KR20160131106A

KR20160131106A - 열간 압연 선재

Info

Publication number: KR20160131106A
Application number: KR1020167028162A
Authority: KR
Inventors: 쇼 다카야마; 도모카즈 마스다; 나오 요시하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-11-15
Also published as: EP3133182A4; KR20180112868A; CN106164316A; JP2015212412A; EP3133182A1; BR112016024110A2; CN106164316B; WO2015159650A1

Abstract

고강도이고, 내SSC성이 우수한 열간 압연 선재를 제공한다.　질량%로, C: 0.20∼0.5%, Si: 0.05∼0.3%, Mn: 0.3∼1.5%, Al: 0.001∼0.1%, P: 0% 초과 0.01% 이하, 및 S: 0% 초과 0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 열간 압연 선재이며, 해당 열간 압연 선재에 포함되는 S량을 전자선 마이크로애널라이저를 이용해서 200μm 간격으로 300개소 이상 측정하고, S량의 평균값 S_ave(질량%)에 대한 S량의 최대값 S_max(질량%)를 편석도(S_max/S_ave)로 했을 때, 해당 편석도가 30 이하인 열간 압연 선재.

Description

열간 압연 선재{HOT-ROLLED WIRE}

본 발명은 강선의 제조에 이용하는 열간 압연 선재에 관한 것이다. 상세하게는, 황화수소를 포함하는 사워 환경에서 이용되는 부품 또는 플렉시블 라이저 등의 보강재로서 이용되는 강선을 제조하기 위해서 이용하는 열간 압연 선재에 관한 것이다.

석유의 수요는 근년 더욱 더 증대하고 있어, 해저 유전의 개발이 행해지고 있다. 유전 개발에서는, 원유를 퍼 올리기 위해서, 예를 들면, 플렉시블 라이저가 이용된다. 플렉시블 라이저는 수지제의 파이프와 강선을 이용해서 제조되고, 강선은 수지제의 파이프의 보강재로서 이용된다. 유전은 황화수소를 포함하는 사워 환경하가 되기 때문에, 상기 강선에는, 고강도이고, 또한 황화물 응력 부식 균열(Sulfide stress cracking; SSC)이 억제되는 특성(이하, 내SSC성이라고 하는 경우가 있음)이 요구된다. 그 때문에, 이 강선의 소재가 되는 열간 압연 선재에도 고강도이고, 내SSC성이 우수할 것이 요구된다.

내SSC성이 우수한 고강도 강재를 제공하는 기술로서는, 특허문헌 1이 알려져 있다. 이 문헌에 개시되어 있는 강재는, 질량%로, C: 0.25∼0.35%, Si: 0.10∼0.30%, Mn: 0.8% 이하, P: 0.010% 이하, S: 0.003% 이하, Al: 0.003∼0.1%, N: 0.0040% 이하, Cr: 0.5∼0.7%, Mo: 0.5∼1.0%, Cu: 0.05∼0.8%, Ti: 0.015∼0.030%, Nb: 0.005∼0.025%, V: 0.05∼0.10%, B: 0.0005∼0.0015%를 포함하고, 또한 P, Ti, N을 P/유효 Ti량<1.6을 만족하도록 조정해서 함유하며, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 구 오스테나이트립의 평균 입경이 12μm 이하이고, Mo 편석도가 1.5 이하이며, 구 오스테나이트립의 평균 입경이 12μm 이하인 템퍼링 마텐자이트상으로 이루어지는 조직을 갖고 있다.

상기 문헌에는, 상기 고강도 강재의 제조 방법으로서, 상기 성분 조성을 만족하는 강 소재에, 가열 온도: 1200℃ 초과∼1270℃ 미만 범위의 온도에서 30min 이내의 시간 동안 유지하는 고온 가열 처리를 실시한 후, 상기 강 소재에 열간 가공을 실시해서 열연 강재로 하고, 이어서 해당 열연 강재에, 2회 이상의 담금질 처리를 실시한 후, 템퍼링 처리를 실시하는 데 있어서, 상기 담금질 처리를, 가열 온도: 850∼920℃ 범위의 온도에서 5∼10min간 유지한 후, 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 실온까지 급냉하는 처리로 하고, 상기 템퍼링 처리를, 600∼680℃ 범위의 온도에서 15∼30min 유지하는 처리로 하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허공개 2013-227611호 공보

상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 강재는, C, Cr, Mo, Nb 등의 합금 원소의 분포를 균일화해서 매크로 편석을 저감하고, 추가로 조대 개재물의 억제를 철저히 하는 것에 의해, 내SSC성을 유지하면서, 항복 강도(이하, YS라고 표기하는 경우가 있다. YS는 Yield Strength의 약칭이다.)가 120ksi(827MPa)급 이상인 고강도를 확보하는 것이다. 그러나, 근년의 요구 특성은 엄격해지고 있어, 추가적인 강도화와 내SSC성의 향상이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 주목하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 고강도이고, 내SSC성이 우수한 열간 압연 선재를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 열간 압연 선재의 강도를 높임과 더불어, 내SSC성을 한층 개선하기 위해서, 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 열간 압연 선재의 성분 조성을 적절히 제어한 뒤에, 선재 내부에 발생하는 S의 편석을 저감하면, 강도를 확보한 뒤에, 내SSC성을 개선할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 즉, S는 결정립계에 편석되기 쉽고, S의 편석에 의해 입계 강도가 저하되기 때문에, 수소에 의한 취화가 진행되면, 입계 파단을 일으키기 쉬워진다. 그 결과, 내SSC성이 저하된다고 생각된다.

그리고 본 발명자들이 더 검토를 거듭한 결과, S량의 평균값 S_ave(질량%)와 S량의 최대값 S_max(질량%)에 기초해서 산출되는 편석도(S_max/S_ave)를 30 이하로 하면, 고강도이고, 내SSC성이 우수한 열간 압연 선재를 제공할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.

즉, 상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 열간 압연 선재는, 질량%로, C: 0.20∼0.5%, Si: 0.05∼0.3%, Mn: 0.3∼1.5%, Al: 0.001∼0.1%, P: 0% 초과 0.01% 이하, 및 S: 0% 초과 0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이다. 그리고, 해당 열간 압연 선재에 포함되는 S량을 전자선 마이크로애널라이저를 이용해서 200μm 간격으로 300개소 이상 측정하고, S량의 평균값 S_ave(질량%)에 대한 S량의 최대값 S_max(질량%)를 편석도(S_max/S_ave)로 했을 때, 해당 편석도가 30 이하를 만족한다는 점에 요지를 갖고 있다.

상기 열간 압연 선재는, 다른 원소로서, 질량%로,

(a) Cr: 0% 초과 1% 이하, 및 B: 0% 초과 0.01% 이하 중 적어도 1종,

(b) Ni: 0% 초과 0.5% 이하, 및 Cu: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,

(c) Ti: 0% 초과 0.1% 이하, 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,

(d) Mo: 0% 초과 1.5% 이하,

(e) Nb: 0% 초과 0.1% 이하,

등을 추가로 포함해도 된다.

본 발명에 의하면, 열간 압연 선재의 성분 조성을 적절히 제어한 뒤에, 선재 내부에 발생하는 S의 편석을 저감하고 있기 때문에, 고강도이고, 내SSC성이 우수한 열간 압연 선재를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 열간 압연 선재는, S의 편석도가 30 이하이고, 28 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 27 이하이며, 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

상기 편석도란, 상기 열간 압연 선재에 포함되는 S량을 전자선 마이크로애널라이저를 이용해서 200μm 간격으로 300개소 이상 측정하고, S량의 평균값을 S_ave(질량%), S량의 최대값을 S_max(질량%)로 했을 때, S량의 평균값 S_ave에 대한 S량의 최대값 S_max의 비를 의미한다. 따라서, S의 편석이 확인되지 않는 경우는, S량의 평균값 S_ave(질량%)와 S량의 최대값 S_max(질량%)는 동등해지기 때문에, 편석도(S_max/S_ave)는 1이 된다.

상기 열간 압연 선재에 포함되는 S량은, 열간 압연 선재의 중심을 포함하여 표층을 향해 원소 매핑을 행해서 측정하면 되고, 중심 또는 표층으로 치우치지 않도록 측정하면 된다.

본 발명의 열간 압연 선재는, 상기 편석도가 30 이하를 만족함과 더불어, 그의 성분 조성도 적절히 제어할 필요가 있다. 즉, 본 발명의 열간 압연 선재는, 질량%로, C: 0.20∼0.5%, Si: 0.05∼0.3%, Mn: 0.3∼1.5%, Al: 0.001∼0.1%, P: 0% 초과 0.01% 이하, 및 S: 0% 초과 0.01% 이하를 포함하고 있다.

C는 선재의 강도를 확보하기 위해서 필요한 원소이며, 0.20% 이상 함유한다. C량은, 바람직하게는 0.22% 이상, 보다 바람직하게는 0.23% 이상이다. 그러나, C량이 0.5%를 초과하면, S의 편석이 조장되어, 내SSC성이 저하된다. 따라서 C량은, 0.5% 이하로 하고, 바람직하게는 0.48% 이하, 보다 바람직하게는 0.47% 이하이다.

Si는 탈산 및 고용 강화를 위해서 필요한 원소이며, 0.05% 이상으로 한다. Si량은, 바람직하게는 0.06% 이상, 보다 바람직하게는 0.07% 이상이다. 그러나, Si량이 증가함에 따라, S가 편석되어서, 수소 취화를 일으키기 쉽게 되어, 내SSC성이 저하된다. 따라서 Si량은, 0.3% 이하로 한다. Si량은, 바람직하게는 0.27% 이하, 보다 바람직하게는 0.25% 이하이다.

Mn은 담금질성을 향상시키고, 선재의 강도를 높이는 원소이며, 0.3% 이상 함유시킬 필요가 있다. Mn량은, 바람직하게는 0.4% 이상, 보다 바람직하게는 0.45% 이상이다. 그러나, Mn량이 과잉이 되면, 불순물 원소, 특히 S의 편석을 조장한다. 또한, 강도가 지나치게 높아져서 경도가 높아져, 내SSC성이 저하된다. 따라서 Mn량은, 1.5% 이하로 하고, 바람직하게는 1.40% 이하, 보다 바람직하게는 1.30% 이하이다.

Al은 Si와 마찬가지로, 탈산을 위해서 첨가하는 원소이며, 0.001% 이상 함유시킨다. Al량은, 바람직하게는 0.003% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.005% 이상이다. 그러나, Al량이 0.1%를 초과하면, 선재의 인성이 저하된다. 따라서 Al량은, 0.1% 이하로 한다. Al량은, 바람직하게는 0.09% 이하, 보다 바람직하게는 0.08% 이하이다.

P는 결정립계에 편석되어서, 입계 강도를 저하시켜, 수소에 의한 입계 파단을 일으키기 쉽게 하는 원소이다. 따라서 P량은, 0.01% 이하로 한다. P량은, 바람직하게는 0.009% 이하, 보다 바람직하게는 0.008% 이하이다. P량은, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, P량을 0.0001% 미만으로 하기 위해서는 고비용이 되기 때문에, 바람직하게는 0.0001% 이상이면 된다.

S는 결정립계나 선재의 중심부에 편석되어서, 입계 강도를 저하시켜, 수소에 의한 입계 파단을 일으키기 쉽게 하는 원소이다. 특히, 황화수소를 포함하는 사워 환경하에서는, 수소는 선재로 침입하기 쉬워지기 때문에, 내SSC성이 저하된다. 따라서 S량은, 0.01% 이하로 한다. S량은, 바람직하게는 0.009% 이하, 보다 바람직하게는 0.008% 이하이다. S량은, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, S량을 0.0001% 미만으로 하기 위해서는 고비용이 되기 때문에, 바람직하게는 0.0001% 이상이면 된다.

본 발명에 따른 열간 압연 선재의 성분 조성은 상기한 바와 같고, 잔부는 철 및 불가피 불순물이다. 상기 선재는, 다른 원소로서,

(a) Cr: 0% 초과 1% 이하, 및 B: 0% 초과 0.01% 이하 중 적어도 1종,

(c) Ti: 0% 초과 0.1% 이하, 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,

(d) Mo: 0% 초과 1.5% 이하,

(e) Nb: 0% 초과 0.1% 이하

등을 추가로 함유해도 된다.

(a) Cr 및 B는 담금질성을 높이고, 선재의 강도를 높이기 위해서 유효하게 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cr은 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.3% 이상이다. 그러나, Cr이 과잉이 되면, 선재의 표면에 피트가 형성되어서, 수소 취화에 의한 파단을 일으키기 쉬워져, 내SSC성이 열화된다. 따라서, Cr은 1% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.95% 이하, 더 바람직하게는 0.9% 이하이다.

B는 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0007% 이상, 더 바람직하게는 0.001% 이상이다. 그러나, B가 과잉이 되면, 열간 압연 시에 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, B는 0.01% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.008% 이하, 더 바람직하게는 0.007% 이하이다. 한편, Cr 및 B는 단독으로 이용해도 되고, 병용해도 된다.

(b) Ni 및 Cu는 선재의 표면에 피막을 형성해서, 수소의 침입을 방지하여, 내SSC성을 향상시키는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ni는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.12% 이상이다. 그러나, Ni가 0.5%를 초과하면, 선재의 표면에 피트가 형성되어서, 수소 취화에 의한 파단을 일으키기 쉬워져, 내SSC성이 열화된다. 따라서, Ni는 0.5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.47% 이하, 더 바람직하게는 0.45% 이하이다.

Cu는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.12% 이상이다. 그러나, Cu를 0.5%를 초과해서 함유시켜도 첨가 효과는 포화되기 때문에, Cu는 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cu는 보다 바람직하게는 0.47% 이하, 더 바람직하게는 0.45% 이하이다. 한편, Ni 및 Cu는 단독으로 이용해도 되고, 병용해도 된다.

(c) Ti 및 V는 수소의 트랩 사이트를 형성하여, 내SSC성을 향상시키는 데 유효하게 작용하는 원소이다. 즉, Ti는 강 중의 C나 N과 결합해서, 수소의 트랩 사이트가 되는 TiC나 TiN, 또는 이들의 복합물을 형성하여, 내SSC성을 개선하는 원소이다. 또한, Ti는 결정립을 미세화하여, 인성을 향상시키는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ti는 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01% 이상이며, 더 바람직하게는 0.015% 이상이다. 그러나, Ti가 과잉이 되면, 조대한 TiN이 생성되어, 수소 취화의 기점이 되기 때문에, Ti는 0.1% 이하인 것이 바람직하다. Ti는 보다 바람직하게는 0.095% 이하이고, 더 바람직하게는 0.09% 이하이다.

V는 강 중의 C와 결합해서, 수소의 트랩 사이트가 되는 미세한 VC를 형성하여, 내SSC성을 개선하는 원소이다. V량이 지나치게 적으면, VC를 석출시키기 위해서 시간이 걸려, 생산성이 저하되기 때문에, V는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. V는 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.15% 이상이다. 그러나, V가 과잉이 되면, 석출된 탄화물이 증대하여, 과잉 전위가 남기 쉽다. 전위는 수소 트랩 효과가 있기 때문에, 과잉 전위가 남으면 수소를 과잉으로 트랩하여, 파단의 기점이 된다. 따라서, V는 0.5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.45% 이하, 더 바람직하게는 0.4% 이하이다. 한편, Ti 및 V는 단독으로 이용해도 되고, 병용해도 된다.

(d) Mo는 S의 편석을 억제하고, 내SSC성의 향상에 유효하게 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.21% 이상, 특히 바람직하게는 0.22% 이상이다. 그러나, Mo가 과잉이 되면, 수소 흡장량이나 부식량이 증가하기 때문에, 오히려 내SSC성이 열화된다. 또한, 강재 비용의 앙등으로 이어진다. Mo는 1.5% 이하인 것이 바람직하다. Mo는 보다 바람직하게는 1.45% 이하, 더 바람직하게는 1.4% 이하, 특히 바람직하게는 1.3% 이하이다. Mo는 1% 이하여도 되고, 나아가서는 0.98% 이하여도 된다. Mo는 특히 0.95% 이하여도 되고, 0.7% 이하여도 된다.

(e) Nb는 결정립을 미세화하여, 인성을 향상시키는 원소이다. 또한 Nb는 내식성을 향상시키는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03% 이상, 더 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, Nb를 과잉으로 함유하면, 오히려 인성이 저하되는 경우가 있다. Nb는 0.1% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.095% 이하, 더 바람직하게는 0.085% 이하이다.

다음으로, 본 발명에 따른 열간 압연 선재를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 열간 압연 선재의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고 통상적 방법에 의해, 상기 성분 조성을 만족하는 강을 용제하고, 분괴 압연해서 얻어진 강편을 가열하고, 열간 압연하는 것에 의해 제조할 수 있다.

상기 강편의 가열 온도는, 예를 들면, 700∼1000℃로 하면 되고, 이 온도역에서 열간 압연을 행하면 된다.

상기 열간 압연은, 다수 스탠드의 조압연기, 중간 압연기, 및 마무리 압연기로 이루어지는 압연기를 이용해서 행하면 되고, 본 발명에서는, 조압연기에 있어서의 초기의 3패스에 있어서의 압연 변형의 합계를 0.3 이상으로 하는 것이 권장된다. 초기의 3패스란, 조압연기에 있어서의 최초의 3기의 압연기를 의미한다.

초기의 3패스에 있어서의 압연 변형의 합계를 0.3 이상으로 하는 것에 의해, 동적 재결정을 일으킬 수 있다. 그 결과, S를 균일하게 확산시킬 수 있어서, S의 편석을 저감할 수 있어, 내SSC성을 향상시킬 수 있다. 또한, 초기의 3패스에 있어서의 압연 변형의 합계가 0.3을 하회하면, 패스 수가 늘어나기 때문에, 고비용이 된다. 상기 압연 변형의 합계는, 0.4 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 이상이다. 상기 압연 변형의 합계의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 설비의 제약에 의해, 통상, 2.0 이하이다.

상기 압연 변형은, 열간 압연 전에 있어서의 강편의 단면적(mm²)을 S₀, 열간 압연 시에 있어서 초기의 3패스 종료 시점에서의 강편의 단면적(mm²)을 S로 했을 때, 하기 식(1)로 산출할 수 있다.

압연 변형=ln(S₀/S) ···(1)

열간 압연해서 얻어진 선재는, 담금질 템퍼링 등의 열처리를 행하여, 금속 조직을 마텐자이트로 하는 것이 바람직하다. 담금질은, 예를 들면, 850∼1000℃로 가열한 후, 실온까지 평균 냉각 속도 30℃/초 이상으로 냉각해서 행하면 된다. 평균 냉각 속도의 상한은, 예를 들면, 100℃/초이다. 템퍼링은, 예를 들면, 400∼650℃로 가열하면 된다.

상기 열처리는, 1회로 하면 되고, 열처리를 1회로 하는 것에 의해, 2회 이상의 담금질 처리를 행하고 있는 상기 특허문헌 1보다도 생산성을 향상시킬 수 있다.

열처리해서 얻어진 열간 압연 선재는, 황화수소를 포함하는 사워 환경에서 이용되는 부품 또는 플렉시블 라이저의 보강재와 같이, 내SSC성이 요구되는 강선을 제조하기 위한 소재로서 이용할 수 있다.

본원은 2014년 4월 18일에 출원된 일본 특허출원 제2014-086532호에 기초하는 우선권의 이익을 주장하는 것이다. 일본 특허출원 제2014-086532호의 명세서의 전체 내용이 본원에 참고를 위해 원용된다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 상기 및 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

하기 표 1에 나타내는 성분 조성의 강을 용제하고, 얻어진 용강을 주조하여, 강편을 제조했다. 해당 강의 잔부는 철 및 불가피 불순물이다. 얻어진 강편을 분괴 압연하고, 얻어진 빌렛을 열간 압연해서 선재를 제조했다. 열간 압연 전의 빌렛은 155mm×155mm의 각재이고, 열간 압연해서 선경이 φ11∼16mm인 선재를 제조했다. 열간 압연은, 초기의 3패스에 있어서의 압연 변형(ε)의 합계를 하기 표 2에 나타내는 바와 같이 제어했다. 압연 변형은, 열간 압연 전에 있어서의 빌렛의 단면적(mm²)을 S₀, 열간 압연 시에 있어서의 초기의 3패스 종료 시점에서의 빌렛의 단면적(mm²)을 S로 했을 때, 하기 식(1)로 산출할 수 있다.

압연 변형=ln(S₀/S) ···(1)

다음으로, 얻어진 선재에, 담금질, 템퍼링 처리를 실시해서 공시재를 얻었다. 담금질은 850∼1000℃로 가열하여, 이 온도역에서 5∼15분간 유지한 후, 평균 냉각 속도를 30℃/초 이상으로 하여 실온까지 냉각해서 행했다. 템퍼링은 400∼650℃의 온도역에서 50∼70분간 유지해서 행했다.

얻어진 공시재에 대해서, 금속 조직의 관찰, 및 S의 편석도를 측정했다.

(금속 조직의 관찰)

상기 공시재로부터 채취한 금속 조직 관찰용의 시험편을 마운트에 매설하고, 광학 현미경으로, 관찰 배율을 400배로 하여 금속 조직을 관찰했다. 그 결과, 어느 공시재도 금속 조직은 마텐자이트였다.

(S의 편석도)

전자선 마이크로애널라이저(Electron Probe Microanalyzer; EPMA)를 이용하고, 측정 원소를 S로 하여, 통상 중심부에서 편석을 일으키기 쉽기 때문에 공시재 중심을 포함하여 표면을 향해 원소 매핑을 행했다. 측정은 중심과 표층을 포함하여, 200μm 간격으로, 300개소 이상 측정했다. 특성 X선의 스펙트럼 강도에 기초해서 S량(질량%)을 산출하고, 평균값 S_ave(질량%)와 최대값 S_max(질량%)를 구했다. S량의 평균값 S_ave(질량%)에 대한 S량의 최대값 S_max(질량%)를 편석도(S_max/S_ave)로 하고, 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

다음으로, 얻어진 공시재로부터 JIS 14A호 시험편을 채취하고, JIS Z2241(2011년)에 기초해서 인장 시험을 행하여, 항복 강도(YS)를 측정했다. 항복 강도의 단위는 MPa이다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 본 발명에서는, 항복 강도가 900MPa 이상인 것을 고강도로 판정하여, 합격으로 했다.

다음으로, 얻어진 공시재의 내SSC성을 다음의 순서로 평가했다. 얻어진 공시재로부터, NACE TM0177에서 규정되는 Method A법용의 시험편을 채취하고, Method A법으로 공시재의 내SSC성을 평가했다. 내SSC성의 평가는, 얻어진 시험편을, NaCl을 5.0질량% 및 CH₃COOH를 0.5질량% 포함하는 Solution A에 침지하고, 상기 용액에 H₂S 가스를 포화시켜, 상기에서 측정한 항복 강도의 80%의 응력을 부여하고, 파단까지의 시간을 측정해서 행했다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 본 발명에서는, 파단 시간이 720시간 이상인 것을 합격으로 하여, 내SSC성이 우수하다고 평가했다.

표 1, 표 2로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. No. 2∼4, 11∼15, 17, 19∼23은 모두 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 예이다. 성분 조성 및 S의 편석도가 적절히 제어될 수 있기 때문에, 항복 강도가 900MPa 이상인 고강도이고, 더욱이 내SSC성을 개선할 수 있었다.

한편, No. 1, 5∼10, 16, 18은 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하지 않는 예이다. 이들 중, No. 1은 C가 지나치게 적었기 때문에, 항복 강도가 900MPa 미만이 되었다. No. 5, 16은 초기 3패스에 있어서 도입되는 압연 변형이 0.3을 하회했기 때문에, S가 편석된 예이다. S의 편석도가 30을 초과했기 때문에, 내SSC성을 개선할 수 없었다. No. 6은 Si를 과잉으로 함유하고, S의 편석도가 30을 초과했기 때문에, 내SSC성을 개선할 수 없었다. No. 7은 Mn을 과잉으로 함유하고, S의 편석도가 30을 초과했기 때문에, 내SSC성을 개선할 수 없었다. No. 8은 S를 과잉으로 함유하고, S의 편석도가 30을 초과했기 때문에, 내SSC성을 개선할 수 없었다. No. 9는 Si가 지나치게 적었기 때문에, 고용 강화가 불충분해져, 항복 강도가 900MPa 미만이 되었다. No. 10은 Mn이 지나치게 적었기 때문에, 담금질성이 불충분해져, 항복 강도가 900MPa 미만이 되었다. No. 18은 C를 과잉으로 함유하고, S의 편석도가 30을 초과했기 때문에, 내SSC성을 개선할 수 없었다.

Claims

질량%로,
C: 0.20∼0.5%,
Si: 0.05∼0.3%,
Mn: 0.3∼1.5%,
Al: 0.001∼0.1%,
P: 0% 초과 0.01% 이하, 및
S: 0% 초과 0.01% 이하를 함유하고,
잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 열간 압연 선재이며,
해당 열간 압연 선재에 포함되는 S량을 전자선 마이크로애널라이저를 이용해서 200μm 간격으로 300개소 이상 측정하고, S량의 평균값 S_ave(질량%)에 대한 S량의 최대값 S_max(질량%)를 편석도(S_max/S_ave)로 했을 때,
해당 편석도가 30 이하인 것을 특징으로 하는 열간 압연 선재.
제 1 항에 있어서,
다른 원소로서, 질량%로, 이하의 (a)∼(e) 중 어느 것에 속하는 1종 이상을 추가로 함유하는 열간 압연 선재.
(a) Cr: 0% 초과 1% 이하, 및 B: 0% 초과 0.01% 이하 중 적어도 1종.
(b) Ni: 0% 초과 0.5% 이하, 및 Cu: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종.
(c) Ti: 0% 초과 0.1% 이하, 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종.
(d) Mo: 0% 초과 1.5% 이하.
(e) Nb: 0% 초과 0.1% 이하.