MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 5~25개/mm2이다. 단지 Mg 및/또는 Ca만 함유하고 V 및/또는 Ti를 함유하지 않는 경우, MgO 및/또는 MgS입자 및/또는 CaO 및/또는 CaS의 수량은 15~55개/mm2이다.In addition, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, when the particles are contained, the quantity of V(C,N) particles in the cross section of the steel for low-temperature pressure vessel is 5 to 20 pieces/mm 2 , and CaO and/or The quantity of CaS particles is 5-20 pieces/mm 2 , the quantity of Ti (C,N) particles is 5-25 pieces/mm 2 , and the quantity of MgO and/or MgS particles is 5-25 pieces/mm 2 . When only Mg and/or Ca is contained and V and/or Ti is not contained, the quantity of MgO and/or MgS particles and/or CaO and/or CaS is 15 to 55 pieces/mm 2 .

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 단지 V만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.1-0.2%이고; 단지 Ti만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.1-0.2%이며; 또는, V 및 Ti를 동시에 함유하는 경우, 양자의 질량 백분율 함량의 합이 0.1-0.2%이다.Further, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, when it contains only V, its mass percentage content is 0.1-0.2%; When containing only Ti, its mass percentage content is 0.1-0.2%; Alternatively, when V and Ti are contained simultaneously, the sum of the mass percentage contents of both is 0.1-0.2%.

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 단지 Ca만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.001-0.003%이고; 또는, 단지 Mg만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.001-0.003%이며; 또는, Ca 및 Mg를 동시에 함유하는 경우, 양자의 질량 백분율 함량의 합은 0.001-0.003%이다.Further, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, when it contains only Ca, its mass percentage content is 0.001-0.003%; or, if it contains only Mg, its mass percentage content is 0.001-0.003%; Alternatively, when Ca and Mg are contained simultaneously, the sum of the mass percentage contents of both is 0.001-0.003%.

따라서, 일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 다음과 같다. 즉:Accordingly, in some embodiments, the mass percentages of the chemical elements of the steel for low temperature pressure vessels of the present invention are: In other words:

C: 0.02-0.08%, 바람직하게는 0.02-0.06%;C: 0.02-0.08%, preferably 0.02-0.06%;

Si: 0.10-0.35%, 바람직하게는 0.1-0.3%;Si: 0.10-0.35%, preferably 0.1-0.3%;

Mn: 0.3-0.8%, 바람직하게는 0.35-0.7%;Mn: 0.3-0.8%, preferably 0.35-0.7%;

Ni: 7.0-12.0%, 바람직하게는 7.5-10.5%;Ni: 7.0-12.0%, preferably 7.5-10.5%;

N: ≤0.005%;N: ≤0.005%;

Al: 0.015-0.05%, 바람직하게는 0.02-0.04%;Al: 0.015-0.05%, preferably 0.02-0.04%;

Nb: 0.1-0.3%, 바람직하게는 0.1-0.2%;Nb: 0.1-0.3%, preferably 0.1-0.2%;

Mg: 0.001-0.005%, 바람직하게는 0.001-0.003%, 또는 Ca: 0.001-0.005%, 바람직하게는 0.001-0.003%, 또는 Mg+Ca: 0.001-0.005%, 바람직하게는 0.001-0.003%;Mg: 0.001-0.005%, preferably 0.001-0.003%, or Ca: 0.001-0.005%, preferably 0.001-0.003%, or Mg+Ca: 0.001-0.005%, preferably 0.001-0.003%;

V는 임의로 선택하면 0.1-0.3%, 바람직하게는 0.1-0.2%;V is optionally selected from 0.1-0.3%, preferably 0.1-0.2%;

Ti는 임의로 선택하면 0.1-0.3%, 바람직하게는 0.1-0.2%; 및,Ti is optionally selected from 0.1-0.3%, preferably 0.1-0.2%; and,

희토류 원소: ≤1%;Rare earth element: ≤1%;

나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 다음과 같다. 즉:In some embodiments, the mass percentages of the chemical elements of the steel for low temperature pressure vessels of the present invention are: In other words:

C: 0.02-0.06%;C: 0.02-0.06%;

Si: 0.1-0.3%;Si: 0.1-0.3%;

Mn: 0.35-0.7%;Mn: 0.35-0.7%;

Ni: 7.5-10.5%;Ni: 7.5-10.5%;

N: ≤0.005%;N: ≤0.005%;

Al: 0.02-0.04%;Al: 0.02-0.04%;

Nb: 0.1-0.2%;Nb: 0.1-0.2%;

Mg: 0.001-0.003%, 또는 Ca:0.001-0.003%, 또는 Mg+Ca:0.001-0.003%;Mg: 0.001-0.003%, or Ca:0.001-0.003%, or Mg+Ca:0.001-0.003%;

V는 임의로 선택하면 0.1-0.3%, 바람직하게는 0.1-0.2%;V is optionally selected from 0.1-0.3%, preferably 0.1-0.2%;

Ti는 임의로 선택하면 0.1-0.3%, 바람직하게는 0.1-0.2%; 및,Ti is optionally selected from 0.1-0.3%, preferably 0.1-0.2%; and,

희토류 원소: ≤1%;Rare earth element: ≤1%;

나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.The remainder is Fe and other unavoidable impurities.

또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다. 일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 인장 강도는 850-870MPa이고, 항복 강도는 625-650MPa이고, 신장률은 25-30%이며, -196℃에서 충격 인성은 150-170J이다.Further, in the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention, tensile strength≥850MPa, yield strength≥625MPa, elongation≥25%, impact toughness≥150J at -196°C. In some embodiments, in the steel for low temperature pressure vessel of the present invention, the tensile strength is 850-870 MPa, the yield strength is 625-650 MPa, the elongation is 25-30%, and the impact toughness at -196°C is 150-170J .

또한, 본 발명은 상기 저온 압력 용기용 강의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 하며, 상기 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 즉:Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the steel for a low-temperature pressure vessel, the manufacturing method comprising the following steps. In other words:

(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련;(1)Smelting: After converter smelting, LF+RH refining;

(2)연속 주조;(2) continuous casting;

(3)열간 압연;(3) hot rolling;

(4)담금질 열처리; 및,(4) quenching heat treatment; and,

(5)템퍼링(tempering) 처리.(5) Tempering treatment.

본 발명의 제조 방법에서, RH 정련의 마지막 과정에 소량의 페로바나듐 및/또는 페로티타늄을 첨가함으로써 V 및/또는 Ti를 첨가하고, 칼슘선을 첨가함으로써 Ca를 첨가하고 니켈-마그네슘 합금을 첨가함으로써 Mg를 첨가하며, 본 발명의 한정 범위에 따라 강 중의 각 원소의 질량 백분율을 한층 더 제어한 후에 아르곤 가스를 이용하여 부드러운 교반을 수행하며, 아르곤 가스의 유량은 5~8리터/분으로 제어한다.In the production method of the present invention, by adding a small amount of ferrovanadium and/or ferrotitanium in the final process of RH refining, adding V and/or Ti, adding Ca by adding a calcium wire, and adding a nickel-magnesium alloy After adding Mg and further controlling the mass percentage of each element in the steel according to the limited scope of the present invention, gentle stirring is performed using argon gas, and the flow rate of argon gas is controlled to 5-8 liters/min. .

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다.Further, in the manufacturing method of the present invention, a polishing step is further included before the hot rolling step.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(2)에서 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어한다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the withdrawal speed in step (2) is controlled to 0.9 ~ 1.2 m / min.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(2)에서 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하고, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율

Figure 112020024260505-pct00001
40%이 되도록, 전류는 500-1000A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어한다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the electromagnetic stirrer of the crystallizer is used during continuous casting in step (2), and the ratio of equiaxed crystals of the slab after continuous casting
Figure 112020024260505-pct00001
To be 40%, the current is 500-1000A, and the frequency is 2.5-3.5Hz.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(3)은 조압연 및 마무리 압연을 포함하며, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃로 제어한다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the step (3) includes rough rolling and finish rolling, the rough rolling temperature is 1150 ~ 1250 ℃, the finish rolling temperature is controlled to 1050 ~ 1150 ℃.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(3)에서 총 압하율을 60~95%, 예를 들어 60~90%로 제어한다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the total rolling reduction in step (3) is controlled to be 60 to 95%, for example, 60 to 90%.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(4)에서 담금질 열처리 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행한다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the quenching heat treatment temperature in step (4) is 750 ~ 850 ℃, the holding time is 60-90min, and proceeds with water cooling when tapping.

또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(5)에서 템퍼링(tempering) 처리 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다. 상기 방안에 따라 파라미터를 설정하면 강의 실온 기계적 성질과 저온 충격 인성을 향상시키는데 유리하기 때문에, 종합 성능이 생산 요구를 충족할 수 있는 열간 압연 제품을 얻을 수 있다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the tempering treatment temperature in step (5) is 550 ~ 650 ℃, the holding time is 40-120min, and proceeds with air cooling after tapping. Setting the parameters according to the above scheme is advantageous for improving the room temperature mechanical properties and low temperature impact toughness of the steel, so that a hot-rolled product whose overall performance can meet the production needs can be obtained.

본 발명의 저온 압력 용기용 강은 미세 합금을 첨가하는 설계를 통해 Ni 등과 같은 대량의 고가의 원소를 첨가할 필요가 없이 단지 적절한 량의 Nb, Ca 및/또는 Mg 원소 및 임의로 선택한 V 및/또는 Ti를 첨가하고 총산소함량을 낮은 수준으로 제어함으로써 저온 압력 용기용 강이 더욱 높은 강도, 우수한 성형 성능 및 저온 충격 인성을 갖게 하며 철강 재료의 원가가 종래 기술에 비해 더욱 저렴하다.The steel for low temperature pressure vessel of the present invention does not need to add large amounts of expensive elements such as Ni through the design of adding microalloys, only appropriate amounts of Nb, Ca and/or Mg elements and arbitrarily selected V and/or By adding Ti and controlling the total oxygen content to a low level, the steel for low-temperature pressure vessel has higher strength, good forming performance and low-temperature impact toughness, and the cost of steel material is lower than that of the prior art.

이하, 본 발명의 저온 압력 용기용 강 및 그 제조 방법에 대해 구체적인 실시예를 결부하여 한층 더 해석하고 설명하지만, 상기 해석과 설명은 본 발명의 기술 방안을 한정하는 것이 아니다.Hereinafter, the steel for low-temperature pressure vessel of the present invention and its manufacturing method will be further analyzed and described in conjunction with specific examples, but the above analysis and description are not intended to limit the technical solution of the present invention.

실시예1-6 및 비교예1-3Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3

실시예1-6의 저온 압력 용기용 강은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다. 즉:The steel for low-temperature pressure vessel of Example 1-6 was manufactured through the following steps. In other words:

(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련하여 각 화학 원소의 질량 백분율을 표 3과 같이 제어하며;(1) Smelting: After converter smelting, LF+RH refining to control the mass percentage of each chemical element as shown in Table 3;

(2)연속 주조: 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하고, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하며, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율≥40%이 되도록, 전류는 500-1000A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하며;(2)Continuous Casting: Control the drawing speed to 0.9~1.2m/min, use the electromagnetic stirrer of the crystallizer during continuous casting, and the current is so that the equiaxed crystal ratio of the slab after continuous casting is ≥40% 500-1000A, frequency controlled by 2.5-3.5Hz;

(3)열간 압연: 조압연 및 마무리 압연을 포함하고, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃, 총 압하율은 60~90%로 제어하며;(3) hot rolling: including rough rolling and finish rolling, the rough rolling temperature is 1150 to 1250 ° C, the finish rolling temperature is 1050 to 1150 ° C, and the total rolling reduction is controlled to be 60 to 90%;

(4)담금질 열처리: 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하며;(4) quenching heat treatment: the temperature is 750-850 ° C, the holding time is 60-90 min, and water cooling is carried out at the time of tapping;

(5)템퍼링(tempering) 처리: 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다.(5) Tempering treatment: The temperature is 550~650℃, the holding time is 40-120min, and air cooling is performed after tapping.

상기 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강은 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다. 비교예1-3의 비교용 강은 종래 기술에 따라 제조된 것이다.The steel for low-temperature pressure vessel of Examples 1-6 further includes a polishing step before the hot rolling step. The comparative steels of Comparative Examples 1-3 were manufactured according to the prior art.

표 3은 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 각 화학 원소의 질량 백분율을 나타낸다.Table 3 shows the mass percentage of each chemical element of the steel for low-temperature pressure vessel of Example 1-6 and Comparative Example 1-3.

(wt%, 나머지는 Fe 및 O, P, S를 제외한 다른 불가피한 불순물 원소임)(wt%, the remainder is Fe and other unavoidable impurity elements other than O, P, and S) 번호number CC SiSi MnMn NiNi PP SS NN AlAl NbNb OO VV CaCa 희토류 원소rare earth elements 실시예1Example 1 0.020.02 0.350.35 0.80.8 77 0.010.01 0.0050.005 0.0050.005 0.050.05 0.30.3 0.0010.001 0.30.3 0.0010.001 Ce: 0.1Ce: 0.1 실시예2Example 2 0.030.03 0.280.28 0.60.6 1212 0.0050.005 0.0010.001 0.0030.003 0.020.02 0.150.15 0.00080.0008 0.20.2 0.0030.003 -- 실시예3Example 3 0.050.05 0.150.15 0.40.4 88 0.0060.006 0.0020.002 0.0040.004 0.040.04 0.220.22 0.00070.0007 0.10.1 0.0050.005 -- 실시예4Example 4 0.040.04 0.100.10 0.30.3 99 0.0090.009 0.0040.004 0.0040.004 0.0150.015 0.10.1 0.00090.0009 0.180.18 0.0020.002 La:
0.4
La:
0.4
실시예5Example 5 0.080.08 0.190.19 0.50.5 1111 0.0070.007 0.0030.003 0.0050.005 0.030.03 0.180.18 0.0010.001 0.220.22 0.0030.003 -- 실시예6Example 6 0.060.06 0.220.22 0.70.7 1010 0.0080.008 0.0050.005 0.0030.003 0.0250.025 0.260.26 0.00090.0009 0.250.25 0.0010.001 Y:
0.2
Y:
0.2
비교예1Comparative Example 1 0.070.07 0.180.18 0.50.5 9.59.5 0.0040.004 0.0020.002 0.0050.005 0.0180.018 0.230.23 0.00080.0008 -- -- -- 비교예2Comparative Example 2 0.050.05 0.150.15 0.40.4 88 0.0060.006 0.0020.002 0.0040.004 0.040.04 0.220.22 0.00070.0007 -- -- -- 비교예3Comparative Example 3 0.060.06 0.220.22 0.70.7 1010 0.0070.007 0.0040.004 0.0040.004 0.0350.035 0.280.28 0.00090.0009 -- -- --

표 4는 각 실시예의 제조 방법의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸다.Table 4 shows specific process parameters of the manufacturing method of each Example.

실시예 번호Example number 단계(2)Step (2) 단계(3)Step (3) 단계(4)Step (4) 단계(5)Step (5) 인출속도(m/min)Withdrawal speed (m/min) 전류(A)Current (A) 주파수(Hz)Frequency (Hz) 슬래브 등축정 비율(%)Slab isometric ratio (%) 조압연 온도(℃)Rough rolling temperature (℃) 마무리 압연온도)(℃Finish rolling temperature)(℃ 총 압하율(%)Total rolling reduction (%) 담금질 열처리온도(℃)Quenching heat treatment temperature (℃) 유지 시간(min)Holding time (min) 템퍼링(tempering) 처리(℃)Tempering treatment (°C) 유지 시간(min)holding time (min) 1One 0.90.9 500500 3.53.5 4040 11501150 10501050 7575 750750 7070 650650 5050 22 1.01.0 620620 3.03.0 5050 12001200 11001100 6060 810810 6060 610610 4040 33 1.11.1 880880 2.52.5 4242 11801180 10801080 9090 850850 8080 550550 100100 44 0.950.95 750750 3.03.0 4949 12501250 11501150 8585 780780 9090 575575 9090 55 1.21.2 10001000 3.53.5 4747 12201220 11201120 7070 860860 7575 640640 8080 66 1.051.05 900900 2.52.5 4242 12301230 11301130 8585 770770 8585 560560 120120

상기 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강의 미세조직을 관찰하면 다음과 같은 사실을 발견할 수 있다. 즉, 본 발명의 각 실시예의 미세조직이 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지 모두 오스테나이트 조직이고, 열간 압연, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리 후에 본 발명의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이며, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링(tempering) 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있으며, 이와 같은 조직은 모재의 인성을 대폭 향상할 수 있고 저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다. 여기서, 각 실시예의 미세조직은 V(C,N)입자 및 CaO 및/또는 CaS입자를 가지고, 상기 V(C,N)입자, CaO 및/또는 CaS입자의 직경은 약0.2-5μm이며, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 V(C,N)입자 및 CaO 및/또는 CaS입자의 수량은 5~20개/mm2 이다.When observing the microstructure of the steel for low-temperature pressure vessel of Examples 1-6, the following facts can be found. That is, the microstructure of each embodiment of the present invention is an austenite structure from the start of the continuous casting slab solidification to a room temperature state, and after hot rolling, quenching and tempering (QT) heat treatment, the main structure of the present invention is all low-carbon It is tempered martensite, and through the quenching treatment, martensite having fine grains is obtained, and through the subsequent tempering treatment, the martensitic structure is converted into ferrite and fine precipitated carbide, while at the same time a small amount of dispersed austenite is obtained. This structure can significantly improve the toughness of the base material and is particularly suitable for manufacturing low-temperature and pressure-resistant parts. Here, the microstructure of each example has V(C,N) particles and CaO and/or CaS particles, and the diameter of the V(C,N) particles, CaO and/or CaS particles is about 0.2-5 μm, and the The quantity of V(C,N) particles and CaO and/or CaS particles in the cross section of the steel for low-temperature pressure vessel is 5-20 pieces/mm 2 .

또한, 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 비교용 강의 샘플을 수집하여 샘플에 대해 각종 성능 시험을 수행하여 시험 결과를 표 5에 나타낸다.In addition, by collecting samples of the low-temperature pressure vessel steel of Example 1-6 and the comparative steel of Comparative Example 1-3, various performance tests were performed on the samples, and the test results are shown in Table 5.

번호number 항복 강도 Rel(MPa)Yield strength R el (MPa) 인장 강도 Rm(MPa)Tensile strength R m (MPa) 신장률(%)Elongation (%) -196℃에서 충격 인성(J)Impact toughness (J) at -196°C 실시예1Example 1 625625 854854 2626 153153 실시예2Example 2 632632 850850 2525 165165 실시예3Example 3 629629 862862 2626 158158 실시예4Example 4 628628 858858 2727 161161 실시예5Example 5 626626 865865 2626 156156 실시예6Example 6 627627 853853 2828 157157 비교예1Comparative Example 1 576576 695695 2020 108108 비교예2Comparative Example 2 584584 734734 1818 105105 비교예3Comparative Example 3 593593 721721 1919 107107

표 5로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 각 실시예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성이 모두 각 비교예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성보다 현저하게 높은데, 이는 본 발명의 각 실시예의 기계적 성질 및 저온 충격 인성이 높다는 것을 설명한다. 또한, 각 실시예는 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다.As can be seen from Table 5, the yield strength, tensile strength, elongation, and impact toughness at -196°C of each Example of the present invention are all significantly higher than the yield strength, tensile strength, elongation and impact toughness at -196°C of each comparative example. high, which explains the high mechanical properties and low temperature impact toughness of each embodiment of the present invention. In addition, each Example has tensile strength≥850 MPa, yield strength≥625 MPa, elongation≥25%, and impact toughness≥150J at -196°C.

실시예7-12Example 7-12

실시예7-12의 저온 압력 용기용 강은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다. 즉:(1) 제련: 전로 제련 후, LF+RH정련하여 각 화학 원소의 질량 백분율을 표 3과 같이 제어하며;The steel for low-temperature pressure vessel of Examples 7-12 was manufactured through the following steps. That is: (1) smelting: after converter smelting, LF+RH refining to control the mass percentage of each chemical element as shown in Table 3;

(2)연속 주조: 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하고, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하며, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율

Figure 112020024260505-pct00002
40%이 되도록, 전류는 500A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하며;(2)Continuous Casting: Controlling the drawing speed to 0.9~1.2m/min, using the electromagnetic stirrer of the crystallizer during continuous casting, and the ratio of equiaxed crystals of the slab after continuous casting
Figure 112020024260505-pct00002
To be 40%, the current is 500A and the frequency is controlled to 2.5~3.5Hz;

(3)열간 압연: 조압연 및 마무리 압연을 포함하고, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃, 총 압하율은 60~90%로 제어하며;(3) hot rolling: including rough rolling and finish rolling, the rough rolling temperature is 1150 to 1250 ° C, the finish rolling temperature is 1050 to 1150 ° C, and the total rolling reduction is controlled to be 60 to 90%;

(4)담금질 열처리: 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하며;(4) quenching heat treatment: the temperature is 750~850℃, the holding time is 60-90min, and water cooling is carried out at the time of tapping;

(5)템퍼링(tempering) 처리: 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다.(5) Tempering treatment: The temperature is 550~650℃, the holding time is 40-120min, and air cooling is performed after tapping.

상기 실시예7-12의 저온 압력 용기용 강은 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다.The steel for low-temperature pressure vessel of Examples 7-12 further includes a polishing step before the hot rolling step.

표 6은 실시예7-12의 저온 압력 용기용 강의 각 화학 원소의 질량 백분율을 나타낸다.Table 6 shows the mass percentage of each chemical element of the steel for low-temperature pressure vessel of Examples 7-12.

(wt%, 나머지는 Fe 및 O, P, S를 제외한 다른 불가피한 불순물 원소임)(wt%, the remainder is Fe and other unavoidable impurity elements other than O, P, and S) 번호number CC SiSi MnMn NiNi PP SS NN AlAl NbNb OO TiTi MgMg 희토류 원소rare earth elements 실시예7Example 7 0.040.04 0.100.10 0.50.5 11.011.0 0.0080.008 0.0040.004 0.0020.002 0.0150.015 0.100.10 0.00090.0009 0.20.2 0.0030.003 Ce:0.4Ce:0.4 실시예8Example 8 0.080.08 0.300.30 0.30.3 9.09.0 0.0030.003 0.0030.003 0.0030.003 0.030.03 0.130.13 0.00070.0007 0.10.1 0.0020.002 -- 실시예9Example 9 0.060.06 0.220.22 0.70.7 10.010.0 0.0070.007 0.0040.004 0.0040.004 0.0350.035 0.280.28 0.00090.0009 0.30.3 0.0010.001 Hf:0.5Hf:0.5 실시예10Example 10 0.020.02 0.350.35 0.80.8 7.07.0 0.0090.009 0.0050.005 0.0050.005 0.050.05 0.20.2 0.00080.0008 0.10.1 0.0020.002 Ce,La:0.7Ce,La:0.7 실시예11Example 11 0.050.05 0.280.28 0.40.4 12.012.0 0.0060.006 0.0020.002 0.0040.004 0.040.04 0.30.3 0.00100.0010 0.20.2 0.0010.001 -- 실시예12Example 12 0.030.03 0.180.18 0.60.6 8.08.0 0.0040.004 0.0050.005 0.0030.003 0.0250.025 0.180.18 0.00070.0007 0.30.3 0.0030.003 Se:0.3Se:0.3

표 7은 각 실시예의 제조 방법의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸다.Table 7 shows specific process parameters of the manufacturing method of each Example.

실시예 번호Example number 단계(2)Step (2) 단계(3)Step (3) 단계(4)Step (4) 단계(5)Step (5) 인출속도(m/min)Withdrawal speed (m/min) 전류(A)Current (A) 주파수(Hz)Frequency (Hz) 슬래브 등축정 비율(%)Slab isometric ratio (%) 조압연 온도(℃)Rough rolling temperature (℃) 마무리 압연온도(℃)Finishing rolling temperature (℃) 총 압하율(%)Total rolling reduction (%) 담금질 열처리(℃)Quenching heat treatment (℃) 유지 시간(min)Holding time (min) 템퍼링(tempering) 처리(℃)Tempering treatment (°C) 유지 시간(min)Holding time (min) 77 0.90.9 500500 3.53.5 4040 11501150 10501050 6565 750750 9090 650650 4040 88 1.01.0 600600 3.03.0 4545 12001200 11001100 6060 800800 8080 600600 5050 99 1.11.1 800800 2.52.5 4343 11801180 10801080 9090 850850 7575 550550 8080 1010 0.950.95 650650 3.03.0 4646 12501250 11501150 8080 790790 6565 580580 120120 1111 1.21.2 10001000 3.53.5 4747 12201220 11201120 7070 830830 8585 630630 7070 1212 1.051.05 900900 2.52.5 4242 12301230 11301130 8585 770770 6060 560560 100100

상기 실시예7-12의 저온 압력 용기용 강의 미세조직을 관찰하면 다음과 같은 사실을 발견할 수 있다. 즉, 본 발명의 각 실시예의 미세조직이 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지 모두 오스테나이트 조직이고, 열간 압연, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리 후에 본 발명의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이며, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링(tempering) 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있으며, 이와 같은 조직은 모재의 인성을 대폭 향상할 수 있고 내저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다. 여기서, 각 실시예의 미세조직은 Ti(C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자를 가지고, 상기 Ti(C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자의 직경은 약 0.1-8μm이며, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 Ti(C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 5~20개/mm2 이다.When observing the microstructure of the steel for low-temperature pressure vessel of Examples 7-12, the following facts can be found. That is, the microstructure of each embodiment of the present invention is an austenite structure from the start of the continuous casting slab solidification to a room temperature state, and after hot rolling, quenching and tempering (QT) heat treatment, the main structure of the present invention is all low-carbon It is tempered martensite, and through the quenching treatment, martensite having fine grains is obtained, and through the subsequent tempering treatment, the martensitic structure is converted into ferrite and fine precipitated carbide, while at the same time a small amount of dispersed austenite is obtained. This structure can significantly improve the toughness of the base material and is particularly suitable for manufacturing low-temperature and pressure-resistant parts. Here, the microstructure of each example has Ti(C,N) particles and MgO and/or MgS particles, and the diameters of the Ti(C,N) particles and MgO and/or MgS particles are about 0.1-8 μm, and the The quantity of Ti(C,N) particles and MgO and/or MgS particles in the cross section of the low-temperature pressure vessel steel is 5-20 pieces/mm 2 .

또한, 실시예 7-12의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 종래 강의 샘플을 수집하여 샘플에 대해 각종 성능 시험을 수행하여 시험 결과를 표 8에 나타낸다.In addition, by collecting samples of the low-temperature pressure vessel steel of Examples 7-12 and the conventional steel of Comparative Examples 1-3, various performance tests were performed on the samples, and the test results are shown in Table 8.

번호number 항복 강도Rel(MPa)Yield strengthR el (MPa) 인장 강도Rm(MPa)Tensile strengthR m (MPa) 신장률(%)Elongation (%) -196℃에서 충격 인성(J)Impact toughness (J) at -196°C 실시예7Example 7 635635 863863 2727 167167 실시예8Example 8 630630 858858 2626 157157 실시예9Example 9 625625 857857 2525 163163 실시예10Example 10 640640 862862 2828 150150 실시예11Example 11 638638 868868 2929 169169 실시예12Example 12 642642 858858 2727 155155 비교예1Comparative Example 1 576576 695695 2020 108108 비교예2Comparative Example 2 584584 734734 1818 105105 비교예3Comparative Example 3 593593 721721 1919 107107

표 8로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 각 실시예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성이 모두 각 비교예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성보다 현저하게 높은데, 이는 본 발명의 각 실시예의 기계적 성질 및 저온 충격 인성이 높다는 것을 설명한다. 또한, 각 실시예는 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다.As can be seen from Table 8, the yield strength, tensile strength, elongation, and impact toughness at -196°C of each Example of the present invention were all significantly higher than the yield strength, tensile strength, elongation and impact toughness at -196°C of each comparative example. high, which explains the high mechanical properties and low temperature impact toughness of each embodiment of the present invention. In addition, each example has a tensile strength≥850 MPa, a yield strength≥625 MPa, an elongation rate≥25%, and an impact toughness≥150J at -196°C.

실시예13-18Examples 13-18

실시예13-18의 저온 압력 용기용 강은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다. 즉:The steel for low-temperature pressure vessel of Examples 13-18 was manufactured through the following steps. In other words:

(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련하여 각 화학 원소의 질량 백분율을 표 3과 같이 제어하며;(1) Smelting: After converter smelting, LF+RH refining to control the mass percentage of each chemical element as shown in Table 3;

(2)연속 주조: 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하고, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하며, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율≥40%이 되도록, 전류는 500A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하며;(2)Continuous Casting: Control the extraction speed to 0.9~1.2m/min, use the electromagnetic stirrer of the crystallizer during continuous casting, and the current is so that the equiaxed crystal ratio of the slab after continuous casting is ≥40% 500A, frequency controlled from 2.5 to 3.5Hz;

(3)열간 압연: 조압연 및 마무리 압연을 포함하고, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃, 총 압하율은 60~90%로 제어하며;(3) hot rolling: including rough rolling and finish rolling, the rough rolling temperature is 1150 to 1250 ° C, the finish rolling temperature is 1050 to 1150 ° C, and the total rolling reduction is controlled to be 60 to 90%;

(4)담금질 열처리: 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하며;(4) quenching heat treatment: the temperature is 750~850℃, the holding time is 60-90min, and water cooling is carried out at the time of tapping;

(5)템퍼링(tempering) 처리: 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다.(5) Tempering treatment: The temperature is 550~650℃, the holding time is 40-120min, and air cooling is performed after tapping.

상기 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강은 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다.The steel for low-temperature pressure vessel of Examples 13-18 further includes a polishing step before the hot rolling step.

표 9은 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강의 각 화학 원소의 질량 백분율을 나타낸다.Table 9 shows the mass percentage of each chemical element of the steel for low-temperature pressure vessel of Examples 13-18.

(wt%, 나머지는 Fe 및 O, P, S를 제외한 다른 불가피한 불순물 원소임)(wt%, the remainder is Fe and other unavoidable impurity elements other than O, P, and S) 번호number CC SiSi MnMn NiNi PP SS NN AlAl NbNb OO MgMg 실시예13Example 13 0.040.04 0.100.10 0.50.5 11.011.0 0.0080.008 0.0040.004 0.0020.002 0.0150.015 0.100.10 0.00090.0009 0.0020.002 실시예14Example 14 0.080.08 0.300.30 0.30.3 9.09.0 0.0030.003 0.0030.003 0.0030.003 0.030.03 0.130.13 0.00070.0007 0.0010.001 실시예15Example 15 0.060.06 0.220.22 0.70.7 10.010.0 0.0070.007 0.0040.004 0.0040.004 0.0350.035 0.280.28 0.00090.0009 0.0030.003 실시예16Example 16 0.020.02 0.350.35 0.80.8 7.07.0 0.0090.009 0.0050.005 0.0050.005 0.050.05 0.20.2 0.00080.0008 0.0030.003 실시예17Example 17 0.050.05 0.280.28 0.40.4 12.012.0 0.0060.006 0.0020.002 0.0040.004 0.040.04 0.30.3 0.00100.0010 0.0020.002 실시예18Example 18 0.030.03 0.180.18 0.60.6 8.08.0 0.0040.004 0.0050.005 0.0030.003 0.0250.025 0.180.18 0.00070.0007 0.0010.001

표 10는 각 실시예의 제조 방법의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸다.Table 10 shows specific process parameters of the manufacturing method of each Example.

실시예 번호Example number 단계(2)Step (2) 단계(3)Step (3) 단계(4)Step (4) 단계(5)Step (5) 인출속도(m/min)Withdrawal speed (m/min) 전류(A)Current (A) 주파수(Hz)Frequency (Hz) 슬래브 등축정 비율(%)Slab isometric ratio (%) 조압연 온도(℃)Rough rolling temperature (℃) 마무리 압연온도(℃)Finishing rolling temperature (℃) 총 압하율(%)Total rolling reduction (%) 담금질 열처리(℃)Quenching heat treatment (℃) 유지 시간(min)Holding time (min) 템퍼링(tempering) 처리(℃)Tempering treatment (°C) 유지 시간(min)Holding time (min) 1313 0.90.9 500500 3.53.5 4040 11501150 10501050 6565 750750 9090 650650 4040 1414 1.01.0 600600 3.03.0 4545 12001200 11001100 6060 800800 8080 600600 5050 1515 1.11.1 800800 2.52.5 4343 11801180 10801080 9090 850850 7575 550550 8080 1616 0.950.95 650650 3.03.0 4646 12501250 11501150 8080 790790 6565 580580 120120 1717 1.21.2 10001000 3.53.5 4747 12201220 11201120 7070 830830 8585 630630 7070 1818 1.051.05 900900 2.52.5 4242 12301230 11301130 8585 770770 6060 560560 100100

상기 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강의 미세조직을 관찰하면 다음과 같은 사실을 발견할 수 있다. 즉, 본 발명의 각 실시예의 미세조직이 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지 모두 오스테나이트 조직이고, 열간 압연, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리 후에 본 발명의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이며, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링(tempering) 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있으며, 이와 같은 조직은 모재의 인성을 대폭 향상할 수 있고 저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다. 여기서, 각 실시예의 미세조직은 MgO 및/또는 MgS입자를 가지고, 상기 MgO 및/또는 MgS입자의 직경은 약 0.1-8μm이며, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 15~55개/mm2 이다.When observing the microstructure of the steel for low-temperature pressure vessel of Examples 13-18, the following facts can be found. That is, the microstructure of each embodiment of the present invention is an austenite structure from the start of the continuous casting slab solidification to a room temperature state, and after hot rolling, quenching and tempering (QT) heat treatment, the main structure of the present invention is all low-carbon It is tempered martensite, and through the quenching treatment, martensite having fine grains is obtained, and through the subsequent tempering treatment, the martensitic structure is converted into ferrite and fine precipitated carbide, while at the same time a small amount of dispersed austenite is obtained. This structure can significantly improve the toughness of the base material and is particularly suitable for manufacturing low-temperature and pressure-resistant parts. Here, the microstructure of each example has MgO and/or MgS particles, the diameter of the MgO and/or MgS particles is about 0.1-8 μm, and the quantity of MgO and/or MgS particles in the cross section of the low-temperature pressure vessel steel is 15~55 pieces/mm 2

또한, 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 비교용 강의 샘플을 수집하여 샘플에 대해 각종 성능 시험을 수행하여 시험 결과를 표 11에 나타낸다.In addition, by collecting samples of the low-temperature pressure vessel steel of Examples 13-18 and the comparative steel of Comparative Examples 1-3, various performance tests were performed on the samples, and the test results are shown in Table 11.

번호number 항복 강도Rel(MPa)Yield strengthR el (MPa) 인장 강도Rm(MPa)Tensile strengthR m (MPa) 신장률(%)Elongation (%) -196℃에서 충격 인성(J)Impact toughness (J) at -196°C 실시예13Example 13 637637 865865 2626 166166 실시예14Example 14 632632 856856 2727 159159 실시예15Example 15 625625 858858 2828 160160 실시예16Example 16 643643 864864 2525 155155 실시예7Example 7 636636 865865 2727 166166 실시예18Example 18 640640 859859 2929 157157 비교예1Comparative Example 1 576576 695695 2020 108108 비교예2Comparative Example 2 584584 734734 1818 105105 비교예3Comparative Example 3 593593 721721 1919 107107

표 11로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 각 실시예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성이 모두 각 비교예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성보다 현저하게 높은데, 이는 본 발명의 각 실시예의 기계적 성질 및 저온 충격 인성이 높다는 것을 설명한다. 또한, 각 실시예는 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다.As can be seen from Table 11, the yield strength, tensile strength, elongation and impact toughness at -196°C of each Example of the present invention are all significantly higher than the yield strength, tensile strength, elongation and impact toughness at -196°C of each comparative example. high, which explains the high mechanical properties and low temperature impact toughness of each embodiment of the present invention. In addition, each Example has tensile strength≥850 MPa, yield strength≥625 MPa, elongation≥25%, and impact toughness≥150J at -196°C.

본 발명의 보호 범위에서 종래 기술 부분은 본 출원 서류에 제공된 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 방안과 모순되지 않는 모든 종래 기술(선행 특허 문헌, 사전에 존재하는 공개 출판물, 사전에 공개적으로 사용된 기술 등을 포함하지만 이에 한정되지 않음)은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함될 수 있다.The prior art part in the protection scope of the present invention is not limited to the embodiments provided in the present application documents, and all prior art (prior patent documents, previously published publications, previously published (including, but not limited to, the technology used as

또한, 본 발명의 기술적 특징의 조합 방식은 본 발명의 청구 범위에 기재된 조합 방식 또는 구체적인 실시예에 기재된 조합방식에 의해 한정되지 않으며, 본 발명에 기재된 모든 기술적 특징은 서로 모순되지 않는 한 임의의 방식으로 자유로 조합하거나 결합할 수 있다. In addition, the combination method of the technical features of the present invention is not limited by the combination method described in the claims of the present invention or the combination method described in specific embodiments, and all technical features described in the present invention are in any way as long as they do not contradict each other. can be freely combined or combined.

상술한 내용은 본 발명의 구체적인 실시예에 불과하고 본 발며은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 유사한 변경이 존재할 수 있다. 당업자가 본 발명의 개시 내용을 기반으로 직접 도출하거나 안출한 모든 변형은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.The above description is only a specific embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various similar modifications may exist. All modifications directly derived or devised by those skilled in the art based on the disclosure of the present invention shall fall within the protection scope of the present invention.

Claims (17)

저온 압력 용기용 강에 있어서,
화학 원소의 질량 백분율은
C: 0.02-0.08%;
Si: 0.10-0.35%;
Mn: 0.3-0.8%;
Ni: 8.0-12.0%;
N: ≤0.005%;
Al: 0.015-0.05%;
Nb: 0.1-0.3%;
Mg 또는 Ca: 0.001-0.005%, 또는 Mg+Ca:0.001-0.005%;
V: ≤0.3%;
Ti: ≤0.3%; 및,
희토류 원소: ≤1%; 이고,
나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며,
여기서, 상기 강은 850MPa 이상의 인장 강도, 625MPa 이상의 항복 강도, 25% 이상의 신장률, -196℃에서 150J 이상의 충격 인성을 갖는 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
A steel for low-temperature pressure vessels, comprising:
The mass percentage of a chemical element is
C: 0.02-0.08%;
Si: 0.10-0.35%;
Mn: 0.3-0.8%;
Ni: 8.0-12.0%;
N: ≤0.005%;
Al: 0.015-0.05%;
Nb: 0.1-0.3%;
Mg or Ca: 0.001-0.005%, or Mg+Ca: 0.001-0.005%;
V: ≤0.3%;
Ti: ≤0.3%; and,
Rare earth element: ≤1%; ego,
the rest is Fe and other inevitable impurities,
wherein the steel has a tensile strength of 850 MPa or more, a yield strength of 625 MPa or more, an elongation of 25% or more, and an impact toughness of 150 J or more at -196°C.
제1항에 있어서,
화학 원소의 질량 백분율이 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 8.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005% 및 희토류 원소≤1%이고, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며; 또는,
화학 원소의 질량 백분율이 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 8.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ti 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005% 및 희토류 원소≤1%이고, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며; 또는,
화학 원소의 질량 백분율이 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 8.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005% 및 희토류 원소≤1%이고, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
According to claim 1,
The mass percentage of chemical elements is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 8.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1- 0.3%, Ca 0.001-0.005% and rare earth elements ≤ 1%, the remainder being Fe and other unavoidable impurities; or,
The mass percentage of chemical elements is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 8.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ti 0.1- 0.3%, Mg 0.001-0.005% and rare earth elements ≤ 1%, the balance being Fe and other inevitable impurities; or,
The mass percentage of chemical elements is C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 8.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0.001- Steel for low-temperature pressure vessels, characterized in that 0.005% and rare earth elements ≤1%, with the remainder being Fe and other unavoidable impurities.
제1항에 있어서,
상기 희토류 원소는 Ce, Hf, La, Re, Sc 및 Y 중에서 선택된 적어도 한가지인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
According to claim 1,
The rare earth element is at least one selected from Ce, Hf, La, Re, Sc and Y.
제1항에 있어서,
미세조직은 (1)MgO 및/또는 MgS입자, 및/또는 (2)CaO 및/또는 CaS입자, 및 임의로 선택한 V(C,N)입자 및/또는 Ti (C,N)입자를 갖는 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
According to claim 1,
The microstructure is characterized in that it has (1) MgO and/or MgS particles, and/or (2) CaO and/or CaS particles, and optionally selected V(C,N) particles and/or Ti (C,N) particles. Steel for low-temperature pressure vessels.
제4항에 있어서,
상기 각각의 V(C,N)입자, CaO 입자 및 CaS 입자의 직경은 0.2-5μm이고; 상기 각각의 Ti(C,N)입자, MgO 입자 및 MgS 입자의 직경은 0.1-8μm인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
5. The method of claim 4,
The diameters of each of the V(C,N) particles, CaO particles and CaS particles are 0.2-5 μm; The steel for low temperature pressure vessel, characterized in that the diameter of each Ti (C, N) particle, MgO particle and MgS particle is 0.1-8 μm.
제4항에 있어서,
상기 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ca을 함유하고, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 V(C,N)입자 및 CaO 및/또는 CaS입자의 수량은 5~20개/mm2이며; 또는,
상기 저온 압력 용기용 강은 Ti 및 Mg를 함유하고, Ti (C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 5~25개/mm2이며; 또는,
상기 저온 압력 용기용 강은 Mg를 함유하고, Ca, Ti 및 V를 함유하지 않으며, MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 15~55개/mm2인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
5. The method of claim 4,
The low-temperature pressure vessel steel contains V and Ca, and the number of V(C,N) particles and CaO and/or CaS particles in the cross section of the low-temperature pressure vessel steel is 5-20 pieces/mm 2 ; or,
The low-temperature pressure vessel steel contains Ti and Mg, and the quantity of Ti (C,N) particles and MgO and/or MgS particles is 5 to 25 pieces/mm 2 ; or,
The steel for low-temperature pressure vessel contains Mg, does not contain Ca, Ti and V, and the quantity of MgO and/or MgS particles is 15 to 55 pieces/mm 2 Steel for low-temperature pressure vessel.
제2항에 있어서,
V의 질량 백분율은 0.1-0.2%이고; Ti의 질량 백분율은 0.1-0.2%인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
3. The method of claim 2,
The mass percentage of V is 0.1-0.2%; Steel for low-temperature pressure vessels, characterized in that the mass percentage of Ti is 0.1-0.2%.
제2항에 있어서,
Ca의 질량 백분율은 0.001-0.003%이고; Mg의 질량 백분율은 0.001-0.003%인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
3. The method of claim 2,
The mass percentage of Ca is 0.001-0.003%; Steel for low-temperature pressure vessels, characterized in that the mass percentage of Mg is 0.001-0.003%.
삭제delete 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 저온 압력 용기용 강의 제조 방법에 있어서,
(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련;
(2)연속 주조;
(3)열간 압연, 상기 열간 압연 단계(3)은 조압연 및 마무리 압연을 포함하며, 상기 조압연 온도는 1150~1250℃로 제어되고, 상기 마무리 압연 온도는 1050~1150℃로 제어되며, 총 압하율을 60~95%로 제어됨;
(4)담금질 열처리, 여기서 담금질 열처리 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시(when the steel is discharged from a furnace) 수냉각이 진행됨;
(5)템퍼링(tempering) 처리; 여기서 상기 템퍼링(tempering) 처리 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후(after being discharged from a furnace)에 공기 냉각이 진행됨;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
The method for manufacturing the steel for a low-temperature pressure vessel according to any one of claims 1 to 8, comprising:
(1)Smelting: After converter smelting, LF+RH refining;
(2) continuous casting;
(3) hot rolling, the hot rolling step (3) includes rough rolling and finish rolling, the rough rolling temperature is controlled to 1150 to 1250 ℃, the finish rolling temperature is controlled to 1050 to 1150 ℃, total Controlled rolling reduction to 60-95%;
(4) quenching heat treatment, where the quenching heat treatment temperature is 750~850℃, the holding time is 60-90min, and water cooling proceeds when the steel is discharged from a furnace;
(5) tempering treatment; Here, the tempering treatment temperature is 550 ~ 650 ℃, the holding time is 40-120 min, and air cooling proceeds after being discharged from a furnace;
A manufacturing method comprising the steps of.
제10항에 있어서,
열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
11. The method of claim 10,
A manufacturing method, characterized in that it further comprises a polishing step before the hot rolling step.
제10항에 있어서,
상기 단계(2)에서 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Manufacturing method, characterized in that by controlling the withdrawal speed in the step (2) to 0.9 ~ 1.2 m / min.
제10항에 있어서,
상기 단계(2)에서, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하고, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율≥40%이 되도록, 전류는 500-1000A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In the above step (2), the electromagnetic stirrer of the crystallizer is used during continuous casting, and the current is 500-1000A and the frequency is controlled to 2.5 to 3.5 Hz so that the equiaxed crystal ratio of the slab after continuous casting is ≥ 40% A manufacturing method, characterized in that.
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