KR20110130972A - 저온 ｄｗｔｔ 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 및 그 제조 방법 - Google Patents

저온 ｄｗｔｔ 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

저온 DWTT 특성이 우수한 항복강도 550MPa 이상의 고강도 라인파이프강 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강은 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함하고, [Nb] + [V] ≤ 0.12 (여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 페라이트와 베이나이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 한다.

Description

저온 ＤＷＴＴ 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH LINE PIPE STEEL WITH EXCELLENT LOW TEMPERATURE DWTT PROPERTY AND METHOD OF MANUFACTURING THE HIGH STRENGTH LINE PIPE STEEL}
본 발명은 송유관 소재 등으로 사용되는 고강도 라인파이프강 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 자원고갈의 문제점이 대두됨에 따라 심해저 혹은 극지방에서의 석유 시추 및 수송 작업이 증가하고 있다. 이에 따라 저온충격 특성이 우수한 고강도, 고인성의 라인파이프강(line pipe steel)의 개발의 필요성이 증가하고 있다.
이러한 라인파이프강은 주로 열연 공정으로 제조된다.
열연 공정은 통상, 슬라브 재가열 과정, 열간압연 과정, 냉각 과정 및 권취 과정을 통하여 제조된다.
슬라브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬라브(slab) 판재를 재가열한다.
열간압연 과정에서는 압연롤을 이용하여 재가열된 판재를 정해진 압하율로 열간 압연한다.
냉각 과정에서는 압연이 마무리된 판재를 냉각한다.
권취 과정에서는 냉각 과정을 통하여 냉각된 판재를 특정한 권취 온도에서 권취한다.
본 발명의 목적은 경화능 향상을 위하여 첨가되는 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등을 사용하지 않으면서 550MPa 정도의 항복강도를 확보할 수 있으며, 저온 DWTT(Drop Weight Tear Test) 특성이 우수하여 송유관용 소재에 적용할 수 있는 고강도 라인파이프강을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등을 제외하고, 합금 성분 및 공정 조건 제어를 통하여 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강은 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함하고, [Nb] + [V] ≤ 0.12 (여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 페라이트와 베이나이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함하고, [Nb] + [V] ≤ 0.12 (여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT : 1200 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 RDT : 970℃ 이하로 조압연하는 단계; (c) 상기 조압연된 판재를 FDT : 800℃ 이하로 마무리 압연하는 단계; 및 (d) 상기 마무리 압연된 판재를 냉각한 후, CT : 600℃ 이하로 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강은 니오븀과 바나듐 등의 합금 성분 및 조압연 등의 공정 조건을 조절함으로써 0℃ 및 그 이하의 저온에서 85% 이상의 연성파면율을 가져 저온 DWTT 특성이 우수하며, 또한 550MPa 정도의 항복강도 및 0.9 이하의 항복비(Yield Ratio)를 나타낼 수 있어 송유관 소재 등으로 유용하게 적용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 고강도 라인파이프강은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 첨가되어 있지 않아 제조 비용을 저감시켜 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 니오븀(Nb) 함량을 0.05 ~ 0.1 중량%로 조절함으로써, 최종 미세조직의 평균 결정립크기를 10㎛ 이하로 형성할 수 있었으며, 이를 통하여 550MPa 정도의 항복강도를 확보할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 라인파이프강의 미세조직 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 라인파이프강의 인장강도와 항복강도를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 및 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
송유관 등에 적용되는 라인파이프강(line pipe steel)은 심해저, 극지방 등 가혹한 환경에서도 안전하게 이용될 것이 요구된다. 따라서, 라인파이프강은 높은 항복강도와 저온충격 특성이 우수할 것이 요구된다.
본 발명은 이러한 고강도 라인파이프강에 관한 것으로, 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등의 성분을 첨가하지 않으면서도 니오븀 등의 합금성분 조절과 조압연 등의 공정 조건 제어를 통하여 API(American Petroleum Institute)가 규정한 대략 550MPa 정도의 항복강도 및 0℃에서 85% 이상의 연성파면율을 만족하는 저온 DWTT(Drop Weight Tear Test) 특성이 우수한 고강도 라인파이프강을 제공한다.
고강도 라인파이프강
본 발명에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강은 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강은 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 구리(Cu)를 포함하지 않고, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)을 일정량 포함하며, 티타늄(Ti)이 더 포함될 수 있다. 몰리브덴(Mo)의 첨가는 압연 하중을 높임으로써 압연공정에 어려움을 초래할 수 있으므로, 몰리브덴(Mo)은 첨가되지 않는 것이 바람직하다.
상기 합금 성분들 외에 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
본 발명에서 탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.
다만, 탄소(C)의 함량이 과다하면 경질상을 형성하여 용접성 및 저온 DWTT 특성이 저하되므로, 탄소(C)의 함량은 본 발명에 따른 라인파이프강 전체 중량의 0.1 중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
실리콘(Si)
본 발명에서 실리콘은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 또한 시멘타이트 구상화에 효과적인 원소이다.
상기 실리콘은 라인파이프강 전체 중량의 0.1 ~ 0.3 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우 제조되는 라인파이프강의 용접후 도금성을 떨어뜨리고 슬라브 재가열 및 압연 공정시 적 스케일을 생성시킴으로써 표면 품질에 문제를 줄 수 있다.
망간(Mn)
본 발명에서 망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도확보에 효과적인 원소이다. 또한 망간은 오스테나이트(austenite) 안정화 원소로써 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트의 결정립 미세화에 기여한다.
그러나, 망간(Mn)이 과다하게 첨가될 경우 용접성을 크게 저하시키며, MnS 비금속 개재물 생성 및 중심편석 등을 유발하므로, 망간(Mn)의 함량은 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강 전체 중량의 1.8 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
인(P)
인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다. 다만, 인(P)이 본 발명에 따른 라인파이프강에 과다하게 첨가될 경우 용접성 등이 악화될 수 있으며, 슬라브 중심 편석에 의해 최종재질 편차가 발생할 수 있다. 따라서, 인(P)의 함량은 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강 전체 중량의 0.015 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S)
황(S)은 대표적인 불가피한 불순물로서, 강의 용접성을 저해하고 MnS 비금속 개재물을 증가시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다. 따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al)
본 발명에서 알루미늄(Al)은 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 비해 우수한 탈산능을 가짐으로써 제강공정 시 용강 중에 산소 제거에 효과적인 원소이다.
상기 알루미늄은 본 발명에 따른 라인파이프강 전체 중량의 0.01 ~ 0.05 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 알루미늄 첨가에 따른 탈산 효과가 불충분하고, 알루미늄의 함량이 0.05 중량%를 초과할 경우 펄라이트 변태시 시멘타이트의 구상화를 방해함으로써 제조되는 고강도 라인파이프강의 절삭성 등의 가공성 등을 저해할 수 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 경화능 향상 원소로 첨가되어, 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강 전체 중량의 0.3 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우 저온 DWTT 특성이 급격히 저하될 수 있는 문제가 있다.
니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti)
본 발명에서 니오븀(Nb), 바나듐(V)은 석출물 형성원소로서, 석출강화 및 결정립 미세화에 기여한다.
이때, 본 발명에서 니오븀(Nb), 바나듐(V)은 0.05 ≤ [Nb] + [V] ≤ 0.12(여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하는 함량비로 첨가된다.
본 발명에서, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 합산 중량이 0.05 중량% 미만일 경우, 제조되는 라인파이프강의 인성 및 강도 확보가 불충분하며, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 합산 중량이 0.12 중량%를 초과할 경우 라인파이프강 제조 과정에서 압연성, 연주성 등을 저해할 수 있다.
니오븀(Nb)은 강 중에 Nb(C, N), (Ti, Nb)(C, N), (Nb, V)(C, N) 형태의 석출 또는 Fe 내 고용강화를 통하여 강판의 강도를 향상시킨다. 특히, 니오븀(Nb)계 석출물들은 1150℃ 이상의 가열로에서 고용된 후 열간압연 중 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강 전체 중량의 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우, 강도 향상 효과가 불충분할 수 있다. 또한, 니오븀(Nb)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우, 0.05 ≤ [Nb] + [V] ≤ 0.12를 만족하기 위하여 고가의 바나듐(V)을 상대적으로 많은 양 첨가해야 하며, 이는 라인파이프강 제조 비용의 상승을 초래할 수 있다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우 과다한 석출로 인하여 연주성, 압연성, 연신율 등을 저하시킬 수 있으며, 저온 DWTT 특성을 저해할 우려가 있다.
바나듐(V)은 고용강화 및 저온에서 니오븀(Nb)과 함께 복합 석출물 형성을 통해 강도 향상에 기여한다. 그러나, 바나듐(V)의 경우 다량 첨가시 용접성을 저하시키고, 저온에서의 과다한 석출에 의하여 권취시 문제를 발생할 수 있으므로, 0.05 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 석출물 형성원소로 니오븀(Nb), 바나듐(V) 외에 티타늄을 더 포함할 수 있다.
다만, 티타늄(Ti)은 0.05 < [Ti] + [Nb] + [V] ≤ 0.15 (여기서, [Nb], [V] 및 [Ti]는 니오븀(Nb), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 각각의 중량%)를 만족하는 범위 내에서 첨가된다. 니오븀(Nb), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti)의 합산 중량이 0.15 중량%를 초과할 경우 제조되는 라인파이프 강의 강도 향상 등에는 기여할 수 있으나, 가공성 등에 악영향을 미칠 수 있다.
티타늄(Ti)은 용접부 인성확보에 기여하는데 큰 역할을 한다. 그러나 티타늄(Ti)이 과다하게 첨가될 경우, 제조되는 라인파이프강의 표면 결함을 유발시킬 수 있으므로, 첨가량을 0.03 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
고강도 라인파이프강 제조 방법
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 라인파이프강 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 고강도 라인파이프강 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 조압연 단계(S120), 마무리 압연 단계(S130) 및 권취 단계(S140)를 포함한다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함하고, [Nb] + [V] ≤ 0.12 (여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 반제품 상태의 슬라브 판재를 재가열한다.
이때 상기 슬라브 판재에서 니오븀(Nb)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가될 수 있으며, 바나듐(V)은 0.05 중량% 이하로 첨가될 수 있다
또한, 상기 슬라브 판재는 0.05 < [Ti] + [Nb] + [V] ≤ 0.15 (여기서, [Nb], [V] 및 [Ti]는 니오븀(Nb), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 각각의 중량%)를 만족하는 범위에서 티타늄(Ti)을 더 포함할 수 있다. 이때, 티타늄(Ti)은 0.03중량% 이하로 첨가될 수 있다.
슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다.
슬라브 재가열 단계(S110)에서 슬라브 재가열 온도(SRT)는 최소한 1200℃ 이상인 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200℃ 미만일 경우, 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)의 석출물 용해가 발생하지 않는다.
다만, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과하는 경우 과도한 가열 공정으로 인하여 라인파이프강의 제조 비용을 상승시킨다.
따라서, 슬라브 재가열 온도(SRT)는 1200 ~ 1250℃ 인 것이 바람직하다.
조압연
조압연 단계(S120)에서는 상기 슬라브 재가열 단계(S110)을 통하여 재가열된 판재를 1차적으로 조압연한다.
본 발명에서 조압연은 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 970℃ 이하에서 실시하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 970 ~ 920℃를 제시할 수 있다. 조압연이 970℃를 초과하는 온도에서 실시할 경우, 이어지는 마무리 압연 단계(S130)에서 압하율 60% 이상을 달성하기 어려운 문제점이 있다.
마무리 압연
마무리 압연 단계(S130)에서는 조압연된 판재를 마무리 압연한다.
본 발명에서 마무리 압연은 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800℃ 이하에서 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 Ar3 직상에 해당하는 800 ~ 750℃를 제시할 수 있다.
본 발명에서 마무리 압연은 Ar3 직상 온도의 저온에서 실시한 결과, 10㎛ 이하의 미세한 결정립을 형성하여 강도를 확보할 수 있었으며, 우수한 저온 DWTT 특성을 나타낼 수 있었다.
한편, 마무리 압연 단계(S130)를 저온에서 실시할 경우 60% 이상의 압하율을 확보하기 어렵다. 그러나, 본 발명에서는 마무리 압연 단계(S130) 이전에 조압연을 970℃ 이하의 온도에서 실시한 결과 마무리 압연 단계(S130)에서 60% 이상의 압하율을 확보할 수 있었다.
권취
본 발명에서는 열간 압연된 판재를 권취 온도까지 냉각한다. 냉각은 수냉을 이용한 가속냉각 방식으로 실시될 수 있으며, 지속적인 수냉 방식 혹은 수냉과 공냉을 반복하는 방식 등이 적용될 수 있다.
권취 단계(S140)에서는 슬라브 재가열 단계(S110), 조압연 단계(S120) 및 마무리 압연 단계(S130)를 거친 판재를 소정 온도에서 권취하여 코일화한다.
본 발명에서 권취는 CT(Coiling Temperature) : 600℃ 이하에서 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 600 ~ 550℃가 될 수 있다.
상기 권취가 600℃ 이하의 온도에서 이루어짐에 따라, 제조되는 라인파이프강의 최종 미세조직은 페라이트와 베이나이트를 포함하는 복합조직이 될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 고강도 라인파이프강은 합금 성분, 특히 니오븀(Nb)의 함량 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 545 ~ 570MPa 정도의 항복강도(YP)를 확보할 수 있었으며, 0.87~0.90의 항복비(YS/TS)를 가질 수 있었다.
또한 제조된 라인파이프강은 0℃에서 연성파면율이 95% 이상이었으며, 이는 API에서 규정한 저온 DWTT 특성을 만족하는 것이다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 라인파이프강은 -20℃ 및 -40℃에서도 각각 95% 이상, 85 ~ 95%의 연성파면율을 나타냄에 따라 저온 DWTT 특성이 현저히 우수하였다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
본 발명에 따른 고강도 라인파이프강 제조 조건을 구현하기 위하여, 표 1에 기재된 바와 같이 실시예 및 비교예에 따른 잉곳들을 제조하고, 각각을 압연모사시험기를 이용하여 가열, 조압연, 마무리 압연, 냉각 등의 열연공정을 모사하고 및 권취로에서 권취 공정을 모사하여 실시예 시편들 및 비교예 시편들을 제조하였다.
모사압연은 실시예에 따라 제조된 잉곳을 가열로에서 SRT : 1,200의 온도에서 60분 동안 가열 후, 조압연 및 마무리 압연을 실시하였다. 조압연은 RDT : 950℃에서 실시하고, 마무리 압연은 FDT : 800℃가 되도록 제어하였다. 냉각 공정(ROT : Run Out Table)에서는 수냉 방식으로 CT : 600℃까지 압연된 판재를 냉각하였다. 이후, 냉각된 판재를 권취로에 장입하였다.
비교예의 경우 SRT : 1150℃, 조압연 미실시, FDT : 850℃, CT : 620℃로 제어하고, 나머지는 실시예와 동일한 과정으로 시편을 제조하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure pat00001

2. 미세 조직 및 물성 평가
도 2는 실시예에 따라 제조된 시편의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편은 미세한 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(bainite) 복합조직으로 이루어져 있는 것을 볼 수 있으며, 결정립의 크기는 평균 10㎛ 이하로 미세하였다.
표 2는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 시편들의 인장강도 및 항복강도를 나타내며, 도 3은 실시예에 따라 제조된 시편들의 인장강도 및 항복강도를 나타내는 그래프이다.
[표 2]
Figure pat00002

표 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편들의 항복강도는 545 ~570MPa를 갖는 것을 볼 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제조된 시편들의 인장강도는 615 ~ 635MPa 였으며, 항복비(Yield ratio)는 0.88ㅁ0.01을 나타내었다.
따라서, 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 고강도 라인파이프강은 API-5L X80 규격을 거의 만족하는 것을 볼 수 있다.
표 3은 실시예에 따라 제조된 시편의 DWTT 특성을 나타낸다.
특성 평가를 위하여, DWTT 시험 후, 0℃, -20℃, -40℃에서 연성파면율을 측정하였다.
[표 3]
Figure pat00003

표 3을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편의 경우, 0℃에서 연성 파면율은 95% 이상을 나타내었다. API의 경우 0℃에서 85% 이상을 규정하고 있으므로, 실시예에 따라 제조된 시편의 경우, API 규정보다 높은 연성파면율을 나타냄을 알 수 있다.
나아가, 실시예에 따라 제조된 시편의 경우 -20℃에서도 95% 이상의 연성파면율을 나타내고, -40℃에서도 85 ~ 95%의 연성파면율을 나타내고 있으므로, 본 발명에 따라 제조된 고강도 라인파이프강은 DWTT 특성이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고강도 라인파이프강은 높은 항복강도, 낮은 항복비 및 우수한 DWTT 특성을 통하여, 송유관 등의 소재로 유용하게 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 조압연 단계
S130 : 마무리 압연 단계
S140 : 권취 단계

Claims (17)

  1. 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함하고,
    [Nb] + [V] ≤ 0.12 (여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하며,
    나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
    미세조직이 페라이트와 베이나이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 니오븀(Nb)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바나듐(V)은 0.05 중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라인파이프강은 0.05 < [Ti] + [Nb] + [V] ≤ 0.15 (여기서, [Nb], [V] 및 [Ti]는 니오븀(Nb), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 각각의 중량%)를 만족하는 범위에서 티타늄(Ti)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 티타늄(Ti)은 0.03중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 라인파이프강은 미세조직의 평균 결정립크기가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라인파이프강은 545 ~ 570 MPa 항복강도(YS)를 갖는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 라인파이프강은 0.87 ~ 0.90의 항복비(YS/TS)를 갖는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 라인파이프강은 0℃에서 연성파면율이 95% 이상인 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 라인파이프강은 -20℃에서 연성파면율이 95% 이상, -40℃에서 연성파면율이 85~95%인 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강.
  11. (a) 탄소(C) : 0.1 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.8 중량% 이하, 인(P) 0.015 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄 0.01 ~ 0.05 중량% 및 크롬(Cr) : 0.3 중량% 이하를 포함하고, [Nb] + [V] ≤ 0.12 (여기서, [Nb] 및 [V]는 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 각각의 중량%)를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT : 1200 ~ 1250℃로 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 판재를 RDT : 970℃ 이하로 조압연하는 단계;
    (c) 상기 조압연된 판재를 FDT : 800℃ 이하로 마무리 압연하는 단계; 및
    (d) 상기 마무리 압연된 판재를 냉각한 후, CT : 600℃ 이하로 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬라브 판재에서 상기 니오븀(Nb)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 바나듐(V)은 0.05 중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 슬라브 판재는 0.05 < [Ti] + [Nb] + [V] ≤ 0.15 (여기서, [Nb], [V] 및 [Ti]는 니오븀(Nb), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 각각의 중량%)를 만족하는 범위에서 티타늄(Ti)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 티타늄(Ti)은 0.03중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후, 제조되는 라인파이프강의 최종 미세조직은 페라이트와 베이나이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후, 제조되는 라인파이프강의 최종 미세조직의 평균 결정립크기가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 저온 DWTT 특성이 우수한 고강도 라인파이프강 제조 방법.
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