KR102529009B1 - 내식성 해양 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법 - Google Patents

내식성 해양 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내식성 해양 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법이 개시된다. 내식성 복합 스틸 플레이트는 2층 구조를 가지고, 여기서 한 층은 듀플렉스 스테인리스강이고, 다른 층은 해양 탄소강이며; 상기 듀플렉스 스테인리스강은 중량 기준으로 C≤0.03%, Mn≤2.00%, Si≤1.00%, Cr: 21.0-23.0%, Ni: 4.5-6.5%, Mo: 2.5-3.5%, N: 0.08-0.20%, P≤0.02%, S≤0.025%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물의 성분을 포함하고; 상기 해양 탄소강은 중량 기준으로 0.03%≤C≤0.13%, Si≤0.50%, Mn: 0.90-1.60%, P≤0.020%, S≤0.025%, Cu≤0.035%, Cr≤0.20%, Ni≤0.40%, Nb: 0.02-0.05%, Ti≤0.02%, Mo≤0.08%, Al≥0.015%이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물의 성분을 포함한다. 이중 배리어 진공 조립 공정을 이용하여 압연 복합 스틸 플레이트를 생산하므로 우수한 구조 강도와 우수한 내식성이 얻어지면서 구조 중량 감소가 달성된다.

Description

내식성 해양 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법
본 발명은 내식성 복합 스틸 플레이트 제조의 기술 분야에 속하며, 특히 내식성 해양 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
염소 이온 함량이 높은 해수, 복잡한 매체 구성 요소가 있는 연도 가스 덕트, 온도와 압력이 있는 석유 및 천연 가스 파이프 라인, 화학 물질 운반용 컨테이너와 같은 가혹한 매체 환경에서 내식성이 우수한 스테인리스강 재질을 선택해야 한다. 높은 Cr, Mo 및 N 함량, 일반 오스테나이트 스테인리스강보다 2~3배 높은 내공식 등가(pitting corrosion equivalent) 및 높은 항복강도(yield strength)로 인해 듀플렉스 스테인리스강(duplex stainless steel)은 구조적 강도 및 내식성이 요구되는 소재에 적용하기에 적합하다. 그러나 Ni 및 Mo와 같은 합금 함량이 상대적으로 높고 기술적 생산이 어렵기 때문에 듀플렉스 스테인리스강은 사용 비용이 상대적으로 높다.
복합 스틸 플레이트를 고려한 설계를 채택하여 소재 설계에 의해 구조적 강도와 인성을 보장할 수 있다. 즉, 기저층 역할을 하는 탄소강을 주재료로 채택하여 서로 다른 강도와 인성에 대한 요구 사항이 있을 수 있고 재료의 내식성은 스테인리스강 클래딩 층(stainless steel cladding layer)에 의해 달성된다. 따라서 복합 스틸 플레이트는 두 재료의 장점을 동시에 얻을 수 있다. 또한, 복합 스틸 플레이트의 설계로 대형 복합 스틸 플레이트를 제공할 수 있고, 스틸 플레이트 접합용 용접 심(weld seam)을 줄일 수 있으며, 용접 심 공정에서 부분적인 고장으로 인한 위험을 줄일 수 있다. 또한, 복합 스틸 플레이트의 설계를 채택하여 탄소강과 스테인리스강을 맞대기 위해 필요한 원래의 용접 심이 탄소강과 복합 스틸 플레이트의 탄소강이 되거나, 또는 탄소강과 복합 스틸 플레이트가 전체적으로 용접되고, 주요 용융 용접 재료는 여전히 탄소강 재료이므로 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 용접 품질을 제어하기가 더 쉽다. 생산 효율을 높일 수 있다.
중국 특허 CN107379671A는 2205 듀플렉스 스테인리스강 복합 스틸 플레이트의 폭발성 클래딩 및 압연 방법을 개시한다. 중국 특허 CN105772507A는 진공 압연 방식을 채택하고 가장자리 밀봉 후 내부에 단일 폐쇄 시스템을 형성하는 탄소강 및 듀플렉스 스테인리스강 복합 스틸 플레이트의 제조방법을 개시한다. 중국 특허 CN108246825A는 중국 특허 CN105772507A와 유사한 진공 슬래브 조립 공정을 채택한 TMCP 해양 듀플렉스 스테인리스강 복합 스틸 플레이트의 제조방법을 개시하지만, 채택된 것은 진공 전자빔 슬래브 조립 공정이다. 두 공정 모두 단일 진공 시스템을 형성할 수 있으므로 전체 복합 슬래브의 결합강도가 낮아지거나 개별 용접 심이 실패하는 한 결합 실패가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 내식성 해양용 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는 것이며, 이를 통해 구조적 중량을 감소시키면서 우수한 구조 강도와 우수한 내식성을 얻을 수 있다. 또한, 복합 스틸 플레이트는 원자간 야금학적 결합을 실현할 수 있는 압연 복합 스틸 플레이트로서, 클래딩 층과 기저층 사이의 우수한 결합력을 달성할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결 수단을 제안한다:
본 발명은 압연 복합 스틸 플레이트를 제조하기 위한 이중 배리어 진공 슬래브 조립 방법을 제공하며, 이 방법은 상대적으로 재료비가 높고 복합 품질 요구 사항이 높은 복합 스틸 플레이트를 생산하는 데 특히 적합하다.
구체적으로, 본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트는 2층 구조(two-layer structure)를 가진 내식성 해양 복합 스틸 플레이트로서, 여기서 한 층은 듀플렉스 스테인리스강(duplex stainless steel)이고, 다른 층은 해양 탄소강(marine carbon steel)이며;
상기 듀플렉스 스테인리스강은 중량 기준으로 C≤0.03%, Mn≤2.00%, Si≤1.00%, Cr: 21.0-23.0%, Ni: 4.5-6.5%, Mo: 2.5-3.5%, N: 0.08-0.20%, P≤0.02%, S≤0.025%, 나머지는 Fe0와 불가피한 불순물의 성분을 포함하고;
상기 해양 탄소강은 중량 기준으로 0.03%≤C≤0.13%, Si≤0.50%, Mn: 0.90-1.60%, P≤0.020%, S≤0.025%, Cu≤0.035%, Cr≤0.20%, Ni≤0.40%, Nb: 0.02-0.05%, Ti≤0.02%, Mo≤0.08%, Al≥0.015%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물의 성분을 포함한다.
상기 복합 스틸 플레이트의 상기 듀플렉스 스테인리스강과 상기 해양 탄소강의 계면은 300MPa 이상의 전단강도(shear strength) 및 320MPa 이상의 결합강도(bond strength)를 가지고; 상기 복합 스틸 플레이트는 450MPa 이상의 항복강도(yield strength) 및 600MPa 초과의 인장강도(tensile strength)를 가진다.
상기 복합 스틸 플레이트의 해양 탄소강은 40℃ 이하의 영하 온도에서 120J 이상의 충격 인성(impact toughness)을 달성할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 제조방법은 다음 단계를 포함한다:
1) 클래드 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층의 예상 두께 비율에 따라 복합 빌렛(combined billet)의 듀플렉스 스테인리스강과 탄소강의 두께를 선택하고; 상기 탄소강의 연속 주조 빌렛을 필요한 크기로 가열하고 코깅(cogging)하고; 듀플렉스 스테인리스강과 합성될 탄소강의 측면을 세척하여 금속 표면을 완전히 노출시키고; 상기 듀플렉스 스테인리스강의 표면 산화물 스케일 및 오염 물질을 클리닝하는 단계;
2) 탄소강의 세척된 면을 듀플렉스 스테인리스강의 세척된 면에 직접 중첩한 다음, 0.001 Pa 이하의 진공도에서 진공 용접 및 밀봉하되, 여기서 첫 번째 진공 제어로서 두 개의 독립적인 진공 빌렛 업 앤드 다운(vacuum billets up and down)의 제1 진공 배리어는 탄소강과 듀플렉스 스테인리스강에 의해 형성되고; 그 다음, 상기 듀플렉스 스테인리스강의 측면이 듀플렉스 스테인리스 표면의 측면에 대향하고 두께 방향을 따라 대칭이 되도록 진공 빌렛을 적층하고; 분리를 위해 듀플렉스 스테인리스강 표면의 측면 사이에 분리제를 적용하는 단계; 복합 빌렛(billets) 주변에서 적층, 용접 및 밀봉한 후에 진공화하여 0.01 Pa 이하의 진공도를 얻어 제2 진공 배리어를 형성하고 4층 구조의 복합 빌렛(billets)을 형성하는 단계;
3) 가열 온도를 1050~1190℃로 조절하여 상기 복합 빌렛을 가열하는 단계;
4) 1040~1170℃의 초기 압연 온도와 850~1020℃의 최종 압연 온도에서 복합 빌렛을 압연하는 단계;
5) 압연 후 중첩된 클래드 스틸 플레이트를 압축 공기 또는 물로 냉각하되, 초기 냉각 온도는 830~1000℃, 냉각 속도는 5℃/sec~40℃/sec로 제어하고, 최종 냉각 온도는 250~750℃로 조절하는 단계; 및
6) 압연 및 중첩된 클래드 스틸 플레이트의 헤드(head)와 테일(tail) 및 가장자리에서 플라즈마 커팅(plasma cutting)을 수행하여 중첩된 클래드 스틸 플레이트를 상하 대칭으로 두 세트의 마감 클래드 스틸 플레이트로 분리하는 단계.
또한, 500~600℃의 템퍼링 온도로 템퍼링 열처리(tempering thermal treatment)한 다음, 공냉 처리(air cooling treatment)하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는 상기 4) 단계에서 통과 감소율(pass reduction rate)은 10-25로 조절된다.
본 발명에서 제공되는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트는 4층 대칭 슬래브 어셈블리를 채택하여 압연된다. 두 개의 상부 및 하부 층은 해양 탄소강이고 두 개의 중간 층은 듀플렉스 스테인리스강이다.
내식성 해양 복합 스틸 플레이트는 고강도, 우수한 내식성, 우수한 저온 충격 인성과 같은 다양한 장점을 동시에 가지고 있어 해양 건설은 물론 내식성에 대한 요구 사항이 상대적으로 높은 다른 환경에 적합하다.
본 발명에 의해 제공되는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트는 원자 결합을 실현하기 위한 압연에 의해 컴파운딩된 듀플렉스 스테인리스강 층과 탄소강 층이 제공된다.
본 발명에서 제공하는 복합 스틸 플레이트의 해양 탄소강 층에서 불가피한 불순물은 주로 S, P 원소를 포함하며, P≤0.02%, S≤0.025%로 제어할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 탄소강 층의 모든 화학 원소는 다음과 같은 원리로 설계된다:
C: C는 오스테나이트 안정화 원소이고, 강철에서 고용체(solid solution) 강화 효과를 가지며, 분명히 강철의 강도를 향상시킬 수 있다. 그러나 C의 함량이 지나치게 높아 용접성 및 인성에 불리하고 펄라이트 구조 및 마르텐사이트-오스테나이트 섬(martensite-austenite island)과 같은 경질상 구조를 증가시켜 강철의 내식성에 악영향을 미치기 쉽다. 따라서 스틸 플레이트의 인성 매칭 및 탄소강 재료의 용접성에 대한 요구 사항을 고려하여 탄소강 층의 C 함량은 0.01-0.18%로 조절된다.
Si: Si는 탈산소 원소(deoxidizing element)이고, 또한 Si는 페라이트에 용해되고 고용체 강화 효과가 있으며 C, N, P를 제외한 다른 합금 원소를 능가하여 강철의 강도와 경도를 현저히 향상시킬 수 있다. 탄소강 층의 Si 함량은 0.10-0.5%로 조절된다.
Mn: Mn은 펄라이트 변태(transformation)를 지연시키고 임계 냉각 속도를 줄이고 강철의 경화성을 향상시킬 수 있으며 강철에 고용 강화 효과를 가지며 강철의 주요 고용체 강화 요소이다. 그러나 Mn의 함량이 너무 많아 강철의 인성에 악영향을 미치는 편석 밴드(segregation band) 및 마르텐사이트 구조가 발생하기 쉽고 편석 밴드의 발생으로 철강의 내식성이 저하될 수 있다. 탄소강 층의 Mn 함량은 0.90-1.60%로 조절된다.
Nb: Nb는 미세합금강(microalloyed steel)에서 중요한 추가 원소이다. Nb는 N 및 C와 함께 NbN, NbCN 및 NbC와 같은 침전물을 형성하기 쉽다. 강철 슬래브 가열 공정에서 Nb는 강철의 오스테나이트 입자를 정제하는 역할을 한다. Nb는 비 재결정(non-recrystallization) 영역의 온도를 크게 높일 수 있으며, 압연 제어, 입자 정제 및 강도 및 인성 제어에 상대적으로 분명한 영향을 미친다. 또한 Nb는 나노 스케일의 침전물을 형성할 수 있어 강도 향상에 도움이 된다. 그러나 Nb를 첨가하면 혼정(mixed crystals)이 발생하기 쉽고 과도한 Nb는 인성에 악영향을 미치므로 Nb의 첨가량을 0.02-0.05%로 조절한다.
Ti: Ti는 강철에서 C 및 N과 함께 TiC, TiN 또는 TiCN을 형성하며, 빌렛강(billet steel)을 가열 및 압연하는 단계에서 Ti는 오스테나이트 입자를 정제하는 역할을 하여 강철의 강도와 인성을 향상시킨다. 그러나 과도한 Ti는 철강의 강도와 인성에 해를 끼치는 보다 두꺼운 TiN을 형성할 수 있으므로, 탄소강 층의 Ti 함량 상한을 0.02%로 조절한다.
Ni: Ni는 페라이트에만 용해되며 강철에서 매트릭스 상으로 작용하는 오스테나이트는 탄화물을 형성하지 않으며 매우 강력한 오스테나이트 안정화 효과가 있다. 또한 Ni 원소는 철강의 저온 인성을 향상시킬 수 있으므로, 본 발명의 기술적 해결 방안에서는 탄소강 층의 Ni 첨가량을 0.4% 이내로 조절한다.
Cu: Cu는 주로 고용체 상태 및 원소-상 석출 상태(elementary-phase precipitation state)의 강철에 존재하며 고용체 상태의 Cu는 고용체 강화 효과가 있다. 그리고 온도가 낮아짐에 따라 페라이트에서 Cu의 고용해도(solid solubility)가 급격히 낮아져 고용체 상태의 과포화된 Cu가 상대적으로 낮은 온도에서 원소 형태로 침전되어 침전을 강화시키는 역할을 한다. 또한, 탄소강 층에 소량의 Cu를 첨가함으로써 복합 스틸 플레이트의 내후성(atmospheric corrosion resistance)도 현저하게 향상될 수 있다.
Cr: Cr은 오스테나이트의 위상 영역(phase region)을 감소시키는 원소로서 중강도의 탄화물 원소이며 페라이트에도 용해된다. Cr은 오스테나이트의 안정성을 개선하고 C 곡선이 오른쪽으로 이동하도록 하여 임계 냉각 속도를 줄이고 강철의 경화성을 개선시킬 수 있다. Cr은 또한, 오스테나이트의 변태 온도(transformation temperature)를 낮추어 (Fe, Cr)3C, (Fe, Cr)7C3 및 (Fe, Cr)23C7과 같은 다양한 형성된 탄화물이 상대적으로 낮은 온도에서 석출되어 구조 및 탄화물이 정제되고 강철의 강도와 경도는 분명히 향상될 수 있으나 Cr은 강철의 인성에 악영향을 미친다. 전술한 요소들의 조합으로 인해, 본 발명의 기술적 해결방안에 따르면 탄소강 층의 Cr 함량은 0.20% 이내로 조절된다.
Mo: Mo는 오스테나이트의 위상 영역을 감소시키기 위한 원소로서, 철강의 경화성과 열강도(hot strength)를 향상시킬 수 있으며 원소 C로 탄화물 원소를 형성할 수 있으며 더 나은 템퍼링 저항(tempering resistance)을 가지고 있다. Mo는 페라이트에 고용체 강화 효과가 있으며 탄화물의 안정성을 향상시켜 철강의 강도를 향상시킬 수 있다. Mo는 또한, 내식성이 우수하다. 스테인리스강에서는 Mo 원소의 증가로 인해 스테인리스강의 염화 이온 공식 내식성이 분명히 향상될 수 있다.
Al: Al은 탈산소 원소이며 용강(molten steel)의 산소 함량을 줄일 수 있다. 또한, 강철에서 N과 결합된 후에 Al은 오스테나이트 입자의 성장을 막는 역할을 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제공하는 듀플렉스 스테인리스강 복합 스틸 플레이트에서 클래딩 층은 ASTM A240의 S31803 성분 범위 내의 성분을 포함하는 물질로 이루어진다.
본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트는 다음과 같은 특성을 갖는다:
스테인리스강과 복합 스틸 플레이트의 탄소강 층 사이에 우수한 야금 결합이 형성된다. 듀플렉스 스테인리스강과 복합 스틸 플레이트의 해양 탄소강 사이의 계면은 전단강도가 300MPa 이상이고 결합강도가 320MPa 이상이며, 복합 스틸 플레이트는 항복강도가 450MPa 이상이고, 인장강도가 600MPa 초과이다.
탄소강의 구성 요소 설계로 인해 복합 스틸 플레이트의 해양 탄소강은 40℃ 이하의 영하 온도에서 120J 이상의 충격 인성을 달성할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 제조방법은 다음과 같다:
진공 조립 복합체의 가열 온도는 1050℃-1190℃로 조절된다. 본 발명의 기술적 해결방안에서, 듀플렉스 스테인리스강과 탄소강의 물리적 특성은 가열 온도의 선택에 포괄적으로 고려된다. 한편으로 탄소강과 듀플렉스 스테인리스강에 존재할 수 있는 분리된 합금 원소의 더 나은 균일한 분포를 보장해야 하고, 한편으로는 듀플렉스 스테인리스강의 고온 단계에서 위상 비율에 대한 위상 분포 및 균형 제어가 보장되어야 한다.
진공 조립된 복합 슬래브는 압연되며, 이때 초기 압연 온도는 1040-1170℃로 선택되고 최종 압연 온도는 850-1020℃로 선택된다. 압연 공정에서 재료의 소성 변형, 충분한 압축 응력의 작용하에 상호 침투를 위한 복합체 형태 원자 확산으로 만들어진 계면상의 금속 원자를 보장하기 위해, 상기 계면이 원자간 결합 및 충분한 변형을 실현할 수 있도록 하기 위해, 그런 다음 계면은 여러 번 재결정된다. 바람직하게는, 통과 감소율은 10-25%로 조절되어 재결정 또는 상변태(phase transformation)를 위해 충분한 변형 저장 에너지가 제공된다.
압연 후 중첩된 복합 스틸 플레이트는 압축 공기 또는 수냉 방식으로 직접 냉각되며, 초기 냉각 온도는 830-1000℃, 냉각 속도는 5℃/s-40℃/s, 최종 냉각 온도는 250-750℃이다.
압연 중첩 복합 스틸 플레이트의 헤드, 테일 및 측면에서 플라즈마 커팅을 수행하여 중첩 복합 스틸 플레이트를 수직 대칭 마감 복합 스틸 플레이트의 두 그룹으로 분리한다.
중첩 복합 스틸 플레이트의 헤드와 테일은 중첩 복합 스틸 플레이트의 길이 방향 양단을 의미하고, 측면은 중첩 복합 스틸 플레이트의 폭 방향 양측을 의미한다.
강도 수준의 요구 사항이 상대적으로 높은 복합 스틸 플레이트의 경우 최종 냉각 온도가 낮은(≤300℃) 복합 슬래브도 적절하게 매칭하여 사용자의 납품 상태 요구 사항에 따라 템퍼링 열처리를 채택할 수 있고, 템퍼링 온도는 500-600℃일 수 있어서, 기저층의 재료를 급속 냉각하여 발생하는 응력이 방출되어 더 나은 가소성과 인성을 얻을 수 있다. 한편, 단시간의 온도 처리로 인해 클래딩 층 역할을 하는 스테인리스강의 내식성이 거의 영향을 받지 않는다는 것을 보장할 수 있다. 템퍼링 후 공기 냉각 처리를 수행한다.
본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트에서 탄소강의 수준은 EH40이다. 이에 따라 DH, AH, EH36 및 EH32와 같이 강철 수준이 낮은 복합 스틸 플레이트의 특성도 요구 사항을 충족할 수 있다. 본 발명의 기술적 해결방안을 채택하여 압연된 복합 스틸 플레이트는 높은 접착력과 300MPa 이상의 전단강도, 320MPa 이상의 접착강도를 갖는다.
복합 스틸 플레이트의 스테인리스강 클래딩 층은 500MPa 이상의 항복강도와 700MPa 이상의 인장강도를 달성할 수 있다. 상응하는 탄소강 기저층은 420MPa 이상의 항복강도 및 530MPa 초과의 인장강도를 갖는다. 복합 스틸 플레이트는 연신율이 22% 초과이며, 기저층의 인성은 40℃ 이하의 영하 온도에서 120J 이상으로 유지될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 제조방법으로 제조된 복합 스틸 플레이트에서 듀플렉스 스테인리스강 클래딩 층의 위상 비율은 40-60%로 조절할 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이 Carl Zeiss 광학 현미경 Axio Imager.M2m은 20배 대물 렌즈 아래에서 사진을 촬영하는데 사용된다. 도면에서 계면은 깨끗하고 연속적이며, 듀플렉스 스테인리스강 구조의 위상 비율이 균형을 이루고 σ상이 없으며 탄소강 기저층에 대한 듀플렉스 스테인리스강 클래딩 층의 좋은 비율이 형성되고 복합 스틸 플레이트의 듀플렉스 스테인리스강 클래딩 층의 재료는 내식성이 우수하다. 스테인리스강 클래딩 층은 ASTM A923 C 방법에 따라 측정한 부식률(corrosion rate)이 0.00mdd이며, ASTM A262E 방법에 따라 입계 부식 시험(intergranular corrosion test)을 실시한 결과 부식이 발견되지 않았다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다:
기존의 일회성 진공 시스템 방식에 비해 본 발명에서 제공하는 진공 시스템은 이중 진공 시스템(double-vacuum system)을 채택한다. 즉, 탄소강과 듀플렉스 스테인리스강을 밀봉 용접하여 첫 번째 진공 시스템을 형성하고. 진공도를 0.001Pa 이하로 조절하며, 상하 독립적인 탄소강과 듀플렉스 스테인리스강으로 형성된 진공 슬래브를 형성하여 제1 진공 배리어를 형성하고 듀플렉스 스테인리스강의 표면은 반대로 적층되며, 두께 방향으로 대칭 적층이 수행되고, 분리를 위한 분리제를 듀플렉스 스테인리스강과 듀플렉스 스테인리스강의 표면 사이에 브러싱하고, 중첩시킨 후 주변에서 밀봉 용접을 수행하고, 진공화를 수행한다. 진공도를 0.01Pa 이하로 조절하고 4층으로 조립된 복합 슬래브를 사용하여 제2 진공 배리어를 일체로 형성한다. 종래 기술과 비교하여 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다.
1. 2-진공-배리어 압연 방식(two-vacuum-barrier rolling method)을 채택하여 진공도를 효과적으로 높이고 더 높은 진공도를 유지할 수 있으며 보관 공정에서 진공 실패 위험을 효과적으로 줄일 수 있다. 시험 결과는 2-진공-시스템 방식으로 생산된 복합 스틸 플레이트가 보다 안정된 결합강도를 가지고 있으며 평균 전단강도는 50MPa 개선된 것으로 나타났다.
2. 기존의 단일 시스템 진공 슬래브 조립 방식을 채택하여 슬래브 조립 또는 압연 중 진공 실패가 발생하면 복합 슬래브 전체 그룹이 실패한다. 본 발명에서 2-진공-배리어 압연 방법을 채택함으로써, 슬래브 조립 또는 압연 중에 진공 배리어 중 하나에서 특정 진공 실패가 발생하더라도 좋은 진공 시스템을 다른 진공 배리어에 계속 유지할 수 있으므로 복합 슬래브의 압연 수율을 효과적으로 높일 수 있다. 클래드 압연의 높은 성공률로 인해 상대적으로 합금 함량이 높고 상대적으로 고가인 내식성 합금 복합 스틸 플레이트를 생산하기 위해 생산성의 안정성을 보장할 수 있으며 높은 경제적 이익을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 제공되는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 복합 슬래브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제공되는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 탄소강 층이 듀플렉스 스테인리스강층과 접착된 위치의 금속조직학적 구조(metallographic structure) 사진이다.
본 발명이 제공하는 해양 듀플렉스 스테인리스강 복합 스틸 플레이트 및 그 제조방법은 도면 및 구체적인 실시예에 대한 간략한 설명과 함께 아래에서 더 설명되고 기재될 것이다. 그러나 설명과 기재는 본 발명의 기술적 해결방안에 대한 부적절한 제한을 구성할 수 없다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서 제공하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 복합 슬래브는 4층 구조를 가지며, 여기서, 2개의 중간층(클래딩 층) 1과 2는 듀플렉스 스테인리스강이고; 상부 및 하부 층(기저층) 3 및 4는 해양 탄소강이며; 5는 분리제를 나타내고; 6은 밀봉된 용접 심을 나타낸다.
실시예 1
기저층으로 사용되는 탄소강은 EH40을 채택하고 하기 화학 성분(wt%)을 포함한다: C: 0.09 ， Si: 0.25 ， Mn： 1.30 ， P: 0.011 ； S: 0.002 ， Cr: 0.13 ， Ni: 0.20 ， Nb: 0.025 ， Ti： 0.01. 듀플렉스 스테인리스강의 성분(wt%)은 C：0.02，Si：0.25，Mn：1.25，Cr：22.53，Ni：5.45，Mo：3.08，N：0.16이다.
조립된 복합 슬래브는 도 1에 나타낸 4층 대칭 분리 방법을 채택하여 수행되었으며, 즉 탄소강 빌렛, 듀플렉스 스테인리스 빌렛, 다른 듀플렉스 스테인리스 빌렛 및 다른 탄소강 빌렛이 위에서 아래로 순차적으로 배치되고, 상층에 위치한 탄소강 빌렛과 상층에 위치한 탄소강 빌렛에 해당하는 듀플렉스 스테인리스강 빌렛은 진공에서 밀봉되며, 하층에 위치한 탄소강 빌렛과 하층에 위치한 탄소강 빌렛에 해당하는 듀플렉스 스테인리스 스틸 빌렛을 진공으로 밀봉하여 서로 독립적인 두 그룹의 제1 진공 시스템을 형성하고, 제2 진공 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 층과 제5 층(즉, 본 실시예의 탄소강 빌렛) 사이에 진공에서 밀봉되었다. 이중 진공 시스템 조립 복합 슬래브는 2개의 시스템에 의해 공동으로 형성된다. 듀플렉스 스테인리스강과 두 그룹의 진공 슬래브의 듀플렉스 스테인리스강 표면 사이에 위치한 공간을 분리제로 채운 다음 진공화된 복합 슬래브를 가열 압연하고 절단하여 완성된 복합 스틸 플레이트를 형성한다.
복합 압연이 수행되었고, 여기서 가열 온도는 1190℃, 초기 압연 온도는 1170℃, 최종 압연 온도는 850℃이다. 압연 후 복합 슬래브를 수냉 방식으로 직접 냉각하였으며, 이때, 초기 냉각 온도는 830℃, 냉각 속도는 40℃/s, 최종 냉각 온도는 420℃이다. 그런 다음 복합 슬래브를 공기 중에서 자연적으로 실온으로 냉각시켰다. 압연, 분리, 절단된 복합 스틸 플레이트의 두께는 (4+20) mm이고, 즉 클래딩 층 역할을 하는 듀플렉스 스테인리스강의 두께는 4 mm이고 기저층 역할을 하는 탄소강 두께는 20 mm이다.
복합 스틸 플레이트의 기계적 물성은 표 1과 같다. 표 1에서 Rp0.2는 전체 두께 복합 스틸 플레이트의 항복강도, Rm은 복합 스틸 플레이트의 인장강도 값, A는 인장 시험 중 복합 강판의 연신율을 나타내며 복합 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층 재료의 포괄적인 기계적 특성을 반영한다. 탄소강은 상대적으로 명백한 저온 민감도를 가지므로 일반적으로 기저층인 탄소강에 대해 저온 충격 시험을 수행한다. 표 1과 같이 복합 스틸 플레이트는 충격 인성이 우수하다. 전단강도는 클래딩 층과 기저층 재료의 결합 수준을 평가하기 위한 기계적 지수이다. 세 데이터 그룹의 전단강도 값은 모두 300MPa보다 높다. 세 데이터 그룹의 결합강도 값은 320MPa보다 높다.
Figure 112021077346734-pct00001
* 표준 사양에 부합하는 두께 10 mm, 폭 10 mm, 길이 55 mm의 시편을 사용하여 테스트한다 (기저층 역할을 하는 탄소강은 10 mm의 두께를 가진다).
복합 스틸 플레이트의 클래딩 층의 내식성은 ASTM A923C 방법에 따라 시험하였으며, 클래딩 층의 재료를 가공하여 길이 50 mm, 폭 25 mm의 시편을 형성하고, 시편을 세척한 다음, 시편의 크기를 측정하고 무게를 측정하고 25℃의 온도에서 24시간 동안 6% FeCl3 용액에 담가 부식 시험을 하고, 시편을 꺼내 세척하고 블로드라이한 후 무게를 측정하였고, 여기서 시편의 중량 손실 부식은 부식 속도가 10mdd 이하인 부식 요건을 충족해야 한다. 또한 ASTM A262E 방법에 따라 입계 부식 시험을 수행하고, 클래딩 층의 재료를 가공하여 각각 길이 80 mm, 두께 20 mm의 시편 2개를 형성하고, 시편 표면을 연마하고, 그 후 675℃에서 1시간 동안 감작시킨 후 끓인 황산-황산구리 용액에 15시간 담근 후 꺼내어 180° 구부려서 시험하였다. 테스트 결과는 표 2와 같다.
Figure 112021077346734-pct00002
* 단위 시간당 단위 면적당 부식 중량 손실을 의미한다.
실시예 2
기저층으로 사용되는 탄소강은 EH36을 채택하고 하기 화학 성분(wt%)을 포함한다: C: 0.038, Si: 0.24, Mn: 0.91, P: 0.014, S: 0.002, Nb: 0.025, Ti: 0.01. 듀플렉스 스테인리스강의 성분(wt%)은 C： 0.015 ， Si： 0.25 ， Mn： 1.25 ， Cr： 21.03 ， Ni： 4.52 ， Mo： 2.55 ， N： 0.08이다.
본 실시예에서는 전술한 성분 시스템에 따라 실시예 1과 동일한 4층 대칭 분리 방법을 채택하여 조립된 슬래브를 수행하였다.
복합 압연이 수행되었고, 여기서 가열 온도는 1050℃, 초기 압연 온도는 1040℃, 최종 압연 온도는 850℃이다. 압연 후 복합 슬래브를 수냉 방식으로 직접 냉각하였으며, 이때, 초기 냉각 온도는 830℃, 냉각 속도는 20℃/s, 최종 냉각 온도는 480℃이다. 그런 다음 복합 슬래브를 공기 중에서 자연적으로 실온으로 냉각시켰다. 압연, 분리, 절단된 복합 스틸 플레이트의 두께는 (3+10) mm이고, 즉 클래딩 층 역할을 하는 듀플렉스 스테인리스강의 두께는 3 mm이고 기저층 역할을 하는 탄소강 두께는 10 mm이다.
복합 스틸 플레이트의 기계적 물성은 표 3과 같다. 표 3에서 Rp0.2는 전체 두께 복합 스틸 플레이트의 항복강도, Rm은 복합 스틸 플레이트의 인장강도 값, A는 인장 시험 중 복합 강판의 연신율을 나타내며 복합 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층 재료의 포괄적인 기계적 특성을 반영한다. 탄소강은 상대적으로 명백한 저온 민감도를 가지므로 일반적으로 기저층인 탄소강에 대해 저온 충격 시험을 수행한다. 표 3과 같이 복합 스틸 플레이트는 충격 인성이 우수하다. 전단강도는 클래딩 층과 기저층 재료의 결합 수준을 평가하기 위한 기계적 지수이다. 세 데이터 그룹의 전단강도 값은 모두 300MPa보다 높다. 세 데이터 그룹의 결합강도 값은 320MPa보다 높다.
Figure 112021077346734-pct00003
* 표준 사양에 부합하는 두께 10 mm, 폭 10 mm, 길이 55 mm의 시편을 사용하여 테스트한다 (기저층 역할을 하는 탄소강은 10 mm의 두께를 가진다).
복합 스틸 플레이트의 클래딩 층의 내식성은 ASTM A923C 방법에 따라 시험하였으며, 클래딩 층의 재료를 가공하여 길이 50 mm, 폭 25 mm의 시편을 형성하고, 시편을 세척한 다음, 시편의 크기를 측정하고 무게를 측정하고 25℃의 온도에서 24시간 동안 6% FeCl3 용액에 담가 부식 시험을 하고, 시편을 꺼내 세척하고 블로드라이한 후 무게를 측정하였고, 여기서 시편의 중량 손실 부식은 부식 속도가 10mdd 이하인 부식 요건을 충족해야 한다. 또한 ASTM A262E 방법에 따라 입계 부식 시험을 수행하고, 클래딩 층의 재료를 가공하여 각각 길이 80 mm, 두께 20 mm의 시편 2개를 형성하고, 시편 표면을 연마하고, 그 후 675℃에서 1시간 동안 감작시킨 후 끓인 황산-황산구리 용액에 15시간 담근 후 꺼내어 180° 구부려서 시험하였다. 테스트 결과는 표 4와 같다.
Figure 112021077346734-pct00004
* 단위 시간당 단위 면적당 부식 중량 손실을 의미한다.
실시예 3
기저층으로 사용되는 탄소강은 EH36을 채택하고 하기 화학 성분(wt%)을 포함한다: C: 0.13, Si: 0.26, Mn: 1.59, P: 0.015, S: 0.002, Nb: 0.02, Ti: 0.01. 듀플렉스 스테인리스강의 성분(wt%)은 C： 0.03 ， Si： 0.25 ， Mn： 1.75 ， Cr: 22.95 ， Ni： 6.47 ， Mo： 3.50 ， N： 0.20이다.
본 실시예에서는 전술한 성분 시스템에 따라 실시예 1과 동일한 4층 대칭 분리 방법을 채택하여 조립된 슬래브를 수행하였다.
복합 압연이 수행되었고, 여기서 가열 온도는 1160℃, 초기 압연 온도는 1130℃, 최종 압연 온도는 1000℃이다. 압연 후 복합 슬래브를 수냉 방식으로 직접 냉각하였으며, 이때, 초기 냉각 온도는 980℃, 냉각 속도는 5℃/s, 최종 냉각 온도는 750℃이다. 그런 다음 복합 슬래브를 공기 중에서 자연적으로 실온으로 냉각시켰다. 압연, 분리, 절단된 복합 스틸 플레이트의 두께는 (2+8) mm이고, 즉 클래딩 층 역할을 하는 듀플렉스 스테인리스강의 두께는 2 mm이고 기저층 역할을 하는 탄소강 두께는 8 mm이다.
복합 스틸 플레이트의 기계적 물성은 표 5와 같다. 표 5에서 Rp0.2는 전체 두께 복합 스틸 플레이트의 항복강도, Rm은 복합 스틸 플레이트의 인장강도 값, A는 인장 시험 중 복합 강판의 연신율을 나타내며 복합 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층 재료의 포괄적인 기계적 특성을 반영한다. 탄소강은 상대적으로 명백한 저온 민감도를 가지므로 일반적으로 기저층인 탄소강에 대해 저온 충격 시험을 수행한다. 표 5와 같이 복합 스틸 플레이트는 충격 인성이 우수하다. 전단강도는 클래딩 층과 기저층 재료의 결합 수준을 평가하기 위한 기계적 지수이다. 세 데이터 그룹의 전단강도 값은 모두 300MPa보다 높다. 세 데이터 그룹의 결합강도 값은 320MPa보다 높다.
Figure 112021077346734-pct00005
*는 두께 7.5mm, 폭 10mm, 길이 55mm의 시편을 사용하여 테스트한다(기저층역할을 하는 탄소강은 7.5mm의 두께를 가진다).
복합 스틸 플레이트의 클래딩 층의 내식성은 ASTM A923C 방법에 따라 시험하였으며, 클래딩 층의 재료를 가공하여 길이 50 mm, 폭 25 mm의 시편을 형성하고, 시편을 세척한 다음, 시편의 크기를 측정하고 무게를 측정하고 25℃의 온도에서 24시간 동안 6% FeCl3 용액에 담가 부식 시험을 하고, 시편을 꺼내 세척하고 블로드라이한 후 무게를 측정하였고, 여기서 시편의 중량 손실 부식은 부식 속도가 10mdd 이하인 부식 요건을 충족해야 한다. 또한 ASTM A262E 방법에 따라 입계 부식 시험을 수행하고, 클래딩 층의 재료를 가공하여 각각 길이 80 mm, 두께 20 mm의 시편 2개를 형성하고, 시편 표면을 연마하고, 그 후 675℃에서 1시간 동안 감작시킨 후 끓인 황산-황산구리 용액에 15시간 담근 후 꺼내어 180° 구부려서 시험하였다. 테스트 결과는 표 6과 같다.
Figure 112021077346734-pct00006
* 단위 시간당 단위 면적당 부식 중량 손실을 의미한다.
실시예 4
기저층으로 사용되는 탄소강은 EH40을 채택하고 하기 화학 성분(wt%)을 포함한다: C: 0.07 ， Si: 0.25 ， Mn: 1.50 ， P: 0.013; S: 0.002 ， Cr: 0.10 ， Ni: 0.10 ， Nb: 0.03 ， Ti： 0.01. 듀플렉스 스테인리스강의 성분(wt%)은 C： 0.02 ， Si： 0.25 ， Mn： 1.20 ， Cr： 22.72 ， Ni： 5.41 ， Mo： 3.13 ， N： 0.16이다.
본 실시예에서는 전술한 부품 시스템에 따라 실시예 1과 동일한 4층 대칭 분리 방법을 채택하여 슬래브 조립을 수행하였다.
복합 압연이 수행되었고, 여기서 가열 온도는 1180℃, 초기 압연 온도는 1150℃, 최종 압연 온도는 1020℃이다. 압연 후 복합 슬래브를 수냉 방식으로 직접 냉각하였으며, 이때, 초기 냉각 온도는 1000℃, 냉각 속도는 40℃/s, 최종 냉각 온도는 250℃이다. 그런 다음 복합 슬래브를 공기 중에서 자연적으로 실온으로 냉각시켰다. 다음으로, 복합 슬래브를 550℃의 온도에서 1시간 동안 템퍼링한 후 퍼니스에서 꺼내어 상온으로 공냉시켰다. 압연, 분리, 절단된 복합 스틸 플레이트의 두께는 (3+12) mm이고, 즉 클래딩 층 역할을 하는 듀플렉스 스테인리스강의 두께는 3 mm이고 기저층 역할을 하는 탄소강 두께는 12 mm이다.
복합 스틸 플레이트의 기계적 물성은 표 7과 같다. 표 5에서 Rp0.2는 전체 두께 복합 스틸 플레이트의 항복강도, Rm은 복합 스틸 플레이트의 인장강도 값, A는 인장 시험 중 복합 강판의 연신율을 나타내며 복합 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층 재료의 포괄적인 기계적 특성을 반영한다. 탄소강은 상대적으로 명백한 저온 민감도를 가지므로 일반적으로 기저층인 탄소강에 대해 저온 충격 시험을 수행한다. 표 7과 같이 복합 스틸 플레이트는 충격 인성이 우수하다. 전단강도는 클래딩 층과 기저층 재료의 결합 수준을 평가하기 위한 기계적 지수이다. 세 데이터 그룹의 전단강도 값은 모두 300MPa보다 높다. 세 데이터 그룹의 결합강도 값은 320MPa보다 높다.
Figure 112021077346734-pct00007
* 표준 사양에 부합하는 두께 10 mm, 폭 10 mm, 길이 55 mm의 시편을 사용하여 테스트한다 (기저층 역할을 하는 탄소강은 10 mm의 두께를 가진다).
복합 스틸 플레이트의 클래딩 층의 내식성은 ASTM A923C 방법에 따라 시험하였으며, 클래딩 층의 재료를 가공하여 길이 50 mm, 폭 25 mm의 시편을 형성하고, 시편을 세척한 다음, 시편의 크기를 측정하고 무게를 측정하고 25℃의 온도에서 24시간 동안 6% FeCl3 용액에 담가 부식 시험을 하고, 시편을 꺼내 세척하고 블로드라이한 후 무게를 측정하였고, 여기서 시편의 중량 손실 부식은 부식 속도가 10mdd 이하인 부식 요건을 충족해야 한다. 또한 ASTM A262E 방법에 따라 입계 부식 시험을 수행하고, 클래딩 층의 재료를 가공하여 각각 길이 80 mm, 두께 20 mm의 시편 2개를 형성하고, 시편 표면을 연마하고, 그 후 675℃에서 1시간 동안 감작시킨 후 끓인 황산-황산구리 용액에 15시간 담근 후 꺼내어 180° 구부려서 시험하였다. 테스트 결과는 표 8과 같다.
Figure 112021077346734-pct00008
* 단위 시간당 단위 면적당 부식 중량 손실을 의미한다.
비교예
실시예 2와 동일한 탄소강 및 스테인리스강 재료를 사용하여 대조 시험을 수행하였다.
기저층으로 사용되는 탄소강은 EH40을 채택하고 하기 화학 성분(wt%)을 포함한다: C: 0.038, Si: 0.24, Mn: 0.91, P: 0.014, S: 0.002, Nb: 0.025, Ti: 0.01. 듀플렉스 스테인리스강의 성분(wt%)은 C： 0.015 ， Si： 0.25 ， Mn： 1.25 ， Cr： 21.03 ， Ni： 4.52 ， Mo： 2.55 ， N： 0.08이다.
본 비교예에서는 상기에서 언급한 구성 시스템 즉, 단일 진공 시스템에 따른 일반적인 4층 대칭 분리 방법을 채택하여 조립된 슬래브를 수행하였다. 탄소강 빌렛, 듀플렉스 스테인리스강 빌렛, 다른 듀플렉스 스테인리스강 빌렛 및 다른 탄소강 빌렛을 위에서 아래로 순차적으로 배치하고, 분리제를 듀플렉스 스테인리스강과 듀플렉스 스테인리스강의 표면 사이에 브러싱하였다 그런 다음 4층의 슬래브를 한 번에 밀봉 용접하여 독립적인 진공 시스템을 형성하였다. 이 방법은 슬래브 조립 효율이 더 높고 용접 심으로 인해 하나의 진공 시스템을 보장할 수 있다.
비교를 위해 비교예에서 제공한 압연 공정은 실시예 2의 압연 공정과 동일하게 유지되었다. 복합 압연을 수행하였고, 이때, 가열 온도는 1050℃, 초기 압연 온도는 1040℃, 최종 압연 온도는 850℃이고, 압연 후 복합 슬래브를 수냉 방식으로 직접 냉각하였으며, 이때, 초기 냉각 온도는 830℃, 냉각 속도는 20℃/s, 최종 냉각 온도는 480℃이다. 그런 다음 복합 슬래브를 공기 중에서 자연적으로 실온으로 냉각시켰다. 압연, 분리, 절단한 복합 스틸 플레이트의 두께는 (3+10) mm, 즉 클래딩 층 역할을 하는 듀플렉스 스테인리스강의 두께는 3 mm이고 기저층 역할을 하는 탄소강 두께는 10 mm이다.
복합 스틸 플레이트의 기계적 물성은 표 9와 같다. 표 9에서 Rp0.2는 전체 두께 복합 스틸 플레이트의 항복강도, Rm은 복합 스틸 플레이트의 인장강도 값, A는 인장 시험 중 복합 강판의 연신율을 나타내며 복합 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층 재료의 포괄적인 기계적 특성을 반영한다. 탄소강은 상대적으로 명백한 저온 민감도를 가지므로 일반적으로 기저층인 탄소강에 대해 저온 충격 시험을 수행한다. 표 9에 나타낸 바와 같이, 비교예의 복합 스틸 플레이트는 실시예 2와 유사한 우수한 충격 인성을 갖는다. 비교해 보면 복합 스틸 플레이트의 포괄적인 특성을 나타내는 전단강도 및 결합강도는 실시예 2보다 낮고, 전단강도가 크게 변한다. 실시예 2와 같은 제조 공정을 채택하기 때문에, 비교예의 스테인리스강도 표 10에 나타낸 바와 같이 우수한 내식성을 갖는다.
Figure 112021077346734-pct00009
* 표준 사양에 부합하는 두께 10 mm, 폭 10 mm, 길이 55 mm의 시편을 사용하여 테스트한다 (기저층 역할을 하는 탄소강은 10 mm의 두께를 가진다).
Figure 112021077346734-pct00010
* 단위 시간당 단위 면적당 부식 중량 손실을 의미한다.
Figure 112021077346734-pct00011
기존의 조립 공정과 본 해결방안에서 제공하는 조립 공정을 채택하여 조립된 슬래브의 압연 상황을 실현한 표 11에 나타낸 바와 같이, 비교적 고가의 듀플렉스 스테인리스강과 같은 내식성 합금 복합 스틸 플레이트는 2-진공-배리어 압연 방법을 채택하여 압연되고, 테스트 그룹에 9개의 슬래브 그룹이 있고, 9개의 슬래브 그룹이 성공적으로 압연되어 압연 성공률이 100%에 도달한다. 조립된 슬래브의 압연 성공률을 보면 본 발명에서 제공하는 조립 공정을 채택하여 달성한 압연 성공률이 종래의 조립 공정을 사용하여 달성한 것에 비해 현저히 증가함을 알 수 있다. 기존의 조립 공정은 한 번에 단일 시스템을 완전히 밀봉 용접하는 진공 슬래브 조립 방법이며, 조립 공정은 진공 제어 공정 요구 사항이 높기 때문에 롤링이 실패하고 수율이 약간 낮다. 본 발명의 조립 솔루션은 4층 대칭 분리 방식 즉, 이중 진공 시스템을 채택하여 구현되어 압연 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서 조립된 슬래브의 압연 상황과 표 11의 비교예를 비교하면, 본 발명의 조립 솔루션에 의해 제공되는 복합 스틸 플레이트의 결합 특성이 더 높고 더 안정적이다.

Claims (6)

  1. 2층 구조(two-layer structure)를 가진 로서, 여기서 한 층은 듀플렉스 스테인리스강(duplex stainless steel)이고, 다른 층은 해양 탄소강(marine carbon steel)이며;
    상기 듀플렉스 스테인리스강은 중량 기준으로 C≤0.03%, Mn≤2.00%, Si≤1.00%, Cr: 21.0-23.0%, Ni: 4.5-6.5%, Mo: 2.5-3.5%, N: 0.08-0.20%, P≤0.02%, S≤0.025%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물의 성분을 포함하고;
    상기 해양 탄소강은 중량 기준으로 0.03%≤C≤0.13%, Si≤0.50%, Mn: 0.90-1.60%, P≤0.020%, S≤0.025%, Cu≤0.035%, Cr≤0.20%, Ni≤0.40%, Nb: 0.02-0.05%, Ti≤0.02%, Mo≤0.08%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물의 성분을 포함하며,
    1) 클래드 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층의 예상 두께 비율에 따라 복합 빌렛(combined billet)의 듀플렉스 스테인리스강과 탄소강의 두께를 선택하고; 상기 탄소강의 연속 주조 빌렛을 필요한 크기로 가열하고 코깅(cogging)하고; 듀플렉스 스테인리스강과 합성될 탄소강의 측면을 세척하여 금속 표면을 완전히 노출시키고; 상기 듀플렉스 스테인리스강의 표면 산화물 스케일 및 오염 물질을 클리닝하는 단계;
    2) 탄소강의 세척된 면을 듀플렉스 스테인리스강의 세척된 면에 직접 중첩한 다음, 0.001 Pa 이하의 진공도에서 진공 용접 및 밀봉하되, 여기서 첫 번째 진공 제어로서 두 개의 독립적인 진공 빌렛 업 앤드 다운(vacuum billets up and down)의 제1 진공 배리어는 탄소강과 듀플렉스 스테인리스강에 의해 형성되고; 그 다음, 상기 듀플렉스 스테인리스강의 측면이 듀플렉스 스테인리스 표면의 측면에 대향하고 두께 방향을 따라 대칭이 되도록 진공 빌렛을 적층하고; 분리를 위해 듀플렉스 스테인리스강 표면의 측면 사이에 분리제를 적용하는 단계; 복합 빌렛(billets) 주변에서 적층, 용접 및 밀봉한 후에 진공화하여 0.01 Pa 이하의 진공도를 얻어 제2 진공 배리어를 형성하고 4층 구조의 복합 빌렛(billets)을 형성하는 단계;
    3) 가열 온도를 1050~1190℃로 조절하여 상기 복합 빌렛을 가열하는 단계;
    4) 1040~1170℃의 초기 압연 온도와 850~1020℃의 최종 압연 온도에서 복합 빌렛을 압연하는 단계;
    5) 압연 후 중첩된 클래드 스틸 플레이트를 압축 공기 또는 물로 냉각하되, 초기 냉각 온도는 830~1000℃, 냉각 속도는 5℃/sec~40℃/sec로 제어하고, 최종 냉각 온도는 250~750℃로 조절하는 단계; 및
    6) 압연 및 중첩된 클래드 스틸 플레이트의 헤드(head)와 테일(tail) 및 가장자리에서 플라즈마 커팅(plasma cutting)을 수행하여 중첩된 클래드 스틸 플레이트를 상하 대칭으로 두 세트의 마감 클래드 스틸 플레이트로 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복합 스틸 플레이트의 상기 듀플렉스 스테인리스강과 상기 해양 탄소강의 계면은 300MPa 이상의 전단강도(shear strength) 및 320MPa 이상의 결합강도(bond strength)를 가지고; 상기 복합 스틸 플레이트는 450MPa 이상의 항복강도(yield strength) 및 600MPa 초과의 인장강도(tensile strength)를 가진 것을 특징으로 하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합 스틸 플레이트의 해양 탄소강은 40℃ 이하의 영하 온도에서 120J 이상의 충격 인성(impact toughness)을 달성할 수 있는 것을 특징으로 하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트.
  4. 다음 단계를 포함하는 제1항의 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 제조방법:
    1) 클래드 스틸 플레이트의 클래딩 층과 기저층의 예상 두께 비율에 따라 복합 빌렛(combined billet)의 듀플렉스 스테인리스강과 탄소강의 두께를 선택하고; 상기 탄소강의 연속 주조 빌렛을 필요한 크기로 가열하고 코깅(cogging)하고; 듀플렉스 스테인리스강과 합성될 탄소강의 측면을 세척하여 금속 표면을 완전히 노출시키고; 상기 듀플렉스 스테인리스강의 표면 산화물 스케일 및 오염 물질을 클리닝하는 단계;
    2) 탄소강의 세척된 면을 듀플렉스 스테인리스강의 세척된 면에 직접 중첩한 다음, 0.001 Pa 이하의 진공도에서 진공 용접 및 밀봉하되, 여기서 첫 번째 진공 제어로서 두 개의 독립적인 진공 빌렛 업 앤드 다운(vacuum billets up and down)의 제1 진공 배리어는 탄소강과 듀플렉스 스테인리스강에 의해 형성되고; 그 다음, 상기 듀플렉스 스테인리스강의 측면이 듀플렉스 스테인리스 표면의 측면에 대향하고 두께 방향을 따라 대칭이 되도록 진공 빌렛을 적층하고; 분리를 위해 듀플렉스 스테인리스강 표면의 측면 사이에 분리제를 적용하는 단계; 복합 빌렛(billets) 주변에서 적층, 용접 및 밀봉한 후에 진공화하여 0.01 Pa 이하의 진공도를 얻어 제2 진공 배리어를 형성하고 4층 구조의 복합 빌렛(billets)을 형성하는 단계;
    3) 가열 온도를 1050~1190℃로 조절하여 상기 복합 빌렛을 가열하는 단계;
    4) 1040~1170℃의 초기 압연 온도와 850~1020℃의 최종 압연 온도에서 복합 빌렛을 압연하는 단계;
    5) 압연 후 중첩된 클래드 스틸 플레이트를 압축 공기 또는 물로 냉각하되, 초기 냉각 온도는 830~1000℃, 냉각 속도는 5℃/sec~40℃/sec로 제어하고, 최종 냉각 온도는 250~750℃로 조절하는 단계; 및
    6) 압연 및 중첩된 클래드 스틸 플레이트의 헤드(head)와 테일(tail) 및 가장자리에서 플라즈마 커팅(plasma cutting)을 수행하여 중첩된 클래드 스틸 플레이트를 상하 대칭으로 두 세트의 마감 클래드 스틸 플레이트로 분리하는 단계.
  5. 제4항에 있어서, 500~600℃의 템퍼링 온도로 템퍼링 열처리(tempering thermal treatment)한 다음, 공냉 처리(air cooling treatment)하는 단계를 추가로 포함하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 4) 단계에서 통과 감소율(pass reduction rate)을 10-25로 조절하는 것을 특징으로 하는 내식성 해양 복합 스틸 플레이트의 제조방법.
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