KR102586482B1 - 후강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

판 두께 중심부의 변형 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 질량%로, C:0.01∼0.15%, Si:0.01∼1.00%, Mn:0.10∼2.00%, P:0.010%이하, S:0.0050%이하, Al:0.002∼0.100%, Ni:5.0∼10.0%, N:0.0010∼0.0080%를 함유해, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판 두께 중심부에서의 판 두께 방향 인장에 의한 조임 값이 30%이상인 것을 특징으로 하는 후강판.

Description

후강판 및 그 제조 방법
본 발명은 액화 가스 저장용 탱크 등, 극저온 환경에서 사용되는 구조용 강에 바람직한 후강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 판 두께 중심부의 기계 특성, 그중에서도 특히 변형 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 있어서의 후강판은 판 두께 6∼80㎜의 강판을 말한다.
액화 가스 저장용 탱크 등의 극저온 환경에서 사용되는 후강판에는 강판의 강도뿐만 아니라, 극저온에서의 인성이 요구된다. 예를 들면, 액화 천연 가스(LNG)의 저장 탱크에 후강판이 사용되는 경우에는 LNG의 비점인 -164℃이하에서 우수한 인성을 확보할 필요가 있다. 강재의 저온 인성이 뒤떨어지면, 극저온 저장용 구조물로서의 안전성을 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 이 때문에, 적용되는 후강판에 대해, 저온 인성 향상이라는 요구는 강하다. 이러한 요구에 대해, 극저온에서 취성을 나타내지 않는 잔류 오스테나이트 조직을 갖는 7% Ni 강판이나 9% Ni 강판 등의 Ni 함유 후강판이 사용되고 있다.
우수한 저온 인성을 얻기 위해, 특허문헌 1에서는 미변태 오스테나이트를 미세화하는 동시에 격자 결함의 도입에 의해 Mf점을 저하시키고, 저온에서 불안정하게 되기 쉬운 잔류 오스테나이트 조직을 안정화시키는 방법이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에서는 Si, Al 및 N을 조정하는 것, 및 재현 열 사이클 시험 후의 잔여 중의 Fe 함유량을 제어하는 것에 의해, 용접 지단부를 포함시킨 용접 열 영향부의 CTOD 특성이 우수한 극저온용 강이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 3에서는 극저온에 있어서의 항복 강도, 인장 강도, 인성값이 소정값 이상인 파괴 안전성이 우수한 후강판과 그 제조 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제공개공보 제2007/034576호 특허문헌 2: 국제공개공보 제2007/080646호 특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 제2011-241419호
예를 들면, 극저온 환경에서 사용되는 극저온 저장용 구조물에서는 저판과 측판의 접합부 주위는 T자 이음매로 된다. 탱크의 대형화에 수반해서 강재에 작용하는 응력이 높아지고, 안전성의 관점에서 강재에는 판 두께 방향의 변형 성능이 요구되고 있다. 그 때문에, 특히, 특성이 열위로 되기 쉬운 판 두께 중심부의 변형 특성의 확보가 요구된다.
그러나, 특허문헌 1∼3을 비롯하여 종래의 Ni 함유 후강판에 대해서는 판 두께 중심부의 변형 특성에 대해 주목되어 있지 않고, 판 두께 중심부의 변형 특성의 확보가 충분하다고는 할 수 없다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 판 두께 중심부의 변형 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기의 과제를 달성하기 위해, 극저온 환경에서 사용되는 구조용 강에 바람직한 Ni를 함유하는 후강판을 대상으로, 강판의 성분 조성, 제조 방법에 관해 예의 연구를 하고, 이하의 지견을 얻었다.
1. 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값을 제어하는 것에 의해, 판 두께 중심부의 변형 성능을 향상시킬 수 있다.
2. 열간 압연 공정의 마무리 압연에 있어서, 압하비 3이상 또한 최종 3패스 중 적어도 2패스에 대해, 1패스당 압연 형상비가 0.7이상의 압연을 실행함으로써, 주조 결함, 판 두께 중심부에서의 조대립을 억제하고 강판 전체를 정립화할 수 있고, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성(수축값)을 개선시킬 수 있다.
3. 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성(수축값)에 있어서, 판 두께 중심부에 존재하는 주조 결함 및 긴 직경 100㎛이상의 조대한 MnS가 많을수록, 더욱 수축값이 낮다. 또, 원 상당 직경에서 100㎛이상의 조대한 구오스테나이트립이 존재할수록, 더욱 수축값이 낮다. 이것은 주조 결함, 조대한 MnS 및 조대한 구오스테나이트립에서 응력 집중이 발생하고, 파괴의 기점으로 되기 때문이다.
4. S의 함유량을 0.0050%이하로 제어하고, 또한 연속 주조시의 경압하에 의한 중심 편석 저감에 의해, 주조 결함, 조대한 MnS를 저감시키고, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성(수축값)을 더욱 개선시킬 수 있다.
본 발명은 이상의 지견에 더욱 검토를 가하여 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.
[1] 질량%로, C:0.01∼0.15%, Si:0.01∼1.00%, Mn:0.10∼2.00%, P:0.010%이하, S:0.0050%이하, Al:0.002∼0.100%, Ni:5.0∼10.0%, N:0.0010∼0.0080%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판 두께 중심부에서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 30%이상인 후강판.
[2] 질량%로, Cr:0.01∼1.50%, Mo:0.03∼1.0%, Nb:0.001∼0.030%, V:0.01∼0.10%, Ti:0.003∼0.050%, B:0.0003∼0.0100%, Cu:0.01∼1.00%에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [1]에 기재된 후강판.
[3] 질량%로, Sn:0.01∼0.30%, Sb:0.01∼0.30%, W:0초과∼2.00%, Co:0초과∼2.00%, Ca:0.0005∼0.0050%, Mg:0.0005∼0.0050%, Zr:0.0005∼0.0050%, REM:0.0010∼0.0100%에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [1] 또는 [2]에 기재된 후강판.
[4] [1] 내지 [3] 중의 어느 하나에 기재된 성분 조성으로 구성된 슬래브를, 1000℃이상 1300℃이하로 가열한 후, 마무리 압연시, 압하비 3이상 또한 최종 3패스 중 적어도 2패스에 대해, 1패스당 압연 형상비가 0.7이상으로 하는 열간 압연을 실시하는 후강판의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 판 두께 중심부의 변형 특성이 우수한 후강판이 얻어진다. 본 발명의 후강판은 액화 가스 저장용 탱크 등, 극저온 환경에서 사용되는 강 구조물의 안전성 향상에 크게 기여하며, 산업상 각별한 효과를 가져온다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
우선, 본 발명의 강판의 성분 조성과, 그 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, 성분 조성을 나타내는 %는 특히 단정하지 않는 한 질량%를 의미하는 것으로 한다.
C:0.01∼0.15%
C는 고강도화에 유효하며, 그 효과를 얻기 위해서는 C는 0.01%이상의 함유를 필요로 한다. 바람직하게는 0.03%이상으로 한다. 한편, 0.15%를 넘어 함유하면, 판 두께 중심부에 편석하고, Cr 탄화물 및 Nb, V, Ti계 탄화물의 과도한 석출을 재촉하기 때문에, 저온 인성이 저하하는 동시에, 수축값이 저하한다. 이 때문에, C는 0.15%이하로 한다. 바람직하게는 0.10%이하로 한다.
Si:0.01∼1.00%
Si는 탈산제로서 작용하기 때문에 제강 프로세스에 있어서 필요할 뿐만 아니라, 강에 고용되어 고용 강화에 의해 강판을 고강도화하는 효과를 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해, Si는 0.01%이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 1.00%를 넘어 함유하면, 용접성 및 표면 성상이 열화한다. 이 때문에, Si는 1.00%이하로 한다. 바람직하게는 0.5%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.3%이하로 한다.
Mn:0.10∼2.00%
Mn은 강판의 담금질성을 높이고, 고강도화에 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Mn은 0.10%이상의 함유를 필요로 한다. 바람직하게는 0.40%이상으로 한다. 한편, 2.00%를 넘어 함유하는 경우, 중심 편석을 조장하고, 극저온 인성의 저하나 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값의 열화, 응력 부식 깨짐의 발생을 일으킨다. 또, 판 두께 중심부에 있어서, 파괴의 기점으로 되는 긴 직경이 100㎛이상의 조대한 MnS의 생성을 조장하고, 판 두께 방향 인장에 의한 수축값을 현저히 열화시킨다. 이 때문에, Mn은 2.00%이하로 한다. 바람직하게는 1.00%이하로 한다.
P:0.010%이하
P는 0.010%를 넘어 함유하면, 입계에 편석하고 입계 강도를 저하시키며, 파괴 기점으로 되고, 그 결과, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 저하한다. 그 때문에, P는 가능한 한 저감하는 것이 바람직하며, P는 0.010%이하로 한다.
S:0.0050%이하
S는 강 중에서 MnS를 형성하고 저온 인성이나 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값을 현저히 열화시킨다. 그 때문에, S는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하고, S는 0.0050%이하로 한다. 바람직하게는 0.0020%이하로 한다.
Al:0.002∼0.100%
Al은 탈산제로서 작용하며 용강 탈산 프로세스에 있어서, 가장 범용적으로 사용된다. 또, 강 중의 고용 N을 고정시켜 AlN을 형성하고, 고용 N 저감에 의한 인성 열화를 억제하는 효과를 갖는다. 이 효과를 얻기 위해, Al은 0.002%이상의 함유를 필요로 한다. 바람직하게는 0.010%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.020%이상으로 한다. 한편, 0.100%를 넘어 함유하면, 용접시에 용접 금속부에 확산하여, 용접 금속의 인성이 열화하기 때문에, 0.100%이하로 한다. 바람직하게는 0.070%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.060%이하로 한다.
Ni:5.0∼10.0%
Ni는 강판의 강도를 상승시키는 동시에 잔류 오스테나이트를 안정화하며, 강판의 저온 인성의 향상에 극히 유효한 원소이다. Ni는 고가의 원소이기 때문에, 그 함유량이 높아짐에 따라 강판 코스트가 앙등한다. 이 때문에, Ni 함유량을 10.0%이하로 한다. 한편, Ni 함유량이 5.0%미만이 되면, 강판 강도가 저하하는 것 이외에, 저온에서 안정된 잔류 오스테나이트가 얻어지지 않게 되고, 그 결과, 강판의 저온 인성이나 강도가 저하한다. 따라서, Ni는 5.0%이상으로 한다. 바람직하게는 6.0∼9.0%이다.
N:0.0010∼0.0080%
N은 오스테나이트 안정화 원소이며, 극저온 인성의 향상에 유효한 원소이다. 또, Nb, V, Ti와 결합하고, 질화물 또는 탄질화물로서 미세하게 석출되어, 확산성 수소의 트랩 사이트로서 응력 부식 깨짐을 억제하는 효과를 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 N은 0.0010%이상의 함유를 필요로 한다. 바람직하게는 0.0020%이상으로 한다. 한편, 0.0080%를 넘어 함유하면, 과잉의 질화물 또는 탄질화물의 생성을 재촉하고, 고용 원소량이 저하하고 내식성이 저하할 뿐만 아니라, 인성 및 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 저하한다. 이 때문에, N은 0.0080%이하로 한다. 바람직하게는 0.0060%이하로 한다.
본 발명에서는 강도 및 저온 인성을 더욱 향상시키는 것을 목적으로 하여, 상기의 필수 원소에 부가하여, 필요에 따라, Cr:0.01∼1.50%, Mo:0.03∼1.0%, Nb:0.001∼0.030%, V:0.01∼0.10%, Ti:0.003∼0.050%, B:0.0003∼0.0100%, Cu:0.01∼1.00%에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.
Cr:0.01∼1.50%
Cr은 강도를 상승시키는데 유효한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는 Cr을 함유하는 경우에는 0.01%이상으로 한다. 한편, Cr은 압연 중에 질화물, 탄화물, 탄질화물 등의 형태로 석출되는 경우가 있으며, 이러한 석출물의 형성에 의해 부식이나 파괴의 기점으로 되어 저온 인성이 저하한다. 이 때문에, 함유하는 경우, Cr량은 1.50%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 Cr량이 1.00%이하로 한다.
Mo:0.03∼1.0%
Mo는 강판의 템퍼링 취화 감수성을 억제하는데 유효한 원소이며, 또, 저온 인성을 손상시키는 일 없이 강판 강도가 얻어지는 원소이기도 하다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Mo를 함유하는 경우에는 0.03%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.05%초과로 한다. 한편, 1.0%를 넘으면 저온 인성이 저하한다. 따라서, Mo를 함유시키는 경우에는 그 함유량 1.0%이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.30%이하이다.
Nb:0.001∼0.030%
Nb는 강판의 강도의 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Nb를 함유하는 경우에는 0.001%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.005%이상, 가일층 바람직하게는 0.007%이상으로 한다. 한편, 0.030%를 넘어 함유하면, 조대한 탄질화물이 석출되며, 파괴의 기점으로 되고, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성을 열화시키는 경우가 있다. 또, 석출물이 조대화되고, 모재 인성을 열화시키는 경우가 있다. 이 때문에, Nb를 함유하는 경우에는 0.030%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.025%이하, 가일층 바람직하게는 0.022%이하이다.
V:0.01∼0.10%
V는 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 V를 함유하는 경우에는 0.01%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.02%이상, 가일층 바람직하게는 0.03%이상으로 한다. 한편, 0.10%를 넘어 함유하면, 조대한 탄질화물이 석출되며, 파괴의 기점으로 되는 경우가 있다. 또, 석출물이 조대화되고, 모재 인성을 열화시키는 경우가 있다. 이 때문에, V를 함유하는 경우에는 0.10%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.09%이하, 가일층 바람직하게는 0.08%이하로 한다.
Ti:0.003∼0.050%
Ti는 질화물 혹은 탄질화물로서 석출되며, 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Ti를 함유하는 경우에는 0.003%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.005%이상, 가일층 바람직하게는 0.007%이상으로 한다. 한편, 0.050%를 넘어 함유하면, 석출물이 조대화되고, 모재 인성을 열화시키는 경우가 있다. 또, 조대한 탄질화물이 석출되고, 파괴의 기점으로 되는 경우가 있다. 이 때문에, Ti를 함유하는 경우에는 0.050%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.035%이하, 가일층 바람직하게는 0.032%이하로 한다.
B:0.0003∼0.0100%
B는 모재 강도 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 B를 함유하는 경우에는 0.0003%이상으로 한다. 한편, 0.0100%를 넘어 함유하면, 조대한 B 석출물을 생성하고, 인성이 저하한다. 이 때문에, B를 함유하는 경우에는 0.0100%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0030%이하로 한다.
Cu:0.01∼1.00%
Cu는 담금질성 향상에 의해 강판 강도를 높이는 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Cu를 함유하는 경우에는 0.01%이상으로 한다. 한편, 1.00%를 넘어 함유하면 강판의 저온 인성이 저하하는 것에 부가하여, 주조 후의 강(슬래브) 표면의 성상이 악화될 우려가 있다. 따라서, Cu를 함유시키는 경우에는 1.00%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.30%이하로 한다.
또한, 본 발명에서는 필요에 따라, Sn:0.01∼0.30%, Sb:0.01∼0.30%, W:0초과∼2.00%, Co:0초과∼2.00%, Ca:0.0005∼0.0050%, Mg:0.0005∼0.0050%, Zr:0.0005∼0.0050%, REM:0.0010∼0.0100%에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.
Sn:0.01∼0.30%
Sn은 내식성 향상에 유효한 원소이다. 이들 원소는 소량의 함유로도 효과를 발휘하지만, Sn을 함유시키는 경우에는 0.01%이상으로 한다. 그러나, 많이 함유시키면, 용접성이나 인성을 열화시키고, 코스트의 관점에서도 불리하게 된다. 따라서, Sn을 함유하는 경우, 0.30%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.25%이하로 한다.
Sb:0.01∼0.30%
Sb는 Sn과 마찬가지로, 내식성 향상에 유효한 원소이다. 이들 원소는 소량의 함유로도 효과를 발휘하지만, Sb를 함유시키는 경우에는 0.01%이상으로 한다. 그러나, 많이 함유시키면, 용접성이나 인성을 열화시키고, 코스트의 관점에서도 불리하게 된다. 따라서, Sb를 함유하는 경우, 0.30%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.25%이하로 한다.
W:0초과∼2.00%
W는 Sn이나 Sb와 마찬가지로, 내식성 향상에 유효한 원소이다. 이들 원소는 소량의 함유로도 효과를 발휘하기 때문에, W를 0%초과 함유시킬 수 있다. 그러나, 많이 함유시키면, 용접성이나 인성을 열화시키고, 코스트의 관점에서도 불리하게 되다. 따라서, W를 함유하는 경우, 2.00%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.50%이하로 한다.
Co:0초과∼2.00%
Co는 Sn, Sb, W와 마찬가지로, 내식성 향상에 유효한 원소이다. 이들 원소는 소량의 함유로도 효과를 발휘하기 때문에, Co를 0%초과 함유시킬 수 있다. 가일층 바람직하게는 0.10%이상으로 한다. 그러나, 많이 함유시키면, 용접성이나 인성을 열화시키고, 코스트의 관점에서도 불리하게 된다. 따라서, Co를 함유하는 경우, 2.00%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 1.50%이하로 한다.
Ca:0.0005∼0.0050%
Ca는 MnS 등의 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 개재물의 형태 제어는 전신한 황화물계 개재물을 입상의 개재물로 하는 것을 말한다. 이 개재물의 형태 제어를 통해, 판 두께 중심부의 판 두께 방향 인장 특성, 인성, 내황화물 응력 부식 깨짐성을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Ca를 함유하는 경우에는 0.0005%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0010%이상으로 한다. 한편, Ca를 많이 함유시키면, 비금속 개재물량이 증가하고, 오히려 판 두께 중심부의 판 두께 방향 인장 특성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Ca를 함유하는 경우, 0.0050%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0040%이하로 한다.
Mg:0.0005∼0.0050%
Mg는 Ca와 마찬가지로, MnS 등의 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이 개재물의 형태 제어를 통해, 판 두께 중심부의 판 두께 방향 인장 특성, 인성, 내황화물 응력 부식 깨짐성을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Mg를 함유하는 경우에는 0.0005%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0010%이상으로 한다. 한편, Mg를 많이 함유시키면, 비금속 개재물량이 증가하고, 오히려 판 두께 중심부의 판 두께 방향 인장 특성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Mg를 함유하는 경우, 0.0050%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0040%이하로 한다.
Zr:0.0005∼0.0050%
Zr은 Ca나 Mg와 마찬가지로, MnS 등의 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이 개재물의 형태 제어를 통해, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성, 인성, 내황화물 응력 부식 깨짐성을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Zr은 0.0005%이상으로 한다. 바람직하게는 0.0010%이상으로 한다. 한편, Zr을 많이 함유시키면, 비금속 개재물량이 증가하고, 오히려 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Zr을 함유하는 경우, 0.0050%이하로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0040%이하로 한다.
REM:0.0010∼0.0100%
REM은 Ca, Mg, Zr과 마찬가지로, MnS 등의 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이 개재물의 형태 제어를 통해, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성, 인성, 내황화물 응력 부식 깨짐성을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 REM은 0.0010%이상으로 한다. 더욱 바람직하게는 0.0020%이상으로 한다. 한편, REM을 많이 함유시키면, 비금속 개재물량이 증가하고, 오히려 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장 특성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, REM을 함유하는 경우, 0.0100%이하로 한다.
또한, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 한다.
다음에, 본 발명에 있어서의 후강판은 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 30%이상의 변형 특성을 갖는다. 여기서, 수축값은 인장 시험에 있어서의 시험 전의 시험편 단면적 S에 대한 시험 후의 시험편 단면적 감소량 ΔS의 분율(ΔS/S(%))이다. 수축값을 30%이상으로 하는 것에 의해, 판 두께 중심부의 변형 특성을 확보할 수 있다. 본 발명에서는 수축값을 35%이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 수축값은 후술하는 주조시의 경압하 조건 및/또는 마무리 압연시의 조건을 제어하는 것에 의해 얻을 수 있다.
또, 본 발명에서는 판 두께 중심부에 있어서, 긴 직경이 100㎛이상의 MnS를 10개/㎜2이하로 하는 동시에, 구오스테나이트립을 원 상당 직경으로 100㎛미만으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 주조 결함, 조대한 MnS 및 조대한 구오스테나이트립에서 응력 집중이 발생하고, 파괴의 기점으로 되기 쉽기 때문이다. 또한, 원하는 MnS는 후술하는 연속 주조시의 경압하를 제어하는 것에 의해 얻을 수 있다.
또, 본 발명에 있어서의 판 두께 중심부는 판 두께 1/2 위치를 나타내고, 수축값, MnS 및 구오스테나이트립은 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정된 값으로 한다.
다음에, 본 발명의 제조 조건에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 온도 '℃'는 판 두께 중심부에 있어서의 온도를 의미하는 것으로 한다.
본 발명의 후강판의 제조 방법은 원하는 성분 조성으로 이루어지는 슬래브를 1000℃이상 1300℃이하로 가열한 후, 마무리 압연시, 압하비 3이상 또한 최종 3패스 중 적어도 2패스에 대해, 1패스당 압연 형상비가 0.7이상으로 하는 열간 압연을 실행한다.
강 소재의 재가열 온도:1000℃이상 1300℃이하
강 소재를 재가열하는 것은 조직 중의 석출물을 고용시키고, 결정 입경 등을 균일화하기 위함이며, 가열 온도로서는 1000℃이상 1300℃이하로 한다. 가열 온도가 1000℃미만의 경우, AlN 등의 석출물이 충분히 고용하지 않을 뿐만 아니라, 재가열 중에 조대화되어 파괴의 기점으로 되기 때문에 원하는 판 두께 방향의 인장 시험에 있어서의 수축값이 얻어지지 않는다. 한편, 가열 온도가 1300℃를 넘으면, 결정 입경이 조대화되어 인성이 열화될 뿐만 아니라, 생산 코스트가 증대한다. 따라서, 재가열 온도를 1300℃이하로 한다. 바람직하게는 1250℃이하, 더욱 바람직하게는 1200℃이하로 한다. 또한, 재가열 시간은 1∼10시간이 바람직하다.
마무리 압연의 압하비가 3이상
열간 압연 공정에 있어서의 마무리 압연시, 압하비(슬래브 두께/최종 판 두께)를 3이상으로 하는 것에 의해, 재결정을 촉진하고 정립화를 도모하는 동시에, 기공(porosity)이라 불리는 내부 미소 빈 구멍 등의 주조 결함을 압착하여 무해화할 수 있다. 또한, Mn, P, S 등의 중심 편석을 저감하는 것에 의해, 원하는 열연판 미크로 조직으로서, 원하는 판 두께 방향의 인장 특성을 얻을 수 있다. 압하비가 3미만인 열간 압연에서는 조대 조직이 잔존하는 상기 주조 결함이나 중심 편석의 무해화가 불충분하게 되는 등, 원하는 미크로 조직이 얻어지지 않고 원하는 판 두께 방향의 인장 시험에 있어서의 수축값이 얻어지지 않는다. 따라서, 압하비를 3이상으로 한정한다. 바람직하게는 압하비 4이상, 더욱 바람직하게는 압하비 5이상으로 한다.
마무리 압연의 최종 3패스 중 적어도 2패스에 대해, 1패스당 압연 형상비 0.7이상
재질을 최종적으로 결정하는 최종 3패스 중, 적어도 2패스에 대해 1패스당 압연 형상비를 0.7이상으로 함으로써, 주조 결함을 확실히 무해화하고, 강판 전체, 특히 판 두께 중심부에 있어서의 조대립의 잔존을 억제하고 정립화할 수 있다. 그 결과, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 향상한다. 여기서, 압연 형상비(ld/hm)는 {압연 롤이 강판과 접촉하는 길이(롤 접촉 호 길이:ld)}/{롤 입측의 판 두께와 출측의 판 두께의 평균 두께:hm}를 말하며, (1)식으로 나타난다.
ld/hm={R(hi-ho)}1/2/{(hi+2ho)/3}
여기서,
R:각 압연 패스시에 있어서의 롤 반경
hi:각 압연 패스시에 있어서의 입측 판 두께
h0:각 압연 패스시에 있어서의 출측 판 두께
이다.
압연 형상비가 0.7이상의 패스가 2패스 미만에서는 조대 조직이 잔존하거나, 또는 주조 결함의 무해화가 불충분하게 되는 등, 원하는 미크로 조직이 얻어지지 않고 원하는 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 얻어지지 않는다. 따라서, 압연 형상비가 0.7이상의 패스를 적어도 2패스로 한다. 또한, 압연 형상비를 크게 하기 위해서는 압연 롤 직경을 크게 하거나, 혹은 압하량을 크게 하면 좋다.
상기 이외의 제조 조건에 대해서는 특히 제한되지 않지만, 이하의 조건에서 실행하는 것이 바람직하다.
주조시의 경압하
본 발명에서는 연속 주조시에, 슬래브를 경압하하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 경압하하는 것에 의해, 판 두께 중심부에 있어서의, 긴 직경이 100㎛이상의 조대한 MnS 및 원 상당 직경에서 100㎛이상의 조대한 구오스테나이트립의 잔존을 더욱 억제할 수 있다. 경압하의 조건으로서는 구체적으로, 슬래브의 최종 응고 위치보다 상류에서 압하 구배를 0.1㎜/m이상으로 하는 것이 바람직하다.
열간 압연 후의 냉각 개시 온도
본 발명에서는 열간 압연 후의 냉각 개시 온도는 특히 한정되지 않으며, 1000℃이하 500℃이상인 것이 바람직하다.
열간 압연 후의 냉각 방법
본 발명에서는 열간 압연 후의 냉각 방법은 특히 한정되지 않으며, 예를 들면, 공랭, 수냉 등, 임의의 방법으로 실행할 수 있다. 강도, 저온 인성 등 필요한 특성을 얻기 위해, 열간 압연 후, 스프레이 냉각, 미스트 냉각, 판상(laminar) 냉각 등의 수냉을 실시해도 좋다.
열간 압연 후의 열처리
본 발명에서는 열간 압연 후 냉각하여 최종 제품으로 할 수 있지만, 또한 저온 인성 등 필요한 특성을 얻기 위해 열 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 열 처리로서는 열간 압연 후에, 템퍼링 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 또, 템퍼링 처리 전에 담금질 처리도 실행하는 담금질-템퍼링 처리를 실행해도 좋다. 또, 2상역 담금질 처리 후에 템퍼링 처리를 실행하는 2상역 담금질-템퍼링 처리를 실행해도 좋다. 또한, 담금질-템퍼링 처리 사이에, 2상역 담금질 처리를 배치한, 담금질-2상 담금질-템퍼링 처리를 실행해도 좋다. 상기 어느 하나의 프로세스를 이용하여 제조하는 것이 바람직하다.
담금질 온도는 Ac3 변태점 이상 1000℃이하인 것이 바람직하다. 2상역 담금질 온도에 대해서는 Ac1 변태점 이상 Ac3 변태점 미만인 것이 바람직하다. 템퍼링 온도는 500∼650℃로 하는 것이 바람직하다.
또한, Ac3 변태점 및 Ac1 변태점은 하기 (1) 및 (2)식에 의해 구할 수 있다.
Ac1(℃)=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al…(1)
Ac3(℃)=937.2-436.5C+56Si-19.7Mn-16.3Cu-26.6Ni-4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti-19.1Nb+198.4Al…(2)
단, 상기 (1), (2)식 중의 원소 기호는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 해당 원소가 함유되어 있지 않은 경우에는 0으로 한다.
실시예
표 1에 나타내는 성분 조성의 강을 용제하고, 슬래브로 한 후, 표 2에 나타내는 제조 조건에 의해 판 두께가 12∼70㎜의 후강판을 제조하였다. 또한, 경압하에 대해서는 시료 No.1∼30에 있어서 압하 구배를 0.20㎜/m로 하는 조건으로 하고, 시료 No.31 및 32는 각각 0.07㎜/m 및 0.10㎜/m로 하였다.
얻어진 후강판에 대해, 하기의 시험에 제공하였다.
(판 두께 방향의 기계적 특성)
인장 특성은 후강판의 판 두께 방향이 인장 방향으로 되도록 하고, TypeA의 형상의 시험편으로 가공하고, JIS G3199에 준거하여 인장 시험을 실시하였다. 저온 인성은 후강판의 판 두께 방향이 인장 방향으로 되도록 시험편을 채취한 시험편을 액체 질소 중에서 -196℃로 냉각하고, JIS Z2242에 준거하여 사르피 충격시험을 실시하고, -196℃에 있어서의 흡수 에너지 -vE-196을 구하였다.
본 발명에서는 항복 강도(YS)가 585MPa이상, 인장 강도(TS)가 690MPa이상, 파단 후의 수축값(인장 시험에 있어서의 시험 전의 시험편 단면적 S에 대한 시험 후의 시험편 단면적 감소량 ΔS의 분율)이 30%이상, vE-196이 34J이상을 합격으로 하였다.
(미크로 조직)
얻어진 강판으로부터, 판 두께 1/2 위치가 관찰 위치로 되도록, 조직 관찰용의 시험편을 채취하였다. 시험편을, 압연 방향과 수직인 단면이 관찰면으로 되도록 수지에 묻고, 경면 연마하였다. 다음에, 피크린산 부식을 실시한 후, 배율 200배의 SEM으로 관찰하여, 판 두께 1/2 위치에 있어서의 조직의 SEM상을 촬영하였다. 촬영한 5시야분의 화상을 화상 해석 장치에 의해서 해석하고, 긴 직경이 100㎛이상의 MnS의 수 밀도 및 구오스테나이트립의 원 상당 직경의 최대값을 구하였다.
이상에 의해 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
본 발명예(시료 No.1∼15, 27∼29, 31∼32)는 수축값이 30%이상을 만족시키고, 강도, 저온 인성 모두 우수하다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(시료 No.16∼26, 30)는 수축값, 강도, 저온 인성 중의 적어도 하나가 뒤떨어져 있다.

Claims (5)

  1. 질량%로, C:0.01∼0.15%,
    Si:0.01∼1.00%,
    Mn:0.10∼2.00%,
    P:0.010%이하,
    S:0.0050%이하,
    Al:0.002∼0.100%,
    Ni:5.0∼10.0%,
    N:0.0010∼0.0080%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 판 두께 중심부에 있어서의 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 30%이상이고, 긴 직경이 100㎛이상인 MnS를 10개/mm2 이하로 하는 후강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    질량%로, Cr:0.01∼1.50%,
    Mo:0.03∼1.0%,
    Nb:0.001∼0.030%,
    V:0.01∼0.10%,
    Ti:0.003∼0.050%,
    B:0.0003∼0.0100%,
    Cu:0.01∼1.00%에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 후강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    질량%로, Sn:0.01∼0.30%,
    Sb:0.01∼0.30%,
    W:0초과∼2.00%,
    Co:0초과∼2.00%,
    Ca:0.0005∼0.0050%,
    Mg:0.0005∼0.0050%,
    Zr:0.0005∼0.0050%,
    REM:0.0010∼0.0100%에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 후강판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항 중에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 슬래브를, 1000℃이상 1300℃이하로 가열한 후, 마무리 압연시, 압하비 3이상 및 최종 3패스 중 적어도 2패스에 대해, 1패스당 압연 형상비가 0.7이상이고, 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 30%이상이고, 긴 직경이 100㎛이상인 MnS를 10개/mm2 이하로 하는 열간 압연을 실행하는 후강판의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 슬래브를, 1000℃이상 1300℃이하로 가열한 후, 마무리 압연시, 압하비 3이상 및 최종 3패스 중 적어도 2패스에 대해, 1패스당 압연 형상비가 0.7이상이고, 판 두께 방향 인장에 의한 수축값이 30%이상이고, 긴 직경이 100㎛이상인 MnS를 10개/mm2 이하로 하는 열간 압연을 실행하는 후강판의 제조 방법.
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