KR20160078573A - Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof - Google Patents

Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20160078573A
KR20160078573A KR1020140187937A KR20140187937A KR20160078573A KR 20160078573 A KR20160078573 A KR 20160078573A KR 1020140187937 A KR1020140187937 A KR 1020140187937A KR 20140187937 A KR20140187937 A KR 20140187937A KR 20160078573 A KR20160078573 A KR 20160078573A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
steel
temperature
hydrogen
temperature toughness
Prior art date
Application number
KR1020140187937A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101657823B1 (en
Inventor
강주석
고성웅
박연정
배무종
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020140187937A priority Critical patent/KR101657823B1/en
Publication of KR20160078573A publication Critical patent/KR20160078573A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101657823B1 publication Critical patent/KR101657823B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

The present invention relates to steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance, and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the steel comprises: 0.12-0.18 wt% of carbon (C), 0.05-1.0 wt% of silicon (Si), 0.5-1.8 wt% of manganese (Mn), 0.010 wt% or less of phosphorus (P), 0.0020 wt% or less of sulfur (S), 0.005-0.1 wt% of aluminum (Al), 0.02-0.5 wt% of chromium (Cr), 0.02-0.3 wt% of molybdenum (Mo), 0.001-0.005 wt% of niobium (Nb), 0.001-0.005 wt% of titanium (Ti), 0.005-0.05 wt% of vanadium (V), 0.0005-0.003 wt% of calcium (Ca), 0.001-0.01 wt% of nitrogen (N), and the remainder consisting of iron (Fe) and other inevitable impurities.

Description

저온인성 및 수소유기균열 저항성이 우수한 강재 및 그 제조방법{STEEL HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS AND HYDROGEN INDUCED CRACKING RESISTANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a steel material having excellent low-temperature toughness and hydrogen-organic cracking resistance, and a method of manufacturing the steel material.

본 발명은 저온에서 H2S를 포함하는 석유정제 설비에 사용되는 파이프용 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 우수한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel material for a pipe used in a petroleum refining facility including H 2 S at low temperatures and a method of manufacturing the steel material, and more particularly to a steel material having excellent low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance, and a manufacturing method thereof.

최근 정유시설에 이용되는 프로세스 파이프들은 H2S가 포함된 가스나 오일의 처리를 위해 수소유기균열 저항성이 우수한 강관을 요구하고 있으며, 일부는 수송용 라인파이프에 버금가는 저온인성까지 요구하고 있다. 상기 강관들은 통상적으로 두께 40mm 이상의 후육 강관을 사용하고 있다. 후육 강관은 제조시 용접부 잔류 응력으로 인한 강관의 파괴를 예방하기 위하여 용접후열처리(Post Weld Heat Treatment, PWHT)가 요구된다. 용접라인 부분에 대한 PWHT만 해도 규정에는 문제가 없으나 대부분의 강관사에서는 강관 전체를 PWHT하여 강관을 제조하므로 PWHT 후에 수소유기균열 저항성 및 저온인성을 확보하는 것이 중요하다.
Recently, process pipes used in refineries require steel pipes with excellent resistance to hydrogen organic cracking for the treatment of gases or oils containing H 2 S, and some require low temperature toughness comparable to transport line pipes. The steel pipes generally use a steel pipe having a thickness of 40 mm or more. The post weld heat treatment (PWHT) is required to prevent breakage of the steel pipe due to the residual stress of the welded part during manufacturing. It is important to ensure the resistance to hydrogen organic cracking and low temperature toughness after PWHT because most steel pipe manufactures steel pipes by PWHT as a whole.

수소유기균열은 H2S를 포함하고 있는 환경에서 부식에 의하여 발생된 수소원자가 재료 내부로 침입하여 임계농도 이상에 이르렀을 때 발생된다. 재료 내부로 들어온 수소 원자는 재료 내에서 확산하다가 재료의 불균일도가 높은 지역 - 불순물, 편석대, 개재물 등 - 에 포획된다. 수소 원자가 집약 시 국부적 응력이 증가하여, 재료가 견딜 수 있는 최대 응력이 낮아진다. 재료가 견딜 수 있는 응력보다 국부적인 응력이 더욱 크게되면 균열이 성장하며 파괴가 진전된다. 불균일도가 높은 지역 외 조직학적으로 경도가 높은 퍼얼라이트나 베이나이트상들은 수소유기균열에 취약하다. 우수한 수소유기균열 저항성을 얻기 위해서는 페라이트 단상 조직이 가장 우수하나, 페라이트 단상 조직은 강도가 낮기 때문에 강도 향상을 위해서 페라이트에 제 2상을 혼합할 때는 제 2상의 크기 및 분율을 엄격히 제어하여야 한다.
Hydrogen organic cracking occurs when hydrogen atoms generated by corrosion in an environment containing H 2 S enter into the material and reach a critical concentration. The hydrogen atoms that enter the material are diffused in the material and are trapped in regions with high non-uniformity of the material - impurities, segregation zones, inclusions. When the hydrogen atoms are concentrated, the local stress is increased, and the maximum stress that the material can withstand is lowered. When the local stress is greater than the stress that the material can withstand, the crack grows and the fracture progresses. Histologically, highly unstable highly localized pearlite or bainite phases are vulnerable to hydrogen organic cracking. In order to obtain good hydrogen organic crack resistance, the ferrite single phase structure is the most excellent, but since the ferrite single phase structure has low strength, the size and the fraction of the second phase should be strictly controlled when the ferrite is mixed with the ferrite in order to improve the strength.

저온인성은 샤피 충격 테스트나 DWTT(Drop Weight Tear Test) 테스트로 측정하며, 샤피 충격 에너지 값이나 DWTT 연성파면율이 클수록 저온인성이 우수한 재료로 평가된다. 통상적으로 탄소 함량이 0.1중량% 이하인 저탄소강에 대해 TMCP 공정을 적용하면 저온인성이 우수한 강재를 제조할 수 있으나, 적정 압연량 조건으로 인해 최대 두께가 약 40mmt 정도로 제한된다. 또한, 강도 향상을 위해 가속 냉각을 실시할 경우 베이나이트, 마르텐사이트 등의 고경도 조직이 발생하여 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 나빠지는 한계를 가진다.
Low temperature toughness is measured by Charpy Impact Test or DWTT (Drop Weight Tear Test) test. The higher the Charpy impact energy value or the DWTT ductile wavefront ratio, the better the low temperature toughness. Typically, a TMCP process is applied to a low carbon steel having a carbon content of 0.1 wt% or less to produce a steel having excellent low temperature toughness, but the maximum thickness is limited to about 40 mmt due to the appropriate rolling amount condition. Further, when accelerated cooling is performed to improve the strength, a high hardness structure such as bainite or martensite is generated, and the low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance are deteriorated.

이에 반해, 소입·소려 열처리 강재의 강재의 경우 소입 열처리 과정에서 Mn 편석의 완화, 퍼얼라인트 밴드 조직 억제 및 소려 공정 중 시멘타이트 구상화로 수소유기균열 저항성이 저항성이 향상될 수 있다. 그러나 TMCP 대비 결정립 크기가 커서 저온인성이 열위하고, 소려 공정에서 결정립계 시멘타이트가 생성이 되면 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 열화되는 문제를 가지고 있다.
On the other hand, in the case of steel of quenching and tempering steel, resistance to hydrogen organic cracking can be improved by the relaxation of Mn segregation, suppression of pearlite band structure, and spheroidization of cementite during the punching process. However, there is a problem that the low temperature toughness is lowered due to a large crystal grain size relative to the TMCP, and when grain boundary cementite is produced in the bake process, low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance deteriorate.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 모두 우수한 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a steel material excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance and a method of manufacturing the same.

한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
On the other hand, the object of the present invention is not limited to the above description. It will be understood by those of ordinary skill in the art that there is no difficulty in understanding the additional problems of the present invention.

일 측면에서, 본 발명은 탄소(C): 0.12~0.18중량%, 실리콘(Si): 0.05~1.0중량%, 망간(Mn): 0.5~1.8중량%, 인(P): 0.010중량% 이하, 황(S): 0.0020중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%, 크롬(Cr): 0.02~0.5중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%, 니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%, 티타늄(Ti): 0.001~0.005중량%, 바나듐(V): 0.005~0.05중량%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%, 질소(N): 0.001~0.01중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재를 제공한다.
In one aspect, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device comprising: 0.12 to 0.18% by weight of carbon (C), 0.05 to 1.0% by weight of silicon (Si), 0.5 to 1.8% by weight of manganese (Mn) 0.001 to 0.1% by weight of aluminum (Al), 0.02 to 0.5% by weight of chromium (Cr), 0.02 to 0.3% by weight of molybdenum (Mo) 0.005 to 0.005% by weight of titanium (Ti), 0.001 to 0.005% by weight of vanadium (V), 0.0005 to 0.003% by weight of calcium (Ca), 0.001 to 0.01% (Fe) and other unavoidable impurities, and excellent resistance to hydrogen organic cracking.

한편, 상기 강재는 필요에 따라 구리(Cu): 0.3중량% 이하 및 니켈(Ni): 0.5중량% 이하로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
The steel material may further include at least one selected from the group consisting of 0.3% by weight or less of copper (Cu) and 0.5% by weight or less of nickel (Ni), if necessary.

한편, 상기 강재는 -10℃에서 DWTT(Drop Weight Tear Test) 테스트 시 SA(Shear Area)가 85% 이상이고, HIC(Hydrogen Induced Cracking) 테스트 시 CLR(Crack Length Ratio)이 10% 이하인 것일 수 있다.
Meanwhile, the steel material may have a shear area (SA) of 85% or more and a crack length ratio (CLR) of 10% or less at the HIC (Hydrogen Induced Cracking) test at a DWTT (Drop Weight Tear Test) test at -10 ° C .

한편, 상기 강재는 항복강도가 420MPa 이상이며, 인장강도가 520MPa 이상인 것일 수 있다.
On the other hand, the steel may have a yield strength of 420 MPa or more and a tensile strength of 520 MPa or more.

한편, 상기 강재의 미세조직은 템퍼드 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직을 포함하는 것일 수 있다.
On the other hand, the microstructure of the steel may include tempered bainite and tempered martensite structure.

한편, 상기 강재는 두께가 40~70㎜ 정도인 후육 파이프용 강재일 수 있다.
On the other hand, the steel material may be a steel material for a steel pipe having a thickness of about 40 to 70 mm.

다른 측면에서, 본 발명은 탄소(C): 0.12~0.18중량%, 실리콘(Si): 0.05~1.0중량%, 망간(Mn): 0.5~1.8중량%, 인(P): 0.010중량% 이하, 황(S): 0.0020중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%, 크롬(Cr): 0.02~0.5중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%, 니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%, 티타늄(Ti): 0.001~0.005중량%, 바나듐(V): 0.005~0.05중량%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%, 질소(N): 0.001~0.01중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열 하는 단계; 상기 재가열한 슬라브를 제어압연 하는 단계; 상기 제어압연 후 제어냉각 하는 단계; 상기 냉각 후 소입 하는 단계; 및 상기 소입 후 소려 하는 단계; 를 포함하는 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법을 제공한다.
In another aspect, the present invention relates to a method for producing a silicon carbide composite material, which comprises 0.12 to 0.18 weight% of carbon (C), 0.05 to 1.0 weight% of silicon (Si), 0.5 to 1.8 weight% of manganese (Mn) 0.001 to 0.1% by weight of aluminum (Al), 0.02 to 0.5% by weight of chromium (Cr), 0.02 to 0.3% by weight of molybdenum (Mo) 0.005 to 0.005% by weight of titanium (Ti), 0.001 to 0.005% by weight of vanadium (V), 0.0005 to 0.003% by weight of calcium (Ca), 0.001 to 0.01% (Fe) and other unavoidable impurities; Controlling and rolling the reheated slab; Controlling and cooling after the control rolling; Cooling and quenching; And after the quenching; Which is excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance.

한편, 상기 재가열은 강 슬라브를 재가열한 후 1080~1170℃에서 추출하는 것일 수 있다. 이때, 상기 재가열 온도는 1150~1250℃일 수 있다.
Meanwhile, the reheating may be performed by reheating the steel slab and then extracting the steel slab at 1080 to 1170 ° C. At this time, the reheating temperature may be 1150 to 1250 ° C.

한편, 상기 제어압연은 (Tnr)~(Tnr+60)℃의 온도에서 압연을 종료하는 것일 수 있다.
On the other hand, the controlled rolling may be to finish rolling at a temperature of (Tnr) to (Tnr + 60) 占 폚.

한편, 상기 제어냉각은 (Ar3+40)~(Ar3+100)℃의 온도에서 제어냉각을 시작하여 Ms℃ 이하의 온도에서 제어냉각을 종료하는 것일 수 있다.
On the other hand, the control cooling may be to start control cooling at a temperature of (Ar 3 + 40) to (Ar 3 + 100) ° C and to terminate control cooling at a temperature of Ms ° C or lower.

한편, 상기 소입은 (Ac3+60)~(Ac3+80)℃ 온도에서 열처리하여 Ms℃ 이하의 온도까지 수냉하는 것일 수 있다. 이때, 상기 소입은 하기 식 (5)를 만족하도록 수행되는 것일 수 있다.On the other hand, the quenching may be performed by heat-treating at a temperature of (Ac3 + 60) to (Ac3 + 80) ° C and water cooling to a temperature of Ms ° C or lower. At this time, the quadrature may be performed so as to satisfy the following equation (5).

식 (5): 소입시간 = 1.6(min/mm)×두께(mm) + (10~30)(min)
(5): Duration = 1.6 (min / mm) x thickness (mm) + (10-30) (min)

한편, 상기 소려는 630~690℃ 온도에서 소려하는 것일 수 있다. 이때, 상기 소려는 하기 식 (6)을 만족하도록 수행되는 것일 수 있다.On the other hand, the bake may be squeezed at a temperature of 630 to 690 ° C. At this time, the above calculation may be performed so as to satisfy the following equation (6).

식 (6): 소려시간 = 2.4(min/mm)×두께(mm) + (10~30)(min)
(6): bending time = 2.4 (min / mm) x thickness (mm) + (10-30) (min)

덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the solution of the above-mentioned problems does not list all the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.

본 발명에 따르면 강성분과 제조조건을 최적화함에 의하여 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 우수한 후육 파이프용 강재를 제공할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a steel material for a tail pipe excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance by optimizing the stiffness and manufacturing conditions.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 칼슘(Ca), 질소(N), 철(Fe) 등을 특별한 조성비로 포함하는 강을 이용하고, 이때 제어압연 및 강냉 프로세스를 적용하여 강재를 제조하는 경우, 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 우수한 후육 파이프용 강재를 얻을 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
As a result of extensive research, the inventors of the present invention have found out that the present inventors have found that the present inventors have found out that the inventors of the present invention have found that the above- (Nb), titanium (Ti), vanadium (V), calcium (Ca), nitrogen (N) and iron (Fe) in a specific composition ratio, It is possible to obtain a steel material for a pipe having excellent low-temperature toughness and hydrogen-organic cracking resistance, thereby completing the present invention.

구체적으로, 본 발명의 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재는 탄소(C): 0.12~0.18중량%, 실리콘(Si): 0.05~1.0중량%, 망간(Mn): 0.5~1.8중량%, 인(P): 0.010중량% 이하, 황(S): 0.0020중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%, 크롬(Cr): 0.02~0.5중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%, 니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%, 티타늄(Ti): 0.001~0.005중량%, 바나듐(V): 0.005~0.05중량%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%, 질소(N): 0.001~0.01중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
Specifically, the steel material excellent in low-temperature toughness and hydrogen-organic cracking resistance of the present invention is composed of 0.12 to 0.18% by weight of carbon (C), 0.05 to 1.0% by weight of silicon (Si), 0.5 to 1.8% (P): 0.010 wt% or less, sulfur (S): 0.0020 wt% or less, aluminum (Al): 0.005 to 0.1 wt%, chromium (Cr): 0.02 to 0.5 wt%, molybdenum 0.001 to 0.005 wt% of niobium (Nb), 0.001 to 0.005 wt% of titanium (Ti), 0.005 to 0.05 wt% of vanadium (V), 0.0005 to 0.003 wt% of calcium (Ca) ): 0.001 to 0.01% by weight, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.

본 발명의 강 조성을 구성하는 각 성분을 첨가하는 이유와 이들의 적절한 함량범위는 하기와 같다.
The reason for adding each component constituting the steel composition of the present invention and the appropriate content range thereof are as follows.

탄소(C): 0.12~0.18중량%Carbon (C): 0.12 to 0.18 wt%

C는 강도를 향상시키기 위해 첨가되는 원소로 그 함량을 증가시키면 강도를 향상시킬 수 있지만, 첨가량이 증가함에 따라 퍼얼라이트 분율이 증가하여 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 열화시킨다. 저온인성 및 수소유기균열 저항성 향상을 위해서는 C 함량을 줄여야 하지만 C함량이 0.12중량% 미만이면 강도를 확보하기 어려울 뿐 아니라 연속주조 프로세스 중 슬라프 표면에 균열이 발생하여 최종 제품에 표면 결함을 유발하게 된다. C함량이 0.18중량%를 초과하면 충분한 인성을 확보할 수 없을 뿐만 아니라 용접성을 악화되어 용접 구조물용강으로 바람직하지 않기 때문에 그 범위는 0.12~0.18중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.12~0.16중량% 정도일 수 있다.
C is an element added to improve strength, but it can improve strength by increasing its content. However, as the addition amount increases, the pearlite fraction increases, deteriorating low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance. In order to improve low-temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance, it is necessary to reduce the C content. However, if the C content is less than 0.12 wt%, it is difficult to secure the strength and cracks occur on the surface of the slag during the continuous casting process, do. If the C content exceeds 0.18% by weight, sufficient toughness can not be ensured and weldability is deteriorated, which is not preferable as a welded structure steel. Therefore, the C content is preferably 0.12 to 0.18% by weight, % ≪ / RTI > by weight.

실리콘(Si): 0.05~1.0중량%Silicon (Si): 0.05 to 1.0 wt%

Si는 탈산제로 작용하기 때문에 0.05중량%이상 첨가하여야 하지만, 그 함량이 1.0중량%를 초과하면 인성 및 용접성을 저해하고 강중 개재물량을 증가시켜 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 감소시킬 수 있는바, 그 범위는 0.05~1.0중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.1~0.5중량% 정도일 수 있다.
Since Si acts as a deoxidizer, it should be added in an amount of 0.05 wt% or more. If the content exceeds 1.0 wt%, the toughness and weldability are impaired and the amount of intervening material in the steel is increased to reduce low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance. The range is preferably 0.05 to 1.0% by weight, and may be, for example, about 0.1 to 0.5% by weight.

망간(Mn): 0.5~1.8중량%Manganese (Mn): 0.5 to 1.8 wt%

Mn은 강도확보를 위해서는 0.5중량% 이상 필요하다. 함량이 증가하면 소입성이 증가하여 강도가 증가되나 1.8중량%를 초과하여 첨가되면 용접성이 저하되고, 슬라브에 Mn 중심 편석 또는 MnS 개재물을 발생시켜 수소유기균열 저항성이 열화시키므로, 그 범위는 0.5~1.8중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 1.0~1.8중량% 정도일 수 있다.
Mn is required to be 0.5 wt% or more for securing the strength. However, if the content exceeds 1.8% by weight, the weldability is deteriorated and the Mn-centered segregation or MnS inclusions are generated in the slab, thereby deteriorating the hydrogen organic cracking resistance. For example, from about 1.0 to about 1.8% by weight.

인(P): 0.010중량% 이하Phosphorus (P): 0.010% by weight or less

P는 제강 중 필수적으로 강중에 포함되는 원소로 용접성 및 인성을 저해할 뿐만 아니라 응고시 슬라브 중심부 및 오스테나이트 결정립계에 쉽게 편석되는 원소로 저온 인성 및 수소유기균열 저항성을 저해하므로 그 함량을 최소화하는 것이 바람직하나, 제강공정에 발생되는 부하를 고려하여 그 함량을 0.010중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 0~0.008중량% 정도일 수 있다.
P is an element which is essential in steel and inhibits weldability and toughness during steelmaking, and is an element easily segregated in the slab central portion and austenite grain boundary during solidification, which lowers the low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance and minimizes its content But it is preferable to limit the content to 0.010% by weight or less, for example, about 0 to 0.008% by weight in consideration of the load generated in the steelmaking process.

황(S): 0.002중량% 이하Sulfur (S): 0.002 wt% or less

S는 불순물 원소이며 일반적으로 Mn과 반응하여 MnS를 형성함으로써 압연시 연신되어 수소유기균열 발생의 기점으로 작용할 뿐만 아니라 저온인성을 저해한다. 따라서 S는 가능한한 줄이는 것이 바람직하나, S 제거를 위한 공정 제약 등의 원인으로 그 범위를 0.002중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 0~0.001중량% 정도일 수 있다.
S is an impurity element and generally reacts with Mn to form MnS, which is stretched upon rolling to act as a starting point for generation of hydrogen organic cracks and also inhibits low-temperature toughness. Therefore, it is preferable to reduce S as much as possible, but it is preferable to limit the range to 0.002% by weight or less, for example, from 0 to 0.001% by weight, for reasons such as process constraints for S removal.

알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%Aluminum (Al): 0.005 to 0.1 wt%

Al은 제강시 탈산을 위하여 필수적으로 첨가되는 원소로서, 충격흡수에너지를 개선시키지만 Si과 마찬가지로 산소와 반응하여 산화물계 개재물을 형성한다. 상기 Al의 함량이 0.005중량% 미만이면 탈산이 충분히 이루어지지 않으며, 0.1중량%를 초과하면 오히려 충격인성을 저해할 뿐만 아니라 다량의 개재물을 형성하여 수소유기균열 저항성을 저해하는 문제점이 있으므로, 그 범위는 0.005~0.1중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.02~0.05중량% 정도일 수 있다.
Al is an element added for deoxidation in steelmaking, which improves the impact absorption energy, but reacts with oxygen as well as Si to form oxide inclusions. If the content of Al is less than 0.005 wt%, deoxidation is not sufficiently performed. If the content of Al exceeds 0.1 wt%, the impact toughness is deteriorated and a large amount of inclusions are formed to deteriorate hydrogen organic cracking resistance. Is preferably 0.005 to 0.1% by weight, and may be, for example, about 0.02 to 0.05% by weight.

크롬(Cr): 0.02~0.5중량%Cr (Cr): 0.02-0.5 wt%

Cr은 강의 소입성을 증가시켜 강도를 높이는 역할 뿐만 아니라 강의 부식속도를 저하시켜 수소발생량을 감소시키는 역할을 하는 원소로 강도 상승 및 수소유기균열 저항성 향상의 효과를 위해서는 0.02중량% 이상 첨가하여야 한다. 첨가량의 증가에 따라 강도는 상승하지만, 0.5중량% 이상 첨가시 강의 인성이 저해되므로, 그 범위는 0.02~0.5중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.1~0.4중량% 정도일 수 있다.
Cr not only increases the strength of the steel by increasing the incombustibility of the steel but also reduces the corrosion rate of the steel to reduce the amount of hydrogen generated. In order to increase the strength and improve the resistance to cracking by hydrogen, it should be added in an amount of 0.02 wt% or more. The strength is increased with an increase in the addition amount. However, when the addition amount is 0.5% by weight or more, the toughness of the steel is inhibited. Therefore, the range is preferably 0.02 to 0.5% by weight and may be, for example, about 0.1 to 0.4% by weight.

몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%Molybdenum (Mo): 0.02 to 0.3 wt%

Mo도 Cr과 마찬가지로 강도 및 수소유기균열 저항성을 향상시키는 역할을 하는 원소로 Cr에 비해 소입성이 크므로 그 효과는 Cr에 비하여 높다. Mo 첨가에 따른 효과를 얻기 위해서는 0.02중량% 이상 첨가하여야 하며, 0.3중량% 이상 첨가시 가격이 과도하게 높아질 뿐만 아니라, 경도가 매우 높은 제 2상의 생성이 용이해서 수소유기균열 저항성을 저해하므로, 그 범위는 0.02~0.3중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.1~0.3중량% 정도일 수 있다.
Mo, like Cr, is an element that improves strength and hydrogen organic cracking resistance, and has a higher incombustibility than Cr, so its effect is higher than that of Cr. In order to obtain the effect according to Mo addition, it is required to add 0.02 wt% or more. When the amount is more than 0.3 wt%, not only the price becomes excessively high but also the generation of the second phase having high hardness is easy, The range is preferably 0.02 to 0.3 wt%, and may be, for example, about 0.1 to 0.3 wt%.

니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%Niobium (Nb): 0.001 to 0.005% by weight

Nb는 1200? 부근의 온도에서 고용되었다가 열간압연시 Nb(C,N)의 형태로 석출하여 강도를 증가시킨다. 또한 소입시 오스테나이트가 용체화되는 과정에서 Nb(C,N) 석출물이 결정립 성장을 억제하므로 저온인성을 향상시키는 역할을 한다. Nb 첨가에 의한 강도 및 인성향상을 위해서는 0.001중량% 이상 첨가하여야 한다. 하지만, Nb를 포함하는 조대한 정출물 생성 시 수소유기균열 발생의 기점으로 작용할 수 있으므로 그 상한은 0.005중량% 이하로 함이 바람직하다. 따라서, 그 범위는 0.001~0.005중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.001~0.003중량% 정도일 수 있다.
Nb is 1200? (C, N) at the time of hot rolling to increase the strength. Also, Nb (C, N) precipitates inhibit grain growth during the austenitization of austenite at the time of ingestion, thereby improving the low temperature toughness. In order to improve the strength and toughness by the addition of Nb, 0.001% by weight or more of Nb should be added. However, since it can act as a starting point of the generation of hydrogen organic cracks in the production of coarse distillate containing Nb, the upper limit is preferably 0.005 wt% or less. Therefore, the range is preferably 0.001 to 0.005% by weight, and may be, for example, about 0.001 to 0.003% by weight.

티타늄(Ti): 0.001~0.005중량% Titanium (Ti): 0.001 to 0.005 wt%

Ti은 탄화물이나 질화물을 형성하는 원소로서 재가열시 오스테나이트 상의 결정립 성장을 억제하므로 최종적으로 미세한 균질의 페라이트를 형성시키는 역할을 하므로 저온인성을 향상시킨다. 이러한 오스테나이트 결정립 성장을 억제하기 위하서는 Ti의 하한은 0.001중량%로 함이 바람직하다. 미세하게 분산된 Ti(C, N) 석출물은 수소의 확산계수를 감소시키고 수소유기균열에 대한 저항성을 증가시킨다. 그러나 첨가량이 증가하게 되면 Ti 이 강중의 N과 전부 반응하여 저온인성에 효과가 있는 Nb(C, N) 석출물 형성을 방해하므로 오히려 저온인성을 저해한다 따라서 그 상한을 0.00중량5%이하로 함이 것이 바람직하다. 따라서, 그 범위는 0.001~0.005중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.001~0.003중량% 정도일 수 있다.
Ti is an element which forms carbide or nitride and inhibits crystal growth of austenite phase during reheating, and ultimately forms a fine homogeneous ferrite, thereby improving low-temperature toughness. In order to suppress such austenite grain growth, the lower limit of Ti is preferably 0.001% by weight. The finely dispersed Ti (C, N) precipitate decreases the diffusion coefficient of hydrogen and increases the resistance to hydrogen organic cracking. However, as the addition amount increases, Ti reacts with all of N in the steel to inhibit the formation of Nb (C, N) precipitates, which is effective for low-temperature toughness. . Therefore, the range is preferably 0.001 to 0.005% by weight, and may be, for example, about 0.001 to 0.003% by weight.

바나듐(V): 0.005~0.05중량% Vanadium (V): 0.005 to 0.05 wt%

V은 강 중에 N의 양이 충분히 존재할 경우에는 VN가 형성되기도 하지만, 일반적으로 VC의 형태로 페라이트 영역에서 석출한다. 오스테나이트-페라이트로 변태 시에 공석 탄소 농도를 낮추고, VC가 세멘타이트 형성을 위한 핵 생성 장소를 제공한다. 그러므로, 입계에 세멘타이트가 연속적으로 형성되기보다는 불연속적인 구조의 형태를 가지게 되어 수소유기균열에 대한 저항성을 증가시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005중량% 이상 첨가되어야 한다. 그러나 0.05중량% 이상으로 첨가되면 조대한 V 석출물이 형성되어 인성을 저해할 뿐만 아니라 강중 수소집적장소가 되어 수소유기균열에 대한 저항성을 떨어뜨린다. 따라서, 그 범위는 0.005~0.05중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.01~0.03중량% 정도일 수 있다.
When the amount of N is sufficiently present in the steel, VN is formed, but it generally precipitates in the form of VC in the ferrite region. The vacancy carbon concentration is lowered during transformation into austenite-ferrite, and VC provides a nucleation site for cementite formation. Therefore, rather than forming cementite continuously in the grain boundary, it has a discontinuous structure and increases the resistance to hydrogen organic cracking. In order to obtain such an effect, it is necessary to add at least 0.005% by weight. However, if it is added in an amount of 0.05 wt% or more, a coarse V precipitate is formed, which not only hinders toughness but also becomes a hydrogen accumulation place in the steel and lowers the resistance to hydrogen organic cracking. Therefore, the range is preferably 0.005 to 0.05 wt%, and may be, for example, about 0.01 to 0.03 wt%.

칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%Calcium (Ca): 0.0005 to 0.003 wt%

Ca는 MnS 개재물을 구상화시키는 역할을 한다. MnS는 용융점이 낮은 개재물로 압연시 연신되어 수소유기 균열의 기점으로 작용한다. 첨가된 Ca은 MnS와 반응하여 MnS 주위를 둘러싸게 되므로 MnS의 연신을 방해한다. 이러한 Ca의 MnS구상화 작용은 S함량과 밀접한 관계가 있으나 구상화 효과가 나타나기 위해서는 0.0005중량%이상 첨가되어야 한다. Ca은 휘발성이 커 수율이 낮은 원소로 제강공정에서 발생되는 부하를 고려하여 그 상한을 0.003중량%이하로 함이 바람직하다. 따라서, 그 범위는 0.0005~0.003중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.001~0.003중량% 정도일 수 있다.
Ca plays a role in neutralizing MnS inclusions. MnS is an inclusion with a low melting point and is stretched when rolled to serve as a starting point of hydrogen organic cracking. The added Ca reacts with MnS and surrounds MnS, which interferes with the stretching of MnS. The MnS spheroidizing action of Ca is closely related to the S content, but it must be added in an amount of 0.0005 wt% or more in order to exhibit the spheroidizing effect. Ca is an element having a high yield due to its high volatility, and the upper limit of Ca is preferably 0.003 wt% or less in consideration of the load generated in the steelmaking process. Therefore, the range is preferably 0.0005 to 0.003% by weight, and may be, for example, about 0.001 to 0.003% by weight.

질소(N): 0.001~0.01중량%Nitrogen (N): 0.001 to 0.01 wt%

상기 N은 강중에서 공업적으로 완전히 제거하는 것이 어렵기 때문에 제조공정에서 그 부하를 허용할 수 있는 범위인 0.001중량%를 하한으로 함이 바람직하다. N은 Al, Ti, Nb, V등과 질화물을 형성하여 오스테나이트 결정립성장을 방해하여 인성 향상 및 강도향상에 도움을 주지만, 그 함유량이 0.01중량%를 초과하여 과도하게 함유되어 고용상태의 N이 존재하고 이들 고용상태의 N은 인성에 악영향을 미치므로, 그 범위는 0.001~0.01중량%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.002~0.005중량% 정도일 수 있다.
Since it is difficult to completely remove N from the steel industrially, it is preferable that N is set to a lower limit of 0.001% by weight which is the allowable range in the production process. N forms nitrides with Al, Ti, Nb, V and the like to interfere with the growth of austenite grains to help improve toughness and strength, but contains N in excess of 0.01 wt% And N in these employment states adversely affect the toughness. Therefore, the range is preferably 0.001 to 0.01% by weight, and may be, for example, about 0.002 to 0.005% by weight.

구리(Cu): 0.3중량% 이하Copper (Cu): not more than 0.3 wt%

필요에 따라, Cu는 강의 강도와 인성향상 및 부식 저항성 향상을 위해서 첨가될 수 있다. Cu는 강중에 고용되어 강도를 향상시키고 황화수소를 포함하는 분위기 내에서 표면에 보호 피막을 형성하여 강의 부식 속도를 낮추고, 강 중으로 확산하는 수소 양을 줄여주는 역할을 수행할 수 있다. 다만, Cu는 열간압연시 표면에 균열을 유발시켜 표면품질을 저해하는 원소이므로 0.3중량% 이하로 포함함이 바람직하다.
If necessary, Cu may be added to improve the strength and toughness of the steel and to improve corrosion resistance. Cu is employed in steel to improve the strength and form a protective coating on the surface in an atmosphere containing hydrogen sulfide to lower the corrosion rate of the steel and reduce the amount of hydrogen diffused into the steel. However, since Cu is an element which causes cracks on the surface during hot rolling and hinders the surface quality, it is preferable that Cu is contained in an amount of 0.3 wt% or less.

니켈(Ni): 0.5중량% 이하Nickel (Ni): 0.5 wt% or less

필요에 따라, Ni은 강의 인성을 향상시키는 원소로 Cu첨가강의 열간 압연 시에 발생하는 표면 균열을 감소시키기 위해서 첨가된다. Cu 첨가에 따른 표면균열을 감소시키기 위해서는 Cu 첨가강 보다 많이 첨가(예컨대, 1.5배 이상 정도)하는 것이 바람직하다. 따라서 그 상한은 0.5중량%로 한다. 또한 0.5중량% 초과로 Ni 첨가는 Cu 첨가에 의한 수소 취화 특성 향상을 방해하고, 강재의 가격도 올라가게 된다.
If necessary, Ni is added as an element to improve the toughness of the steel in order to reduce surface cracking which occurs during hot rolling of the Cu-added steel. In order to reduce surface cracking due to Cu addition, it is preferable to add (for example, about 1.5 times or more) more than Cu-added steel. Therefore, the upper limit is set at 0.5 wt%. In addition, the addition of Ni in an amount exceeding 0.5% by weight hinders the improvement of the hydrogen embrittlement property by Cu addition, and the price of the steel is also increased.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
The remainder of the present invention is iron (Fe). However, in the ordinary steel manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. These impurities are not specifically mentioned in this specification, as they are known to any person skilled in the art of steel making.

한편, 본 발명 강재의 미세조직은 템퍼드 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 인장강도의 안정적인 확보를 위하여 상기 템퍼드 마르텐사이트는 면적분율로 15% 이상인 것이 바람직하다.
On the other hand, it is preferable that the microstructure of the steel of the present invention includes tempered bainite and tempered martensite structure. At this time, it is preferable that the tempered martensite has an area fraction of 15% or more for securing the tensile strength stably.

한편, 본 발명 강재는 -10℃에서 DWTT(Drop Weight Tear Test) 테스트 시 SA(Shear Area)가 85% 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 95% 이상일 수 있다. DWTT 연성파면율이 클수록 저온인성이 우수한 재료로 평가되는바, 이와 같은 범위를 가지는 경우 우수한 저온인성 특성을 가질 수 있다.
On the other hand, the steel of the present invention may have a shear area (SA) of 85% or more, more preferably 95% or more at a DWTT (Drop Weight Tear Test) test at -10 ° C. The larger the DWTT ductile wavefront ratio is, the better the low-temperature toughness is, and if it has such a range, it can have excellent low-temperature toughness characteristics.

또한, 본 발명 강재는 HIC(Hydrogen Induced Cracking) 테스트 시 CLR(Crack Length Ratio)이 10% 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 3% 이하일 수 있다. CLR이 작을수록 수소유기균열 저항성이 우수한 재료로 평가되는바, 이와 같은 범위를 가지는 경우 우수한 수소유기균열 저항성을 가질 수 있다.
In addition, the steel of the present invention may have a crack length ratio (CLR) of 10% or less, more preferably 3% or less, in HIC (Hydrogen Induced Cracking) test. As the CLR becomes smaller, it is evaluated as a material excellent in hydrogen organic cracking resistance, and when it has such a range, it can have excellent hydrogen organic cracking resistance.

또한, 본 발명 강재는 항복강도가 420MPa 이상이며, 인장강도가 520MPa 이상인 것일 수 있다. 높은 항복강도 및 인장강도를 가질수록 고강도 재료로 평가되는바, 이와 같은 범위를 가지는 경우 우수한 강도를 가질 수 있다.
The steel of the present invention may have a yield strength of 420 MPa or more and a tensile strength of 520 MPa or more. The higher the yield strength and the tensile strength, the higher the strength of the material.

한편, 본 발명 강재는 두께 40~70㎜ 로 제조가 가능하며, 상술한 바와 같이 우수한 저온인성과 수소유기균열 저항성을 가지는바, 파이프용 강재, 예컨대 H2S를 포함하는 석유정제 설비에 사용되는 파이프용 후판 강재로 유용하게 사용될 수 있다.
On the other hand, the steel of the present invention can be manufactured to a thickness of 40 to 70 mm, and has excellent low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance as described above, and can be used in a petroleum refining plant including steel for pipes, such as H 2 S It can be used effectively as steel plate for pipe.

이상에서 설명한 본 발명의 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재는 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 바람직한 구현예로써 하기와 같은 방법에 의하여 제조될 수 있다.
The steel material having excellent low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance according to the present invention can be manufactured by various methods, and the production method thereof is not particularly limited. However, as a preferable embodiment, it can be produced by the following method.

본 발명의 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법은 탄소(C): 0.12~0.18중량%, 실리콘(Si): 0.05~1.0중량%, 망간(Mn): 0.5~1.8중량%, 인(P): 0.010중량% 이하, 황(S): 0.0020중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%, 크롬(Cr): 0.02~0.5중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%, 니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%, 티타늄(Ti): 0.001~0.005중량%, 바나듐(V): 0.005~0.05중량%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%, 질소(N): 0.001~0.01중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열 하는 단계; 상기 재가열한 슬라브를 제어압연 하는 단계; 상기 제어압연 후 제어냉각 하는 단계; 상기 제어냉각 후 소입 하는 단계; 및 상기 소입 후 소려 하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.
The method for producing a steel material excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance according to the present invention is characterized in that it comprises 0.12 to 0.18 wt% of carbon (C), 0.05 to 1.0 wt% of silicon (Si), 0.5 to 1.8 wt% of manganese (Mn) (P): 0.010 wt% or less, sulfur (S): 0.0020 wt% or less, aluminum (Al): 0.005 to 0.1 wt%, chromium (Cr): 0.02 to 0.5 wt%, molybdenum 0.001 to 0.005 wt% of niobium (Nb), 0.001 to 0.005 wt% of titanium (Ti), 0.005 to 0.05 wt% of vanadium (V), 0.0005 to 0.003 wt% of calcium (Ca) ): 0.001 to 0.01 wt%, reheating the slab containing the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities; Controlling and rolling the reheated slab; Controlling and cooling after the control rolling; A step of cooling after the control cooling step; And after the quenching; . ≪ / RTI >

재가열공정Reheating process

슬라브의 재가열시 확산에 의하여 슬라브상에 존재하는 Mn과 P 편석부가 완화되는데, 재가열 온도가 낮을 경우 확산이 충분히 일어나지 않으므로 Mn, P 등의 편석이 남아있게 되므로 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 해치게 된다. 또한 Nb가 첨가된 강의 경우 강중에 첨가된 Nb 는 재가열시 충분히 고용되어 압연이나 열처리중 미세석출함으로써 강도 및 저온인성을 향상시킨다. 가열온도가 높으면 편석부의 완화나 Nb의 고용은 용이하나 가열온도가 1250℃를 초과하게 되면, 조대 TiN 석출로 인한 저온 충격인성 저하가 발생할 수 있다. 이러한 저온충격인성의 저하는 조대한 TiN이 균열개시점으로 작용하여 충격인성을 저하 할 수 있다. 반면, 가열온도가 1150℃ 미만인 경우에는 슬라브가 충분히 가열되지 않아서 Nb과 같은 합금원소들이 충분히 고용되지 않는다. 이러한 경우 강재의 인장강도의 하락으로 이어진다. 따라서, 슬라브의 재가열은 1150 내지 1250℃ 범위에서 수행하는 것이 바람직하며, 이후 재가열된 슬라브는 추출 전 1080 내지 1170℃에서 유지한 후 추출하는 것이 바람직하다.
Mn and P segregation on the slab is relaxed by reheating of the slab. When the reheating temperature is low, the diffusion does not occur sufficiently, so segregation of Mn and P is left. Therefore, low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance are deteriorated do. In case of Nb added steel, Nb added to steel is sufficiently solidified during reheating and fine precipitation during rolling or heat treatment improves strength and low temperature toughness. When the heating temperature is high, relaxation of the segregation portion and solidification of Nb are easy, but if the heating temperature exceeds 1250 ° C, the low-temperature impact toughness may be lowered due to coarse TiN precipitation. This lowering of the impact toughness at low temperatures may cause the coarse TiN to function as a crack initiation point, which may lower the impact toughness. On the other hand, when the heating temperature is lower than 1150 DEG C, the slab is not heated sufficiently, and alloying elements such as Nb are not sufficiently solved. This leads to a decrease in the tensile strength of the steel. Therefore, it is preferable that the reheating of the slab is performed in the range of 1150 to 1250 ° C, and then the reheated slab is preferably retained at 1080 to 1170 ° C before extraction.

제어압연공정Controlled rolling process

일반적인 소입 소려 열처리재의 경우 재가열 후 압연 온도에 대한 제한없이 고온에서 목표 두께까지 압연을 실시하고 공냉처리한다. 그러나 본 발명에서는 소입 전의 판재의 결정립도를 미세화 시키기 위하여 제어 압연을 실시한다. 단, TMCP 공정에서 페라이트 결정립 미세화 효과를 극대화하기 위하여 제어 압연을 오스테나이트 재결정 영역 및 미재결정 영역으로 나누어서 실시함에 반해 본 발명에서는 오스테나이트 재결정 영역 중 가장 낮은 온도 구간에서 마무리 압연을 종료하여 균일한 다각형의 오스케나이트 결정립을 얻는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 오스테나이트 재결정 정지 온도(Tnr) 예측식인 하기 식 (1)을 활용하여 (Tnr)~(Tnr+60)℃ 온도 구간에서 마무리 압연을 종료한다.For general annealed annealed annealed materials, after reheating, rolling is carried out at a high temperature to the target thickness without restriction on the rolling temperature and air-cooled. However, in the present invention, the control rolling is performed in order to miniaturize the grain size of the plate material before the quenching. However, in order to maximize the effect of refining the ferrite grain in the TMCP process, the control rolling is divided into the austenite recrystallization region and the non-recrystallization region, whereas in the present invention, the finishing rolling is terminated at the lowest temperature interval of the austenite recrystallization region, Of the ozokerite crystal grains. To accomplish this, finishing rolling is terminated in the temperature range from (Tnr) to (Tnr + 60) ° C by using the following equation (1), which is a formula for estimating the austenite recrystallization quenching temperature (Tnr).

식 (1): Tnr=887+(464×C)+((6445×Nb)-(644×√Nb))+((732×V)-(230×√V))+(890×Ti)+(363×Al)-(357×Si)
Tnr = 887 + (464xC) + ((6445xNb) - (644xNb)) + ((732xV) - (230xV)) + (890xTi) + (363 x Al) - (357 x Si)

제어냉각공정Controlled cooling process

압연이 종료된 이후에 미세하게 재결정화된 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하기 위하여 오스테나이트 단상영역에서 제어냉각이 시작되어야한다. 이를 위해 제어냉각시작온도는 하기 식 (2)로 제시된 오스테나이트가 페라이트로 변태되는 이론 온도인 Ar3온도를 기준으로 (Ar3+40)~(Ar3+100)℃ 온도 구간이 적당하다. 제어냉각종료 이후에도 추가적인 결정립 변화를 억제하기 위해 하기 식 (3)로 제시된 마르텐사이트 변태 시작 온도(Ms) 이하로 제어냉각종료온도를 제어한다. 한편, 냉각속도는 특별히 한정되는 것은 아니며, 5~10℃/s 정도일 수 있다.Control cooling should begin in the austenite single phase region to inhibit the growth of finely recrystallized austenite grains after rolling has ended. For this purpose, the control cooling start temperature is preferably in the range of (Ar3 + 40) to (Ar3 + 100) ° C based on the Ar3 temperature, which is the theoretical temperature at which austenite is transformed into ferrite expressed by the following formula (2). The control cooling termination temperature is controlled to be not more than the martensitic transformation starting temperature (Ms) shown by the following formula (3) in order to suppress further crystal grain change even after the control cooling is terminated. On the other hand, the cooling rate is not particularly limited, and may be about 5 to 10 占 폚 / s.

식 (2): Ar3 = 910-(273×C)-(74×Mn)-(57×Ni)-(16×Cr)-(9×Mo)-(5×Cu)(2): Ar3 = 910- (273xC) - (74xMn) - (57xNi) - (16xCr) - (9xMo) -

식 (3): Ms = 561-(474×C)-(33×Mn)-(17×Ni)-(17×Cr)-(21×Mo)
Mx = 561- (474 x C) - (33 x Mn) - (17 x Ni) - (17 x Cr) - (21 x Mo)

소입공정Quenching process

저온인성을 결정하는 가장 중요한 요소는 결정립의 균일도 및 결정립크기이다. 소입공정에서 재가열 시 페라이트에서 오스테나이트로 상변태가 다시 일어나는 과정중에 오스테나이트 결정립이 추가적으로 감소되어 저온인성의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 반복적인 열처리에 의해 판내에 잔존하던 C-Mn 편석들이 균질하게 분포하여 수소유기균열 저항성을 향상시키게 된다. 따라서 소입 시 강재의 모든 부위에서 오스테나이트 변태가 일어나도록 소입온도는 페라이트가 오스테나이트로 변태하기 시작하는 온도인 하기 식 (4)로 제시된 Ac3온도 이상으로, 소입시간은 하기 식 (5)에서와 같이 강재 두께에 따라 정하는 것이 바람직하다. 그러나 너무 높은 온도에서 소입이 행해지면 오스테나이트 결정립 성장이 발생하므로 오히려 저온인성을 저해한다. 따라서 소입온도는 오스테나이트 결정립 성장이 활발히 일어나지 않는 온도인 (Ac3+60)~(Ac3+80)℃로 정하는 것이 바람직하다. 소입 열처리 후 우수한 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 얻기 위해서는 페라이트 Ms 온도 보다 낮은 온도까지 수냉을 실시한다. 수냉 중에 변태가 완료되지 않은 경우에는 수냉 후 공냉 시 미변태된 오스테나이트들이 퍼얼라이트로 변태하므로 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 저해한다.The most important factors that determine low temperature toughness are grain uniformity and grain size. During reheating in the quenching process, the austenite grains are further reduced during the course of the phase transformation from ferrite to austenite, which can be expected to improve the low temperature toughness. In addition, C-Mn segregation remained in the plate due to repetitive heat treatment is homogeneously distributed to improve hydrogen organic cracking resistance. Therefore, the quenching temperature is higher than the Ac3 temperature, which is the temperature at which the ferrite begins to transform into austenite, as shown in the following equation (4), so that the austenite transformation occurs at all sites of the steel during quenching. It is preferable to determine it according to the thickness of the steel. However, if quenching is carried out at too high a temperature, the austenite grain growth will occur and the low temperature toughness will be deteriorated. Therefore, the quenching temperature is preferably set to (Ac3 + 60) - (Ac3 + 80) C, which is a temperature at which austenite grain growth does not actively occur. In order to obtain excellent low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance after quench heat treatment, water cooling is performed to a temperature lower than the ferrite Ms temperature. If the transformation is not completed during water cooling, the untransformed austenite undergoes transformation into pearlite during air-cooling after water-cooling, thereby deteriorating low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance.

식 (4): Ac3 = 910-203×sqrt(C)-15.2×Ni+44.7×Si+104×V+31.5×Mo(4): Ac3 = 910-203 x sqrt (C) -15.2 x Ni + 44.7 x Si + 104 x V + 31.5 x Mo

식 (5): 소입시간 = 1.6(min/mm)×두께(mm) + (10~30)(min)
(5): Duration = 1.6 (min / mm) x thickness (mm) + (10-30) (min)

소려공정 Blowing process

상기의 소입 공정이 끝난 두께 40~70mmt의 후물 강재는 페라이트 기지에 마르텐사이트와 베이나이트의 2차상을 가질 수 있다. 상기 2차상들은 경도가 높아 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 낮으므로 소려공정을 통해 인성과 수소유기균열 저항성을 향상시킨다. 소려온도가 630℃ 미만으로 낮을 경우 소입 직후 대비 강도 하락은 적으나 전위풀림 등이 충분치 못하여 DWTT 인성 및 수소유기균열 저항성을 확보하기 어렵다. 반면, 소려온도가 690℃ 초과인 경우 강도 하락폭이 커서 항복강도가 420Mpa에 미치지 못하고, 세멘타이트의 조대화가 발생하여 인성도 악화되게 된다. 이에 소려온도는 630~690℃로 설정하고, 소려시간은 하기 식 (6)과 같이 설정하는 것이 바람직하다.After completion of the above-mentioned quenching process, the steel material having a thickness of 40 to 70 mmt may have a secondary phase of martensite and bainite in a ferrite base. Since the secondary phases have high hardness and low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance, they improve the toughness and hydrogen organic cracking resistance through the punching process. When the annealing temperature is lower than 630 ° C, the contrast strength is not lowered immediately after the quenching, but the dislocation loosening is insufficient and it is difficult to secure the DWTT toughness and hydrogen organic cracking resistance. On the other hand, when the bending temperature exceeds 690 ° C, the strength drop is large and the yield strength is less than 420 MPa, resulting in coarsening of the cementite and deterioration in toughness. The bake temperature is preferably set to 630 to 690 DEG C, and the bake time is preferably set to the following formula (6).

식 (6): 소려시간 = 2.4(min/mm)×두께(mm) +(10~30)(min)
(6): bending time = 2.4 (min / mm) x thickness (mm) + (10-30) (min)

상술한 바와 같이, 본 발명은 강 성분을 최적화하고 압연공정을 제한하여 소입전 페라이트 결정립을 균일 미세화시킨뒤 소입 소려 열처리를 실시하여 저온인성과 수소유기균열 저항성이 동시에 우수한 강재를 제공할 수 있다.
As described above, the present invention can provide a steel material having both low-temperature toughness and hydrogen-organic cracking resistance at the same time by optimizing the steel components and restricting the rolling process to uniformly refine the ferrite grains before quenching,

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples.

실시예Example

하기 표 1과 같은 조성(중량%)을 갖는 용강을 마련한 후 연속주조를 이용하여 강 슬라브를 제조하였다. 하기 표 1에서 강 종 A~B는 본 발명에 적용된 소입전 제어압연을 적용하기 위한 성분계이며, 강종 C는 일반적인 소입·소려 공정 적용을 위한 성분계이다.
Steel slabs were prepared using continuous casting after providing molten steel having the composition (% by weight) as shown in Table 1 below. In Table 1, the steel grades A to B are component systems for applying the pre-pre-control rolling applied to the present invention, and the steel grade C is a component system for general application of the quenching and blooming process.

River CC SiSi MnMn PP SS AlAl CrCr MoMo NbNb TiTi VV NN CaCa AA 0.150.15 0.230.23 1.311.31 0.00460.0046 0.00050.0005 0.0280.028 0.220.22 0.160.16 0.0020.002 0.0030.003 0.0180.018 0.00330.0033 0.00190.0019 BB 0.130.13 0.230.23 1.421.42 0.00510.0051 0.00050.0005 0.0340.034 0.250.25 0.140.14 0.0020.002 0.0020.002 0.0170.017 0.00340.0034 0.00200.0020 CC 0.150.15 0.190.19 1.531.53 0.00450.0045 0.00090.0009 0.0250.025 0.250.25 0.150.15 0.0020.002 0.0010.001 0.0190.019 0.00440.0044 0.00190.0019

제조된 강 슬라브를 강을 하기의 표 2와 같이 재가열 후 제어압연-제어냉각 혹은 일반압연-공냉의 프로세스로 40mm~70mm 두께의 강재를 제조하였다. 제조된 강재를 상술한 식 (5)에서 제시된 시간에 따라 소입처리를 하고, 상술한 식 (6)에서 제시된 시간에 따라 소려처리를 하였다.
Steels made from steel slabs were prepared by re-heating after controlled rolling-controlled cooling or ordinary rolling-air cooling as shown in Table 2 below. The produced steel material was subjected to a quenching process according to the time shown in the above-mentioned formula (5) and subjected to a blanching process according to the time indicated in the above-mentioned formula (6).

구분division River 두께
(mm)
thickness
(mm)
T0
(℃)
T0
(° C)
T5
(℃)
T5
(° C)
SCT
(℃)
SCT
(° C)
FCT
(℃)
FCT
(° C)
TQ
(℃)
T Q
(° C)
TT
(℃)
T T
(° C)
Tnr
(℃)
Tnr
(° C)
Ar3
(℃)
Ar3
(° C)
Ac3
(℃)
Ac3
(° C)
Ms
(℃)
Ms
(° C)
발명예1Inventory 1 AA 4141 11451145 899899 825825 292292 924924 690690 856856 773773 849849 440440 발명예2Inventory 2 AA 4141 11411141 900900 836836 291291 917917 670670 856856 773773 849849 440440 발명예3Inventory 3 AA 5656 11391139 897897 862862 152152 915915 690690 856856 773773 849849 440440 발명예4Honorable 4 AA 5656 11391139 897897 862862 152152 920920 670670 856856 773773 849849 440440 발명예5Inventory 5 AA 5656 11411141 863863 819819 119119 921921 690690 856856 773773 849849 440440 발명예6Inventory 6 AA 5656 11411141 863863 819819 119119 916916 670670 856856 773773 849849 440440 발명예7Honorable 7 AA 5656 11381138 853853 807807 120120 914914 650650 856856 773773 849849 440440 발명예8Honors 8 BB 5656 11391139 853853 814814 137137 919919 650650 856856 769769 852852 445445 발명예9Proposition 9 BB 7171 11401140 899899 839839 280280 922922 670670 856856 769769 852852 445445 발명예10Inventory 10 BB 7171 11411141 862862 843843 162162 914914 650650 856856 769769 852852 445445 발명예11Exhibit 11 BB 7171 11411141 862862 843843 162162 926926 630630 856856 769769 852852 445445 비교예1Comparative Example 1 CC 4141 11531153 992992 -- 911911 647647 869869 756756 847847 432432 비교예2Comparative Example 2 AA 4141 11401140 899899 828828 146146 916916 710710 856856 773773 849849 440440 비교예3Comparative Example 3 AA 4141 11461146 859859 776776 327327 924924 610610 856856 773773 849849 440440 비교예4Comparative Example 4 CC 5656 11381138 10021002 -- 929929 621621 869869 756756 847847 432432 비교예5Comparative Example 5 AA 5656 11391139 853853 807807 319319 915915 620620 856856 773773 849849 440440 비교예6Comparative Example 6 BB 5656 11841184 853853 814814 307307 917917 625625 856856 769769 852852 445445 비교예7Comparative Example 7 CC 7171 11401140 10561056 -- 903903 600600 869869 756756 847847 432432 비교예8Comparative Example 8 BB 7171 11391139 950950 889889 164164 911911 630630 856856 769769 852852 445445 비교예9Comparative Example 9 BB 7171 11381138 863863 842842 286286 916916 700700 856856 769769 852852 445445 비교예10Comparative Example 10 AA 7171 11391139 901901 865865 283283 940940 690690 856856 773773 849849 440440

* T0: 재가열로 추출온도, T5: 압연 마무리 온도, SCT: 냉각시작온도, FCT: 냉각종료온도, TQ: 소입온도, TT: 소려온도를 의미함
* T0: Extraction temperature by reheating, T5: Rolling finish temperature, SCT: Cooling start temperature, FCT: Cooling end temperature, T Q : Quenching temperature, T T :

상기 조건에 따라 최종적으로 제조된 강판의 일부분을 채취하여 인장, DWTT 및 HIC 시험을 수행하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 인장 시험은 전두께의 판형시험편을 가공하여 실시하였으며 0.5%unload 항복강도(Yield Strength, YS), 인장강도(Tensile Strength, TS)를 측정하였다. DWTT 시편은 두께 방향의 4분위 지점에서 19mm 두께로 가공하였으며, 소형 시험편에 대한 API 규격의 온도 보정 조건에 의거하여 물성 보증 온도인 -10℃보다 -17℃ 낮은 -27℃에서 실시하였다. DWTT 시험기로 시험편을 파단시킨 뒤 파면에 대한 이미지 분석을 통해 연성파면율을 측정하였으며, 이 때 역파면에 의한 벽개 파면은 연성 파면으로 계산하였다. HIC 시험은 두께 방향으로 상부-중심부-하부의 3부위에서 각각 30mm 두께의 시편을 채취하여 NACE 규격의 Solution A 용액에서 96시간 동안 침적시킨 뒤, 초음파탐상을 통해 내부 균열의 길이비를 측정하여 CLR(Crack Length Ratio)을 측정하였다.
The tensile, DWTT and HIC tests were carried out on a part of the finally prepared steel sheet in accordance with the above conditions, and the results are shown in Table 3. The tensile test was performed by machining a full thickness plate test piece, and the yield strength (Yield Strength, YS) and tensile strength (TS) of 0.5% unload were measured. The DWTT specimen was processed to a thickness of 19 mm at the fourth quartile of the thickness direction and was performed at -27 ° C., which is -17 ° C. lower than the property guarantee temperature of -10 ° C., based on the temperature correction conditions of the API standard for small test pieces. After fracturing the test specimens with a DWTT tester, the fracture surface ratio was measured by image analysis of the fracture surface, and the cleavage surface by the reverse surface was calculated as the soft fracture surface. In the HIC test, 30 mm thick specimens were taken from the upper, middle, and lower parts of the specimen in the thickness direction and immersed in a solution A solution of NACE standard for 96 hours. The length ratio of the internal cracks was measured by ultrasonic testing, (Crack Length Ratio).

구분division 압연 후After rolling 소입·소려 후After quenching YP
(Mpa)
FC
(Mpa)
TS
(Mpa)
TS
(Mpa)
DWTT S.A
(%)
DWTT SA
(%)
CLR
(%)
CLR
(%)
YP
(Mpa)
FC
(Mpa)
TS
(Mpa)
TS
(Mpa)
DWTT S.A
(%)
DWTT SA
(%)
CLR
(%)
CLR
(%)
발명예1Inventory 1 635635 716716 3434 79.579.5 443443 552552 100100 00 발명예2Inventory 2 630630 711711 3131 56.556.5 464464 582582 100100 1.81.8 발명예3Inventory 3 558558 660660 3838 4545 440440 546546 100100 0.30.3 발명예4Honorable 4 589589 686686 4242 22.522.5 451451 567567 100100 00 발명예5Inventory 5 493493 604604 6060 5050 436436 549549 100100 00 발명예6Inventory 6 507507 614614 5454 69.569.5 458458 572572 100100 00 발명예7Honorable 7 563563 669669 2121 70.570.5 460460 569569 100100 00 발명예8Honors 8 492492 604604 3939 38.538.5 458458 576576 100100 00 발명예9Proposition 9 545545 656656 5959 00 432432 560560 100100 1One 발명예10Inventory 10 538538 661661 2828 2626 434434 562562 100100 00 발명예11Exhibit 11 551551 654654 5151 46.546.5 447447 572572 100100 00 비교예1Comparative Example 1 -- 548548 654654 7979 1111 비교예2Comparative Example 2 510510 620620 7979 66.566.5 386386 527527 100100 00 비교예3Comparative Example 3 589589 684684 4949 8484 484484 598598 100100 13.113.1 비교예4Comparative Example 4 -- 497497 615615 5151 88 비교예5Comparative Example 5 575575 679679 3131 5757 498498 613613 100100 11.111.1 비교예6Comparative Example 6 491491 604604 99 66 470470 592592 6565 3.53.5 비교예7Comparative Example 7 -- 458458 586586 4040 66 비교예8Comparative Example 8 573573 672672 2323 28.528.5 467467 586586 7272 2.72.7 비교예9Comparative Example 9 471471 589589 4747 00 393393 528528 2323 00 비교예10Comparative Example 10 555555 683683 1010 1One 495495 603603 6868 00

상기 표 3에서 보는 바와 같이 발명예 1 ~ 11은 소입전 후판 제조 공정에서 제어압연-제어냉각을 행함으로써 소입 소려 처리후에도 DWTT와 HIC가 우수한 후물 강판을 제조한 예로, 발명예 1 ~ 2는 41mm, 발명예 3 ~ 8은 56mm, 발명예 9 ~ 11은 71mm 제품의 구체적인 실시예를 보여준다. 한편, 이들은 템퍼드 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직을 포함하며, 이때 템퍼드 마르텐사이트는 면적분율로 15% 이상이다.
As shown in Table 3, Inventive Examples 1 to 11 are examples in which a posterior steel sheet having excellent DWTT and HIC was produced even after the quenching and sintering process by performing controlled rolling-controlled cooling in the steel plate manufacturing process before quenching, , Examples 3 to 8 are 56 mm, and Inventive Examples 9 to 11 are 71 mm. On the other hand, they include tempered bainite and tempered martensite structures, where the tempered martensite is at least 15% in area fraction.

비교예 1, 비교예 4, 비교예 7은 소입전 후판 제조 공정에서 일반압연-공냉 공정을 적용한 일반적인 소입 소려강으로 각각 41mm, 56mm, 71mm 제품 발명예에 대응하는 비교예이다. 비교예에서 보는 바와 같이 일반적인 소입 소려 공정을 적용하면 최종 제품에서 DWTT연성파면율 85%를 얻지 못한다.
Comparative Example 1, Comparative Example 4, and Comparative Example 7 are comparative examples corresponding to the products of 41 mm, 56 mm, and 71 mm, respectively, which are ordinary quenching furnaces to which the general rolling-air cooling process is applied in the manufacturing process of the thick plate before quenching. As shown in the comparative example, when a general quenching process is applied, a DWTT ductile waveguide ratio of 85% can not be obtained in the final product.

반면, 발명예 1 ~ 11에서와 같이 소입전 후판 공정에서 제어압연-제어냉각을 실시하면, 베이나이트와 마르텐사이트 조직의 발달로 인해 항복강도 500Mpa이상, 인장강도 600Mpa이상, DWTT SA 60%이하, CLR 10%이상의 고강도, 저인성, 저수소유기균열 저항성을 가지게 되나, 이를 소입 소려 열처리를 하게 되면 강도는 다소 감소하지만 베이나이트/마르텐사이트->오스테나이트->베이나이트/마르텐사이트의 반복적인 상변태로 인한 결정립 미세화 효과로 DWTT 특성이 향상되고, C, Mn등의 편석 원소가 고온에서 균질화 되어 HIC특성 또한 개선되어 파괴전파저항성과 수소유기균열 저항성이 우수한 후육 강관용 소재를 제조할 수 있게 된다.On the other hand, when controlled rolling-controlled cooling is performed in the thick plate process before the pre-firing as in Examples 1 to 11, the yield strength is higher than 500 MPa, tensile strength is higher than 600 MPa, DWTT SA is lower than 60% due to development of bainite and martensite structure, CLR has a strength of 10% or more, low phosphorus and low hydrogen organic cracking resistance. However, when it is subjected to heat treatment, the strength is somewhat reduced, but the bainite / martensite-> austenite-> bainite / martensite , The DWTT characteristics are improved and the segregated elements such as C and Mn are homogenized at a high temperature and the HIC characteristic is also improved so that a material for a steel pipe having excellent fracture propagation resistance and hydrogen organic cracking resistance can be manufactured.

비교예 1, 비교예 4, 비교예 7을 제외한 비교예들은 소입전 후판 제조 공정 및 소입 소려 공정의 제한조건을 벗어나 목표 물성을 달성하지 못한 사례들이다.
Comparative Examples except for Comparative Example 1, Comparative Example 4, and Comparative Example 7 were the cases where the target properties were not achieved beyond the limit conditions of the thick plate manufacturing process and the quenching process before the quenching.

비교예 2와 비교예 9의 소려온도는 700℃ 이상으로 동일한 두께의 발명예 1과 발명예 9의 소려온도 보다 높다. 700℃ 이상으로 소려온도가 높게 되면 전위의 과도한 풀림에 의해 항복강도 420Mpa 미만으로 낮아지게 된다. 71mm 두께의 비교예 9의 경우 비교예 2 대비 장시간 소려처리를 하게 되고, 이로 인해 세멘타이트를 포함한 탕화물의 조대화가 발생하여 DWTT SA마저 악화된 현상을 보여준다.
The brewing temperatures of Comparative Example 2 and Comparative Example 9 were higher than 700 DEG C and the same thickness of Inventive Example 1 and Inventive Example 9, respectively. If the annealing temperature is higher than 700 ℃, the yield strength will be lowered to less than 420Mpa due to excessive loosening of the potential. In the case of Comparative Example 9 having a thickness of 71 mm, the long shedding treatment is performed in comparison with Comparative Example 2, and consequently, the tangent containing cementite is coarsened and the DWTT SA is worsened.

비교예 3과 비교예 5는 비교예 2나 비교예 9와는 달리 소려온도가 630℃ 미만으로 낮아 강도와 경도가 높은 조직의 연화가 충분치 않아 CLR이 10% 초과의 값을 가지게 된다.
Unlike Comparative Example 2 and Comparative Example 9, Comparative Example 3 and Comparative Example 5 had a softening temperature of less than 630 DEG C, so that the softness of the structure with high strength and hardness was not sufficient and the CLR had a value exceeding 10%.

비교예 6, 비교예 8 및 비교예 10은 모두 DWTT SA가 85% 미만인 사례로 이들은 모두 결정립 미세화가 적절히 이루어지지 못한 것들이다. 비교예 6의 경우 압연전 재가열로에서 1184℃에서 이루어졌다. 이경우 오스테나이트의 결정립 성장이 발생하여 후속 압연 및 열처리 공정에서 미세화 효과가 적어 DWTT 열화를 발생시킨다. 비교예 8의 경우 압연마무리 온도가 Tnr+100℃에서 이루어져, 압연 후 냉각 설비까지 이송되는 시간동안에 결정립 성장이 발생된 것으로 보인다. 마지막으로 비교예 10은 소입처리가 Ac3온도보다 약 90℃ 높은 940℃에서 실시되어 소입처리가 930℃ 이하에서 이루어진 발명예 9 ~ 11보다 오스테나이트가 결정립이 커지게 되고, 이로 인해 강도는 증가하였으나, DWTT SA특성은 오히려 열화되었다.
In Comparative Example 6, Comparative Example 8, and Comparative Example 10, all of the DWTT SAs were less than 85%. In the case of Comparative Example 6, it was conducted at 1184 ° C in the reheating furnace before rolling. In this case, the austenite grains are grown to cause miniaturization in subsequent rolling and heat treatment, resulting in deterioration of DWTT. In the case of Comparative Example 8, the rolling finishing temperature was at Tnr + 100 占 폚, and crystal grain growth appeared to occur during the time period from the rolling to the cooling facility. Finally, in Comparative Example 10, the austenite grain size was larger than that of Examples 9 to 11 in which the quenching treatment was carried out at 940 占 폚, which is about 90 占 폚 higher than the Ac3 temperature and the quenching treatment was conducted at 930 占 폚 or lower, , The DWTT SA characteristic deteriorated rather.

이상의 사례들로부터 본 발명의 제한된 성분범위와 제조조건 범위를 만족하면 소입 소려 처리 후에도 파괴전파 저항성과 수소유기균열 저항성이 우수한 파이프용 후물 강판을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
From the above examples, it can be seen that the afterglow steel sheet for pipe excellent in fracture propagation resistance and hydrogen organic cracking resistance can be produced even after the quenching treatment, if the limited component range and the manufacturing condition range of the present invention are satisfied.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

Claims (15)

탄소(C): 0.12~0.18중량%, 실리콘(Si): 0.05~1.0중량%, 망간(Mn): 0.5~1.8중량%, 인(P): 0.010중량% 이하, 황(S): 0.0020중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%, 크롬(Cr): 0.02~0.5중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%, 니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%, 티타늄(Ti): 0.001~0.005중량%, 바나듐(V): 0.005~0.05중량%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%, 질소(N): 0.001~0.01중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재.
0.1 to 0.18% by weight of carbon (C), 0.05 to 1.0% by weight of silicon (Si), 0.5 to 1.8% by weight of manganese (Mn), 0.010% 0.001 to 0.1% by weight of aluminum (Al), 0.02 to 0.5% by weight of chromium (Cr), 0.02 to 0.3% by weight of molybdenum, 0.001 to 0.005% by weight of niobium (Nb) 0.001-0.005% by weight of vanadium, 0.005-0.05% by weight of vanadium, 0.0005-0.003% by weight of calcium, 0.001-0.01% of nitrogen, balance of iron and other unavoidable impurities, Which is excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 구리(Cu): 0.3중량% 이하 및 니켈(Ni): 0.5중량% 이하로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the steel material further comprises at least one selected from the group consisting of copper (Cu): 0.3 wt% or less and nickel (Ni): 0.5 wt% or less.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 -10℃에서 DWTT(Drop Weight Tear Test) 테스트 시 SA(Shear Area)가 85% 이상이고, HIC(Hydrogen Induced Cracking) 테스트 시 CLR(Crack Length Ratio)이 10% 이하인 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
The steel has a low temperature toughness of not less than 85% in SA (Shear Area) and 10% in CLR (Hydrogen Induced Cracking) test at a drop weight test (DWTT) Steel with excellent hydrogen organic crack resistance.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 항복강도가 420MPa 이상이며, 인장강도가 520MPa 이상인 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
The steel material has a yield strength of 420 MPa or more and a tensile strength of 520 MPa or more, which is excellent in low temperature toughness and resistance to organic cracking.
제 1 항에 있어서,
상기 강재의 미세조직은 템퍼드 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직을 포함하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the microstructure of the steel comprises tempered bainite and tempered martensite structure, wherein the steel has excellent low-temperature toughness and hydrogen-organic cracking resistance.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 두께가 40~70㎜인 후육 파이프용 강재인 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the steel material is a steel material for a pipe for a pipe having a thickness of 40 to 70 mm, which is excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance.
탄소(C): 0.12~0.18중량%, 실리콘(Si): 0.05~1.0중량%, 망간(Mn): 0.5~1.8중량%, 인(P): 0.010중량% 이하, 황(S): 0.0020중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.005~0.1중량%, 크롬(Cr): 0.02~0.5중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~0.3중량%, 니오븀(Nb): 0.001~0.005중량%, 티타늄(Ti): 0.001~0.005중량%, 바나듐(V): 0.005~0.05중량%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.003중량%, 질소(N): 0.001~0.01중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열한 슬라브를 제어압연 하는 단계;
상기 제어압연 후 제어냉각 하는 단계;
상기 제어냉각 후 소입 하는 단계; 및
상기 소입 후 소려 하는 단계;
를 포함하는 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
0.1 to 0.18% by weight of carbon (C), 0.05 to 1.0% by weight of silicon (Si), 0.5 to 1.8% by weight of manganese (Mn), 0.010% 0.001 to 0.1% by weight of aluminum (Al), 0.02 to 0.5% by weight of chromium (Cr), 0.02 to 0.3% by weight of molybdenum, 0.001 to 0.005% by weight of niobium (Nb) 0.001-0.005% by weight of vanadium, 0.005-0.05% by weight of vanadium, 0.0005-0.003% by weight of calcium, 0.001-0.01% of nitrogen, balance of iron and other unavoidable impurities, Reheating the slab including the slab;
Controlling and rolling the reheated slab;
Controlling and cooling after the control rolling;
A step of cooling after the control cooling step; And
After the quenching;
Which is excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance.
제 7 항에 있어서,
상기 재가열은 강 슬라브를 재가열한 후 1080~1170℃ 온도에서 추출하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the reheating is carried out at a temperature of 1080 to 1170 占 폚 after reheating the steel slab, wherein the steel slab is extracted at a temperature of 1080 to 1170 占 폚.
제 8 항에 있어서,
상기 재가열 온도는 1150~1250℃인 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the reheating temperature is 1150 to 1250 占 폚.
제 7 항에 있어서,
상기 제어압연은 (Tnr)~(Tnr+60)℃의 온도에서 압연을 종료하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the controlled rolling is completed at a temperature of (Tnr) to (Tnr + 60) 占 폚. The method of producing a steel material excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance.
제 7 항에 있어서,
상기 제어냉각은 (Ar3+40)~(Ar3+100)℃의 온도에서 제어냉각을 시작하여 Ms℃ 이하의 온도에서 제어냉각을 종료하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the control cooling is started at a temperature of (Ar3 + 40) to (Ar3 + 100) 占 폚, and control cooling is terminated at a temperature of Ms 占 폚 or lower. .
제 7 항에 있어서,
상기 소입은 (Ac3+60)~(Ac3+80)℃ 온도에서 열처리하여 Ms℃ 이하의 온도까지 수냉하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the quenching is performed at a temperature of (Ac3 + 60) to (Ac3 + 80) deg. C to water-cool to a temperature of Ms deg. C or lower.
제 7 항에 있어서,
상기 소입은 하기 식 (5)를 만족하도록 수행되는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
식 (5): 소입시간 = 1.6(min/mm)×두께(mm) + (10~30)(min)
8. The method of claim 7,
Wherein the quenching is performed so as to satisfy the following formula (5): " (1) "
(5): Duration = 1.6 (min / mm) x thickness (mm) + (10-30) (min)
제 7 항에 있어서,
상기 소려는 630~690℃ 온도에서 수행하는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
8. The method of claim 7,
A method for producing a steel material excellent in low-temperature toughness and hydrogen-organic cracking resistance, which is carried out at a temperature of 630 to 690 ° C.
제 7 항에 있어서,
상기 소려는 하기 식 (6)을 만족하도록 수행되는 것인 저온인성과 수소유기균열 저항성이 우수한 강재의 제조방법.
식 (6): 소려시간 = 2.4(min/mm)×두께(mm) + (10~30)(min)
8. The method of claim 7,
The method of manufacturing a steel material excellent in low temperature toughness and hydrogen organic cracking resistance is carried out so as to satisfy the following equation (6).
(6): bending time = 2.4 (min / mm) x thickness (mm) + (10-30) (min)
KR1020140187937A 2014-12-24 2014-12-24 Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof KR101657823B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140187937A KR101657823B1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140187937A KR101657823B1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160078573A true KR20160078573A (en) 2016-07-05
KR101657823B1 KR101657823B1 (en) 2016-09-20

Family

ID=56501769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140187937A KR101657823B1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101657823B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019124793A1 (en) * 2017-12-24 2019-06-27 주식회사 포스코 High strength steel sheet and manufacturing method therefor
CN115478134A (en) * 2022-09-27 2022-12-16 首钢集团有限公司 Method for directly quenching rolled steel plate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101940880B1 (en) 2016-12-22 2019-01-21 주식회사 포스코 Sour resistance steel sheet having excellent low temperature toughness and post weld heat treatment property, and method of manufacturing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213534A (en) * 2004-01-27 2005-08-11 Jfe Steel Kk Method for producing steel material excellent in toughness at welding heat affected zone
JP2008208406A (en) * 2007-02-26 2008-09-11 Jfe Steel Kk Steel material having small material anisotropy and excellent fatigue crack propagation properties, and producing method therefor
JP2011001607A (en) * 2009-06-19 2011-01-06 Sumitomo Metal Ind Ltd Thick steel plate having excellent hydrogen-induced cracking resistance and brittle crack arrest property
JP2012102402A (en) * 2011-11-29 2012-05-31 Jfe Steel Corp Manufacturing method of steel member having excellent resistance property in fatigue crack propagation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213534A (en) * 2004-01-27 2005-08-11 Jfe Steel Kk Method for producing steel material excellent in toughness at welding heat affected zone
JP2008208406A (en) * 2007-02-26 2008-09-11 Jfe Steel Kk Steel material having small material anisotropy and excellent fatigue crack propagation properties, and producing method therefor
JP2011001607A (en) * 2009-06-19 2011-01-06 Sumitomo Metal Ind Ltd Thick steel plate having excellent hydrogen-induced cracking resistance and brittle crack arrest property
JP2012102402A (en) * 2011-11-29 2012-05-31 Jfe Steel Corp Manufacturing method of steel member having excellent resistance property in fatigue crack propagation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019124793A1 (en) * 2017-12-24 2019-06-27 주식회사 포스코 High strength steel sheet and manufacturing method therefor
KR20190077177A (en) * 2017-12-24 2019-07-03 주식회사 포스코 High strength steel sheet and manufacturing method for the same
CN115478134A (en) * 2022-09-27 2022-12-16 首钢集团有限公司 Method for directly quenching rolled steel plate

Also Published As

Publication number Publication date
KR101657823B1 (en) 2016-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101271954B1 (en) Pressure vessel steel plate with excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR102470965B1 (en) Steel sheet having excellent toughness, ductility and strength, and manufacturing method thereof
KR101359109B1 (en) Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof
KR101977489B1 (en) Steel plate for welded steel pipe having excellent low-temperature toughness, post weld heat treated steel plate and manufacturing method thereof
KR101344537B1 (en) High strength steel sheet and method of manufacturing the steel sheet
JP7339339B2 (en) Ultra-high-strength steel material with excellent cold workability and SSC resistance, and method for producing the same
JP6684353B2 (en) Thick plate steel excellent in low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance, and method of manufacturing the same
KR101657823B1 (en) Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR20150101734A (en) Steel for pressure vessel and method of manufacturing the steel
KR102164110B1 (en) High-strength steel sheet having excellent resistance of sulfide stress crack, and method for manufacturing thereof
KR20140141839A (en) Steel for pressure vessel and method of manufacturing the steel
KR101639902B1 (en) Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR101696051B1 (en) Steel sheet having excellent resistance and excellent low temperature toughness to hydrogen induced cracking, and method of manufacturing the same
KR20140130325A (en) Hot-rolled steel sheet and method of manufacturing the same
KR101899736B1 (en) Thick steel sheet having excellent low temperature toughness and resistance to hydrogen induced cracking, and method of manufacturing the same
KR101889189B1 (en) Ts 450mpa grade heavy guage steel sheet having excellent resistance to hydrogen induced cracking and method of manufacturing the same
JP2022510209A (en) Medium- and high-temperature steel sheets with excellent high-temperature strength and their manufacturing methods
JP2022510934A (en) Steel materials for pressure vessels with excellent hydrogen-induced crack resistance and their manufacturing methods
KR20200061920A (en) Hot-rolled steel sheet for oil pipe with excellent heat treatment characteristics and method for manufacturing the same
KR20200062428A (en) Cold rolled galvanized steel sheet and method of manufacturing the same
KR101647226B1 (en) Steel plate having excellent fracture resistance and yield ratio, and method for manufacturing the same
KR102321319B1 (en) Steel sheet having excellent ductility and low-temperature impact toughness and method for manufacturing thereof
JP7366246B2 (en) Steel plate for pressure vessels with excellent cryogenic lateral expansion and method for manufacturing the same
KR101507943B1 (en) Line-pipe steel sheet and method for manufacturing the same
KR100447925B1 (en) Method of manufacturing high strength steel with high toughness

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190905

Year of fee payment: 4