KR20140017113A

KR20140017113A - 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140017113A
Application number: KR1020120083416A
Authority: KR
Inventors: 박철봉; 한성경; 김성주; 김형래
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-02-11
Also published as: KR101443446B1

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하는 것 없이도 API(American Petroleum Institute) 5CT C90 규격을 만족하는 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 비열처리형 열연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 미세 조직은 베이나이트 조직이 주 상으로 이루어지며, 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법{NON-HEATED TYPE HOT-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 갖는 API(American Petroleum Institute) 5CT C90 규격을 만족하는 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 석유 및 가스의 시추를 위해 사용되는 유정관용 API(American Petroleum Institute) 강관의 경우, 니오븀(Nb), 바나듐(V) 등의 석출물 형성원소를 첨가하여 강도를 확보하고 있으며, 600℃ 이상의 온도에서 권취함으로써 페라이트, 펄라이트 조직을 확보하도록 하고 있다. 이러한 고온 압연을 통한 페라이트, 펄라이트 연질상의 생성은 소구경 파이프의 조관시 가공이 원활하게 이루어지도록 도와준다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-0770572호(2007.10.26 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 소입 열처리특성이 우수한 고탄소 강판 및 그 제조 방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, QT(Quenching & Tempering) 열처리 공정 없이 API(American Petroleum Institute) 5CT C90 규격을 만족하는 비열처리형 열연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, QT(Quenching & Tempering) 열처리 공정 없이 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa의 고강도를 가지면서도 용접성이 우수한 비열처리형 열연강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비열처리형 열연강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1180 ~ 1280℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 820 ~ 860℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 450 ~ 550℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라브 판재에는 황(S) : 0.01 중량% 이하, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비열처리형 열연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 미세 조직은 베이나이트 조직이 주 상으로 이루어지며, 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강판은 황(S) : 0.01 중량% 이하, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비열처리형 고강도 열연강판 및 그 제조 방법은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, QT(Quenching & Tempering) 열처리 공정 없이 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 갖는 API(American Petroleum Institute) 5CT C90 규격을 만족할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비열처리형 열연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 2에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직 사진을 나타낸 것이다.

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 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

비열처리형 열연강판

본 발명에 따른 비열처리형 열연강판은 QT(Quenching & Tempering) 열처리 공정 없이 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 갖는 API(American Petroleum Institute) 5CT C90 규격을 만족하는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 비열처리형 열연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 비열처리형 열연강판에 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. 이때, 탄소 이외의 합금원소의 영향은 탄소가 등가로 환산된 탄소당량(carbon equivalent : CEQ)과 용접 균열 감수성 조성(PCM)으로 표시될 수 있다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.08 ~ 0.12 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.08 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.12 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 알루미늄(Al)과 함께 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 가진다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.2 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.2 중량%를 초과하여 다량 첨가시 강의 용접성을 저하시키며, 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다. 또한, 용접후 도금성을 저해할 수 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 철(Fe)과 유사한 원자 반경을 갖는 치환형 원소로서, 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 1.2 ~ 1.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 열연강판 전체 중량의 1.2 중량% 미만일 경우에는 고용강화 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 열연강판 전체 중량의 1.5 중량%를 초과할 경우에는 용접성이 크게 저하될 뿐만 아니라, MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강판의 연성을 크게 저하시키는 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.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 과다한 석출로 인해 연주성, 압연성 및 연신율을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.

바나듐(V)

바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출강화 효과를 통하여 강재의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 바나듐은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.03 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.03 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 바나듐(V)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.06 중량%를 초과할 경우에는 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 열연 강판의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.03 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.01 중량% 미만일 경우에는 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.03 중량%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 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 열연강판 전체 중량의 0.15 ~ 0.35 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.15 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.35 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 적열취성을 유발하는 문제가 있다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 강도를 확보하기 위해 첨가되는 유효한 원소이다. 또한, 상기 크롬(Cr)은 담금질성을 증가시키는 역할을 한다.

크롬(Cr)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.4 ~ 0.8 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.4 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.8 중량%를 초과할 경우에는 용접성이나 열영향부(HAZ) 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 치환형 원소로써 고용강화 효과로 강의 강도를 향상시킨다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.2 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.2 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 강판 전체 중량의 0.3 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 상승시키는 문제가 있다.

칼슘(Ca)

칼슘(Ca)은 CaS 개재물을 형성시킴으로써 MnS 개재물의 생성을 방해함으로써, 전기저항 용접성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 즉, 칼슘(Ca)은 망간(Mn)에 비하여 황과의 친화도가 높으므로 칼슘의 첨가시 CaS 개재물이 생성되고 MnS 개재물의 생성은 감소한다. 이러한 MnS는 열간압연 중에 연신되어 전기저항 용접(ERW)시 후크 결함 등을 유발함으로 전기저항 용접성이 향상될 수 있다.

상기 칼슘(Ca)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.004 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 칼슘(Ca)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.001 중량% 미만일 경우에는 상기의 MnS 제어 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 칼슘(Ca)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.004 중량%를 초과할 경우에는 CaO 개재물의 생성이 과도해져 연주성 및 전기저항 용접성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

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 열연강판 전체 중량의 0.01 중량% 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 열연강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하로 제한하였다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 본 발명에 따른 고강도 열연강판 전체 중량의 0.01 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 열연강판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.

한편, 본 발명에 따른 비열처리형 고강도 열연강판은 하기 수학식 1을 만족하는 탄소당량(CEQ)과, 하기 수학식 2를 만족하는 용접 균열 감수성 조성(PCM)을 갖는 것이 더 바람직하다.

이는 전기저항용접(ERW)시,

수학식 1 : C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ≤ 0.50

(여기서, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V는 강판 내의 각 원소의 중량%를 나타냄.)

수학식 2 : C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15 ≤ 0.23

(여기서, C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo는 강판 내의 각 원소의 중량%를 나타냄.)로 탄소 함량이 일정 범위 내에 각각 들어야 용접부 균열 발생이 현저히 감소하기 때문이다.

비열처리형 고강도 열연강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비열처리형 고강도 열연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 비열처리형 열연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각/권취 단계(S130)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 비열처리형 열연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이때, 상기 조성을 갖는 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1180 ~ 1280℃로 재가열한다. 이러한 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다.

본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1180℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1280℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 미세 조직의 페라이트가 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에 해당하는 FDT(Finishing Delivery Temperature : FDT) : 820 ~ 860℃ 조건으로 마무리 열간압연한다.

본 단계에서, 마무리 압연온도(FDT)가 820℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 마무리 압연온도(FDT)가 860℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

이때, 열간압연은 미재결정 영역에서의 누적압하율이 40 ~ 60%가 되도록 실시될 수 있다. 만일, 열간압연의 누적압하율이 40% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 강도 및 충격인성의 편차가 심하게 발생할 수 있다. 반대로, 열간압연의 누적압하율이 60%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.

냉각/권취

냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 450 ~ 550℃까지 냉각하여 권취한다. 본 발명에서 냉각 과정은 압연된 판재를 수냉 등의 강제 냉각 방식이 이용될 수 있다.

본 단계에서, 권취 온도(CT)가 450℃ 미만일 경우에는 강의 제조비용이 증가하며, 충분한 강도를 확보할 수 있으나, 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 권취 온도(CT)가 550℃를 초과할 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

상기의 과정(S110 ~ S130)으로 제조되는 비열처리형 열연강판은 우수한 용접성을 확보하기 위하여 탄소(C) 함량은 낮추고 니오븀(Nb), 바나듐(V), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 원소를 첨가함으로써 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하지 않고도 621 ~ 724MPa의 항복강도(YS)를 확보하면서도 0.50 이하의 탄소당량(CEQ) 및 0.23 이하의 용접 균열 감수성 조성(PCM)을 만족하여 우수한 용접 특성을 갖는다.

또한, 상기의 과정(S110 ~ S130)으로 제조되는 비열처리형 열연강판은 450 ~ 550℃의 저온에서 권취가 이루어지므로 충분한 저온 조직의 확보로 689MPa 이상의 인장강도(TS)를 갖는다. 이 결과, 상기 과정으로 제조되는 비열처리형 열연강판의 최종 미세 조직은 베이나이트 조직이 주 상으로 이루어진다.

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 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 열연시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각의 열연공정을 모사하고 권취로에 장입하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대하여 인장시험을 실시하였다.

[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 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 689 MPa 이상, 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 용접 특성을 대변하는 탄소당량(CEQ) 및 용접 균열 감수성 조성(PCM)이 목표값에 해당하는 0.50 이하 및 0.23 이하를 각각 만족하는 것을 알 수 있다.

반면, 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우에는 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)가 목표값에 미달할 뿐만 아니라, 탄소당량(CEQ) 및 용접 균열 감수성 조성(PCM) 값이 목표값을 벗어난 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우에는 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)는 목표값을 만족하였으나, 탄소당량(CEQ) 및 용접 균열 감수성 조성(PCM) 값이 목표값을 벗어난 것을 알 수 있다.

위의 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우가 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편에 비하여 용접성이 보다 우수하다는 것을 확인하였다. 특히, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들과 같이, 본 발명에서는 탄소의 함량을 낮추고 니오븀(Nb), 바나듐(V), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 원소를 첨가함으로써, QT 열처리를 생략하고도, 인장강도 : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa를 만족함과 더불어, 탄소당량(CEQ) : 0.50 이하 및 용접 균열 감수성 조성(PCM) : 0.23 이하를 만족하는 것을 알 수 있다.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직 사진을 나타낸 것이고, 도 3은 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직 사진을 나타낸 것이며, 도 4는 비교예 2에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직 사진을 나타낸 것이다.

먼저, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우에는 미세조직이 주로 베이나이트 조직으로 이루어져 있는 것을 알 수 있다.

반면, 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우에는 베이나이트 조직이 거의 관찰되지 않았다. 특히, 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, QT 열처리를 수행하지 않고서는 인장강도(TS) : 689 MPa 이상, 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa를 만족하는 것이 어렵다는 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 : 열간압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계

Claims

(a) 중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1180 ~ 1280℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 820 ~ 860℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; 및
(c) 상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 450 ~ 550℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 판재에는
황(S) : 0.01 중량% 이하, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 판재는
하기 수학식 1을 만족하는 탄소당량(CEQ)을 갖는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판 제조 방법.
수학식 1 : C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ≤ 0.50
(여기서, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V는 강 슬라브 내의 각 원소의 중량%를 나타냄.)
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 판재는
하기 수학식 2를 만족하는 용접 균열 감수성 조성(PCM)을 갖는 것을 특징으로 하는 비열처리형 고강도 열연강판 제조 방법.
수학식2 : C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15 ≤ 0.23
(여기서, C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo는 강 슬라브 내의 각 원소의 중량%를 나타냄.)
중량%로, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.12%, 실리콘(Si) : 0.1 ~ 0.2%, 망간(Mn) : 1.2 ~ 1.5%, 니오븀(Nb) : 0.05 ~ 0.10%, 바나듐(V) : 0.03 ~ 0.06%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.03%, 니켈(Ni) : 0.15 ~ 0.35%, 크롬(Cr) : 0.4 ~ 0.8%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 ~ 0.3%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
미세 조직은 베이나이트 조직이 주 상으로 이루어지며, 인장강도(TS) : 689MPa 이상 및 항복강도(YS) : 621 ~ 724MPa을 갖는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판.
제5항에 있어서,
상기 강판은
황(S) : 0.01 중량% 이하, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판.
제5항에 있어서,
상기 강판은
하기 수학식 1을 만족하는 탄소당량(CEQ)을 갖는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판.
수학식 1 : C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ≤ 0.50
(여기서, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V는 강판 내의 각 원소의 중량%를 나타냄.)
제5항에 있어서,
상기 강판은
하기 수학식 2를 만족하는 용접 균열 감수성 조성(PCM)을 갖는 것을 특징으로 하는 비열처리형 열연강판.
수학식2 : C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15 ≤ 0.23
(여기서, C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo는 강판 내의 각 원소의 중량%를 나타냄.)