KR20200040268A - 저온 압력 용기용 강 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

저온 압력 용기용 강으로서, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08％, Si 0.10-0.35％, Mn 0.3-0.8％, Ni 7.0-12.0％, N≤0.005％, Al 0.015-0.05％, Nb 0.1-0.3％, Ca 및/또는 Mg 0.001-0.005％, 임의로 선택한 V 및/또는 Ti 0.1-0.3％;이며, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다. 상기 저온 압력 용기용 강의 제조 방법은, (1) 제련: 전로 제련 후 LF+RH정련; (2) 연속 주조; (3) 열간 압연; (4) 담금질 열처리; (5) 템퍼링(tempering) 처리; 단계를 포함한다. 상기 저온 압력 용기용 강은 저온 충격 인성이 높다.

Description

저온 압력 용기용 강 및 그 제조 방법
본 발명은 강 및 강의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 저온 압력 용기에 사용되는 니켈을 함유하는 강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
9% Ni강은 Ni 원소의 함량이 약 9% 인 저탄소강을 가리키는데, 미국International Nickel Corporation사의 제품 연구 시험실에서 최초로 연구되었으며, 최저 사용 온도가 -196°C에 도달한다. 1952년, 최초의 9% Ni강 저장 탱크가 미국에서 사용에 투입되었다. 일본은 1969년에 일본 국내 최초의 천연 가스 저온 저장 탱크를 건설하였고, 상기 천연 가스 저온 저장 탱크의 최대 용량이 현재 20Хl04 m3에 도달한다. 천연 가스 확정 매장량이 증가함에 따라, 중국 정부는 천연 가스의 개발 및 활용, 저온 저장 장비의 설계 및 건설에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있다. 1980 년대에 대경 에틸렌 공사 시에 9% Ni강 에틸렌 구형 탱크를 최초로 성공적으로 건설하였다. 2004년, 중국 최초의 대형 저온 액화 천연 가스 사업인 광동 천연 가스 공사가 착공되었고, 단일 탱크의 용적이 16Х104 m3에 도달한다. 지금까지, 천연 가스 설비에 9％Ni강을 적용한 역사는 60년이 넘다. 9% Ni 강은 뛰어난 저온 인성과 용접 성능을 갖기 때문에, 국제적으로 저온 장비 분야에 널리 사용되는 강의 종류가 되었다.
9% Ni 강의 저온 기계적 성질은 주로 화학적 조성, 특히 원소 Ni 및 C의 함량에 의해 결정된다. 또한 강의 인성은 강의 순도 및 미세조직에 의해 결정된다.
9% Ni 강의 생산에는 연속 주조의 제철 공정이 사용되는데, 주조 공정 중의 야금 처리, 진공 탈기 공정 및 고순도는 철강의 저온 인성을 향상시키는데 매우 중요한 역할을 한다. P 및 S와 같은 불순물 원소가 존재하면 강의 저온 인성을 저하시키기 때문에, 반드시 P 및 S와 같은 불순물 원소의 함량을 낮은 수준으로 엄격히 제어해야 한다.
일본은 1977 년에 9% Ni 강을 JIS 표준에 포함시켰다. 같은 해에 미국도 9% Ni 강을 ASME 및 ASTM 표준에 포함시켰다. 각 주요 산업 국가의 9% Ni 강의 코드, 화학적 조성 및 기계적 성질은 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같다.
종래 기술에서 관련된 전형적인 강종(steel grade)의 화학적 조성(wt%)
국가 표준 C Si Mn S P Ni Al
미국 ASTM A 553 ≤0.13 0.15-0.30 ≤0.9 ≤0.04 ≤0.035 8.5-9.5 ≥0.015
미국 ASTM A 553 ≤0.13 0.15-0.45 ≤0.98 ≤0.04 ≤0.035 8.4-9.6 ≥0.015
독일 VDEh680X8Ni9 ≤0.1 0.10-0.35 0.3-0.8 ≤0.035 ≤0.035 8.5-9.5 ≥0.015
일본 JIS G 3127SL9N 590 ≤0.12 ≤0.30 ≤0.90 ≤0.025 ≤0.025 8.5-9.5 ≥0.015
영국 EN10028-4 ≤0.10 ≤0.35 0.3-0.8 ≤0.005 ≤0.015 8.5-9.5 ≥0.015
중국 GB3531-2014 ≤0.08 0.15-0.35 0.3-0.8 ≤0.004 ≤0.008 8.5-10.0 ≥0.015
종래 기술에서 관련된 전형적인 강종의 기계적 성질
국가 항복 강도
Rel(MPa)		 인장 강도
Rm(MPa)		 신장률(%) -196℃에서 충격 인성(J)
미국 ≥585 690-825 20 ≥100
미국 ≥585 690-825 18 ≥100
독일 490 637-833 18 ≥100
일본 ≥590 690-830 20 ≥100
영국 ≥590 690-830 20 ≥100
중국 ≥575 680-820 20 ≥100
표 1 및 표 2로부터 알 수 있다시피, 종래 기술의 저온 압력 용기용 강은 갈수록 높아지고 있는 사용 및 제조 요구를 충족시키지 못한다. 이를 감안하여, 기계적 성질과 저온 충격 인성이 종래 기술에 비해 더욱 향상되고 생산 원가가 더욱 낮은 저온 압력 용기용 강이 기대되고 있다.
본 발명은 미세 합금을 첨가하는 설계를 통해 Ni 등과 같은 대량의 고가의 원소를 첨가할 필요가 없이 단지 적절한 량의 Nb, Ca 및/또는 Mg 원소 및 임의로 선택한 V 및/또는 Ti를 첨가하고 총산소함량을 낮은 수준으로 제어함으로써 높은 강도, 우수한 성형 성능 및 저온 충격 인성을 갖고 철강 재료의 원가가 종래 기술에 비해 더욱 저렴한 저온 압력 용기용 강을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적에 따라, 본 발명은 저온 압력 용기용 강을 제공하는 바, 상기 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0-0.005%, Ca 0-0.005％, V 0-0.3% 및 Ti 0-0.3％이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며; Ca와 Mg의 질량 백분율의 합은 0.001-0.005％이다.
일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 단지 Ca 및 Mg 중의 적어도 한 가지 또는 두 가지를 함유하고 V 및 Ti를 함유하지 않는다. 이들 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ca 및/또는 Mg 0.001-0.005%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ti 중의 적어도 한 가지 또는 두 가지를 더 함유하고, V와 Ti의 질량 백분율의 합은 0.1-0.3％ 범위에 속한다. 따라서, 이들 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 및/또는 Ti 0.1-0.3%, Ca 및/또는 Mg 0.001-0.005%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ca를 함유하고, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005%이며; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다. 일부 실시방안에서, 상기 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.06%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005%이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 Ti 및 Mg를 함유하고, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ti 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005%이며; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 단지 Mg만 함유하고 Ca, Ti 및 V를 함유하지 않으며, 화학 원소의 질량 백분율은 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005%(바람직하게는 0.001-0.003％)이고; 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
종래 기술과 비교하면, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 적절한 량의 Nb를 첨가하여 Nb(C,N)를 형성함으로써, 강도를 높이고 충격 인성을 개선하기에 유리하며; 또한, Ca 및/또는 Mg 및 선택적으로 V 및/또는 Ti를 첨가함으로써 강의 저온 충격 인성을 현저하게 개선함과 동시에 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.
또한, 본 기술 방안에서, 상기 저온 압력 용기용 강의 미세조직의 진화는 다음과 같다. 즉, 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지, 모두 오스테나이트 조직이다. 열간 압연 후, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이다. 여기서, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있기에, 모재의 인성을 대폭 개선할 수 있고 내저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다.
본 발명의 저온 압력 용기용 강의 각 화학 원소의 설계 원리는 다음과 같다.
C: 일반적으로 C의 질량 백분율은 주로 탄화물의 석출량과 석출 온도 범위에 영향을 미친다. 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 탄소는 일정한 강화 작용을 가지고, C의 질량 백분율을 비교적 낮은 수준으로 제어하면 강의 충격 인성을 개선하기에 유리하다. 또한, 탄소의 질량 백분율이 너무 높으면 재료의 내식성을 감소시킬 수 있다. 기계적 성질과 충격 인성의 균형을 위해, C의 질량 백분율을 0.02-0.08%로 제어할 수 있다. 일부 실시방안에서, C의 질량 백분율을 0.02-0.06％로 제어한다.
Si: Si는 강의 강도를 향상시킬 수 있지만, 강의 성형성과 인성에 불리하다. 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서는 Si의 질량 백분율을 0.10-0.35%로 제어하며, 바람직하게는 0.10-0.30％로 제어한다.
Mn: Mn은 오스테나이트 원소로서, 니켈계 내식 합금에서 S의 유해한 영향을 억제하고 열가소성을 개선할 수 있다. 다만, Mn의 질량 백분율이 너무 높으면 내식성을 확보하기에 불리하다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 기계적 성질 및 내식성을 종합적으로 고려하여 M의 질량 백분율을 0.3～0.8%로 한정하며, 바람직하게는 0.35-0.7%로 한정한다.
Ni: Ni은 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 주요한 원소로서, 오스테나이트 상 안정성이 우수하고 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 기계적 성질 및 충격 인성을 개선할 수 있다. Ni이 증가함에 따라 고온에서의 인장 강도가 점차적으로 증가되는데, 이는 Ni의 질량 백분율이 낮을 때 대부분이 오스테나이트에 고체로 용해됨으로써 오스테나이트 상 영역을 확장하고 재결정 온도를 증가시켜 합금의 기계적 성질이 향상되었기 때문이다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 Ni의 질량 백분율은 7.0-12.0%로 한정되며, 바람직하게는 7.5～10.5％로 한정된다.
N: N은 안정한 오스테나이트 원소이다. N의 질량 백분율을 낮은 수준으로 제어하면, 저온 압력 용기용 강의 충격 인성을 개선하기에 유리하다. 또한, 질소의 질량 백분율이 높으면, 강의 인성 및 가단성을 감소시킬 뿐만 아니라, 강의 열 가공성도 저하시킨다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 N의 질량 백분율은 N≤0.005%로 한정된다.
Al: 본 발명의 기술 방안에서는 주로 Al를 통해 강의 산소함량을 제어함으로써 전위거동에 영향을 미쳐 합금을 강화한다. Al의 질량 백분율을 증가시키면 용해 온도 및 크리프 강도를 현저하게 증가시킬 수 있지만, Al의 질량 백분율이 너무 높으면 강의 가소성을 저하시킬 수 있다. 또한, Al를 첨가하면 강의 신장 및 변형 특성이 개선되어 강의 가공성을 개선하기에 유리하다. 다만, 질량 백분율이 0.05%을 초과하는 Al함량은 강의 충격 인성을 저하시킨다. 상기와 같은 내용을 감안하여, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 Al의 질량 백분율은 0.015-0.05%로 한정되며, 바람직하게는 0.02-0.04％로 한정된다.
Nb: Nb은 흔히 사용되는 고용 강화(Solid-solution strengthening) 원소 중의 하나이다. Nb의 원자 반경은 Ni, Co, Fe원자보다 15~18% 크다. 또한, Nb는 매우 강력한 탄질화물 형성 원소로서, 탄소, 질소와 결합되어 Nb(C,N)를 형성하므로 강도와 충격 인성을 향상시키는데 유리하다. 이와 동시에, 탄소와 질소는 일정한 강화작용을 가지며, 강 중의 일부분 Nb는 Nb(C,N)를 형성하여 오스테나이트 상 매트릭스를 강화하고 오스테나이트 결정입자를 미세화하며 오스테나이트 입자 간의 경계를 강화함으로써, 저온 압력 용기용 강의 저온 충격 인성을 개선하기에 유리하다. 따라서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서 Nb의 질량 백분율은 0.1-0.3%으로 한정되며, 바람직하게는 0.1～0.2％로 한정된다.
Mg: 미량 원소의 마그네슘은 결정립계에서 결정립계 에너지 및 상 경계 에너지를 분리하여 감소시키고, 탄화물의 블록화 및 구상화와 같이 결정립 탄화물 및 기타 결정립계 석출상의 형태를 개선 및 미세화하며, 결정립계 슬라이딩을 효과적으로 억제하고, 결정립계 응력 스트레스를 감소시키고, 노치 감도를 제거한다. 또한, 마그네슘 및 황 등 유해한 불순물이 높은 융점의 화합물인 MgO 및 MgS 등을 형성하고 결정립계를 정화하여 결정립계에서의 S, O 및 P 등 불순물 원소의 농도를 현저히 감소시키고 불순물 원소의 유해성을 저하시킨다. 응고 과정에서, 강 중의 MgO 및 MgS는 결정립을 미세화하기 위한 핵 형성 입자로서 사용될 수 있다. 미량 원소 마그네슘은 가소성을 향상시키고 고온 인장 가소성을 개선하며 충격 인성과 피로 강도를 증가시킨다.
Ca: 칼슘은 강의 비금속 개재물의 성분, 수량 및 형태를 변화시킬 수 있고, 또한, 칼슘을 첨가하면 강의 결정립을 미세화하고 탈산소화 및 탈황이 가능하며, 형성된 CaO 및 CaS는 핵 형성 입자로 사용되어 응고 구조를 미세화할 수 있다. 또한, 강의 내식성, 내마모성, 고온 내성 및 저온 내성을 향상시키고, 강의 가소성, 충격 인성, 피로 강도 및 용접 성능을 개선시키며, 내열 균열성, 내수소유기균열 및 라멜라 인열 저항성을 향상시킨다.
본 발명의 저온 압력 용기용 강은 Ca 및 Mg 중의 임의의 한 가지 또는 두 가지를 포함하고, Ca의 함량은 0-0.005%, 예를 들어 0.001-0.005％이며; Mg의 함량은 0-0.005%, 예를 들어 0.001-0.005％이며; 전제 조건은 Ca+Mg의 함량의 합이 0.001-0.005%의 범위에 속해야 한다. 일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강은 단지 Mg만 함유하고, 함량은 0.001-0.005％ 범위에 속하며, 바람직하게는 0.001-0.003％ 범위에 속한다.
V: V는 결정립을 미세화하고 강도와 인성을 향상시킬 수 있다. 담금질 후 미세한 마르텐사이트를 얻기 위해서는 바나듐을 첨가하는 것이 비교적 효과적인 방법이다. 바나듐은 탄화물을 강하게 형성하는 원소로서 탄소와의 결합력이 극히 강하여 안정적인 VC를 형성하며, 전형적인 고융점, 고경도, 고분산 탄화물이고, 내마모성을 대폭 향상시키는 원소이다. 템퍼링 공정에서 석출되든지 아니면 다른 단계에서 VC의 입자를 형성하든지를 막론하고, 입자는 모두 미세하고 분산적이다. 니오브-바나듐을 복합 첨가하면 Nb만 단독 첨가하는 것에 비해 강도가 높다. 동시에, 오스테나이트 결정립을 한층 더 미세화하여 냉각 후의 페라이트 결정립이 더욱 미세하게 함으로써 강도 및 인성을 향상시키는데 유리하다.
Ti: Ti는 강에 대해 고용 강화 및 강수 강화 작용을 가지며, O와의 결합력이 강하여 강의 산소함량을 감소시킬 수 있다. 또한, Ti는 C, N과 결합되어 Ti(C,N)를 형성하고, 응고 조직을 미세화할 수 있다. Ni함량이 높은 합금에서, 특히 Nb와 Al의 공동 작용하에, Ti를 첨가하면 Ni3(Al,Ti,Nb)를 형성하여 강의 강도와 인성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ti 중의 임의의 한 가지 또는 두 가지를 모두 함유할 수 있고, V의 함량은 0-0.3％, 예를 들어 0.1-0.3％일 수 있고; Ti의 함량은 0-0.3％, 예를 들어 0.1-0.3％일 수 있다. 일부 실시방안에서, V 및/또는 Ti가 함유되는 경우, V+Ti의 함량의 합은 0.1-0.3%범위로 한정된다.
설명해두어야 할 점으로, 본 발명의 기술 방안에서, 불가피한 불순물 원소는 O, P 및 S를 포함한다. 본 발명의 기술 방안에서 O는 주로 산화물 개재물로서 존재하고 총산소함량이 높을수록 개재물이 많이 존재함을 나타내며, 총산소함량을 감소시키면 재료의 종합성능을 향상하기에 유리하다. 따라서, 저온 압력 용기용 강에서 상기 불가피한 불순물의 질량 백분율을 총산소 ≤ 0.001 %, P ≤ 0.010 % 및 S ≤ 0.005 %로 제어한다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 화학 원소는 희토류 원소도 포함하는데, 질량 백분율≤1%이고, 예를 들어, 0.1-1％이다. 본 발명에서 희토류 원소는 Ce, Hf, La, Re, Sc 및 Y를 포함한다. 본 발명의 저온 압력 용기용 강에 Ce, Hf, La, Re, Sc 및 Y 중의 적어도 한 가지를 첨가할 수 있으며, 첨가되는 희토류 원소는 총 질량 백분율≤1%이여야 한다.
본 발명의 기술 방안에서, 희토류 원소는 정화제로서 탈산 및 탈황 작용을 가지기에 결정립계에 대한 산소 및 황의 유해한 영향을 감소시킨다. 또한, 희토류 원소는 미세 합금 원소로서 결정립계에 분리되어, 결정립계를 강화하는 역할을 한다. 또한, 희토류 원소는 활성 원소로서 합금의 내 산화성을 향상시키고 표면 안정성을 향상시킨다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 미세조직에는 (Nb) CN입자, MgO 및/또는 MgS입자 및/또는 CaO 및/또는 CaS입자를 함유하고, 선택적으로 V(C,N)입자 및/또는 Ti(C,N)입자를 함유한다.
본 발명의 저온 압력 용기용 강에 V 및 Ti 또는 그 조합 및 Mg 및 Ca 또는 그 조합 원소를 첨가하면 냉각하여 응고하는 과정에 합금에 소량의 V(C,N) 및/또는 Ti(C,N) 및 CaO 및/또는 MgO 및/또는 CaS입자 및/또는 MgS입자를 형성하게 된다. 상기 입자는 오스테나이트 입자를 미세화 및 안정화하는데 유리하기 때문에, 저온 압력 용기를 위한 연속 주조 슬래브 또는 강의 열간 압연 시트 표면에 균열 결함이 발생하는 것을 방지하고 재료의 저온 충격 인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, V(C,N) 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.2-5μm이고, CaO 및/또는 CaS 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.2-5μm이고, Ti(C,N) 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.1-8μm이며, MgO 및/또는 MgS 입자가 함유되는 경우, 이들 입자의 직경은 약 0.1-8μm이다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 상기 입자가 함유되는 경우, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 V(C,N)입자의 수량은 5~20개/mm2이고, CaO 및/또는 CaS입자의 수량은 5~20개/mm2이고, Ti (C,N)입자의 수량은 5~25개/mm2이며, MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 5~25개/mm2이다. 단지 Mg 및/또는 Ca만 함유하고 V 및/또는 Ti를 함유하지 않는 경우, MgO 및/또는 MgS입자 및/또는 CaO 및/또는 CaS의 수량은 15~55개/mm2이다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 단지 V만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.1-0.2%이고; 단지 Ti만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.1-0.2％이며; 또는, V 및 Ti를 동시에 함유하는 경우, 양자의 질량 백분율 함량의 합이 0.1-0.2％이다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 단지 Ca만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.001-0.003%이고; 또는, 단지 Mg만 함유하는 경우, 그 질량 백분율 함량은 0.001-0.003%이며; 또는, Ca 및 Mg를 동시에 함유하는 경우, 양자의 질량 백분율 함량의 합은 0.001-0.003%이다.
따라서, 일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 다음과 같다. 즉:
C: 0.02-0.08%, 바람직하게는 0.02-0.06％;
Si: 0.10-0.35%, 바람직하게는 0.1-0.3％;
Mn: 0.3-0.8%, 바람직하게는 0.35-0.7％;
Ni: 7.0-12.0%, 바람직하게는 7.5-10.5％;
N: ≤0.005%;
Al: 0.015-0.05%, 바람직하게는 0.02-0.04％;
Nb: 0.1-0.3%, 바람직하게는 0.1-0.2％;
Mg: 0.001-0.005％, 바람직하게는 0.001-0.003％, 또는 Ca: 0.001-0.005％, 바람직하게는 0.001-0.003％, 또는 Mg+Ca: 0.001-0.005％, 바람직하게는 0.001-0.003％;
V는 임의로 선택하면 0.1-0.3％, 바람직하게는 0.1-0.2％;
Ti는 임의로 선택하면 0.1-0.3％, 바람직하게는 0.1-0.2％; 및,
희토류 원소: ≤1％;
나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강의 화학 원소의 질량 백분율은 다음과 같다. 즉:
C: 0.02-0.06％;
Si: 0.1-0.3％;
Mn: 0.35-0.7％;
Ni: 7.5-10.5％;
N: ≤0.005%;
Al: 0.02-0.04％;
Nb: 0.1-0.2％;
Mg: 0.001-0.003％, 또는 Ca:0.001-0.003％, 또는 Mg+Ca:0.001-0.003％;
V는 임의로 선택하면 0.1-0.3％, 바람직하게는 0.1-0.2％;
Ti는 임의로 선택하면 0.1-0.3％, 바람직하게는 0.1-0.2％; 및,
희토류 원소: ≤1％;
나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
또한, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다. 일부 실시방안에서, 본 발명의 저온 압력 용기용 강에서, 인장 강도는 850-870MPa이고, 항복 강도는 625-650MPa이고, 신장률은 25-30%이며, -196℃에서 충격 인성은 150-170J이다.
또한, 본 발명은 상기 저온 압력 용기용 강의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 하며, 상기 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 즉:
(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련;
(2)연속 주조;
(3)열간 압연;
(4)담금질 열처리; 및,
(5)템퍼링(tempering) 처리.
본 발명의 제조 방법에서, RH 정련의 마지막 과정에 소량의 페로바나듐 및/또는 페로티타늄을 첨가함으로써 V 및/또는 Ti를 첨가하고, 칼슘선을 첨가함으로써 Ca를 첨가하고 니켈-마그네슘 합금을 첨가함으로써 Mg를 첨가하며, 본 발명의 한정 범위에 따라 강 중의 각 원소의 질량 백분율을 한층 더 제어한 후에 아르곤 가스를 이용하여 부드러운 교반을 수행하며, 아르곤 가스의 유량은 5~8리터/분으로 제어한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(2)에서 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(2)에서 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하고, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율
Figure pct00001
40%이 되도록, 전류는 500-1000A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(3)은 조압연 및 마무리 압연을 포함하며, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃로 제어한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(3)에서 총 압하율을 60~95%, 예를 들어 60~90％로 제어한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(4)에서 담금질 열처리 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행한다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서, 상기 단계(5)에서 템퍼링(tempering) 처리 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다. 상기 방안에 따라 파라미터를 설정하면 강의 실온 기계적 성질과 저온 충격 인성을 향상시키는데 유리하기 때문에, 종합 성능이 생산 요구를 충족할 수 있는 열간 압연 제품을 얻을 수 있다.
본 발명의 저온 압력 용기용 강은 미세 합금을 첨가하는 설계를 통해 Ni 등과 같은 대량의 고가의 원소를 첨가할 필요가 없이 단지 적절한 량의 Nb, Ca 및/또는 Mg 원소 및 임의로 선택한 V 및/또는 Ti를 첨가하고 총산소함량을 낮은 수준으로 제어함으로써 저온 압력 용기용 강이 더욱 높은 강도, 우수한 성형 성능 및 저온 충격 인성을 갖게 하며 철강 재료의 원가가 종래 기술에 비해 더욱 저렴하다.
이하, 본 발명의 저온 압력 용기용 강 및 그 제조 방법에 대해 구체적인 실시예를 결부하여 한층 더 해석하고 설명하지만, 상기 해석과 설명은 본 발명의 기술 방안을 한정하는 것이 아니다.
실시예1-6 및 비교예1-3
실시예1-6의 저온 압력 용기용 강은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다. 즉:
(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련하여 각 화학 원소의 질량 백분율을 표 3과 같이 제어하며;
(2)연속 주조: 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하고, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하며, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율≥40%이 되도록, 전류는 500-1000A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하며;
(3)열간 압연: 조압연 및 마무리 압연을 포함하고, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃, 총 압하율은 60~90%로 제어하며;
(4)담금질 열처리: 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하며;
(5)템퍼링(tempering) 처리: 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다.
상기 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강은 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다. 비교예1-3의 비교용 강은 종래 기술에 따라 제조된 것이다.
표 3은 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 각 화학 원소의 질량 백분율을 나타낸다.
(wt%, 나머지는 Fe 및 O, P, S를 제외한 다른 불가피한 불순물 원소임)
번호 C Si Mn Ni P S N Al Nb O V Ca 희토류 원소
실시예1 0.02 0.35 0.8 7 0.01 0.005 0.005 0.05 0.3 0.001 0.3 0.001 Ce: 0.1
실시예2 0.03 0.28 0.6 12 0.005 0.001 0.003 0.02 0.15 0.0008 0.2 0.003 -
실시예3 0.05 0.15 0.4 8 0.006 0.002 0.004 0.04 0.22 0.0007 0.1 0.005 -
실시예4 0.04 0.10 0.3 9 0.009 0.004 0.004 0.015 0.1 0.0009 0.18 0.002 La:
0.4
실시예5 0.08 0.19 0.5 11 0.007 0.003 0.005 0.03 0.18 0.001 0.22 0.003 -
실시예6 0.06 0.22 0.7 10 0.008 0.005 0.003 0.025 0.26 0.0009 0.25 0.001 Y:
0.2
비교예1 0.07 0.18 0.5 9.5 0.004 0.002 0.005 0.018 0.23 0.0008 - - -
비교예2 0.05 0.15 0.4 8 0.006 0.002 0.004 0.04 0.22 0.0007 - - -
비교예3 0.06 0.22 0.7 10 0.007 0.004 0.004 0.035 0.28 0.0009 - - -
표 4는 각 실시예의 제조 방법의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸다.
실시예 번호 단계(2) 단계(3) 단계(4) 단계(5)
인출속도(m/min) 전류(A) 주파수(Hz) 슬래브 등축정 비율(%) 조압연 온도(℃) 마무리 압연온도)(℃ 총 압하율(%) 담금질 열처리온도(℃) 유지 시간(min) 템퍼링(tempering) 처리(℃) 유지 시간(min)
1 0.9 500 3.5 40 1150 1050 75 750 70 650 50
2 1.0 620 3.0 50 1200 1100 60 810 60 610 40
3 1.1 880 2.5 42 1180 1080 90 850 80 550 100
4 0.95 750 3.0 49 1250 1150 85 780 90 575 90
5 1.2 1000 3.5 47 1220 1120 70 860 75 640 80
6 1.05 900 2.5 42 1230 1130 85 770 85 560 120
상기 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강의 미세조직을 관찰하면 다음과 같은 사실을 발견할 수 있다. 즉, 본 발명의 각 실시예의 미세조직이 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지 모두 오스테나이트 조직이고, 열간 압연, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리 후에 본 발명의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이며, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링(tempering) 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있으며, 이와 같은 조직은 모재의 인성을 대폭 향상할 수 있고 저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다. 여기서, 각 실시예의 미세조직은 V(C,N)입자 및 CaO 및/또는 CaS입자를 가지고, 상기 V(C,N)입자, CaO 및/또는 CaS입자의 직경은 약0.2-5μm이며, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 V(C,N)입자 및 CaO 및/또는 CaS입자의 수량은 5~20개/mm2 이다.
또한, 실시예1-6의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 비교용 강의 샘플을 수집하여 샘플에 대해 각종 성능 시험을 수행하여 시험 결과를 표 5에 나타낸다.
번호 항복 강도 Rel(MPa) 인장 강도 Rm(MPa) 신장률(%) -196℃에서 충격 인성(J)
실시예1 625 854 26 153
실시예2 632 850 25 165
실시예3 629 862 26 158
실시예4 628 858 27 161
실시예5 626 865 26 156
실시예6 627 853 28 157
비교예1 576 695 20 108
비교예2 584 734 18 105
비교예3 593 721 19 107
표 5로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 각 실시예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성이 모두 각 비교예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성보다 현저하게 높은데, 이는 본 발명의 각 실시예의 기계적 성질 및 저온 충격 인성이 높다는 것을 설명한다. 또한, 각 실시예는 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다.
실시예7-12
실시예7-12의 저온 압력 용기용 강은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다. 즉:(1) 제련: 전로 제련 후, LF+RH정련하여 각 화학 원소의 질량 백분율을 표 3과 같이 제어하며;
(2)연속 주조: 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하고, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하며, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율
Figure pct00002
40%이 되도록, 전류는 500A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하며;
(3)열간 압연: 조압연 및 마무리 압연을 포함하고, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃, 총 압하율은 60~90%로 제어하며;
(4)담금질 열처리: 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하며;
(5)템퍼링(tempering) 처리: 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다.
상기 실시예7-12의 저온 압력 용기용 강은 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다.
표 6은 실시예7-12의 저온 압력 용기용 강의 각 화학 원소의 질량 백분율을 나타낸다.
(wt%, 나머지는 Fe 및 O, P, S를 제외한 다른 불가피한 불순물 원소임)
번호 C Si Mn Ni P S N Al Nb O Ti Mg 희토류 원소
실시예7 0.04 0.10 0.5 11.0 0.008 0.004 0.002 0.015 0.10 0.0009 0.2 0.003 Ce:0.4
실시예8 0.08 0.30 0.3 9.0 0.003 0.003 0.003 0.03 0.13 0.0007 0.1 0.002 -
실시예9 0.06 0.22 0.7 10.0 0.007 0.004 0.004 0.035 0.28 0.0009 0.3 0.001 Hf:0.5
실시예10 0.02 0.35 0.8 7.0 0.009 0.005 0.005 0.05 0.2 0.0008 0.1 0.002 Ce,La:0.7
실시예11 0.05 0.28 0.4 12.0 0.006 0.002 0.004 0.04 0.3 0.0010 0.2 0.001 -
실시예12 0.03 0.18 0.6 8.0 0.004 0.005 0.003 0.025 0.18 0.0007 0.3 0.003 Se:0.3
표 7은 각 실시예의 제조 방법의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸다.
실시예 번호 단계(2) 단계(3) 단계(4) 단계(5)
인출속도(m/min) 전류(A) 주파수(Hz) 슬래브 등축정 비율(%) 조압연 온도(℃) 마무리 압연온도(℃) 총 압하율(%) 담금질 열처리(℃) 유지 시간(min) 템퍼링(tempering) 처리(℃) 유지 시간(min)
7 0.9 500 3.5 40 1150 1050 65 750 90 650 40
8 1.0 600 3.0 45 1200 1100 60 800 80 600 50
9 1.1 800 2.5 43 1180 1080 90 850 75 550 80
10 0.95 650 3.0 46 1250 1150 80 790 65 580 120
11 1.2 1000 3.5 47 1220 1120 70 830 85 630 70
12 1.05 900 2.5 42 1230 1130 85 770 60 560 100
상기 실시예7-12의 저온 압력 용기용 강의 미세조직을 관찰하면 다음과 같은 사실을 발견할 수 있다. 즉, 본 발명의 각 실시예의 미세조직이 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지 모두 오스테나이트 조직이고, 열간 압연, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리 후에 본 발명의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이며, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링(tempering) 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있으며, 이와 같은 조직은 모재의 인성을 대폭 향상할 수 있고 내저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다. 여기서, 각 실시예의 미세조직은 Ti(C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자를 가지고, 상기 Ti(C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자의 직경은 약 0.1-8μm이며, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 Ti(C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 5~20개/mm2 이다.
또한, 실시예 7-12의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 종래 강의 샘플을 수집하여 샘플에 대해 각종 성능 시험을 수행하여 시험 결과를 표 8에 나타낸다.
번호 항복 강도Rel(MPa) 인장 강도Rm(MPa) 신장률(%) -196℃에서 충격 인성(J)
실시예7 635 863 27 167
실시예8 630 858 26 157
실시예9 625 857 25 163
실시예10 640 862 28 150
실시예11 638 868 29 169
실시예12 642 858 27 155
비교예1 576 695 20 108
비교예2 584 734 18 105
비교예3 593 721 19 107
표 8로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 각 실시예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성이 모두 각 비교예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성보다 현저하게 높은데, 이는 본 발명의 각 실시예의 기계적 성질 및 저온 충격 인성이 높다는 것을 설명한다. 또한, 각 실시예는 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다.
실시예13-18
실시예13-18의 저온 압력 용기용 강은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조된다. 즉:
(1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련하여 각 화학 원소의 질량 백분율을 표 3과 같이 제어하며;
(2)연속 주조: 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하고, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하며, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율≥40%이 되도록, 전류는 500A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하며;
(3)열간 압연: 조압연 및 마무리 압연을 포함하고, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃, 총 압하율은 60~90%로 제어하며;
(4)담금질 열처리: 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하며;
(5)템퍼링(tempering) 처리: 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행한다.
상기 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강은 열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 포함한다.
표 9은 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강의 각 화학 원소의 질량 백분율을 나타낸다.
(wt%, 나머지는 Fe 및 O, P, S를 제외한 다른 불가피한 불순물 원소임)
번호 C Si Mn Ni P S N Al Nb O Mg
실시예13 0.04 0.10 0.5 11.0 0.008 0.004 0.002 0.015 0.10 0.0009 0.002
실시예14 0.08 0.30 0.3 9.0 0.003 0.003 0.003 0.03 0.13 0.0007 0.001
실시예15 0.06 0.22 0.7 10.0 0.007 0.004 0.004 0.035 0.28 0.0009 0.003
실시예16 0.02 0.35 0.8 7.0 0.009 0.005 0.005 0.05 0.2 0.0008 0.003
실시예17 0.05 0.28 0.4 12.0 0.006 0.002 0.004 0.04 0.3 0.0010 0.002
실시예18 0.03 0.18 0.6 8.0 0.004 0.005 0.003 0.025 0.18 0.0007 0.001
표 10는 각 실시예의 제조 방법의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸다.
실시예 번호 단계(2) 단계(3) 단계(4) 단계(5)
인출속도(m/min) 전류(A) 주파수(Hz) 슬래브 등축정 비율(%) 조압연 온도(℃) 마무리 압연온도(℃) 총 압하율(%) 담금질 열처리(℃) 유지 시간(min) 템퍼링(tempering) 처리(℃) 유지 시간(min)
13 0.9 500 3.5 40 1150 1050 65 750 90 650 40
14 1.0 600 3.0 45 1200 1100 60 800 80 600 50
15 1.1 800 2.5 43 1180 1080 90 850 75 550 80
16 0.95 650 3.0 46 1250 1150 80 790 65 580 120
17 1.2 1000 3.5 47 1220 1120 70 830 85 630 70
18 1.05 900 2.5 42 1230 1130 85 770 60 560 100
상기 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강의 미세조직을 관찰하면 다음과 같은 사실을 발견할 수 있다. 즉, 본 발명의 각 실시예의 미세조직이 연속 주조 슬래브가 응고되기 시작하여 실온 상태가 될 때까지 모두 오스테나이트 조직이고, 열간 압연, 담금질 및 템퍼링(QT) 열처리 후에 본 발명의 주요 조직은 모두 저탄소 템퍼드 마르텐사이트이며, 상기 담금질 처리를 통해 미세한 입자를 갖는 마르텐사이트를 얻고, 후속되는 템퍼링(tempering) 처리를 통해 마르텐사이트 구조를 페라이트 및 미세 석출 탄화물로 변환시키는 동시에 소량의 분산된 오스테나이트를 얻을 수 있으며, 이와 같은 조직은 모재의 인성을 대폭 향상할 수 있고 저온 및 내압 부품의 제조에 특히 적합하다. 여기서, 각 실시예의 미세조직은 MgO 및/또는 MgS입자를 가지고, 상기 MgO 및/또는 MgS입자의 직경은 약 0.1-8μm이며, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 15~55개/mm2 이다.
또한, 실시예13-18의 저온 압력 용기용 강과 비교예1-3의 비교용 강의 샘플을 수집하여 샘플에 대해 각종 성능 시험을 수행하여 시험 결과를 표 11에 나타낸다.
번호 항복 강도Rel(MPa) 인장 강도Rm(MPa) 신장률(%) -196℃에서 충격 인성(J)
실시예13 637 865 26 166
실시예14 632 856 27 159
실시예15 625 858 28 160
실시예16 643 864 25 155
실시예7 636 865 27 166
실시예18 640 859 29 157
비교예1 576 695 20 108
비교예2 584 734 18 105
비교예3 593 721 19 107
표 11로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 각 실시예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성이 모두 각 비교예의 항복 강도, 인장 강도, 신장률 및 -196℃에서 충격 인성보다 현저하게 높은데, 이는 본 발명의 각 실시예의 기계적 성질 및 저온 충격 인성이 높다는 것을 설명한다. 또한, 각 실시예는 인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J이다.
본 발명의 보호 범위에서 종래 기술 부분은 본 출원 서류에 제공된 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 방안과 모순되지 않는 모든 종래 기술(선행 특허 문헌, 사전에 존재하는 공개 출판물, 사전에 공개적으로 사용된 기술 등을 포함하지만 이에 한정되지 않음)은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 특징의 조합 방식은 본 발명의 청구 범위에 기재된 조합 방식 또는 구체적인 실시예에 기재된 조합방식에 의해 한정되지 않으며, 본 발명에 기재된 모든 기술적 특징은 서로 모순되지 않는 한 임의의 방식으로 자유로 조합하거나 결합할 수 있다.
상술한 내용은 본 발명의 구체적인 실시예에 불과하고 본 발며은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 유사한 변경이 존재할 수 있다. 당업자가 본 발명의 개시 내용을 기반으로 직접 도출하거나 안출한 모든 변형은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 저온 압력 용기용 강에 있어서,
    화학 원소의 질량 백분율은
    C: 0.02-0.08%;
    Si: 0.10-0.35%;
    Mn: 0.3-0.8%;
    Ni: 7.0-12.0%;
    N: ≤0.005%;
    Al: 0.015-0.05%;
    Nb: 0.1-0.3%;
    Mg 또는 Ca: 0.001-0.005％, 또는 Mg+Ca:0.001-0.005％;
    V: ≤0.3％;
    Ti: ≤0.3％; 및,
    희토류 원소: ≤1％; 이고,
    나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  2. 제1항에 있어서,
    화학 원소의 질량 백분율이 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, V 0.1-0.3%, Ca 0.001-0.005% 및 희토류 원소≤1％이고, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며; 또는,
    화학 원소의 질량 백분율이 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Ti 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005% 및 희토류 원소≤1％이고, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이며; 또는,
    화학 원소의 질량 백분율이 C 0.02-0.08%, Si 0.10-0.35%, Mn 0.3-0.8%, Ni 7.0-12.0%, N≤0.005%, Al 0.015-0.05%, Nb 0.1-0.3%, Mg 0.001-0.005% 및 희토류 원소≤1％이고, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 희토류 원소는 Ce, Hf, La, Re, Sc 및 Y 중에서 선택된 적어도 한가지인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    미세조직은 (1)MgO 및/또는 MgS입자, 및/또는 (2)CaO 및/또는 CaS입자, 및 임의로 선택한 V(C,N)입자 및/또는 Ti (C,N)입자를 갖는 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 V(C,N)입자, CaO 및/또는 CaS입자의 직경은 약0.2-5μm이고; 상기 Ti(C,N)입자, MgO 및/또는 MgS입자의 직경은 약0.1-8μm인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 저온 압력 용기용 강은 V 및 Ca을 함유하고, 상기 저온 압력 용기용 강의 단면에서 V(C,N)입자 및 CaO 및/또는 CaS입자의 수량은 5~20개/mm2이며; 또는,
    상기 저온 압력 용기용 강은 Ti 및 Mg를 함유하고, Ti (C,N)입자 및 MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 5~25개/mm2이며; 또는,
    상기 저온 압력 용기용 강은 Mg를 함유하고, Ca, Ti 및 V를 함유하지 않으며, MgO 및/또는 MgS입자의 수량은 15~55개/mm2인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  7. 제2항에 있어서,
    V의 질량 백분율은 0.1-0.2%이고; Ti의 질량 백분율은 0.1-0.2%인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  8. 제2항에 있어서,
    Ca의 질량 백분율은 0.001-0.003%이고; Mg의 질량 백분율은 0.001-0.003%인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  9. 제1항에 있어서,
    인장 강도≥850MPa, 항복 강도≥625MPa, 신장률≥25%, -196℃에서 충격 인성≥150J인 것을 특징으로 하는 저온 압력 용기용 강.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 저온 압력 용기용 강의 제조 방법에 있어서,
    (1)제련: 전로 제련 후, LF+RH정련;
    (2)연속 주조;
    (3)열간 압연;
    (4)담금질 열처리; 및,
    (5)템퍼링(tempering) 처리;
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    열간 압연 단계 전에 연마 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(2)에서 인출속도를 0.9~1.2m/min로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 단계(2)에서, 연속 주조 시에 결정화기의 전자기 교반기를 사용하고, 연속 주조한 다음의 슬래브의 등축정 비율≥40%이 되도록, 전류는 500-1000A, 주파수는 2.5~3.5Hz로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(3)은 조압연 및 마무리 압연을 포함하며, 조압연 온도는 1150~1250℃, 마무리 압연 온도는 1050~1150℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(3)에서, 총 압하율을 60~95%로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  16. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(4)에서 담금질 열처리 온도는 750~850℃이고 유지 시간은 60-90min이며, 출탕 시에 수냉각을 진행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  17. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(5)에서 템퍼링(tempering) 처리 온도는 550~650℃이고 유지 시간은 40-120min이며, 출탕 후에 공기 냉각을 진행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.


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