KR20130134338A

KR20130134338A - 강재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130134338A
Application number: KR1020120057783A
Authority: KR
Inventors: 김민경; 김규태
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-10
Also published as: KR101377791B1

Abstract

제강 기준을 엄격히 적용함으로써 내수소 유기균열에 대한 저항을 보증할 수 있는 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강재는 탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

강재 및 그 제조 방법 {STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 강재 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강 기준을 엄격히 적용함으로써 내수소 유기균열에 대한 저항을 보증할 수 있는 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

황화수소(H₂S) 가스를 일정량 이상 함유하고 있는 가스나, 원유 수송에 사용되는 라인파이프용 강판은 수소유기균열에 취약하여 스위트 가스(Sweet gas), 오일(oil) 수송용 강판보다 청정도 관리가 엄격하게 적용되어야 한다.

황화수소(H₂S) 가스에 포함되어 있는 수소성분들은 강 내부로 침투하여 수소분자로 압력이 증가하고 산화물이나 MnS 등 개재물의 끝단을 기점으로 크랙을 발생시켜 파이프의 파단을 야기한다.

특히, MnS와 같은 연신된 개재물들은 상대적으로 낮은 수소압력에서도 크랙을 유발시키는 주요 결함들로 작용하므로, 제강 시 편석과 개재물을 발생시키는 인(P), 황(S)과 같은 불순물들을 최소화시키고, 칼슘(Ca) 첨가를 통해 CaS를 형성시킴으로써 개재물의 형상을 조절하는 공정이 필수적이다.

특히, TMCP(Thermo Mechanical control process)로 제조되는 고강도 강재의 경우 수소가 빠져나갈 시간이 더욱 더 적기 때문에 성분과 청정도 관리가 더욱 더 엄격해야 한다.

본 발명에 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0021273호(2010.02.04 공개)가 있으며, 상기 선행기술에는 고탄소 열연강판 및 그 제조방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 진공탈처리시 2 torr 이하의 진공도에서 10 ~ 30분 동안 실시함과 더불어, 100 ~ 140N㎥/hr의 유량으로 아르곤 가스를 취입함으로써, 제강시 용강의 교반 활동이 활발하게 일어나도록 유도하여 용강의 청정도를 향상시킬 수 있는 강재 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 만족하는 강재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법은 선철을 정련하여, 탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 용강을 형성하는 제강 단계; 상기 용강을 연속주조하여 강 슬라브를 형성하는 연주 단계; 상기 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1100 ~ 1200℃에서 재가열하는 슬라브 재가열 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 FRT(Finish Rolling Temperature) : 860 ~ 880℃ 조건으로 열간 압연하는 열간압연 단계; 및 상기 열간 압연된 강을 560 ~ 580℃까지 냉각하는 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재는 탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강재 및 그 제조 방법은 진공탈처리시 2 torr 이하의 진공도에서 10 ~ 30분 동안 실시함과 더불어, 100 ~ 140N㎥/hr의 유량으로 아르곤 가스를 취입함으로써, 제강시 용강의 교반 활동이 활발하게 일어나도록 유도하여 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 강재는 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 가지면서, CLR(Crack Length Ratio) : 13% 이하, CTR(Crack Thickness Ratio) : 4% 이하 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio) : 2% 이하를 만족할 수 있다.

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

본 발명의 특징과 이를 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과, 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해진다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위함이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

강재

본 발명에 따른 강재는 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 만족하는 것을 목표로 한다. 또한, 상기 강재는 CLR(Crack Length Ratio) : 13% 이하, CTR(Crack Thickness Ratio) : 4% 이하 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio) : 2% 이하를 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 강재는 탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 강재는 인(P) : 0.01 중량% 이하 및 황(S) : 0.001 중량% 이하가 포함되어 있을 수 있다.

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

탄소(C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가되며, 용접성에 가장 큰 영향을 미치는 원소이다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 탄소(C)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 강 중 탈산제로 작용하며, 강도 확보에 기여한다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 ~ 0.4 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘(Si)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.4 중량%를 초과할 경우에는 강재의 인성 및 용접성이 열화되는 문제가 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 인성을 열화시키지 않고 강도를 향상시키는데 유용한 원소이다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 1.3 ~ 1.6 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 망간(Mn)의 함량이 1.3 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.6 중량%를 초과할 경우에는 템퍼 취화(Temper Embrittlement) 감수성을 증대시키는 문제점이 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 고용강화에 기여하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 ~ 0.4 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 구리(Cu)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.4 중량%를 초과할 경우에는 강재의 열간가공성을 저하시키고, 용접후 재열균열(Stress Relief Cracking) 감수성을 높이는 문제점이 있다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 소입성을 향상시키면서 인성개선에 유효하다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.2 ~ 0.4 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 니켈(Ni)의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.4 중량%를 초과할 경우에는 강재의 냉간가공성을 저하시킨다. 또한 과다한 니켈(Ni)의 첨가는 강재의 제조 비용을 크게 상승시킨다.

칼슘(Ca)

칼슘(Ca)은 황(S)과의 높은 친화도를 가진다. 이를 통하여 칼슘의 첨가는 구형의 CaS를 형성시켜 강중의 황의 함량을 낮추고, 또한, MnS 개재물의 생성을 방해하여 가공성 향상에 기여한다.

상기 칼슘(Ca)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.001 ~ 0.003중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘(Ca)의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우, 그 첨가효과가 불충분하다. 반대로, 칼슘(Ca)의 함량이 0.003 중량%를 초과할 경우 과도한 CaS가 생성되거나, 또는 원하지 않는 CaO가 생성되는 문제점이 있다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로 강도 향상에 기여한다. 또한 크롬은 δ페라이트영역을 확대하고, 아포정(hypo-peritectic)역을 고탄소 측으로 이행시켜 슬라브 표면품질을 개선하는 역할을 한다.

상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 크롬(Cr)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우에는 용접 열영향부(HAZ) 인성 열화를 초래하는 문제점이 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.

니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01 ~ 0.04 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 강재의 용접성을 저하시키며, 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 강도 및 인성의 향상에 기여하며, 또한 상온이나 고온에서 안정된 강도를 확보하는데 기여한다.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.05 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 몰리브덴 첨가에 따른 강도 및 인성의 향상 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.15 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 용접성을 저하시킴과 동시에 탄화물의 석출에 의하여 항복비를 상승시키는 문제점이 있다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 0.006 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강판의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강재 전체 중량의 0.006 중량% 이하로 제한하였다.

수소(H)

수소(H)는 불가피한 불순물로써, 슬라브 재가열전에 실시되는 진공탈가스 처리를 통하여 그 첨가량을 극소량으로 제한하는 것이 바람직하다. 이때, 수소(H)의 함량이 2.0ppm을 초과하여 다량 함유될 경우에는 황과의 반응으로 H₂S를 다량 생성하여 수소유기균열(hydrogen induced crack : HIC)을 일으켜 강재를 파단시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 수소(H)의 함량을 강재 전체 중량의 2.0ppm 이하로 제한하였다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

그러나, 인(P)은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강재 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해한다. 특히, 상기 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 응력부식균열에 대한 저항성을 악화시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 강재 전체 중량의 0.001 중량% 이하로 제한하였다.

강재 제조 방법

도 1을 참조하면, 도시된 강재 제조 방법은 제강 단계(S110), 연주 단계(S120), 슬라브 재가열 단계(S130), 열간압연 단계(S140) 및 냉각 단계(S150)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S130)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위하여 슬라브 재가열 단계(S130)를 실시하는 것이 더 바람직하다.

제강

제강 단계(S110)에서는 선철을 정련하여, 탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 용강을 형성한다.

이때, 상기 용강에는 인(P) : 0.01 중량% 이하 및 황(S) : 0.001 중량% 이하가 포함되어 있을 수 있다.

상기 제강 단계(S110)에서, 진공탈처리는 2 torr 이하의 진공도에서 10 ~ 30분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 2 torr를 초과하는 진공도에서 10분 미만으로 진공탈처리가 실시될 경우에는 수소 함량을 극소로 제어하는 것이 어려워 잔류 수소로 인한 기공이 다량 생성되는 문제를 야기할 수 있다. 반대로, 2 torr 이하의 진공도에서 30분을 초과하여 진공탈처리가 실시될 경우에는 더 이상의 효과 없이 공정비용 및 시간만을 증가시키므로 경제적이지 못하다.

여기서, 상기의 합금 원소 중 실리콘(Si)을 탈산제로 이용하여 용강의 온도저하를 막고 산화성 개재물을 일시에 발생시킨 후, 응집 및 합체시켜 상기 개재물의 크기를 조대화시켜 부상 속도가 증가되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제강 단계에서, 100 ~ 140N㎥/hr의 유량으로 아르곤 가스를 취입하는 것이 바람직하다. 이러한 아르곤 가스는 제강시 교반 활동이 활발하게 일어나도록 유도하기 위한 목적으로 취입하게 된다. 이때, 아르곤 가스의 취입량이 100N㎥/hr 미만일 경우에는 아르곤 가스의 취입량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 아르곤 가스의 취입량이 140N㎥/hr를 초과할 경우에는 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용만을 상승시키므로 경제적이지 못하다.

한편, 탈산제로 실리콘(Si)과 더불어 알루미늄(Al)을 이용할 경우, AlN, Al₂O₃ 등이 피닝 효과(pinning effect)를 일으키는 데 기인하여 오스테나이트 입자 사이즈가 미세화되어 크립(creep) 저항성, 즉 일정한 응력이 주기적으로 가해졌을 때 강도 파괴 인성 등이 저하되는 현상이 감소되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 실리콘(Si)을 단독 탈산제로 이용함으로써, 오스테나이트 입자 사이즈(austesnite grane size)의 평균 직경을 100㎛ 이상으로 확보하는 것을 통하여 개재물의 부상속도를 증가시켜 부유물인 슬래그만을 제거할 수 있다.

연주

연주 단계(S120)에서는 제강 단계(S110)를 거친 상기의 조성으로 정련된 용강을 주형에 주입하여 일정한 모양으로 만들고 연속주조기를 통과하면서 냉각 및 응고시켜 연속적으로 일정한 크기로 절단하여 플레이트 형상의 강 슬라브를 형성한다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S130)에서는 연속주조에 의하여 형성된 강 슬라브를 재가열한다. 이때, 슬라브 재가열 통하여, 연속주조시 편석된 성분을 재고용할 수 있다.

이때, 슬라브 재가열 단계(S130)에서 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature: SRT)는 1100 ~ 1200℃로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1100℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 그레인 사이즈가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S140)에서는 재가열된 강 슬라브를 FRT(Finish Rolling Temperature) : 860 ~ 880℃ 조건으로 열간 압연한다.

이때, 마무리 열간압연온도(Finish Rolling Temperature : FRT)가 860℃ 미만으로 실시될 경우에는 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FRT)가 880℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태후 페라이트 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않으며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다.

이때, 열간압연은 누적압하율이 40 ~ 50%가 되도록 실시될 수 있다. 상기 누적압하율이 40% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 강도 및 충격인성의 편차가 심하게 발생할 수 있다. 반대로, 누적압하율이 50%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.

냉각

냉각 단계(S150)에서는 열간 압연된 강을 560 ~ 580℃까지 냉각한다.

본 발명에서 냉각 과정은 열간 압연된 강을 수냉 등의 강제 냉각 방식으로 560 ~ 580℃까지 냉각함으로써, 강판의 결정립 성장을 억제하여 미세한 페라이트 결정립을 가지는 기지 조직을 형성시키면서 저온상 조직을 확보하기 위한 목적으로 실시된다.

본 단계에서, 냉각종료온도가 560℃ 미만일 경우에는 강의 제조비용이 증가하며, 충분한 강도를 확보할 수 있으나, 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각종료온도가 580℃를 초과할 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

또한, 본 단계에서, 냉각 속도는 7 ~ 12℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 냉각 속도가 7℃/sec 미만일 경우에는 충분한 강도 및 인성 확보가 어렵다. 반대로, 냉각 속도가 12℃/sec를 초과할 경우에는 냉각 제어가 어려우며, 과도한 냉각으로 경제성이 저하될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법은 진공탈처리시 2 torr 이하의 진공도에서 10 ~ 30분 동안 실시함과 더불어, 100 ~ 140N㎥/hr의 유량으로 아르곤 가스를 취입함으로써, 제강시 용강의 교반 활동이 활발하게 일어나도록 유도하여 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 강재는 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 항복비(YR) : 90% 이하를 가지면서, CLR(Crack Length Ratio) : 13% 이하, CTR(Crack Thickness Ratio) : 4% 이하 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio) : 2% 이하를 만족할 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 1의 조성과 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들을 제조하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대하여 인장시험을 수행하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2] (단위 : 중량%)

[표 3]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조되는 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 CLR(Crack Length Ratio) : 13% 이하, CTR(Crack Thickness Ratio) : 4% 이하 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio) : 2% 이하를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 칼슘(Ca), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)이 첨가되지 않으며, 망간(Mn)의 함량이 과도하게 첨가되며, 알루미늄(Al)이 더 첨가되고, 진공탈처리 시간, 아르곤가스 취입량, 마무리 열간압연온도, 냉각종료온도 및 냉각 속도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어하는 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 인장강도(TS), 항복점(YP) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나, CLR(Crack Length Ratio), CTR(Crack Thickness Ratio) 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio)이 목표값을 벗어나는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 칼슘(Ca), 니오븀(Nb) 및 몰리브덴(Mo)이 첨가되지 않으며, 망간(Mn)의 함량이 과도하게 첨가되며, 알루미늄(Al)이 더 첨가되고, 진공탈처리 시간, 아르곤가스 취입량, 마무리 열간압연온도, 냉각종료온도 및 냉각 속도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어하는 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우 역시, 인장강도(TS), 항복점(YP) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나, CLR(Crack Length Ratio), CTR(Crack Thickness Ratio) 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio)이 목표값을 벗어나는 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 : 제강 단계
S120 : 연주 단계
S130 : 슬라브 재가열 단계
S140 : 열간압연 단계
S150 : 냉각 단계

Claims

선철을 정련하여, 탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 용강을 형성하는 제강 단계;
상기 용강을 연속주조하여 강 슬라브를 형성하는 연주 단계;
상기 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1100 ~ 1200℃에서 재가열하는 슬라브 재가열 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 FRT(Finish Rolling Temperature) : 860 ~ 880℃ 조건으로 열간 압연하는 열간압연 단계; 및
상기 열간 압연된 강을 560 ~ 580℃까지 냉각하는 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 용강에는
인(P) : 0.01 중량% 이하 및 황(S) : 0.001 중량% 이하가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제강 단계시,
진공탈처리는 2 torr 이하의 진공도에서 15 ~ 30분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 제강 단계시,
100 ~ 140N㎥/hr의 유량으로 아르곤 가스를 취입하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 냉각 단계에서,
상기 냉각은 7 ~ 12℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
탄소(C) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 1.3 ~ 1.6 중량%, 구리(Cu) : 0.1 ~ 0.4 중량%, 니켈(Ni) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 칼슘(Ca) : 0.001~0.003%, 크롬(Cr) : 0.1 ~ 0.3 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.04 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.05 ~ 0.15 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
인장강도(TS) : 550 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 450 ~ 600MPa 및 연신율(EL) : 27% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 강재.
제6항에 있어서,
상기 강재는
인(P) : 0.01 중량% 이하 및 황(S) : 0.001 중량% 이하가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 강재.
제6항에 있어서,
상기 강재는
CLR(Crack Length Ratio) : 13% 이하, CTR(Crack Thickness Ratio) : 4% 이하 및 CSR(Crack Sensitivity Ratio) : 2% 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 강재.