KR20140141839A - Steel for pressure vessel and method of manufacturing the steel - Google Patents

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Abstract

Disclosed are steel material for a pressure container which finely disperses carbide by adding titanium (Ti) and niobium (Nb) to enable the carbide to function as a hydrogen trap site to reduce the speed of spreading hydrogen and to have excellent resistance to hydrogen embrittlement; and a method of manufacturing the same. According to the present invention, a method to manufacture the steel material for a pressure container includes: (a) reheating a steel slab formed of 0.08-0.15 wt% of carbon (C), 0.4-0.8 wt% of silicon (Si), equal to or less than 1.5 wt% of manganese (Mn), equal to or less than 0.02 wt% of phosphorous (P), equal to or less than 0.005 wt% of sulfur (S), equal to or less than 0.005 wt% of titanium (Ti), equal to or less than 0.02 wt% of niobium (Nb), equal to or less than 1.5 wt% of chrome (Cr), equal to or less than 1.1 wt% of molybdenum (Mo), and the remainder consisting of iron (Fe) and inevitable impurities in temperatures ranging from 1080-1180°C; (b) hot-rolling the reheated steel slab at a finish rolling temperature (FRT) in the range of 880-980°C; (c) normalizing and heat-treating the hot-rolled steel material; (d) cooling the normalized steel material; and (e) tempering the normalized steel.

Description

압력용기용 강재 및 그 제조 방법 {STEEL FOR PRESSURE VESSEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE STEEL}[0001] STEEL FOR PRESSURE VESSEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE STEEL [0002]

본 발명은 압력용기용 강재 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력용기용 강재의 수소 취화 특성의 악화를 방지할 수 있는 내수소취화 특성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a steel material for a pressure vessel excellent in resistance to hydrogen embrittlement that can prevent deterioration of hydrogen embrittlement property of a steel material for a pressure vessel, and a method for producing the steel material.

일반적으로 화력발전소, 화학플렌트에 사용되는 열교환기는 -50 ~ 600℃의 온도 범위로 사용되며 주로 300 ~ 500℃에서 사용된다. 또한, 사용 환경에서 수소분압은 10 ~ 600Kgf/㎠으로 높다. 이러한 환경에서는 수소취화에 대한 저항성이 중요하다.Generally, heat exchangers used in thermal power plants and chemical plants are used in the temperature range of -50 ~ 600 ℃ and mainly used at 300 ~ 500 ℃. In addition, the hydrogen partial pressure is as high as 10 to 600 kgf / cm < 2 > Resistance to hydrogen embrittlement is important in this environment.

수소취하에 대한 저항성을 얻기 위해 Cr : 0.5 ~ 9%, Mo : 0.5 ~ 1% 첨가된 A387 강종이 사용된다. 그러나 사용 조건 온도 : 400 ~ 500℃, 수소분압 : 100 ~ 200Kgf/㎠에서 -20 ~ 20Kgf/㎠로 냉각시 공급된 철판의 확산성 수소 농도가 0.00025% 이하에서 0.0004 ~ 0.0005%로 증가하게 된다. 이 경우, 강재는 수소취화로 취약하게 되어 열교환기의 파괴가 발생하는 문제점이 있었다.To obtain resistance to water deodorization, A387 steel with 0.5 to 9% of Cr and 0.5 to 1% of Mo is used. However, the diffusible hydrogen concentration of the iron sheet supplied at the cooling of -20 to 20 Kgf / cm 2 at the operating condition temperature of 400 to 500 ° C and the hydrogen partial pressure of 100 to 200 Kgf / cm 2 increases from 0.00025% to 0.0004 to 0.0005%. In this case, the steel material becomes fragile due to the hydrogen embrittlement, and the heat exchanger is broken.

본 발명과 관련된 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0076728호가 있으며, 상기 문헌에는 저온 인성이 우수한 압력용기용 고강도 강재 및 그 제조방법에 관하여 개시되어 있다.
Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0076728 discloses a related art relating to the present invention, which discloses a high-strength steel material for a pressure vessel excellent in low-temperature toughness and a method for producing the same.

본 발명의 목적은 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)의 첨가를 통해 내수소취화 특성이 우수한 압력용기용 강재를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steel material for a pressure vessel which is excellent in the resistance to the water-proofing by adding titanium (Ti) and niobium (Nb).

본 발명의 다른 목적은 항복강도(YP) : 240 MPa 이상, 인장강도(TS) : 415 ~ 585 MPa 및 연신율(EL) : 19% 이상을 가지는 압력용기용 강재를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a steel material for a pressure vessel having a yield strength (YP) of 240 MPa or more, a tensile strength (TS) of 415 to 585 MPa and an elongation (EL) of 19% or more.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압력용기용 강재는 탄소(C) : 0.08 ~ 0.15 중량%, 실리콘(Si) : 0.4 ~ 0.8 중량%, 망간(Mn) : 1.5 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.02 중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.5 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) : 1.1 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며 항복강도(YP) : 240 MPa 이상 및 인장강도(TS) : 415 ~ 585 MPa을 만족하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, a steel material for a pressure vessel according to an embodiment of the present invention includes 0.08 to 0.15 wt% of carbon (C), 0.4 to 0.8 wt% of silicon (Si), 1.5 wt% or less of manganese (Mn) 0.005 wt% or less of sulfur (S), 0.005 wt% or less of titanium (Ti), 0.02 wt% or less of niobium (Nb), 1.5 wt% or less of chromium (Cr) (YP) of not less than 240 MPa and a tensile strength (TS) of 415 to 585 MPa, wherein the molybdenum (Mo) is 1.1 wt% or less and the balance of iron (Fe) and unavoidable impurities.

이때, 니오븀 및 티타늄은 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, niobium and titanium are included in the range satisfying the following expression (1).

수학식 1 : 2 ≤ [Nb]/[Ti] ≤ 4 ([ ]는 각 성분의 중량%)
2 [Nb] / [Ti]? 4 ([] is the weight percentage of each component)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압력용기용 강재 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.08 ~ 0.15 중량%, 실리콘(Si) : 0.4 ~ 0.8 중량%, 망간(Mn) : 1.5 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.02 중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.5 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) : 1.1 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 1080 ~ 1180℃에서 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도(FRT, Finish Rolling Temperature) : 880 ~ 980℃로 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 강재를 노멀라이징 열처리를 실시하는 단계; (d) 상기 노멀라이징된 강재를 냉각하는 단계; 및 (e) 상기 노멀라이징된 강을 템퍼링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a steel material for a pressure vessel, comprising: (a) 0.08 to 0.15 weight% of carbon, 0.4 to 0.8 weight% of silicon, (S): 0.005 wt% or less, Ti: 0.005 wt% or less, Nb: 0.02 wt% or less, chromium (Cr): 0.005 wt% or less, Reheating the steel slab at 1080 to 1180 占 폚, wherein the steel slab is composed of not more than 1.5% by weight, molybdenum (Mo): not more than 1.1% by weight, and the balance of Fe and unavoidable impurities; (b) hot rolling the reheated steel slab to a finishing rolling temperature (FRT) of 880 to 980 占 폚; (c) subjecting the hot-rolled steel material to a normalizing heat treatment; (d) cooling the normalized steel material; And (e) tempering the normalized steel.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 압력용기용 강재는 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)의 첨가를 통해 탄화물을 미세 분산하여 강중의 수소트랩사이트로 작용하게 함으로써, 수소의 확산속도를 감소시키고 내수소취화 특성이 우수한 강재를 제공할 수 있다.
The steel material for pressure vessels manufactured by the method according to the present invention can finely disperse carbide through addition of titanium (Ti) and niobium (Nb) to act as a hydrogen trap site in steel, thereby reducing the diffusion rate of hydrogen, It is possible to provide a steel material excellent in weatherability.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력용기용 강재 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
1 schematically shows a method of manufacturing a steel material for a pressure vessel according to an embodiment of the present invention.

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.The features of the present invention and the method for achieving the same will be apparent from the accompanying drawings and the embodiments described below. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. The invention is only defined by the description of the claims.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력용기용 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a steel material for a pressure vessel according to a preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

압력용기용 강재 Steel for pressure vessels

본 발명에 따른 압력용기용 강재는 탄소(C) : 0.08 ~ 0.15 중량%, 실리콘(Si) : 0.4 ~ 0.8 중량%, 망간(Mn) : 1.5 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.02 중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.5 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) : 1.1 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함한다. The steel material for a pressure vessel according to the present invention contains 0.08 to 0.15 wt% of carbon (C), 0.4 to 0.8 wt% of silicon (Si), 1.5 wt% or less of manganese (Mn) 0.005 wt% or less of sulfur (S), 0.005 wt% or less of titanium (Ti), 0.02 wt% or less of niobium (Nb), 1.5 wt% or less of chromium (Cr), 1.1 wt% or less of molybdenum And the balance iron (Fe) and unavoidable impurities.

상기 강재에는 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 수소(H) : 0.0003 중량% 이하 및 보론(B) : 0.0005 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.The steel material may further contain at least one of nitrogen (N): 0.005 wt% or less, hydrogen (H): 0.0003 wt% or less and boron (B): 0.0005 wt% or less.

또한, 본 발명에 따른 압력용기용 강재는 항복강도(YP) : 240 MPa 이상, 인장강도(TS) : 415 ~ 585 MPa 및 연신율(EL) : 19% 이상의 기계적 물성을 만족한다.
Further, the steel material for a pressure vessel according to the present invention satisfies the mechanical properties of a yield strength (YP) of 240 MPa or more, a tensile strength (TS) of 415 to 585 MPa and an elongation (EL) of 19% or more.

이하, 본 발명에 따른 압력용기용 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the role and content of each component contained in the steel material for a pressure vessel according to the present invention will be described.

탄소(C)Carbon (C)

탄소(C)는 강 중의 침입형 고용강화 원소로써, 이상 조직강에서는 고용강화 뿐만 아니라 오스테나이트에 농화되어 냉연 열처리시 마르텐사이트 형성 및 강도 증가에 기여한다.Carbon (C) is an intrinsic solid solution strengthening element in steel. It is hardened not only in solid solution strengthening but also in austenite, and contributes to formation of martensite and increase of strength in cold rolling heat treatment.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.08 ~ 0.15 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 첨가량이 0.08 중량% 미만일 경우 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 탄소(C)의 첨가량이 0.15 중량%를 초과하면 열영향부에 도상 마르텐사이트(Martensite Austenite constituent, MA)가 생성되어, 열영향부 인성 및 슬라브 표면 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
The carbon (C) is preferably added in an amount of 0.08 to 0.15% by weight based on the total weight of the steel according to the present invention. If the addition amount of carbon (C) is less than 0.08% by weight, the effect of improving the strength is insufficient. On the other hand, if the amount of carbon (C) is more than 0.15 wt%, Martensite Austenite constituent (MA) is generated in the heat affected zone, thereby deteriorating the heat affected zone toughness and slab surface quality.

실리콘(silicon( SiSi ))

실리콘(Si)은 고용강화 원소로서, 강의 청정화 및 오스테나이트 내의 탄소 농화를 촉진하며, 적정 망간(Mn)을 첨가하는 강중에서 용접 시 용융 금속의 유동성을 좋게 하여 용접부내 개재물 잔류를 최대한 감소하는 원소이다. 또한, 실리콘은 항복비, 연신율의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상하며 페라이트내 탄소의 확산 속도를 느리게 하기 때문에 탄화물 성장을 억제하며 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시킨다. Silicon (Si) is a solid solution strengthening element that accelerates the purification of steel and carbon enrichment in austenite and improves the flowability of molten metal during welding among the steels added with manganese (Mn) to be. In addition, silicon improves the strength without inhibiting the balance of yield ratio and elongation, and slows the diffusion rate of carbon in ferrite, thereby suppressing carbide growth and stabilizing ferrite to improve elongation.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.4 ~ 0.8 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 첨가량이 0.4 중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘(Si)의 첨가량이 0.8 중량%를 초과하면, 강재의 인성 및 용접성이 열화되는 문제점이 있다.
The silicon (Si) is preferably added in an amount of 0.4 to 0.8% by weight based on the total weight of the steel according to the present invention. When the addition amount of silicon (Si) is less than 0.4% by weight, the effect of addition is insufficient. On the other hand, if the addition amount of silicon (Si) exceeds 0.8% by weight, the toughness and weldability of the steel are deteriorated.

망간(manganese( MnMn ) )

망간(Mn)은 고용강화 원소로서, 오스테나이트를 안정화하여 2상역 소둔 온도를 저하시키며 낮은 임계냉각속도에서도 마르텐사이트가 생성되기 쉽게 한다.Manganese (Mn) is a solid solution strengthening element which stabilizes austenite to lower the annealing temperature of the two-sintering zone, and it is easy to generate martensite even at a low critical cooling rate.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 1.5 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 첨가량이 1.5 중량%를 초과하면 템퍼 취화(Temper Embrittlement) 감수성을 증대시키는 문제점이 있다.
The manganese (Mn) is preferably added in an amount of 1.5 wt% or less based on the total weight of the steel according to the present invention. When the addition amount of manganese (Mn) exceeds 1.5% by weight, there is a problem that the sensitivity to temper embrittlement is increased.

인(P)In (P)

인(P)은 고용강화에 의하여 냉연강재의 강도를 높이는 원소이며, 탄화물의 형성을 억제하는 데 효과적인 원소로 과시효대 구간에서의 탄화물 형성에 의한 연신율 저하를 방지하는 역할을 수행한다. 또한, 망간 당량을 향상하여 마르텐사이트를 얻기에 효과적이다.Phosphorus (P) is an element that increases the strength of cold-rolled steel by solid solution strengthening, and is an effective element for suppressing the formation of carbide. It plays a role of preventing elongation decrease due to carbide formation in the overpressure zone. Further, it is effective to obtain martensite by improving manganese equivalence.

인(P)의 함량이 0.02 중량%를 초과할 경우, Fe3P의 스테다이트를 형성하여 열간 취성의 원인이 될 수 있다. 따라서, 상기 인(P)은 본 발명에 따른 냉연강재 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.If the content of phosphorus (P) exceeds 0.02% by weight, Fe 3 P stddite may be formed, which may cause hot brittleness. Therefore, the phosphorus (P) is preferably limited to 0.02% by weight or less based on the total weight of the cold-rolled steel according to the present invention.

황(S)Sulfur (S)

황(S)은 인성 용접성을 저해하고, MnS 비금속 개재물을 증가시켜 망간의 소입성 효과를 저해하고 가공 크랙을 발생하며, 특히 0.005 중량%를 초과하여 과다 첨가시 조대한 개재물을 증가시켜 강의 피로특성을 열화시킨다.Sulfur (S) inhibits toughness weldability, increases MnS nonmetallic inclusions, and inhibits the entrapping effect of manganese and causes cracks. Particularly, when S is added in excess of 0.005 wt%, coarse inclusions are increased, .

따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 냉연강재 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, the content of sulfur (S) is preferably limited to 0.005% by weight or less based on the total weight of the cold-rolled steel according to the present invention.

티타늄(titanium( TiTi ))

티타늄(Ti)은 강력한 탄질화물 형성 원소로서, 강중에 질소(N)와 결합하여 고용 질소를 저하시키며 그 첨가량은 고용 질소량에 따라 결정한다.Titanium (Ti) is a strong carbonitride-forming element and binds to nitrogen (N) in the steel to lower the solid nitrogen, and the amount of titanium to be added is determined by the amount of nitrogen employed.

다만, 티타늄(Ti)의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우에는 강중의 탄소와 결합하여 항복비를 상승시키는 문제점이 있으므로, 상기 티타늄(Ti)의 함량은 본 발명에 따른 냉연강재 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
However, if the content of titanium (Ti) exceeds 0.005% by weight, it may cause a problem of increasing the yield ratio by binding with carbon in the steel. Therefore, the content of titanium (Ti) By weight or less.

니오븀(Niobium ( NbNb ))

니오븀(Nb)은 강중에서 고용 상태로 존재하는 탄소 및 질소를 석출하여 소둔 집합조직을 발생시킨다. 이로 인하여 니오븀(Nb)은 탄소강의 성형성을 향상시키는 역할을 한다.Niobium (Nb) precipitates carbon and nitrogen in the form of solid solution in the steel and generates annealed aggregate. As a result, niobium (Nb) plays a role in improving the moldability of carbon steel.

니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.02 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.02 중량%를 초과할 경우에는 소둔 결정립이 미세해져서 연신율이 낮아짐에 따라 스트래칭 가공성이 낮아진다.Niobium (Nb) is preferably added at a content ratio of 0.02% by weight or less based on the total weight of the steel material according to the present invention. When the content of niobium (Nb) exceeds 0.02% by weight, the annealing grain becomes finer and the stretchability is lowered, thereby lowering the stretching processability.

또한, 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)의 후술할 수학식 1을 만족하는 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다.It is also preferable that titanium (Ti) and niobium (Nb) are added at a weight ratio satisfying the following formula (1).

수학식 1 : 2 ≤ [Nb]/[Ti] ≤ 4 ([ ]는 각 성분의 중량%)2 [Nb] / [Ti]? 4 ([] is the weight percentage of each component)

티타늄(Ti)과 니오븀(Nb) 석출물 모두 강중의 확산성 수소를 트랩하는 사이트로 작용하나 니오븀(Nb)의 석출물의 사이즈가 티타늄(Ti)의 석출물의 사이즈에 비해 약 200배까지 크다. 따라서, [Nb]/[Ti]의 함량비를 수학식 1에 따라 제한하는 것이 바람직하다.
Both the titanium (Ti) and niobium (Nb) precipitates act as sites for trapping diffusible hydrogen in the steel, but the size of the precipitate of niobium (Nb) is about 200 times larger than the size of the precipitate of titanium (Ti). Therefore, it is preferable to limit the content ratio of [Nb] / [Ti] according to Equation (1).

크롬(chrome( CrCr ))

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. Chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element and contributes to strength improvement. In addition, chromium expands the delta ferrite region and transitions the hypo-peritectic region to the high carbon side to improve the slab surface quality.

상기 크롬은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 1.5 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 1.5 중량%를 초과하는 경우, 용접 열영향부(HAZ) 인성 열화를 초래하는 문제점이 있다.
The chromium is preferably added in an amount of 1.5 wt% or less based on the total weight of the steel material according to the present invention. If the addition amount of chromium exceeds 1.5% by weight, there is a problem that toughness of the weld heat affected zone (HAZ) deteriorates.

몰리브덴(molybdenum( MoMo ))

몰리브덴(Mo)은 안정적으로 탄화물을 생성하여, 크롬과 함께 고온강도 향상에 기여한다. Molybdenum (Mo) stably produces carbides, which together with chromium contribute to the improvement of high temperature strength.

상기 몰리브덴은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01 ~ 0.5 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.01 중량% 미만일 경우, 몰리브덴 첨가에 따른 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 첨가량이 0.5 중량%를 초과하면 저온 균열, 재열균열과 같은 용접성을 저해시키는 문제점이 있다.
The molybdenum is preferably added in an amount of 0.01 to 0.5% by weight based on the total weight of the steel material according to the present invention. When the addition amount of molybdenum is less than 0.01% by weight, the effect of increasing the strength by the addition of molybdenum is insufficient. On the other hand, when the amount of molybdenum added exceeds 0.5% by weight, there is a problem that weldability such as low-temperature cracking and reheat cracking is deteriorated.

질소(N)Nitrogen (N)

질소(N)는 확산성 수소를 트랩하는 니오븀(Nb)의 개재물 형성에 현저한 영향을 미친다.Nitrogen (N) has a significant influence on the formation of niobium (Nb) inclusions that trap diffusible hydrogen.

따라서, 질소(N)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.005 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 질소(N)의 함량이 전체 중량의 0.005 중량%를 초과하여 첨가될 경우, 석출물 형성에 의한 효과는 포화되며, 오히려 용접 열영향부에 분포하는 고용질소량이 증가하여 인성을 저하시킬 수 있다.
Therefore, nitrogen (N) is preferably added in an amount of 0.005% by weight or less based on the total weight of the steel material according to the present invention. When the content of nitrogen (N) is added in excess of 0.005 wt% of the total weight, the effect of precipitate formation is saturated, and the amount of dissolved nitrogen distributed in the weld heat affected zone increases and toughness may be lowered.

수소(H)Hydrogen (H)

수소(H)는 불가피한 불순물로써, 슬라브 재가열전에 실시되는 진공탈가스 처리를 통하여 그 첨가량을 0.0003 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 이때, 수소(H)의 함량이 0.0003 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우에는 황과의 반응으로 H2S를 다량 생성하여 수소유기균열(hydrogen induced crack : HIC)을 일으켜 강재를 파단시키는 문제가 있다.
Hydrogen (H) is an inevitable impurity, and it is preferable to limit the addition amount to 0.0003% by weight or less through vacuum degassing treatment performed before reheating the slab. If the content of hydrogen (H) exceeds 0.0003 wt%, a large amount of H 2 S is generated by reaction with sulfur, thereby causing hydrogen induced crack (HIC) have.

보론(B)Boron (B)

보론(B)은 편석이 심하게 발생하여 강의 경화능을 높여 마르텐사이트와 같은 취화 특성의 조직을 증가시키므로 그 함량을 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.0005 중량% 이하의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 0.0005 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론(B) 산화물의 형성으로 강의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.
Boron (B) segregates segregately to increase the hardenability of the steel to increase the texture of embrittlement such as martensite, so that it is preferable to limit the content to a content ratio of 0.0005 wt% or less of the total weight of the steel according to the present invention. If the content of boron (B) is over 0.0005 wt%, the formation of boron (B) oxide may cause a problem of inhibiting the surface quality of the steel.

압력용기용 강재 제조 방법Manufacturing method of steel for pressure vessel

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력용기용 강재 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically shows a method of manufacturing a steel material for a pressure vessel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 압력용기용 강재 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 압연 단계(S120), 노멀라이징 단계(S130), 냉각 단계(S140) 및 템퍼링 단계(S150)를 포함한다.
Referring to FIG. 1, the illustrated method for manufacturing a steel material for a pressure vessel includes a slab reheating step S110, a rolling step S120, a normalizing step S130, a cooling step S140, and a tempering step S150.

슬라브 재가열Reheating slabs

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 슬라브를 1080 ~ 1180℃로 재가열한다. 상기 조성을 갖는 슬라브는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이러한 슬라브의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용할 수 있다. In the slab reheating step (S110), the slab having the above composition is reheated to 1080 to 1180 캜. The slab having the above composition can be obtained through a continuous casting process after obtaining a molten steel having a desired composition through a steelmaking process. Through the reheating of such slabs, the segregated components can be reused during casting.

만일, 재가열 온도가 1080℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 재가열 온도가 1180℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강의 제조 비용만 상승할 수 있다.
If the reheating temperature is lower than 1080 DEG C, there is a problem that the segregated components are not sufficiently reused during casting. On the other hand, if the reheating temperature is higher than 1180 ° C, the austenite crystal grain size may increase and the strength of the steel may be difficult to secure, and the steel manufacturing cost may be increased due to the excessive heating process.

열간압연Hot rolling

열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 슬라브를 열간압연한다.In the hot rolling step (S120), the reheated slab is hot-rolled.

열간압연 단계(S120)에서, 마무리 압연온도(Finish Rolling Temperature : FRT)는 880 ~ 980℃로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 마무리 압연온도(FRT)가 880℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 연성을 저하시킬 수 있다. 반대로, 마무리 압연온도(FRT)가 980℃를 초과할 경우에는 제조되는 강의 강도가 급격히 저하되는 문제점이 있다.
In the hot rolling step (S120), the finishing rolling temperature (FRT) is preferably 880 to 980 占 폚. If the finishing rolling temperature (FRT) is lower than 880 DEG C, an abnormal reverse rolling may occur and the ductility may be lowered. On the other hand, when the finish rolling temperature (FRT) exceeds 980 占 폚, there is a problem that the strength of the produced steel is rapidly lowered.

노멀라이징Normalizing 단계 step

노멀라이징 단계(S130)에서는 오스테나이트로 상변태가 일어나고 이때 재결정에 의하여 오스테나이트 결정립이 미세화되므로 노멀라이징 처리에 의한 결정립미세화에 의해 저온인성이 향상된다. In the normalizing step (S130), austenite phase transformation takes place. At this time, since the austenite grains are refined by recrystallization, the low temperature toughness is improved by grain refinement by the normalizing treatment.

노멀라이징 처리 시 강재의 모든 부위에서 오스테나이트 변태가 일어날 수 있도록 890 ~ 910℃의 온도범위에서 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 노멀라이징을 890℃미만의 온도에서 실시하면 결정립 미세화의 효과를 충분히 보기 힘들다. 반대로, 노멀라이징을 910℃를 초과하는 온도에서 실시하면 오스테나이트 변태 후 오스테나이트 결정립이 성장하므로 오히려 저온인성을 저해할 수 있다.It is preferable to carry out the heat treatment in a temperature range of 890 to 910 캜 so that austenite transformation can take place in all portions of the steel during the normalizing treatment. When the normalizing is carried out at a temperature of less than 890 DEG C, the effect of grain refinement is not sufficiently seen. Conversely, if the normalizing is performed at a temperature higher than 910 ° C, the austenite grains grow after the austenite transformation, so that the low temperature toughness can be inhibited.

노멀라이징 시 강재의 중심부까지 오스테나이트 변태가 완전히 일어날 수 있는 시간이 필요하며 그 시간은 강재의 두께에 따라 변화하므로 노멀라이징 시간은 1.X*t+20분(단, 여기서 t는 강재의 두께이며, 6~40t일 때, X=5, 40~60t일 때, X=7, 60t 이상일 때, X=9, 단위(mm)는 생략하고 대입함)인 것이 바람직하다. 상기 기준 시간보다 적은 시간으로 노멀라이징을 실시할 경우 조직의 균질화가 어렵고, 반대로, 상기 기준 시간을 초과하여 노멀라이징을 실시할 경우는 더 이상의 효과는 얻을 수 없고 생산성을 해칠 수 있다.
During normalization, the time required for austenite transformation to completely reach the center of the steel is required and the time varies depending on the thickness of the steel, so the normalizing time is 1.X * t + 20 min (where t is the thickness of the steel, 6 to 40 t, X = 5, 40 to 60 t, X = 7, 60 t or more, X = 9, unit (mm) is omitted and substituted). If normalization is performed with a time shorter than the reference time, it is difficult to homogenize the tissue. Conversely, if normalization is performed beyond the reference time, further effects can not be obtained and productivity can be impaired.

냉각Cooling

다음으로, 냉각 단계(S140)에서는 노멀라이징된 강재를 충분한 강도를 확보하기 위하여, 800 ~ 950℃까지 냉각한다. 냉각종료온도가 950℃를 초과하는 경우 충분한 강도 확보가 어렵다. 반대로, 냉각종료온도가 8000℃ 미만일 경우, 고용 용질 원소들의 재고용이 어려워 강도를 확보하기 힘들다.Next, in the cooling step (S140), the normalized steel is cooled to 800 to 950 DEG C to secure sufficient strength. When the cooling end temperature exceeds 950 DEG C, it is difficult to secure sufficient strength. Conversely, when the cooling end temperature is less than 8000 deg. C, it is difficult to secure the strength because the solid solute elements are difficult to be reused.

냉각은 공냉 방식이 적용될 수 있다. The cooling may be performed by an air cooling method.

템퍼링Tempering

템퍼링(Tempering) 단계(S150)는 냉각된 강에 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)의 첨가로 생성된 베이나이트 조직의 인성을 확보하기 위해 템퍼드 베이나이트 조직을 얻기 위한 공정으로써, 600 ~ 800℃의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 템퍼링 온도가 600℃ 미만일 경우 템퍼링의 효과가 저조하여 인성의 확보가 어렵다. 반대로, 템퍼링 온도가 800℃를 초과할 경우 강도의 확보가 어렵다.The tempering step S150 is a step for obtaining a tempered bainite structure to secure the toughness of the bainite structure formed by the addition of chromium (Cr) and molybdenum (Mo) to the cooled steel. Lt; 0 > C. When the tempering temperature is less than 600 ° C, the effect of tempering is low and it is difficult to secure toughness. On the other hand, when the tempering temperature exceeds 800 DEG C, it is difficult to secure the strength.

템퍼링 시 강재의 중심부까지 조직의 인성을 확보하기 위해서는 시간이 필요하며 그 시간은 강재의 두께에 따라 변화하므로 템퍼링 시간은 2.X*t+20분(단, 여기서 t는 강재의 두께이며, 6~40t일 때, X=5, 40~60t일 때, X=7, 60t 이상일 때, X=9, 단위(mm)는 생략하고 대입함)인 것이 바람직하다.
The time required to secure the toughness of the structure to the center of the steel during tempering varies with the thickness of the steel, so the tempering time is 2.X * t + 20 min (where t is the thickness of the steel and 6 X = 9, unit (mm) is omitted when X = 5, 40 to 60t, X = 7, 60t or more).

상기 방법으로 제조된 압력용기용 강재는 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)의 첨가를 통해 수소취화 특성이 우수한 강재를 제조하여 화력발전소 및 화학 플랜트의 열 교환기의 기대 수명을 늘릴 수 있다. The steel material for pressure vessels manufactured by the above method can increase the life expectancy of a heat exchanger of a thermal power plant and a chemical plant by preparing a steel material having excellent hydrogen embrittlement characteristics through addition of titanium (Ti) and niobium (Nb).

또한, 본 발명에 따른 압력용기용 강재는 항복강도(YP) : 240 MPa 이상, 인장강도(TS) : 415 ~ 585 MPa 및 연신율(EL) : 19% 이상의 기계적 물성을 가질 수 있다.
The steel material for a pressure vessel according to the present invention may have mechanical properties of YP of 240 MPa or more, tensile strength (TS) of 415 to 585 MPa and elongation (EL) of 19% or more.

실시예Example

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. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

1. 강재의 제조1. Manufacture of steels

표 1 ~ 2에 나타난 합금 성분과 표 3에 나타난 실험 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~2에 따른 강재를 제조하였다.
The steels according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were prepared with the alloy components shown in Tables 1 and 2 and the experimental conditions shown in Table 3.

[표 1](단위 : 중량%)[Table 1] (unit:% by weight)

Figure pat00001

Figure pat00001

[표 2](단위 : 중량%)[Table 2] (unit:% by weight)

Figure pat00002

Figure pat00002

[표 3](단위 : ℃)[Table 3] (Unit: ° C)

Figure pat00003

Figure pat00003

2. 기계적 물성 평가2. Evaluation of mechanical properties

표 4는 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 강재의 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. Table 4 shows the results of evaluation of the mechanical properties of the steels produced according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.

[표 4][Table 4]

Figure pat00004

Figure pat00004

표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 강재의 경우, 항복강도(YP) : 240 MPa 이상, 인장강도(TS) : 415 ~ 585 MPa 및 연신율(EL) : 19% 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
Table 4 shows that the steel produced according to Examples 1 to 4 had a yield strength (YP) of 240 MPa or more, a tensile strength (TS) of 415 to 585 MPa and an elongation (EL) of 19% or more It can be seen that it satisfies.

반면, 황(S), 질소(N) 및 수소(H)의 첨가량이 본 발명에서 제시하는 범위를 초과하며, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 함량비가 본 발명에서 제시하는 범위에 미달되고 낮은 온도에서 노멀라이징을 실시한 비교예 1에 따라 제조된 시편은 항복강도(YP) 및 인장강도(TS)는 목표값을 만족하였으나 연신율(EL)이 목표값에 미달되는 것을 알 수 있다.On the other hand, when the added amount of sulfur (S), nitrogen (N) and hydrogen (H) exceeds the range suggested by the present invention and the content ratio of niobium (Nb) and titanium (Ti) The specimen prepared according to Comparative Example 1 subjected to normalizing at a low temperature showed that the yield strength (YP) and the tensile strength (TS) satisfied the target value, but the elongation (EL) was below the target value.

또한, 인(P), 질소(N), 수소(H) 및 니오븀(Nb)의 첨가량이 본 발명에서 제시하는 범위를 초과하며, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 함량비가 본 발명에서 제시하는 범위에 미달되고 높은 온도에서 템퍼링을 실시한 비교예 2에 따라 제조된 시편은 항복강도(YP) 및 인장강도(TS)는 목표값을 만족하였으나 연신율(EL)이 목표값에 미달되는 것을 알 수 있다.
Further, when the content of phosphorus (P), nitrogen (N), hydrogen (H) and niobium (Nb) exceeds the range suggested by the present invention and the content ratio of niobium (Nb) and titanium (Ti) (YP) and tensile strength (TS) satisfied the target value, but the elongation (EL) was found to be lower than the target value have.

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.
While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

S110 : 재가열 단계
S120 : 압연 단계
S130 : 노멀라이징 단계
S140 : 냉각 단계
S150 : 템퍼링 단계S110: Reheating step
S120: rolling step
S130: Normalizing step
S140: cooling step
S150: Tempering step

Claims (8)

(a) 탄소(C) : 0.08 ~ 0.15 중량%, 실리콘(Si) : 0.4 ~ 0.8 중량%, 망간(Mn) : 1.5 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.02 중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.5 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) : 1.1 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 1080 ~ 1180℃에서 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도(FRT, Finish Rolling Temperature) : 880 ~ 980℃로 열간압연하는 단계;
(c) 상기 열간압연된 강재를 노멀라이징 열처리를 실시하는 단계;
(d) 상기 노멀라이징된 강재를 냉각하는 단계; 및
(e) 상기 노멀라이징된 강을 템퍼링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재 제조 방법.
(S): 0.08 to 0.15 weight% of carbon (C), 0.4 to 0.8 weight% of silicon (Si), 1.5 weight% or less of manganese (Mn) 0.005 wt% or less of titanium, 0.005 wt% or less of titanium, 0.02 wt% or less of niobium, 1.5 wt% or less of chromium, 1.1 wt% or less of molybdenum, And reheating the steel slab composed of unavoidable impurities at 1080 to 1180 캜;
(b) hot rolling the reheated steel slab to a finishing rolling temperature (FRT) of 880 to 980 占 폚;
(c) subjecting the hot-rolled steel material to a normalizing heat treatment;
(d) cooling the normalized steel material; And
(e) tempering the normalized steel. < RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 강 슬라브는
질소(N) : 0.005 중량% 이하, 수소(H) : 0.0003 중량% 이하 및 보론(B) : 0.0005 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (a)
The steel slab
The method further comprises at least one of nitrogen (N): 0.005 wt% or less, hydrogen (H): 0.0003 wt% or less, and boron (B): 0.0005 wt% or less.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 강 슬라브는
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 니오븀 및 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재 제조 방법.
수학식 1 : 2 ≤ [Nb]/[Ti] ≤ 4 ([ ]는 각 성분의 중량%)
The method according to claim 1,
In the step (a)
The steel slab
A method for manufacturing a steel material for a pressure vessel, comprising: a step of preparing a steel material for a pressure vessel;
2 [Nb] / [Ti]? 4 ([] is the weight percentage of each component)
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 노멀라이징은 890 ~ 910℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (c)
Wherein the normalizing is performed at 890 to 910 占 폚.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 템퍼링은 600 ~ 800℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (e)
Wherein the tempering is performed at 600 to 800 占 폚.
탄소(C) : 0.08 ~ 0.15 중량%, 실리콘(Si) : 0.4 ~ 0.8 중량%, 망간(Mn) : 1.5 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.02 중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.5 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) : 1.1 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
항복강도(YP) : 240 MPa 이상 및 인장강도(TS) : 415 ~ 585 MPa을 가지고,
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 니오븀 및 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재.
수학식 1 : 2 ≤ [Nb]/[Ti] ≤ 4 ([ ]는 각 성분의 중량%)
(P): 0.02 wt% or less, sulfur (S): 0.005 wt% or less, carbon (C): 0.08 to 0.15 wt% (Fe) and inevitable impurities (Fe) are contained in an amount of not more than 0.005 wt% of titanium (Ti), not more than 0.02 wt% of niobium, not more than 1.5 wt% of chromium (Cr) Lt; / RTI >
Yield strength (YP): 240 MPa or more and tensile strength (TS): 415 to 585 MPa,
A steel material for pressure vessels, comprising niobium and titanium in a range satisfying the following formula (1).
2 [Nb] / [Ti]? 4 ([] is the weight percentage of each component)
제6항에 있어서,
상기 강재는
질소(N) : 0.005 중량% 이하, 수소(H) : 0.0003 중량% 이하 및 보론(B) : 0.0005 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재.
The method according to claim 6,
The steel
Further comprising at least one of nitrogen (N): 0.005 wt% or less, hydrogen (H): 0.0003 wt% or less, and boron (B): 0.0005 wt% or less.
제6항에 있어서,
상기 강재는
연신율(EL) : 19% 이상을 가지는 것을 특징으로 하는 압력용기용 강재.The method according to claim 6,
The steel
Elongation (EL): 19% or more.
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