KR20010062884A

KR20010062884A - 극저온인성이 우수한 항복강도 63ｋｇｆ/㎟급 후강판의제조방법

Info

Publication number: KR20010062884A
Application number: KR1019990059380A
Authority: KR
Inventors: 조원국; 이형표
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-07-09
Also published as: KR100435465B1

Abstract

본 발명은 극저온인성이 우수한 후강판의 제조방법에 관한 것으로, 강중 탄소와 인의 함량을 낮추고 열간압연후 특수한 열처리조작을 행함으로써, -196℃에서 우수한 충격인성과 고강도를 동시에 확보할 수 있는 LNG 저장용기용 후강판을 제조하는 것을, 그 목적으로 한다.

본 발명은 극저온인성이 우수한 후강판의 제조방법에 있어서,

중량%로, C: 0.04~0.09%, Si: 0.30% 이하, Mn: 0.55~0.85%, P: 0.006% 이하, S: 0.003% 이하, Ni: 8.5~9.5%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 용강을 진공처리설비에서 20분 이상 환류하여 탈수소를 행한 다음, 연속주조법으로 슬라브를 제조하고, 1150~1220℃의 온도범위로 가열한 후 850~1050℃의 온도범위에서 마무리열간압연하고 공냉한 다음, 810~830℃로 가열하고 수냉하는 1차 열처리를 실시하고, 680~700℃로 가열하고 수냉하는 2차 열처리를 실시한 후, 570~590℃로 가열하고 공냉하는 3차 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 극저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법을, 그 기술적 요지로 한다.

Description

극저온인성이 우수한 항복강도 63ｋｇｆ/㎟ 급 후강판의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING YS 63kgf/㎟ GRADE THICK STEEL SHEET WITH SUPERIOR LOW TEMPERATURE TOUGHNESS}

본 발명은 최근 전세계적으로 사용확대 추세에 있는 고효율, 고청정 에너지인 천연가스를 대량으로 저장할 수 있는 탱크용 강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특수열처리조작을 행함으로써 극저온(-196℃)에서 우수한 충격인성이 우수하고 항복강도가 63kgf/㎟ 이상인 후강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

통상, 종래에는 항복강도가 60kgf/㎟ 이상인 고장력강판의 제조시 압연후 열처리법(Quenching-Tempering method)을 이용하였다. 그러나, 상기 방법으로 제조된 고장력강판은 일반적으로 저온에서 충격인성이 열화하는 단점이 있고, 특히 액화천연가스(LNG:liquefied Natural Gas)저장용으로 사용시 요구되는 극저온(-196℃)에서의 충격흡수에너지와 강도를 동시에 만족시키지 못하는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과를 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 강중 탄소와 인의 함량을 낮추고 열간압연후 특수한 열처리조작을 행함으로써, 우수한 -196℃에서의 충격인성과 고강도를 동시에 갖는 항복강도 63kgf/㎟ 급 후강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

중량%로, C: 0.04~0.09%, Si: 0.30% 이하, Mn: 0.55~0.85%, P: 0.006% 이하, S: 0.003% 이하, Ni: 8.5~9.5%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 용강을 진공처리설비에서 20분 이상 환류하여 탈수소를 행한 다음, 연속주조법으로 슬라브를 제조하고, 1150~1220℃의 온도범위로 가열한 후 800~1050℃의 온도범위에서 마무리열간압연하고 공냉한 다음, 800~840℃로 가열하고 수냉하는 1차 열처리를 실시하고, 680~700℃로 가열하고 수냉하는 2차 열처리를 실시한 후, 570~590℃로 가열하고 공냉하는 3차 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 극저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명강에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 성분조성에 있어서 탄소(C)는 강의 강도를 확보하기 위한 기본적인 원소이나, 그 함량이 낮으면 강도확보가 어렵고 너무 높으면 극저온에서 인성이 열화되므로 0.04~0.09%로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 규소(Si) 역시 고용강화에 의한 강도상승에 유익한 원소로 강중에 존재하는 산소성분을 제거하는 탈산제의 역할을 하나, 그 함량이 너무 많으면 극저온 인성을 열하시키므로 0.30% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 망간(Mn)은 Ar₃변태지연 효과에 의한 강도향상에 유익한 원소로, 강중 유해성분인 황화물(FeS)의 형성을 억제하는 효과가 있으나, 그 함량이 높을 경우 베이나이트나 마르텐사이트와 같은 경화상을 과다 생성하여 충격인성을 열화시키므로 그 함량은 0.55~0.85%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 인(P)은 편석을 일으키며 특히 극저온인성을 열화시키는 유해한 원소이므로, 그 함량은 0.006% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 황(S)은 용강중에 저융점의 황화물(FeS)을 형성하여 연속주조중 내부크랙을 유발시키고, MnS 개재물을 형성하여 충격치를 저하시키는 유해한 원소이므로, 그 함량은 0.003% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 니켈(Ni)은 강판의 극저온인성 향상에 매우 유익한 원소로, 오스테나이트 영역을 확대시켜 극저온에서 충격천이현상을 억제하고 열처리시 소입성을 향상시키는 역할을 하나, 그 함량이 너무 많으면 연속주조시 표면크랙을 유발시키므로 그 함량은 8.5%~9.5%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 조성을 갖는 용강은, 일반적으로 전로정련전단계에서 인(P)를 제거하여 그 수준을 100ppm 이하로 관리한 후 전로정련을 실시하고, 출강된 용강에 생석회를 투입하여 염기도(CaO/SiO₂)를 적정치로 조정한다. 그 후, 황(S)의 흡수능이 우수한 슬래그를 형성시키고 불활성가스를 강하게 불어 교반시켜 용강과 슬래그(Slag)간의 반응기회를 확대시키면, 용강중의 황(S)을 효과적으로 포집, 부상시킨 후 제거할 수 있다.

상기와 같이 처리된 용강에 있는 수소를 가능한 제거하기 위해, 2torr 이하의 고진공인 진공처리설비에서 20분 이상 탈수소처리하는데, 바람직하게는 생산성과 수소처리의 효율성을 고려하여 20~25분간 실시한다.

이후, 탈수소처리한 용강을 연속주조하여 슬라브로 만들면, 그 온도가 900~1100℃가 되는데, 표면크랙의 방지를 위해 공기중에서 완전 냉각시킨다.

상기와 같이 냉각된 슬라브는 가열중 스케일발생 방지를 위해 슬라브 표면에 산화방지 도포재를 도포한 후 1150~1220℃의 범위로 가열하는것이 바람직하다. 그 이유는 가열온도가 이보다 낮으면 압연중 변형저항이 증대되어 치수 및 평탄도 제어가 용이하지 않고, 온도가 높으면 산화방지도포제의 산화억제효과가 열화되어 표면스케일이 과다 발생되기 때문이다.

이후 가열로에서 추출된 슬라브를 통상의 방법으로 열간압연하되 마무리열간압연온도는 800~1050℃의 온도범위가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 그 이유는 온도가 이보다 낮으면 상기한 변형저항의 증가로 치수 및 평탄도가 불량해지고, 이보다 높으면 내부조직이 조대화되어 인성의 열화를 초래하기 때문이다.

본 발명은 상기와 같이 열간압연된 강판을 공냉한 후, 3회에 걸쳐 열처리를 실시하는데 특징이 있는데, 그 방법에 대하여 설명한다.

첫번째 열처리는 800~840℃의 온도범위로 가열하고 유지한 후 수냉하는 것으로, 상기 가열온도는 본 발명강이 오스테나이트화 되는 온도범위에 해당된다. 만약, 상기 가열온도가 800℃ 미만이면 오스테나이트화가 미흡하고, 840℃보다 높으면 조직조대화가 일어나 충격인성의 열화가 되므로 바람직하지 않다. 또한, 이와 같이 가열된 열연판은 전부분의 조직이 균질화되도록 유지하는데, 그 유지시간은 생산성을 고려하여 (두께×1.6)+40분으로 하는 것이 바람직하다.

두번째 열처리는 680~700℃의 온도범위로 가열하고 유지한 후 수냉하는 것이다. 상기 가열온도는 본 발명강이 오스테나이트와 페라이트가 공존하는 영역의 온도범위에 해당되는데, 이 범위에서 열처리하면 페라이트에 존재하는 불순물(C, P)가 오스테나이트로 이동하여 극저온(-196℃)에서 충격인성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 이와 같이 가열된 열연판은 전부분의 조직이 균질화되도록 유지하는데, 그 유지시간은 생산성을 고려하여 (두께×1.6)+40분으로 하는 것이 바람직하다.

세번째 열처리는 570~590℃의 온도범위로 가열하고 유지한 후 공냉하는 것으다. 상기 가열온도는 본 발명강의 강도와 극저온 충격인성을 동시에 확보하기 위한 온도범위에 해당되는 온도로, 이 온도범위에서 열처리하면 열처리후 안정된 잔류 오스테나이트와 마르텐사이트조직을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같이 가열된 열연판은 전부분의 조직이 균질화되도록 유지하는데, 그 유지시간은 생산성을 고려하여 (두께×1.9)+40분으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표1의 화학성분으로 조성되고 통상의 방법으로 출강된 용강에 생석회(CaO)를 투입하여 황의 흡수능이 우수한 슬래그를 형성한 후 아르곤 가스를 분당 2.0~2.5N㎡로 불어넣어 용강의 강교반을 통해 황의 분리부상을 도모하였다. 그 후, 진공처리설비에서 최저진공도 2torr 이하의 조건에서 20분 이상 진공처리를 행하였다.

이와 같이 하여 연속주조법으로 제조된 슬라브에 하기 표2의 압연 및 열처리조건을 적용하고, 극저온 충격흡수에너지 및 기계적 성질을 측정하여 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

강종	화 학 성 분 (중량%)
강종	C	Si	Mn	P	S	Ni
발명강	0.06	0.24	0.71	0.003	0.002	9.2
종래강	0.10	0.25	0.78	0.012	0.002	9.1

구분	1차열처리온도(℃)	2차열처리온도(℃)	3차열처리온도(℃)	-196℃충격흡수에너지(J)	항복강도(kg.m)	인장강도(kg.m)
발명재 A	820	690	580	210	70.5	77.4
발명재 B		680	590	170	69.8	76.7
발명재 C		690	585	180	72.1	77.5
종래재 A		미실시	580	35	63.1	71.7
종래재 B			600	37	62.1	71.2
종래재 C			610	38	58.3	70.1

상기 표2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 성분 및 열처리조건을 만족하는 발명재(A)~(C)의 경우에는 -196℃ 충격흡수에너지가 종래재 대비 획기적으로 향상되었으며, 항복강도 또한 향상되었음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 열간압연후 열처리방법을 변경하여 종래재 대비 우수한 강도 및 극저온(-196℃) 충격흡수능을 제공함으로써, 최근 전세계적으로 건설이 추진되고 있는 LNG 저장탱크에 사용할 수 있고, LNG 저장탱크의 안정도도 제고시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

극저온인성이 우수한 후강판의 제조방법에 있어서,

중량%로, C: 0.04~0.09%, Si: 0.30% 이하, Mn: 0.55~0.85%, P: 0.006% 이하, S: 0.003% 이하, Ni: 8.5~9.5%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 용강을 진공처리설비에서 20분 이상 환류하여 탈수소를 행한 다음, 연속주조법으로 슬라브를 제조하고, 1150~1220℃의 온도범위로 가열한 후 800~1050℃의 온도범위에서 마무리열간압연하고 공냉한 다음, 800~840℃로 가열하고 수냉하는 1차 열처리를 실시하고, 680~700℃로 가열하고 수냉하는 2차 열처리를 실시한 후, 570~590℃로 가열하고 공냉하는 3차 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 극저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법
제1항에 있어서, 상기 탈수소처리시 용강을 진공처리설비에서 20~25분간 환류시키는 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법
제1항 또는 제2항에 있어서, 1차 열처리시 유지시간을 (열연판두께×1.6)+40분으로 하여 유지하는 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법
제1항 또는 제2항에 있어서, 2차 열처리시 유지시간을 (열연판두께×1.6)+40분으로 하여 유지하는 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열간압연후 열연판의 두께를 측정하고, 3차 열처리시 유지시간을 (열연판두께×1.9)+40분으로 하여 유지하는 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 항복강도 63kgf/㎟급 후강판의 제조방법