KR20150020181A - Superhigh-tensile steel plate for welding - Google Patents
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Abstract
이 강판은, 화학 조성이, 질량%로, C:0.015%∼0.045%, Mn:1.80%∼2.20%, Cu:0.40%∼0.70%, Ni:0.80%∼1.80%, Nb:0.005%∼0.015%, Mo:0.05%∼0.25%, Ti:0.005%∼0.015%, B:0.0004%∼0.0020%, N:0.0020%∼0.0060%, O:0.0015%∼0.0035%이며, 판 두께 방향 단면의 판 두께 중심부에 있어서, 원 상당 직경이 2㎛ 이상인 산화물 입자가 20개/㎟ 이하, 또한 원 상당 직경이 0.05∼0.5㎛인 Ti 산화물이 1.0×103∼1.0×105개/㎟이다.This steel sheet has a chemical composition of 0.015% to 0.045% of C, 1.80% to 2.20% of Mn, 0.40% to 0.70% of Cu, 0.80% to 1.80% of Ni, 0.005% to 0.015% of Nb , 0.005 to 0.25% of Mo, 0.005 to 0.015% of Ti, 0.0004 to 0.0020% of B, 0.0020 to 0.0060% of N and 0.0015 to 0.0035% of O, at the center, and the oxide particles more than the equivalent circle diameter of 20 2㎛ gae / ㎟ or less, the Ti oxides in the circle-equivalent diameter 0.05~0.5㎛ 1.0 × 10 3 ~1.0 × 10 5 gae / ㎟.
Description
본 발명은 해양 구조물 등의 높은 안전성이 요구되는 대형 용접 구조물용으로서 용접성, 용접 열영향부 인성이 우수한 초고장력 강판에 관한 것이다.The present invention relates to a super high tensile steel sheet excellent in weldability and welding heat-affected portion toughness for a large-scale welded structure requiring high safety such as an offshore structure.
최근, 세계적으로 왕성한 에너지 수요에 호응하여, 석유·천연 가스 등 해양 자원 개발이 활발화되고 있다. 그와 함께, 굴삭, 생산의 효율화나 개발 환경의 가혹화 등에 의해, 해양 구조물의 대형화가 지향되어, 강재에 대해서는 후육화, 고강도화가 요구되고 있다. 덧붙여 말하면, 해상에 설치되는 해양 구조물은 파괴에 대한 높은 안전성도 요구되고, 강판에 대해 우수한 용접성, 용접 열영향부 인성이 요구된다.In recent years, development of marine resources such as petroleum and natural gas has become active in response to the energy demand of the world. Along with this, the enlargement of the offshore structure is aimed at by the digging, the efficiency of the production, and the severity of the development environment, and the steel is required to be thickened and strengthened. In addition, marine structures installed on the sea are required to have high safety against breakage, and excellent weldability and toughness of the welded heat affected zone are required for the steel sheet.
일반적으로, 강판의 용접성, 용접 열영향부 인성은, 후육, 고강도로 될수록 불리해지는 경향이 있다. 강도 확보상, 용접 열영향부의 인성을 손상시키는 합금 원소를 다량으로 첨가할 수 밖에 없기 때문이다. 용접성이라 하는 것은 넓은 의미를 갖지만, 좁은 의미에는 용접 열영향부의 경화성이나 용접 냉간 균열 감수성을 나타내고, 각종 탄소 당량 Ceq나 용접 균열 감수성 조성 PCM 등 성분 파라미터로 나타내어지는 경우가 많다. 고합금 성분일수록 이들 지표는 높아지고, 용접 열영향부의 경화성이나 용접 냉간 균열 감수성이 높아지고, 일반적으로 용접성이 떨어진다고 여겨진다. 용접 열영향부 인성은, 이들 용접성의 지표의 대소와 반드시 완전히 일치하는 것은 아니지만, 높은 상관이 있는 것이 널리 알려져 있다.Generally, the weldability of the steel sheet and the toughness of the welded heat affected zone tend to become disadvantageous as the steel is inferior in strength and strength. It is necessary to add a large amount of alloying elements which damage the toughness of the weld heat affected zone in order to secure strength. Weldability has a broad meaning, but in a narrow sense indicates the curability of the weld heat affected zone and the susceptibility of the welded cold crack, and is often expressed by component parameters such as various carbon equivalent Ceq and weld cracking susceptibility composition P CM . The higher the content of the high alloy component, the higher the index, the higher the curability of the weld heat affected zone and the susceptibility of the welded cold crack, and the weldability is generally considered to be low. The weld heat affected zone toughness is not necessarily completely coincident with the magnitude of these indicators of weldability, but it is widely known that there is a high correlation.
상술해 온 바와 같이, 통상, 강판의 후육화 및/또는 고강도화는, 용접성, 용접 열영향부 인성을 높이는 방향성과는 상반되고, 이들 상반되는 강판 특성을 양립시키는 성분 설계, 제조 기술이 과제로 되어 있었다.As described above, in general, thickening and / or strengthening of a steel sheet is contrary to the directionality of improving the weldability and the toughness of the welded heat affected zone, and designing and manufacturing techniques for achieving both of these opposite steel sheet characteristics are a problem there was.
용접성을 손상시키지 않고, 바꾸어 말하면 화학 성분을 필요 이상으로 높이는 일 없이 강판의 후육화 및/또는 고강도화를 달성하는 수단으로서, 가공 열처리, 즉, TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)나 B(붕소) 첨가 강의 조질 처리(켄칭-템퍼링 처리)가 있는 것은, 당업자라면 여기서 굳이 기술 개시할 것까지도 없이 널리 알려져 있는 것이다. 그러나, 그들 수단에 의해서도 충분하지 않은 것도 또한 사실이다.(Thermo-mechanical control process) or B (boron) addition as means for achieving thickening and / or strengthening of the steel sheet without deteriorating weldability, in other words, It is well known to those skilled in the art that the steel tempering treatment (quenching-tempering treatment) is not required to be disclosed here. However, it is also true that their means are not enough.
TMCP는, 가열-압연-냉각에 이르는 강재 제조 프로세스 전반을 제어하는 것으로, 두꺼운 재료에 있어서는 압연 후, 가속 냉각 혹은 제어 냉각이라고도 불리는 수냉 프로세스가 고강도화에 유효하다. 그러나, 냉각은 전열이라 하는 물리 현상 때문에, 두꺼운 재료의 판 두께 중심부는 수냉에 의해서도 충분한 냉각 속도가 얻어지지 않아, 두껍고 또한 고강도를 저성분으로 확보하는 것은 곤란하였다.The TMCP controls the entire steelmaking process from heating to rolling to cooling. In thicker materials, the water cooling process, also called accelerated cooling or controlled cooling after rolling, is effective for increasing the strength. However, due to a physical phenomenon called cooling, a sufficient cooling rate can not be obtained even at the plate thickness center part of the thick material by water cooling, and it is difficult to secure a thick and high strength as a low component.
한편, 고강도 조질 강에서 사용되는 B(붕소)는, 구 오스테나이트 입계에 고용 상태로 편석함으로써 ppm 오더의 극미량으로도 강의 켄칭성을 현저하게 높이는 것이 알려져, 고강도화에 유효하다. 그러나, 이것은 동시에 용접 열영향부의 경화성을 현저하게 높이게 되기도 한다. 특히 높은 안전성(용접 열영향부가 높은 파괴 인성)이 요구되는 해양 구조물에서는, 건조 시의 용접 입열이 비교적 낮게 제한되어 있고, 그 경화성은 한층 더 높아진다. 용접 열영향부의 경화성은, 전술한 바와 같이 용접 냉간 균열 감수성이나 용접 열영향부 인성과도 높은 상관을 갖고, B(붕소)를 무조건으로 활용하는 것에는 문제가 있었다. 또한, B(붕소)의 높은 켄칭성을 활용하는 경우, 그 효과는 B(붕소)가 고용 상태로 존재하여 비로소 발휘되므로, 붕소 화합물의 석출을 제어하는 성분, 프로세스 제어가 불가결하며, TMCP와의 조합에서는, 조질 처리에서의 지식을 그대로 적용할 수 없는 케이스가 있었다. 그렇다고 해도 조질 처리, 즉, 켄칭-템퍼링 처리에서 제조하는 것은, 열처리의 공사 기간이나 비용의 면에서 TMCP와의 비교상 불리하다. 또한 최근에는, 환경 부하, 에너지 절약의 관점에서도, 비조질, 즉, TMCP화가 사회적 요청으로 되어가고 있는 것이 실정이다.On the other hand, it is known that B (boron) used in high strength steels is segregated in a solid state in the former austenite grain boundaries, thereby remarkably increasing the quenching property of steel even in a trace amount of ppm order. However, at the same time, the curing property of the weld heat affected zone is remarkably increased at the same time. Particularly, in an offshore structure in which high safety (high fracture toughness of the welded heat affected zone) is required, the heat input to the weld at the time of drying is limited to a relatively low level, and the curability is further increased. The curability of the weld heat affected zone has a high correlation with the weld cold cracking susceptibility and weld heat affected zone toughness as described above, and there is a problem in using B (boron) unconditionally. In addition, when the high quenching property of B (boron) is utilized, the effect is exerted only when B (boron) is present in a solid solution state. Therefore, components for controlling the precipitation of the boron compound, process control is indispensable, There has been a case in which knowledge in the tempering process can not be applied as it is. Even so, the preparation in quenching treatment, that is, quenching-tempering treatment, is disadvantageous in comparison with TMCP in terms of construction time and cost of heat treatment. In recent years, non-quality, that is, TMCP has become a social demand in terms of environmental load and energy saving.
이러한 중에서, 후술하는 본원 발명의 주된 목표와 동등한 판 두께, 항복 강도를 갖는 용접 조인트부의 균열 선단 개구 변위 CTOD 특성이 우수한 해양 구조물용 강으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 0.8% 이상의 비교적 많은 Cu를 함유하는 Cu 석출형 강에 관한 발명이 개시되어 있다. 그러나, Cu는 단독으로 많이 첨가하면, 가열 시 또는 열간 압연 시에 Cu 크랙이 발생하고, 제조가 곤란해진다고 하는 문제가 있다.Among them, as a steel for an offshore structure having excellent CTOD characteristics of a crack tip opening displacement CTOD of a weld joint portion having a plate thickness and a yield strength equivalent to the main object of the present invention described later, for example, Patent Document 1 discloses that a relatively large amount of Cu The present invention relates to a Cu precipitation-type steel containing Cu. However, when a large amount of Cu is added singly, there is a problem that Cu crack occurs during heating or hot rolling, making the production difficult.
본 발명은 상기 실정에 비추어, 해양 구조물 등의 높은 안전성이 요구되는 대형 용접 구조물용으로서 용접성, 용접 열영향부 인성이 우수한 초고장력 강판을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide an ultrahigh-strength steel sheet excellent in weldability and weld heat-affected portion toughness for a large-scale welded structure requiring high safety such as an offshore structure.
주된 목표는, 판 두께 50∼100㎜, 인장 강도 600∼700㎫, 항복 강도 500∼690㎫, 용접 열영향부의 균열 선단 개구 변위의 최저 CTOD값 0.25㎜ 이상의 특성이며, 용도는 용접 조인트부의 균열 선단 개구 변위 CTOD(Crack-Tip Opening Displacement) 특성이 요구되는 해양 구조물용 강판이다. 또한, 최저 CTOD값은 파괴에 대한 충분한 안전성을 확보하기 위해서는 높은 쪽이 바람직하다. 용도는 특별히 한정하는 것이 아니라, 용접 열영향부 인성 평가로서는, 샤르피 충격 특성과 비교하여, CTOD 특성 쪽이 보다 엄격한 평가법이라고 생각하고, 해양 구조물용 강판을 주된 목표로 한 것이다. 따라서, 본 발명은 선박, 철골, 교량, 각종 탱크 등 널리 용접 구조물용 강판으로서 적용할 수 있는 것은 물론이다.The main goal is to have a plate thickness of 50 to 100 mm, a tensile strength of 600 to 700 MPa, a yield strength of 500 to 690 MPa, and a minimum CTOD value of 0.25 mm or less at the crack tip opening displacement of the weld heat affected zone. It is a steel plate for offshore structures that requires crack-tip opening displacement (CTOD) characteristics. In addition, the lowest CTOD value is preferably higher in order to secure sufficient safety against fracture. The application is not particularly limited, but the welded heat affected zone toughness evaluation is considered to be a stricter evaluation method than the Charpy impact characteristics, and the CTOD characteristic is a steel sheet for an offshore structure. Accordingly, it goes without saying that the present invention can be widely applied to steel plates for welding structures such as ships, steel frames, bridges, various tanks, and the like.
배경기술에서 지적한 각종 문제점, 과제를 해결하기 위해, TMCP 전제로, B(붕소)를 유효하게 활용하는 방법을 예의 탐색, 검토하고, 용접성을 손상시키지 않고, 용접 열영향부 인성을 향상시키는 최량의 수단을 발견하였다. 주된 포인트는, (a) 고용 B(붕소) 확보를 위한 B-N-Ti량 밸런스를 적정화, (b) (고용)B에 의한 용접 열영향부의 경화성을 완화하기 위한 극저C화, (c) 강도와 용접성, 용접 열영향부 인성 확보를 위한 PCM 적정화, (d) 용접 열영향부 인성 확보를 위한 Al리스 Ti 탈산화, (e) 조대 산화물 억제를 위한 Al리스하에서의 저O(산소)화 등이다. 이들 포인트는, 독립 사상이 아니라 서로 밀접한 관계가 있으므로 동시에 달성하는 것은 용이하지 않고, 본 발명자들의 계통적이며 치밀한 실험에 의해 비로소 실현할 수 있어, 본 발명을 완성하였다.In order to solve various problems and problems pointed out in the background art, a method of effectively utilizing B (boron) as a TMCP preconditioner is searched and studied as an example, and a method of improving the toughness of weld heat affected zone Sudan. The main points are (a) optimizing the BN-Ti amount balance for ensuring solid solution B (boron), (b) achieving extremely low C for reducing the hardenability of the weld heat affected zone by (solid solution) B, (c) welding, the weld heat affected zone is the P CM adequacy for toughness obtained, (d) HAZ Al-less Ti deoxidation for toughness obtained, (e) such as a low O (oxygen) under the Al-less screen for coarse oxide inhibition . These points are not independent events, but are closely related to each other. Therefore, it is not easy to achieve them at the same time, and they can be realized only by systematic and detailed experiments of the inventors of the present invention.
본 발명의 요지는 이하와 같다.The gist of the present invention is as follows.
(1) 본 발명의 제1 형태에 관한 강판은, 화학 조성이, 질량%로, C:0.015%∼0.045%, Mn:1.80%∼2.20%, Cu:0.40%∼0.70%, Ni:0.80%∼1.80%, Nb:0.005%∼0.015%, Mo:0.05%∼0.25%, Ti:0.005%∼0.015%, B:0.0004%∼0.0020%, N:0.0020%∼0.0060%, O:0.0015%∼0.0035%, Si:0%∼0.40%, P:0.008% 이하, S:0.005% 이하, Al:0%∼0.004%, Cr:0%∼0.30%, V:0%∼0.06%, Mg:0%∼0.0050%, 잔량부:철 및 불순물이며, 하기 1식으로 나타내어지는 값이 2.0 초과이며, 하기 2식으로 나타내어지는 값이 0% 이상이며, 하기 3식으로 나타내어지는 FB가 0.0003% 이상이며, 하기 4식으로 나타내어지는 용접 균열 감수성 지수인 PCM값이 0.18% 이상, 0.23% 이하이며, 판 두께 방향 단면의 판 두께 중심부에 있어서, 원 상당 직경이 2㎛ 이상인 산화물 입자가 20개/㎟ 이하, 또한 원 상당 직경이 0.05∼0.5㎛인 Ti 산화물이 1.0×103∼1.0×105개/㎟이다.(1) The steel sheet according to the first aspect of the present invention has a chemical composition of 0.015% to 0.045% of C, 1.80% to 2.20% of Mn, 0.40% to 0.70% of Cu, 0.80% 0.001% to 0.005%, N: 0.001% to 0.005%, N: 0.001% to 0.005%, N: 0.005% to 0.015%, Mo: 0.05% to 0.25%, Ti: 0.005% to 0.015% 0% to 0.30%, V: 0% to 0.06%, Mg: 0%, Si: 0% to 0.40% And 0.0050%, and the remaining part is iron and an impurity. The value represented by the following formula 1 is more than 2.0, the value represented by the following formula 2 is 0% or more, the FB represented by the following formula 3 is 0.0003% Wherein the weld crack susceptibility index P CM is not less than 0.18% and not more than 0.23%, and the oxide particles having a circle equivalent diameter of 2 탆 or more in the plate thickness center section in the plate thickness direction cross section are 20 / , And a Ti oxide having a circle equivalent diameter of 0.05 to 0.5 占 퐉. 0 x 10 3 to 1.0 x 10 5 / mm 2.
여기서, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V], [Ti], [B], [N], [O], [Al]은, 각각 C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, B, N, O, Al의 질량%로 나타낸 함유량을 의미한다.[B], [B], [N], [O], and [C] [Al] means the content expressed by mass% of C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, B, N,
단, 상기 3식에 있어서, ([O]-0.89×[Al])의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([O]-0.89×[Al])의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출하고, 또한, 상기 3식에 있어서, ([Ti]-2×([O]-0.89×[Al]))의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([Ti]-2×([O]-0.89×[Al]))의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출하고, 또한, 상기 3식에 있어서, ([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출하고, 또한, FB≤0일 때에는 FB=0으로 한다.However, when the term of [O] -0.89 x [Al] is not more than 0 in the above three equations, the term of [(O) -0.89 x [Al] ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al])) is not more than 0 in the above-mentioned three equations, ([N] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al])) in the equation (3) -0.89 x [Al]))) is less than or equal to 0, the term ([N] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al])) 0 ", and when FB < 0, FB = 0 is set.
(2) 상기 (1)에 기재된 강판은, 또한, 하기 5식으로 나타내어지는 Bp가 0.09% 이상 0.30% 이하여도 된다.(2) The steel sheet described in (1) above may also have a Bp expressed by the following equation (5): 0.09% or more and 0.30% or less.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강판은, 또한, 상기 화학 조성이, 질량%로, Si:0.15% 이하로 제한해도 된다.(3) The steel sheet described in (1) or (2) above may also be limited to 0.15% or less of Si by mass%.
(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 강판은, 또한, 상기 화학 조성이, 질량%로, Mg:0.0003% 미만으로 제한해도 된다.(4) The steel sheet described in any one of (1) to (3) above may further contain the above chemical composition in a mass% to less than 0.0003% of Mg.
(5) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 강판은, 판 두께가, 50㎜ 이상 100㎜ 이하, 인장 강도가, 600㎫ 이상 700㎫ 이하, 항복 강도가, 500㎫ 이상 690㎫ 이하여도 된다.(5) The steel sheet according to any one of (1) to (4), wherein the steel sheet has a thickness of 50 mm or more and 100 mm or less, a tensile strength of 600 MPa to 700 MPa, MPa or less.
본 발명에 따르면, 용접성, 용접 열영향부 인성이 우수한 초고장력 강을 저렴하게 제공할 수 있고, 해양 구조물 등의 용접 구조물의 대형화와 동시에, 안전성을 한층 더 높일 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an ultra high tensile steel excellent in weldability and welding heat-affected portion toughness at low cost, and to further increase the safety of the welded structure such as an offshore structure.
이하에 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 해양 구조물 등의 높은 안전성이 요구되는 대형 용접 구조물용으로서 용접성, 용접 열영향부 인성이 우수한 초고장력 강을 제공하는 것을 목적으로 하고, 판 두께 50∼100㎜, 인장 강도 600∼700㎫, 항복 강도 500∼690㎫, 용접 열영향부의 균열 선단 개구 변위의 최저 CTOD값 0.25㎜ 이상의 특성을 갖는 강판을 주된 목표로 하는 것이다.An object of the present invention is to provide an ultrahigh tensile steel having excellent weldability and weld heat-affected portion toughness for a large-sized welded structure requiring high safety such as an offshore structure and having a plate thickness of 50 to 100 mm, a tensile strength of 600 to 700 MPa , A yield strength of 500 to 690 MPa, and a minimum CTOD value of 0.27 mm or less at the crack opening end opening of the weld heat affected zone.
우선, 본 발명의 초고장력 강의 강 성분의 한정 범위와 이유를 설명한다. 여기서 기재한 %는 질량%를 의미한다.First, the limited range and reason for the steel component of the ultra high tensile steel of the present invention will be described. The percentages herein refer to% by mass.
C:0.015%∼0.045%C: 0.015% to 0.045%
B의 높은 켄칭성을 활용하는 본 발명에서는, 용접 열영향부의 과잉의 경화성을 억제하기 위해, C는 비교적 낮게 억제할 필요가 있다. 그러나, C량이 지나치게 낮으면 강도(인장 강도)의 보상을 위해 합금 원소량을 증가시킬 수 밖에 없어, 경제성을 잃는다. 합금 비용을 억제하면서, 본 발명의 목표인 두꺼운 재료로 항복 강도 500∼560㎫급 강(강종으로서의 강도 그레이드이며, 실제의 항복 강도의 범위가 아님)으로서의 강도를 안정적으로 얻기 위해 본 발명에서는 0.015% 이상으로 한정한다. 경제성의 관점에서, 그 하한을 0.018%, 0.020%, 0.023% 또는 0.025%로 해도 된다. 한편, 0.045% 초과에서는, B 효과와 맞물려 용접 열영향부의 경화성이 과잉으로 되어 용접 열영향부 인성을 열화시키므로, 0.045%를 상한으로 한다. 용접 열영향부의 경화성을 저감시키기 위해, 그 상한을 0.042%, 0.040%, 0.037% 또는 0.035%로 해도 된다.In the present invention utilizing the high quenching of B, it is necessary to suppress C to a relatively low level in order to suppress excessive curability of the weld heat affected zone. However, if the amount of C is excessively low, the amount of the alloy element must be increased in order to compensate for the strength (tensile strength), and the economical efficiency is lost. In order to stably obtain the strength as a high strength steel having a yield strength of 500 to 560 MPa (a strength grade as a steel grade and not an actual yield strength range) with a thick material which is the object of the present invention while suppressing the cost of the alloy, Or more. From the viewpoint of economical efficiency, the lower limit may be 0.018%, 0.020%, 0.023%, or 0.025%. On the other hand, if it exceeds 0.045%, the curability of the weld heat affected zone becomes excessive due to the effect of B, which deteriorates the toughness of the weld heat affected zone. The upper limit may be 0.042%, 0.040%, 0.037%, or 0.035% in order to reduce the curability of the weld heat affected zone.
Si:0%∼0.40% 이하Si: 0% to 0.40% or less
Si는, 강 중에 불가피적으로 함유되고, 특히 용접 열영향부에서 단단하고 취약한 MA(Martensite-Austenite)-constituent(이하 MA라고 약기) 생성을 조장하고, 용접 열영향부 인성을 열화시킨다. 이로 인해, Si는 낮을수록 바람직하다. C량을 비교적 낮은 범위로 한정하는 본 발명에 있어서는, 0.40%까지의 함유이면 MA 생성량이 적고, 용접 열영향부 인성의 관점에서 허용할 수 있다. 그러나, 용접 구조물용 강으로서의 다양한 용접 조건을 감안하면 적은 쪽이 바람직한 것은 물론이며, 그 상한을 0.30%, 0.25%, 0.20%, 0.15% 또는 0.10% 이하로 해도 된다. Si의 하한을 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다. 강판의 모재 인성의 향상을 위해 또는 탈산을 위해, Si를 함유해도 되고, 필요에 따라, 그 하한을 0.01%, 0.02% 또는 0.03%로 해도 된다.Si is inevitably contained in the steel and promotes the formation of a hard and fragile MA (Martensite-Austenite) -constituent (hereinafter abbreviated as MA), particularly in the weld heat affected zone, and deteriorates the toughness of the weld heat affected zone. For this reason, the lower the Si content, the better. In the present invention in which the amount of C is limited to a relatively low range, the content of MA is less than 0.40%, which is permissible in view of the weld heat affected zone toughness. However, considering the various welding conditions as the steel for the welded structure, it is needless to say that the lower limit is preferably 0.30%, 0.25%, 0.20%, 0.15% or 0.10% or less. It is not necessary to define the lower limit of Si, and the lower limit is 0%. For the purpose of improving the toughness of the base material of the steel sheet or for deoxidation, Si may be contained, and if necessary, the lower limit may be set to 0.01%, 0.02%, or 0.03%.
Mn:1.80%∼2.20%Mn: 1.80% to 2.20%
Mn은 비교적 저렴한 원소이지만, 강도 향상 효과가 크고, 모재 및 용접 열영향부의 인성에의 악영향도 비교적 작다. Al리스 Ti 탈산으로 하는 본 발명에서는, 용접 열영향부 인성을 향상시키기 위해, 용접 열영향부에 있어서 Ti 산화물 등을 핵으로 한 입내 페라이트 생성이 중요해지지만, 그때, Mn도 중요한 역할을 하고 있다. 그것은, Ti 산화물에 MnS가 석출되고, 그 근방에 Mn의 희박 영역이 형성되고, 매트릭스보다 변태 온도가 높아져 페라이트 변태를 조장·촉진한다고 하는 것이다. 모재의 강도, 인성, 용접 열영향부 인성, 나아가서는 합금 비용 등을 종합적으로 감안하여, 본 발명에서 Mn은 1.80% 이상으로 한정한다. 이 하한에는 야금상, 기술상의 임계적인 뜻은 없고, 본 발명이 목적으로 하는 우수한 특성이 발현되는 범위 내에서, 성분적인 특징을 명확히 하기 위해 한정한 것이다. 특성 개선을 위해, 그 하한을 1.85% 또는 1.90%로 해도 된다. Mn은 저렴한 원소이기도 하여 최대한 활용하고자 하는 바이다. 그러나, Mn량이 지나치게 많으면 연속 주조 슬래브의 중심 편석이나 마이크로 편석이 조장되고, 국소적인 취화 영역이 형성되어 모재 혹은 용접 열영향부의 인성을 손상시킬 가능성이 높아지므로, 2.20% 이하로 제한한다. 모재 또는 용접 열영향부의 인성 개선을 위해, 그 상한을 2.15% 또는 2.10%로 해도 된다.Although Mn is a comparatively inexpensive element, the effect of improving the strength is large and adverse effects on the toughness of the base material and the weld heat affected zone are relatively small. In the present invention comprising Al-Ti Ti deoxidation, in order to improve the toughness of the welded heat affected zone, the generation of ferrite inside the core made of Ti oxide or the like is important in the weld heat affected zone, but Mn also plays an important role at that time. That is, MnS is precipitated in the Ti oxide, a rare-earth region of Mn is formed in the vicinity thereof, and the transformation temperature is higher than that of the matrix, thereby promoting and promoting the ferrite transformation. Considering the strength, toughness of the base material, the toughness of the weld heat affected zone, and further the alloy cost, Mn is limited to 1.80% or more in the present invention. This lower limit does not have a critical meaning in terms of the technical and financial aspects, but is limited to clarify the constituent features within the scope of manifesting excellent characteristics of the present invention. In order to improve the characteristics, the lower limit may be 1.85% or 1.90%. Mn is an inexpensive element and we want to make full use of it. However, if the amount of Mn is too large, the center segregation or micro-segregation of the continuous cast slab is promoted and the possibility of damaging the toughness of the base material or the weld heat affected portion is increased due to formation of localized embrittlement region. In order to improve the toughness of the base material or the weld heat affected zone, the upper limit may be set to 2.15% or 2.10%.
P:0.008% 이하, S:0.005% 이하P: not more than 0.008%, S: not more than 0.005%
P, S는, 불가피적 불순물로서 함유되고, 모재 인성, HAZ 인성으로부터 모두 적은 쪽이 좋지만, 공업 생산적인 제약도 있어, 각각 0.008%, 0.005%를 상한으로 하였다. 보다 양호한 HAZ 인성을 얻기 위해, 각각 P의 상한을 0.006%, 0.005% 또는 0.004%로, S의 상한을 0.004%, 0.003% 또는 0.002%로 해도 된다. P, S는 불가피적 불순물이며, P, S의 하한을 규정할 필요는 없다. 필요하다면, P, S의 하한을 0%로 해도 지장 없다.P and S are contained as inevitable impurities, and it is preferable that both of the toughness of the base material and the HAZ toughness are small. However, there are restrictions on industrial production, and the upper limit is 0.008% and 0.005%, respectively. In order to obtain better HAZ toughness, the upper limit of P may be 0.006%, 0.005%, or 0.004%, and the upper limit of S may be 0.004%, 0.003%, or 0.002%. P and S are inevitable impurities, and the lower limits of P and S need not be specified. If necessary, the lower limit of P and S can be 0%.
Cu:0.40%∼0.70%Cu: 0.40% to 0.70%
Cu는, 모재의 강도를 향상시키는 한편, 모재 및 용접 열영향부의 인성의 열화 정도는 비교적 작으므로, 유용한 원소이다. 본 발명이 목표로 하는 초고장력 강에 있어서는, 0.40% 이상의 첨가가 바람직하다. 모재의 강도의 향상을 위해, 그 하한을 0.45%, 0.50% 또는 0.55%로 해도 된다. Cu는, 0.70%를 초과하면 석출 경화 현상을 나타내게 되고, 강재의 재질, 특히 강도가 불연속적으로 크게 변화해 버린다. 이로 인해, 본 발명에서는, 강도 변화가 연속적이며 제어하기 쉬운 범위로서 0.70% 이하로 한정한다. Cu량을 0.7% 이하로 한정함으로써, 후술하는 Ni량과도 맞물려 열간 압연 시의 Cu 크랙 발생의 위험성이 거의 없어진다고 하는 효과도 갖는다. 필요에 따라, 그 상한을 0.65%, 0.60% 또는 0.55%로 제한해도 된다.Cu is a useful element because it improves the strength of the base material and the degree of deterioration of the toughness of the base material and the weld heat affected zone is relatively small. In the ultrahigh-strength steel for which the present invention is aimed, the addition of 0.40% or more is preferable. In order to improve the strength of the base material, the lower limit may be set to 0.45%, 0.50%, or 0.55%. When the content of Cu exceeds 0.70%, precipitation hardening phenomenon is exhibited, and the material, particularly the strength, of the steel changes discontinuously greatly. Therefore, in the present invention, the strength change is limited to 0.70% or less as a continuous and easily controllable range. By limiting the amount of Cu to 0.7% or less, there is also an effect that the risk of occurrence of Cu crack at the time of hot rolling almost disappears due to the amount of Ni to be described later. If necessary, the upper limit may be limited to 0.65%, 0.60%, or 0.55%.
Ni:0.80%∼1.80%Ni: 0.80% to 1.80%
Ni는, 고인화(高靭化) 원소로서 알려져, 용접 열영향부의 인성의 열화가 적고, 모재의 강도, 인성을 향상시키는 효과가 있다. 따라서, Ni는, 본 발명과 같은 초고장력 강에 있어서, 극히 유용한 원소이다. 특히 본 발명과 같은 극저 탄소의 화학 성분에서는, 합금 원소에 의한 강도 보상이 필수이며, 적어도 0.80% 이상의 Ni를 함유시킬 필요가 있다. 용접 열영향부의 인성의 향상을 위해, 그 하한을 0.90%, 1.00%, 1.05% 또는 1.10%로 해도 된다. 한편, Ni는 고가의 합금이기도 하며, 함유량은 강도, 인성 등 필요한 특성이 얻어지는 최소한으로 억제하는 것이 바람직하다. 본 발명의 목표로 하는 강도 및 최대 판 두께(100㎜)를 고려한 경우, 최대 1.80%까지 필요하며, 이것을 상한으로 하지만, 특성 혹은 야금적인 상한은 아닌 것은 물론이다. 필요에 따라, 그 상한을, 1.75%, 1.70%, 1.65%, 1.60%, 1.55% 또는 1.50%로 제한해도 된다. 또한, 전술한 바와 같이 약간 많은 Cu를 함유하는 본 발명 강에 있어서는, 주조편의 Cu 균열을 억제하기 위해, Ni는 Cu량의 2.0 초과를 함유시키는 것이 유효하며, 제1항에 있어서, [Ni]/[Cu]>2.0으로 한정한다.Ni is known as a high toughness element, and deterioration of the toughness of the weld heat affected zone is small, and the strength and toughness of the base material are improved. Therefore, Ni is an extremely useful element in an ultra high tensile steel as in the present invention. Particularly, in the chemical composition of extremely low carbon such as the present invention, it is necessary to compensate the strength by the alloy element, and it is necessary to contain at least 0.80% or more of Ni. In order to improve the toughness of the weld heat affected zone, the lower limit may be set to 0.90%, 1.00%, 1.05%, or 1.10%. On the other hand, Ni is an expensive alloy, and its content is preferably suppressed to a minimum such that required properties such as strength and toughness are obtained. In consideration of the intended strength and the maximum plate thickness (100 mm) of the present invention, up to 1.80% is required, and it is an upper limit, but it is needless to say that it is not a characteristic or a metallurgical upper limit. If necessary, the upper limit may be limited to 1.75%, 1.70%, 1.65%, 1.60%, 1.55%, or 1.50%. Further, in the present invention steel containing a slight amount of Cu as described above, Ni is effective to contain Cu in an amount exceeding 2.0 in order to suppress Cu cracking of the casting member. In the present invention, / [Cu]> 2.0.
Nb:0.005%∼0.015%Nb: 0.005% to 0.015%
Nb는, 압연 공정에서의 오스테나이트 미재결정 온도 영역을 고온 영역으로 확장하고, 조직의 미세화에 유효한 제어 압연 효과를 향수하는 데 있어서 유용한 원소이다. 조직의 미세화는, 강도, 인성을 모두 향상시키는 유효한 수단이다. 이 효과를 확실하게 향수하는 데 있어서, 적어도 0.005%의 함유가 필요하다. 필요에 따라, 그 하한을 0.006%, 0.007% 또는 0.008%로 해도 된다. 이러한 모재에는 극히 유용한 효과를 발현하는 Nb도, 용접 열영향부에서는 경화성을 증대시키고, MA 생성을 조장하는 등 그 인성에는 유해하다. 이로 인해, 상한은 0.015%로 억제해야 한다. 용접 열영향부의 인성 개선을 위해, 그 상한을 0.013%, 0.011% 또는 0.010%로 해도 된다.Nb is a useful element for expanding the austenite non-recrystallization temperature region in the rolling step to a high-temperature region and enjoying a controlled rolling effect effective for making the structure finer. Minimization of the structure is an effective means for improving both strength and toughness. In order to surely enjoy this effect, it is necessary to contain at least 0.005%. If necessary, the lower limit may be 0.006%, 0.007%, or 0.008%. Nb which exhibits an extremely useful effect on such a base material is also detrimental to the toughness such as increasing the hardenability and promoting MA formation in the weld heat affected zone. For this reason, the upper limit should be suppressed to 0.015%. In order to improve the toughness of the weld heat affected zone, the upper limit may be set to 0.013%, 0.011%, or 0.010%.
Mo:0.05%∼0.25%Mo: 0.05% to 0.25%
Mo는, 모재의 강도 향상의 관점에서는 극히 유효하며, 본 발명과 같은 두꺼운 고강도 강판에 있어서는, 불가결의 원소이다. 특히, B를 활용하는 본 발명에 있어서는, 양자를 동시에 함유함으로써 가일층의 켄칭성 향상 효과를 발현한다. 이러한 Mo의 우수한 효과를 향수하기 위해서는, 적어도 0.05%의 함유가 필요하다. 이 켄칭성 향상 효과를 확실하게 발휘시키기 위해, 그 하한을 0.07%, 0.09%, 0.11% 또는 0.13%로 해도 된다. 그러나, 효과가 크므로, 지나치게 많은 첨가는 경화성을 현저하게 높이고, MA 생성도 현저하게 조장하므로, 0.25% 이하로 제한할 필요가 있다. MA 생성 억제를 위해, 그 상한을 0.23%, 0.21%, 0.19% 또는 0.197%로 해도 된다.Mo is extremely effective from the viewpoint of improving the strength of the base material, and is an indispensable element in the thick steel sheet as in the present invention. Particularly, in the present invention utilizing B, the effect of improving the quenching property of a further layer is exhibited by containing both at the same time. In order to enjoy the excellent effect of Mo, it is necessary to contain at least 0.05%. The lower limit may be 0.07%, 0.09%, 0.11%, or 0.13% in order to reliably exhibit the effect of improving the quenching property. However, since the effect is large, an excessively large amount of addition significantly increases curability and significantly promotes the generation of MA, so that it is necessary to limit the amount to 0.25% or less. For inhibiting MA formation, the upper limit may be set to 0.23%, 0.21%, 0.19%, or 0.197%.
Ti:0.005%∼0.015%Ti: 0.005% to 0.015%
본 발명은 Al리스의 Ti 탈산 강이다. 강의 탈산상의 필요성과, Ti 산화물을 생성시키고, 용접 열영향부에 있어서 그것을 핵으로 하여 입내 페라이트를 생성시키고, 마이크로 조직을 미세화시키기 위해, 적어도 Ti:0.005%의 함유가 필요하다. 용접 열영향부의 인성 개선을 위해, 그 하한을 0.006% 또는 0.007%로 해도 된다. 그러나, 함유량이 많아져 화학양론적으로 N에 대해 과잉으로 되면, 질화물 형성 후의 과잉의 Ti는 TiC를 생성하고, 용접 열영향부의 인성을 열화시킬 가능성이 높아지므로, 0.015%를 상한으로 한다. 또한, 그와 동시에 TiC 생성을 최대한 방지하는 관점에서, 제1항에 있어서, N과의 화학양론적 관계로서, N 과잉(Ti 부족)을 의미하는 [N]-[Ti]/3.4≥0%로 한정한다. 또한, 정확하게는 탈산에 의한 Ti의 소비도 고려해야 하지만, 번잡함을 피함과 함께, 실질적으로 큰 영향이 없는 것을 실험적으로 확인하고 있다. 2식을 0% 이상으로 하기 위해, Ti의 상한을 0.013%, 0.012%, 0.011% 또는 0.010%로 해도 된다.The present invention is a Ti deoxidized steel of Allys. It is necessary to contain at least 0.005% of Ti in order to generate deoxidation of the steel and Ti oxide to generate the ferrite in the weld heat affected zone as a nucleus and make the microstructure finer. In order to improve the toughness of the weld heat affected zone, the lower limit may be 0.006% or 0.007%. However, if the content is increased and becomes excessive with respect to N stoichiometrically, excessive Ti after nitride formation increases the possibility of generating TiC and deteriorating the toughness of the weld heat affected zone, so the upper limit is 0.015%. In addition, at the same time, from the viewpoint of preventing TiC generation as much as possible, the ratio of [N] - [Ti] /3.4 > = 0%, which means N excess (Ti shortage), as a stoichiometric relation with N, . In addition, it is experimentally confirmed that consumption of Ti by deoxidation should be taken into consideration, but it is practically avoided to be complicated and substantially not influenced. The upper limit of Ti may be set to 0.013%, 0.012%, 0.011%, or 0.010% in order to make the equation 2 0% or more.
B:0.0004%∼0.0020%B: 0.0004% to 0.0020%
B는, 본 발명에 있어서 중요한 원소의 하나이다. B의 켄칭성 향상 효과는 극히 크고, B를 활용함으로써 합금 원소를 대폭으로 억제하는 것이 가능해진다. 이를 위한 B의 함유량은, 적어도 0.0004%는 필요하다. 필요에 따라, 그 하한을 0.0005%, 0.0006% 또는 0.0007%로 해도 된다. 그러나, 단순히 B 함유량만을 규정하는 것만으로는 불충분하다. B의 켄칭성을 활용하기 위해서는, 고용 상태로 존재시킬 필요가 있기 때문이다. B는, 질화물을 형성하기 쉽고, N과의 화학양론적 밸런스도 중요해진다. 단, 질화물 형성능은 B보다 Ti의 쪽이 보다 높으므로, 그것도 감안하여, 제1항에 있어서, FB=[B]-0.77×([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))≥0.0003%로 한정하였다. 상한에 대해서는, 필요 이상으로 함유시켜도 효과가 포화되므로, 발명자들이 강의 특성에 악영향을 미치지 않는 범위로서 실험적으로 확인한 범위에서 0.0020%로 하였지만, 반드시 임계적 뜻을 갖는 것은 아니다. 필요에 따라, 그 상한을 0.0018%, 0.0016%, 0.0015% 또는 0.0014%로 제한해도 된다.B is one of the important elements in the present invention. The effect of improving the quenching property of B is extremely large, and by utilizing B, the alloying element can be greatly suppressed. At least 0.0004% of the B content is required for this purpose. If necessary, the lower limit may be 0.0005%, 0.0006%, or 0.0007%. However, simply specifying the B content is insufficient. In order to utilize the quenching of B, it is necessary to exist in the employment state. B is liable to form a nitride, and stoichiometric balance with N also becomes important. In view of the fact that the nitride forming ability is higher than that of B, the nitride forming ability is higher than that of B, and therefore, in view of this, it is preferable that FB = [B] -0.77 x ([N] -0.29 x ] -0.89 x [Al])))? 0.0003%. As for the upper limit, the effect saturates even if it is contained more than necessary. Therefore, the inventors have made 0.0020% in the range experimentally confirmed as a range that does not adversely affect the steel properties, but it does not necessarily have a critical meaning. If necessary, the upper limit may be limited to 0.0018%, 0.0016%, 0.0015%, or 0.0014%.
강 중에 고용 상태로 존재하는 B(유효 B)를 확보하기 위해, 상기 3식에 정의되는 유효 B량을 나타내는 파라미터인 상기 FB가 0.0003% 이상 필요한 것을 발견하였다. B를 보다 유효하게 활용하기 위해, 상기 FB를 0.0004% 이상 또는 0.0005%로 해도 된다.In order to secure B (effective B) present in the solid solution in the steel, it was found that the above FB which is a parameter indicating the effective B amount defined in the above-mentioned formula is required to be 0.0003% or more. In order to more effectively utilize B, the FB may be 0.0004% or 0.0005%.
FB=[B]-0.77×([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 각 원소의 한정 범위로부터 저절로 한정되는 것이다.The upper limit of FB = [B] -0.77 x [N] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al]))) is not particularly limited, Is limited.
단, 상기 3식에 있어서, ([O]-0.89×[Al])의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([O]-0.89×[Al])의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출한다.However, when the term of [O] -0.89 x [Al] is not more than 0 in the above three equations, the term of [(O) -0.89 x [Al] .
또한, 상기 3식에 있어서, ([Ti]-2×([O]-0.89×[Al]))의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([Ti]-2×([O]-0.89×[Al]))의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출한다.([Ti] -2 x ([O] - [O] -0.89 x [Al]) in the above three equations, -0.89 x [Al])) is set to 0, and the FB is calculated.
또한, 상기 3식에 있어서, ([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출한다.In the above equations, when the term of ([N] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al])) ] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al]))) is set to 0, and the FB is calculated.
또한, FB≤0일 때에는 FB=0으로 한다.When FB < = 0, FB = 0 is set.
또한, 상기 3식은, 각각의 원소간의 결합력의 강도를 고려한 후에, 화학양론비에 의해 얻어진 강 중의 고용 B량(유효 B량;FB)을 구하는 식이다. 상기 FB의 상한을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0010%로 해도 지장 없다.The equation (3) is a formula for calculating the amount of solute B (effective amount of B; FB) in the steel obtained by the stoichiometric ratio, after considering the strength of the bond strength between the respective elements. The upper limit of the FB does not need to be specified, but it may be 0.0010%.
또한 검토한 바, B에 의한 HAZ 경도 상승을 회피하는 파라미터로서 5식에 정의되는 B 파라미터 Bp를 0.09%∼0.30%로 한 쪽이 바람직한 것을 발견하였다.As a result of the investigation, it has been found that it is preferable to set the B parameter Bp defined in the equation (5) as 0.09% to 0.30% as a parameter for avoiding the increase in HAZ hardness by B.
또한, Bp는, 다수의 실험실에 있어서의 용강 실험에 의한 해석으로부터 도출한 경험식이며, (C량에 의해 예상되는 최고 경도)×(FB의 기여)로 파라미터화한 것이다. FB가 많을수록, HAZ 경도가 높아지기 쉽고, 특히 금회와 같은 CTOD 특성에 크게 영향을 미친다. Bp가 0.30%를 초과하면 용접 용입선(FL)부에서 현저한 경도의 상승을 야기하는 경우가 있고, CTOD 특성의 목표값인 0.25㎜ 이상을 만족하기 위해서는, 0.30% 이하로 제한한 쪽이 바람직한 것을 발견하였다. 필요에 따라, Bp의 상한을 0.27% 또는 0.25%로 해도 된다. 실시 형태에 관한 용접 강재에 있어서 FB가 0.0003% 이상이면 Bp는 반드시 0.09% 이상으로 되므로, Bp가 0.09% 미만으로 되는 것은 본 실시 형태에 관한 용접 강재의 목표로 하는 고용 B의 효과가 얻어지지 않는 영역이므로, Bp를 0.09% 이상으로 해도 된다. 필요에 따라, Bp의 하한을 0.12% 또는 0.15%로 해도 된다.Bp is an empirical formula derived from analysis by molten steel experiments in a number of laboratories and is parameterized by (maximum hardness expected by the amount of C) x (contribution of FB). The larger the number of FBs, the higher the HAZ hardness, and especially the CTOD characteristics such as this time. When the Bp exceeds 0.30%, there is a case where the hardness of the crucible for welding (FL) is increased. In order to satisfy the target value of the CTOD characteristic of 0.25 mm or more, it is preferable to limit the hardness to 0.30% Respectively. If necessary, the upper limit of Bp may be set to 0.27% or 0.25%. In the welded steel according to the embodiment, when FB is 0.0003% or more, Bp is necessarily 0.09% or more, so that Bp is less than 0.09%, which means that the effect of the target solid solution B of the welded steel of the present embodiment is not obtained Region, Bp may be set to 0.09% or more. If necessary, the lower limit of Bp may be set to 0.12% or 0.15%.
N:0.0020%∼0.0060%N: 0.0020% to 0.0060%
N은, 제강상 불가피적으로 함유하는 것으로, 필요 이상으로 저감하는 것은 제강 부하가 높아, 공업 생산상 바람직하지 않다. 오히려 N은, Ti를 첨가함으로써 질화물을 형성하고, 또한 그 질화물은 고온에서 안정되므로, 강재의 열간 압연에 앞선 가열 시 혹은 용접 용융선으로부터 약간 이격된 용접 열영향부의 오스테나이트립의 성장 조대화를 피닝하는 효과를 가지므로, 0.0020% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 지나치게 많으면, 상술한 바와 같이 B와 결합하여 질화물을 형성할 가능성이 높아지고, B의 켄칭성 향상 효과를 감소시키게 된다. 상술한 B, Ti의 절대량과 화학양론적 관계로부터, 저절로 상한은 제약되지만, 그 이외에도 0.0060% 초과에서는 강편 제조 시에 표면 흠집이 발생하므로, 상한을 0.0060%로 하였다. 바람직하게는 0.0055% 이하, 더욱 바람직하게는 0.005% 이하이다.N is inevitably contained in the steelmaking, and reducing it more than necessary results in high steelmaking load, which is not desirable in industrial production. Rather, N forms a nitride by adding Ti, and since the nitride is stable at a high temperature, the growth of the austenite grains of the weld heat affected zone slightly distanced from the welding melt line before heating to the hot- It has a peening effect. Therefore, it is preferably contained in an amount of 0.0020% or more. However, if it is excessively large, the possibility of forming a nitride in combination with B is increased as described above, and the effect of improving the quenching property of B is reduced. From the stoichiometric relationship between the absolute amounts of B and Ti described above, the upper limit is naturally limited. In addition, when the amount exceeds 0.0060%, surface scratches occur during the production of the steel billet, and the upper limit is set to 0.0060%. , Preferably not more than 0.0055%, more preferably not more than 0.005%.
O:0.0015%∼0.0035%O: 0.0015% to 0.0035%
O는, 용접 열영향부에서의 입내 페라이트 생성핵으로서의 Ti 산화물의 생성성으로부터 0.0015% 이상이 필수이다. 그러나, O가 지나치게 많으면 산화물의 사이즈 및 개수가 과대해져, 오히려 취성 파괴의 발생 기점으로서 작용할 가능성이 높아지고, 결과적으로 인성을 열화시키게 되므로, 상한은 0.0035%로 제한할 필요가 있다. 보다 양호하며, 안정된 용접 열영향부 인성을 얻기 위해서는, 0.0030% 이하, 보다 바람직하게는 0.0028% 이하 또는 0.0025% 이하로 하는 것이 바람직하다.O is required to be 0.0015% or more based on the generation property of Ti oxide as the ferrite generating nucleus in the weld in the weld heat affected zone. However, if O is excessively large, the size and number of oxides become excessive, and the possibility of acting as a starting point of occurrence of brittle fracture increases, resulting in deterioration of toughness. Therefore, the upper limit should be limited to 0.0035%. And is preferably 0.0030% or less, more preferably 0.0028% or less, or 0.0025% or less, in order to obtain a stable weld heat affected zone toughness.
Al:0%∼0.004%Al: 0% to 0.004%
Al리스 Ti 탈산의 본 발명에 있어서는, 불가피적 불순물의 하나이다. 제1항에 있어서, 굳이 상한을 한정하는 것은, 불가피라고 해도 함유량이 0.004%를 초과하면, 산화물의 조성이 변화하고, 입내 페라이트의 핵으로서 기능하지 않게 될 가능성이 높아지므로, 0.004% 이하로 한정한다. 필요에 따라, 그 상한을 0.003% 또는 0.002%로 해도 된다. Al량의 하한을 특별히 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다. 그러나, 강의 정련 과정 중에서 Al이 혼입되는 경우가 있고, 그 하한을 0.0001% 또는 0.0003%로 해도 지장 없다.In the present invention of Al-Ti Ti deoxidation, it is one of the inevitable impurities. The limitation of the upper limit is that if the content exceeds 0.004%, the composition of the oxide changes and the possibility that the ferrite core does not function as the core of the ferrite becomes higher. Therefore, the upper limit is limited to 0.004% do. If necessary, the upper limit may be 0.003% or 0.002%. The lower limit of the amount of Al does not need to be specially specified, and the lower limit is 0%. However, Al may be mixed in the steel refining process, and the lower limit may be 0.0001% or 0.0003%.
본 실시 형태에 관한 강재는, 상기한 성분 외에, 잔량부가 철(Fe)과 불순물로 이루어지는 것이다. 여기서, 불순물이라 함은, 강재를 공업적으로 제조할 때에, 광석 혹은 스크랩 등과 같은 원료, 또는 제조 공정의 다양한 요인에 의해 불가피적으로 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.The steel material according to the present embodiment has, in addition to the above-described components, the remaining amount of iron (Fe) and impurities. Here, impurities are components that are inevitably incorporated by raw materials such as ores or scraps or various factors in the manufacturing process when industrially producing steels, and are impregnated in a range not adversely affecting the present invention .
본 실시 형태에 관한 강판은, 상기한 성분 외에, Cr, V, Ca, Mg 및 REM 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 된다. 이들 성분의 하한을 특별히 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다. 또한, 이들의 합금 원소가 의도적으로 첨가되었다고 해도, 또는 불순물로서의 혼입이라도, 그 함유량이 청구범위 내에 있으면, 그 강재는 본 발명의 청구범위 내라고 해석한다.The steel sheet according to the present embodiment may further contain one or more of Cr, V, Ca, Mg, and REM in addition to the above components. The lower limit of these components need not be specially specified, and the lower limit thereof is 0%. Further, even if these alloying elements are intentionally added or incorporated as impurities, if the content is within the scope of claims, the steel is interpreted as falling within the scope of the present invention.
Cr:0%∼0.30%Cr: 0% to 0.30%
Cr은, 용접 열영향부의 CTOD 특성을 저하시키므로, 0.30% 이하로 한다. 이 CTOD 특성의 개선을 위해, 그 상한을 0.20%, 0.15%, 0.10% 또는 0.05%로 해도 된다. Cr량의 하한을 특별히 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다. 그러나, 불순물로서 혼입되는 경우도 있고, 그 하한을 0.001%로 해도 지장 없다.Cr reduces the CTOD characteristics of the weld heat affected zone, so it is 0.30% or less. In order to improve the CTOD characteristics, the upper limit may be set to 0.20%, 0.15%, 0.10%, or 0.05%. The lower limit of the amount of Cr does not need to be specially specified, and the lower limit is 0%. However, in some cases, it may be incorporated as an impurity, and the lower limit may be 0.001%.
V:0%∼0.06%V: 0% to 0.06%
V는, 모재 강도의 향상에 유효한 원소이다. 그러나, 0.06%를 초과하면 CTOD 특성을 해치게 되므로, CTOD 특성을 크게 해치지 않는 범위로서, 상한을 0.06% 이하로 한다. 보다 우수한 CTOD 특성을 확보하기 위해서는, 그 상한을 0.04%, 0.02% 또는 0.01%로 해도 된다. V의 함유량의 하한을 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다. 불순물로서 혼입되는 경우도 있고, 그 하한을 0.001%로 해도 지장 없다.V is an element effective for improving the strength of the base material. However, when it exceeds 0.06%, the CTOD characteristic is spoiled. Therefore, the upper limit is set to 0.06% or less as a range not greatly hurting the CTOD characteristic. The upper limit may be set to 0.04%, 0.02%, or 0.01% in order to secure more excellent CTOD characteristics. The lower limit of the content of V does not need to be specified, and the lower limit thereof is 0%. It may be incorporated as an impurity, and the lower limit may be 0.001%.
Mg:0%∼0.0050%Mg: 0% to 0.0050%
Mg는, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. Mg를 함유시키면, 미세한 Mg 함유 산화물이 생성되므로, γ 입경의 미세화에 효과가 있다. 그러나, Mg의 함유량이 0.0050%를 초과하면, 산화물이 지나치게 많아져 연성 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 그 상한은 0.0050%로 한다. 그 상한을 0.0030%, 0.0020%, 0.0010% 또는 0.0003%로 제한해도 된다. Mg의 함유량의 하한을 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다.Mg may be contained if necessary. When Mg is contained, a fine Mg-containing oxide is produced, which is effective in miniaturization of? Grain size. However, if the content of Mg exceeds 0.0050%, the amount of the oxide becomes excessively large and the ductility may be lowered. Therefore, the upper limit is set to 0.0050%. The upper limit may be limited to 0.0030%, 0.0020%, 0.0010%, or 0.0003%. It is not necessary to define the lower limit of the content of Mg, and the lower limit thereof is 0%.
본 실시 형태에 관한 용접 강재에는, 상기 성분 외에, 강재 자체의 강도, 인성 등을 한층 더 개선하는 목적으로, 혹은 스크랩 등의 부원료로부터의 불순물로서, 이하의 합금 원소를 함유해도 된다.The welded steel according to the present embodiment may contain the following alloying elements in addition to the above components for the purpose of further improving the strength, toughness and the like of the steel itself or as an impurity from scraps or other additives.
Ca가 불순물로서 혼입되는 경우도 있으므로, 그 상한을 0.0010%, 0.0005% 또는 0.0003%로 제한해도 된다.Ca may be incorporated as an impurity, and the upper limit may be limited to 0.0010%, 0.0005%, or 0.0003%.
REM(Rare Earth Metal)이 불순물로서 혼입되는 경우도 있으므로, 그 상한을 0.0010%, 0.0005% 또는 0.0003%로 제한해도 된다. 여기서, REM이라 함은, 란타노이드의 15원소에 Y 및 Sc를 합친 17원소의 총칭을 말한다.Rare Earth Metal (REM) may be incorporated as an impurity, and the upper limit may be limited to 0.0010%, 0.0005%, or 0.0003%. Here, REM refers to a collective term of 17 elements obtained by adding Y and Sc to 15 elements of lanthanoids.
Sb는 HAZ의 인성을 손상시키므로, Sb의 함유량의 상한을 0.03%로 해도 된다. HAZ 인성을 향상시키기 위해, Sb의 함유량의 상한을, 0.01%, 0.005%, 0.003% 또는 0.001%로 해도 된다.Since Sb damages the toughness of HAZ, the upper limit of the content of Sb may be set at 0.03%. In order to improve the HAZ toughness, the upper limit of the content of Sb may be set to 0.01%, 0.005%, 0.003% or 0.001%.
As 및 Sn은 HAZ의 인성을 손상시키므로, As 및 Sn의 함유량의 상한을 0.02%로 해도 된다. 필요에 따라, As 및 Sn의 함유량의 상한을, 0.005%, 0.003% 또는 0.001%로 해도 된다. 또한, Ca, REM, Sb, As, Sn의 하한을 특별히 규정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다.Since As and Sn impair the toughness of HAZ, the upper limit of the content of As and Sn may be set at 0.02%. If necessary, the upper limit of the content of As and Sn may be set to 0.005%, 0.003% or 0.001%. Further, the lower limit of Ca, REM, Sb, As, and Sn does not need to be specially specified, and the lower limit thereof is 0%.
또한, 강도 및 인성의 향상을 위해, Pb, Zr, Zn 및 W를, 각각 0.1% 이하, 0.01% 또는 0.005% 이하로 해도 된다. 이들의 하한을 특별히 정할 필요는 없고, 0%이다.In order to improve the strength and toughness, Pb, Zr, Zn and W may be 0.1% or less, 0.01% or 0.005% or less, respectively. There is no need to set these lower limits specifically, and it is 0%.
Co는, Ni 중에 불순물로서 포함되는 경우가 있다. Co는 HAZ 인성을 손상시키므로, Co의 함유량의 상한을, 0.05% 또는 0.002%로 해도 된다. 그 하한을 특별히 정할 필요는 없고, 그 하한은 0%이다.Co may be contained in Ni as an impurity. Co may damage the HAZ toughness, so the upper limit of the Co content may be 0.05% or 0.002%. There is no need to set the lower limit specifically, and the lower limit is 0%.
개개의 원소를 상기한 바와 같이 한정한 후에, 또한 총량 규제라고도 할 만한 하기 4식의 PCM을 적정 범위로 한정할 필요가 있다. 또한, 하기 4식은 용접 균열 감수성 지수(PCM)로서 공지의 식이다. 각 원소가 모두 한정 범위여도, 모두 하한 또는 상한의 경우에는, 켄칭성이 부족 또는 과잉으로 되어, 전자의 경우에는 두껍고 고강도화를 달성할 수 없고, 후자의 경우에는 용접 열영향부의 경화성, MA 생성이 과잉으로 되어, 인성 확보를 할 수 없기 때문이다. 본 발명이 목표로 하는 판 두께로 강도를 안정적으로 확보하고, 또한 용접 열영향부 인성도 안정적으로 확보하기 위해서는, PCM을 0.18∼0.23%로 할 필요가 있다.After limiting individual elements as described above, it is necessary to limit the P CM of the following equation (4), which may also be referred to as total amount regulation, to an appropriate range. The following equation 4 is a well-known formula as the weld crack susceptibility index (P CM ). Even if each of the elements is in the limiting range, both the lower limit and the upper limit are insufficient or excessive in the quenching. In the former case, the former is not thick and can not be strengthened. In the latter case, It is excessive, and toughness can not be secured. It is necessary to set the P CM to 0.18 to 0.23% in order to stably secure the strength with the plate thickness targeted by the present invention and also stably secure the toughness of the welded heat affected zone.
여기서, 각 원소는 강 중에 함유되는 질량%이다.Here, each element is the mass% contained in the steel.
또한, CTOD 특성을 만족시키기 위해서는, 원 상당 직경으로 2㎛ 이상의 산화물의 개수를 20개/㎟ 이하이며 또한, 변태핵으로서 강 중에 원 상당 직경으로 0.05∼0.5㎛의 Ti 산화물을 1.0×103∼1.0×105개/㎟ 갖는 것이 중요한 것을 알 수 있었다. 원 상당 직경 2㎛ 이상의 산화물 개수가 20개/㎟를 초과하면, 이 산화물이 파괴 발생 기점으로 되고, CTOD 특성이 열화된다. 또한, 원 상당 직경 0.05∼0.5㎛의 Ti 산화물이 1.0×103개/㎟ 미만에서는, 입내 변태 페라이트의 생성핵으로서의 Ti 산화물 개수가 불충분해지고, 1.0×105개/㎟를 초과하면, Ti 산화물이 파괴 발생 기점으로 되어, 어느 경우나 CTOD 특성이 열화된다.In order to satisfy CTOD characteristics, the number of 20 or more in circle-equivalent diameter of oxide 2㎛ / ㎟ or less, and also, the oxides of Ti 0.05~0.5㎛ the circle-equivalent diameter of the steel as transformation nuclei 1.0 × 10 3 ~ 1.0 x 10 < 5 > / mm < 2 >. If the number of oxides having a circle-equivalent diameter of 2 탆 or more exceeds 20 pieces / mm 2, this oxide becomes a fracture origin and deteriorates the CTOD characteristics. Further, when the circle equivalent diameter of 1.0 × 10 3 of the Ti oxide 0.05~0.5㎛ dog / ㎟ below, is generated as a nucleus Ti oxide number of transgranular ferrite transformation becomes insufficient, and exceeding 1.0 × 10 5 pieces / ㎟, Ti oxide This is the origin of fracture, and in any case, the CTOD characteristic deteriorates.
이상과 같이 강의 성분을 한정한 후에, 두꺼운 고강도 강판을 안정적으로 공업 생산하기 위해서는, 제조 방법도 한정할 필요가 있다.As described above, in order to stably produce industrial products of thick steel sheets after limiting the steel components, it is necessary to limit the production method.
이어서, 용접용 초고장력 강의 제조 방법에 대해 일례를 설명한다.Next, an example of a method of manufacturing an ultra high strength steel for welding will be described.
본 발명 강은 공업적으로는 연속 주조법으로 제조하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 용강의 응고 냉각 속도가 빠르고, 슬래브 중에 미세한 Ti 산화물과 Ti 질화물을 다량으로 생성하는 것이 가능하기 때문이다. 본 실시 형태에 관한 용접 강재의 제조 방법에서는, 응고점 근방으로부터 800℃까지의 주조편의 중심부의 평균 냉각 속도를 5℃/min 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유로서는, 강 중에, 원 상당 직경으로 2㎛ 이상의 산화물의 개수를 20개/㎟ 이하이며 또한 원 상당 직경으로 0.05∼0.5㎛의 Ti 산화물을 1.0×103∼1.0×105개/㎟ 얻기 위해서이다. 주조편의 냉각 속도가 5℃/min 미만인 경우, 미세한 산화물이 얻어지기 어렵고 조대한 산화물이 증가한다. 한편, 평균 냉각 속도를 50℃/min 초과로 해도 미세한 Ti 산화물의 수는 크게 증가하지 않고, 오히려 제조 비용이 상승하므로, 평균 냉각 속도를 50℃/min 이하로 해도 된다.The steel of the present invention is industrially preferably produced by a continuous casting method. This is because the coagulation cooling rate of the molten steel is fast and it is possible to generate a large amount of fine Ti oxide and Ti nitride in the slab. In the method of manufacturing a welded steel material according to the present embodiment, it is preferable that the average cooling rate at the center portion of the casting body from the vicinity of the freezing point to 800 占 폚 is 5 占 폚 / min or more. The reason for this is to obtain 1.0 x 10 3 to 1.0 x 10 5 pieces / mm 2 of Ti oxide having a number of oxides of 2 탆 or more in circle equivalent diameter of 20 / mm 2 or less and a circle equivalent diameter of 0.05 to 0.5 탆, It is for. When the cooling rate of the casting piece is less than 5 占 폚 / min, it is difficult to obtain fine oxides and the coarse oxides are increased. On the other hand, even if the average cooling rate exceeds 50 deg. C / min, the number of fine Ti oxides does not greatly increase, but rather the production cost rises. Therefore, the average cooling rate may be set to 50 deg.
또한, 주조편의 중심부의 평균 냉각 속도는, 주조편 표면의 냉각 속도를 측정하고, 전열 계산에 의해 구할 수 있다. 또한, 평균 냉각 속도는, 주조 온도나 냉각수량 등을 측정하고, 전열 계산에 의해 구할 수도 있다.The average cooling rate at the center of the casting piece can be obtained by measuring the cooling rate on the surface of the cast piece and calculating the heat transfer coefficient. The average cooling rate can also be obtained by measuring the casting temperature, the cooling water, and the like, and calculating the heat transfer coefficient.
슬래브의 압연 시에, 그 재가열 온도는 1000∼1100℃로 한 쪽이 바람직하다. 재가열 온도가 1100℃를 초과하면 Ti 질화물이 조대화되어 모재의 인성 열화나 HAZ 인성 개선 효과를 기대할 수 없기 때문이다. 또한, 1000℃ 미만의 재가열 온도에서는, 압연 반력이 커져 압연 부하가 높아지고, 생산성을 저해하기 때문이다.During the rolling of the slab, the reheating temperature is preferably 1000 to 1100 占 폚. If the reheating temperature exceeds 1100 ° C, the Ti nitride is coarsened and the toughness deterioration of the base material and the improvement of the HAZ toughness can not be expected. Further, at the reheating temperature of less than 1000 占 폚, the rolling reaction force becomes large and the rolling load becomes high, and the productivity is deteriorated.
재가열 후에는, TMCP에 의한 제조가 필수이다. 우선, 950℃ 이상의 온도에서의 누적 압하량이 30% 이상인 압연을 행한다. 고온 영역에서의 압연은, 가열한 상태의 조대한 오스테나이트를 정세립화하기 위한 것으로, 누적 압하량은 많을수록 바람직하지만, 주조편 두께 및 그 후의 압연 조건에 의해 제약을 받는다. 고온 상태의 압연 조직은 실제로는 파악할 수도 없지만, 본 발명자들의 공장 및 연구소 실험에서는 누적 압하량은 30% 이상이면, 그 후의 압연-냉각 조건이 적정 범위이면 특성이 안정되는 것을 확인하고 있다.After reheating, manufacture by TMCP is essential. First, the rolling is performed at a cumulative rolling reduction of 30% or more at a temperature of 950 占 폚 or more. The rolling in the high-temperature region is intended to form coarse austenite in a heated state. The larger the cumulative reduction amount is, the more preferable it is, but is limited by the thickness of the cast steel and the subsequent rolling conditions. Although the rolling structure at a high temperature can not be actually grasped, it has been confirmed that the characteristics are stable when the accumulated rolling reduction amount is 30% or more in the factory and laboratory experiments of the inventors of the present invention, and the rolling-cooling condition thereafter is in an appropriate range.
이어서, 720∼950℃의 온도에서 누적 압하량이 40% 이상이며, 누적 총 압하량이 60% 이상으로 하여 700∼750℃의 온도에서 압연을 종료시킨다. 이들의 온도 영역은, 대략 오스테나이트의 미재결정 온도 영역이다. 그러나, 두꺼운 재료에서는 판 두께 방향으로 온도 분포를 갖고, 판 두께 중심부 근방은 온도가 높으므로, 미재결정 온도 영역 압연이 불충분해지는 경우가 있다. 그로 인해, 본 발명은 2단계로 온도, 누적 압하량을 한정하는 것이다. 720∼950℃의 온도에서 누적 압하량이 40% 이상인 압연은, 표리면 표층으로부터 대략 판 두께 1/4까지의 최소한 필요한 오스테나이트 미재결정 압연량이다. 또한, 누적 총 압하량을 60% 이상으로 하여 700∼750℃의 온도에서 압연을 종료하는 것은, 판 두께 중심부에서도 조직 미세화를 할 수 있는 정도로 오스테나이트 미재결정 영역에서의 압하를 부여하기 위해서이다. 판 두께 중심부는, 상대적으로 오스테나이트 미재결정 영역에서의 압하량이 적은 것은 어쩔 수 없지만, 본 발명에 한정하는 비교적 낮은 가열 온도, 고온 영역에서의 적정 압하와 아울러, 양호한 강도, 인성 밸런스를 확보할 수 있는 정도로 조직을 미세화하는 것이 가능해진다. 이들 한정 범위를 일탈하는 압연 조건에서는, 특히, 판 두께 중심부 인성이 떨어지는 것을 실험적으로 확인하고 있다.Then, at a temperature of 720 to 950 캜, the cumulative rolling reduction is 40% or more, and the cumulative total rolling reduction is 60% or more, and the rolling is finished at a temperature of 700 to 750 캜. The temperature range of these is approximately the non-recrystallization temperature region of austenite. However, a thick material has a temperature distribution in the thickness direction and a temperature near the center of the thickness is high, so that the non-recrystallization temperature region rolling may become insufficient. Therefore, the present invention is to limit the temperature, cumulative rolling reduction in two steps. Rolling with a cumulative rolling reduction of 40% or more at a temperature of 720 to 950 占 폚 is the least necessary amount of austenite non-recrystallized rolling from the front and back surface layers to approximately 1/4 of the sheet thickness. The rolling is finished at a temperature of 700 to 750 占 폚 with the cumulative total rolling reduction of not less than 60% in order to give a reduction in the austenite non-recrystallized region to such an extent that the grain size can be made even at the central portion of the plate thickness. It is inevitable that the amount of reduction in the austenite-free recrystallized region is relatively small. However, it is possible to achieve a relatively low heating temperature limited to the present invention, an appropriate reduction in the high temperature region, a satisfactory strength and toughness balance It is possible to make the structure finer. It has been experimentally confirmed that the toughness at the center of the plate thickness is inferior especially in the rolling conditions deviating from these limited ranges.
또한, 압연 후의 냉각은, 압연 종료 후 80초 이내에 수냉을 개시하여 280℃ 이하까지 냉각할 필요가 있다. 압연 후에는 빠르게 수냉을 개시하는 것이 바람직하지만, 대형의 실제 생산 설비에 있어서는, 압연기 단부로부터 냉각 설비까지 어느 정도의 반송 시간을 필요로 하는 것은 피할 수 없다. 그 경우라도, 압연 후 냉각까지의 방냉 사이에 페라이트가 석출되는 것은 강도상으로나, 또한 방냉에서의 석출로 인해 그 페라이트는, 조대할 가능성이 높아 인성상으로도 바람직하지 않다. 이로 인해, 압연 종료 후 80초 이내에 수냉을 개시할 필요가 있다. 바람직하게는 60초 이내이다. 수냉은, 전열 율속으로 되는 판 두께 중심부에서도 완전히 변태가 완료될 때까지 냉각할 필요가 있으므로, 280℃ 이하까지의 냉각이 필요하다. 또한, 본 발명이 목표로 하는 두꺼운 재료의 판 두께 중심부에서도 가속 냉각 효과를 향수하기 위해, 대략 1.2㎥/㎡/분 이상의 수량 밀도로 냉각하는 것이 바람직하다.The cooling after the rolling is required to start water cooling within 80 seconds after completion of rolling and to be cooled to 280 占 폚 or lower. It is preferable to start the water cooling rapidly after the rolling, but it is inevitable to require a certain transportation time from the end of the rolling mill to the cooling facility in a large production facility. Even in this case, it is not preferable that the ferrite is precipitated during the cooling to the cooling after the rolling, because the ferrite is coarsened due to the precipitation in the strength and the cooling. For this reason, it is necessary to start water cooling within 80 seconds after the end of rolling. Preferably within 60 seconds. Since water cooling needs to be performed until the complete transformation is completed even in the central portion of the plate thickness, which is the rate of heat transfer, cooling to 280 DEG C or less is required. Further, in order to enjoy the accelerated cooling effect even at the central portion of the thickness of the thick material to which the present invention is aimed, it is preferable to cool it at a water density of about 1.2 m 3 / m 2 / min or more.
냉각 후에는, 또한 400∼550℃의 온도 범위에서 템퍼링해야 한다. 템퍼링 처리를 행함으로써, 모재의 강도, 인성 밸런스가 개선될 뿐만 아니라, 고정밀도로 안정적으로 제어할 수 있다. 또한, 냉각 시의 불균일성도 완화되고, 강재 내의 잔류 응력 해소에도 효과를 갖고, 그들에 기인한 절단 시의 형상 변화도 억제된다. 400℃ 미만에서의 템퍼링에서는 그들의 효과가 작고, 550℃를 초과하는 템퍼링에서는, 강도 저하가 크고, 본 발명이 목표로 하는 고강도의 확보가 곤란하다.After cooling, it should also be tempered in the temperature range of 400 to 550 ° C. By performing the tempering treatment, not only the strength and toughness balance of the base material are improved, but also the control can be stably performed with high precision. In addition, unevenness at the time of cooling is alleviated, and the effect is also effective in eliminating the residual stress in the steel material, and the shape change at the time of cutting is also suppressed. Their effects are small in tempering at a temperature of less than 400 DEG C, and in tempering exceeding 550 DEG C, the strength is greatly deteriorated and it is difficult to secure the high strength desired by the present invention.
또한, 상술한 온도는 모두 강재 표면 온도이다.Further, the above-mentioned temperatures are all steel surface temperatures.
이상의 내용으로부터, 용접성, 용접 열영향부 인성이 우수한 용접용 초고장력 강의 제조 방법은, 예를 들어 상기 (1)에 기재된 강 성분을 갖는 강편 또는 주조편을, 1000∼1100℃의 온도로 가열 후, 950℃ 이상의 온도에서의 누적 압하량이 30% 이상, 720∼950℃의 온도에서 누적 압하량이 40% 이상이며, 누적 총 압하량이 60% 이상으로 하여 700∼750℃의 온도에서 압연을 종료하고, 압연 종료 후 80초 이내에 수냉을 개시하여 280℃ 이하까지 냉각하고, 그 후 또한 400∼550℃의 온도 범위에서 템퍼링한다.From the above, a method for producing a super high tension steel for welding excellent in weldability and weld heat-affected portion toughness can be achieved by heating a steel piece or a cast piece having the steel component described in (1) above at a temperature of 1000 to 1100 캜 , The cumulative rolling reduction at a temperature of 950 占 폚 or more is 30% or more, the cumulative rolling reduction at a temperature of 720 to 950 占 폚 is 40% or more, the cumulative total rolling reduction is 60% or more and the rolling is finished at 700 to 750 占 폚, After completion of the rolling, water cooling is started within 80 seconds, cooling to 280 캜 or lower, and then tempering in the temperature range of 400 캜 to 550 캜.
실시예Example
이하, 발명예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described based on Examples and Comparative Examples.
전로, 연속 주조, 후판 공정에서 다양한 강 성분의 후강판을 제조하고, 모재 특성 및 용접 열영향부의 인성을 평가하였다.Various steel components were manufactured in converter, continuous casting and heavy plate processes, and the toughness of the base material and weld heat affected zone were evaluated.
용접은, 일반적으로 시험 용접으로서 이용되고 있는 잠호 용접(서브머지드 아크 용접)법으로, 용접 용입선(FL)이 수직으로 되도록 싱글 베벨 개선(開先)에서 용접 입열은 4.5kJ/㎜의 다층 용접으로 하였다. 용접 열영향부의 인성 평가는, API(American Petroleum Institute) 규격 RP 2Z 및 BS(British Standards) 규격 7448에 준거한 CTOD 시험을 행하였다. 노치 위치는 CGHAZ(Coarse grain HAZ)라고 불리는 용접 용융선으로, 시험 온도 -10℃에서 각각 6개의 시험을 실시하였다.Welding is performed by submerged arc welding, which is generally used as test welding. In the single bevel improvement (opening) where welding line (FL) is vertical, welding heat input is 4.5 kJ / Welding. In the toughness evaluation of the weld heat affected zone, a CTOD test was conducted in accordance with API (American Petroleum Institute) standard RP 2Z and BS (British Standards) standard 7448. The notch positions were welded and welded lines called CGHAZ (Coarse grain HAZ), and six tests were carried out at a test temperature of -10 ° C, respectively.
표 1-1∼표 1-4에 강의 화학 성분을 나타내고, 표 2-1∼표 2-4에 제조 조건, 강 중의 산화물 개수 및 모재 특성, 용접 열영향부 인성(CTOD 특성)을 나타낸다. 본 발명에서 제조한 강판(본 발명 강:강 성분 No.1∼15, 29∼51 및 본 발명예 No.A1∼L2)은, 항복 강도(YS)가 강판 1/4 두께 위치에서 526∼611㎫, 강판 1/2 두께 위치에서 516∼594㎫, 인장 강도(TS)가 강판 1/4 두께 위치에서 616∼680㎫, 강판 1/2 두께 위치에서 604∼656㎫, 모재 인성이 파면 천이(vTrs) 시험 결과의 강판 1/4 두께 위치에서 -48∼-81℃, 강판 1/2 두께 위치에서 -40∼-68℃, -10℃의 최저 CTOD값이 0.29∼0.94㎜인 양호한 파괴 인성을 나타냈다. 또한, 본 발명 강의 PCM값, CTOD값으로부터, 양호한 용접성을 나타내고 있었다.Table 1-1 to Table 1-4 show the chemical composition of the steel, and Tables 2-1 to 2-4 show the manufacturing conditions, the number of oxides in the steel, the base material properties, and the weld heat affected zone toughness (CTOD characteristics). The steel sheets (inventive steels Nos. 1 to 15 and 29 to 51 and Inventive Nos. A1 to L2) produced in the present invention had a yield strength (YS) of 526 to 611 (TS) of 616 to 680 MPa at a steel plate 1/4 thickness position, 604 to 656 MPa at a steel plate 1/2 thickness position, and a base material toughness transition vTrs) -48 ° C to -81 ° C at 1/4 thickness of the steel sheet and a minimum CTOD value of 0.29-0.94 mm at -40 ° C to -68 ° C and -10 ° C at 1/2 thickness of the steel sheet. . Further, from the P CM value and the CTOD value of the steel of the present invention, good weldability was exhibited.
이에 반해, 본 발명의 한정 범위를 일탈하는 비교예의 강판(비교 강:강 성분 No.16∼28, 52∼62 및 비교예 No.a∼x)은, 모재 강도가 낮거나, 모재 인성이 떨어져 있거나, 혹은 용접 열영향부 인성이 떨어져 있다.On the other hand, the steel sheets of comparative examples (comparative steels: steel components Nos. 16 to 28, 52 to 62 and comparative examples No. a to x) deviating from the limited range of the present invention had low base metal strength, Or the toughness of the welded heat affected zone is deteriorated.
즉, 비교예 a∼c, 비교예 e∼o, 비교예 q∼V는 강 성분이 본 발명 범위 밖이며, 상기 기계적 성질이 만족되는 것은 아니었다. 특히, 강 성분 No.21에 의한 비교예 f는, Ni/Cu>2.0을 만족하고 있지 않으므로, 열간 압연 시에 크랙이 발생하고, 제조가 곤란해졌다. 또한, 강 성분은 본 발명 범위 내에서, FB 혹은 PCM값이 본 발명 범위 밖인 비교예 d, w, x는, FB≥0.0003%, 혹은 PCM값이 0.18% 이상, 0.23% 이하를 만족하고 있지 않으므로, 모재 강도가 낮거나, 높거나, 모재 인성이 떨어져 있거나, 혹은 용접 열영향부 인성이 떨어져 있다.That is, in the comparative examples a to c, comparative examples e to o and comparative examples q to V, the steel component was out of the scope of the present invention, and the mechanical properties were not satisfied. In particular, the comparative example f based on the steel component No. 21 did not satisfy Ni / Cu > 2.0, so cracks occurred during hot rolling and the production became difficult. In the range of the present invention, the steel composition satisfies FB≥0.0003% or P CM value of 0.18% or more and 0.23% or less in Comparative Examples d, w and x in which the FB or P CM value is out of the range of the present invention The strength of the base material is low or high, the toughness of the base material is low, or the toughness of the welded heat affected zone is deteriorated.
[표 1-1][Table 1-1]
[표 1-2][Table 1-2]
[표 1-3][Table 1-3]
[표 1-4][Table 1-4]
[표 2-1][Table 2-1]
[표 2-2][Table 2-2]
[표 2-3][Table 2-3]
[표 2-4][Table 2-4]
본 발명에 따르면, 용접성, 용접 열영향부 인성이 우수한 초고장력 강을 저렴하게 제공할 수 있고, 해양 구조물 등의 용접 구조물의 대형화와 동시에, 안전성을 한층 더 높일 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide an ultra high tensile steel excellent in weldability and welding heat-affected portion toughness at low cost, and to further increase the safety of the welded structure such as an offshore structure.
Claims (5)
C:0.015%∼0.045%,
Mn:1.80%∼2.20%,
Cu:0.40%∼0.70%,
Ni:0.80%∼1.80%,
Nb:0.005%∼0.015%,
Mo:0.05%∼0.25%,
Ti:0.005%∼0.015%,
B:0.0004%∼0.0020%,
N:0.0020%∼0.0060%,
O:0.0015%∼0.0035%,
Si:0%∼0.40%,
P:0.008% 이하,
S:0.005% 이하,
Al:0%∼0.004%,
Cr:0%∼0.30%,
V:0%∼0.06%,
Mg:0%∼0.0050%,
잔량부:철 및 불순물이며,
하기 1식으로 나타내어지는 값이 2.0 초과이며,
하기 2식으로 나타내어지는 값이 0% 이상이며,
하기 3식으로 나타내어지는 FB가 0.0003% 이상이며,
하기 4식으로 나타내어지는 용접 균열 감수성 지수인 PCM값이 0.18% 이상, 0.23% 이하이며,
판 두께 방향 단면의 판 두께 중심부에 있어서, 원 상당 직경이 2㎛ 이상인 산화물 입자가 20개/㎟ 이하, 또한 원 상당 직경이 0.05∼0.5㎛인 Ti 산화물이 1.0×103∼1.0×105개/㎟인 것을 특징으로 하는, 강판.
여기서, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Ni], [Cr], [Mo], [V], [Ti], [B], [N], [O], [Al]은, 각각 C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, B, N, O, Al의 질량%로 나타낸 함유량을 의미한다.
단, 상기 3식에 있어서, ([O]-0.89×[Al])의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([O]-0.89×[Al])의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출하고,
또한, 상기 3식에 있어서, ([Ti]-2×([O]-0.89×[Al]))의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([Ti]-2×([O]-0.89×[Al]))의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출하고,
또한, 상기 3식에 있어서, ([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 항이 0 이하이면, 상기 3식에 있어서의 ([N]-0.29×([Ti]-2×([O]-0.89×[Al])))의 항을 0으로 하여 상기 FB를 산출하고,
또한, FB≤0일 때에는 FB=0으로 한다.Chemical composition, in% by mass,
C: 0.015% to 0.045%,
Mn: 1.80% to 2.20%
Cu: 0.40% to 0.70%,
Ni: 0.80% to 1.80%
Nb: 0.005% to 0.015%,
Mo: 0.05% to 0.25%
Ti: 0.005% to 0.015%,
B: 0.0004% to 0.0020%,
N: 0.0020% to 0.0060%,
O: 0.0015% to 0.0035%,
Si: 0% to 0.40%,
P: not more than 0.008%
S: 0.005% or less,
Al: 0% to 0.004%,
Cr: 0% to 0.30%
V: 0% to 0.06%,
Mg: 0% to 0.0050%,
Balance part: Iron and impurities,
Wherein a value represented by the following formula is more than 2.0,
The value represented by the following formula is 0% or more,
FB represented by the following formula 3 is 0.0003% or more,
The P CM value, which is the welding crack susceptibility index represented by the following equation 4, is 0.18% or more and 0.23% or less,
A Ti oxide having a circle-equivalent diameter of 2 占 퐉 or more and 20 占 퐉 / mm2 or less and a circle-equivalent diameter of 0.05 to 0.5 占 퐉 in a thickness of the plate thickness center section in the direction of the thickness direction is 1.0 × 10 3 to 1.0 × 10 5 / Mm < 2 >.
[B], [B], [N], [O], and [C] [Al] means the content expressed by mass% of C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, B, N,
However, when the term of [O] -0.89 x [Al] is not more than 0 in the above three equations, the term of [(O) -0.89 x [Al] Lt; / RTI >
([Ti] -2 x ([O] - [O] -0.89 x [Al]) in the above three equations, -0.89 x [Al])) is set to 0, the FB is calculated,
In the above equations, when the term of ([N] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al])) ] -0.29 x ([Ti] -2 x ([O] -0.89 x [Al]))) is set to 0,
When FB < = 0, FB = 0 is set.
The steel sheet according to claim 1, wherein Bp expressed by the following formula 5 is 0.09% or more and 0.30% or less.
Si:0.15% 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는, 강판.3. The composition according to claim 1 or 2, wherein the chemical composition is expressed by mass%
Si: 0.15% or less.
Mg:0.0003% 미만으로 제한하는 것을 특징으로 하는, 강판.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the chemical composition is expressed in% by mass,
Mg: less than 0.0003%.
인장 강도가, 600㎫ 이상 700㎫ 이하,
항복 강도가, 500㎫ 이상 690㎫ 이하인 것을 특징으로 하는, 강판.The laminate according to any one of claims 1 to 4, wherein the plate thickness is 50 mm or more and 100 mm or less,
A tensile strength of 600 MPa to 700 MPa,
And a yield strength of 500 MPa to 690 MPa.
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