KR20160121701A - 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판 - Google Patents
저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판에 관한 것으로 중량%로 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 ~ 0.4 중량%, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Mn : 1.2 ~ 1.9 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.02 중량%, Nb : 0.03 ~ 0.05 중량%, P : 0 초과 0.015 중량% 이하, S : 0 초과 0.003 중량% 이하, N : 0.001 ~ 0.005 중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬라브를 1100 ~ 1200℃에서 가열 후 재결정역 제어 압하율 50% 이상 압연 또는 2상역 구간에서 20% 이상 압연 한 다음 냉각종료 온도를 350 ~ 500℃까지 20 ~ 30℃/s로 가속 냉각한 후 공냉하여 최소 항복강도 415MPa급 이상을 가지며, -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상으로 저온 인성이 크게 향상된 강판을 제조한다.
Description
본 발명은 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판에 관한 것으로 더 상세하게는 고강도를 가지고, 저온 인성이 우수하여 라인파이프 등의 제조에 사용하기 적합한 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판에 관한 것이다.
일반적으로 가스나 원유 등의 이송에 사용되는 라인파이프는 생산지와 소비지의 효율적인 장거리 수송을 위해 파이프 내에 높은 압력이 작용된다.
석유 및 천연가스 자원은 중동지역에서 주로 채굴되고 있으나, 근래에 들어 시베리아 및 북극해, 남극대륙 등의 극한지에서 채굴되는 채굴량이 점차 증가하고 있는 실정이다.
이에 따라 -20℃ 이하의 극한의 조건에서도 내구성이 우수한 라인파이프가 요구되고 있다.
따라서, -20℃ 이하의 극한의 조건에서 인성이 우수한 상기 라인 파이프용 강재 개발에 대한 필요성이 증가하고 있다.
본 발명과 관련된 선행기술로, 국내특허등록 제1181246호 '저항복비와 높은 균일연신율을 갖는 고강도 고인성 강판 및 이의 제조방법'(2012.09.04 등록)이 있다.
상기 '저항복비와 높은 균일연신율을 갖는 고강도 고인성 강판 및 이의 제조방법'은, 탄소(C) 0.04 ~ 0.08 중량%, 규소(Si) 0.01 ~ 0.5 중량%, 망간(Mn) 1.5 ~ 2.5 중량%, 니켈(Ni) 0.3 ~ 0.6 중량%, 구리(Cu) 0.5 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.1 ~ 0.5 중량%, 몰리브데늄(Mo) 0.1 ~ 0.5 중량%, 니오븀(Nb) 0.01 ~ 0.05 중량%, 바나듐(V) 0.01 ~ 0.1 중량%, 티타늄(Ti) 0.01 ~ 0.03 중량%, 붕소(B) 0.0005 ~ 0.0020 중량%, 알루미늄(Al) 0.05 중량% 이하, 철(Fe) 잔부 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 '저항복비와 높은 균일연신율을 갖는 고강도 고인성 강판 및 이의 제조방법'은, 고가의 합금원소인 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)의 중량% 합을 1.0 이하로 최소화한 화학조성과 함께 제어압연과 가속냉각 공정조건의 정밀한 제어를 통해 15% 이하의 미세한 페라이트와 다양한 저온변태조직의 혼합조직을 구성함으로써 항복강도가 700MPa 이상이고, 균일연신율이 7.0% 이상이며, 항복비가 0.75 이하이므로, 저항복비와 높은 균일연신율을 갖는 장점은 있으나, 상기 '저항복비와 높은 균일연신율을 갖는 고강도 고인성 강판 및 이의 제조방법'에서 개시된 압연 및 화학조성으로는 항복강도 700MPa 이상을 가지면서 DWTT 연성파면율이 후물재 -20℃에서 85% 이상 확보하기 어려워 극한지의 라인파이프용 강재로 사용하는 것은 사실상 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 본 발명과 관련된 선행기술로, 국내특허등록 제0843844호 '균열성장 저항성이 우수한 초고강도 라인파이프용 강판 및그 제조방법'은 중량%로 C : 0.03 ~ 0.10 중량%, Si : 0 ~ 0.6 중량%, Mn : 1.6 ~ 2.1 중량%, Cu : 0 ~ 1.0 중량%, Ni : 0 ~ 1.0 중량%, Nb : 0.02 ~ 0.06 중량%, V : 0.1 중량% 이하, Mo : 0.2 ~ 0.5 중량%, Cr : 1.0 중량% 이하, Ti : 0.005 ~ 0.03 중량%, Al : 0.01 ~ 0.06 중량%, B : 0.0005 ~ 0.0020 중량%, N : 0.001 ~ 0.006 중량%, Ca : 0 ~ 0.006 중량%, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1050 ~ 1150℃의 온도로 가열하는 단계; 상기 가열된 슬라브를 오스테나이트 재결정온도 이상의 온도구간에서 20~80%의 압하율로 1회 압연 또는 2회 이상 다단계 압연하는 단계; 상기 압연된 슬라브를 오스테나이트 재결정온도 이하, Ar3 이상의 온도 구간에서 40 ~ 80%의 압하율로 1회 압연 또는 2회 이상 다단계 압연하여 강판으로 제조하는 단계; 상기 압연된 강판을 20 ~ 50℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 단계; 및 상기 강판의 냉각을 200 ~ 400℃의 온도에서 정지하는 단계;를 포함하며, 상기 오스테나이트 재결정온도 이상의 온도구간에서의 각 압연단계의 압하율이 5% 이상이며, 상기 오스테나이트 재결정온도 이상의 온도구간에서 평균 압하율(각 단계 압하율의 총합을 압하 단계수로 나눈 값)이 10% 이상인 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 '균열성장 저항성이 우수한 초고강도 라인파이프용 강판 및그 제조방법'의 압연 조건에 따르면 Ar3 이상의 압연 마무리 온도를 가지는 강재로 25mm 이상의 후판에서는 -20℃에서 DWTT 파괴시 역파면이 발생하여 DWTT 파면율이 -20℃에서 85% 이상 확보되기가 어렵다.
본 발명의 목적은, -20℃ 이하의 극한의 조건에서 인성 및 강도가 우수한 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법은, 중량%로 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 ~ 0.4 중량%, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Mn : 1.2 ~ 1.9 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.02 중량%, Nb : 0.03 ~ 0.05 중량%, P : 0 초과 0.015 중량% 이하, S : 0 초과 0.003 중량% 이하, N : 0.001 ~ 0.005 중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬라브를 1100 ~ 1200℃에서 가열 후 재결정역 제어 압하율 50% 이상 압연 또는 2상역 구간에서 20% 이상 압연 한 다음 냉각종료 온도를 350 ~ 500℃까지 20 ~ 30℃/s 로 가속 냉각한 후 공냉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 슬라브는, 중량%로 Cr : 0 초과 0.20 중량% 이하, Cu : 0 초과 0.20 중량% 이하, Ni : 0 초과 0.2 중량% 이하, V : 0.02 ~ 0.06 중량% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연한 후 미재결정역 압연을 제외하고 상기 2상역 구간에서 20% 이상 압연할 수 있다.
본 발명에서 상기 가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연하고, 상기 슬라브를 Ar3 온도로 냉각한 후 상기 2상역 구간에서 20% 이상 압연할 수 있다.
본 발명에서 상기 슬라브를 Ar3 온도로 냉각하는 단계는, 냉각수를 분사하여 냉각속도 20 ~ 30℃/s로 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판은, 상기한 본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법의 일 실시 예로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판은, 최소 항복강도가 415MPa일 수 있다.
본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판은, -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판은, -40℃ 이하의 초극한에서도 DWTT 연성파면율 70% 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판은, 항복비가 85% 이내의 고항복 특성을 가질 수 있다.
본 발명은 최소 항복강도 415MPa급 이상을 가지며, -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상으로 저온 인성이 크게 향상된 강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 -20℃ 이하에서 극한의 조건에서 인성과 강도를 동시에 만족시켜 극한지역에서 사용되는 라인 파이프용 강판을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법에서 압연 공정을 도시한 공정도
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 중량%로 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 ~ 0.4 중량%, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Mn : 1.2 ~ 1.9 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.02 중량%, Nb : 0.03 ~ 0.05 중량%, P : 0 초과 0.015 중량% 이하, S : 0 초과 0.003 중량% 이하, N : 0.001 ~ 0.005 중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬라브를 이용하여 최소 항복강도 415MPa이고, -20℃ 에서 DWTT 연성 파면율이 85% 이상이고, 항복비가 85% 이내인 고항복 특성을 가지는 강판을 제조하는 것이다.
상기 슬라브는, 중량%로 Cr : 0 초과 0.20 중량%, Cu : 0 초과 0.20 중량% 이하, Ni : 0 초과 0.2 중량% 이하, V : 0.02 ~ 0.06 중량% 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 C(탄소)는 강의 강도를 향상시키는데 가장 효과적인 원소이나, 지나치게 다량 첨가될 경우에는 오히려 용접성, 성형성 및 인성 등을 저하시킬 수 있다. 탄소의 함량이 0.04 중량% 미만인 경우에는 탄소의 함량이 너무 낮기 때문에, 원하는 강도를 얻기 어려워서 고가의 합금원소를 추가적으로 포함하여야 원하는 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 0.10 중량%를 초과하는 경우에는 탄소의 함량이 너무 높아 상술한 바와 같이, 용접성, 성형성 및 인성이 저하되는 문제점이 생길 수 있으므로 그 함유량은 0.1 ~ 0.4 중량%의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Si(규소)는 철강의 탈산에 필수적인 원소이며, 강도상승에 효과가 있는 원소이다. 그러나, 함유량이 0.1 중량% 이하이면 원하는 고강도가 얻어지지 않는다. 더욱이, 0.4 중량%를 넘으면 인성 및 용접성의 저하를 초래한다. 따라서, 그 함유량은 0.1 ~ 0.4 중량%의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Mn(망간)은 열처리 시에 강도를 상승시키는 효과가 있으며, 탄소의 첨가량이 제한됨에 따른 강도보상을 위해 필수적으로 첨가되는 원소이기도 하다. 그런데, 망간은 첨가량이 너무 낮으면 소입성 향상효과가 거의 없고, 일정범위를 넘으면 비금속개재물인 황화망간(MnS)을 형성하여 용접성 및 인내구성을 저하시키므로, 1.2 ~ 1.9 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Al(알루미늄)은 용강에 존재하는 산소와 반응하여 산소를 제거하는 탈산제로서의 역할을 수행하는 원소이지만, 그 양이 너무 많으면 산화물계 개재물이 다량 형성되어 소재의 충격인성을 저해하게 되므로, 그 함유량은 0.01 ~ 0.05 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Ti(티타늄)은 결정립 미세화를 통한 저온 인성 향상을 위한 핵심적인 역할을 한다. 따라서, 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.005 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하나, 다만, 그 양이 너무 많으면 오히려 저온에서의 충격인성이 열화되기 때문에, 그 상한을 0.02 중량%로 한정하는 것이 바람직하므로 그 함유량은 0.01 ~ 0.02 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Nb(니오븀)은 결정립을 미세화시키는데 매우 유용한 원소이고, 고강도 조직인 침상페라이트 또는 베이나이트의 형성을 촉진시켜 강도를 향상시키는데 효과적인 원소이다. 여기서, 0.02 중량% 미만으로 첨가되는 경우 상술한 것과 같은 효과가 미미하고, 0.07 중량%를 초과하는 경우에는 용접성을 저하시키기 때문에, 함유량을 0.03 ~ 0.05 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Mo(몰리브덴)은 재료의 소입성을 증가시키며 미세한 탄화물을 형성하여 강도, 경도를 증가시키는데 매우 효과적인 원소이나, 고가의 원소로 다량 첨가시 제조비용이 상승하고 용접성을 저하시키므로, 그 함량은 0.001 ~ 0.20 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 N(질소)는 강 중에 고용되었다가 석출되어 강의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 이러한 고용강화 효과는 탄소보다 크다. 강 중에 질소가 존재하면 인성이 저하될 수 있지만, 본 발명에서는 적정량의 질소를 이용하여 티타늄과 반응시켜 질화티탄(TiN)을 형성하여 슬래브의 재가열과정에서 결정립 성장을 억제하도록 제어한다. 질소의 함량이 0.002 중량% 미만인 경우에는 질화티탄(TiN) 석출물의 함량이 적어 결정립 성장을 억제하는 효과가 그리 크지 않다. 반면에, 질소의 함량이 0.01 중량%를 초과하는 경우 질소는 고용질소로 존재하여 인성을 크게 저하시키는 문제가 있으므로, 함유량을 0.001 ~ 0.005 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Cu(구리)는 고용강화를 통한 강도향상과 표면 보호피막 형성을 통한 부식 저항성을 향상시키는 원소이지만, 그 양이 너무 많으면 표면 품질을 크게 저해하므로, 내부식성을 향상시키기 위해서는 0.01 중량% 이상 첨가되어야 하지만, 0.3 중량%를 초과하여 첨가하는 경우에는 고가 원소이므로 비용이 증가된다. 따라서, 함유량을 0 중량% 초과 0.20 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Ni(니켈)은 소재 자체의 내식성을 확보하기 위해 첨가되는 원소로서, 강도 및 충격인성 향상에도 도움을 준다. 다만, 그 양이 너무 많으면 베이나이트나 마르텐사이트와 같은 조직이 형성될 수 있으므로, 0 중량% 초과 0.2 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 P(인)은 강 제조시 불가피하게 함유되며, 응고시 슬래브 중심부에 쉽게 편석되는 원소로서 취성을 유발하므로 되도록 낮게 제어하는 것이 바람직하며, 이론상 인의 함량을 0 중량%로 제한하는 것이 가능하나, 제조공정상 필연적으로 첨가될 수밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하고, 인의 함량의 상한은 0.020 중량%로 한정하면서 그 함유량을 0 중량% 초과 0.015 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 S(황)은 강 제조시 불가피하게 함유되는 원소이며, 망간(Mn)과 친화력이 좋기 때문에 황화망간(MnS) 형태로 존재하여 압연시 압착되지 않으며, 길게 연신되는 특징을 가진다. 또한, 적열취성을 일으키므로 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이론상 황의 함량을 0 중량%로 제한하는 것이 가능하나, 제조공정상 필연적으로 첨가될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 황의 함량의 상한을 0.004 중량%로 한정하면서 그 함유량을 0 중량% 초과 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 V(바나듐)은 탄소와 반응하여 바나듐석출물을 형성하고, 바나듐 석출물에 의하여 석출강화 및 소입성을 향상시킬 수 있다. 다만, 0.08 중량% 이상으로 포함되는 경우에는 용접성 및 인성이 저하될 수 있기 때문에, 그 함유량을 0 중량% 초과 0.08 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에 따른 라인파이프용 강판에는 상황에 따라 중량%로 Cr(크롬)이 더 포함될 수 있고, 상기 Cr(크롬)은 표면 탈탄 방지, 내산화성 및 소입성을 확보하는데 유용한 원소이다. 10 그러나, 크롬 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 충분한 내산화성, 표면 탈탄 및 소입성 효과 등을 확보하기 어렵다. 또한, 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 변형저항성의 저하를 초래하여 오히려 강도저하로 이어질 수 있다. 따라서, 크롬의 함량은 0.01 ~ 1.0 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 실시예에 따른 라인파이프용 강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 강제조과정에서는 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 언급하지는 않는다.
더 상세하게 본 발명은 상기한 조성비를 가지는 슬라브를 이용하여 압연함으로써 최소 항복강도 415MPa이고, -20℃에서 DWTT 연성 파면율이 85% 이상이고, 항복비가 85% 이내인 고항복 특성을 가지는 강판을 제조하며, 상기 슬라브를 이용하여 압연하는 공정은, 슬라브를 1100 ~ 1200℃에서 가열하는 단계(S100), 가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연하는 단계(S200), 및 상기 2상역 구간에서 20% 이상 더 압연하는 단계(S300)를 포함한다.
상기 재결정역 압연(S200)은 950˚C 이상의 온도에서 압연하는 것으로 압연-재결정이 반복되고, 오스테나이트 입자의 미세화가 이루진다.
또한, 상기 2상역구간 압연(S300)은 Ar3 온도 미만에서 이루어지는 압연으로 연신된 페라이트가 생성되고, 입내에 압연면에 평형한 방향성을 가지는 페라이트가 생성되는 특징이 있다.
본 발명에서 상기 슬라브는, 상기 가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연하는 단계(S200) 후 바로 상기 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 단계(S300)가 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연(S200)하고, 상기 슬라브를 Ar3 온도로 냉각(S210)한 후 상기 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 단계(S300)가 이루어지는 것이다.
상기 슬라브를 Ar3 온도로 냉각하는 단계(S210)는, 강제 냉각 장치를 통해 냉각수를 분사하여 냉각속도 20 ~ 30℃/s로 냉각하는 것을 일 예로 한다.
즉, 본 발명에서 상기 슬라브를 압연하는 공정은 상기 재결정역 구간 압연과 2상역 구간 압연 사이에서 미결정역 압연단계를 생략하고 상기 슬라브를 재결정 구간에서 압하율 50% 이상 제어 압연 후 바로 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 상기 재결정역 제어 압하율 50% 이상, 미재결정역 압연 없이 2상역 구간에서 20% 이상을 모두 만족하여 압연 완료된 강판을 350 ℃ ~ 500℃까지 20 ~ 30℃/s 로 가속 냉각 한 후 공냉하면 최종적으로 최소 항복강도 415MPa이고, -20℃에서 DWTT 연성 파면율이 85% 이상이고, 항복비가 85% 이내인 고항복 특성을 가지는 강판이 제조되는 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예와 비교 예의 비교를 통해 본 발명에 의한 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 저온 인성이 우수한 고강도 후판을 더 상세하게 설명한다.
강종 | C | Si | Mn | P | S | Al | Ni | Cu | Cr | Ti | V | Nb | N | Ceq | Pcm |
본 발명강종1 | 0.07 | 0.25 | 1.50 | 0.011 | 0.002 | 0.25 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.012 | - | 0.03 | 0.003 | 0.354 | 0.166 |
본 발명 강종2 | 0.065 | 0.25 | 1.65 | 0.012 | 0.003 | 0.25 | - | - | - | 0.012 | 0.05 | 0.03 | 0.003 | 0.344 | 0.168 |
비교강종1 | 0.15 | 0.35 | 1.10 | 0.015 | 0.004 | 0.25 | - | - | - | - | - | - | - | 0.348 | 0.217 |
비교강종2 | 0.07 | 0.25 | 1.50 | 0.012 | 0.003 | 0.25 | - | - | - | 0.012 | - | - | - | 0.364 | 0.169 |
상기 표 1은 본 발명의 조성비에 만족하는 본 발명강종1, 본 발명강종2 및 본 발명의 조성비를 만족하지 않는 비교강종1, 비교강종2의 조성비를 나타내고 있다.
상기 표 1을 참고하면, 본 발명강종1은, 중량비로 탄소(C) 0.07 중량%, 규소(Si) 0.25 중량%, 망간(Mn) 1.50 중량%, 인(P) 0.011 중량%, 황(S) 0.002 중량%, 알루미늄(Al) 0.25 중량%, 크롬(Cr) 0.10 중량%, 티타늄(Ti) 0.012 중량%, 탄소당량(Ceq) 0.354 및 용접균열감성지수(Pcm) 0.166을 만족하며 잔부 철(Fe) 및 구리(Cu)+니켈(Ni)+니오브(Nb)+질소(N), 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬래브이다.
또한, 본 발명강종2는, 중량비로 탄소(C) 0.065 중량%, 규소(Si) 0.25 중량%, 망간(Mn) 1.65 중량%, 인(P) 0.012 중량%, 황(S) 0.003 중량%, 알루미늄(Al) 0.25 중량%, 티타늄(Ti) 0.012 중량%, 탄소당량(Ceq) 0.344 및 용접균열감성지수(Pcm) 0.168을 만족하며 잔부 철(Fe) 및 니오브(Nb)+바나듐(V)+질소(N), 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬래브이다.
이에 반해 비교강종1은, 중량비로 탄소(C) 0.15 중량%, 규소(Si) 0.35 중량%, 망간(Mn) 1.10 중량%, 인(P) 0.015 중량%, 황(S) 0.004 중량%, 알루미늄(Al) 0.25 중량%, 탄소당량(Ceq) 0.348 및 용접균열감성지수(Pcm) 0.217을 만족하며 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬래브이다.
또한, 비교강종2는, 중량비로 탄소(C) 0.07 중량%, 규소(Si) 0.25 중량%, 망간(Mn) 1.50 중량%, 인(P) 0.012 중량%, 황(S) 0.003 중량%, 알루미늄(Al) 0.25 중량%, 티타늄(Ti) 0.012 중량%, 탄소당량(Ceq) 0.364 및 용접균열감성지수(Pcm) 0.169를 만족하며 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬래브이다.
상기 본 발명강종1, 상기 본 발명강종2, 상기 비교강종1, 상기 비교강종2로 본 발명에 따른 압연 공정인 재결정역 압연과 2상역구간 압연에 의한 실시예1 내지 실시예4, 재결정역 압연과 미재결정역 압연에 의한 비교예1 내지 비교예6을 하기의 표 2에서 나타내고 있다.
구분 | 강종 | 재가열온도(℃) | 재결정역압하율(%) | 미재결정역압하율(%) | 2상역누적압하율(%) | 냉각종료 온도(℃) |
냉각속도 (℃/s) |
실시예1 | 본 발명강종1 | 1140 | 59 | - | 71 | 420 | 27 |
실시예2 | 본 발명강종1 | 1135 | 69 | - | 71 | 450 | 29 |
실시예3 | 본 발명강종2 | 1125 | 75 | - | 49 | 480 | 21 |
실시예4 | 본 발명강종2 | 1125 | 84 | - | 50 | 430 | 24 |
비교예1 | 본 발명강종1 | 1142 | 60 | 75 | - | 425 | 30 |
비교예2 | 본 발명강종2 | 1099 | 46 | 75 | - | 476 | 28 |
비교예3 | 본 발명강종2 | 1139 | 58 | 75 | - | 380 | 32 |
비교예4 | 비교강종1 | 1119 | 69 | 75 | - | 596 | 25 |
비교예5 | 비교강종1 | 1134 | 59 | 75 | - | 600 | 30 |
비교예6 | 비교강종2 | 1120 | 44 | 75 | - | 423 | 28 |
상기 실시예1은 본 발명강종1의 슬라브를 1140℃로 가열하고 압하율 59%를 가지도록 재결정역 압연하고, 냉각 후 2상역 구간 압연으로 누적 71% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 27℃/s로 420℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 실시예2는 본 발명강종1의 슬라브를 1135℃로 가열하고 압하율 69%를 가지도록 재결정역 압연하고, 냉각 후 2상역 구간 압연으로 누적 71% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 29℃/s로 450℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 실시예3은 본 발명강종2의 슬라브를 1125℃로 가열하고 압하율 75%를 가지도록 재결정역 압연하고, 냉각 후 2상역 구간 압연으로 누적 49% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 21℃/s로 480℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 실시예4는 본 발명강종1의 슬라브를 1125℃로 가열하고 압하율 84%를 가지도록 재결정역 압연하고, 냉각 후 2상역 구간 압연으로 누적 50% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 24℃/s로 430℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 비교예1은 본 발명강종1의 슬라브를 1142℃로 가열하고 압하율 60%를 가지도록 재결정역 압연하고, 미재결정역으로 75% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 30℃/s로 425℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 비교예2는 본 발명강종2의 슬라브를 1099℃로 가열하고 압하율 46%를 가지도록 재결정역 압연하고, 미재결정역으로 75% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 28℃/s로 476℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 비교예3은 본 발명강종2의 슬라브를 1139℃로 가열하고 압하율 58%를 가지도록 재결정역 압연하고, 미재결정역으로 75% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 32℃/s로 380℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 비교예4는 비교강종1의 슬라브를 1119℃로 가열하고 압하율 69%를 가지도록 재결정역 압연하고, 미재결정역으로 75% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 25℃/s로 596℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉한 예이다.
상기 비교예5는 비교강종1의 슬라브를 1134℃로 가열하고 압하율 59%를 가지도록 재결정역 압연하고, 미재결정역으로 75% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 30℃/s로 600℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 비교예6은 비교강종2의 슬라브를 1120℃로 가열하고 압하율 44%를 가지도록 재결정역 압연하고, 미재결정역으로 75% 압하율을 가지도록 압연한 후 냉각속도 28℃/s로 423℃까지 가속 냉각하여 냉각 종료 후 공냉하여 제조된 후강판이다.
상기 본 발명의 실시예1 내지 실시예4 및 비교예1 내지 비교예6의 각 후강판의 항복강도(YP0.5), 인장강도(TS), 항복비(YR), 온도(0℃, -20℃, -40℃)에 따른 DWTT 파면율(SA)은 하기의 표 3에서 확인된다.
구분 | YP0 .5(MPa) | TS(MPa) | YR(%) | DWTT SA%(%) | ||
0℃ | -20℃ | -40℃ | ||||
실시예1 | 534 | 642 | 83 | 95 | 97 | 91 |
실시예2 | 537 | 640 | 84 | 98 | 92 | 91 |
실시예3 | 462 | 605 | 76 | 100 | 95 | 73 |
실시예4 | 481 | 618 | 78 | 100 | 100 | 95 |
비교예1 | 529 | 624 | 85 | 93 | 81 | 53 |
비교예2 | 517 | 576 | 90 | 78 | 77 | 55 |
비교예3 | 517 | 608 | 85 | 90 | 84 | 60 |
비교예4 | 383 | 534 | 72 | 38 | 15 | 10 |
비교예5 | 367 | 516 | 71 | 60 | 25 | 12 |
비교예6 | 515.5 | 635 | 81 | 86 | 81 | 69 |
상기 표 3에서 본 발명의 실시예1 내지 실시예4는 최소 항복강도 415MPa급 이상을 가지며, -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상으로 저온 인성인 것을 확인 할 수 있다. 또한, -40℃ 이하의 초극한에서도 DWTT 연성파면율 70% 이상을 만족함을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예1 내지 실시예4는 항복비가 85% 이내의 고항복 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 상기 비교예1 내지 비교예3은 본 발명의 조성비에 해당되는 강종인 본 발명강종1의 슬라브 및 본 발명강종2의 슬라브를 이용한 비교예임에도 불구하고 -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상을 만족하지 못함을 확인할 수 있다.
또한, 상기 비교예4 및 비교예5는 -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 25% 이하로 저온 인성이 크게 낮고 항복강도도 415MPa에 크게 못미치는 것을 확인할 수 있다.
또한 비교예6은 항복강도 415MPa급 이상을 가지나 -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 미만인 것을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 최소 항복강도 415MPa급 이상을 가지며, -20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상으로 저온 인성이 크게 향상된 강판을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 -20℃ 이하에서 극한의 조건에서 인성과 강도를 동시에 만족시켜 극한지역에서 사용되는 라인 파이프용 강판을 제공할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
S100 : 가열하는 단계
S200 : 제어 압하율 50% 이상 압연하는 단계
S210 : Ar3 온도로 냉각하는 단계
S300 : 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 단계
S200 : 제어 압하율 50% 이상 압연하는 단계
S210 : Ar3 온도로 냉각하는 단계
S300 : 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 단계
Claims (10)
- 중량%로 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1~0.4 중량%, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Mn : 1.2 ~ 1.9 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.02 중량%, Nb : 0.03 ~ 0.05 중량%, P : 0 초과 0.015 중량% 이하, S : 0 초과 0.003 중량% 이하, N : 0.001 ~ 0.005 중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한 슬라브를 1100 ~ 1200℃에서 가열 후 재결정역 제어 압하율 50% 이상 압연 또는 2상역 구간에서 20% 이상 압연 한 다음 냉각종료 온도를 350 ~ 500℃까지 20 ~ 30℃/s로 가속 냉각한 후 공냉하는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 슬라브는, 중량%로 Cr : 0 초과 0.20 중량% 이하, Cu : 0 초과 0.20 중량% 이하, Ni : 0 초과 0.2 중량% 이하, V : 0.02 ~ 0.06 중량% 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연한 후 미재결정역 압연을 제외하고 상기 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
가열된 상기 슬라브를 재결정역 구간에서 제어 압하율 50% 이상 압연하고, 상기 슬라브를 Ar3 온도로 냉각한 후 상기 2상역 구간에서 20% 이상 압연하는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 슬라브를 Ar3 온도로 냉각하는 단계는, 냉각수를 분사하여 냉각속도 20 ~ 30℃/s로 냉각하는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판.
- 청구항 6에 있어서,
최소 항복강도가 415MPa인 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판. - 청구항 6에 있어서,
-20℃ 이하에서 DWTT 연성파면율 85% 이상인 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판. - 청구항 6에 있어서,
-40℃ 이하의 초극한에서도 DWTT 연성파면율 70% 이상인 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판. - 청구항 6에 있어서,
항복비가 85% 이내의 고항복 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후판.
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