KR20150119208A - 후 강판 및 후 강판의 제조 방법 - Google Patents

후 강판 및 후 강판의 제조 방법 Download PDF

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유스케 데라자와
가츠유키 이치미야
겐지 하야시
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

인장 강도 및 항복 강도가 높고, 우수한 저온 인성을 갖는 후 강판, 및 그 후 강판의 제조 방법을 제공한다.　
질량%로, C：0.04∼0.15%, Si：0.1∼2.0%, Mn：0.8∼2.0%, P：0.025%이하, S：0.020%이하, Al：0.001∼0.100%, Nb：0.010∼0.050%, Ti：0.005∼0.050%, 또한 0.5%≤Cu＋Ni＋Cr＋Mo≤3.0%를 만족시키도록 Cu, Ni, Cr, Mo를 포함하고, 1.8≤Ti/N≤4.5를 만족시키도록 N을 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 다각형 페라이트의 면적분율이 10%미만이고, 판 두께 중심에 있어서의 유효 결정 입경이 15㎛이하이고, 유효 결정 입경의 표준 편차가 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 후 강판으로 한다.

Description

후 강판 및 후 강판의 제조 방법{THICK STEEL PLATE AND PRODUCTION METHOD FOR THICK STEEL PLATE}
본 발명은 해양 구조물, 건설 기계, 교량, 압력 용기, 저장 탱크, 건축물 등에 사용되는 후 강판으로서, 저온 환경하에서도 인성이 우수한 후(厚) 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
해양 구조물, 건설 기계, 교량, 압력 용기, 저장 탱크, 건축물 등에 사용되는 후 강판은 항복 강도, 인장 강도가 높은 것에 부가해서, 안전성의 관점에서 높은 인성이 요구된다.
일반적으로 강판 조직의 고 강도와 고 인성을 양립시키기 위해서는 결정 입경의 미세화가 유효한 것이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1∼8에는 강판 조직의 미세화에 의한 강판의 인성 향상 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 제2010－248599호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2009－74111호 특허문헌 3 :일본국 특허공개공보 제2003－129133호 특허문헌 4: 일본국 특허공개공보 제2011－195883호 특허문헌 5: 일본국 특허공개공보 제2001－49385호 특허문헌 6: 일본국 특허공개공보 제2001－200334호 특허문헌 7: 일본국 특허공개공보 제2001－64727호 특허문헌 8: 일본국 특허공개공보 제2001－64723호
근래, 더욱 엄격한 환경, 특히 저온 환경하에서 후 강판을 사용하는 것이 검토되고 있기 때문에, 또 구조물의 안전성을 높이기 위해, 후 강판의 1/2t부(판 두께 중심부)에서의 인성의 가일층의 향상이 요구된다.
그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 방법에서는 용도에 따라서는 판 두께 중심부에서의 저온 인성(저온 환경하에서의 인성)이 불충분한 경우가 있다.
또, 특허문헌 3에 기재된 방법에서는 평균 결정 입경은 미세하게 되어도, 일부에 존재하는 조대한 결정립이 기점으로 되어 취성 파괴가 발생하는 경우가 있으며, 이 경우에는 인성의 불균일, 인성의 저하가 생긴다.
또, 특허문헌 4에 기재된 방법에서는 강판 조직의 일부를 다각형(polygonal) 페라이트로 하기 때문에, 안정적으로 고항복 강도를 만족시킬 수 없는 경우가 있다. 또, 특허문헌 4에 기재된 압연 형상비가 높은 강압하를 1패스 실행하는 방법에서는 패스 회수가 1회이기 때문에 모든 결정립에서 재결정이 균등하게 발생하지 않는다. 그 결과, 재결정에 의해 미세화된 알갱이와 조대한 채 잔존한 결정립이 혼재한 상태로 된다. 이러한 상태로 됨으로써, 인성이 떨어지는 조대립을 기점으로 취성 파괴가 생기기 때문에, 양호한 인성이 얻어지지 않는다.
또, 특허문헌 5∼8에 기재된 압연 형상비가 큰 압하에 의한 방법에서는 1회의 압연에 의한 왜곡량이 불충분한 경우, 재결정은 생기지 않고 부가된 전위는 회복에 의해서 소멸되어 버리기 때문에, 조직 미세화는 일어나지 않고 양호한 인성은 얻어지지 않는다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 인장 강도 및 항복 강도가 높고, 우수한 저온 인성을 갖는 후 강판, 및 그 후 강판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 특정의 성분 조성을 갖는 강판을 이용하고, 다각형 페라이트의 면적분율, 판 두께 중심에 있어서의 유효 결정 입경, 유효 결정 입경의 표준 편차를 조정함으로써, 인장 강도 및 항복 강도가 높고, 저온 인성이 우수한 후 강판이 되는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
제 1 발명은 질량%로, C：0.04∼0.15%, Si：0.1∼2.0%, Mn：0.8∼2.0%, P：0.025%이하, S：0.020%이하, Al：0.001∼0.100%, Nb：0.010∼0.050%, Ti：0.005∼0.050%, 또한 0.5%≤Cu＋Ni＋Cr＋Mo≤3.0%를 만족시키도록 Cu, Ni, Cr, Mo를 포함하고, 1.8≤Ti/N≤4.5를 만족시키도록 N을 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 다각형 페라이트의 면적분율이 10%미만이고, 판 두께 중심에 있어서의 유효 결정 입경이 15㎛이하이고, 유효 결정 입경의 표준 편차가 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 후 강판이다.
제 2 발명은 또한, V：0.01∼0.10 %, W：0.01∼1.00%, B：0.0005∼0.0050%, Ca：0.0005∼0.0060%, REM：0.0020∼0.0200%, Mg：0.0002∼0.0060% 중의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 발명에 기재된 후 강판이다.
제３ 발명은 제 1 발명 또는 제 2 발명에 기재된 성분 조성을 갖는 후 강판을, 950℃이상 1150℃이하까지 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 930℃이상 1050℃이하의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상 또한 1패스당 압하율이 6.0%이상의 압연을 3패스 이상 실행하는 재결정 온도 영역 압연 공정과, 상기 재결정 온도 영역 압연 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 930℃미만의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상, 압하율의 합계가 35%이상으로 되는 압연을 1패스 이상 실행하는 미재결정 온도 영역 압연 공정과, 상기 미재결정 온도 영역 압연 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 Ar3＋15℃이상의 온도부터 냉각을 개시하고, 판 두께 중심 온도가 700℃∼500℃의 사이의 평균 냉각 속도가 3.5℃/sec 이상으로 되는 조건에서 냉각을 실행하는 냉각 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 제 1 또는 제 2 발명의 후 강판을 제조하는 방법이다.
제 ４ 발명은 상기 냉각 공정 후에 700℃이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실행하는 템퍼링 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 제３ 발명의 제조 방법이다.
본 발명의 후 강판, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 후 강판은 인장 강도 및 항복 강도가 높고, 우수한 저온 인성을 갖는다.
도 1은 Ar3의 결정에 있어서의 열팽창 시험의 조건을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.
본 발명의 후 강판은 질량%로, C：0.04∼0.15%, Si：0.1∼2.0%, Mn：0.8∼2.0%, P：0.025%이하, S：0.020%이하, Al：0.001∼0.100%, Nb：0.010∼0.050%, Ti：0.005∼0.050%, 또한 0.5%≤Cu＋Ni＋Cr＋Mo≤3.0%를 만족시키도록 Cu, Ni, Cr, Mo를 포함하고, 1.8≤Ti/N≤4.5를 만족시키도록 Ti, N을 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 이하, 후 강판에 포함되는 성분에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 각 성분의 함유량을 나타내는 「%」는 「질량%」를 의미한다.
C：0.04∼0.15%
C는 후 강판의 강도를 향상시키는 원소이다. 본 발명에서는 강도를 확보하기 위해, C의 함유량의 하한은 0.04%이다. 또, C의 함유량이 0.15%를 넘으면 후 강판의 용접성이 저하한다. 이 때문에, 본 발명에 있어서 C의 함유량의 상한은 0.15%이다. 또, C의 바람직한 함유량의 하한은 0.045%, 상한은 0.145%이다.
Si：0.1∼2.0%
Si는 고용 강화에 의해 주로 후 강판의 항복 강도를 향상시키는 원소이다. 본 발명에서는 항복 강도를 확보하기 위해, Si의 함유량의 하한을 0.1%로 한다. 또, Si의 함유량이 2.0%를 넘으면 후 강판의 용접성이 저하한다. 이 때문에, 본 발명에 있어서 Si의 함유량의 상한은 2.0%이다. 또, 바람직한 Si의 함유량의 하한은 0.10%, 상한은 1.90%이다.
Mn：0.8∼2.0%
Mn은 강의 담금질성의 향상에 의해 후 강판의 강도를 향상시키는 원소이다. 그러나, 과잉으로 Mn을 함유하면, 후 강판의 용접성이 저하한다. 이 때문에, 본 발명에 있어서 Mn의 함유량은 0.8%이상 2.0%이하이다. 더욱 바람직하게는 1.10%이상 1.80%이하의 범위이다.
P：0.025%이하
P는 불순물로서 강 중에 불가피하게 존재하는 원소이다. 또, P는 강의 인성을 저하시키는 경우가 있다. 이 때문에, P의 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 특히, 0.025%를 넘어 P를 함유하면, 후 강판의 인성이 저하되기 쉬운 경향에 있다. 본 발명에 있어서 P의 함유량은 0.025%이하이다. 바람직하게는 0.010%이하이다.
S：0.020%이하
S는 불순물로서 강중에 불가피하게 존재하는 원소이다. 또, S는 강의 인성이나 판 두께 방향 인장 시험에 있어서의 드로잉성을 저하시키는 경우가 있다. 이 때문에, S의 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 특히, S의 함유량이 0.020%를 넘으면, 상기한 특성의 저하가 현저하게 되는 경향에 있다. 그래서, 본 발명에 있어서 S의 함유량은 0.020%이하이다. 바람직하게는 0.004%이하이다.
Al：0.001∼0.100%
Al은 탈산재로서 작용하는 원소이며, 용강의 탈산 프로세스에 있어서, 탈산재로서도 무엇보다도 범용적으로 사용되는 원소이다. 이 탈산재로서의 Al이 충분히 기능하기 때문에, Al의 함유량의 하한을 0.001%로 한다. 한편, Al의 함유량이 0.100%를 넘으면, Al이 조대한 탄화물을 형성하여, 후 강판의 연성을 저하시키는 경향에 있다. 이 때문에, 본 발명에 있어서 Al의 함유량의 상한은 0.100%이다. 바람직하게는 하한이 0.003%, 상한이 0.050%이다.
Nb：0.010∼0.050%
Nb는 오스테나이트상의 미재결정 온도역을 확대하는 원소이며, 미재결정 온도역에서의 압연을 효율적으로 실행하고, 원하는 미세 조직을 얻기 위해 필요한 원소이다. 이 때문에, Nb의 함유량을 0.010%이상으로 한다. 그러나, Nb의 함유량이 0.050%를 넘으면 오히려 인성의 저하를 초래하기 때문에, 상한은 0.050%로 한다. 또한, Nb의 함유량은 바람직하게는 하한이 0.015%, 상한이 0.035%이다.
Cu＋Ni＋Cr＋Mo：0.5∼3.0%
Cu, Ni, Cr, Mo는 강의 담금질성을 증가시켜, 후 강판의 강도를 향상시키는 원소이다. 이들 합계 함유량을 0.5%이상으로 함으로써, 다각형 페라이트 형성을 억제하고, 항복 강도를 높일 수 있다. 그러나, 합계 함유량이 3.0%를 넘으면 후 강판의 용접성이 열화한다. 이 때문에, 본 발명에 있어서는 Cu＋Ni＋Cr＋Mo의 합계 함유량은 0.5∼3.0%이며, 바람직하게는 하한이 0.7%, 상한이 2.5%이다. 또한, 「Cu＋Ni＋Cr＋Mo」의 각 원소 기호는 각 원소의 함유량을 의미한다.
Ti：0.005∼0.050%
Ti는 TiN으로서 석출되는 결과, 강판을 압연할 때의 슬래브 가열시에 오스테나이트립이 조대화되는 것을 억제한다. 이와 같이, Ti는 압연 후에 얻어지는 최종 조직의 미세화에 기여하며, 후 강판의 인성 향상에 도움을 주는 유효한 원소이다.이러한 효과를 얻기 위해, Ti의 함유량은 0.005%이상으로 한다. 또한, Ti의 함유량이 0.050%를 넘으면, 용접 열 영향부의 인성이 저하한다. 이 때문에, 본 발명에 있어서의 Ti의 함유량은 0.005∼0.050%이며, 바람직하게는 하한이 0.005%, 상한이 0.040%이다.
1.8≤Ti/N≤4.5를 만족시키는 N
1.8＞Ti/N(질량비)로 하면, TiN이 슬래브 가열시에 용해되기 쉬워지고 오스테나이트립의 조대화 억제 효과가 얻기 어려워진다. 또한, 고용N의 존재에 의해 후 강판의 인성이 열화한다. 한편, Ti/N＞4.5로 하면 N에 대해 과잉으로 존재하는 Ti가 조대 TiC를 형성함으로써 후 강판의 인성이 열화한다. 이 때문에, 1.8≤Ti/N≤4.5의 범위로 한정하였다. 더욱 바람직하게는 2.0≤Ti/N≤4.0이다.
본 발명의 후 강판은 상기한 성분을 기본 조성으로 한다. 또, 본 발명의 후 강판은 또한 강도, 인성 조정, 이음매 인성 향상을 목적으로 해서, V：0.01∼0.10%, W：0.01∼1.00%, B：0.0005∼0.0050%, Ca：0.0005∼0.0060%, REM：0.0020∼0.0200%, Mg：0.0002∼0.0060% 중의 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.
V：0.01∼0.10%
V는 후 강판의 강도와 인성을 더욱 향상시키는 원소이며, 0.01%이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 그러나, V의 함유량이 0.10%를 넘으면 오히려 인성의 저하를 초래할 수 있기 때문에, V의 함유량의 상한을 0.10%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 더욱 바람직하게는 V의 함유량이 0.03∼0.08%이다.
W：0.01∼1.00%
W는 후 강판의 강도를 향상시키는 원소이며, 0.01%이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 그러나, W의 함유량이 1.00%를 넘으면 용접성이 저하하는 문제가 생기는 경우가 있다. 따라서, W의 함유량은 0.01∼1.00%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 W의 함유량은 0.05∼0.15%이다.
B：0.0005∼0.0050%
B는 극미량의 함유로 담글질성을 향상시키고, 그것에 의해 후 강판의 강도를 향상시키는데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 B의 함유량을 0.0005%이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.0050%를 넘어 B를 함유하면, 용접성이 저하하는 경우가 있기 때문에, B의 함유량의 상한은 0.0050%가 바람직하다.
Ca：0.0005∼0.0060%
Ca는 S를 고정시키는 것에 의해서 MnS의 생성을 억제하여, 판 두께 방향의 드로잉 특성을 개선한다. 또, Ca는 용접 열 영향부 인성을 개선하는 효과도 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Ca의 함유량을 0.0005%이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.0060%를 넘는 Ca의 함유는 후 강판의 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, Ca의 함유량의 상한은 0.0060%가 바람직하다.
REM：0.0020∼0.0200%
REM은 S를 고정시키는 것에 의해서 MnS의 생성을 억제하여, 판 두께 방향의 드로잉 특성을 개선한다. 또, REM은 용접 열 영향부 인성도 개선하는 효과를 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해, REM의 함유량을 0.0020%이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.0200%를 넘는 REM의 함유는 후 강판의 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, REM의 함유량의 상한은 0.0200%가 바람직하다.
Mg：0.0002∼0.0060%
Mg는 용접 열 영향부에 있어서 오스테나이트립의 성장을 억제하고, 용접 열 영향부의 인성의 개선에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Mg의 함유량을 0.0002%이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.0060%를 넘는 Mg의 함유는 효과가 포화되어 함유량에 적합한 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리하게 되는 경우가 있다. 그래서, Mg의 함유량의 상한은 0.0060%가 바람직하다.
상기 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 여기서 불가피한 불순물은 O 등이다. O는 강재를 제조하는 단계에서 불가피하게 혼입되는 대표적인 불가피한 불순물이다. 대표적인 불가피한 불순물은 O이지만, 불가피한 불순물은 상기 필수 성분 이외의 성분을 가리킨다. 따라서, 의도적, 우발적을 불문하고, 본 발명의 효과를 해치지 않을 정도로 임의 성분을 포함하는 것도 본 발명의 범위이다.
계속해서, 후 강판의 강판 조직에 대해 설명한다.
다각형 페라이트의 면적율：10%미만
다각형 페라이트의 면적율이 10%이상이 되면, 후 강판의 항복 강도가 저하한다. 그 때문에, 본 발명의 후 강판에 있어서는 다각형 페라이트의 면적율을 10%미만으로 한정하였다. 또한, 상기 면적율은 8%이하가 바람직하고, 가장 바람직하게는 5%이하이다. 여기서, 다각형 페라이트의 면적율은 강판 조직의 관찰면 중에 다각형 페라이트가 차지하는 비율을 가리킨다. 또한, 강판 조직의 상기 관찰은 후 강판의 압연 방향에 평행한 판 두께 단면을 연마한 후, 3% 나이탈로 상기 판 두께 단면을 부식시키고, 이 부식시킨 판 두께 단면을 SEM(주사 전자 현미경)에 의해 2000배의 배율로 10시야 관찰하는 방법으로 실행한다. 또, 면적율의 도출에는 시판중인 화상 처리 소프트 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 후 강판에 있어서, 주체 조직은 베이나이트 및 마텐자이트이다.또, 결정 조직의 결정 입경이 미세하게 될수록 바람직하다. 이 결정 입경은 본 발명에 있어서는 하기의 유효 결정 입경을 가리킨다.
유효 결정 입경：15㎛이하
본 발명의 후 강판에 있어서는 판 두께 중심의 유효 결정 입경이 15㎛이하이다. 유효 결정 입경이 15㎛보다 커지면, 후 강판의 인성이 열화한다. 더욱 바람직한 유효 결정 입경은 10㎛이하이다. 또한, 유효 결정 입경은 EBSP(Electron Backscatter Diffraction Pattern：전자선 후방 산란 패턴)법에 의해 도출할 수 있다. 그리고, 관찰면에 있어서의 유효 결정 입경의 평균을 도출함으로써 유효 결정 입경이 얻어진다. 또한, 유효 결정 입경의 도출에는 시판중인 화상 처리 소프트 등을 이용할 수도 있다.
또, 유효 결정 입경의 측정은 후 강판의 판 두께 중심으로부터 채취한 압연 방향에 평행한 단면을 경면 연마하고, 판 두께 중심의 5㎜×5㎜의 영역을 EBSP 해석함으로써 실행한다. 이 범위에 유효 결정 입경이 15㎛를 넘는 샘플이 있다고 해도, 유효 결정 입경이 15㎛이하의 것이 차지하는 비율이 전체의 80%이상이면 본 발명의 범위내이다.
유효 결정 입경의 표준 편차：10㎛이하
본 발명에 있어서는 유효 결정 입경의 입경 분포의 표준 편차는 10㎛이하이다. 상기 표준 편차가 10㎛보다 커지면 일부에 존재하는 조대립이 취성 파괴의 기점으로 됨으로써, 후 강판의 인성을 열화시킨다. 또, 본 발명에 있어서 상기 표준 편차는 7㎛이하가 바람직하다.
다음에, 본 발명의 후 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 후 강판의 제조 방법, 제조 조건은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 후 강판은 가열 공정과, 재결정 온도 영역 압연 공정과, 미재결정 온도 영역 압연 공정과, 냉각 공정을 갖는 방법으로 제조 가능하다.
본 발명의 후 강판은 결정 조직의 결정 입경을 최대한 미세화하는 것이 중요하다. 이 목적을 달성하기 위한 하나의 방법으로서, 오스테나이트의 재결정 온도역에서의 강압하에 의한 오스테나이트립의 미세화를 실행하고, 오스테나이트의 미재결정 온도역의 압하에 의한 변태 핵의 도입을 실행하며, 그 후의 급속 냉각을 실행하는 방법이 있다.
재결정 온도 영역 압연 공정에 있어서, 각 패스의 압하시에 재결정이 일어날지 어떨지는 각 패스에서 부가되는 왜곡량에 의존한다. 또, 미재결정 온도 영역 압연 공정에 있어서, 압하에 의해 부가된 왜곡에 의한 변태 핵의 효과는 왜곡량의 총합에 의존한다. 또한, 어느 압연 공정에 있어서도 압연에 의한 왜곡을 판 두께 중심에까지 부가하기 위해서는 하기 식에서 나타나는 각 압연 패스시의 압연 형상비(ld/hm)를 크게 할 필요가 있다.
ld/hm=｛R(hi-h0)｝1/2/｛(hi＋2h0)/3｝
여기서, 각 기호는 각각 각 압연 패스시의 ld：투영 접촉 호 길이, hm：평균 판 두께, R：롤 반경, hi：입측 판 두께, h0：출측 판 두께이다.
패스 스케줄, 압하율 및 압연 형상비를 각종 변화시켜, 판 두께 중심의 조직의 평균 사이즈를 미세화하고, 또한 조직 사이즈의 불균일을 저감함으로써 우수한 저온 인성을 갖고, 항복 강도 및 인장 강도가 일정 수준 이상이 되는 후 강판을 제조할 수 있다. 각 공정의 내용 및 각 공정에서 채용하는 것이 바람직한 조건은 이하와 같다. 또한, 압연 형상비는 상기의 식에서 나타나며, 압연을 실행했을 때의 판 두께 방향의 왜곡 분포에 관한 것이다. 압연 형상비가 작으면 강판 표면에 왜곡이 집중하는 경향에 있다. 동일 직경의 롤인 경우, 압하량을 작게 하면 압연 형상비는 작아진다. 또, 압연 형상비가 크면 강판의 표면뿐만 아니라 판 두께 중심부까지 왜곡이 들어가는 경향에 있다. 압연 형상비를 크게 하기 위해서는 동일 직경의 롤이면 압하량을 크게 하면 좋다.
가열 공정은 상기 성분 조성을 갖는 강판을 가열하는 공정이다. 본 공정에 있어서는 950℃이상 1150℃이하까지 강판을 가열하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 950℃미만이면 오스테나이트 미변태부가 부분적으로 생겨 버리기 때문에, 압연 후에 필요한 특성이 얻어지지 않는다. 한편, 가열 온도가 1150℃를 넘으면, 오스테나이트립이 조대하게 되어 제어 압연 후에 원하는 강판 조직인 세립 조직이 얻어지지 않게 된다. 본 공정에 있어서, 특히 바람직한 가열 온도는 950℃이상 1120℃이하이다.
재결정 온도 영역 압연 공정은 판 두께 중심 온도가 930℃이상 1050℃이하의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상 또한 1패스당 압하율이 6.0%이상의 압연을 3패스 이상 실행하는 공정이다. 또, 압연시에 강판에 가해지는 왜곡은 판 두께 위치에 따라 다르며, 압연 형상비가 작을수록 판 두께 중심에 가해지는 왜곡의 비율이 작아진다. 압하비 상당의 왜곡을 판 두께 중심에 부가하기 위해서는 압연 형상비를 0.5이상으로 조정할 필요가 있다. 또, 재결정을 발생시키기 위해서는 1패스당 6.0%이상의 압하율이 필요하다. 또한, 바람직하게는 1패스당 8%이상이다.
본 공정을 실행할 때의 판 두께 중심 온도의 온도 범위가 930℃미만이면, 압연시에 재결정이 일어나기 어려워져 오스테나이트립의 미세화가 필요량 생기지 않는 경향에 있다. 또, 1050℃보다 높은 온도에서는 압연시에 재결정에 의한 세립화 효과가 작아진다. 그 때문에, 상기 온도 범위는 930℃이상 1050℃이하가 바람직하다. 또한, 판 두께 중심 온도는 디스켈링 물, 강판의 온도 조정용 냉각수의 분사도 고려한 전도 전열, 대류 전열, 복사 전열의 전열 계산에 의한 계산값을 이용하였다.
또, 본 공정에서, 판 두께 중심 온도가 930℃이상 1050℃이하의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상이고, 또한 1패스당 압하율이 6.0%이상의 압하의 회수가 2회 이하인 경우에서는 재결정이 생기고 있지 않은 조대한 채의 알갱이가 일부 잔존해 버린다. 1패스당 압하율이 작거나, 압하 회수가 적으면, 특히 판 두께 중앙부의 인성이 크게 열화한다.
미재결정 온도 영역 압연 공정은 상기 재결정 온도 영역 압연 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 930℃미만의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상, 압하율 또는 압하율의 합계가 35%이상으로 되는 압연을 1패스 이상 실행하는 공정이다.
본 공정을 930℃이상에서 실행하면 재결정이 생기기 쉬워지고, 도입된 왜곡은 재결정시에 소비되어 버리기 때문에 축적되지 않고, 후의 냉각시의 변태 핵으로서 이용할 수 없어 최종 조직은 조대하게 된다.
또, 본 공정에 있어서, 압연 형상비가 0.5미만의 압연인 경우, 압하율 또는 압하율의 합이 35%미만인 경우, 판 두께 중심에 가해지는 왜곡이 작아져 오스테나이트상의 변태시의 세립화가 필요량 생기지 않는다. 압연은 2패스 이상인 것이 바람직하며, 압하율의 합의 바람직한 범위는 45%이상이다.
냉각 공정은 상기 미재결정 온도 영역 압연 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 Ar3＋15℃이상의 온도부터 냉각을 개시하고, 판 두께 중심 온도가 700℃∼500℃의 사이의 평균 냉각 속도가 3.5℃/sec 이상으로 되는 조건에서 냉각을 실행하는 공정이다.
판 두께 중심의 냉각 개시 온도가 Ar3＋15℃미만이 되면, 판 두께 중심부의 급속 냉각이 개시하기 전에 페라이트 변태가 개시되어 버리고, 후 강판의 항복 강도가 저하한다. 그 때문에, 판 두께 중심의 냉각 개시 온도를 Ar3＋15℃이상으로 한정한다. 또한 Ar3은 실시예에 나타내는 열팽창 시험에서 구한 값을 사용한다.
판 두께 중심의 평균 냉속이 3.5℃/sec미만이 되면, 페라이트상이 생겨 항복 강도가 저하한다. 그 때문에, 판 두께 중심의 700∼500℃간 평균 냉속을 3.5℃/sec이상으로 한정한다.
본 발명에 있어서는 상기 냉각 공정 후에 700℃이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실행하는 템퍼링 공정을 더 갖는 것이 바람직하다.
템퍼링 온도가 700℃보다 커지면, 페라이트상이 생성하고 후 강판의 항복 강도가 저하한다. 이 때문에 템퍼링 온도를 700℃이하로 한정하였다. 또한, 상기 템퍼링 온도는 650℃이하가 바람직하다.
<실시예 >
이하, 실시예에 대해 본 발명을 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
표 1에 평가에 이용한 강의 조성을 나타낸다. 강종 A∼H는 성분 조성이 본 발명의 범위를 만족시키는 발명예이며, 강종 I∼M은 성분 조성이 본 발명의 범위 외의 비교예이다.
이들 강종을 이용해서 표 2에 나타내는 제조 조건에 의해 후 강판을 제조하고, 얻어진 후 강판의 조직, 모재의 강도, 인성을 평가한 결과를 표 3에 나타낸다.
또한, 판 두께 중심 온도는 강판 압연시에 판의 길이, 폭, 판 두께 방향 중심에 열전쌍을 부착하여 측정하였다.
<Ar3의 결정>
강판 압연에 사용한 슬래브의 (1/4)t(t는 판 두께를 나타냄) 위치로부터 8Φ×12㎜의 샘플을 채취하고, 도 1에 나타내는 조건으로 열팽창 시험을 실행하고, 변태 팽창으로부터 Ar3을 평가하였다.
<다각형 페라이트의 면적율>
얻어진 각 후 강판에 대해, 강판 조직의 동정(同定)을 실행하는 동시에, 그 면적율(%)을 측정하였다. 강판 조직은 강판의 압연 방향에 평행한 판 두께 단면에 대해, 3% 나이탈에 의한 부식 출현 조직을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 2000배, 10 시야의 조건에서 관찰하였다. 이것을 화상 해석 소프트(Image-Pro；Cybernetics사제)에 의해 해석하고, 각각의 상에 대해 해당 상과 이 이외의 상으로 2진화한 화상을 제작하였다. 마텐자이트상과 잔류 오스테나이트상은 식별이 곤란하기 때문에, 양 상을 동일로 간주해서 2진화하였다. 이들을 소프트의 기능을 이용해서 다각형 페라이트상의 면적율을 구하였다. 또, 주된 상은 베이나이트, 마텐자이트 조직이었다.
<유효 결정 입경의 측정>
조직 사이즈는 판의 길이, 폭, 판 두께 방향 중심으로부터 샘플을 채취하고, 경면 연마 마무리를 실행한 후, 하기의 조건에서 EBSP 해석을 실행하고, 얻어진 결정 방위 맵으로부터 인접하는 결정립과의 방위 차가 15°이상의 대각 입계로 둘러싸인 조직의 원 상당 직경을 유효 결정 입경으로서 평가하였다. 이 평가 결과에 의거하여 유효 결정 입경(평균값)과 표준 편차를 도출하였다.
<EBSP 조건>
해석 영역：판 두께 중심의 1㎜×1㎜영역
스텝 사이즈：0.4㎛
항복 강도 및 인장 강도의 측정
또, 얻어진 강판의 EBSP 샘플의 바로 근처의 판 두께 중심 위치로부터 압연 방향과 직각인 방향으로 JIS4호 인장 시험편을 채취하고, JISZ2241(1998년)의 규정에 준거하여 인장 시험을 실행하고, 항복 강도와 인장 강도를 평가하였다.
또, 얻어진 강판의 EBSP 샘플의 바로 근처의 판 두께 중심 위치로부터 압연 방향과 직각인 방향으로 JISZ2202(1998년)의 규정에 준거하여 V노치 시험편을 채취하고, JISZ2242(1998년)의 규정에 준거하여 샤르피 충격 시험을 실시하고, 연성-취성 파면 천이 온도(vTrs)를 평가하였다. 평가 기준은 -60℃이하의 것을 저온 인성이 우수하다고 평가하였다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
[표 3]
Figure pct00003
No. 1∼8, 18은 발명예이고, No. 9∼17, 19는 비교예이다.
본 발명에 따라 얻어진 발명예는 모두 항복 강도가 500MPa이상, 인장 강도 600MPa이상 또한 vTrs가 -60℃이하라고 하는 우수한 강도, 저온 인성을 갖는다.
No. 9는 Cu, Ni, Cr 및 Mo의 합계량이 본 발명 범위보다 적기 때문에, 필요한 강도가 얻어지고 있지 않다.
No. 10은 Nb량이 본 발명 범위보다 적고, 미재결정역 압하를 유효하게 실행할 수 없었기 때문에 유효 결정 입경이 조대하게 되고, 인성이 저하하며, 또 필요한 강도가 얻어지지 않았다.
No. 11은 Ti가 적고 또한 Ti/N이 본 발명 범위보다 작기 때문에, 슬래브 가열시의 γ립이 조대하게 되고 최종 조직의 유효 결정 입경이 조대하게 되며 인성이 낮다.
No. 12는 Ti/N이 본 발명 범위보다 크고, 조대한 Ti 석출물이 생성되었기 때문에 인성이 낮다.
No. 13은 Nb량이 본 발명 범위보다 많기 때문에 인성이 낮다.
No. 14는 재결정 온도역에서의 압연 조건이 적정 조건보다 부족했기 때문에, 유효 결정 입경이 조대하게 되고, 인성이 낮다.
No. 15는 가열 온도가 적정 범위보다 높기 때문에, 슬래브 가열시의 γ립이 조대하게 되고 최종 조직의 유효 결정 입경이 조대하게 되었기 때문에, 인성이 낮다.
No. 16은 미재결정 온도역에서의 압연 조건이 본 발명 범위 외이기 때문에, 유효 결정 입경이 조대하게 되고, 인성이 낮다.
No. 17은 냉각 개시 온도가 본 발명 범위보다 낮고, 다각형 페라이트가 생성되었기 때문에, 유효 결정 입경의 편차가 커지고, 인성이 저하 또 강도가 저하하였다.
No. 18은 냉각 속도가 제조 방법의 발명 범위로부터 어긋나기 때문에, 바람직한 발명예에 비하면 강도가 약간 낮다.
No. 19는 템퍼링 온도가 본 발명 범위보다 높고, 다각형 페라이트가 생성되었기 때문에 유효 결정 입경의 편차가 커지고 인성이 저하, 또 강도가 저하하였다.

Claims (4)

  1. 질량%로, C：0.04∼0.15%, Si：0.1∼2.0%, Mn：0.8∼2.0%, P：0.025%이하, S：0.020%이하, Al：0.001∼0.100%, Nb：0.010∼0.050%, Ti：0.005∼0.050%, 또한 0.5%≤Cu＋Ni＋Cr＋Mo≤3.0%를 만족시키도록 Cu, Ni, Cr, Mo를 포함하고, 1.8≤Ti/N≤4.5를 만족시키도록 N을 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고,
    다각형 페라이트의 면적분율이 10%미만이고,
    판 두께 중심에 있어서의 유효 결정 입경이 15㎛이하이고,
    유효 결정 입경의 표준 편차가 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 후 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    또한, V：0.01∼0.10%, W：0.01∼1.00%, B：0.0005∼0.0050%, Ca：0.0005∼0.0060%, REM：0.0020∼0.0200%, Mg：0.0002∼0.0060% 중의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 후 강판을, 950℃이상 1150℃이하까지 가열하는 가열 공정과,
    상기 가열 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 930℃이상 1050℃이하의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상 또한 1패스당 압하율이 6.0%이상의 압연을 3패스 이상 실행하는 재결정 온도 영역 압연 공정과,
    상기 재결정 온도 영역 압연 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 930℃미만의 온도 범위에서, 압연 형상비가 0.5이상, 압하율의 합계가 35%이상으로 되는 압연을 1패스 이상 실행하는 미재결정 온도 영역 압연 공정과,
    상기 미재결정 온도 영역 압연 공정 후에, 판 두께 중심 온도가 Ar3＋15℃이상의 온도부터 냉각을 개시하고, 판 두께 중심 온도가 700℃∼500℃의 사이의 평균 냉각 속도가 3.5℃/sec이상으로 되는 조건에서 냉각을 실행하는 냉각 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 후 강판의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각 공정 후에 700℃이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실행하는 템퍼링 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 후 강판의 제조 방법.
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