KR20140017001A - 낮은 항복 인장 비 및 고인성을 갖는 강판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

낮은 항복 인장 비 및 고인성을 갖는 강판 및 이의 제조 방법 Download PDF

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시하이 지아오
시앙퀴안 유안
유샨 첸
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바오샨 아이론 앤 스틸 유한공사
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Abstract

본 발명은 하기 화학적 조성물을 중량으로 포함하고, C: 0.05-0.08%, Si: 0.15-0.30%, Mn: 1.55-1.85%, P≤0.015%, S≤0.005%, Al: 0.015-0.04%, Nb: 0.015-0.025%, Ti: 0.01-0.02%, Cr: 0.20-0.40%, Mo: 0.18-0.30%, N:≤0.006%, O≤0.004%, Ca: 0.0015-0.0050%, Ni≤0.40%, 여기서 상기 Ca/S 비는 ≥1.5이며, 다른 조성물은 철 (Ferrum) 및 불가피한 불순물인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판에 관한 것이다. 상기 강판은 1150-1220℃의 온도에서 연속 주조 슬라브 또는 빌릿을 가열하는 단계, 그 다음 ≥80%인 총 감소율 및 ≥850℃인 압연 최종 온도로 이를 다중-통과 압연시키는 단계; Bs-60℃로부터 Bs-100℃까지의 온도 범위에서 15-50℃/초의 속도로 압연된 강판을 급속히 수-냉시키는 단계, 그 다음 5-60초 동안 공-냉시키는 단계; 상기 냉각된 강판을 온라인 유도 가열로에 도입한 후, Bs+20℃로 1-10℃/초의 속도로 이를 가열시키는 단계, 40-60초동안 이를 템퍼링시키는 단계, 그 다음 상기 로 외부에서 이를 공-냉시키는 단계에 의해 제조된다. 상기 강판은 10-25mm의 두께, ≥500MPa의 항복 강도, ≤0.75의 항복-인장 비, ≥20%의 연신율 A50, ≥200J의 -60℃에서 Akv을 갖는다.

Description

낮은 항복 인장 비 및 고인성을 갖는 강판 및 이의 제조 방법 {STEEL PLATE WITH LOW YIELD RATIO HIGH TOUGHNESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 고인성 (toughness)를 갖는 열연 강판 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 500MPa의 항복 강도 (yield strength), 낮은 항복-인장 비 (yield-tensile ratio), 및 고인성을 갖는 강판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 강판은 낮은 항복-인장 비를 갖고, 이들로 만들어진 수송관은 큰 변형에 저항할 수 있고, 고-활성 지진 지역 (high-activity seismic area)에 채택된다.
일반적으로, 전통적인 오일 및 가스관은, 강관의 항복-인장 비가 통상적으로, 0.85 이상으로, 상대적으로 높고, 따라서, 이러한 타입의 강관은 고-활성 지진 지역에 사용된 수송관을 제조하는데 채택되지 않는 결과를 초래하는, Nb 합금 및 제어된 압연 (rolling)에 의해 만들어진다.
CN 101962733A호는 저비용 및 고인성을 갖는 X80 고-변형성 강관 (pipeline steel) 및 이의 제조 방법을 개시하고, 여기서 C: 0.02-0.08%, Si≤0.40%, Mn:1.2-2.0%, P≤0.015%, S≤0.004%, Cu≤0.40%, Ni≤0.30%, Mo:0.10-0.30%, Nb: 0.03-0.08%, Ti: 0.005-0.03%이며, 이의 기술은 함침 (soaking) 온도가 1200-1250℃이고, 재결정화 존 (zone)의 롤링 마감 온도는 1000-1050℃이며, 최종 롤링을 위한 롤링 출발 온도는 880-950℃이고, 이의 롤링 마감 온도는 780-850℃인 것으로 채택되며; 상기 강 (steel)은 Ar3 하에서 20-80℃ 온도로 1-3℃/초의 속도에서 두 단계로 공-냉되고 (air-cooled), 이에 의해 20-40% 페라이트 (ferrite)를 얻고; 페라이트 (20-40%) + 베이나이트 (bainite) + 마르텐사이트 (martensite) (1-3%)를 갖는 강판을 얻는, 250-450℃로 15-30℃/초의 속도에서 냉각된 층상 (laminar)의 항복 강도는 530-630MPa이고, 인장 강도는 660-800MPa이며, uEL은 ≥10%이고, 및 항복-인장 비는 ≤0.80이다. 상기 강판의 항복-인장 비 및 연신율 (elongation)과 같은 특성은 고-활성 지진 지역에서 사용된 수송관의 큰 변형의 저항에 대한 요구사항을 아직 충족할 수 없다.
따라서, 현재 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판은 큰 변형에 저항할 수 있는 고-활성 지진 지역에 사용되는 수송관을 제조하는데 필요하다.
본 발명의 목적은 500MPa 이상의 항복 강도, 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 파이프라인 강판을 제공, 특히 10-25mm의 두께를 갖는 강판을 제공하는 데 있다. 상기 타입의 강판은 고-활성 지진 지역 중에서 고-변형성 수송관으로 활용되는 강관 (steel pipes)을 만드는데 적절하다.
전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강판은 하기 화학적 조성물을 중량으로 포함하고: C: 0.05-0.08%, Si: 0.15-0.30%, Mn: 1.55-1.85%, P≤0.015%, S≤0.005%, Al: 0.015-0.04%, Nb: 0.015-0.025%, Ti: 0.01-0.02%, Cr: 0.20-0.40%, Mo: 0.18-0.30%, N:≤0.006%, O≤0.004%, Ca: 0.0015-0.0050%, Ni≤0.40%, 여기서 상기 Ca/S 비는 ≥1.5이며, 다른 조성물은 철 (Ferrum) 및 불가피한 불순물이다.
바람직하게는, Si는 0.16-0.29중량%이다.
바람직하게는, Mn는 1.55-1.8중량%이다.
바람직하게는, N은 ≤0.0055중량%이고, 바람직하게는, 0.003-0.0045중량%이다.
바람직하게는, P는 ≤0.008중량%이고, S는 ≤0.003중량%이다.
바람직하게는, Al은 0.02-0.035중량%이다.
바람직하게는, Ni는 ≤0.25중량%이다.
바람직하게는, Cr은 0.24-0.36중량%이다.
바람직하게는, Mo는 0.19-0.26중량%이다.
바람직하게는, Nb는 0.018-0.024중량% 이다.
바람직하게는, Ti은 0.012-0.019중량%이다.
바람직하게는, Ca는 0.0030-0.0045중량%이다.
본 발명에 있어서, 특별한 언급이 없는 한, 본 발명의 함량은 중량에 의한 퍼센트를 나타낸다.
본 발명에서 강판의 구조는 주로, 페라이트, 템퍼링된 베이나이트 (tempered bainite) 및 가능한 약간의 마르텐사이트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 상기 강판으로 만들어진 강관을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 500MPa 이상의 항복 강도, 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 중강판 (medium steel plate)을 제조하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 전술된 파이프라인 강판의 제조 방법은 하기의 단계를 포함한다:
진공 탈가스 처리 (vacuum degassing) 후에, 용융강 (molten steel)을 연속-주조 또는 다이-캐스팅시키는 단계, 만약 상기 용융강이 다이-캐스팅된다면, 빌릿 (billet)으로 이를 블루밍시키는 단계 (blooming);
1150-1220℃의 온도에서 연속 주조 슬라브 (slab) 또는 빌릿을 가열하는 단계, 그 다음 오스테나이트 재결정화 존 및 비-재결정화 존에서 ≥80%인 총 감소율 및 ≥850℃인 압연 최종 온도로 이를 다중-통과 (multi-pass) 압연시키는 단계;
Bs-60℃로부터 Bs-100℃까지의 온도 범위에서 15-50℃/초의 속도로 압연된 강판을 급속히 수-냉시키는 단계, 그 다음 5-60초 동안 공-냉시키는 단계;
상기 냉각된 강판을 온라인 유도 가열로 (induction heating furnace)에 도입한 후, Bs+20℃로 1-10℃/초의 속도로 이를 급속히 가열시키는 단계, 40-60초동안 이를 템퍼링시키는 단계, 그 다음 상기 로 외부에서 이를 공-냉시키는 단계.
본 발명에 따르면, 바이나이트의 출발점 Bs는 하기 수학식 1에 의해 계산된다:
[수학식 1]
Bs = 830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo
바람직하게는, 다중-통과 압연 (multi-pass rolling)에서, 오스테나이트 (Austenite) 재결정화 존에서 감소율 (reduction ratio)은 ≥65%이고, 비-재결정화 존에서, 이것은 ≤63%이다.
바람직하게는, 상기 압연 최종 온도는 850-880℃이고, 좀더 바람직하게는 850-860℃이다.
바람직하게는, 상기 압연된 강판은 510-550℃로, 좀더 바람직하게는 515-540℃로 15-50℃/초의 속도로 급속히 수-냉된다.
본 발명에 있어서, 적절한 부품 설계, 가열, 압연, 급속 냉각, 온라인 급속 가열 및 짧은 템퍼링 공정을 사용하여, 페라이트 (ferrite), 템퍼링된 바이나이트 (bainite), 및 가능한 약간의 마렌사이트 (marensite)의 구조를 포함하는 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 파이프라인 강판을 얻는 목적은 달성될 수 있다. 10-25mm의 두께를 갖는 강판은 ≥500MPa의 항복 강도, ≤0.75의 항복-인장 비, ≥20%의 연신율 A50, ≥200J의 -60℃에서 Akv 및 우수한 냉각 벤딩 특성 (bending property)을 가지며, 이는 고변형성 파이프라인 강판에 대한 높은 요구를 충족시킨다. 본 발명에서 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판은 고변형성 수송관, 특히 고-활성 지진 지역에서 이들 수송관으로 활용하는 강관에 대해 적절하다.
도 1은 본 발명에 따른 구현 예 1의 10mm의 두께를 갖는 강판의 통상적인 금속조직 구조 사진 (metallographic structure photo)이다.
도 2는 본 발명에 따른 구현 예 5의 25mm의 두께를 갖는 강판의 통상적인 금속조직 구조 사진이다.
이하, 본 발명의 특성 및 특징은 구현 예와 연관하여 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 목적을 달성하고, 500MPa의 항복 강도, 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 파이프라인 강판을 제공하기 위하여, 상기 강판의 화학적 성분은 다음과 같이 제어될 수 있다.
탄소: 탄소는 강판의 강도를 보장하기 위한 주 원소이다. 일반적으로, 강관에서 탄소의 함량은 0.11% 미만이다. 탄소는 고용체 (solid solution) 강화 및 석출 경화를 통해 강판의 강도를 개선시키지만, 명백히 이의 인성, 연성 (ductility) 및 용접성 (weldability)에 유해하고, 따라서 강관의 개발은 탄소 함량의 감소에 의해 항상 달성된다. 인성에 높은 요구를 갖는 강관에 대하여, 상기 탄소 함량은 일반적으로 0.08% 미만이다. 본 발명에 있어서, 상기 탄소 함량은 상대적으로 낮은, 즉, 0.05-0.08%이다.
규소 (Silicon): 강 (steel)에서 규소의 첨가는 순도 및 강의 탈산소 (deoxygenation)를 개선할 수 있다. 강에서 규소는 고용체 강화에 기여하지만, 과량의 규소는, 상기 강판이 가열된 경우, 이의 산화물 스킨이 매우 점성이 될 수 있고, 이는 로로부터 존재하는 강판 이후에 벗겨내는 것이 어렵고, 이에 의해 압연 후 상기 강판 상에 다수의 적색 산화물 스킨, 즉 나쁜 표면 품질을 결과하며, 과량의 규소는 또한 강판의 용접성에 유해할 수 있다. 상기 모든 요인을 고려하여, 본 발명에서 규소의 함량은 0.15-0.30%, 바람직하게는 0.16-0.29%이다.
망간 (Manganess): 망간의 함량을 증가시키는 것은 탄소 함량을 감소시켜 유발된 강도 손실을 보완하기 위한 가장 저렴하고 즉각적인 방법이다. 그러나 망간은 높은 분리 (segregation) 경향을 갖고, 그래서 이의 함량은 일반적으로, 저-탄소 비조질 스틸에서 2.0% 미만으로, 매우 높지 않을 수 있다. 첨가된 망간의 양은 상기 강의 강도 수준에 대부분 의존한다. 본 발명에서 망간 함량은 1.55-1.85%, 바람직하게는, 1.55-1.83% 내에서 제어될 수 있다.
질소: 강관에서 질소는 주로 석출 강화 (precipitation strengthening)를 위하여 질화 니오븀 또는 탄질화 니오븀 (niobium carbonitride)으로 니오븀과 주로 결합된다. 압연 동안, 니오븀이 재결정화의 억제를 잘하도록 보장하기 위하여, 고체 용질 (solid solute)로서 니오븀이 재결정화를 억제할 수 있게 희망하고, 이에 의해 강관에서 과량의 질화물을 첨가하는 것이 요구되지 않아, 빌릿 (billet)에서 대부분 탄질화 니오븀이 종래의 가열 온도 (약 1200℃)에서 용해될 수 있다. 일반적으로, 파이프라인에서 질화물 함량은 60ppm 미만, 바람직하게는 0.0055% 미만, 좀더 바람직하게는, 0.003-0.0045%이다.
황 및 인: 강 (steel)에서, 황, 망간 및 이와 유사한 것은 가소성 함유물 (plastic inclusion)로 결합되고, 즉, 황화 망간 (manganese sulfide)이 이의 횡방향 (transverse) 연성 (ductility) 및 인성에 유해하고, 따라서 상기 황 함량은 가능한 한 적어야 한다. 상기 원소, 인은 유해한 원소 중 하나이고, 이것은 강판의 연성 및 인성을 심각하게 손상시킨다. 본 발명에 있어서, 황 및 인 모두는 가능한 한 적어야 하는 피할 수 없는 불순물 원소이다. 실제 강 제조 조건의 관점에 있어서, 본 발명은 P가 ≤0.015%이고, S는 ≤0.005%이며, 바람직하게는, P는 ≤0.008%이고, S는 ≤0.003%를 요구한다.
알루미늄: 본 발명에 있어서, 알루미늄은 강한 탈산 (deoxidization) 원소로서 작용한다. 가능한 한 적은 산소 함량을 보장하기 위하여, 상기 알루미늄 함량은 0.015-0.04% 범위로 제어될 수 있다. 탈산 후, 나머지 알루미늄은 강화를 개선 및 열 처리 동안, 그 내부의 오스테나이트 (austenitic) 입자를 정제할 수 있는 AlN 석출을 형성하기 위해 강 (steel)에서 질소와 결합된다.
니오븀: 니오븀은 강 (steel)의 재결정화 온도를 상당하게 증가, 및 그 내부에서 결정화 입자들을 정제할 수 있다. 열간 압연 공정 동안, 변형-유도 석출 때문에, 니오븀의 탄화물은, 변형된 오스테나이트의 회수 및 재결정화를 제한할 수 있고, 압연 제어 및 냉각 제어를 통하여, 상기 변형된 오스테나이트는 미세한 상-변화 산물 (fine phase-change products)이 될 수 있다. 일반적으로, 현대 강관은 0.02% 이상의 니오븀을 가지며, TMCP 강관은 높은 항복-인장 비 및 이방성 (anisotropy)이다. 본 발명은 낮은 항복-인장 비를 갖는 고-변형성 (deformability) 강관을 얻기 위하여 낮은 함량의 니오븀을 사용하는 반면, 니오븀의 감소에 의해 유발된 강도 손실은 Mn, Cr, Mo에 의해 보상된다. 더구나, 석출 강화의 효과는 급속 냉각 및 온라인 급속 템퍼링 공정 동안 미세 분산된 탄화물을 석출시켜 증가된다. 따라서, 본 발명에서 니오븀 함량은 0.015-0.025%, 바람직하게는 0.018-0.024% 내로 제어될 수 있다.
티타늄: 티타늄은 강한 탄화물-형성 원소 중 하나이다. 강 (steel)에서 미량 Ti의 첨가는 N을 안정화시키는데 우수하고, 형성된 TiN은 또한, 가열 동안, 너무 크게 조대화 (coarsening)되지 않게, 빌릿 (billet)의 오스테나이트 입자들을 만들 수 있는 반면, 본래의 오스테나이트 입자를 정제 (refining)시킨다. 강 (steel)에서, 티타늄은 각각 탄소 및 황과 결합될 수 있고, 함유물 및 2차-상 입자 (second-phase particles)의 형태로 존재하는, TiC, TiS, Ti4C2S2 및 이와 유사한 것을 형성할 수 있다. 용접하는 (welding) 경우, 티타늄의 이들 탄질화물 석출은 또한 열-영향 (heat-affected) 존에서 입자의 성장을 방지할 수 있고, 이에 의해 용접 성능을 개선시킨다. 본 발명에 있어서, 상기 티타늄 함량은 0.01-0.02%, 바람직하게는, 0.012-0.019% 내에서 제어된다.
크롬 (Chromium): 크롬은 강 (steel)의 템퍼링 내성 및 경화능 (hardenability)을 증진시킨다. 크롬은 오스테나이트에서 우수한 용해도를 나타내고, 상기 오스테나이트를 안정화시킬 수 있다. 퀸칭 (quenching) 후, 이의 대부분은 마르텐사이트 (martensite)에 용해되고 이어서 템퍼링 공정에서 Cr23C7, Cr7C3과 같은, 탄화물을 석출시키고, 이것은 강 (steel)의 강도 및 경도 (hardness)를 개선시킨다. 강 (steel)의 강도 수준을 유지하기 위하여, 크롬은 망간을 부분적으로 대체할 수 있고, 이의 분리 경향을 감소시킬 수 있다. 온라인 급속 유도 열 템퍼링을 통해 석출된 미세 탄화물과 결합시켜, Nb 합금의 함량은 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서 0.20-0.40%, 바람직하게는 0.24-0.36%의 크롬은 첨가될 수 있다.
몰리브덴: 몰리브덴은 입자를 상당하게 정제할 수 있고 강 (steel)의 강도 및 인성은 개선할 수 있다. 이것은 템퍼링 동안 초미세 탄화물을 석출시키는 동안 강 (steel)의 템퍼링 취성 (brittleness)을 감소시키고, 이것은 이의 매트릭스 (matrix)를 강화시킬 수 있다. 몰리브덴이 매우 비싼 전략적 합금 원소의 종류이기 때문에, 본 발명에서는 오직 0.18-0.30%, 바람직하게는 0.19-0.26%의 몰리브덴이 첨가된다.
니켈: 니켈은 강도를 개선하는 두드러진 효과 없이, 오스테나이트 원소를 안정화시키는데 사용된다. 강 (steel), 특히 퀀칭된 및 템퍼링된 강 (steel)에 니켈의 첨가는, 인성, 특히 이의 저온 인성을 증진할 수 있는 반면, 이것은 또한 비싼 합금 원소이며, 그래서 본 발명은 선택적으로 니켈 원소의 0.40% 미만, 바람직하게는 0.25% 미만을 갖는다.
칼슘: 본 발명의 강관에서 칼슘 처리는, 황화물의 형태를 변화시키는 것이고, 이에 의해 두께 및 횡방향에서 강 (steel)의 성능 및 냉 벤딩 특성을 개선시킨다. 매우 낮은 황을 갖는 강 (steel)에 대하여, 칼슘 처리는 필요하지 않을 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 칼슘의 함량은 황의 함량에 의존하고, 상기 비 Ca/S는 ≥1.5로서 제어될 수 있고, 여기서 Ca의 함량은 0.0015-0.0050%, 좀더 바람직하게는, 0.0030-0.0045%이다.
매우 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 전술된 강관은 다음의 공정에 따라 제조된다:
벳서머라이징 (Bessemerizing) 및 진공 처리: 이의 목표는 용융강이 기본 성분을 함유하고, 그 내부의 산소, 수소와 같은 유해한 가스를 제거하며, 이들을 조정하기 위해, 망간, 티타늄과 같은 필수 합금 원소를 첨가하는 것을 보장하는 것이다;
연속 주조 또는 다이 캐스팅: 이의 목표는 블랭크 (blank)가 균일한 내부 성분 및 우수한 표면 품질을 갖는 것을 보장하는 것이고, 여기서 다이 캐스팅에 의해 형성된 정적 잉곳 (static ingot)은 빌릿 (billets)으로 압연되는 것이 필요하다;
가열 및 압연: 1150-1220℃의 온도에서 연속 주조 슬라브 (slab) 또는 빌릿을 가열하는 것은, 한편으로는 균일한 오스테나이트 구조를 얻고, 다른 한편으로는 니오븀, 티타늄, 크롬, 몰리브덴과 같은 합금 원소의 화합물을 부분적으로 용해시킨다.
오스테나이트 재결정화 존 및 비-재결정화 존에서 다중-통과 압연, 여기서 오스테아니트 재결정화 존에서 상기 감소율은 ≥65%이고, 비-재결정화 존에서, ≤63%이며, 총 감소율은 ≥80%이고, 상기 압연 최종 온도는 ≥850℃, 좀더 바람직하게는, 850-880℃이며;
급속 냉각: Bs-60℃로부터 Bs-100℃까지의 온도 범위로 15-50℃/초의 속도로 압연된 강판을 급속히 수-냉시키는 단계 및 5-60초 동안 이를 공-냉시키는 단계; 급속 냉각 동안, 대부분 합금 원소는 마르텐사이트로 해결된다.
온라인 템퍼링: 냉각된 강판이 온라인 유도 가열로에 투입된 후, Bs+20℃로 1-10℃/초의 속도로 급속히 가열하는 단계, 및 40-60초 동안 이를 템퍼링시키는 단계, 그 다음 상기 로 외부에서 이를 공-냉시키는 단계.
상기 템퍼링은 급속 냉각 동안 강판에서 생성된 내부 응력 및 베이나이트 스트립들 (bainite strips) 내 또는 사이에서 미세 균일을 제거하고, 강화를 위해 분산시켜 탄화물을 석출하는 것을 돕고, 따라서 이의 연성, 인성 및 냉각 벤딩 특징을 개선시킨다.
급속 과냉각 및 온라인 급속 템퍼링 공정은 강관의 항복-인장 비 및 이방성 (anisotropy)을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 상기 공정 시간을 짧게 하고 에너지를 절약하는 것에 부가하여, 온라인 열 처리 (템퍼링) 공정은, 좀더 중요하게는, TMCP에 의해 이전에 제조된 강판의 성능을 전체적으로 개선할 수 있고, 특히 미세합금 강이 비-재결정화 압연으로부터 결과된 너무 높은 이방성 및 항복-인장 비를 갖는 문제점을 해결할 수 있고, 이에 의해 큰 변형에 대한 내성을 갖는 강관, 낮은 항복-인장 비를 갖는 고강도 강, 및 높은 요구사항을 갖는 강판을 제조하기 위한 조건들을 생성한다.
특정 범위 내에 냉각 온도를 제어, 온라인 급속 유도 가열, 짧은 시간 동안 템퍼링, 및 적절한 온도를 선택하는 것을 통해, 본 발명은 강판의 구조를 정확하게 제어하고, 이에 의해 상대적으로 낮은 항복-인장 비를 얻으며; 더구나, 강판 내부에 확산 미세 탄화물의 석출을 통해, 이의 강도 및 이의 인성은 잘 조화시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 적절한 성분 설계, 가열, 압연, 급속 냉각, 온라인 급속 가열, 및 짧은 템퍼링 공정을 사용하여, 페라이트 (F), 베이나이트 (B), 및 가능한 약간의 마렌사이트 (marensite) (MA)의 구조들을 포함하는, 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 파이프라인 강판을 얻기 위한 목적은 달성될 수 있다. 10-25mm의 두께를 갖는 강판은 ≥500MPa의 항복 강도, ≤0.75의 항복-인장 비, ≥20%의 연신율 A50, ≥200J의 -60℃에서 Akv 및 우수한 냉 벤딩 특성을 가지며, 이는 고-변형성 파이프라인 강판에 대한 높은 요구를 충족한다.
구현 예
구현 예 1
진공 탈가스 후, 표 1의 매칭 비율에 따라 용해된 용융강은 80mm 두께의 슬라브를 얻도록, 연속 주조 또는 다이 캐스팅된다. 상기 슬라브는 1200℃에서 가열되고, 10mm의 두께를 갖는 강판으로 오스테나이트 재결정화 온도 범위에서 다중-통과 압연되며, 여기서 총 감소율은 88%이고, 압연 최종 온도는 860℃이고; 그 다음 35℃/초의 속도로 535℃로 냉각되고, 640℃로 온라인 급속히 가열되고 템퍼링되며, 그 후에 상기 강판은 주변 온도로 공-냉된다.
표 1은 구현 예 2-5에서 상세한 성분을 나타내고, 이의 공정은 구현 예 1과 유사하다. 이의 공정 파라미터는 표 2에 기재하였다.
본 발명의 구현 예 1-5에서 화학적 성분, Ceq (wt%) 및 Pcm
구현 예 C Si Mn P S Al Ni Cr Mo Nb Ti Ca N Ceq* Pcm**
1 0.050 0.25 1.75 0.007 0.003 0.025 0.3 0.21 0.021 0.015 0.0049 0.0036 0.44 0.17
2 0.053 0.28 1.62 0.008 0.003 0.031 0.32 0.23 0.02 0.014 0.0048 0.0038 0.43 0.17
3 0.062 0.25 1.75 0.007 0.002 0.021 0.35 0.19 0.023 0.018 0.0031 0.0037 0.46 0.19
4 0.074 0.26 1.81 0.008 0.003 0.034 0.25 0.31 0.25 0.02 0.016 0.0045 0.0034 0.51 0.21
5 0.080 0.16 1.55 0.007 0.002 0.028 0.22 0.25 0.22 0.018 0.013 0.0032 0.004 0.45 0.19
* Ceq= C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/14;
** Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B.
본 발명의 구현 예 1-5에서 공정 파라미터 및 강판 두께
구현예 가열온도
/℃		 압연최종온도
/℃		 감소율
/%		 냉각속도
/℃/초		 최종냉각
온도/℃		 템퍼링온도 /℃ 템퍼링 시간
/s		 두께
/mm
1 1150 860 88 35 535 640 45 10
2 1150 850 80 25 540 640 50 15
3 1200 850 80 25 530 625 50 15
4 1200 850 75 20 515 615 55 20
5 1220 850 70 15 540 640 60 25
시험 1: 기계적 특성
대기 온도에서 GB/T228-2002 금속성 물질-인장 시험, GB 2106-1980 금속성 금속-샤르피 노치 손상 (Charpy notch impact) 시험, 강 (steel) 산물의 낙하 인열 시험 (drop-weight tear tests)을 위한 GB/T 8363-2007 시험 방법에 따라, 본 발명에서 구현 예 1-5에서 강판의 각 기계적 특성은 측정되고, 이의 결과는 표 3에 나타낸다.
본 발명의 구현 예에서 강판의 기계적 특성
구현 예 Rt0 .5
/MPa		 Rm
/MPa		 항복-
인장 비		 A50
/%		 Ecvn -60℃ SA%-15℃ DWTT
손상값/J SA% 50%FATT
1 535 760 0.70 21 211 100 <-60℃ 100
2 553 785 0.71 24.8 240 100 <-60℃ 100
3 580 795 0.73 26 235 100 <-60℃ 100
4 583 800 0.73 25.8 205 100 <-60℃ 100
5 575 805 0.71 28 221 100 <-60℃ 100
여기서,
Ecvn -60℃: -60℃에서 샤르피 V-노치 손상 에너지;
SA%-15℃:-15℃에서 파단 샘플의 DWTT 전단 파단 지역;
DWTT : 낙하 인연 시험;
50% FATT : 50% 파면 양상 천이 온도 (Fracture Appearance Transition Temperature);
시험 2 : 벤딩 특성
GB/T 232-2010 금속성 물질-벤드 시험에 따라, 구현 예 1-5에 강판은, 상기 모든 강판이, 어떤 표면 균열 없이, 완성된 결과로, d=2a, 180°에 대한 횡방향으로 냉-밴트 (cold-bent)된다.
시험 3: 금속조직 구조
도 1은 본 발명에 따른 구현 예 1에서 10mm의 두께를 갖는 강판의 금속조직 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구현 예 5에서 25mm의 두께를 갖는 강판의 금속조직 구조의 개략도이다.
상기 도면들로부터, 상기 강판의 구조는 페라이트, 템퍼링된 베이나이트, 및 약간의 마르텐사이트를 포함하는 것으로 알려져 있다.
유사한 금속조직 구조도는 다른 구현 예로부터 얻어질 수 있다.
전술된 구현 예로부터, 우리는 상기 성분 설계, 가열, 압연, 급속 냉각 및 온라인 급속 열 템퍼링 공정을 사용하여, 상기 강판이 미세-입자, 상-변화, 및 강화된 석출이고, 강도 및 경도를 개선된 것을 알 수 있다. 이것은 또한 매우 저온 인성, 특히 낮은 항복 인장 비를 특징으로 하며, 이의 구조는 페라이트, 템퍼링된 베이나이트, 및 가능한 약간의 마르텐사이트 및 분산된 탄화물 (carbides)로 나타나는 특징이 있다. 10-25mm의 두께를 갖는 상기 강판은 ≥500MPa의 종방향 및 횡방향 항복 강도, ≥20%의 연신율 A50, ≥200J의 -60℃에서 Akv 및 우수한 냉 벤딩 특성을 가지며, 이것은 고변형성 수송 강관의 높은 요구를 충족한다. 부가적으로, 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 강의 Ceq 및 Pcm 모두는 상대적으로 낮고, 이것은 본 발명에서 강판이 우수한 용접성 및 균열 감도에 대한 내성을 갖는다는 것을 나타낸다.

Claims (18)

  1. 하기 화학적 조성물을 중량으로 포함하고, C: 0.05-0.08%, Si: 0.15-0.30%, Mn: 1.55-1.85%, P≤0.015%, S≤0.005%, Al: 0.015-0.04%, Nb: 0.015-0.025%, Ti: 0.01-0.02%, Cr: 0.20-0.40%, Mo: 0.18-0.30%, N:≤0.006%, O≤0.004%, Ca: 0.0015-0.0050%, Ni≤0.40%, 여기서 상기 Ca/S 비는 ≥1.5이며, 다른 조성물은 철 (Ferrum) 및 불가피한 불순물인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    Si는 0.16-0.29중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    Mn은 1.55-1.83중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    N은 ≤0.0055중량%이고, 바람직하게는 0.003-0.0045중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    P는 ≤0.008중량%이고, S는 ≤0.003중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    Al은 0.02-0.035중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    Ni는 ≤0.25중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    Cr은 0.24-0.36중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    Mo는 0.19-0.26중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    Nb는 0.018-0.024중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    Ti는 0.012-0.019중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    Ca는 0.0030-0.0045중량%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  13. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강판의 구조는 주로 페라이트, 템퍼링된 베이나이트, 및 가능한 약간의 마르텐사이트를 포함하는 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강판의 두께는 10-25mm이고, 항복 강도는 ≥500MPa 이며, 항복-인장 비는 ≤0.75이며, 연신율 A50은 ≥20%이고, -60℃에서 Akv은 ≥200J인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판.
  15. 진공 탈가스 처리후에, 용융강을 연속-주조 또는 다이-캐스팅시키는 단계, 만약 상기 용융강이 다이-캐스팅된 경우, 빌릿으로 이를 블루밍시키는 단계;
    1150-1220℃의 온도에서 연속 주조 슬라브 또는 빌릿을 가열하는 단계, 그 다음 오스테나이트 재결정화 존 및 비-재결정화 존에서 ≥80%인 총 감소율 및 ≥850℃인 압연 최종 온도로 이를 다중-통과 압연시키는 단계;
    Bs-60℃로부터 Bs-100℃까지의 온도 범위에서 15-50℃/초의 속도로 압연된 강판을 급속히 수-냉시키는 단계, 그 다음 5-60초 동안 공-냉시키는 단계;
    상기 냉각된 강판을 온라인 유도 가열로에 도입한 후, Bs+20℃로 1-10℃/초의 속도로 이를 급속히 가열시키는 단계, 40-60초동안 이를 템퍼링시키는 단계, 그 다음 상기 로 외부에서 이를 공-냉시키는 단계;
    여기서, 베이나이트의 출발점 Bs는: Bs = 830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo인 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 따른 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 오스테나이트 재결정 존에서 감소율은 ≥65%이고, 비-재결정 존에서, 감소율은 ≤63%인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판의 제조방법.
  17. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 압연 최종 온도는 850-880℃인 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판의 제조방법.
  18. 청구항 15 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압연된 강판은 510-550℃로 15-50℃/초의 속도에서 급속히 수-냉되는 낮은 항복-인장 비 및 고인성을 갖는 강판의 제조방법.
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