KR20120073408A

KR20120073408A - 우수한 파괴전파 저항성 및 저항복비 특성을 갖는 라인파이프용 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120073408A
Application number: KR1020100135167A
Authority: KR
Inventors: 천승환; 유장용; 강주석; 배무종
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05
Also published as: KR101253958B1

Abstract

본 발명은 우수한 파괴전파 저항성 및 저항복비 특성을 갖는 라인파이프용 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.10%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.02~0.07%, 바나듐(V): 0.08% 이하, 니켈(Ni): 0.1~0.4%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.3%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직은 면적분율로, 페라이트 50~65%, 베이나이트 30-40% 및 도상마르텐사이트 5-10%를 포함하는 라인파이프용 강판 및 상기 강판의 제조방법이 제공된다.
본 발명을 통하여 취성파괴 전파저항성이 우수하고, 보증온도 -20℃이하에서 90%이상의 DWTT 연성파면율을 확보하고 동시에 85% 이하의 저항복비 특성을 갖는 항복강도 70ksi급 극후물 라인파이프용 강판을 제공할 수 있다.

Description

우수한 파괴전파 저항성 및 저항복비 특성을 갖는 라인파이프용 강판 및 그 제조방법{STEEL PLATE FOR PIPELINE WITH EXCELLENT FRACTURE ARRESTABILITY AND LOW YIELD RATIO, AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 한랭지역에서 사용되는 라인파이프용 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판의 미세조직을 페라이트, 베이나이트 및 도상마르텐사이트로 제어한 우수한 파괴전파 저항성 및 저항복비 특성을 갖는 라인파이프용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 기후조건이 열악한 시베리아, 알라스카 등의 한랭지역을 중심으로 유전 개발이 이루어지면서 유전지역의 풍부한 가스 자원을 라인파이프를 통해 소비지역으로 수송하고자 하는 프로젝트들이 활발히 진행 중에 있다. 이러한 라인파이프 프로젝트에 투입되는 강재는 수송가스의 압력뿐만 아니라 극저온과 지반의 변형에 대한 내구성을 고려하여 고 DWTT 특성과 저 항복비(YR) 특성을 동시에 갖는 항복강도 70ksi급의 강판까지 필요성이 대두되고 있다.

라인파이프용 강재가 저온에서 안전하게 사용되기 위해서는 취성파괴 정지 특성을 나타내는 DWTT 특성이 필수적으로 우수해야 한다. 기본적으로 파이프 상태에서 DWTT 연성파면율이 -10℃에서 90% 이상이면 사용이 가능하다. 이러한 파이프에 공급되는 강판은 기본적으로 DWTT 연성파면율이 -20℃에서 90% 이상을 보유해야 한다. 일반적으로 DWTT 특성은 강재의 유효 결정립도와 깊은 연관성을 나타낸다.

유효 결정립도는 고경각입계를 갖는 그레인들의 크기로 정의되며 균열이 개시되어 전파할 때 균열은 유효 결정립계에서 진전 경로가 바뀌게 된다. 따라서 유효 결정립도가 미세화 될수록 균열의 전파저항성은 증가하게 된다.

일반적으로 유효 결정립도를 미세화시키기 위해서는 저온역 압연이 필수적이다. 그러나 일반적인 저온역 압연은 강판의 항복비를 약 88~93% 까지 상승시켜 조관 시, 성형을 어렵게 하며 외부 변형시 국부적인 응력집중이 용이하게 발생하여 파이프 안정성을 저하시키는 원인이 된다.

따라서, 라인파이프용 강판의 제조에 있어서, 저온역 압연에 의한 고항복비 특성을 개선하여 항복비를 85% 이하로 낮출수 있는 라인파이프 강판 제조방법이 요구되고 있다.

이에 본 발명의 목적은 고 DWTT 특성 및 저항복비 특성을 동시에 갖는 라이파이프용 강판 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 구현례로서, 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.10%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.02~0.07%, 바나듐(V): 0.08% 이하, 니켈(Ni): 0.1~0.4%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.3%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직은 면적분율로, 페라이트 50~65%, 베이나이트 30-40% 및 도상마르텐사이트 5-10%를 포함하는 라인파이프용 강판을 제공한다.

상기 페라이트의 평균 유효 결정립 크기가 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 베이나이트의 평균 유효 결정립 크기가 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 도상마르텐사이트의 평균 유효 결정립 크기가 4㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명은 다른 구현례로서, 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.10%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.02~0.07%, 바나듐(V): 0.08% 이하, 니켈(Ni): 0.1~0.4%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.3%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 1150~1250℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 슬라브를 1100-1140℃에서 추출하는 단계; 상기 추출된 슬라브를 압연하여 Tnr-10℃~Tnr+20℃에서 종료하는 재결정역 압연단계; 상기 재결정역 압연된 강판을 Tnr-160℃~Tnr-130℃에서 미재결정역 압연을 수행하는 미재결정역 압연단계; 상기 미재결정역 압연된 강판을 Ar3-60℃~Ar3-40℃에서 15℃/s 이상의 냉각속도로 냉각을 개시하는 단계; 및 상기 강판의 냉각을 Ms-70℃~Ms-50℃에서 정지하는 단계를 포함하는 라인파이프용 강판의 제조방법을 제공한다.

상기 재결정역 압연단계의 평균 압하율은 10% 이상인 것이 바람직하다.

상기 미재결정역 압연을 개시하는 단계의 누적압하율은 73~80%인 것이 바람직하다.

상기 미재결정역 압연은 Ar3-10℃~Ar3+20℃에서 종료하는 것이 바람직하다.

상기 강판의 냉각 정지 후에는 강판을 상온으로 공냉 또는 방냉시키는 것이 바람직하다.

본 발명을 통하여 취성파괴 전파저항성이 우수하고, 보증온도 -20℃이하에서 90%이상의 DWTT 연성파면율을 확보하고 동시에 85% 이하의 저항복비 특성을 갖는 항복강도 70ksi급 극후물 라인파이프용 강판을 제공할 수 있다.

본 발명은 중심편석을 일으키는 불순물의 함량을 최소화하고, 미세조직은 페라이트 50~65%, 베이나이트 30-40% 및 도상마르텐사이트 5-10%로 제어하며, 그 결정립을 미세하게 제어함으로써, 고 DWTT 특성 및 저항복비 특성을 동시에 갖는 극후물 라인파이프용 강판 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

DWTT 특성은 강재의 유효 결정립 크기와 연관성이 있는데, 유효 결정립 크기는 고경각입계를 갖는 결정립들의 크기로 정의되며, 균열이 개시되어 전파할 때 균열은 유효 결정립계에서 진전 경로가 바뀌게 된다. 따라서 유효 결정립도가 미세화될수록 균열의 전파저항성은 증가하게 된다. 또한, 후물재의 경우 중심편석이 발생하기 쉬운데, 이러한 중심편석은 균열의 개시점으로 작용할 수 있고, 균열의 전파 저항성이 낮아 균열이 쉽게 진전하므로, 중심편석을 발생시킬 수 있는 불순물을 최소화하여야 한다.

이하, 본 발명 강판의 성분계 및 조성범위에 대하여 먼저 설명한다.

탄소(C): 0.04~0.10중량%

탄소는 강의 강도를 향상시키는데 가장 효과적인 원소이나, 지나치게 다량 첨가될 경우에는 오히려 용접성, 성형성 및 인성 등을 저하시킬 수 있다. 탄소의 함량이 0.04중량% 미만인 경우에는 탄소의 함량이 너무 낮아 원하는 강도를 얻기 어려워 고가의 합금원소를 추가적으로 포함하여야 원하는 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 0.10중량%를 초과하는 경우에는 탄소의 함량이 너무 높아 상술한 바와 같이, 용접성, 성형성 및 인성이 저하되는 문제점이 있다.

실리콘(Si): 0.05~0.50중량%

실리콘은 용강을 탈산시키는 탈산제 역할을 하고, 고용강화 원소로 사용된다. 실리콘의 함량이 0.05중량% 미만인 경우에는 용강의 탈산이 충분하지 못하여 인성이 저하될 수 있다. 그러나, 0.50중량%를 초과하는 경우에는 열간압연시 실리콘에 의한 붉은 스케일이 형성되어 강판 표면 형상이 매우 열악해지고 용접부 인성이 저하된다.

망간(Mn): 1.4~2.0중량%

망간은 고용강화 효과로 인하여 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 망간은 1.4중량% 이상 포함되어야 소입성의 증가효과와 항복강도 80ksi급 강재에서 요구하는 고강도를 얻을 수 있다. 그러나, 2.0중량%를 초과하는 경우에는 제강공정에서 슬라브를 주조할 때 두께 중심부에 편석이 발생하여 최종 생성물의 용접성을 해칠 수 있다.

알루미늄(Al): 0.01~0.05중량%

알루미늄은 실리콘과 함께 제강단계에서 탈산제로 첨가되고, 고용강화에 의하여 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 알루미늄이 0.01중량% 미만으로 포함되는 경우 상술한 탈산효과가 불충분하여 인성이 저하된다. 그러나, 0.05중량%를 초과하는 경우에는 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

티타늄(Ti): 0.005~0.02중량%

티타늄은 강의 응고단계에서 N과 결합하여 TiN 석출물을 형성함으로써, 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하며, 최종 조직의 입도를 미세화시켜 강의 인성을 향상시킬 수 있다. 티타늄의 함량이 0.005중량% 미만인 경우에는 TiN 석출물이 불충분하여 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하기 어렵다. 그러나, 0.02%를 초과하는 경우에는 통상 용질 Ti가 과다하게 존재하여 슬라브 가열시 TiN이 조대하게 석출되어 입도 미세화에 적절하지 못하다.

질소(N): 0.002~0.01중량%

질소는 강 중에 고용되었다가 석출되어 강의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 이러한 고용강화 효과는 탄소보다 크다. 강 중에 질소가 존재하면 인성이 저하된다고 알려져 있다. 그러나, 본 발명에서는 적정량의 질소를 이용하여 티타늄과 반응시켜 TiN을 형성하여 슬라브의 재가열과정에서 결정립 성장을 억제하도록 제어한다. 질소의 함량이 0.002중량% 미만인 경우에는 TiN 석출물의 함량이 적어 결정립 성장을 억제하는 효과가 그리 크지 않다. 반면에, 질소의 함량이 0.01중량%를 초과하는 경우 질소는 고용질소로 존재하여 인성을 크게 저하시키는 문제가 있다.

니오븀(Nb): 0.02~0.07중량%

니오븀은 결정립을 미세화시키는데 매우 유용한 원소이고, 고강도 조직인 침상페라이트 또는 베이나이트의 형성을 촉진시켜 강도를 향상시키는데 효과적인 원소이다. 0.02중량% 미만으로 첨가되는 경우 상기와 같은 효과가 미미하다. 그러나, 0.07중량%를 초과하는 경우에는 용접성을 저하시킬 수 있다.

바나듐(V): 0.08중량% 이하

바나듐은 탄소와 반응하여 V(C,N)석출물을 형성하고, 상기 석출물에 의하여 석출강화 및 소입성을 향상시킬 수 있다. 다만, 0.08중량% 이상으로 포함되는 경우에는 용접성 및 인성이 저하될 수 있다.

칼슘(Ca): 0.0005~0.004중량%

칼슘은 MnS 비금속 개재물을 구상화하는데 유용한 원소로서, 상기 MnS 개재물 주위에서의 균열 생성을 억제할 수 있다. 칼슘의 함량이 0.0005중량% 미만인 경우 MnS 개재물의 구상화 효과가 나타나지 않는다. 그러나, 그 함량이 0.004중량%를 초과하는 경우에는 오히려 CaO계 개재물이 다량 생성되어 충격인성을 저하시킨다.

니켈(Ni): 0.1~0.4중량%

니켈은 강도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있는 원소로서, 본 발명에서는 후물재의 강도 및 취성파괴정지 특성을 향상시키는 역할을 한다. 니켈의 함량이 0.1중량% 미만인 경우에는 상기와 같은 효과가 미미하다. 그리고 니켈은 매우 고가의 원소이므로, 상기와 같은 효과가 있음에도 불구하고 첨가량을 무조건 증가시키는 것은 바람직하지 못하다. 왜냐하면, 가격대비 강도 및 인성 향상효과가 상대적으로 적기 때문이다. 따라서, 가격과 강도 및 인성향상 효과를 고려하여 그 상한은 0.4중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

몰리브덴(Mo): 0.05~0.3중량%

몰리브덴은 강의 강도를 향상시키는데 유용한 원소이다. 다만, 0.05중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 강도 향상 효과가 미미하다. 그리고, 0.3중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 후물재 중심부에 조대한 베이나이트와 도상 마르텐사이트(MA)조직을 형성하여 DWTT특성을 저하시킬 수 있다. 다만, 몰리브덴은 고가의 원소이고 그 함량이 높아지면 용접성이 저하되므로, 그 상한을 0.1중량%로 한정하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다. 다만, 그 중 인 및 황은 일반적으로 많이 언급되는 불순물이기 때문에 이에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

인(P): 0.015중량% 이하

인은 강제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, 상술한 바와 같이 본 발명에서 인의 함량을 최대한 낮게 제어하여야 한다. 인이 첨가되면 강판의 중심부에 편석되고 균열 개시점 또는 진전 경로로 이용될 수 있다. 이론상 인의 함량을 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 첨가될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 인의 함량의 상한은 0.015중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

황(S): 0.005중량% 이하

황은 강제조시 불가피하게 함유되는 원소이며, 비금속개재물을 형성하여 강의 인성 및 강도를 저하시키고 특히, 극저온상태에서 취성 파괴 정지 특성을 확보하기 위하여 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하며, 이론상 황의 함량을 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 첨가될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 황의 함량의 상한은 0.005중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

상술한 성분계를 가지는 강판으로서, 취성파괴 전파 저항성이 우수하고 DWTT 역파면 저항성이 우수하고 동시에 저항복비를 갖는 강판이 되기 위한 바람직한 조건으로 강판의 미세조직에 대하여 한정할 필요가 있다.

본 발명에서는 취성파괴 전파 저항성이 우수하고 DWTT 역파면 저항성이 우수하고 동시에 저항복비를 갖도록 하기 위해서, 강판의 미세조직은 면적분율로, 페라이트 50~65%, 베이나이트 30-40% 및 도상마르텐사이트 5-10%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 페라이트의 평균결정립 크기는 10㎛ 이하로, 상기 베이나이트의 평균결정립 크기는 20㎛ 이하로, 그리고 상기 도상마르텐사이트의 평균결정립 크기는 4㎛ 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 결정립의 크기가 작을 수록 균열의 진전 경로가 변경되어 균열의 전파저항성은 증가하게 된다.

상술한 성분계를 가지며 내부조직 조건을 충족하는 강판은 보증온도 -20℃ 이하에서 90% 이상의 DWTT 연성파면율을 확보하고, 동시에 85% 이하의 저항복비 특성을 갖는 것으로서, 본 발명에서 목적하는 성질을 모두 충족하는 강판이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 충족하는 강을 제조하기 위하여 본 발명자들에 의해 도출된 가장 바람직한 방법에 대하여 아래에서 설명한다.

본 발명의 제조방법은 개략적으로는 본 발명의 강 조성을 갖는 슬라브를 가열한 후, 상기 가열된 슬라브를 오스테나이트 재결정역 압연 및 오스테나이트 미재결정역 압연을 실시한 후 15℃/s 이상의 냉각속도로 가속냉각한 다음 냉각정지한다.

이하, 각 단계별 상세한 조건에 대하여 설명한다.

슬라브 재가열단계

열간압연전 슬라브를 1150℃ 이상으로 재가열하여 NbC가 용해되어 Nb 원자 상태로 존재하도록 해야 한다. 재가열온도가 1250℃를 초과하는 경우에는 재가열시 조대한 TiN 석출물이 형성되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 슬라브 재가열 단계의 온도범위는 1150~1250℃로 한정하는 것이 바람직하다. 더불어, 재가열된 슬라브는 균열대에서 1100-1140℃로 유지한 후 추출한다. 슬라브 추출온도가 1100℃미만인 경우에는 압연성 등 작업성이 용이하지 않을 수 있으며, 1140℃를 초과하는 경우에는 작업성은 용이하나 입도제어가 잘 이루어지지 않으므로, 슬라브 추출온도를 1100-1140℃로 관리하는 것이 바람직하다.

압연단계

강판의 저온인성을 향상시키기 위하여 오스테나이트 결정립을 미세한 크기로 제어하는 것이 바람직하다. 이는 압연온도 및 압하율을 제어함으로써 가능하다. 본 발명에서 압연은 두 가지 온도영역에서 실시하는 것이 바람직한데, 상기 두 온도영역에서 재결정 거동이 상이하므로 그 조건도 각각 설정하는 것이 바람직하다.

재결정역 압연단계

상기 추출된 슬라브를 압연하여 Tnr-10℃~Tnr+20℃에서 종료하는 것이 바람직하다. 여기서 Tnr 온도는 오스테나이트의 재결정역이 정지되는 온도를 말하는 것으로서, Tnr= 887 + (464*C) + ((6445*Nb) - (644*SQRT(Nb))) + ((732*V) - (230*SQRT(V))) + (890*Ti) + (363*Al) - (357*Si) 로 도출해낼 수 있다. 재결정역 압연을 통하여 구 오스테나이트의 결정립을 미세화시킬 수 있다. 또한, 재결정역 압연시 평균 압하율은 10%이상으로 한정하는 것이 바람직하다. 평균압하율이 10% 미만인 경우에는 조대한 미재결정역 오스테나이트가 잔존하여 DWTT 특성을 크게 저하시킬 수 있다. 압연종료온도가 Tnr-10℃ 미만이거나 Tnr+20℃ 초과하는 경우에 조대한 미재결정역 오스테나이트가 잔존하여 DWTT 특성을 크게 저하시킬 수 있다.

미재결정역 압연단계

미재결정역 압연 개시온도는 Tnr-160℃~Tnr-130℃ 범위로 한정하는 것이 바람직하다. Ar3 온도는 오스테나이트가 페라이트로 변태되는 온도를 말하는 것이며, 이론상 Ar3 = 910-(273*C)-(74*Mn)-(57*Ni)-(16*Cr)-(9*Mo)-(5*Cu)로 도출해낼 수 있다. 압연개시온도가 Tnr-160℃ 미만이거나 Tnr-130℃를 초과하는 경우에는 조대한 페라이트 조직이 형성되는 문제점이 있다. 또한, 미재결정역 압연단계의 누적압하율은 73~80%로 한정하는 것이 바람직하다. 누적압하율이 80%를 초과하는 경우에는 재결정역 압연효과가 약화되어 조대한 미재결정 오스테나이트가 잔존한다. 반면에, 73% 미만인 경우에는 오스테나이트가 충분히 찌그러지지 않아 미세한 침상 페라이트와 등축 페라이트 조직을 얻을 수 없다. 미재결정역 압연종료온도는 Ar3-10℃ ~ Ar3+10℃ 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 미재결정역 압연종료온도가 Ar3+10℃를 초과하는 경우에는 미세한 등축 페라이트 조직의 분율이 낮아지고 조대한 침상 페라이트 조직의 분율이 증가된다.

냉각단계

상기 압연 종료 후 가속냉각을 실시한다. 냉각개시온도를 제어하는 것은 미세한 등축 페라이트의 형성에 중요한 요소이다. 본 발명에서 냉각개시온도는 Ar3-60℃ ~ Ar3-40℃ 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 냉각 개시온도가 Ar3-60℃ 미만이거나 Ar3-40℃를 초과하는 경우에는 페라이트 분율이 65%를 초과하게 되므로 DWTT 역파면 억제 효과가 약화된다. 냉각속도는 15℃/s 이상으로 제한하는 것이 바람직하다. 냉각속도는 특별히 한정되는 것은 아니지만 극후물재 특성상 적절한 상한이 존재할 수 있다. 냉각속도가 15℃/s 미만일 경우에는 등축 페라이트의 분율이 증가하고 결정립 크기가 조대해지므로 강도와 인성 모두 열화된다. 냉각종료온도는 Ms-70℃ ~ Ms-50℃ 범위로 한정하는 것이 바람직하다. Ms는 마르텐사이트 변태개시온도를 말하는 것으로서, 본 발명에서는 Ms = 561 - 474*(%C) - 33*(%Mn) - 17*(%Ni) - 17*(%Cr) - 21*(%Mo)로 도출해낼 수 있다. 냉각종료온도가 Ms-50℃를 초과하는 경우에는 페라이트 분율이 감소하여 강도가 크게 저하된다. 또한, 냉각 종료온도가 Ms-70℃ 미만일 경우에는 베이나이트 생성이 촉진되어 강도는 증가하나 인성이 열화된다.

공냉 또는 방냉단계

이후 추가적으로 공냉 또는 방냉을 통하여 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 극후물 판재는 저온에서도 파괴 전파저항성이 우수할 뿐만 아니라 DWTT 역파면 억제능이 탁월하여 저온 DWTT 특성 보증 해저용 70ksi급 극후물 라인파이프용 강판에 적합하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

실시예

하기 표 1에 기재된 성분계를 만족하는 슬라브를 하기 표 2에 기재된 제조조건에 따라 22mm 두께의 판재로 제조하였다. 상기와 같이 제조된 발명예 1 내지 3 및 비교예 4 내지 10에 대하여 DWTT 및 인장시험을 실시하였다. DWTT시험은 -20℃에서 실시하였으며, 각 시편에 대하여 노치부의 연성파면율을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 더불어, 발명예들과 비교예들의 압연재에 대해 광학현미경 분석을 실시하여 각 상들의 분율을 측정하여 표 3에 나타내었다. 아울러, Electron Backscatter Diffraction(EBSD) 분석을 수행하여 고경각입계를 갖는 유효결정립의 평균 크기를 측정하여 표 3에 나타내었다. 또한, 항복비, 항복강도 및 인장강도를 측정하여 하기 표 3에 함께 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 발명예 1 내지 발명예 3은 본 발명의 성분범위를 만족하는 강종 A, B, C를 사용하여 본 발명의 제조조건을 통해 압연 및 냉각한 것으로서, 10㎛ 이하의 평균 결정립크기를 갖는 약 50~65% 분율의 페라이트와 20㎛ 이하의 평균 결정립크기를 갖는 30~40% 분율의 베이나이트 그리고 4㎛ 이하의 평균 결정립크기의 도상마르텐사이트 복합 조직강을 보유한 강판이 제조되었으며, -20℃ DWTT 연성파면율 92~99%와 항복비 79~82%로 극한지 적용 라인파이프 강재의 보증물성을 만족하였다.

이에 비하여, 비교예 4 내지 비교예 10은 본 발명의 성분범위는 모두 만족하나 제조조건이 본 발명에서 제어하는 조건을 벗어난 경우로서, DWTT 특성 혹은 항복비 특성이 모두 열위한 실적을 보였다.

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.04~0.10%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.02~0.07%, 바나듐(V): 0.08% 이하, 니켈(Ni): 0.1~0.4%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.3%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직은 면적분율로, 페라이트 50~65%, 베이나이트 30-40% 및 도상마르텐사이트 5-10%를 포함하는 라인파이프용 강판.
제 1항에 있어서, 상기 페라이트의 평균 유효 결정립 크기가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판.
제 1항에 있어서, 상기 베이나이트의 평균 유효 결정립 크기가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판.
제 1항에 있어서, 상기 도상마르텐사이트의 평균 유효 결정립 크기가 4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판.
중량%로, 탄소(C): 0.04~0.10%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.02~0.07%, 바나듐(V): 0.08% 이하, 니켈(Ni): 0.1~0.4%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.3%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 1150~1250℃에서 가열하는 단계;
상기 가열된 슬라브를 1100-1140℃에서 추출하는 단계;
상기 추출된 슬라브를 압연하여 Tnr-10℃~Tnr+20℃에서 종료하는 재결정역 압연단계;
상기 재결정역 압연된 강판을 Tnr-160℃~Tnr-130℃에서 미재결정역 압연을 수행하는 미재결정역 압연단계;
상기 미재결정역 압연된 강판을 Ar3-60℃~Ar3-40℃에서 15℃/s 이상의 냉각속도로 냉각을 개시하는 단계; 및
상기 강판의 냉각을 Ms-70℃~Ms-50℃에서 정지하는 단계
를 포함하는 라인파이프용 강판의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 재결정역 압연단계의 평균 압하율은 10% 이상인 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 미재결정역 압연단계의 누적압하율은 73~80%인 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 미재결정역 압연은 Ar3-10℃~Ar3+20℃에서 종료하는 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 강판의 냉각 정지 후에는 강판을 상온으로 공냉 또는 방냉시키는 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강판의 제조방법.