KR20150119285A

KR20150119285A - 다층 용접 조인트 ctod 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150119285A
Application number: KR1020157025141A
Authority: KR
Inventors: 유스케 데라자와; 가츠유키 이치미야; 가즈쿠니 하세; 시게루 엔도
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-10-23
Also published as: KR101719943B1; JPWO2014141632A1; CN105008574B; EP2975148B1; CN105008574A; US20160040274A1; WO2014141632A1; EP2975148A1; EP2975148A4; JP5618036B1; US10023946B2

Abstract

소 ∼ 중입열의 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
질량％ 로, 성분 조성이, C : 0.03 ∼ 0.10 ％, Si : 0.5 ％ 이하, Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％, P : 0.015 ％ 이하, S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％, Al : 0.005 ∼ 0.060 ％, Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％, N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％, O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％, 필요에 따라, Cu 등의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, Ti/N, Ceq, Pcm 및 ACR 의 값이 특정 범위에서, 판 두께 중심에 있어서의 모재의 유효 결정 입경이 20 ㎛ 이하, 판 두께의 1/4 과 1/2 각각에 있어서 Ca 와 Mn 을 함유하는 황화물과 Al 을 함유하는 산화물로 이루어지는 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 복합 개재물이 특정량 존재하는 강판. 상기 조성의 강을, 특정 온도에서 가열 후, 열간 압연, 냉각시킨다.

Description

다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법{THICK STEEL SHEET HAVING EXCELLENT CTOD PROPERTIES IN MULTILAYER WELDED JOINTS, AND MANUFACTURING METHOD FOR THICK STEEL SHEET}

본 발명은, 선박이나 해양 구조물, 라인 파이프, 압력 용기 등에 사용되는 강재에 관하여, 모재의 저온 인성이 우수할 뿐만 아니라 소 (小) ∼ 중 (中) 입열의 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

강의 인성의 평가 기준으로서 주로 샤르피 시험이 이용되어 왔다. 최근에는 파괴 저항을 보다 고정밀도로 평가하는 방법으로서, 균열 개구 변위 시험 (Crack Tip Opening Displacement Test, 이후 CTOD 시험이라고 칭한다) 이, 구조물에 사용되는 후강판을 대상으로 이용되는 경우가 많다. 이 시험은, 인성 평가부에 피로 예균열을 도입한 시험편을 저온에서 굽힘 시험하고, 파괴 직전의 균열의 개구량 (소성 변형량) 을 측정하여 취성 파괴의 발생 저항을 평가하는 것이다.

후강판을 구조물에 적용하는 경우의 용접은 다층 용접이 된다. 다층 용접의 용접열 영향부 (이하, 다층 용접 HAZ 라고 칭한다) 에는, 선행의 용접 패스에 의해 용접선 근방이 조대한 조직 (CGHAZ : Coarse Grain Heat Affected Zone) 이 된 영역이, 다음 층의 용접 패스에 의해 페라이트 ＋ 오스테나이트의 2 상역으로 재가열되어, 조대한 기지 조직 중에 도상 (島狀) 마텐자이트 (MA : Martensite-Austenite Constituent) 조직이 혼재하여 현저하게 인성이 낮아진 영역 (이하, ICCGHAZ : Inter Critically Reheated Coarse Grain Heat Affected Zone 이라고 칭한다) 이 포함되는 것이 알려져 있다.

조인트 CTOD 시험은 기본적으로 판 전체 두께로 시험하는 것이기 때문에, 다층 용접 HAZ 를 대상으로 하는 경우, 피로 예균열을 도입하는 평가 영역에는 ICCGHAZ 조직이 포함된다. 한편, 조인트 CTOD 시험에 의해 얻어지는 조인트 CTOD 특성은 미소하더도, 평가 영역에서 최취화가 되는 영역의 인성에 지배되기 때문에, 다층 용접 HAZ 의 조인트 CTOD 특성은, CGHAZ 조직뿐만 아니라 ICCGHAZ 조직의 인성도 반영된다. 이 때문에, 다층 용접 HAZ 의 조인트 CTOD 특성의 향상에는 ICCGHAZ 조직의 인성 향상도 필요하다.

종래부터, 용접열 영향부 (HAZ 라고도 한다) 의 인성 향상 기술로서 TiN 의 미세 분산에 의한 CGHAZ 의 오스테나이트 입자 조대화의 억제나, TiN 의 페라이트 변태 핵 이용이 실시되어 왔다.

또, REM 을 첨가하여 생성한 REM 계 산황화물의 분산에 의한 오스테나이트 입자의 입자 성장 억제, Ca 를 첨가하여 생성한 Ca 계 산황화물의 분산에 의한 오스테나이트 입자의 입자 성장 억제, BN 의 페라이트 핵 생성능과 산화물 분산을 조합하는 기술도 이용되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 에는, REM 과 TiN 입자에 의한 HAZ 의 오스테나이트 조직의 조대화 억제 기술이 제안되어 있다. 또, 특허문헌 3 에는, CaS 이용에 의한 HAZ 인성 향상 기술과 열간 압연에 의한 모재 인성 향상 기술이 제안되어 있다.

또, ICCGHAZ 의 인성 저하 대책으로서, 저 C, 저 Si 화함으로써 MA 의 생성을 억제하고, 추가로 Cu 를 첨가함으로써 모재 강도를 높이는 기술 (예를 들어, 특허문헌 4) 이 제안되어 있다. 특허문헌 5 에는, 대 (大) 입열 용접열 영향부에 있어서 BN 을 페라이트 변태 핵으로서 이용하고, HAZ 조직을 미세화하고, HAZ 인성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

일본 특허공보 평03-053367호 일본 공개특허공보 소60-184663호 일본 공개특허공보 2012-184500호 일본 공개특허공보 평05-186823호 일본 공개특허공보 소61-253344호

그러나, 통상, 조인트 CTOD 특성을 규정하고 있는 규격 (예를 들어, API 규격 RP-2Z) 의 CTOD 사양 온도는 -10 ℃ 이다. 한편, 최근의 에너지 수요의 증가에 대응하여 새로운 자원을 확보하기 위해, 해양 구조물 등의 건조 지역이 지금까지 자원 채굴을 실시할 수 없었던 한랭역으로 시프트되고 있다. 이 때문에, API 규격이 정하는 CTOD 사양 온도보다 저온의 CTOD 사양 온도 (이하, 특별 저온 CTOD 사양이라고도 한다) 에 대응할 수 있는 강재의 요구가 증가하고 있다. 발명자의 검토에 의하면, 이들 기술에서는 최근 요구되고 있는 저온 사양용 다층 용접 조인트에 요구되는 조인트 CTOD 특성을 충분히 만족시킬 수 없었다. 예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 의 REM 과 TiN 입자에 의한 HAZ 의 오스테나이트 조직의 조대화 억제 기술에 대해서는, TiN 은 용접시에 고온에 이르는 본드부에서는 용해되어 버리기 때문에, 오스테나이트 입자의 입자 성장 억제에 대해 충분한 효과를 발휘할 수 없다.

또, REM 계 산황화물이나 Ca 계 산황화물은 오스테나이트 입자 성장 억제에는 유효하다. 그러나, HAZ 의 오스테나이트 입자 조대화 억제에 의한 인성 향상의 효과만으로는 상기의 저온 사양 온도에서의 조인트 CTOD 특성을 만족시킬 수는 없다. 또, BN 의 페라이트 핵 생성능은, 대입열 용접에서 용접열 영향부의 냉속 (冷速) 이 느려, HAZ 가 페라이트 주체가 되는 조직의 경우에는 유효하였다. 그러나, 후강판의 경우, 모재에 함유되는 합금 성분량이 비교적 높아지는 한편, 다층 용접은 입열량이 비교적 작기 때문에, HAZ 조직이 베이나이트 주체가 되어, 그 효과가 얻어지지 않는다.

또, 특허문헌 3 에서는, 통상 사양 온도 (-10 ℃) 에서의 조인트 CTOD 특성을 만족시킨다. 그러나, 상기의 저온 사양 온도에서의 조인트 CTOD 특성에 대해서는 검토되어 있지 않다.

특허문헌 4 에 대해서도, 상기의 저온 사양 온도에서의 조인트 CTOD 특성에 대해서는 검토되어 있지 않고, 모재 성분 조성의 저감에 의한 ICCGHAZ 인성의 향상만으로는 특별 저온 CTOD 사양을 만족시킬 수는 없는 것으로 생각된다. 또, ICCGHAZ 의 인성을 향상시키기 위해 모재 성분 조성의 합금 원소 함유량을 저감시키는 것은, 모재의 특성을 저해하는 경우가 있어, 해양 구조물 등에 사용되는 후강판에는 적용하기 어렵다.

특허문헌 5 에 대해서는, 대입열 용접과 같이 용접열 영향부의 냉속이 느려, HAZ 가 페라이트 주체가 되는 조직인 경우에는 유효하다. 그러나, 후강판의 경우, 모재에 함유되는 합금 성분량이 비교적 높고, 또, 다층 용접은 입열량이 비교적 작기 때문에, HAZ 조직이 베이나이트 주체가 되어, 그 효과가 얻어지지 않는다.

이와 같이, 후강판의 다층 용접열 영향부에서, CGHAZ 와 ICCGHAZ 의 인성을 향상시키는 기술이 확립되어 있다고는 하기 어렵고, 절결 위치를 CGHAZ 나 ICCGHAZ 가 혼재하는 본드부로 하는 조인트 CTOD 특성을 향상시키는 것은 곤란하였다.

그래서, 본 발명은, 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해, Ca 계 복합 개재물에 주목하여, 다층 용접 HAZ 에 있어서의 오스테나이트 입자 조대화 억제 효과와 베이나이트나 아시큘러 페라이트, 페라이트의 핵 생성 효과 및 다층 용접 HAZ 의 인성 향상에 대해 예의 검토를 실시하여, 이하의 지견을 얻었다.

(1) 강 중의 Ca, O 및 S 를, 하기 식으로 나타내는 원자 농도비 (ACR : Atomic Concentration Ratio) 가 0.2 ∼ 1.4 의 범위 내가 되도록 제어하면, 황화물의 형태가 Mn 이 일부 고용된 Ca 계 황화물과 Al 계 산화물의 복합 개재물이 된다.

ACR ＝ (Ca － (0.18 ＋ 130 × Ca) × O)/(1.25 × S)

(2) 개재물 형태를 Ca 와 Mn 을 함유하는 황화물과 Al 을 함유하는 산화물로 이루어지는 복합 개재물로 함으로써, 용접선 근방의 고온까지 승온되는 영역에 있어서도 안정적으로 존재할 수 있기 때문에 오스테나이트 입자 조대화 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 복합 개재물 주위에 Mn 희박층이 형성되기 때문에 베이나이트나 아시큘러 페라이트의 핵 생성 효과를 갖는다.

(3) HAZ 의 냉각시의 핵 생성 사이트는 주로 오스테나이트 입계이다. 본 발명에서는, 오스테나이트 입자 내에 핵 생성 효과를 갖는 상기 복합 개재물이 존재함으로써, 오스테나이트 입계에 더하여 오스테나이트 입자 내로부터도 핵 생성이 개시되어, 최종적으로 얻어지는 HAZ 조직이 미세해져, HAZ 의 인성 및 조인트 CTOD 특성이 향상된다.

(4) 상기 복합 개재물에 의한 베이나이트나 아시큘러 페라이트, 페라이트의 핵 생성 효과는 개재물 사이즈가 지나치게 미소하면 불충분하고, 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상 필요하다.

(5) 상기 복합 개재물의 변태 핵 생성 효과를 충분히 활용하기 위해서는, 용접 승온시에 HAZ 의 오스테나이트 입자 내 중에 적어도 1 개 이상의 개재물이 존재할 필요가 있고, 입열량이 5 kJ/㎜ 정도에서는 용접선 근방의 오스테나이트 입경은 약 200 ㎛ 가 되기 때문에, 개재물의 밀도는 25 개/㎟ 이상 필요해진다.

(6) 한편, 상기 복합 개재물 자체의 인성은 낮기 때문에, 과잉량의 개재물에서는 오히려 HAZ 인성이 저하되어 버린다. 특히 연속 주조에 의해 슬래브가 제조될 때, 개재물과 강의 밀도차로 인해 슬래브 중의 미응고 부분을 부상시킴으로써 1/4t (t : 판 두께) 위치에 개재물이 집적되기 쉽기 때문에, 개재물 개수가 과잉이 되지 않도록 할 필요가 있다. 또, 원소의 편석이 존재하고 다층 용접 HAZ 인성이 열등한 판 두께 중심 부분에 있어서도 개재물 개수를 적절히 할 필요가 있고, 개재물 개수를 250 개/㎟ 이하로 함으로써 양호한 다층 용접 조인트 CTOD 특성을 확보할 수 있다.

(7) 통상, 슬래브의 판 두께 중심의 원소 편석부에는 합금 원소가 농화됨으로써 조대한 개재물이 저밀도로 분산되어 버리는 문제가 발생한다. 그러나, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 8 ％ 이상인 패스의 누적 압하율이 30 ％ 이상, 혹은, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 5 ％ 이상인 패스의 누적 압하율이 35 ％ 이상과 같은 1 패스당 큰 압하를 가함으로써, 판 두께 중심에 가해지는 변형을 증가시켜, 조대 개재물을 신장, 나아가서는 분단시킴으로써 미세한 개재물을 고밀도로 분산시킬 수 있어, 개재물에 의한 HAZ 인성 향상 효과를 확보할 수 있음과 함께, 특별 CTOD 사양에도 대응 가능한 양호한 CTOD 특성을 실현할 수 있다.

또, 개재물 형태 제어에 의한 다층 용접 HAZ 의 미세화에 더하여, 오스테나이트 입자 성장 억제에 유효한 TiN 을 강 중에 미세 분산시키기 위해 1.5 ≤ Ti/N ≤ 5.0 으로 하는 것, 및 탄소 당량 (Ceq) ＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5 ＜ 0.45, 용접 균열 감수성 지수 (Pcm) ＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B] ＜ 0.20 으로 제어함으로써, 다층 용접 HAZ 의 기지 조직의 인성 향상이 가능하다.

또한, 본 발명자들은, 조인트 CTOD 시험 방법이 규정되어 있는 BS 규격 EN10225 (2009) 나 API 규격 Recommended Practice 2Z (2005) 에서 요구되는, 용접시의 모재의 변태 영역/미변태 영역의 경계인 SC/ICHAZ (Subcritically reheated HAZ/Intercritically reheated HAZ) 경계에 대해서도 검토를 실시하여, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 특성은 모재 인성이 지배적이 되기 때문에, SC/ICHAZ 경계에서 시험 온도 -40 ℃ 에 있어서의 조인트 CTOD 특성을 만족시키려면, 모재 마이크로 조직의 유효 결정 입경을 20 ㎛ 이하로 하여, 결정립 미세화에 의해 모재 인성을 향상시켜야 하는 것을 지견하였다. 본 발명에서, 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수하다란, 절결 위치 본드 및 SC/ICHAZ 각각에 있어서, 시험 온도 -40 ℃ 에서 균열 개구 변위량이 0.4 ㎜ 이상인 것으로 한다.

본 발명은 얻어진 지견을 기본으로, 더욱 검토를 더하여 이루어진 것으로, 즉, 본 발명은,

1. 질량％ 로, 성분 조성이 C : 0.03 ∼ 0.10 ％, Si : 0.5 ％ 이하, Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％, P : 0.015 ％ 이하, S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％, Al : 0.005 ∼ 0.060 ％, Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％, N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％, O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％ 를 함유하고, (1) ∼ (4) 의 각 식을 만족시키며, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 판 두께 중심에 있어서의 모재의 유효 결정 입경이 20 ㎛ 이하, 판 두께 (t : ㎜) 의 1/4 과 1/2 각각에 있어서 Ca 와 Mn 을 함유하는 황화물과 Al 을 함유하는 산화물로 이루어지는 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 복합 개재물이 25 ∼ 250 개/㎟ 존재하는 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판.

1.5 ≤ Ti/N ≤ 5.0 (1)

Ceq (＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5) ≤ 0.45 (2)

Pcm (＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B]) ≤ 0.20 (3)

0.2 ＜ (Ca － (0.18 ＋ 130 × Ca) × O)/(1.25 × S) ＜ 1.4 (4)

(1) ∼ (4) 식에 있어서, 각 합금 원소는 함유량 (질량％) 으로 한다.

2. 추가로, 질량％ 로, Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％, Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％, Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％, Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％, V : 0.01 ∼ 0.10 ％, W : 0.01 ∼ 0.50 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％, REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％, Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％ 중 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 1 에 기재된 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판.

3. 1 또는 2 에 기재된 성분 조성의 강편을 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열하고, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 8 ％ 이상인 패스의 누적 압하율이 30 ％ 이상, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 미만에서의 누적 압하율이 40 ％ 이상이 되는 열간 압연 후, 판 두께 중심에서의 700 ∼ 500 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 1 ∼ 50 ℃/sec 가 되는 냉각을 600 ℃ 이하까지 실시하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2 에 기재된 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.

4. 1 또는 2 에 기재된 성분 조성의 강편을 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열하고, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 5 ％ 이상인 패스의 누적 압하율이 35 ％ 이상, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 미만에서의 누적 압하율이 40 ％ 이상이 되는 열간 압연 후, 판 두께 중심에서의 700 ∼ 500 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 1 ∼ 50 ℃/sec 가 되는 냉각을 600 ℃ 이하까지 실시하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2 에 기재된 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.

5. 냉각 후, 700 ℃ 이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 3 또는 4 에 기재된 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 다층 용접 조인트에서 우수한 CTOD 특성이 얻어지는 후강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 가능하여, 산업상 매우 유용하다.

이하에 본 발명의 각 구성 요건의 한정 이유에 대해 설명한다.

1. 화학 성분에 대하여

처음으로, 본 발명의 강의 화학 성분을 규정한 이유를 설명한다. 또한, ％ 는 모두 질량％ 를 의미한다.

C : 0.03 ∼ 0.10 ％

C 는, 강의 강도를 향상시키는 원소로, 0.03 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.10 ％ 를 초과하여 C 를 과잉으로 함유하면 조인트 CTOD 특성이 저하된다. 이 때문에, C 는 0.03 ∼ 0.10 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한 바람직하게는 0.04 ∼ 0.08 ％ 이다.

Si : 0.5 ％ 이하

0.5 ％ 를 초과하여 Si 를 과잉으로 함유하면 조인트 CTOD 특성이 저하된다. 이 때문에, Si 는 0.5 ％ 이하의 범위로 한정하였다. 또한 바람직하게는 0.4 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.1 ％ 초과 0.3 ％ 이하이다.

Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％

Mn 은, 강의 퀀칭성의 향상을 통하여 강도를 향상시키는 원소이다. 그러나, 과잉으로 첨가하면 조인트 CTOD 특성을 현저하게 저하시킨다. 이 때문에, Mn 은 1.0 ∼ 2.0 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한 바람직하게는 1.2 ∼ 1.8 ％ 의 범위이다.

P : 0.015 ％ 이하

P 는, 불순물로서 강 중에 불가피적으로 함유되는 원소로, 강의 인성을 저하시키기 때문에, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히 0.015 ％ 를 초과하는 함유는, 현저하게 조인트 CTOD 특성을 저하시키기 때문에, 0.015 ％ 이하로 한정하였다. 바람직하게는 0.010 ％ 이하이다.

S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％

S 는, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키기 위한 개재물에 필요한 원소로, 0.0005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 그러나, 0.0050 ％ 를 초과하는 함유는, 조인트 CTOD 특성을 저하시키기 때문에, 0.0050 ％ 이하로 한정하였다. 바람직하게는 0.0045 ％ 이하이다.

Al : 0.005 ∼ 0.060 ％

Al 은, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키기 위한 개재물에 필요한 원소로, 0.005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, 0.060 ％ 를 초과하는 함유는, 조인트 CTOD 특성을 저하시키기 때문에, 0.060 ％ 이하로 한정하였다.

Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％

Ni 는, 모재와 조인트 양방의 인성을 크게 열화시키지 않고 고강도화가 가능한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는, 0.5 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 2.0 ％ 를 초과하면 강도 상승의 효과가 포화되기 때문에 비용 증가가 문제가 된다. 그 때문에, 상한을 2.0 ％ 로 하였다. 또한 바람직하게는 0.5 ∼ 1.8 ％ 이다.

Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％

Ti 는, TiN 으로서 석출됨으로써 HAZ 의 오스테나이트 입자 조대화를 억제하고, HAZ 조직을 미세화하여, 인성 향상에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.030 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면 고용 Ti 나 조대 TiC 의 석출로 인해 용접열 영향부 인성이 저하되게 된다. 이 때문에, Ti 는 0.005 ∼ 0.030 ％ 의 범위로 한정하였다. 바람직하게는 0.005 ∼ 0.025 ％ 이다.

N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％

N 은, TiN 으로서 석출됨으로써 HAZ 의 오스테나이트 입자 조대화를 억제하고, HAZ 조직의 미세화에 의해, 인성 향상에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.0015 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.0065 ％ 를 초과하여 과잉으로 함유하면 용접열 영향부 인성이 저하되게 된다. 이 때문에, 0.0015 ∼ 0.0065 ％ 의 범위로 한정하였다. 바람직하게는 0.0015 ∼ 0.0055 ％ 이다.

O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％

O 는, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키기 위한 개재물에 필요한 원소로, 0.0010 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, 0.0050 ％ 를 초과하는 함유는, 조인트 CTOD 특성이 저하되게 되기 때문에, 본 발명에서는 0.0010 ∼ 0.0050 ％ 의 범위로 한정하였다. 바람직하게는 0.0010 ∼ 0.0045 ％ 이다.

Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％

Ca 는, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키기 위한 개재물에 필요한 원소로, 0.0005 ％ 이상의 함유가 필요하다. 한편, 0.0060 ％ 를 초과하는 함유는, 오히려 조인트 CTOD 특성이 저하되기 때문에, 본 발명에서는 0.0005 ∼ 0.0060 ％ 의 범위로 한정하였다. 바람직하게는 0.0007 ∼ 0.0050 ％ 이다.

1.5 ≤ Ti/N ≤ 5.0 … (1)

Ti/N 은, HAZ 에 있어서의 고용 N 량과 TiC 의 석출 상태를 제어한다. Ti/N 이 1.5 미만에서는, TiN 으로서 고정되어 있지 않은 고용 N 의 존재로 인해 HAZ 인성이 열화되고, 한편 Ti/N 이 5.0 보다 크면 조대 TiC 의 석출로 인해 HAZ 인성이 열화된다. 그 때문에 Ti/N 을 1.5 이상 5.0 이내의 범위로 한정하였다. 또한 바람직하게는 1.8 이상 4.5 이하이다. 상기 식 (1) 에 있어서, 각 합금 원소는 함유량 (질량％) 으로 한다.

Ceq : 0.45 ％ 이하

Ceq 가 증가하면, HAZ 조직 중의 도상 마텐자이트나 베이나이트와 같은 인성이 열등한 조직량의 증가로 인해 HAZ 인성이 열화된다. Ceq 가 0.45 ％ 보다 커지면, HAZ 의 기지 조직 자체의 인성 열화로 인해 개재물에 의한 HAZ 인성 향상 기술을 이용해도 필요한 조인트 CTOD 특성을 만족시킬 수 없게 되기 때문에 상한을 0.45 ％ 로 하였다. 또한, Ceq ＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5 … (2) 로 하고, 식 (2) 에 있어서, 각 합금 원소는 함유량 (질량％) 으로 한다.

Pcm : 0.20 ％ 이하

Pcm 이 증가하면, HAZ 조직 중의 도상 마텐자이트나 베이나이트 등 인성이 열등한 조직이 증가되어 HAZ 인성이 열화된다. Pcm 이 0.20 ％ 를 초과하면, HAZ 의 기지 조직 자체의 인성이 열화되어, 개재물에 의한 HAZ 인성 향상 기술을 이용해도 필요한 조인트 CTOD 특성이 얻어지지 않기 때문에 상한을 0.20 ％ 로 하였다. Pcm ＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B] … (3) 으로 하고, 식 (3) 에 있어서, 각 합금 원소는 함유량 (질량％) 으로 한다.

0.2 ≤ (Ca － (0.18 ＋ 130 × Ca) × O)/(1.25 × S) ≤ 1.4 … (4)

(Ca － (0.18 ＋ 130 × Ca) × O)/(1.25 × S) 는 강 중의 Ca, O 및 S 의 원자 농도비 (ACR : Atomic Concentration Ratio) 로 0.2 미만에서는 황화물계 개재물의 주요 형태가 MnS 가 된다. MnS 는 융점이 낮아 용접시의 용접선 근방에서는 용해되어 버리기 때문에, 용접선 근방에서의 오스테나이트 입자 조대화 억제 효과 및 용접 후의 냉각시의 변태 핵 효과도 얻어지지 않는다. 한편, (Ca － (0.18 ＋ 130 × Ca) × O)/(1.25 × S) 가 1.4 를 초과하면 황화물계 개재물의 주요 형태는 CaS 가 되기 때문에, CaS 주위에 변태 핵이 되기 위해 필요한 Mn 희박층이 형성되지 않기 때문에 변태 핵 효과가 얻어지지 않는다. 따라서, 0.2 이상 1.4 이하로 한다. 또한 바람직하게는 0.3 이상 1.2 이하의 범위이다. 식 (4) 에 있어서, 각 합금 원소는 함유량 (질량％) 으로 한다.

본 발명에 관련된 후강판은, 상기 성분 조성을 기본 조성으로 하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 한다. 또한 강도, 인성 조정, 조인트 인성 향상을 목적으로 하여, Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％, Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％, Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％, Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％, V : 0.01 ∼ 0.10 ％, W : 0.01 ∼ 0.50 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％, REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％, Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％ 의 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다.

Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％

Cu 는, 모재, 조인트 인성을 크게 열화시키지 않고 고강도화가 가능한 원소로, 그 효과를 얻기 위해서는 0.05 ％ 이상의 함유를 필요한다. 그러나, 2.0 ％ 이상의 첨가를 실시하면 스케일 바로 아래에 생성되는 Cu 농화층 기인의 강판 균열이 문제가 되기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.05 ∼ 2.0 ％ 로 한다. 또한 바람직하게는 0.1 ∼ 1.5 ％ 이다.

Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％

Cr 은, 강의 퀀칭성의 향상을 통하여 강도를 향상시키는 원소이지만, 과잉으로 첨가하면 조인트 CTOD 특성을 저하시키기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.05 ∼ 0.30 ％ 로 한다.

Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％

Mo 는, 강의 퀀칭성의 향상을 통하여 강도를 향상시키는 원소이지만, 과잉으로 첨가하면 조인트 CTOD 특성을 저하시킨다. 이 때문에, 첨가하는 경우에는 0.05 ∼ 0.30 ％ 로 한다.

Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％

Nb 는, 오스테나이트상의 미재결정 온도역을 넓히는 원소로, 미재결정역 압연을 효율적으로 실시하여 미세 조직을 얻기 위해 유효한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는 0.005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.035 ％ 를 초과하면 조인트 CTOD 특성의 저하를 초래하기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.005 ∼ 0.035 ％ 로 한다.

V : 0.01 ∼ 0.10 ％

V 는, 모재의 강도를 향상시키는 원소로, 0.01 ％ 이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 그러나, 0.10 ％ 를 초과하면 HAZ 인성의 저하를 초래하기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.01 ∼ 0.10 ％ 로 한다. 또한 바람직하게는 0.02 ∼ 0.05 ％ 이다.

W : 0.01 ∼ 0.50 ％

W 는, 모재의 강도를 향상시키는 원소로, 0.01 ％ 이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 그러나, 0.50 ％ 를 초과하면 HAZ 인성의 저하를 초래하기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 또한 바람직하게는 0.05 ∼ 0.35 ％ 이다.

B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％

B 는, 극미량의 함유로 퀀칭성을 향상시키고, 그로 인해 강판의 강도를 향상시키는 데에 유효한 원소로, 이와 같은 효과를 얻으려면 0.0005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.0020 ％ 를 초과하여 함유하면 HAZ 인성이 저하되게 되기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.0005 ∼ 0.0020 ％ 로 한다.

REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％

REM 은, 산황화물계 개재물을 형성함으로써 HAZ 의 오스테나이트 입자 성장을 억제하여 HAZ 인성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.0020 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.0200 ％ 를 초과하는 과잉된 함유는, 모재, HAZ 인성을 저하시키게 되기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.0020 ∼ 0.0200 ％ 로 한다.

Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％

Mg 는, 산화물계 개재물을 형성함으로써 용접열 영향부에 있어서 오스테나이트 입자의 성장을 억제하여, 용접열 영향부 인성의 개선에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻으려면 0.0002 ％ 이상의 함유가 필요하다. 그러나, 0.0060 ％ 를 초과하는 함유는, 효과가 포화되어 함유량에 상응한 효과를 기대할 수 없고 경제적으로 불리해지기 때문에, 첨가하는 경우에는 0.0002 ∼ 0.0060 ％ 로 한다.

2. 모재의 마이크로 조직

SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 특성을 향상시키기 위해, 중심 편석이 존재하기 쉬운, 판 두께 중심에서의 결정립 미세화에 의해 모재 인성이 향상되도록, 판 두께 중심에서의 모재 마이크로 조직의 유효 결정 입경을 20 ㎛ 이하로 한다. 모재 마이크로 조직의 상은 원하는 강도가 얻어지면 되고, 특별히 규정하지 않는다. 또한, 본 발명에 있어서의 유효 결정 입경이란, 인접하는 결정립과의 방위차가 15°이상인 대각 (大角) 입계로 둘러싸인 결정립의 원 상당 직경이다.

3. 개재물에 대하여

Ca 와 Mn 을 함유하는 황화물과 Al 을 함유하는 산화물의 복합 개재물 : 원 상당 직경이 0.1 ㎛ 이상이고 25 ∼ 250 개/㎟

Mn 을 함유한 황화물이 형성될 때, 개재물 주위에 Mn 희박역이 형성됨으로써 변태 핵으로서 유효해진다. 추가로 황화물에 Ca 도 함유됨으로써 고융점화되고, HAZ 의 용접선 근방의 승온에서도 잔존하여 오스테나이트 입자 성장 억제 효과와 변태 핵 효과가 발휘된다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, 복합 개재물은 원 상당 직경을 0.1 ㎛ 이상의 크기로 하고, 판 두께의 1/4 과 1/2 각각의 위치에 있어서 25 ∼ 250 개/㎟, 바람직하게는 35 ∼ 170 개/㎟ 로 한다.

4. 제조 방법에 대하여

제조 방법에 대하여, 각 조건의 한정 이유를 이하에 서술한다. 또한 이하의 온도는 특별히 언급하지 않는 한 강재의 표면 온도로 한다.

강편의 가열 조건

강편은 연속 주조에 의한 것으로 하고, 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열한다. 가열 온도가 950 ℃ 보다 낮아지면, 가열시에 미변태 영역이 잔존하고, 응고시의 조대 조직이 잔존해 버리기 때문에 원하는 세립 조직이 얻어지지 않게 된다. 한편, 가열 온도가 1200 ℃ 보다 높아지면, 오스테나이트 입자가 조대해져 제어 압연 후에 원하는 세립 조직이 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 가열 온도를 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 한정한다. 또한 바람직하게는 970 ℃ 이상 1170 ℃ 이하이다.

열간 압연 조건

열간 압연은 재결정 온도역의 패스 조건과 미재결정 온도역의 패스 조건을 규정한다. 재결정 온도역에서는, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 8 ％ 이상인 압하를 누적 압하율이 30 ％ 이상이 되도록 실시한다. 혹은, 재결정 온도역에서는, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 5 ％ 이상인 압하를 누적 압하율이 35 ％ 이상이 되도록 실시한다.

950 ℃ 미만에서의 압연에서는 재결정이 일어나기 어려워져, 오스테나이트 입자의 미세화가 불충분해지기 때문에, 950 ℃ 이상으로 한정하였다.

또, 압하율/패스가 8 ％ 미만인 압하에서는 재결정에 의한 세립화가 발생하지 않는다. 압하율/패스가 8 ％ 이상인 압하에서도, 누적 압하량이 30 ％ 이하에서는 재결정에 의한 결정립 미세화가 불충분하기 때문에, 압하율/패스가 8 ％ 이상인 압하의 누적 압하율을 30 ％ 이상으로 한다. 또, 본 발명자들이 추가로 검토한 결과, 압하율/패스가 5 ％ 이상인 압하에서도, 누적 압하량을 35 ％ 이상으로 함으로써, 재결정에 의한 결정립 미세화가 충분히 일어나는 것을 알 수 있었다. 따라서, 압하율/패스가 5 ％ 이상인 압하의 경우, 누적 압하율을 35 ％ 이상으로 한다.

미재결정 온도역에서는, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 미만에서의 누적 압하율이 40 ％ 이상

본 발명 강은 950 ℃ 미만에서의 압연에서는 재결정이 일어나기 어려워져, 도입된 변형은 재결정에 소비되지 않고 축적되고, 이후의 냉각시의 변태 핵으로서 작용함으로써 최종 조직이 미세화된다. 또, 누적 압하율이 40 ％ 미만에서는 결정립 미세화 효과가 불충분하기 때문에, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 미만에서의 누적 압하율을 40 ％ 이상으로 한정하였다.

냉각 조건

열간 압연 후의 냉각은, 판 두께 중심 위치에 있어서의, 700 ∼ 500 ℃ 사이에서의 평균 냉속이 1 ∼ 50 ℃/sec 가 되도록 실시하고, 냉각 정지 온도는 600 ℃ 이하로 한다.

판 두께 중심 위치에서의 평균 냉속이 1 ℃/sec 미만이 되면, 모재 조직에 조대한 페라이트상이 생기기 때문에 SC/ICHAZ 의 CTOD 특성이 열화된다. 한편, 평균 냉속이 50 ℃/sec 보다 커지면, 모재 강도의 증가로 인해 SC/ICHAZ 의 CTOD 특성이 열화되기 때문에, 판 두께 중심 위치에서의 700 ∼ 500 ℃ 사이의 평균 냉속을 1 ∼ 50 ℃/sec 로 한정하였다. 냉각 정지 온도가 600 ℃ 초과에서는, 냉각에 의한 변태 강화가 불충분하여 모재 강도가 부족하기 때문에, 600 ℃ 이하로 한다.

모재의 강도를 저하시키고, 인성을 향상시키는 경우, 냉각 정지 후, 700 ℃ 이하에서 템퍼링을 실시한다. 템퍼링 온도가 700 ℃ 보다 높아지면, 조대 페라이트상이 생성되어, SCHAZ 의 인성이 열화되기 때문에, 700 ℃ 이하로 한정하였다. 또한, 650 ℃ 이하가 바람직하다.

실시예

표 1 에 공시 (供試) 강의 조성을 나타낸다. 또한, 수직부 길이 17 m 연속 주조기로, 주조 속도 0.2 ∼ 0.4 m/min., 냉각대의 수량 밀도 1000 ∼ 2000 ℓ/min.·㎡ 의 조건에서 연속 주조된 강편을 사용하였다. 강종 A ∼ K 는 성분 조성이 본 발명의 범위를 만족시키는 발명예이고, 강종 L ∼ T 는 성분 조성이 본 발명의 범위 외인 비교예이다. 이들 강종을 사용하여 표 2 에 나타내는 제조 조건에 의해 후강판을 제조하였다. 또, 얻어진 후강판마다 다층 쌓기 용접 조인트를 제조하였다. 열간 압연시에 판 길이, 폭, 판 두께 중심 위치에 열전쌍을 장착하여 판 두께 중심 온도를 실측하였다.

각 후강판마다 모재의 마이크로 조직에 있어서의 평균 유효 결정 입경과 판 두께 방향에서의 개재물의 분포 상태를 조사하였다. 평균 유효 결정 입경의 측정은, 판의 길이, 폭, 판 두께 방향 중심으로부터 샘플을 채취하고, 경면 연마 마무리를 실시한 후 하기의 조건에서 EBSP 해석을 실시하고, 얻어진 결정 방위 맵으로부터 인접하는 결정립과의 방위차가 15°이상인 대각 입계로 둘러싸인 조직의 원 상당 직경을 유효 결정 입경으로서 평가하였다.

EBSP 조건

해석 영역 : 판 두께 중심의 1 ㎜ × 1 ㎜ 영역

스텝 사이즈 : 0.4 ㎛

개재물의 밀도 측정은, 판의 길이, 폭, 판 두께 방향의 판 두께의 1/4, 1/2 위치로부터 샘플을 채취하고, 다이아몬드 버프 ＋ 알코올로 경면 연마 마무리를 실시한 후, 전계 방출형 주사형 전자 현미경 (FE-SEM) 을 사용하여 1 ㎜ × 1 ㎜ 의 평가 영역에 존재하는 개재물을 EDX 분석에 의해 동정하고, 맞추어 개재물 밀도를 평가하였다. 또한 개재물 종류의 평가는, ZAF 법으로 정량화한 개재물의 화학 조성에 대해 각종 원소가 원자 분율로 3 ％ 이상 함유되는 경우, 그 원소가 함유되는 개재물인 것으로 판단하였다.

인장 시험은 판 두께 (t) 의 1/4 위치로부터 판 폭 방향으로 평행하게 평행부 직경 14 ㎜, 평행부 길이 70 ㎜ 의 환봉 인장 시험편을 채취하고, EN10002-1 에 따라 인장 시험을 실시하였다. 또한, 표 2 에 나타내는 항복 강도 (YS) 는 상항복점이 나타난 경우에는 상항복 응력을, 상항복점이 나타나지 않은 경우에는 0.2 ％ 내력을 사용하고 있다.

조인트 CTOD 시험에 사용하는 용접 조인트는 K 개선 (開先) 형상, 입열량 5.0 kJ/㎜ 의 서브 머지 아크 용접 (다층 용접) 을 사용하여 제조하였다. 시험 방법은 BS 규격 EN10225 (2009) 에 준거하여, t (판 두께) × t (판 두께) 의 단면 형상의 시험편을 사용하고, 시험 온도 -40 ℃ 에 있어서 CTOD 값 (δ) 을 평가하였다. 각 강종에 대해 각 절결 위치마다 3 개씩 시험하고 평균 CTOD 값이 0.40 ㎜ 이상인 것을 조인트 CTOD 특성이 우수한 강판으로 하였다. 절결 위치는 K 개선의 직측의 CGHAZ (용접선으로부터 모재측으로 0.25 ㎜ 의 위치) 와 SC/ICHAZ 경계 (조인트 CTOD 시험편을 질산으로 에칭하였을 때에 나타나는 부식 HAZ 경계로부터 모재측으로 0.25 ㎜ 위치) 의 각각으로 하였다. 시험 후, 시험편 파면 (破面) 에서, 피로 예균열의 선단이 EN10225 (2009) 에서 규정하는 CGHAZ 와 SC/ICHAZ 경계의 각각에 있는 것을 확인하였다. 또한, 다층 용접의 조인트 CTOD 시험의 경우, 절결 위치가 CGHAZ 라 하더라도 일정량의 ICCGHAZ 가 포함되기 때문에, 시험 결과에는 CGHAZ 와 ICCGHAZ 의 양방의 인성이 반영된다.

표 2 에 시험 결과를 나타낸다. No.1 ∼ 11 은 화학 성분, 모재의 평균 결정 입경, 개재물 밀도, 제조 조건 모두 발명 범위의 강종이며, 절결 위치가 CGHAZ, SC/ICHAZ 경계 모두 우수한 조인트 CTOD 특성을 나타낸다.

한편, No.12 ∼ 26 은 비교예로, CGHAZ 및/또는 SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 특성이 열위이다.

No.12 는 C 량이 많고 HAZ 조직이 인성이 열등한 경질 조직이 되었기 때문에 CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.13 은 Ti 량, Ti/N 이 작고 HAZ 조직의 조대화 억제에 필요한 TiN 량이 적기 때문에 CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.14 는 Ti/N 이 크고, 조대 TiC 의 석출이나 고용 Ti 의 존재로 인해 HAZ 인성이 낮기 때문에 CGHAZ, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.15 는 Ceq 가 본 발명 범위 외로 높고, HAZ 조직이 인성이 열등한 경질 조직이 되었기 때문에 CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.16 은 B 량과 Pcm 이 본 발명 범위 외로 높고, HAZ 조직이 인성이 열등한 경질 조직이 되었기 때문에 CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.17 은 ACR 이 작고, 황화물계 개재물의 주체가 MnS 가 되어, HAZ 조직의 미세화에 필요한 Ca 계 복합 개재물량이 적기 때문에, CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.18 은 ACR 이 크고, 황화물계 개재물의 주체가 CaS 가 되어, HAZ 조직의 미세화에 필요한 Ca 계 복합 개재물량이 적기 때문에, CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.19 는 Ca 량이 적고, HAZ 조직의 미세화에 필요한 Ca 계 복합 개재물량이 적기 때문에, CGHAZ 의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.20 은 S 량과 Ca 량이 많아, 개재물량의 증가로 인해 CGHAZ, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.21 은 가열 온도가 높고, 고온 가열시의 입자 성장으로 인해 모재의 평균 결정 입경이 조대해졌기 때문에, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.22 는 가열 온도가 낮고, 주조 조직이 잔존하여, 모재의 평균 결정 입경이 조대해졌기 때문에, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.23 은 재결정역의 압하량이 작고, 모재의 평균 결정 입경이 조대해졌기 때문에, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.24 는 미재결정역의 압하량이 작고, 모재의 평균 결정 입경이 조대해졌기 때문에 SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.25 는 냉각 속도가 느리고 조대 페라이트의 생성으로 인해 모재의 평균 결정 입경이 조대해졌기 때문에 SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

No.26 은 템퍼링 온도가 높기 때문에, 조대 페라이트가 생성되고, 모재의 평균 결정 입경이 조대해졌기 때문에 SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 값이 낮다.

Claims

질량％ 로, 성분 조성이 C : 0.03 ∼ 0.10 ％, Si : 0.5 ％ 이하, Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％, P : 0.015 ％ 이하, S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％, Al : 0.005 ∼ 0.060 ％, Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％, N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％, O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％ 를 함유하고, (1) ∼ (4) 의 각 식을 만족시키며, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 판 두께 중심에 있어서의 모재의 유효 결정 입경이 20 ㎛ 이하, 판 두께 (t : ㎜) 의 1/4 과 1/2 각각에 있어서 Ca 와 Mn 을 함유하는 황화물과 Al 을 함유하는 산화물로 이루어지는 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 복합 개재물이 25 ∼ 250 개/㎟ 존재하는 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판:
1.5 ≤ Ti/N ≤ 5.0 (1)
Ceq (＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5) ≤ 0.45 (2)
Pcm (＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B]) ≤ 0.20 (3)
0.2 ＜ (Ca － (0.18 ＋ 130 × Ca) × O)/(1.25 × S) ＜ 1.4 (4)
(1) ∼ (4) 식에 있어서, 각 합금 원소는 함유량 (질량％) 으로 한다.
제 1 항에 있어서,
추가로, 질량％ 로, Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％, Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％, Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％, Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％, V : 0.01 ∼ 0.10 ％, W : 0.01 ∼ 0.50 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％, REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％, Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％ 중 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성의 강편을 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열하고, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 8 ％ 이상인 패스의 누적 압하율이 30 ％ 이상, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 미만에서의 누적 압하율이 40 ％ 이상이 되는 열간 압연 후, 판 두께 중심에서의 700 ∼ 500 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 1 ∼ 50 ℃/sec 가 되는 냉각을 600 ℃ 이하까지 실시하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성의 강편을 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열하고, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 이상에 있어서의 압하율/패스가 5 ％ 이상인 패스의 누적 압하율이 35 ％ 이상, 판 두께 중심 온도가 950 ℃ 미만에서의 누적 압하율이 40 ％ 이상이 되는 열간 압연 후, 판 두께 중심에서의 700 ∼ 500 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 1 ∼ 50 ℃/sec 가 되는 냉각을 600 ℃ 이하까지 실시하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
냉각 후, 700 ℃ 이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.