KR20110102436A

KR20110102436A - 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110102436A
Application number: KR1020117015756A
Authority: KR
Inventors: 히토시 아사히; 다로 무라키; 미츠루 사와무라; 다쿠야 하라
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-16
Also published as: CN102325909A; BRPI1008927A2; BRPI1008927B1; JP4700740B2; CN102325909B; JP2010189720A; KR20140019483A; WO2010095730A1; KR101601000B1

Abstract

강편의 가열 온도를 저하시킨 경우나, 강판의 판 두께가 얇은 경우에는 열간 압연 중에 온도가 저하하기 쉽기 때문에, 열간 압연의 가열 온도나 판 두께의 변동에 대응하는 것이 가능한, 내사워성이 우수한 라인 파이프용 강판의 제조 방법을 제공한다. C, Si, Mn, Nb, Ti를 함유하고, Al, P, N를 제한하며, 또한, Ca: 0.001 내지 0.004%를 함유하고, S: 0.0008% 이하, O: 0.0030% 이하로 제한하며, Ca, O 및 S의 함유량이 [Ca](1-l24[O])/1.25[S]>3.0을 만족하는 강편을 1000 내지 1250℃로 재가열한 후, 조압연, 마무리 압연, 가속 냉각을 실시한다. 가속 냉각의 냉각 개시 온도 Tc와 C량과 Mn량과의 비[C/Mn]가 4≤Tc×[C/Mn]≤32를 만족하고, 가속 냉각의 냉각 속도를 10 내지 40℃/s, 정지 온도를 200 내지 500℃로 한다.

Description

내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING SHEET STEEL FOR SOUR-RESISTANT LINE PIPE}

본 발명은 황화수소(H₂S)를 함유하는 환경에 있어서의 내수소 유기 균열성, 즉, 내사워성이 우수한 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

황화수소를 함유하는 사워 오일, 사워 가스를 수송하는 라인 파이프에 사용되는 강관이나, 파이프라인의 부속 설비 등에 사용되는 강판에는 내사워성이 요구된다. 또한, 내사워성이란, 황화수소를 함유하는 부식 환경에 있어서의 내수소 유기 균열성(HIC성)이다.

내사워성은 압연 방향으로 연신화한 MnS의 생성이나, 클러스터 형태의 개재물의 생성에 의하여 열화(劣化)하는 것이 알려져 있다. 또한, 극히 심한 부식 환경에 있어서의 내사워성을 향상시키기 위하여, P, S, O, N의 함유량을 저하시키고, Ca를 첨가하며, MnS의 형태를 제어한 강재를 제어 압연하고, 수랭하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). HIC의 기점이 되는 개재물로서는, MnS 이외에, Nb-Ti-C-N계 개재물이 있고, 강재의 열처리 조건을 적절하게 하여 Nb-Ti-C-N계 개재물을 완전 고용하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2).

또한, 파이프라인의 수송 효율의 향상이나 박육화(薄肉化)에 의한 비용 절감 등의 관점에서, 라인 파이프용 강판의 고강도화가 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여, 예를 들면, X70 정도의 강도를 가지고 금속 조직이 판 두께 방향으로 균일하며, 미세한 베이나이트인, 내사워성이 우수한 강판을 제조하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3).

또한, 한랭지에 파이프라인을 부설할 때에는, 라인 파이프용 강판의 저온 인성을 향상시킬 필요가 있다. 이와 같은 문제에 대하여, 저온 인성과 내사워성을 향상시킨 고강도 강판의 제조 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 4 내지 6). 이들은 C량의 저감에 의하여 경도의 상승을 억제하고, S량의 저감과 Ca의 첨가에 의하여 MnS의 형태를 제어하며, Al량의 저감에 의하여 산화물의 형태를 제어하고, 내사워성과 저온 인성과의 양립을 꾀한 것이다. 한편, 일정한 탄소 양을 함유함으로써, Cr의 첨가에 의하여 인성을 저하시키지 않으면서 고강도화를 이루고, 또한 제조 조건을 특정함으로써 결정립을 미세화하여 저온 인성을 개선하고 있다(특허 문헌 7).

특허 문헌 1 일본 공개 특허 공보 소62-112722호 특허 문헌 2 일본 공개 특허 공보 2006-63351호 특허 문헌 3 일본 공개 특허 공보 소61-165207호 특허 문헌 4 일본 공개 특허 공보 평03-236420호 특허 문헌 5 일본 공개 특허 공보 평05-295434호 특허 문헌 6 일본 공개 특허 공보 평07-242944호 특허 문헌 7 일본 공개 특허 공보 평06-136440호

내사워성을 향상시키기 위하여는 폴리고날 페라이트의 생성을 억제할 필요가 있다. 그러기 위하여는 금속 조직이 오스테나이트 단상인 온도(Ar₃점 이상)에서, 열간 압연 후의 가속 냉각을 개시하는 것이 좋다. 그러나, 강편(鋼片)의 가열 온도를 저하시킨 경우나, 강판의 판 두께가 얇은 경우에는 열간 압연 중에 온도가 저하하여, 수냉 개시 온도가 Ar₃점 미만이 되고, 폴리고날 페라이트가 생성되어 내사워성을 해치는 경우가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하는 것이며, 열간 압연의 가열 온도나 판 두께의 변동에 대응하는 것이 가능한, 내사워성이 우수한 라인 파이프용 강판의 제조 방법의 제공을 과제로 하는 것이다.

본 발명은 S 및 O의 함유량을 엄격하게 제한하고, Ca를 첨가하여,

〔Ca〕(1-124〔O〕)/1.25〔S〕

로 나타내는 ESSP값을 높게 제어하고, 황화물의 형태를 제어하며, 열간 압연 후의 가속 냉각을 개시하기 전의 결정립경이 미세하게 되도록, 열간 압연의 온도와 압하비를 제어하고, 또한, C량을 낮고 제한하고, Mn량을 증가시키는 동시에, C량과 Mn량의 비[C/Mn]와, 가속 냉각의 개시 온도 Tc의 관계를 규정함으로써, 냉각 개시 온도 Tc가 저하하여도, 폴리고날 페라이트의 생성이 억제되고, 내사워성의 열화가 방지될 수 있다고 하는 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 질량%로,

C: 0.01 내지 0.06,

Si: 0.1 내지 0.5%,

Mn: 1.0 내지 1.5%,

Nb: 0.010 내지 0.040%,

Ca: 0.001 내지 0.004%,

Ti: 0.005 내지 0.030%

를 함유하고,

Al: 0.08% 이하,

P: 0.015% 이하,

S: 0.0008% 이하,

O: 0.0030% 이하,

N: 0.0050% 이하

로 제한하고, Ca, O 및 S의 함유량이

[Ca](1-124[O])/1.25[S]>3.0

를 만족하는 강편을, 1000 내지 1250℃로 재가열한 후, 조압연을 실시하고, 추가적으로, 마무리 압연을 실시하고, C량과 Mn량의 비[C/Mn]와, 냉각 개시 온도 Tc가

4≤Tc×[C/Mn]≤32

를 만족하도록, 냉각 속도가 10 내지 40℃/s인 가속 냉각을, 상기 냉각 개시 온도 Tc로부터 개시하고, 200 내지 500℃에서 가속 냉각을 정지하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(2) 마무리 온도를 800℃ 이상으로 하고, 950℃ 이하의 압하비 R를 3.125 초과로 하여 상기 마무리 압연을 실시하고, 이 마무리 압연의 압하비 R와 냉각 개시 온도 Tc가

20/(R-3)+640≤Tc≤800

을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(3) 상기 냉각 개시 온도 Tc가, 650 내지 800℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(4) 상기 강편이, 추가로, 질량%로,

Ni: 0.5% 이하,

Cu: 0.5% 이하,

Cr: 0.5% 이하,

Mo: 0.3% 이하

의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(5) 상기 강편이, 추가로, 질량%로,

V: 0.10% 이하

를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(6) 상기 강편이, 추가로, 질량%로,

B: 0.0020% 이하

(7) 상기 강편이, 추가로, 질량%로,

Mg: 0.01% 이하

의 어느 하나 또는 두 가지를 모두 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 열간 압연의 가열 온도, 판 두께가 변동하였을 경우에도, 내사워성이 우수한 라인 파이프용 강판을 제공하는 것이 가능하게 된다.

본 발명자들은 Ca, S 및 O의 함유량으로부터,

〔Ca〕(1-124〔O〕)/1.25〔S〕

에 의하여 구하는 ESSP값을 제어한 강판을 제조하고, 내사워성을 평가하였다.

내사워성은 NACE(National Association of Corrosion and Engineer)의 TM0284에 준거한 시험을 실시하고, HIC(수소 유기 균열)의 발생의 유무에 의하여 평가하였다. HIC 파면율이 5% 정도 이하이면 내사워 특성이 양호하게 된다.

NACE 시험은 5% NaCl 용액+0.5% 초산, pH2.7의 용액 중에 황화수소 가스를 포화시키고, 96 시간 후에 균열이 발생하는 지를 조사하는 시험 방법이다. HIC가 발생한 시료의 조직을 조사한 결과, 내사워성이 열화한 강판에는 폴리고날 페라이트가 생성되어 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 강판의 조직과 제조 조건과의 관계를 정리한 결과, 가속 냉각의 개시 온도를 저하시켜도, 폴리고날 페라이트가 생성되지 않는 강판은 정성적으로는 C량이 많고, Mn량이 적은 것임을 알 수 있었다.

이에, 본 발명자들은 C량과 Mn량의 비[C/Mn]를 저하시키면, 가속 냉각의 냉각 개시 온도 Tc를 저하할 수 있을 것으로 생각하고 실험 데이터를 정리하였다. 그 결과, Tc와 [C/Mn]이

4≤Tc×[C/Mn]≤32의 관계를 만족하면, 폴리고날 페라이트를 생성시키지 않고, 냉각 개시 온도 Tc를 저하하는 것이 가능하다는 지견을 얻기에 이르렀다.

또한, 본 발명자들은 950℃ 이하, 마무리 압연까지의 압하비를 3.125 초과로 하여 강판을 제조하고, 압하비와 냉각 개시 온도 Tc의 관계에 대하여 조사하였다. 그 결과, 압하비를 높게 하면, 결정립경이 미세화하고, 냉각 개시 온도 Tc를 저하시켜도, 금속 조직이 층상 조직이 되지는 않고, 내사워성이 향상되는 것을 알 수 있다.

이에, 본 발명자들은 마무리 압연의 조건 및 가속 냉각의 냉각 개시 온도 Tc와 내사워성의 관계에 대하여 실험 데이터를 정리하였다. 그 결과,

20/(R-3)+640≤Tc≤800

과의 관계를 만족하면, 금속 조직이 층상 조직이 되지 않고, 양호한 내사워성을 얻을 수 있다는 지견을 얻기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하, %는 질량%를 의미한다.

C: 0.01% 내지 0.06%

C: C는 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 그 유효한 하한으로서 0.01% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, C량을 늘리면, 탄화물의 생성이 촉진되고, 내HIC성이 손상되므로, 본 발명에서는 저탄소화를 도모하고 있다. HIC성, 용접성, 인성 등의 저하를 억제하려면, C량을 0.06% 이하, 좋기로는, 0.05% 이하, 더 좋기로는, 0.038% 이하로 하면 좋다.

Si : 0.1% 내지 0.5%

Si: Si는 탈산 원소이며, 0.1% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Si량이 0.5%를 초과하면, 용접 열 영향부(HAZ)의 인성이 저하하므로, 상한을 0.5%로 한다. 바람직한 범위는 0.15 내지 0.35%이다.

Mn : 1.0% 내지 1.5%

Mn: Mn는 강도 및 인성을 향상시키는 원소이며, 1.0% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Mn는 MnS를 생성하고, 내사워성을 열화시키는 원소이기 때문에, HIC를 억제하려면, Mn량의 상한을 1.5%로 할 필요가 있다. 바람직한 범위는 1.1 내지 1.4%이다.

Nb : 0.010% 내지 0.040%

Nb: Nb는 미재결정 온도역을 확대하여 결정립경을 미세화하여, 탄화물, 질화물을 형성하고, 강도의 향상에 기여하는 원소로서, 0.010% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, 본 발명에서는 조대한 탄화물의 생성을 방지하는 것이 극히 중요하므로, 상한을 0.040% 이하로 할 필요가 있다. Nb의 바람직한 범위는 0.011 내지 0.025%이고, 더 바람직한 범위는 0.012 내지 0.020%이다.

Ca : 0.001% 내지 0.004%

Ca: Ca는 황화물 CaS를 생성하고, 압연 방향으로 신장하는 MnS의 생성을 억제하며, 내HIC성의 개선에 현저하게 기여하는 원소이다. Ca의 첨가량이 0.001% 미만이면 효과를 얻을 수 없기 때문에, 하한을 0.001%로 한다. 한편, Ca의 첨가량이 0.004%를 넘으면 산화물이 집적하여 내HIC성을 해치므로, 상한을 0.004%로 한다. 바람직한 범위는 0.0025 내지 0.0035%이다.

Ti : 0.005% 내지 0.030%

Ti: Ti는 탈산제나 질화물 형성 원소로서 결정립의 세립화에 이용되는 원소이며, 0.005% 이상을 첨가할 필요가 있다. 한편, Ti를 과잉으로 첨가하면, 조대한 질화물의 형성에 의하여 인성이 저하하므로, 상한을 0.030%로 한다. 바람직한 범위는 0.010 내지 0.020%이다.

Al : 0.08% 이하

Al: Al는 탈산 원소이지만, 첨가량이 0.08%를 넘으면, Al 산화물의 집적 클러스터가 생성하고, 내사워성을 해치기 때문에, 0.08% 이하로 제한한다. 또한, 인성이 요구되는 경우에는 Al량을 0.03% 이하로 하는 것이 좋다. 더 바람직한 Al량의 상한은 0.01%이다. Al량의 하한은 특히 한정하지 않지만, 용강 중의 산소량을 저감시키려면 0.0005% 이상 첨가하는 것이 좋다.

P: 0.015% 이하

P: P는 불순물로서, 함유량이 0.015%를 넘으면, 내HIC성을 해치게 된다. 따라서, P의 함유량의 상한을 0.015%로 한다.

S: 0.0008% 이하

S: S는 열간 압연시에 압연 방향으로 연신하는 MnS를 생성하고, 내HIC성을 저하시키는 원소이다. 따라서, 본 발명에서는 S량을 저감할 필요가 있어, 상한을 0.0008%로 한다. S량은 적을수록 좋지만, 0.0001% 미만으로 하는 것은 곤란하다. 또한, 제조 비용의 관점에서도, 0.0001% 이상으로 하는 것이 좋다.

O: 0.0030% 이하

O: O는 불순물로서, 산화물의 집적을 억제하고 내HIC성을 향상시키기 위하여는 상한을 0.0030%로 할 필요가 있다. 산화물의 생성을 억제하고, 인성을 향상시키려면 0량을 0.0020% 이하로 하는 것이 좋다.

N: 0.0050% 이하

N: N는 불순물이고, N의 함유량이 0.0050%를 넘으면, Ti와 Nb의 탄질화물이 집적하기 쉬워져서 내HIC성을 해친다. 따라서, N량의 상한을 0.0050%로 한다. 또한, 인성 등이 요구되는 경우에는 TiN의 조대화를 억제하기 위하여, N량을 0.0035% 이하로 하는 것이 좋다. 또한, TiN, NbN 등의 질화물을 이용하고, 가열시의 오스테나이트 입경의 미세화를 도모하는 경우에는 0.0010% 이상의 N를 함유시키는 것이 좋다.

[ Ca ](1-124[O])/1.25[S]>3.0

본 발명에서는[Ca] (1-124[O])/1.25[S], 즉, ESSP값을 크게 할 필요가 있다. ESSP값은 Ca가 산화물을 형성하는 것을 고려하여, CaS를 생성시키기 위하여 필요한 S량에 대한 Ca량의 비이다. Ca를 첨가하여 CaS를 형성시키고, S를 고정하기 위하여는 ESSP값을 3.0 초과로 할 필요가 있다.

또한, S량이 0이 되면, ESSP값은 무한대가 되지만, 이 경우, MnS의 생성은 있을 수 없다. 따라서, Ca량이 전술한 범위 내에 있으면, ESSP값의 상한을 규정할 필요는 없다.

본 발명에 있어서는 강도 및 인성을 개선하는 원소로서 Ni, Cu, Cr, Mo, V, B 중에서, 1종 또는 2종 이상의 원소를 첨가하는 것이 좋다.

Ni : 0.5% 이하

Ni: Ni는 인성 및 강도의 개선에 유효한 원소이며, 내식성의 향상에도 기여하기 때문에, 0.01% 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, Ni는 고가의 원소이며, 제조 비용을 삭감하려면 상한을 0.5%로 제한하는 것이 좋다.

Cu : 0.5% 이하

Cu: Cu는 강도의 상승에 유효한 원소이며, 내식성의 향상에도 기여하므로, 0.01% 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, Cu도 고가의 원소이어서, 제조 비용을 삭감하려면 상한을 0.5%로 제한하는 것이 좋다.

Cr : 0.5% 이하

Cr: Cr는 강도의 상승에 유효한 원소이며, 0.01% 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, 다량으로 첨가하면, 담금질성이 높아지고, 인성이 저하하는 경우가 있으므로, 상한은 0.5%가 좋다.

Mo : 0.3% 이하

Mo: Mo는 담금질성을 향상시키는 동시에, 탄질화물을 형성하고 강도를 개선하는 원소인데, 그 효과를 얻으려면 0.01% 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, Mo는 고가의 원소이며, 제조 비용을 삭감하기 위하여, 상한을 0.30%로 하는 것이 좋다. 또한, 강의 강도가 상승하면, HIC성 및 인성이 저하하는 경우가 있으므로, 바람직한 상한은 0.20%이다.

V: 0.10% 이하

V: V는 탄화물, 질화물을 형성하고, 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 첨가 효과를 얻으려면 0.01% 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, 0.10%를 초과하는 V를 첨가하면, 인성의 저하를 초래할 수 있으므로, 상한은 0.10%가 좋다.

B: 0.0020% 이하

B: B는 강의 입계에 편석하여 담금질성의 향상에 현저하게 기여하는 원소이다. 이 첨가 효과를 얻으려면, 0.0001% 이상의 B를 첨가하는 것이 좋다. 한편. B를 과잉으로 첨가하면, 입계에의 편석이 과잉이 되어, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 상한은 0.0020%가 좋다.

Mg : 0.01% 이하

Mg: Mg는 탈산제 및 탈황제로서 작용하는 원소로서, 특히, 미세한 산화물을 생성하고, 입자 지름의 조대화를 억제하므로, 인성의 향상에 유효하다. 이 첨가 효과를 얻으려면, 0.0001% 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, Mg를 0.01%를 초과하여 첨가하면, 산화물이 응집, 조대화하기 쉬워져서, HIC성이나 인성을 저하하는 경우가 있으므로, 상한은 0.01%가 좋다.

상기 성분을 함유하는 강은 제강 공정에서 용제한 후, 연속 주조에 의하여 강편으로 하고, 강편을 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 후판 압연을 실시하여, 강판으로 제조한다.

가열 온도: 1000℃ 내지 1250℃

강편의 가열 온도가 1000℃ 미만이면, 강편에 석출된 NbC가 고용하지 않고, 조대한 NbC가 강판에 잔존하여, 내사워성이 저하된다. 한편, 강편의 가열 온도가 1250℃를 넘으면, 강판의 결정립경이 조대하게 되고, 마무리 압연 후의 금속 조직이 층상 조직이 되어, 내사워성이 저하된다. 따라서, 강편의 가열 온도는 1000 내지 1250℃의 범위 내로 한다.

마무리 압연 후에는 가속 냉각을 실시한다. 가속 냉각은 마무리 압연 후, 즉시 실시하는 것이 좋다. 그러나, 강판의 판 두께가 얇아지면, 온도가 저하하기 쉬워진다. 그 때문에, 본 발명에서는 가속 냉각의 조건은 폴리고날 페라이트의 생성을 억제하고, 페라이트와 저온 변태상(베이나이트나 마르텐사이트)의 층상 조직이 되는 것을 방지하기 위하여, 극히 중요하다.

가속 냉각의 냉각 개시 온도 Tc :

가속 냉각은 강판의 조직을 미세한 애쉬큘러 페라이트나 베이니틱 페라이트로 하기 위하여 실시하는 것이다. 가속 냉각의 냉각 개시 온도가 저하하면, 폴리고날 페라이트 변태가 촉진된다. 한편, C량의 저감 및 Mn량의 증가에 의하여, 폴리고날 페라이트 변태는 억제된다.

그 때문에, 본 발명에서는 폴리고날 페라이트의 생성을 억제하고, 또한, 가속 냉각의 냉각 개시 온도를 저하시키기 위하여, C량과 Mn량의 비[C/Mn]와, 냉각 개시 온도 Tc(℃)의 곱: Tc×[C/Mn]를 32 이하로 한다. 또한, 가속 냉각의 개시 온도 Tc를 저하시킨다고 하는 관점에서는 Tc×[C/Mn]의 상한은 30이 좋고, 27이 더욱 좋다.

한편, 냉각 개시 온도 Tc가 너무 낮아지면, 본 발명의 성분 조성의 범위 내에서 [C/Mn]를 저하시켜도, 폴리고날 페라이트의 생성을 피할 수 없기 때문에, Tc×[C/Mn]의 하한은 4로 한다. 또한, 폴리고날 페라이트의 생성을 억제하려면 Tc×[C/Mn]는 4.5 이상이 좋고, 더 좋기로는 10 이상이다.

또한, 가속 냉각의 냉각 개시 온도가 650℃ 미만이 되면, 폴리고날 페라이트의 생성이 촉진되므로, 내사워성을 확보하려면 가속 냉각의 냉각 개시 온도를 650℃ 이상으로 하는 것이 좋다.

한편, 내사워성을 향상시키려면, 열간 압연의 마무리 온도를 900 내지 800℃정도로 저하시키고, 조직을 균질화하는 것이 좋다. 가속 냉각의 냉각 개시 온도는 열간 압연의 마무리 온도 이하가 되므로, 가속 냉각의 냉각 개시 온도를 800℃ 이하로 하는 것이 좋다.

가속 냉각의 냉각 속도: 10℃/s 내지 40℃/s

가속 냉각은 강판의 조직을 미세한 애쉬큘러 페라이트나 베이니틱 페라이트로 하기 위하여 실시하는 것이다. 폴리고날 페라이트 변태를 억제하고, 펄라이트의 생성을 방지하려면, 냉각 속도를 10℃/s 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 가속 냉각의 냉각 속도가 40℃/s를 넘으면, 마르텐사이트가 과잉으로 생성되고, 경도가 불균일하게 되어, 내사워성 및 인성이 저하된다. 따라서, 가속 냉각의 냉각 속도는 10 내지 40℃/s로 한다. 또한, 냉각 속도는 강판의 판 두께 중심에서의 속도이다.

가속 냉각의 정지 온도: 200℃ 내지 500℃

가속 냉각의 정지 온도는 마르텐사이트의 생성을 억제하기 위하여, 200 내지 500℃의 범위 내로 한다. 폴리고날 페라이트 변태를 억제하고, 펄라이트의 생성을 방지하려면, 가속 냉각의 정지 온도를 500℃ 이하로 할 필요가 있다.

한편, 가속 냉각의 정지 속도가 200℃ 미만이 되면, 마르텐사이트가 과잉으로 생성되고, 경도가 불균일하게 되어, 내사워성 및 인성이 저하된다.

또한, 층상 조직의 생성을 억제하려면, 마무리 압연의 온도, 압하비, 압연 후의 가속 냉각의 냉각 개시 온도를 제어하는 것이 좋다.

마무리 온도: 800℃ 이상

열간 압연의 마무리 온도는 조직을 균질로 하기 위하여, 800℃ 이상으로 하는 것이 좋다. 이것은 성분 조성에 따라서는 800℃ 미만에서 페라이트가 생성되고, 압연 후의 강판의 조직이 층상이 되어, 내사워성이 손상되는 경우가 있기 때문이다. 또한, 마무리 압연의 조건에 따라서는 강판에 가공 페라이트가 잔존하고, 인성이 손상되는 경우가 있다.

950℃ 이하의 압하비 R: 3.125 초과

마무리 압연에서는 결정립경을 미세화하기 위하여, 압연 온도와 압하비를 제어하는 것이 필요하다. 특히, 저온에서의 압하비를 크게 하여, 마무리 압연을 실시함으로써, 강판의 조직을 미세하게 할 수 있다. 압연 온도가 950℃를 넘는 경우, 재결정이 생기므로, 950℃ 이하에서의 압하비 R이 중요하다.

또한, 950℃ 이하에서의 압하비가 3.125 이하이면, 조직이 균질하게 되지 않아서 내사워성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, 950℃ 이하, 마무리 압연이 종료할 때까지의 압하비를 3.125 초과로 하는 것이 좋고, 4 이상이 더욱 좋다. 950℃ 이하에서의 압하비의 상한은 규정하지 않지만, 슬라브판 두께 및 마무리 압연 후의 판 두께를 고려하면, 20이 바람직한 상한이다. 950℃이하로부터 마무리 압연이 종료할 때까지의 압하비는 950℃에 있어서의 판 두께에 대한 압연 후의 판 두께의 비이다.

20/(R-3)+640≤ TC ≤800

본 발명에서는 열간 압연 후, 그대로 가속 냉각을 실시하기 때문에, 가속 냉각의 냉각 개시 온도는 열간 압연의 마무리 온도 이하가 된다. 내사워성을 향상시키려면 열간 압연의 마무리 온도를 900 내지 800℃ 정도로 저하시키는 것이 좋다. 따라서, 가속 냉각의 냉각 개시 온도도 800℃ 이하로 하는 것이 좋다.

한편, 마무리 압연의 압하비를 크게 하면, 판 두께가 얇아지기 때문에, 가속 냉각의 개시가 늦어져서 냉각 개시 온도가 저하된다. 그러나, 마무리 압연의 압하비의 증대에 의하여, 결정립경이 미세화하기 때문에, 냉각 개시 온도가 저하하더라도, 층상 조직이 되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 압하비를 높여 냉각 개시 온도 Tc를 저하시키면, 내사워성이 우수한 얇은 강판을 제조할 때의 제조 조건의 허용범위가 넓어지게 된다.

따라서, 950℃ 이하, 마무리 압연까지의 압하비 R과 냉각 개시 온도 Tc의 관계가,

20/(R-3)+640≤Tc≤800

의 관계를 만족하면, 금속 조직이 층상 조직이 되지 않아서, 양호한 내사워성을 얻을 수 있고, 또한, 제조 조건의 허용 범위를 넓힐 수 있다.

<실시예>

표 1에 나타내는 화학 성분을 가진 강을 전로, 2차 정련으로 용제하고, 연속 주조로 250 mm 두께의 강편을 제조하였다. 얻은 강편을 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연을 실시하여 강판으로 만들었다. 제조 후의 강판의 HIC성을 NACE 시험에 의하여 평가하였다. NACE 시험의 조건은 5% NaCl 용액+0.5% 초산, pH2.7의 용액중에 황화수소 가스를 포화시키고, 침지 시간을 96 시간으로 하여, 균열의 유무를 관찰하고, HIC 파면율(CAR)을 측정하였다.

결과를 표 2에 나타낸다. No. 1 내지 11은 강판의 성분 및 제조 조건이 본 발명의 범위 내이며, CAR가 5% 이하가 되고, 양호한 내사워성을 가지고 있다. 한편, No. 12는 ESSP값이 본 발명의 범위보다 낮고, 내사워성이 저하한 예이다. 또한, No. 13 및 14는 C량이 많고, Tc×[C/Mn]도 커지게 되어, 내HIC성이 저하한 예이다. No. 15는 냉각 개시 온도가 낮고, 내사워성이 열화한 예이다.

<산업상 이용 가능성>

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 열간 압연의 가열 온도, 판 두께가 변동된 경우에도, 내사워성이 우수한 라인 파이프용 강판을 제공하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명은 산업상의 공헌이 극히 현저하고, 산업상 이용 가능성이 큰 것이다.

Claims

질량%로,
C: 0.01% 내지 0.06%,
Si: 0.1% 내지 0.5%,
Mn: 1.0% 내지 1.5%,
Nb: 0.010% 내지 0.040%,
Ca: 0.001% 내지 0.004%,
Ti: 0.005% 내지 0.030%
를 함유하고,
Al: 0.08% 이하,
P: 0.015% 이하,
S: 0.0008% 이하,
O: 0.0030% 이하,
N: 0.0050% 이하
로 제한하고, Ca, O 및 S의 함유량이
[Ca](1-124[O])/1.25[S]>3.0
를 만족하는 강편을 1000℃ 내지 1250℃로 재가열한 후, 조압연을 실시하고, 또한, 마무리 압연을 실시하고, C량과 Mn량의 비[C/Mn]와 냉각 개시 온도 Tc가
4≤Tc×[C/Mn]≤32
를 만족하도록, 냉각 속도가 10℃/s 내지 40℃/s인 가속 냉각을 상기 냉각 개시 온도 Tc로부터 개시하고, 200℃ 내지 500℃에서 가속 냉각을 정지하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 마무리 온도를 800℃ 이상으로 하고, 950℃ 이하의 압하비 R를 3.125 초과로 하여 상기 마무리 압연을 실시하고, 이 마무리 압연의 압하비 R와 냉각 개시 온도 Tc가
20/(R-3)+640≤Tc≤800
을 만족하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 개시 온도 Tc가 650℃ 내지 800℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강편은 추가로, 질량%로,
Ni: 0.5% 이하,
Cu: 0.5% 이하,
Cr: 0.5% 이하,
Mo: 0.3% 이하
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강편은 추가로, 질량%로,
V: 0.10% 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강편은 추가로, 질량%로,
B: 0.0020% 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강편은 추가로, 질량%로,
Mg: 0.01% 이하
의 어느 하나 또는 두 가지를 모두 함유하는 것을 특징으로 하는 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.