KR20130023717A

KR20130023717A - 후 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130023717A
Application number: KR1020110086671A
Authority: KR
Inventors: 박재선; 박규협; 이동진
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-03-08

Abstract

인장강도 500MPa급을 만족하면서 두께 중심부에서의 -40℃의 저온에서 300J 이상의 우수한 충격에너지를 갖는 후 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 후 강판 제조 방법은 탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1100 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계; 상기 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에서 2차 압연하는 단계; 및 상기 2차 압연된 판재를 450 ~ 600℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

후 강판 및 그 제조 방법{THICK STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE THICK STEEL SHEET}

본 발명은 후 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 두께 중심부에서의 저온 충격특성이 우수한 인장강도 500MPa급의 후 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

해양구조용 후 강판은 사용 환경에 따라 충격인성 보증 온도가 0 ~ -60℃로 다양하게 요구되고 있다. 특히, 40mm 이상의 후물재에서는 소재의 두께 중심부에서의 저온 충격인성이 안정적으로 확보되어야 하나, 대략 80mm 이상의 극후물재의 경우에는 합금성분, 압연 및 냉각 제어를 통하여 두께 중심부의 미세조직을 적절히 제어함으로써 저온 충격인성을 안정적으로 확보하는데 많은 어려움이 따르고 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0643361호(2006.10.31. 등록)가 있다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어로 두께 중심부의 미세조직을 제어함으로써, 표면과 두께 중심부의 저온 충격인성이 균일한 인장강도 500MPa급의 후 강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 448 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa를 가지면서도, -40℃에서의 충격에너지가 300J 이상을 갖는 후 강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후 강판 제조 방법은 탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1100 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계; 상기 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에서 2차 압연하는 단계; 및 상기 2차 압연된 판재를 450 ~ 600℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 슬라브 판재에는 인(P) : 0.012 중량% 이하 및 황(S) : 0.003 중량% 이하가 포함되어 있을 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후 강판은 탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 448 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa을 갖는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 강판은 인(P) : 0.012 중량% 이하 및 황(S) : 0.003 중량% 이하를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 후 강판 및 그 제조 방법은 합금 성분 및 공정 조건을 적절히 조절함으로써, 인장강도(TS) : 448 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa를 가지면서도, -40℃에서의 충격에너지가 300J 이상을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 후 강판은 인장강도 500MPa급을 가지면서도 표면뿐만 아니라 두께 중심부에서의 저온 충격인성이 우수하므로, 선박 구조물 등으로 널리 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후 강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.
도 3은 실시예 2에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.
도 4는 실시예 3에 따라 제조된 시편의 1/4 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.
도 5는 실시예 3에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 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 후 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

후 강판

본 발명에 다른 후 강판은 인장강도(TS) : 448 MPa 이상, 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa 및 -40℃에서의 충격에너지 : 300J 이상을 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 후 강판은 탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.

또한, 상기 강판은 인(P) : 0.012 중량% 이하 및 황(S) : 0.003 중량% 이하를 포함할 수 있다.

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

탄소(C)

본 발명에서 탄소(C)는 강판의 강도를 확보하기 위해 첨가된다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.065 ~ 0.095 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 탄소(C)의 함량이 0.065 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 제2상 조직의 분율이 저하되어 강도가 낮아지는 문제가 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.095 중량%를 초과할 경우에는 강판의 강도는 증가하나 저온 충격인성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한 실리콘은 고용강화 효과도 가진다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.15 ~ 0.25 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 실리콘(Si)의 함량이 0.15 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.25 중량%를 초과할 경우에는 강판 표면에 비금속 개재물을 과다 형성하여 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서, Ar₃점을 낮추어 제어압연 온도 영역을 확대시킴으로써 압연에 의한 결정립을 미세화시켜 강도 및 인성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 1.4 ~ 1.6 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 망간(Mn)의 함량이 1.4 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 제2상 조직의 분율이 저하되어 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.6 중량%를 초과할 경우에는 강에 고용된 황을 MnS로 석출하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.05 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 알루미늄(Al)의 함량이 0.02 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 탈산 효과가 미흡할 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.05 중량%를 초과할 경우에는 비금속 개재물인 Al₂O₃를 형성하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.

니켈(Ni)

본 발명에서 니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2 ~ 0.4 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 니켈(Ni)의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.4 중량%를 초과할 경우에는 적열취성을 유발하는 문제가 있다.

티타늄(Ti)

본 발명에서 티타늄(Ti)은 슬라브 재가열시 TiN을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여, 강판의 조직을 미세화하는 역할을 한다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.02 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 티타늄(Ti)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.02 중량%를 초과할 경우에는 TiN 석출물이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되는 문제가 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능 및 저온 충격인성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.25 ~ 0.35 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 구리(Cu)의 함량이 0.25 중량% 미만일 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.35 중량%를 초과할 경우에는 고용 한도를 초과하기 때문에 더 이상의 강도 증가에 기여하지 못하며, 적열취성을 유발하는 문제가 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강판의 강도와 저온인성을 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.03 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.03 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 강판의 용접성을 저하시킨다. 또한, 니오븀의 함량이 0.03 중량%를 초과할 경우, 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

질소(N)

본 발명에서 질소(N)는 불가피한 불순물로, AlN, TiN 등의 개재물을 형성시켜 강판의 내부 품질을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명에서 질소(N)는 극소량으로 제어하는 것이 바람직하나, 이 경우 제조 비용이 증가하고 관리의 어려움이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강판 전체 중량의 50ppm 이하로 제한하였다.

인(P), 황(S)

인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 저온 충격인성을 저하시키는 대표적인 원소로서 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강판 전체 중량의 0.012 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)은 상기 인(P)과 함께 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS를 형성하여 저온 충격인성을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 강판 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하였다.

후 강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후 강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 후 강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 1차 압연 단계(S120), 2차 압연 단계(S130) 및 냉각 단계(S140)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위하여 슬라브 재가열 단계(S110)를 실시하는 것이 더 바람직하다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열한다.

상기 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다.

이때, 본 단계에서 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature: SRT)는 1100 ~ 1200℃로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1100℃ 미만일 경우에는 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 또한, Nb계 석출물인 NbC, NbN 등의 고용 온도에 이르지 못해 열간압연 시 미세한 석출물로 재석출되지 못하여 오스테나이트의 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1200℃를 초과할 경우에는 Ti 석출물(TiN)이 고용되어 오스테나이트 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어 제조되는 강판의 강도 및 저온인성 확보가 어려운 문제점이 있다.

1차 압연 및 2차 압연

1차 압연 단계(S120)에서는 재가열된 슬라브 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연한다. 1차 압연은 오스테나이트 재결정 영역에 해당하는 930 ~ 970℃에서 실시될 수 있다.

만일, 1차 압연의 종료온도가 930℃ 미만으로 실시될 경우에는 혼립조직이 형성될 우려가 높아, 최종 페라이트 결정립 크기의 불균일을 초래하여 저온인성을 저해할 수 있다. 반대로, 2차 압연의 종료온도가 970℃를 초과하여 실시될 경우에는 충분한 압하율을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

1차 압연의 압하율은 2차 압연의 누적 압하율에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 압연전 판재의 두께가 100mm, 제어압연 종료 후 두께가 40mm이고, 2차 압연의 누적압하율이 50%인 경우, 1차 압연 후의 판재 두께는 80mm가 되어야 한다(80mm→40mm). 따라서, 1차 압연의 압하율은 20%(100mm→80mm)가 된다.

2차 압연 단계(S130)에서는 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에서 2차 압연한다. 이때, 2차 압연은 제어 압연이 적용되도록 복수의 압연 패스를 이용할 수 있다.

이때, 2차 압연의 종료온도는 750 ~ 850℃로 실시하는 것이 바람직하다. 2차 압연의 종료온도는 강도 및 저온인성에 밀접한 연관성을 갖는다. 만일, 2차 압연의 종료온도가 750℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 2차 압연의 종료온도가 850℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

이때, 2차 압연은 미재결정 영역에서의 누적압하율이 50 ~ 60%가 되도록 실시될 수 있다. 만일, 2차 압연의 누적압하율이 50% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 중심부의 조직이 조대화되어 저온 충격 특성이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 2차 압연의 누적압하율이 60%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.

한편, 본 발명에서는 각 패스마다 충분한 압연이 이루어질 수 있도록, 각 패스당 평균 압하율은 10 ~ 30%가 되도록 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 각 패스당 평균 압하율을 10 ~ 30%로 실시하는 이유는 열간압연 중 강판으로 가해지는 스트레인이 두께 중심부까지 전달되어 오스테나이트 결정립은 재결정되지 않고 결정립내에 페라이트 핵생성 사이트인 변형대(deformation band)들이 많이 형성되어 냉각 중 보다 미세한 결정립을 형성시켜 극후물재의 두께 중심부의 우수한 저온 충격인성을 확보하기 위함이다.

만일, 각 패스당 평균 압하율이 10% 미만으로 실시될 경우에는 두께 중심부까지 스트레인이 충분히 가해지지 못하여 냉각 후 미세한 결정립을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 각 패스당 평균 압하율이 30%를 초과할 경우에는 압연기의 부하로 인하여 제조가 불가능해지는 문제가 있다.

냉각

냉각 단계(S140)에서는 2차 압연이 완료된 판재를 가속냉각 방식 등으로 냉각 종료 온도까지 냉각함으로써, 결정립 성장을 억제한다.

이때, 냉각 종료 온도는 450 ~ 600℃로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각 종료 온도가 450℃ 미만일 경우에는 저온변태조직이 다량 형성되어 저온 충격인성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 냉각 종료 온도가 600℃를 초과할 경우에는 조대한 미세조직 형성으로 인하여 강도 확보가 불충분해지는 문제가 있다.

한편, 냉각 단계(S140)에서 냉각속도는 3 ~ 8℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각 속도가 3℃/sec 미만으로 실시될 경우에는 강판의 두께 중심부의 결정립 성장이 촉진되어 강도 확보에 어려움이 따른다. 반대로, 냉각 속도가 8℃/sec를 초과할 경우에는 베이나이트 분율이 증가하여 강도는 증가하나, 저온 충격인성이 급격히 저하되는 문제가 있다.

냉각 단계(S140) 이후에는 상온까지 공냉이 진행될 수 있다.

상기의 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 후 강판은 1차 압연 및 2차 압연으로 실시되는 제어 압연시 오스테나이트 결정립내에 변형대가 형성되며, 그로 인해 오스테나이트 결정립내에 페라이트 핵생성 사이트를 다량 형성시켜 2차 압연 종료 후 미세한 결정립이 형성된다. 이후, 2차 압연이 종료되면, 450 ~ 600℃의 온도범위까지 3~8℃/sec의 속도로 가속 냉각한 후 상온까지 공냉을 실시함으로써, 결정립 성장을 억제하여 미세한 페라이트 결정립을 갖는 기지조직을 형성시키고, 2차상으로 미세한 베이나이트 조직을 형성시켜 고강도 및 저온 충격 특성이 우수한 재질을 확보할 수 있다.

따라서, 상기의 제조 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 후 강판은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 448 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa를 가지면서도, -40℃에서의 충격에너지가 300J 이상을 가질 수 있다.

또한, 상기의 제조 과정으로 제조되는 후 강판은 인장강도 500MPa급을 가지면서도 표면뿐만 아니라 두께 중심부에서의 저온 충격인성이 우수하므로, 선박 구조물 등으로 널리 활용될 수 있다.

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

표 1 및 표 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편을 제조하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편에 대하여 인장시험과 샤르피(charpy) 충격시험을 수행하였다.

[표 1](단위 : 중량%)

[표 2](단위 : 중량%)

[표 3]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편의 기계적 물성에 대한 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들은 목표값에 해당하는 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa, 인장강도(TS) : 448 MPa 이상을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 판두께가 20mm, 35mm인 실시예 1 및 2에 따라 제조된 시편의 경우, 두께 방향에 대한 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지가 302J 및 363J로 목표값을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

한편, 판두께가 83mm인 실시예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 두께 방향에 대한 1/4t 지점 및 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지가 353J 및 335J로 목표값을 모두 만족할 뿐만 아니라, 상호 간의 충격에너지의 편차가 50J 이하를 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 그 표면과 두께 중심부 간의 충격특성이 유사하다는 것을 알 수 있다.

반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니켈(Ni)이 다량 첨가되며, 망간(Mn), 알루미늄(Al), 니오븀(Nb) 및 질소(N)가 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어나고, 2차 압연 종료온도 및 미재결정 영역 누적압하율이 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)는 426MPa 및 521 MPa로 목표값을 만족하였으나, 두께 방향에 대한 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지가 297J로 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니켈(Ni)이 다량 첨가되며, 실리콘(Si), 알루미늄(Al) 및 질소(N)가 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어나고, 2차 압연 종료온도 및 냉각종료온도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우, 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)는 471MPa 및 554MPa로 목표값을 만족하였으나, 두께 방향에 대한 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지가 217J로 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니켈(Ni)이 다량 첨가되며, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 니오븀(Nb) 및 질소(N)가 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어나며, 2차 압연 종료온도, 미재결정 영역 누적압하율, 냉각종료온도 및 냉각속도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 비교예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)는 430MPa 및 539MPa로 목표값을 만족하였으나, 두께 방향에 대한 1/4t 지점과 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지가 180J 및 350J을 갖는 것을 알 수 있다.

이때, 비교예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 두께 방향에 대한 1/4t 지점 및 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지 상호 간의 편차가 50J을 초과하는 것으로 보아, 그 표면과 두께 중심부 간의 재질 편차가 심하다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이고, 도 3은 실시예 2에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 두께 중심부에서의 미세 조직이 치밀하게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이 결과, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 인장강도(TS) 500MPa급을 만족하면서도, -40℃의 저온에서도 충격에너지 : 300J 이상의 우수한 충격특성을 갖는 것을 알 수 있다.

또한, 도 4는 실시예 3에 따라 제조된 시편의 1/4 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이고, 도 5는 실시예 3에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 판두께가 83mm인 실시예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 두께 방향에 대한 1/4t 지점과 1/2t 지점에서의 미세 조직이 모두 치밀하게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이 결과, 실시예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 두께 방향에 대한 1/4t 지점과 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지가 유사한 값을 가지므로, 두께 방향의 재질이 균일하다는 것을 확인하였다.

반면, 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 인장강도 500MPa급 수준을 모두 만족하지만, 다른 합금 원소에 비해 고가인 니켈(Ni)이 다량 함유되어 있으므로, 제조비용이 상당히 증가하는 문제가 있고, 압연종료온도가 본 발명에서 제시하는 범위보다 상대적으로 낮기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 있다.

그리고, 76.2mm로 제조된 비교예 3에 따라 제조된 시편의 경우, 두께 방향에 대한 1/4t 지점과 1/2t 지점에서의 -40℃ 충격에너지 상호 간의 편차가 크다는 것을 알 수 있는바, 이로 인해 두께 방향의 재질이 균일하지 못하다는 것을 확인하였다.

위의 실험 결과를 토대로, 인장강도 500MPa급의 해양구조용 후 강판을 제조하는 데 있어서, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조되는 시편이 비교예 1 ~ 3에 따라 제조되는 시편에 비해 제조비용 및 생산성 측면에서 우위에 있으며, 재질 또한 동등 이상의 물성을 확보하는 것이 가능하다는 것을 확인하였다.

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 : 1차 압연 단계
S130 : 2차 압연 단계
S140 : 냉각 단계

Claims

탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1100 ~ 1200℃로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계;
상기 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에서 2차 압연하는 단계; 및
상기 2차 압연된 판재를 450 ~ 600℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브 판재에는
인(P) : 0.012 중량% 이하 및 황(S) : 0.003 중량% 이하가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 압연 단계에서,
1차 압연 종료온도는 930 ~ 970℃인 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 2차 압연 단계에서,
2차 압연은 미재결정 영역에서의 누적 압하율이 50 ~ 60%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 2차 압연 단계에서,
2차 압연 종료온도는 750 ~ 850℃인 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 냉각 단계에서,
냉각 속도는 3 ~ 8℃/sec인 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
탄소(C) : 0.065 ~ 0.095 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.25 중량%, 망간(Mn) : 1.4 ~ 1.6 중량%, 알루미늄(Al) : 0.02 ~ 0.05 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.02 중량%, 구리(Cu) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
인장강도(TS) : 448 MPa 이상 및 항복강도(YS) : 345 ~ 517 MPa을 갖는 것을 특징으로 하는 후 강판.
제7항에 있어서,
상기 강판은
인(P) : 0.012 중량% 이하 및 황(S) : 0.003 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판.
제7항에 있어서,
상기 강판은
-40℃에서의 충격에너지가 300J 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 후 강판.
제9항에 있어서,
상기 강판은
60mm 이상의 두께를 가지며, 1/2 두께 지점과 1/4 두께 지점에서 측정된 -40℃에서의 충격에너지 상호 간의 편차가 50 J 이하인 것을 특징으로 하는 후 강판.