KR20100023047A

KR20100023047A - 선박용 열간 압연 형강 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100023047A
Application number: KR1020107001564A
Authority: KR
Inventors: 타츠미 기무라; 카즈히코 시오타니; 신이치 스즈키; 노부오 시카나이; 카즈타카 고바야시
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-03-03
Also published as: TW200912014A; KR101241935B1; TWI391499B; JP5396758B2; CN101772583A; JP2009052136A; KR20130004605A; CN101772583B

Abstract

질량％로, C:0.03∼0.25％, Si:0.05∼0.50％, Mn:0.1∼2.0％, P:0.025％ 이하, S:0.01％ 이하, Al:0.005∼0.10％, W:0.01∼1.0％, Cr:0.01％ 이상 0.20％ 미만, N:0.001∼0.008％를 함유하는 강 소재를 1000∼1350℃로 가열 후, Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율을 10∼80％, 압연 마무리 온도를 (Ar₃―30℃)∼(Ar₃―180℃)로 하는 열간 압연을 행하고, 그 후, 방냉함으로써, 가공 페라이트를 포함하는 페라이트와 펄라이트 조직으로 이루어지는 미크로 조직을 갖는 선박용 열간 압연 형강으로 함으로써, 선박의 밸러스트 탱크 등의 해수에 의한 심한 부식 환경하에 있어서 우수한 내식성을 가짐과 함께 YP가 315MPa 이상의 강도를 갖는, 종통제(론지재) 등에 이용되는 선박용 열간 압연 형강을 저렴하게 제공한다.

Description

선박용 열간 압연 형강 및 그의 제조 방법 {HOT-ROLLED SHAPE STEEL FOR SHIPS AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 석탄선(coal ship)이나 광석선(ore carrier), 광탄 겸용선(ore coal carrier), 원유 탱커(crude oil tanker), LPG선(LPG carrier), LNG선(LNG carrier), 케미칼 탱커(chemical tanker), 컨테이너선(container ship), 벌크선(bulk carrier), 목재 전용선(log carrier), 칩 전용선(chip carrier), 냉동 운반선(refrigerated cargo ship), 자동차 전용선(pure car carrier), 중량물선(heavy load carrier), RORO선(roll-on/roll-off ship), 석회석 전용선(limestone carrier), 시멘트 전용선(cement carrier) 등에 이용되는 선박용 형강에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 해수에 의한 심한 부식 환경하에 있는 밸러스트 탱크(ballast tank)의 종통재(縱通材)(론지(longi)재) 등에 이용되는 선박용 열간 압연 형강과, 그의 제조 방법에 관한 것이다.

여기에서, 열간 압연 형강이란 열간 압연에 의해 최종 형상으로 성형된 형강을 가리킨다(이에 대하여, 후강판을 소재로 하는 형강은 후강판을 소정의 치수로 절단 그리고 용접하여, 형강의 최종 형상을 얻는 것임). 또한, 종통재(론지재) 등에 이용되는 선박용 열간 압연 형강이란, 구체적으로는, 열간 압연에 의해 성형된, 등변 산형강(equal leg angle:AB), 부등변 산형강(unequal leg angle:ABS), 부등변 부등후 산형강(unequal leg and thickness angle:NAB), 홈형강(channel beam:CB), 구평형강(bulb plate:BP), T형강(T-bar) 등을 말한다.

선박의 밸러스트 탱크는, 적하가 없을 때에, 해수를 주입하여 선박의 안정 항행을 가능하게 하는 역할을 맡는 것이다. 그 때문에, 밸러스트 탱크는 매우 심한 부식 환경(corrosion environment)하에 놓여 있다. 따라서, 밸러스트 탱크에 이용되는 강재의 방식(防食)에는, 통상, 에폭시 수지 도료(epoxy paint)에 의한 방식 도막(anti-corrosion paint film)의 형성과, 전기 방식(cathodic protection)이 병용되고 있다.

그러나, 그들 방식 대책을 강구해도, 밸러스트 탱크의 부식 환경은 여전히 심한 상태에 있다. 즉, 밸러스트 탱크에 해수를 주입하고 있는 경우에는, 해수에 완전히 잠겨져 있는 부분은, 전기(電氣) 방식이 기능하기 때문에, 부식을 억제할 수 있다. 그러나, 밸러스트 탱크의 최상부 부근, 특히 상갑판(upper deck)의 이면은, 해수에 잠기는 일 없이, 해수의 물보라만을 맞는 상태에 놓여 있다. 그 때문에, 이 부위에서는, 전기 방식이 기능하지 않는다. 또한, 이 부위는, 태양광에 의해 강판 온도가 상승하기 때문에, 보다 심한 부식 환경이 된다. 한편, 밸러스트 탱크에 해수가 주입되어 있지 않은 경우에는, 전기 방식이 전혀 작용하지 않기 때문에, 잔류 부착 염분에 의해, 극심한 부식을 받는다.

그 때문에, 상기와 같은 극심한 부식 환경하에 있는 밸러스트 탱크의 방식 도막의 수명은, 일반적으로 약 10년이라고 일컬어지고 있으며, 선박의 수명(약 20년)의 반 정도이다. 따라서, 남은 10년간은, 보수 도장(repair painting) 등의 처리를 행함으로써, 내식성을 유지하고 있는 것이 실정이다. 그러나, 밸러스트 탱크의 부식 환경은 매우 심한 것이기 때문에, 보수 도장을 행해도 그 효과를 장시간 지속시키는 것은 어렵다. 또한, 보수 도장은, 좁은 공간에서의 작업이 되기 때문에, 작업 환경으로서는 바람직한 것은 아니다. 그래서, 보수 도장까지의 기간을 가능한 한 연장함과 아울러, 작업 부하를 경감할 수 있는 내식성이 우수한 강재의 개발이 요망되고 있다.

그래서, 밸러스트 탱크 등, 심한 부식 환경하에서 이용되는 강재 자체의 내식성을 향상하는 기술이 몇 가지 제안되어 있다.

예를 들면, 일본공개특허공보 소48-050921호(특허문헌 1)에는, C:0.20 mass％이하의 강에, 내식성 개선 원소(element that improves corrosion resistance)로서, Cu:0.05∼0.50 mass％, W:0.01∼0.05 mass％ 미만을 첨가하고, 추가로, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te 및 Be 중 1종 또는 2종 이상을 0.01∼0.2 mass％ 첨가한 내식성 저합금강(anti-corrosion low alloy steel)이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허공보 소48-050922호(특허문헌 2)에는, C:0.20 mass％ 이하의 강재에, 내식성 개선 원소로서, Cu:0.05∼0.50 mass％, W:0.05∼0.5 mass％를 첨가하고, 추가로, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te 및 Be 중 1종 또는 2종 이상을 0.01∼0.2 mass％ 첨가한 내식성 저합금강이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허공보 소48-050924호(특허문헌 3)에는, C:0.15 mass％ 이하의 강에, Cu:0.05∼0.15 mass％ 미만, W:0.05∼0.5 mass％를 첨가한 내식성 저합금강이 개시되어 있다.

또한, 일본공개특허공보 평07-034197호(특허문헌 4)에는, C:0.15 mass％ 이하의 강에, 내식성 개선 원소로서, P:0.03∼0.10 mass％, Cu:0.1∼1.0 mass％, Ni:0.2∼1.0 mass％를 첨가한 저합금 내식 강재에, 타르 에폭시 도료(tar epoxy paint), 퓨어 에폭시 도료(pure epoxy paint), 무용제형 에폭시 도료(epoxy paint without solvent), 우레탄 도료 등의 방식 도료를 도포하여, 수지 피복한 밸러스트 탱크가 개시되어 있다. 이 기술은, 강재 자신의 내식성 향상에 의해 방식 도장의 수명을 연장하여, 선박의 사용 기간인 20∼30년에 걸쳐 메인터넌스 프리(maintenance-free)화를 실현하고자 하는 것이다.

또한, 일본공개특허공보 평07-034196호(특허문헌 5)에는, C:0.15 mass％ 이하의 강에, 내식성 개선 원소로서, Cr:0.2∼5 mass％를 첨가해 내식성을 향상하여, 선박의 메인터넌스 프리화를 실현하고자 하는 제안이 이루어져 있다.

또한, 일본공개특허공보 평07-034270호(특허문헌 6)에는, C:0.15 mass％ 이하의 강에, 내식성 개선 원소로서, Cr:0.2∼5 mass％를 첨가한 강재를 구성 재료로 하여 사용함과 아울러, 밸러스트 탱크 내부의 산소 가스 농도를 대기 중의 값에 대하여 0.5 이하의 비율로 하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 탱크의 방식 방법이 제안되어 있다.

또한, 일본공개특허공보 평07-310141호(특허문헌 7)에는, C:0.1 mass％ 이하의 강에, Cr:0.5∼3.5 mass％를 첨가함으로써 내식성을 향상하여, 선박의 메인터넌스 프리화를 실현하고자 하는 제안이 이루어져 있다.

또한, 일본공개특허공보 2002-266052호(특허문헌 8)에는, C:0.001∼0.025 mass％의 강에, Ni:0.1∼4.0 mass％를 첨가함으로써, 내 도막 손상성(paint-film damage resistance)를 향상하여, 보수 도장 등의 보수 비용을 경감하는 선박용 강재가 개시되어 있다.

또한, 일본공개특허공보 2000-017381호(특허문헌 9)에는, C:0.01∼0.25 mass％의 강에, Cu:0.01∼2.00 mass％, Mg:0.0002∼0.0150 mass％를 첨가함으로써, 선박 외판, 밸러스트 탱크, 카고(cargo) 오일 탱크, 광탄석 카고 홀드 등의 사용 환경에 있어서 내식성을 갖는 선박용 강이 개시되어 있다.

추가로, 일본공개특허공보 2004-204344호(특허문헌 10)에는, C:0.001∼0.2 mass％의 강에 있어서, Mo, W와 Cu를 복합 첨가하고, 불순물인 P, S의 첨가량을 한정함으로써, 원유 유조에서 발생하는 전면(全面) 부식, 국부 부식을 억제한 강이 개시되어 있다.

그러나, 밸러스트 탱크 등을 구성하는 강재에는 통상 징크 프라이머(zinc-primer)나 에폭시 수지 도료 등이 도포되어 있다. 상기 특허문헌 1∼3에 개시된 기술에 있어서는 이들 도막의 존재하에서의 내식성에 대해서 충분한 검토가 이루어져 있지 않아, 추가 검토의 여지가 있다.

또한, 특허문헌 4에 개시된 강재는, 하지(下地) 금속의 내식성을 향상시키기 위해, P를 0.03∼0.10 mass％로 비교적 다량으로 첨가하고 있어, 용접성(weldability) 및 용접부 인성(toughness of weld joints)에 문제가 있다.

또한, 특허문헌 5 및 특허문헌 6에 개시된 강재는, Cr을 0.2∼5 mass％ 함유하고, 또한, 특허문헌 7에 개시된 강재는, Cr을 0.5∼3.5 mass％로 비교적 많이 함유하고 있기 때문에, 모두 용접성 및 용접부 인성에 문제가 있다. 또한, 이들 Cr 함유량이 많은 강재는 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 있다.

추가로 또한, 특허문헌 8에 개시된 강재는, C 함유량이 낮고, Ni 함유량이 높기 때문에, 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 9에 개시된 강재는, Mg의 첨가를 필수로 하고 있기 때문에, 제강 수율이 안정되지 않고, 강재의 기계적 특성도 안정되지 않는다고 하는 문제가 있다.

또한 추가로, 특허문헌 10에 개시된 강재는, 원유 유조 내(內)라는 H₂S가 존재하는 환경하에서 사용하기 위해 개발된 내식강으로, H₂S가 존재하지 않는 밸러스트 탱크에서의 내식성은 불명하다. 또한, 상기 징크 프라이머가 도포된 상태에서의 내식성에 대해서는 검토가 이루어져 있지 않다. 따라서, 밸러스트 탱크에 이용하기에는, 추가 내식성의 검토의 여지가 있다.

일반적으로, 선박은, 후강판(thick plates)이나, 박강판(thin plate), 형강, 봉강 등의 강재를 용접하여 건조되고 있으며, 그 강재의 표면에는 방식 도장이 행해져 있다. 상기 방식 도장은, 일차 방청(primary rust prevention)으로서 징크 프라이머를 칠하고, 소(小)조립(subassembly) 후 혹은 대(大)조립(assembly) 후에, 이차 도장(본 도장; secondary rust prevention)으로서 에폭시 수지 도장이 행해지는 것이 보통이다. 따라서, 선박의 강재 표면의 대부분은, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도장의 2층 구조의 방식 도장이 행해지고 있다. 또한, 용접부는, 용접시의 열에 의해 징크 프라이머가 소실하기(burned out) 때문에, 용접 후로부터 본 도장까지의 사이의 방청 대책으로서, 징크 프라이머에 의한 보수 도장(터치 업; touch-up)이 행해진다. 그러나, 본 도장까지의 기간이 짧은 경우에는, 보수 도장을 행하지 않는 경우도 있다. 또한, 건조 후, 장기간 사용한 선박에서는, 상기 도막이 열화하여, 방청 도막으로서의 기능을 충분히 다하고 있지 않은 부분이나, 도막이 벗겨져 강판이 드러난 상태로 되어 있는 부분이 존재한다.

즉, 취항하고 있는 선박의 강재의 표면에는, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도장의 2층의 도장이 행해져 있는 부분과, 에폭시 수지 도장만의 부분과, 드러난 상태의 부분의 3가지 상태가 존재하게 된다. 따라서, 선박의 내식성을 향상시킨다고 하는 목적을 달성하기 위해서는, 그들 어느 상태에 있어서도 우수한 내식성을 나타내는 선박용 강재일 것이 필요시 된다.

그러나, 선박에 이용되는 후강판은, 사용 강재량 저감에 의한 비용 삭감 및 안전성 확보의 관점에서, 고(高)강도화가 진행되고 있으며, 항복 응력(YP; yield strength)이 315MPa 이상이고, 인장 강도(TS; tensile strength)가 440MPa 이상인 고강도재가 사용 되고 있다. 후강판의 경우, 강도와 인성의 제어는, 제어 압연·가속 냉각 프로세스(TMCP:Thermo-Mechanical Control Process)의 조건을 조정함으로써 달성되는 것이 일반적이다.

한편, 밸러스트 탱크의 론지재 등에 사용되는 강재, 그 중에서도, 부등변 부등후 산형강이나 T형강 등의 열간 압연 형강은, 동일한 선박에 이용되는 후강판 등과 비교하여 단면 형상·치수가 복잡하기 때문에, 강도와 인성의 제어 방법으로서, 후강판과 동일한 TMCP를 채용하는 것은 곤란하다. 특히, 형강에서는 압연 도중의 구부러짐이나 휨에 배려하면서, 재질의 제작을 행할 필요가 있기 때문에, 항복 응력(YP)이 315MPa 이상인 고강도 형강으로 하기 위해서는, 형강 독자의 제조 방법을 검토할 필요가 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 선박의 밸러스트 탱크 등의 심한 부식 환경하에 있어서, 도막의 존재 상태에 좌우되는 일 없이 우수한 내식성을 발휘하여, 보수 도장까지의 기간의 연장이 가능해지고, 나아가서는 보수 도장의 작업 경감을 도모할 수 있는 내식성이 우수한, YP가 315MPa 이상인 강도를 갖는 선박용 열간 압연 형강을 저렴하게 제공하는 것에 있다.

발명자들은, 해수에 의한 심한 부식 환경하에서도 표면 상태(도막의 존재 상태)에 좌우되는 일 없이 우수한 내식성을 나타냄과 함께, 고강도를 갖는 형강의 개발을 향하여 예의 연구를 거듭했다. 그 결과,

·W와 Cr을 필수 원소로서 첨가하고, 이에 추가로, Sb, Sn 등의 내식성 향상 원소를 적정 범위에서 함유시킴으로써, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도장의 2층 도막 상태, 에폭시 수지 도막 상태 및, 드러난 상태의 어느 상태에 있어서도 우수한 내식성을 나타내는 선박용 열간 압연 형강을 얻을 수 있는 것 및,

·생산성이나 용접성 등을 해하는 일 없이 형강의 고강도화를 도모하기 위해서는, (α＋γ) 2상역 압연(hot rolling during (γ＋α) region)에 의해 가공 페라이트(strain hardening ferrite)를 도입하는 것이 유효한 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, C:0.03∼0.25 mass％, Si:0.05∼0.50 mass％, Mn:0.1∼2.0 mass％, P:0.025 mass％ 이하, S:0.01 mass％ 이하, Al:0.005∼0.10 mass％, W:0.01∼1.0 mass％, Cr:0.01 mass％ 이상, 0.20 mass％ 미만, N:0.001∼0.008 mass％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 가공 페라이트를 포함하는 페라이트와 펄라이트 조직(pearlite)으로 이루어지는 미크로 조직(microstructure)을 갖는 내식성이 우수한 선박용 열간 압연 형강이다.

본 발명의 선박용 열간 압연 형강은, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, 하기 A∼E군 중 적어도 1군에 속하는 성분을 함유하는 것이 바람직하다.

·A군; Sb:0.001∼0.3 mass％ 및 Sn:0.001∼0.3 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종

·B군; Cu:0.005∼0.5 mass％, Ni:0.005∼0.25 mass％, Mo:0.01∼0.5 mass％ 및, Co:0.01∼1.0 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상

·C군; Nb:0.001∼0.1 mass％, Ti:0.001∼0.1 mass％, Zr:0.001∼0.1 mass％ 및, V:0.002∼0.2 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상

·D군; B:0.0002∼0.003 mass％

·E군; Ca:0.0002∼0.01 mass％, REM:0.0002∼0.015 mass％ 및, Y:0.0001∼0.1 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상

또한, 본 발명의 선박용 열간 압연 형강은, 그의 표면에,

·에폭시 수지 도막,

·징크 프라이머 도막 및,

·징크 프라이머 도막과 에폭시 수지 도막 중 어느 하나를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 상기 선박용 열간 압연 형강을 제조하는데 있어서, 상기 조성을 갖는 강 소재를 1000∼1350℃에서 가열하고, 그 후, Ar₃ 온도(Ar₃ 변태점) 이하에서의 누적 압하율을 10∼80％, 압연 마무리 온도(finishing temperature)를 (Ar₃―30℃)∼(Ar₃―180℃)로 하는 열간 압연을 행하고, 그 후, 방냉하는(air cooling) 것을 특징으로 하는 선박용 열간 압연 형강의 제조 방법이다.

본 발명의 상기 제조 방법은, Ar₃ 온도 이하에서의 열간 압연을, 형강 단면 내의 온도차를 50℃ 이내로 하여 행하는 것이 바람직하다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

(조성)

발명자들은, 취항하고 있는 선박에 이용되고 있는 강재에 존재하는 3가지 상태, 즉, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도막의 2층 도막을 갖는 상태와, 에폭시 수지 도막만인 상태 및, 드러난 상태의, 어느 상태에 있어서도 우수한 내식성을 갖는 선박용 열간 압연 형강을 개발하기 위해 이하의 실험을 행했다.

여러 가지의 합금 원소를 첨가한 강을 실험실적으로 용제하고, 열간 압연하여 판 두께가 5㎜인 열연판으로 했다. 그들 열연판으로부터 5㎜t×100㎜W×200㎜L 또는 5㎜t×50㎜W×150㎜L의 시험편을 채취하고, 그 시험편의 표면에 숏 블라스트(shotblasting)를 행하여 표면의 스케일(scale:산화 피막)이나 유분을 제거한 후, 하기의 3종류의 표면 처리를 행한 폭로 시험(exposure test)용 시험편을 제작했다.

·조건 A:시험편 표면에, 징크 프라이머(막 두께 약 15㎛)와 타르 에폭시 수지 도료(막 두께 약 100㎛)의 2층 피막을 형성

·조건 B:시험편 표면에, 타르 에폭시 수지 도료(막 두께 약 100㎛)의 단층 피막을 형성

·조건 C:시험편 표면에 숏 블라스트를 행한 채의 드러난 상태(방식 피막 없음)

그 후, 그들 시험편을, 실제 선박 밸러스트 탱크의 상갑판 이면의 부식 환경을 모의한 조건에서 부식 시험에 제공했다. 구체적으로는, (35℃, 5 mass％ NaCl 용액 분무×2hr)→(60℃, RH(상대 습도) 5 mass％×4hr)→(50℃, RH 95 mass％×2hr)를 1사이클로 하여, 이를 132사이클 행하는 염수 분무 건습 반복 부식 시험에 제공했다.

도막을 갖는 조건 A 및 B의 시험편에 대해서는, 시험 전, 도막의 위로부터 커터 나이프로 지철 표면까지 달하는 80㎜ 길이의 스크래치 흠집(scrach)을 일직선(straight line) 형상으로 부여해 두고, 시험 후, 스크래치 흠집의 주위에 발생한 도막 팽창 면적(area of paint swelling)을 측정함으로써, 내식성을 평가했다. 또한, 도막을 갖지 않는 조건 C의 시험편에 대해서는, 시험 후, 염산으로 탈청(derust)하고, 그 탈청한 시험편 중량과 부식 시험 전의 시험편 중량의 차이(감소량)로부터 평균 판 두께 감소량을 산출함으로써 내식성을 평가했다.

상기 부식 시험의 결과로부터, 각 합금 원소에 의한 내식성 향상 결과를, 시험편 표면의 도막 조건마다 정리하여 표 1로 나타냈다. 이 결과를 간단히 기술하면,

1) 조건 A(징크 프라이머＋타르 에폭시 수지 도장의 2층 도막)의 경우; 내식성의 향상에 가장 유효한 원소는 Cr이고, 이어서 W, 이어서 Sb이다.

2) 조건 B(타르 에폭시 수지 도막의 1층만)의 경우; 내식성의 향상에 가장 유효한 원소는 W이고, 이어서 Sb, Sn이다.

3) 조건 C(드러난 상태)의 경우; 내식성의 향상에 가장 유효한 원소는 W이고, 이어서 Sb, Sn이다.

4) W와 Cr을 복합 첨가하면, 조건 A에서의 내식성이 단독 함유인 경우보다 향상하고, Sb, Sn을 추가 첨가하면, 조건 A뿐만 아니라 조건 B, C에서도 현저한 개선 효과를 가져온다.

5) Mo의 첨가는, 조건 A, B, C 모두, 내식성을 약간 향상시키고, Cu, Ni, Co는, 조건 A, C에서 내식성을 약간 향상시킨다.

[표 1]

상기 시험의 결과를 토대로, 본 발명에서는, 내식성을 향상하는 기본 원소로서 W와 Cr을 복합 첨가하는 성분계를 채용하고, 또한, 내식성이 요구되는 경우에는, Sb, Sn으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 추가하여 첨가하는 성분 설계를 채용하기로 했다. 그리고, 더욱 우수한 내식성이 요구되는 경우에는, Ni, Mo, Co, Cu로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 첨가하기로 했다.

다음으로, 본 발명의 내식성이 우수한 선박용 열간 압연 형강이 가져야 하는 성분 조성에 대해서 설명한다.

·C:0.03∼0.25 mass％

C는, 강의 강도를 높이는데 유효한 원소로서, 본 발명에서는 소망하는 강도를 얻기 위해 0.03 mass％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 0.25 mass％를 넘는 첨가는, 용접열 영향부(HAZ:Heat Affected Zone)의 인성을 저하시킨다. 따라서, C 함유량은 0.03∼0.25 mass％의 범위로 한다. 또한, 후술하는 가공 페라이트에 의해 강도와 인성을 양립시키는 관점에서, C는 0.05∼0.20 mass％의 범위가 바람직하다.

·Si:0.05∼0.50 mass％

Si는, 탈산제(deoxidizing agent)로서, 또한, 강의 강도를 높이기 위해 첨가되는 원소로, 본 발명에서는 0.05 mass％ 이상 첨가한다. 그러나, 0.50 mass％를 넘는 첨가는 강의 인성을 저하시키기 때문에, Si의 상한은 0.50 mass％로 한다.

·Mn:0.1∼2.0 mass％

Mn은, 열간 취성(hot shortness)을 방지하고, 강의 강도를 높이는 효과가 있는 원소로서, 0.1 mass％ 이상 첨가한다. 그러나, Mn의 2.0 mass％를 넘는 첨가는, 강의 인성 및 용접성을 저하시키기 때문에, 상한은 2.0 mass％로 한다. 바람직하게는, 0.5∼1.6 mass％의 범위이다.

·P:0.025 mass％ 이하

P는, 강의 모재 인성, 용접성 및, 용접부 인성을 저하시키는 유해한 원소로서, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 특히, P의 함유량이 0.025 mass％를 넘으면, 모재 인성(toughness) 및 용접부 인성의 저하가 커진다. 따라서, P는 0.025 mass％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.014 mass％ 이하이다. P는 무첨가여도 좋지만, 공업 생산에 있어서 현실적인 하한은 0.005 mass％ 정도이다.

·S:0.01 mass％ 이하

S는, 강의 인성 및 용접성을 저하시키는 유해한 원소이기 때문에, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하여, 본 발명에서는, 0.01 mass％ 이하로 한다. S는 무첨가여도 좋지만, 공업 생산에 있어서 현실적인 하한은 0.001 mass％ 정도이다.

·Al:0.005∼0.10 mass％

Al은, 탈산제로서 첨가되는 원소로, 0.005 mass％ 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 0.10 mass％를 넘어 첨가하면, 지철의 부식에 의해 용출한 Al³ ^＋에 의해 지철 표면의 pH가 저하하여, 내식성이 저하하기 때문에, Al 함유량의 상한은 0.10 mass％로 한다.

·W:0.01∼1.0 mass％

W는, 전술한 바와 같이, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도막의 존재하에서의 강의 내식성도 향상시키지만, 특히 에폭시 수지 도막 존재하 및 드러난 상태에서의 내식성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 내식성 향상 원소로서 가장 중요한 원소의 하나이다. 상기 효과는, W:0.01 mass％ 이상의 첨가로 발현한다. 그러나, 첨가량이 1.0 mass％를 넘으면, 상기 효과는 포화해 버린다. 따라서, W의 함유량은 0.01∼1.0 mass％의 범위로 한다. 바람직하게는 0.02∼0.3 mass％의 범위이다. 더욱 바람직하게는, 0.2 mass％ 이하이다.

W가 상기 내식성 향상 효과를 갖는 이유는,

·강판의 부식에 수반하여 생성하는 녹 중에 WO₄ ² ^-가 생성되고, 이 WO₄ ² ^-의 존재에 의해, 염화물 이온의 강판 표면으로의 침입이 억제되는 것,

·강판 표면의 애노드부 등의, pH가 저하한 부위에, 난용성(難溶性)의 FeWO₄가 생성되고, 이 FeWO₄의 존재에 의해서도, 염화물 이온의 강판 표면으로의 침입이 억제되는 것

등에 의해, 강의 부식이 효과적으로 억제되기 때문이다. 또한, WO₄ ² ^-의 인히비터 작용(inhibition effect)에 의해서도, 강의 부식이 억제된다.

·Cr:0.01 mass％ 이상 0.20 mass％ 미만

Cr은, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도막의 존재하에서, 우수한 내식성을 발현하는 성분으로, 본 발명의 선박용 열간 압연 형강에 있어서는 중요한 원소의 하나이다.

상기 내식성 향상 효과는, 하기의 이유에 의한 것으로 추정된다. 징크 프라이머가 존재하는 경우에는, 징크 프라이머 중의 Zn이 표면에 용출하여, ZnO나 ZnCl₂·4Zn(OH)₂ 등의 Zn계 부식 생성물(zinc-based corrosion product)이 생성된다. Cr은, 이 Zn계 부식 생성물에 작용하여, Zn계 부식 생성물에 의한 지철 방식성을 보다 향상시키는 작용이 있는 것으로 추정된다.

이러한, 징크 프라이머 존재하에서의 Cr의 내식성 향상 효과는, 0.01 mass％ 이상의 함유로 발현한다. 그러나, 0.20 mass％ 이상 함유하면, 용접부 인성을 저하시킨다. 따라서, Cr 함유량은 0.01 mass％ 이상 0.20 mass％ 미만의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.02∼0.15 mass％의 범위이다.

또한, 전술한 바와 같이, 상기 범위의 Cr 및 W를 함께 첨가하면, 상승적(相乘的) 효과를 얻을 수 있어, 도막의 종류나 유무에 관계없이 매우 양호한 내식성을 얻을 수 있다.

·N:0.001∼0.008 mass％

N은, 강의 인성에 대하여는 유해한 성분이다. 따라서, 인성의 향상을 도모하기 위해서는, N은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하여, 0.008 mass％ 이하로 한다. 그러나, 공업적으로는, N을 0.001 mass％ 미만으로 저감하는 것은 어렵다. 따라서, 본 발명에서는, N 함유량을 0.001∼0.008 mass％의 범위로 한다.

본 발명의 선박용 열간 압연 형강은, 내식성의 더 나은 향상을 목적으로 하여, 상기 성분에 더하여 추가로, 하기의 성분을 첨가할 수 있다.

·Sb:0.001∼0.3 mass％ 및 Sn:0.001∼0.3 mass％ 중 1종 또는 2종

Sb는, 징크 프라이머와 에폭시 수지 도막 존재하, 에폭시 수지 도막 존재하 및 드러난 상태의 어느 상태에 있어서도 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, Sn은, 에폭시 수지 도막 존재하 및 드러난 상태에서의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. Sb, Sn의 상기 효과는, 강판 표면의 애노드부 등의 pH가 저하한 부위의 부식을 억제하기 때문으로 생각된다. 이들 효과는, Sn, Sb 모두 0.001 mass％ 이상의 함유에 의해 발현한다. 그러나, 0.3 mass％를 넘어 첨가하면, 모재 인성 및 HAZ부 인성이 저하하기 때문에, 각각 0.001∼0.3 mass％의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, Sb 및 Sn 양쪽을 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

·Cu:0.005∼0.5 mass％, Ni:0.005∼0.25 mass％, Mo:0.01∼0.5 mass％ 및, Co:0.01∼1.0 mass％ 중 1종 또는 2종 이상

Cu, Ni, Mo 및, Co는, 징크 프라이머와 에폭시 도막의 존재하 및 드러난 상태에 있어서의 강의 내식성을 향상하고, Mo는, 추가로 에폭시 도막 존재하에서도, 내식성을 향상하는 효과가 있다. 따라서, 이들 원소는, 내식성을 보다 향상시키고자 하는 경우에, 보조적으로 함유시킬 수 있다. Cu, Ni, Mo, Co의 상기 효과는, 녹 입자를 미세화시키는 작용에 의한 것으로 생각된다. 또한, Mo의 경우에는, 녹 중에 MoO₄ ² ^-가 생성함으로써 염화물 이온이 강판 표면에 침입하는 것을 억제하는 것도 기여하고 있다고 생각된다.

이들 효과는, Cu, Ni에서는 0.005 mass％ 이상, Mo에서는 0.01 mass％ 이상, Co에서는 0.01 mass％ 이상 함유함으로써 발현한다. 그러나, Cu:0.5 mass％ 초과, Ni:0.25 mass％ 초과, Mo:0.5 mass％ 초과, Co:1.0 mass％ 초과 첨가해도, 그 효과는 포화하고, 경제적으로도 불리해진다. 따라서, Cu, Ni, Mo 및, Co는, 각각 상기 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 열간 압연 형강은, 강도를 높이거나, 인성을 향상시키거나 하기 위해, 상기 성분에 더하여 추가로, 하기의 성분을 함유할 수 있다.

·Nb:0.001∼0.1 mass％, Ti:0.001∼0.1 mass％, Zr:0.001∼0.1 mass％ 및, V:0.002∼0.2 mass％ 중 1종 또는 2종 이상

Nb, Ti, Zr 및, V는, 모두 강의 강도를 높이는 원소로서, 필요로 하는 강도에 따라 선택하여 첨가할 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Nb, Ti, Zr은, 각각 0.001 mass％ 이상, V는 0.002 mass％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb, Ti, Zr은 0.1 mass％를 넘어, 또는 V는 0.2 mass％를 넘어 첨가하면, 오히려 인성이 저하하기 때문에, Nb, Ti, Zr, V는, 상기 값을 상한으로 하여 첨가하는 것이 바람직하다. 바람직한 상한은 0.04 mass％이다. 이들 원소 중에서는, 용접부 인성의 관점에서 Ti이 가장 바람직하고, Nb은 이에 이어서 바람직하다.

·B:0.0002∼0.003 mass％

B는, 강의 강도를 높이는 원소로서, 필요에 따라 함유할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, 0.0002 mass％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.003 mass％를 넘어 첨가하면, 인성이 오히려 저하한다. 따라서, B는 0.0002∼0.003 mass％의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.

·Ca:0.0002∼0.01 mass％, REM:0.0002∼0.015 mass％ 및, Y:0.0001∼0.1 mass％ 중 1종 또는 2종 이상

Ca, REM 및, Y는, 모두 용접열 영향부의 인성 향상에 효과가 있는 원소로서, 필요에 따라 선택하여 첨가할 수 있다. 이 효과는, Ca:0.0002 mass％ 이상, REM:0.0002 mass％ 이상, Y:0.0001 mass％ 이상의 첨가로 얻을 수 있다. 그러나, Ca:0.01 mass％, REM:0.015 mass％, Y:0.1 mass％를 넘어 첨가하면, 오히려 인성의 저하를 초래하기 때문에, Ca, REM, Y는, 각각 상기 값을 상한으로 하여 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 선박용 열간 압연 형강에 있어서, 상기 이외의 성분은, Fe 및 불가피적 불순물이다. 단, 본 발명의 효과를 해하지 않는 범위 내이면, 상기 이외의 성분의 함유를 거부하는 것은 아니다.

(미크로 조직)

다음으로, 본 발명에 따른 고강도이고 그리고 내식성이 우수한 선박용 열간 압연 형강의 미크로 조직에 대해서 설명한다.

선박용 강판, 특히, 항복 응력(YP)이 315MPa 이상인 고강도 후강판에 있어서는, 일반적으로, 탄소 당량을 저감하여 높은 용접성을 부여한 강 소재를, 제어 압연과 제어 냉각을 조합한 TMCP를 채용하여, 제2상으로서 경질의 베이나이트 조직(bainite)으로 함으로써 고강도화를 달성하고 있다. 그리고, 저온 인성이 요구되는 경우나, 후육화(厚肉化)로의 요구에 대하여는, 상기 제어 압연 및 제어 냉각의 조건을 최적화함으로써 대응하고 있다. 따라서, 이 경우, 강판의 미크로 조직은, 통상, 페라이트＋베이나이트 조직이다.

한편, 선박용 열간 압연 형강의 경우는, 단변과 장변의 폭이나 두께가 다른 경우도 많아(예를 들면, 단면(斷面)이 직사각형이 아닌, 부등변 부등후 산형강 등), 필연적으로 압연시나 냉각시에 온도의 불균일이 발생한다. 특히, 제어 냉각(가속 냉각)을 적용한 강도 조정을 이용한 경우, 잔류 응력이 불균일해져, 꼬임이나 구부러짐, 휨을 유발하여, 치수 정밀도의 저하를 초래한다. 이 때문에, 압연 후의 형상 교정의 부하가 증대한다. 그 때문에, 제2상으로서 경질의 베이나이트 조직을 도입하여 고강도화하는 방법을 열간 압연 형강에 적용하는 것은 곤란하다. 이것은, 압연 T형강 등 선박용 열간 압연 형강 전반에서 말할 수 있는 것이다.

따라서, 선박용 열간 압연 형강에 있어서는, 압연 후의 가속 냉각을 행하는 일 없이, 항복 응력(YP):315MPa 이상 그리고 인장 강도(TS):440MPa 이상의 고강도를 달성하는 것이 요구된다. 이를 위해서는, 통상의 열간 압연 조직인 페라이트＋펄라이트 조직에서 고강도화를 도모할 필요가 있다. 페라이트＋펄라이트 조직에서 고강도화를 실현하는 수단으로서는, 제2상의 펄라이트 분율을 늘리는 방법, 페라이트 조직을 한층 세립화(細粒化)하는 방법, 페라이트를 고용 강화나 석출 강화하여 단단하게 하는 방법, 혹은 (γ＋α) 2상역에서 열간 압연하여, 페라이트의 일부를 고전위 밀도의 가공 페라이트로 하는 방법 등을 생각할 수 있다.

상기 방법 중, 페라이트를 세립화하는 방법은, YP를 상승시키기에는 유리하지만, TS의 상승은 작기 때문에, 이 수법만으로는 충분한 고강도화는 도모할 수 없다. 또한, 펄라이트 분율을 증가하는 방법은, C를 다량으로 첨가할 필요가 있지만, C의 과도한 첨가는 용접성의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 고용 강화 원소나 석출 강화 원소를 첨가하여 페라이트를 강화하는 방법은, 합금 원소의 다량 첨가에 의해 용접성의 저하를 초래하거나, 소재 비용의 상승을 초래하거나 한다.

한편, 가공 페라이트의 활용은, C나 합금 원소의 첨가를 최소한으로 억제하고, 용접성을 유지한 상태에서, YP 및 TS를 상승시킬 수 있다. 즉, 가공 페라이트를 이용하는 방법은, 열간 압연 후, 제어 냉각(가속 냉각)하는 일 없이 고강도화를 도모할 수 있기 때문에, 선박용 열간 압연 형강 제조시의 고유한 문제인 압연, 냉각시의 구부러짐이나 휨의 발생을 억제하면서, 고강도화하는 것이 가능하다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 선박용 열간 압연 형강의 고강도화 수단으로서, 강의 미크로 조직을, 가공 페라이트를 포함하는 페라이트＋펄라이트 조직으로 하는 방법을 채용하기로 했다.

여기에서, 상기 가공 페라이트의 분율은, 면적율로 하여 강 조직 전체의 10∼70％의 범위인 것이 바람직하다. 가공 페라이트의 분율이 10％ 미만에서는, 강의 강화를 충분히 얻을 수 없고, 한편, 70％ 초과에서는, 강도 상승이 포화함과 아울러, (α＋γ)의 2상역 압연시의 하중 증대에 수반하는 롤(roll) 할손(割損) 리스크가 증가하기 때문이다. 또한, 상기 가공 페라이트는, Ar₃ 변태점 이하의 (α＋γ) 2상 영역에서의 열간 압연에 의해 형성된 가공 변형이 도입된 페라이트를 말하며, 통상, 편평화한 가공 페라이트를 트레이스(trace)하고, 미크로 조직 중에 차지하는 면적을 정량화하여, 그 분율을 측정할 수 있다. 미크로 조직의 측정 위치로서는, 판 두께가 가장 두꺼운 부위에 있어서의, 판 두께 1/4 부분이 바람직하다.

또한, 가공 페라이트를 포함하는 페라이트 전체에서는, 면적율로 강 조직 전체의 10％∼70％ 정도 존재하는 것이 바람직하다. 잔부는 펄라이트 조직이지만, 페라이트·펄라이트 이외의 조직, 즉 베이나이트 등이 면적율로 10％ 이하 존재해도 좋다.

(표면 처리)

이미 서술한 바와 같이, 본 발명의 선박용 열간 압연 형강의 표면은,

·도막 없음(드러난 상태)

·에폭시 수지 도막의 1층 도막

·징크 프라이머 및 에폭시 수지 도장의 2층 도막

중 어느 하나의 상태로 하는 것이 바람직하다. 단 이 이외의 표면 처리를 금지하는 것은 아니다. 특히, 징크 프라이머 및/또는 에폭시 수지 도막을 대체품으로 치환하는 것은 자유이다.

드러난 상태의 경우, 표면은 열간 압연인 채여도 좋지만, 숏 블라스트 등에 의해 산화층이나 기름층을 제거해도 좋다. 에폭시 수지 도막이나 징크 프라이머의 종류는 불문하고, 본 명세서에서 언급된 것이나, 그 외의 공지의 것을 이용할 수 있다. 또한, 에폭시 수지 도막으로서는 타르 에폭시 도료 수지가 바람직하다.

(제조 방법)

다음으로, 상기 가공 페라이트를 포함하는 페라이트＋펄라이트 조직을 갖는 선박용 열간 압연 형강을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 선박용 열간 압연 형강의 제조에 있어서는, 우선, 상기한 성분 조성을 갖는 강을 전로(轉爐), 전기로 등의, 통상 공지의 설비에서 용제하고, 이어서 연속 주조법, 조괴법 등의 통상 공지의 방법으로 슬래브, 빌렛(billet), 블룸(bloom) 등의 강 소재로 하는 것이 바람직하다. 또한, 용제 후, 쇳물목 정련이나 진공 탈가스 등의 처리를 부가해도 좋다.

이어서, 상기 강 소재를, 가열로에 장입하여 재가열 후, 열간 압연하여 소망하는 치수, 조직 및, 특성을 갖는 선박용 열간 압연 형강으로 한다. 이때, 강 소재의 재가열 온도(reheating temperature)는 1000∼1350℃의 범위로 할 필요가 있다. 가열 온도가 1000℃ 미만에서는 변형 저항이 커, 열간 압연이 어려워진다. 한편, 1350℃를 넘는 가열은, 표면 흔적의 발생 원인이 되거나, 스케일 로스(scale loss)나 열료원 단위가 증가하거나 한다. 바람직하게는, 1100∼1300℃의 범위이다.

이어지는 열간 압연은, Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율을 10∼80％로 할 필요가 있다. 전(全) 압연 온도가 Ar₃ 온도 이상에서는, 강의 미크로 조직이 가공 페라이트를 포함하지 않는 것이 되어, 필요한 강도, 인성을 확보할 수 없다. 동일하게, Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율이 10％ 미만에서는, 가공 페라이트의 생성량이 적기 때문에, 강인화 효과가 작다. 반대로, 80％를 넘는 압하율이 되면, 압연 하중이 증대하여 압연이 곤란해지거나, 압연의 패스 횟수가 늘어 생산성의 저하를 초래하거나 한다. 따라서, Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율은 10∼80％로 한다. 바람직하게는, 10∼60％의 범위이다. 또한, Ar₃ 온도 이하에서의 압연은, 적어도 1패스 이상 행하면 좋고, 복수 패스가 되어도 상관없다. 여기에서, Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율이란, Ar₃ 온도에 있어서의 압연재의 단면적(A)에 대한 압연 종료 후의 압연재의 단면적(B)의 단면 감면율을 가리키며, 이하의 식으로 표시된다.

(Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율〔％〕)＝(A―B)/A×100

또한, 상기 열간 압연은, 압연 마무리 온도:(Ar₃―30℃)∼(Ar₃―180℃)의 조건에서 행할 필요가 있다. 압연 마무리 온도가, (Ar₃―30℃) 초과에서는, 2상역 압연에 의한 강인화 효과를 충분히 얻을 수 없고, 한편, (Ar₃―180℃) 미만에서는, 변형 저항의 증대에 의해 압연 하중이 증가하여, 압연하는 것이 곤란해지기 때문이다.

또한, 상기 열간 압연에 있어서는, Ar₃ 온도 이하에서의 압연을, 선박용 열간 압연 형강의 단면 내의 각 부위에 있어서의 온도차를 50℃ 이내로 하여 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 선박용 열간 압연 형강 중에서, 장변과 단변에서 두께에 차이가 있는 부등변 부등후 산형강에 대해서는, 두께가 얇은 장변측보다도 두께가 두꺼운 단변측을 압연기의 전후에서 수냉하여, 장변측과 단변측의 온도차를 50℃ 이내로 억제하는 것이 바람직하다. 온도차가 50℃를 넘으면, 단변측과 장변측의 강도, 인성 특성의 불균일이 커질 뿐만 아니라, 압연 후의 냉각 공정에서의 구부러짐이 커져, 교정에 요하는 부담이 커져서 생산성을 저하시킨다.

단변측과 장변측의 온도차를 50℃ 이내로 억제하는 수단으로서는, 초벌 압연기(rougher rolling mill)의 전후에 배치된 냉각 설비를 이용하여 냉각을 제어하는 방법이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 냉각 설비에 의해, 두께가 두꺼운 단변측을 중점적으로 수냉하여 온도차를 해소하는 방법이 바람직하다. 이때의 수냉은, 압연기 전후의 전면만, 후면만 혹은, 전후의 양쪽에서 행해도 좋고, 또한, 압연하는 형강의 치수나 요구 정밀도에 따라, 복수회에 걸쳐서 행해도 상관없다. 또한, 수냉시의 수량 밀도는, 1m³/m·min 이상인 것이 바람직하다.

형강의 단면 내의 온도차는, 플랜지와 웹(실시예 참조)의 표면 온도를 방사 온도계로 측정하여, 얻어진 최고 온도와 최저 온도의 차이에 의해 구한다.

열간 압연에 이어지는 냉각은, 특별히 제한은 없지만, 방냉으로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 압연 후의 냉각 불균일로부터 발생하는 구부러짐이나 휨과 같은 형강의 형상 변화를 경감할 수 있어, 압연 후의 제품에 대한 교정의 부담을 경감할 수 있다. 방냉시의 냉각 속도는, 판 두께에도 따르지만, 0.4∼1.0℃/s 정도이다. 상기 냉각 속도의 범위 내에서 냉각을 가감속하는 처치(강제 냉각·보온 등)를 행하는 것은, 실질적으로 방냉과 동일하기 때문에, 특별히 이를 제외하지 않는다.

(실시예)

표 2(표 2-1 및 표 2-2)에 나타낸 성분 조성을 갖는 강을 진공 용해로 또는 전로에서 용제하여 블룸으로 하고, 이 블룸을 가열로에 장입하여 가열 후, 표 3(표 3-1 및 표 3-2)에 나타낸 조건으로 열간 압연하여, 표 3에 나타낸 단면 치수의 부등변 부등후 산형강(NAB) 및 압연 T형강을 제조했다. 또한, 표 3에 있어서, 부등변 부등후 산형강(NAB)에 대해서는, 장변측을 웹, 단변측을 플랜지로 하여 나타내고 있다.

부등변 부등후 산형강에 대해서는 단변으로부터, T형강에 대해서는 플랜지로부터 JIS1A호 인장 시험편을 채취하여, 인장 특성(항복 응력(YP), 인장 강도(TS), 신장(El))을 측정했다. 또한, 부등변 부등후 산형강에 대해서는 단변을, T형강에 대해서는 플랜지를 20kJ/cm의 입열(heat input)로 맞대어 다층 적재 용접(GMAW)하고, 그의 HAZ 중앙부로부터, 샤르피(Charpy) 충격 시험편(2㎜ V 노치 시험편)을 채취하여, ―20℃에 서의 샤르피 충격 시험에 있어서의 흡수 에너지를 측정했다.

또한, 부등변 부등후 산형강에 대해서는 단변으로부터, T형강에 대해서는 플랜지로부터 조직 관찰용의 시료를 채취하여, 판 두께 1/4 부분의 조직을 현미경으로 배율 200배로 관찰했다. 관찰된 조직 중의, 2상역 압연으로 생성한 편평화한 가공 페라이트를 트레이스하고, 미크로 조직 중에 차지하는 면적을 화상 해석에 의해 정량화하여, 가공 페라이트의 분율을 구했다.

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 3-1]

[표 3-2]

다음으로, 각각의 열간 압연 형강에 대해서, 부등변 부등후 산형강에 대해서는 단변으로부터, T형강에 대해서는 플랜지로부터, 5㎜t×100㎜W×200㎜L 또는 5㎜t×50㎜W×150㎜L의 시험편을 채취하고, 시험편 표면을 숏 블라스트 후, 이하의 조건 A∼C의 표면 처리를 행하여 내식성 시험편으로 했다.

<표면 처리 조건>

·조건 A:시험편 표면에, 징크 프라이머(막 두께 약 15㎛)와 타르 에폭시 수지 도료(막 두께 약 200㎛)의 2층 피막을 형성

·조건 B:시험편 표면에, 타르 에폭시 수지 도료(막 두께 약 200㎛)의 단층 피막을 형성

·조건 C:시험편 표면에, 숏 블라스트한 채의 드러난 상태(방식 피막 없음)

또한, 도막을 형성한 상기 조건 A 및 B의 시험편에는, 도막의 위로부터 커터 나이프로 지철 표면까지 달하는 길이 80㎜의 스크래치 흠집을 일직선 형상으로 부여했다.

상기한 바와 같이 하여 제작한 시험편은, 그 후, 실제 선박의 밸러스트 탱크 상갑판의 이면에 2년간 장착하는 폭로 시험에 제공했다. 이 폭로 시험의 부식 환경은, 평균하여, 밸러스트 탱크 내에 해수가 들어 있는 기간이 약 20일, 해수가 들어 있지 않은 기간이 약 20일을 1사이클로 하여, 이것을 반복하는 것이었다.

폭로 시험에 있어서의 내식성의 평가는, 이하와 같이 행했다. 도막을 갖는 조건 A 및 B의 시험편에 대해서는, 스크래치 흠집의 주위에 발생한 도막 팽창 면적을 측정했다. 또한, 도막을 갖지 않는 조건 C의 시험편에 대해서는, 시험 후, 탈청하고, 그 탈청한 후의 시험편 질량과 시험 전의 시험편 질량의 차이(감소량)로부터 평균 판 두께 감소량을 산출했다. 이들 결과를 토대로, 내식성 향상 원소를 특히 포함하지 않은 No.12의 강을 베이스(100)로 하고, 그에 대한 각 시험편의 비를 산출하여, 내식성을 평가했다.

표 4에 상기 인장 시험, 충격 시험, 미크로 조직 조사 및, 내식성 시험의 결과를 나타냈다. 내식성 시험의 결과로부터, 본 발명의 성분 조성을 충족시키는 발명예인 No.1∼13의 강은, 조건 A∼C 모두에서도, 베이스 강(No.14)에 대한 도막 팽창 면적 및 판 두께 감소량이 50％ 이하로, 양호한 내식성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 본 발명의 성분 조성을 충족시키지 않은 No.14∼17의 강은, 베이스 강(No.14)보다 내식성이 향상해 있어도, 베이스 강에 대한 비율이 50％ 초과가 되는 실험 조건이 있거나, 용접부의 인성이 크게 저하해 있거나 한다. 또한, 미크로 조직이, 가공 페라이트를 포함하는 페라이트＋펄라이트 조직(압연 부호 Q 이외)에서는, 본 발명에서 소기한 충분한 강도가 얻어지고 있으며, 구부러짐이나 휨 등의 형상 변화도 경미하고, 생산성도 매우 양호했다.

압연 부호 a의 형강(Ar₃ 온도 이하에서의 열간 압연에 있어서, 형강 단면 내의 온도차가 50℃를 넘은 경우)에서는, 특성치는 목표에 달하기는 했지만, 구부러짐, 휨이 컸다.

[표 4]

본 발명에 의하면, 고강도이고 그리고 해수에 의한 심한 부식 환경하에서도 우수한 내식성을 갖는 선박용 열간 압연 형강을 저렴하게 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 형강은, 내식성이 우수하기 때문에, 선박의 보수 도장까지의 기간의 연장 및 보수 도장의 작업 부하 경감에 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 선박용 열간 압연 형강은, 특히 해수에 의한 부식 환경하에서 우수한 내식성을 나타내기 때문에, 선박의 보수 기간의 연장을 통하여 선박 자체의 수명 연장에도 유효하다. 또한, 유사한 부식 환경에서 사용되는 다른 분야에서 이용되는 열간 압연 형강에도 이용할 수 있다.

Claims

C:0.03∼0.25 mass％, Si:0.05∼0.50 mass％,
Mn:0.1∼2.0 mass％, P:0.025 mass％ 이하,
S:0.01 mass％ 이하, Al:0.005∼0.10 mass％,
W:0.01∼1.0 mass％,
Cr:0.01 mass％ 이상 0.20 mass％ 미만,
N:0.001∼0.008 mass％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 가공 페라이트를 포함하는 페라이트와 펄라이트 조직으로 이루어지는 미크로 조직을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제1항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Sb:0.001∼0.3 mass％ 및 Sn:0.001∼0.3 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제1항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cu:0.005∼0.5 mass％, Ni:0.005∼0.25 mass％, Mo:0.01∼0.5 mass％ 및, Co:0.01∼1.0 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제2항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cu:0.005∼0.5 mass％, Ni:0.005∼0.25 mass％, Mo:0.01∼0.5 mass％ 및, Co:0.01∼1.0 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제1항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Nb:0.001∼0.1 mass％, Ti:0.001∼0.1 mass％, Zr:0.001∼0.1 mass％ 및, V:0.002∼0.2 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제2항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Nb:0.001∼0.1 mass％, Ti:0.001∼0.1 mass％, Zr:0.001∼0.1 mass％ 및, V:0.002∼0.2 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제3항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Nb:0.001∼0.1 mass％, Ti:0.001∼0.1 mass％, Zr:0.001∼0.1 mass％ 및, V:0.002∼0.2 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제4항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Nb:0.001∼0.1 mass％, Ti:0.001∼0.1 mass％, Zr:0.001∼0.1 mass％ 및, V:0.002∼0.2 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, B:0.0002∼0.003 mass％를 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Ca:0.0002∼0.01 mass％, REM:0.0002∼0.015 mass％ 및, Y:0.0001∼0.1 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제9항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Ca:0.0002∼0.01 mass％, REM:0.0002∼0.015 mass％ 및, Y:0.0001∼0.1 mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 선박용 열간 압연 형강.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 에폭시 수지 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제9항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 에폭시 수지 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제10항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 에폭시 수지 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제11항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 에폭시 수지 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 징크 프라이머(zinc-primer) 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제9항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 징크 프라이머 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제10항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 징크 프라이머 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제11항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에 징크 프라이머 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 열간 압연 형강으로서, 그의 표면에, 징크 프라이머 도막과 에폭시 수지 도막을 갖는 선박용 열간 압연 형강.
제1항 내지 제11항에 기재된 열간 압연 형강을 제조하는 방법으로서, 강 소재를 1000∼1350℃로 가열하고,
그 후, Ar₃ 온도 이하에서의 누적 압하율을 10∼80％, 압연 마무리 온도를 (Ar₃―30℃)∼(Ar₃―180℃)로 하는 열간 압연을 행하고,
그 후, 방냉하는 선박용 열간 압연 형강의 제조 방법.
제10항에 기재된 열간 압연 형강의 제조 방법으로서, 상기 Ar₃ 온도 이하에서의 열간 압연을, 형강 단면 내의 온도차를 50℃ 이내로 하여 행하는 선박용 열간 압연 형강의 제조 방법.