KR20110130987A

KR20110130987A - 고강도 및 고인성을 갖는 강관파일용 열연강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20110130987A
Application number: KR1020100050575A
Authority: KR
Inventors: 문준오; 김성주
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-06

Abstract

강도, 인성, 용접성 및 조관성이 우수한 강관파일용 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 탄소(C) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함하고, 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 페라이트와 펄라이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]

[수학식 2]

(수학식 1 ~ 2에서, [Nb], [V], [C], [Mn] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)

Description

고강도 및 고인성을 갖는 강관파일용 열연강판 및 그 제조 방법 {HOT ROLLED STEEL SHEET FOR PIPE PILE WITH HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS AND METHOD OF MANUFACTURING THE PRECIPITATION HARDENING STEEL PIPE PILE}

본 발명은 건설 분야에 널리 이용되는 강관파일(pipe pile) 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석출경화(precipitation hardening) 타입으로서 강도, 인성과 더불어 용접성 및 조관성이 우수한 강관파일용 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

강관파일용 소재는 최근에 건설비용 절감을 위하여 대형화, 후물화되는 추세이다. 또한, 강관파일 간의 거리를 증가시킴으로써 소재의 사용량을 절감하고 있다. 이를 위해서는 강관파일 소재의 고강도화가 필수적이다.

강관파일 소재는 고강도 강판(steel sheet)이 적용될 수 있으며, 열연 공정으로 제조될 수 있다.

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 강도 및 인성이 우수할 뿐만 아니라 용접성 및 조관성이 우수한 강관파일용 석출경화형 열연강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 니오븀(Nb), 바나듐(V) 등의 석출물 형성원소를 첨가하고, 조압연 등의 공정 조건을 제어하여, 고강도와 고인성 특성을 갖는 강관파일용 열연강판 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 강관파일용 열연강판은 탄소(C) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함하고, 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 페라이트와 펄라이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 강관파일용 열연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함하고, 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 조압연하는 단계; (c) 상기 조압연된 판재를 마무리 압연하는 단계; 및 (d) 상기 마무리 압연된 판재를 냉각한 후, 펄라이트 영역에서 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[수학식 1]

,

[수학식 2]

(수학식 1 ~ 2에서, [Nb], [V], [C], [Mn] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)

본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 탄소 함량을 0.1 중량% 이하로 낮추고, 니오븀(Nb)과 바나듐(V) 등의 합금 성분을 추가하며, 공정 조건을 조절함으로써 590MPa 이상의 인장강도 및 30% 이상의 연신율을 확보할 수 있었으며, 탄소 당량(Ceq)을 0.4 이하로 제어함으로써 용접성을 확보할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 석출물에 의한 결정립 성장 억제 효과에 의하여 용접시에도 열영향부(HAZ: Heat-Affected Zone)에서 미세한 결정립 크기를 가짐으로써 우수한 인성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 저온에서 충격 특성 및 DWTT(Drop Weight Tear Test) 특성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 강관파일용 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 강관파일용 열연강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 강관파일용 열연강판의 조관후 용접부 단면을 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 강관파일용 열연강판의 용접 열영향부에서의 미세조직을 나타내는 사진이다.

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 고강도 및 고인성을 갖는 강관파일용 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 니오븀(Nb), 바나듐 등의 석출물 형성 원소를 첨가하고, 열연공정 제어를 통하여 강관파일 소재의 고강도화 및 고인성을 가지면서, 아울러 용접성 및 조관성을 확보할 수 있는 강관파일용 열연강판을 제조하였다.

강관파일용 열연강판

본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 탄소(C) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 니오븀(Nb)과 바나듐(V)을 일정량 포함한다. 반면, 몰리브덴(Mo)은 압연 하중을 높임으로써 압연공정에 어려움을 초래할 수 있으므로, 몰리브덴(Mo)은 첨가되지 않는 것이 바람직하다.

상기 합금 성분들 외에 나머지는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 강관파일용 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

본 발명에서 탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 강도 확보가 어려워지고, 탄소의 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우, 경질상을 형성하여 용접성을 급격히 저하시키는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 및 강도 확보를 위하여 첨가되며, 또한 시멘타이트 구상화에 효과적인 원소이다.

상기 실리콘은 열연강판 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 열연강판의 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.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 1.0 ~ 1.5 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량% 미만일 경우, 망간(Mn) 첨가에 따른 강도 확보가 불충분하다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.5 중량%를 초과할 경우 용접성을 크게 저하시키며, MnS 비금속 개재물 생성 및 중심편석 등을 유발할 수 있는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다. 다만, 인(P)이 본 발명에 따른 열연강판에 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 열연강판 전체 중량의 0.02 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 열연강판 전체 중량의 0.005 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 열연강판 전체 중량의 0.05 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 함량이 0.05 중량%를 초과할 경우 펄라이트 변태시 시멘타이트의 구상화를 방해하는 문제점이 있다.

니오븀(Nb), 바나듐(V)

본 발명에서 니오븀(Nb), 바나듐(V)은 석출물 형성원소로서, 석출강화 및 결정립 미세화에 기여한다.

이때, 본 발명에서 니오븀(Nb), 바나듐(V)은 하기 수학식 1을 만족하는 함량비로 첨가된다.

[수학식 1]

(수학식 1에서, [Nb]와 [V]는 각 성분의 중량%)

본 발명에서, 니오븀(Nb)와 바나듐(V)을 첨가할 경우 석출경화를 통하여 강도를 향상시킬 수 있다. 다만, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 합산 중량이 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 합산 중량이 0.15 중량%를 초과할 경우 열연강판 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 열연강판 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, 바나듐(V) 첨가량이 많아져 열연강판 제조 비용을 상승시킨다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우 과다한 석출로 인하여 연주성, 압연성, 연신율 등을 저하시킬 수 있다.

바나듐(V)은 고용강화 및 저온에서 니오븀(Nb)과 함께 복합 석출물 형성을 통해 강도 향상에 기여한다.

상기 바나듐(V)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우 바나듐(V) 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 바나듐(V)의 첨가량이 0.1 중량%를 초과할 경우 용접성을 저하시키고, 저온에서의 과다한 석출에 의하여 권취시 문제를 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 발명자는 많은 연구를 거듭한 결과 본 발명에 따른 열연 강판에서 탄소 당량(Ceq)이 하기 수학식 2와 거의 동일함을 알아내었다. 탄소 당량(Ceq)는 용접성을 결정하는 주요 인자가 되며, 0.4 이하일 경우 용접성이 확보된다고 볼 수 있으며, 0.4를 초과할 경우 과도한 탄소나 망간 등의 첨가로 인하여 용접성이 불충분하다고 볼 수 있다.

[수학식 2]

(수학식 2에서, [C], [Mn], [Si] 및 [V]는 각 성분의 중량%)

강관파일용 열연강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 강관파일용 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 강관파일용 열연강판 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) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함하고, 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 반제품 상태의 슬라브 판재를 재가열한다.

[수학식 1]

[수학식 2]

(수학식 1 ~ 2에서, [Nb], [V], [C], [Mn] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)

이때 상기 슬라브 판재에서 니오븀(Nb)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가될 수 있으며, 바나듐(V) 역시 0.05 ~ 0.1 중량%로 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 열연강판 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) : Tnr(non-recrystalation Temperature, 미재결정 온도) 이하에서 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 발명자는 많은 노력을 거듭한 결과, 미재결정 온도(Tnr)는 하기 수학식 3에 의해 정해짐을 알 수 있었다.

[수학식 3]

본 발명의 합금 성분을 적용할 때 미재결정 온도는 1100℃ 이상이었다.

조압연이 미재결정 온도를 초과하는 온도에서 이루어질 경우, 이어지는 마무리 압연 단계(S130)에서 목표로 하는 압하율을 달성하기 어려운 문제점이 있다.

마무리 압연

마무리 압연 단계(S130)에서는 조압연된 판재를 마무리 압연한다.

본 발명에서 마무리 압연은 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850℃ 이하에서 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 850 ~ 800℃를 제시할 수 있다.

본 발명에서 조압연을 미재결정 온도 이하에서 실시하고, 마무리 압연을 850℃ 이하의 저온에서 실시한 결과, 10㎛ 이하의 미세한 결정립을 형성하여 강도를 확보할 수 있었으며, 우수한 저온 DWTT 특성까지 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 펄라이트 영역에서 권취하여 코일화한다.

본 발명에서 권취는 CT(Coiling Temperature) : 650℃ 이하의 펄라이트 영역에서 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 650 ~ 620℃를 제시할 수 있다.

상기 권취가 650℃ 이하의 온도에서 이루어짐에 따라, 제조되는 열연강판의 최종 미세조직은 미세한 페라이트와 펄라이트를 포함하는 복합조직이 될 수 있다.

본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판은 니오븀(Nb)과 바나듐(V) 등의 합금 성분의 함량 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 590MPa 이상의 인장강도(YP)를 확보할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판은 0℃에서 충격흡수에너지가 225J 이상이었으며, -5℃에서도 210J 이상의 충격흡수에너지를 나타내어, 저온 충격 인성이 우수함을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판은 0℃ 및 -20℃에서 연성파면율이 최소 90% 이상이었으며, -40℃에서도 80 ~ 90%의 연성파면율을 나타냄에 따라 저온 DWTT 특성까지 확보하였다.

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. 시편 코일의 제조

본 발명에 따른 열연강판 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 시편 코일들을 제조하였다.

모사압연은 실시예에 따라 제조된 잉곳을 가열로에서 SRT : 1,200의 온도에서 60분 동안 가열 후, 조압연 및 마무리 압연을 실시하였다. 조압연은 RDT : 1000℃에서 실시하고, 마무리 압연은 FDT : 840℃가 되도록 제어하였다. 냉각 공정(ROT : Run Out Table)에서는 수냉 방식으로 CT : 650℃까지 압연된 판재를 냉각하였다. 이후, 냉각된 판재를 권취로에 장입하였다.

비교예의 경우 SRT : 1150℃, 조압연 미실시, FDT : 860℃, CT : 650℃로 제어하고, 나머지는 실시예와 동일한 과정으로 시편 코일을 제조하였다. 이는 일반 구조용강인 SS400에 해당한다.

[표 1] (단위 : 중량%)

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 펄라이트(pearlite) 복합조직으로 이루어져 있는 것을 볼 수 있으며, 결정립의 크기는 평균 10㎛ 이하로 미세하였다.

표 2는 실시예에 따라 제조된 시편의 코일 방향별 인장강도를 나타낸다.

[표 2]

표 2에서 t는 두께 1.0mm를 의미하며, 코일 방향이 0˚인 것은 코일의 길이방향을 코일 방향이 90˚인 것은 코일의 폭 방향을 의미한다.

강관파일 제작을 위해서 통상 스파이랄(Spiral) 조관을 실시하게 되는데, 스파이랄 조관의 특성상 코일의 수직, 수평 방향 혹은 사선 방향 등에서 고강도를 요구한다. 이는 조관을 위한 성형시 항복강도가 감소하는 바우싱거 효과 때문이다.

표 2를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편 코일의 경우, 코일의 두께에 관계없이, 코일의 전 방향에서 590MPa 이상의 인장강도를 확보하였다.

반면, 비교예에 따라 제조된 시편 코일의 경우 400 ~ 450 MPa 정도의 인장강도를 나타내는데 불과하였다.

한편, 강관파일 소재는 사용시 강한 충격을 받게 된다. 따라서, 충격 인성이 우수하여야 한다. 실시예에 따라 제조된 시편의 저온 충격흡수 특성을 살펴보기 위하여 0℃ 및 -5℃에서 충격흡수에너지를 측정하였다.

그 결과, 0℃에서는 225J 이상의 충격흡수에너지를 나타내었으며, -5℃에서는 210J 이상의 충격흡수에너지를 나타내었다.

가장 엄격하게 충격특성을 요구하는 API(American Petroleum Institute) 규격이 0℃에서 47J 이상임을 감안할 때, 본 발명에 따른 강관파일용 열연강판은 매우 우수한 저온 충격 인성을 갖는 것을 알 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]

표 3을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편의 경우, 0℃에서 연성 파면율은 100%를 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 90% 이상의 연성파면율을 나타내고, -40℃에서도 80% 이상의 연성파면율을 나타내고 있으므로, 본 발명에 따라 제조된 강관파일용 열연강판은 저온 DWTT이 우수함을 알 수 있다.

도 3은 실시예에 따라 제조된 시편의 스파이랄 조관 후 용접부 단면을 나타내는 사진이고, 도 4는 실시예에 따라 제조된 시편의 용접 열영향부에서의 미세조직을 나타내는 사진이다.

도 3을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편을 스파이랄 조관하더라도 용접부는 결함없이 양호한 상태를 유지하는 것을 볼 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시편의 경우 침상 페라이트(Acicular & Widmanstatten) 조직을 갖는 것을 볼 수 있다.

반면, 도면에는 나타내지 않았으나, 비교예의 경우 용접 열영향부는 결정립 성장 및 저온상이 발생하였다. 이는 용접부에서의 안정성을 저하시키는 주요 원인이 된다.

따라서, 도 3 및 도 4에 의할 때 본 발명에 따른 강관파일용 열연강판의 경우 용접성 및 조관성이 우수한 것을 알 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

탄소(C) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함하고, 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
미세조직이 페라이트와 펄라이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
[수학식 1]

[수학식 2]

(수학식 1 ~ 2에서, [Nb], [V], [C], [Mn] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)
제1항에 있어서,
상기 니오븀(Nb)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
제1항에 있어서,
상기 바나듐(V)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
제1항에 있어서,
상기 열연강판은 미세조직의 평균 결정립크기가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
제1항에 있어서,
상기 열연강판은 590MPa 이상의 인장강도(TS)를 갖는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
제1항에 있어서,
상기 열연강판의 충격흡수에너지는 0℃에서 225J 이상, -5℃에서 210J 이상인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
제1항에 있어서,
상기 열연강판은 -20℃에서 연성파면율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
제7항에 있어서,
상기 열연강판은 -40℃에서 연성파면율이 80 ~ 90%인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판.
(a) 탄소(C) : 0.01 ~ 0.1 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 1.5 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0.05 중량% 이하를 포함하고, 하기 수학식 1 ~ 2를 만족하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 조압연하는 단계;
(c) 상기 조압연된 판재를 마무리 압연하는 단계; 및
(d) 상기 마무리 압연된 판재를 냉각한 후, 펄라이트 영역에서 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
[수학식 1]

[수학식 2]

(수학식 1 ~ 2에서, [Nb], [V], [C], [Mn] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)
제9항에 있어서,
상기 슬라브 재가열은 SRT : 1200 ~ 1250℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 조압연은 하기 수학식 3으로 정해지는 미재결정 온도 이하의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
[수학식 3]

(수학식 3에서, [C], [Nb], [V], [Al] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)
제9항에 있어서,
상기 마무리 압연은 FDT : 850℃ 이하로 실시되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 권취는 CT : 650℃ 이하로 실시되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 슬라브 판재에서 상기 니오븀(Nb)은 0.05 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 바나듐(V)은 0.05 중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후, 제조되는 열연강판의 최종 미세조직은 페라이트와 펄라이트를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후, 제조되는 열연강판의 최종 미세조직의 평균 결정립크기가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 강관파일용 열연강판 제조 방법.