KR20090070485A - 모재 ｃｔｏｄ특성이 우수한 고강도 고인성 후강판 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극저온 파괴인성이 요구되는 해양구조물, 라인파이프, 탱커 등의 제작에 적용되는 고강도 고인성 후강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 고강도 고인성을 가지면서 모재 CTOD 특성이 우수한 후강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 중량%로, C: 0.06 ~ 0.12%, Si: 0.05 ~ 0.4%, Mn: 1.2 ~ 1.7%, Sol.Al: 0.005~0.05%, Nb: 0.005 ~ 0.03%, Ti: 0.005 ~ 0.03%, N: 0.008% 이하, P: 0.012%이하, S: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하고, 여기에 Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.15% 이하 및 Mo: 0.15% 이하로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가되고, 그 조직이 침상형 페라이트(acicular ferrite)인 것을 특징으로 하는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판 및 그 제조방법을 그 요지로 한다.

모재, CTOD, 고강도, 고인성, 후강판

Description

모재 ＣＴＯＤ특성이 우수한 고강도 고인성 후강판 및 그 제조방법 {HIGH STRENGTH AND TOUGHNESS THICK STEEL PLATE HAVING EXCELLENT BASE METAL CTOD PROPERTY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 극저온 파괴인성이 요구되는 해양구조물, 라인파이프, 탱커 등의 제작에 적용되는 고강도 고인성 후강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 유가 급등 및 온난지역의 석유자원 감소 등에 의해 극한지 석유개발에 의한 관심이 고조되고 있으며, 2010년 이후 개발속도가 가속화될 것으로 예상되고 있다.

이러한 극한지에 건설되는 구조물의 안정성을 담보하기 위해서는 CTOD로 대표되는 파괴인성이 극저온 환경하에서도 매우 우수해야 한다.

이러한 추세에 따라 저온 환경하에서 높은 파괴인성을 가지는 강판을 제조하는 기술이 일본공개특허 2001-085129 및 일본공개특허 2001-011566 등에 기재되어 있다.

일본공개특허 2001-085129는 Cu 석출을 통한 강도 확보와 저탄소화를 통한 CTOD 물성을 확보하는 것으로, -46 ℃의 저온에서 모재 및 용접부의 CTOD를 0.7mm 이상 확보할 수 있는 기술이다.

그러나, 이 기술의 경우에는 Cu가 0.7% 이상, Ni 0.3% 이상 첨가되기 때문에 제조원가의 상승을 피할 수 없다.

한편, 일본공개특허 2001-011566은 소입열 또는 중입열 용접 하에서 -40 ^oC 이하의 온도에서도 용접부 CTOD를 보증할 수 있는 기술로서, 용접부에 대한 CTOD 물성을 확보할 수 있으나 모재의 CTOD 특성을 보증할 수 있는 방법에 대해서는 기술되어 있지 않다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강 조성과 제조조건을 적절히 제어함으로써 고강도 고인성을 가지면서 모재 CTOD 특성이 우수한 후강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 중량%로, C: 0.06 ~ 0.12%, Si: 0.05 ~ 0.4%, Mn: 1.2 ~ 1.7%, Sol.Al: 0.005~0.05%, Nb: 0.005 ~ 0.03%, Ti: 0.005 ~ 0.03%, N: 0.008% 이하, P: 0.012%이하, S: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하고, 여기 에 Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.15% 이하 및 Mo: 0.15% 이하로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가되고, 그 조직이 침상형 페라이트(acicular ferrite)인 것을 특징으로 하는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판에 관한 것이다,

바람직하게는, 상기 강판은 420 MPa 이상의 항복강도, 520 MPa 이상의 인장강도 및 -70 ℃이하의 연성-취성 천이온도를 갖고, 그리고 상기 강판의 -60℃에서 측정된 CTOD의 최소값은 0.3 mm 이상이다.

또한, 본 발명은 중량%로, C: 0.06 ~ 0.12%, Si: 0.05 ~ 0.4%, Mn: 1.2 ~ 1.7%, Sol.Al: 0.005~0.05%, Nb: 0.005 ~ 0.03%, Ti: 0.005 ~ 0.03%, N: 0.008% 이하, P: 0.012%이하, S: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하고, 여기에 Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.15% 이하 및 Mo: 0.15% 이하로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가된 강 슬라브를 슬라브의 추출온도 기준으로 1050~1200℃로 재가열하여 조압연 평균 패스 당 압하율이 하기 관계식(1)을 만족하도록 조압연한 다음,

[관계식 1]

P = RDX - 0.14*RT + 145 ≥ 0

(여기서, P는 재가열온도와 조압연의 영향을 나타내는 인자이며, RDX는 조압연 시 평균 패스 당 압하율, RT는 재가열온도를 나타냄)

페라이트 변태 개시온도(Ar3) ~ 오스테나이트 재결정 정지온도의 범위에서 30% 이상의 압하량으로 열간마무리압연한 후, 2℃/s 이상으로 350℃이하까지 냉각 한 후, 450~650℃에서 소려처리하는 것을 특징으로 하는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명을 통해 항복강도 420 MPa 이상, 인장강도 520 MPa 이상, 연성-취성 천이온도가 -70℃ 이하이면서 극저온환경 하에서 구조물의 파괴인성을 담보할 수 있도록 -60℃에서 측정한 모재 CTOD 값이 0.3 mm 이상을 갖는 두께 50~100mm의 고강도 고인성 후강판을 제조할 수 있다.

일반적으로 용접구조물에서는 모재에 비해 용접부가 훨씬 취약하므로, 용접부의 인성이 특정온도에서 확보되면 모재의 인성은 당연히 확보되는 것으로 간주되었나, 본 발명자들의 연구에 의하면, CTOD로 대표되는 파괴인성은 일반적으로 사용되는 충격인성과는 달리, 동일 온도하에서 특정조건이 되면 모재의 파괴인성이 용접부의 파괴인성보다 저하될 수 있음을 발견하게 되었으며, 이러한 연구 결과에 기초하여 본 발명을 완성하게 이른 것이다.

이하, 본 발명의 강 조성에 대하여 설명한다.

C: 0.06 ~ 0.12%

C는 강재의 강도를 확보하는데 매우 효과적인 원소로서, 0.06% 미만에서는 강도 확보가 어렵고, 과다 첨가할 경우 중심편석을 조장하여 두께중심부에 M-A 조 직을 발생을 용이하게 만들어 모재 CTOD 특성을 감소시키므로 그 함량은 0.06~0.12%로 제한한다

Si: 0.05 ~ 0.4%

Si는 Al과 함께 용강의 탈산 역할을 수행하므로 강의 청정성 확보를 위해 0.05중량% 이상을 함유할 필요가 있으나, 0.4중량%를 넘어서면 미세조직 내의 M-A 조직을 형성시켜 CTOD 특성을 포함한 모재 인성을 크게 저하시키므로, 그 상한은 0.4%로 제한한다.

Mn: 1.2 ~ 1.7%

Mn은 강도 확보에 유용한 원소로서, 1.2% 미만으로 첨가하면 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보가 곤란하므로 1.2% 이상 첨가되어야 하나, 과다 투입할 경우 중심편석의 형성을 조장하여 UT 불량 발생확률이 높아지고, M-A 조직의 형성 가능성을 높여 최종적으로 CTOD 시험에서 pop-in을 유발, CTOD 값을 저하시키므로 1.7%를 그 상한으로 한다.

Sol.Al: 0.005~0.05%

Sol.Al은 강의 탈산에 필요한 원소로서 강의 청정성을 높이므로 0.005% 이상은 첨가되어야 하나, 과다 투입할 경우 모재의 인성을 저해하고 용접 시 용접금속에 혼입되어 용접부 인성을 저하시키므로, 그 상한은 0.05%로 한다.

Nb: 0.005 ~ 0.03%

Nb는 강의 경화능을 높여 강도 향상에 매우 효과적인 원소로서 강도 향상 뿐만 아니라, 강을 미세화시켜 모재의 CTOD 특성을 향상시키므로 0.005% 이상은 첨가해야 한다. 그러나, 과다 첨가할 경우 모재 CTOD에 악영향을 주는 상부 베이나이트 조직의 형성을 촉진시키므로 그 상한은 0.03%로 한다.

Ti: 0.005 ~ 0.03%

Ti는 질소와 결합, TiN을 형성함으로써 오스테나이트 결정립을 미세화시켜 모재 CTOD특성을 향상시키므로 0.005% 이상을 첨가할 필요가 있다. 특히, Ti를 첨가하지 않거나 Ti 함량이 부족할 경우에는 조압연 시 낮은 패스 당 압하율에 의한 변형유기 결정립계 이동 현상으로 인해 조대한 오스테나이트 결정립이 형성되고 이러한 조대한 결정립은 최종적으로 상부 베이나이트로 변태되므로 반드시 Ti는 0.005% 이상 첨가해야 한다. 그러나, 0.03% 초과 첨가할 경우 N과 결합하지 못한 여분의 Ti가 탄소와 결합하여 TiC를 형성, 석출경화에 의해 모재 CTOD 저하가 발생하므로 그 상한은 0.03%로 한다.

N: 0.008% 이하

N은 Ti 또는 Al과 결합하여 질화물을 형성함으로써 조직을 미세화시키는 작용을 한다. 그러나, 과다 첨가시 여분의 N이 전위 주위에 고착하여 전위의 움직임 을 방해하여 모재의 인성을 크게 저하시키고, 연속주조된 슬라브의 표면 품질을 크게 저하시키므로 0.008%을 초과하여 첨가해서는 안 된다.

상기의 강 조성은 본 발명이 목표로 하는 물성을 만족시킬 수 있는 것이다. 다만, 상기 강조성에 더하여 보다 유리한 효과를 얻기 위해서는 Cu, Ni, Cr 또는 Mo 중 1종 이상을 추가로 포함시키는 것이 바람직하다.

Cu: 0.5% 이하

Cu는 용접부 인성을 크게 저하시키기 않고 강의 경화능을 높이는 역할을 한다. 그러나, 0.5% 초과 첨가시에는 강의 경화능을 지나치게 증가시켜 CTOD 시험시 pop-in 발생확률을 높이고 Cu 취화에 의한 강의 표면품질을 크게 저하시키므로 0.5% 이하로 제한한다.

Ni: 1.0% 이하

Ni은 Cu와 유사하게 첨가시 모재의 강도 향상 효과가 매우 크고, Cu 첨가강에서 나타날 수 있는 Cu 취화의 발생 가능성을 줄여 표면품질을 개선하며, 적절히 첨가할 경우 전위의 교차슬립(cross-slip)을 조장하여 모재 CTOD을 개선할 수 있는 유용한 원소이나, 매우 고가의 원소이므로 경제성을 고려하여 그 상한은 1.0%로 제한한다.

Cr: 0.15% 이하

Cr은 강도 향상이 매우 유용한 원소이나, 과다 첨가시에는 두께 중심부에 M-A 조직의 형성을 촉진시켜 모재 CTOD 특성을 해칠 수 있으므로 0.15% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

Mo: 0.15% 이하

Mo은 Cr과 같이 경화능 원소로서 첨가 시 강도확보에 매우 유리하나, 매우 고가의 원소이며 다량 첨가 시 용접성을 저하시키므로 그 상한은 0.15%로 제한하는 것이 바람직하다.

기타, 본 발명의 강은 제강과정에서 완전히 제거가 불가능한 P, S 등의 불순문을 포함할 수 있으며, 그들은 강의 물성을 더욱 향상시키기 위하여 하기의 조건으로 제한되는 것이 더욱 바람직하다.

P: 0.012%이하, S: 0.005% 이하

P와 S는 강의 인성을 크게 저하시키는 원소로서 최대한 저감하는 것이 필요하나, 매우 낮은 수준까지 함량을 저감하는 데에는 제강 공정상에서 많은 부하와 비용을 초래하게 된다.

P와 S는 각각 0.012%, 0.005% 이하에서는 큰 문제가 발생하지 않으므로 그 상한을 각각 0.012%와 0.005%로 한다.

이하, 강 조직에 대하여 설명한다.

본 발명에서 대상으로 하는 강판은 조직 내에 취성파괴를 조장하는 조대한 상부 베이나이트나 CTOD 시험 시 pop-in을 유발시키는 M-A(Martensite-Austenite) 조직을 포함하지 않은 침상형 페라이트(acicular ferrite) 단일 조직을 가져야 한다.

조대한 상부 베이나이트는 표층부(t를 강판두께라 하였을 때, 표층부에서 t/4 지점까지, 반대면도 동일)에, 특히 t/8 지점에 주로 형성된다.

M-A 조직은 두께방향으로 전 부분에서 나타날 수 있으나, 그 중에서도 중심편석이 연속주조공정이나 압연공정에서 충분히 완화되지 않았을 경우 중심편석부에 M-A 조직이 형성될 수 있다.

따라서, 표층부에 형성되는 상부 베이나이트와 두께중심부의 중심편석부에 형성되는 M-A조직의 형성을 억제하는 것이 매우 중요하다.

이하, 제조공정에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 강 슬라브를 재가열, 조압연, 사상압연, 냉각 및 소려처리를 실시하여 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판을 제조한다.

(슬라브 재가열, 조압연, 사상압연 및 냉각조건)

(재가열온도)

슬라브의 재가열온도는 본 발명에서 중요한 요소로서, 슬라브의 추출온도 기준으로 1050~1200℃의 범위에 있어야 한다.

재가열온도가 너무 낮으면 Nb의 용해가 충분히 이루어지지 못해 강도확보가 어렵고, 성분의 균일화 및 두께중심부 편석의 완화가 이루어지지 않아 두께중심부에 M-A 조직의 형성을 조장하여 CTOD 시험 시 pop-in 발생으로 모재 CTOD 특성이 저하되므로 그 하한은 1050℃로 한다.

재가열온도가 너무 높으면, 재가열 도중 다른 결정립 비해 지나치게 조대한 오스테나이트 결정립이 나타나 미세한 결정립과 조대한 결정립이 함께 존재하는 혼립 구조가 나타나며, 이렇게 형성된 조대한 결정립은 이후 압연과정에서도 미세화되지 않고 최종적으로 상부 베이나이트 조직을 형성하여 모재 CTOD 특성을 크게 저하시키므로 그 상한은 1200℃로 제한한다.

(조압연 시 조압연 평균 패스 당 압하율)

조압연 시 조압연 평균 패스 당 압하율은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 중요한 구성수단 중 하나로서, 조압연 평균 패스 당 압하율은 하기 관계식(1)을 만족하도록 설정되어야 한다.

[관계식 1]

P = RDX - 0.14*RT + 145 ≥ 0

여기서, P는 재가열온도와 조압연의 영향을 나타내는 인자이며, RDX는 조압연 시 평균 패스 당 압하율, RT는 재가열온도를 나타낸다.

재가열 온도와 조압연 조건이 모재 CTOD에 미치는 영향에 대해 연구한 결과, 재가열온도가 높을수록 더 높은 패스 당 압하율이 필요함을 알 수 있었다.

앞서 언급했듯이, 본 발명의 목표를 달성하기 위해서는 최종 미세조직은 조대한 상부 베이나이트를 포함하지 않아야 한다.

상부 베이나이트는 변태 전 일부 오스테나이트 결정립이 다른 결정립에 비해 매우 큰 혼립 구조를 가졌을 때 주로 발생한다.

따라서, 오스테나이트 혼립 구조를 억제하는 것이 매우 중요하다.

재가열온도가 낮을 경우에는 초기입도가 작아 조압연 시 패스 당 압하율이 작더라도 혼립 오스테나이트 구조가 나타나지 않는다.

그러나, 재가열온도가 높은 때에는 초기 입도가 커지게 되므로 낮은 패스 당 압하율을 가할 경우 혼립 구조가 발생할 가능성이 높다. 여러 조건에서 검토한 결과, 상기 식 (1)을 만족하는 평균 패스 당 압하율을 가해야만 본 발명이 목표로 하는 모재 CTOD 특성을 확보가 가능하다.

(열간 마무리 압연 온도)

열간 마무리 압연 온도가 너무 높아 오스테나이트 재결정온도 이상이 되면 최종 미세조직이 매우 조대해지고 이로 인해 상부 베이나이트가 형성되므로 모재인성이 나빠진다. 반대로 열간 마무리 압연온도가 너무 낮으면 조압연과 열간 마무리 압연 사이의 공냉 대기 시간의 증가로 생산성이 크게 저하되므로 열간 마무리 압연온도는 페라이트 변태 개시온도(Ar3) 이상 ~ 오스테나이트 재결정 정지온도 이하가 바람직하다.

(열간 마무리 압연 압하량)

열간 마무리 압연의 압하량이 클수록 오스테나이트 결정립이 미세화되어 강의 인성이 향상된다.

만일, 열간 마무리 압연 압하량이 30% 미만일 경우에는 오스테나이트 결정립 내에 페라이트 핵생성을 위한 충분한 결함이 도입되지 못하며, 이로 인해 충분히 결정립 미세화가 이루어지지 않아 상부 베이나이트가 형성될 수 있으므로 열간마무리 압연 압하량은 30% 이상이 되어야 한다.

(냉각 및 소려처리)

상기 열간 압연후, 2℃/s 이상의 냉각속도로 350℃이하의 온도까지 냉각하여야 한다.

상기 냉각정지온도가 350℃를 초과할 경우에는 두께방향 위치 및 냉각속도에 따라 상부 베이나이트가 형성될 수 있다.

따라서, 냉각정지온도를 350℃ 이하로 가져가 전체 미세조직 내에 상부 베이나이트의 형성을 억제해야 한다.

단, 냉각정지온도가 350℃이하일 경우에는 미세조직 내에 M-A 조직이 형성될 가능성이 높으므로, 냉각처리 후 반드시 450 ~ 650℃온도 범위에서 소려처리를 실시하여 M-A 조직을 완전히 분해하는 것이 중요하다.

또한, 상기 냉각속도가 두께 중심부를 기준으로 2℃/s 미만인 경우에는 두께 중심부에 상부 베이나이트를 형성시켜 CTOD 특성을 저하시키므로, 상기 냉각속도는 두께중심부 기준으로 2℃/s 이상이어야 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것일 뿐 본 발명이 이러한 실시예의 기재에 의하여 제한되는 것은 아니다.

(실시예 1)

중량%로, C: 0.085%, Si: 0.23%, Mn: 1.51%, P: 0.007%, S: 0.003%, Sol.Al: 0.021%, Nb: 0.015%, Ti: 0.01%, Cu: 0.21%, N: 0.0036%, Ni: 0.53%의 조성을 갖는 강 슬라브를 하기 표 1과 같이 재가열, 조압연, 사상압연, 냉각 및 소려처리를 실시하였다. 강판의 최종 두께는 70 mm 이며, 일부 강판에 대해서는 소려처리를 생략하였다.

이 강판의 재결정 정지온도는 880℃이며, 페라이트 변태 시작온드는 735℃로 측정되었다. 각 강판의 자세한 제조방법을 재가열온도와 조압연 시 평균 패스 당 압하율의 영향을 표현한 P 지수를 함께 표 1에 나타내었다.

상기와 같이 제조된 각 강판에 대해 중요 미세조직의 면적율, 항복강도, 인장강도, 충격시험을 통한 연성-취성 천이온도 및 모재 CTOD 값을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 2의 미세조직의 면적율은 0.01mm 제곱 밀리미터 당 점산법으로 측정하였으며, 여기서, UB는 점산법으로 측정한 상부 베이나이트의 면적율을, M-A는 동일한 방법으로 측정한 M-A 조직의 면적율을 나타낸다. 이 두 조직의 면적율은 제외한 나머지 부분은 모두 침상형 페라이트 단일조직이다.

또한, 모재의 강도는 강판 두께의 1/4 지점에서 채취한 시편으로부터 측정되었다. 충격특성의 측정은 강판의 두께중심부(t/2)에서 채취한 시편을 이용하였고, 여러 시험온도에서 충격인성을 측정한 후 천이곡선을 그리고 천이곡선으로부터 연성-취성 천이온도를 확보하였다.

모재 CTOD를 평가하기 위해 BS 7448 part 1 규격을 적용하였고, 70 mm 전두께 시편을 이용하여 BxB (두께x두께) 형태로 가공 후 -60℃ 온도에서 CTOD 값을 측정하였다. CTOD 값의 편차를 고려해서 같은 조건에서 6번의 시험을 수행한 후 최저 CTOD 값을 일반 모재 특성과 함께 하기 표 2에 나타내었다.

번호	재가열온도 (℃)	조압연 평균패스 당 압하율(%)	P 지수	사상업연시작온도 (℃)	사상압연종료온도 (℃)	사상압연압하량(%)	냉각정지온도 (℃)	냉각 속도 (℃/s)	소려처리유무
발명재1	1061	6	4.46	841	815	40	311	4.1	O
발명재2	1152	15	0.72	862	826	45	285	3.2	O
발명재3	1081	8	3.66	789	761	40	249	3.5	O
발명재4	1137	14	1.82	773	749	50	234	3.4	O
발명재5	1171	17	0.06	814	794	50	289	5.1	O
발명재6	1129	12	0.94	837	802	40	314	4.3	O
발명재7	1081	13	8.66	792	772	60	332	4.7	O
발명재8	1076	7	3.36	778	751	35	267	3.5	O
발명재9	1143	15	1.98	859	826	40	341	3.9	O
비교재1	1182	14	-4.48	798	764	40	328	2.4	O
비교재2	1076	2	-1.64	823	799	40	256	2.8	O
비교재3	1145	9	-4.3	931	889	35	221	3.5	O
비교재4	1135	5	-6.9	802	777	20	257	3.5	O
비교재5	1177	10	-7.78	789	774	50	485	3.2	X
비교재6	1132	8	-3.48	846	825	50	231	2.8	X
비교재7	1136	10	-2.04	861	832	40	323	1.3	O

구분	UB(%)	M-A(%)	항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	연성-취성 천이온도(℃)	CTOD (mm)
발명재1	0	0	451	574	-85	1.19
발명재2	0	0	459	580	-76	0.57
발명재3	0	0	456	588	-98	1.24
발명재4	0	0	466	591	-109	0.92
발명재5	0	0	461	579	-74	0.48
발명재6	0	0	451	573	-80	1.57
발명재7	0	0	449	569	-91	1.52
발명재8	0	0	451	584	-95	1.73
발명재9	0	0	450	567	-85	1.09
비교재1	6.5	0	451	570	-65	0.04
비교재2	3.4	0	447	586	-73	0.13
비교재3	8.2	0	461	594	-63	0.23
비교재4	7.1	0	450	586	-63	0.19
비교재5	7.9	2.8	421	534	-62	0.17
비교재6	3.6	3.7	479	592	-64	0.05
비교재7	2.6	0	416	532	-79	0.27

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명재(1~9)의 경우, 미세조직 내에 상부 베이나이트나 M-A 조직과 같은 CTOD 값을 저하시키는 미세조직을 포함하고 있지 않으며, 항복강도 420 MPa 이상, 인장강도 520 MPa 이상, 연성-취성 천이온도 -70 ℃이하이면서도 -60℃에서 측정된 모재 CTOD의 최소값이 0.3 mm 이상을 나타내어 본 발명의 목표를 만족하였다.

그러나, 비교재 1과 2는 재가열온도 및 조압연 압하 조건의 영향을 나타내는 P 지수가 발명의 범위에 벗어나 있다. 이로 인해 조직 내에 상부 베이나이트가 대량으로 형성되어 있으며, 모재 CTOD 값이 각각 0.04 mm와 0.13 mm로 매우 낮아, 본 발명의 목표를 만족시키지 못했다.

비교재 3은 사상압연온도가 지나치게 높아 미재결정 제어압연이 충분히 이루어지지 않으므로 상부 베이나이트 분율이 8.2%로 매우 높음을 알 수 있고, 이로 인해 모재 CTOD 뿐만 아니라, 연성-취성 천이온도에도 영향을 미쳐 본 발명의 목표인 -70℃이하를 목표시키지 못했다.

비교재 4는 사상압연 압하량이 본 발명의 범위에서 벗어나 모재 CTOD 요구치를 만족시키지 못했다.

비교재 7은 냉각속도에 부족한 경우로, 모재 CTOD 값도 0.3 mm에 못미치며 특히, 항복강도가 416 MPa로 본 발명의 목표에 미달하였다.

비교재 5와 6은 본 발명의 범위보다 냉각정지온도가 높은 경우로 두께중심부에 M-A 조직을 포함하고 있으며 상부 베이나이트 분율도 높아 모재 CTOD 값이 매우 낮음을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 중량%로, C: 0.06 ~ 0.12%, Si: 0.05 ~ 0.4%, Mn: 1.2 ~ 1.7%, Sol.Al: 0.005~0.05%, Nb: 0.005 ~ 0.03%, Ti: 0.005 ~ 0.03%, N: 0.008% 이하, P: 0.012%이하, S: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하고, 여기에 Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.15% 이하 및 Mo: 0.15% 이하로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가되고, 그 조직이 침상형 페라이트(acicular ferrite)인 것을 특징으로 하는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판
2. 제1항에 있어서, 강판이 420 MPa 이상의 항복강도, 520 MPa 이상의 인장강도 및 -70 ℃이하의 연성-취성 천이온도를 갖고, 그리고 강판의 -60℃에서 측정된 CTOD의 최소값이 0.3 mm 이상인 것을 특징으로 하는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판
3. 중량%로, C: 0.06 ~ 0.12%, Si: 0.05 ~ 0.4%, Mn: 1.2 ~ 1.7%, Sol.Al: 0.005~0.05%, Nb: 0.005 ~ 0.03%, Ti: 0.005 ~ 0.03%, N: 0.008% 이하, P: 0.012%이하, S: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하고, 여기에 Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.15% 이하 및 Mo: 0.15% 이하로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가된 강 슬라브를 슬라브의 추출온도 기준으 로 1050~1200℃로 재가열하여 조압연 평균 패스 당 압하율이 하기 관계식(1)을 만족하도록 조압연한 다음,

   [관계식 1]

   P = RDX - 0.14*RT + 145 ≥ 0

   (여기서, P는 재가열온도와 조압연의 영향을 나타내는 인자이며, RDX는 조압연 시 평균 패스 당 압하율, RT는 재가열온도를 나타냄)

   페라이트 변태 개시온도(Ar3) ~ 오스테나이트 재결정 정지온도의 범위에서 30% 이상의 압하량으로 열간마무리압연한 후, 2℃/s 이상으로 350℃이하까지 냉각한 후, 450~650℃에서 소려처리하는 것을 특징으로 하는 모재 CTOD 특성이 우수한 고강도 고인성 후강판의 제조방법