KR20200142969A - Steel material and method of manufacturing the same - Google Patents

Steel material and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20200142969A
KR20200142969A KR1020190070640A KR20190070640A KR20200142969A KR 20200142969 A KR20200142969 A KR 20200142969A KR 1020190070640 A KR1020190070640 A KR 1020190070640A KR 20190070640 A KR20190070640 A KR 20190070640A KR 20200142969 A KR20200142969 A KR 20200142969A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
steel
less
steel material
ferrite
Prior art date
Application number
KR1020190070640A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102250324B1 (en
Inventor
김종철
Original Assignee
현대제철 주식회사
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 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020190070640A priority Critical patent/KR102250324B1/en
Publication of KR20200142969A publication Critical patent/KR20200142969A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102250324B1 publication Critical patent/KR102250324B1/en

Links

Images

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
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • 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
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel 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
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel 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
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel 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
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Abstract

The present invention relates to a steel material which comprises: 0.03-0.10 wt% of carbon (C); 0.05-0.40 wt% of silicon (Si); 1.10-1.70 wt% of manganese (Mn); over 0 wt% and equal to or below 0.012 wt% of phosphorus (P); over 0 wt% and equal to or below 0.006 wt% of sulfur (S); 0.015-0.055 wt% of soluble aluminum (S_Al); 0.10-0.40 wt% of copper (Cu); 0.3-1.0 wt% of nickel (Ni); over 0 wt% and equal to or below 0.1 wt% of chrome (Cr); 0.01-0.15 wt% of molybdenum (Mo); 0.01-0.04 wt% of niobium (Nb); 0.007-0.025 wt% of titanium (Ti); 0.0005-0.002 wt% of boron (B); 0.006-0.010 wt% of nitrogen (N); and residual Fe and other unavoidable impurities. The present invention aims to provide the steel material and the method for manufacturing the same, which are able to be applied to large vessels and marine structures in various environments.

Description

강재 및 그 제조방법{STEEL MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Steel material and its manufacturing method {STEEL MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FCAW 용접부의 용접균열 저항성이 우수한 강재 및 그 제조방법과 이를 이용하여 제조된 후강판에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a steel material having excellent resistance to welding cracking of an FCAW weld, a method of manufacturing the same, and a thick steel sheet manufactured using the same.

추운환경에서 운항되는 대형선박 및 다양한 피로환경에서 운용되는 해양구조물 등에 적용될 수 있는 강재에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존의 강재는 높은 탄소당량으로 인해 용접 열영향부(HAZ)에서의 취성이 큰 베이니틱 페라이트 및 입상 베이나이트의 분율을 증가시킬 수 있어 저입열 용접균열 저항성이 요구되는 극지방에서 운용되는 선박 및 해양구조물에의 사용에 적합하지 않은 문제점이 있다. 또한, 기존의 강재는 내진특성을 향상시키기 위한 항복비 저감에 초점이 맞춰져 있어 다양한 합금원소가 FCAW 용접부의 용접균열 저항성에 미치는 영향이 고려되지 않은 문제점이 있다. There is an increasing demand for steel materials that can be applied to large ships operating in cold environments and offshore structures operating in various fatigue environments. Existing steels can increase the fraction of brittle bainitic ferrite and granular bainite in the welding heat affected zone (HAZ) due to their high carbon equivalent, so ships and marines operating in polar regions requiring low heat input welding crack resistance. There is a problem that is not suitable for use in structures. In addition, there is a problem in that the influence of various alloying elements on the weld crack resistance of the FCAW weld is not considered because the existing steel is focused on reducing the yield ratio to improve the seismic resistance.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제1019887680000호가 있다. The related prior art is Korean Patent No. 1019887680000.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저입열 용접균열 저항성이 우수한 강재 및 그 제조방법으로서, 구체적으로는 추운환경에서 운항되는 대형선박 및 다양한 피로환경에서 운용되는 해양구조물 등에 적용될 수 있는 강재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is a steel material having excellent resistance to low heat input welding cracking and a manufacturing method thereof, specifically, a steel material that can be applied to large ships operating in cold environments and offshore structures operating in various fatigue environments, and a manufacturing method thereof. Is to provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강재는 탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 인장강도(TS): 610MPa 이상인 것을 특징으로 한다. The steel material according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is carbon (C): 0.03 to 0.10 wt%, silicon (Si): 0.05 to 0.40 wt%, manganese (Mn): 1.10 to 1.70 wt%, phosphorus (P): more than 0 0.012% by weight, sulfur (S): more than 0 0.006% by weight, soluble aluminum (S_Al): 0.015 to 0.055% by weight, copper (Cu): 0.10 to 0.40% by weight, nickel (Ni) : 0.3 to 1.0 wt%, chromium (Cr): greater than 0 and 0.1 wt% or less, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15 wt%, niobium (Nb): 0.01 to 0.04 wt%, titanium (Ti): 0.007 to 0.025 wt. %, boron (B): 0.0005 ~ 0.002% by weight, nitrogen (N): 0.006 ~ 0.010% by weight and the rest of iron (Fe) and other inevitable impurities, but yield strength (YS): 500MPa or more and tensile strength (TS ): It is characterized in that 610 MPa or more.

상기 강재에서, 티타늄(Ti)과 질소(N)의 비는 2.4 내지 3.0일 수 있다. In the steel material, a ratio of titanium (Ti) and nitrogen (N) may be 2.4 to 3.0.

상기 강재는 탄소당량(Ceq)가 0.4 이하이며 용접균열 감수성 지수(Pcm)가 0.18 이하일 수 있다. The steel may have a carbon equivalent (Ceq) of 0.4 or less and a weld crack susceptibility index (Pcm) of 0.18 or less.

상기 강재는 용접열영향부의 미세조직으로서 베이니틱 페라이트(Bainitic Ferrite), 입상형 페라이트(Granular Ferrite) 및 침상형 페라이트(Acicular Ferrite)를 포함할 수 있다. The steel material may include bainitic ferrite, granular ferrite, and acicular ferrite as a microstructure of the welding heat affected zone.

상기 강재는 용접열영향부의 경도가 예열을 적용하지 않은 상온에서 280HV 이하일 수 있다. The steel material may have a hardness of less than or equal to 280 HV at room temperature without preheating.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 제조방법은 (a) 탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 제공하는 단계; (b) 상기 강재를 900 ~ 1200℃로 열간압연 전 가열하는 단계; (c) 상기 강재를 열간압연 종료온도가 750 ~ 900℃인 조건으로 열간압연 하는 단계; 및 (d) 상기 열간압연된 강재를 냉각종료온도가 400 ~ 600℃인 조건으로 냉각하는 단계; 를 포함한다. A method of manufacturing a steel according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is (a) carbon (C): 0.03 to 0.10 wt%, silicon (Si): 0.05 to 0.40 wt%, manganese (Mn): 1.10 ~ 1.70% by weight, phosphorus (P): more than 0 and less than 0.012% by weight, sulfur (S): more than 0 and less than 0.006% by weight, soluble aluminum (S_Al): 0.015 ~ 0.055% by weight, copper (Cu): 0.10 ~ 0.40 weight %, nickel (Ni): 0.3 to 1.0 wt%, chromium (Cr): more than 0 and 0.1 wt% or less, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15 wt%, niobium (Nb): 0.01 to 0.04 wt%, titanium (Ti ): 0.007 to 0.025% by weight, boron (B): 0.0005 to 0.002% by weight, nitrogen (N): 0.006 to 0.010% by weight, and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities; (b) heating the steel material to 900 ~ 1200 ℃ before hot rolling; (c) hot rolling the steel material under the condition that the hot rolling end temperature is 750 to 900°C; And (d) cooling the hot-rolled steel material under conditions of a cooling end temperature of 400 to 600°C. Includes.

상기 강재의 제조방법에서, 상기 (d) 단계는 냉각시작온도가 750℃ 이상이고 냉각속도가 10 ~ 25℃/sec일 수 있다. In the method of manufacturing the steel material, in step (d), the cooling start temperature may be 750°C or higher and the cooling rate may be 10 to 25°C/sec.

본 발명의 실시예에 따르면, 추운환경에서 운항되는 대형선박 및 다양한 피로환경에서 운용되는 해양구조물 등에 적용될 수 있는 강재 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, a steel material that can be applied to a large ship operated in a cold environment and an offshore structure operated in various fatigue environments, and a method of manufacturing the same can be implemented. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 강재의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 강재의 용접열영향부의 최고경도시험 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 강재의 최고열영향부 시험재의 미세조직을 촬영한 사진들이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 강재의 용접균열저항성 시험 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a steel according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the results of the highest hardness test of the heat-affected zone of the steel according to the experimental example of the present invention.
3 is a photograph of the microstructure of the test material of the highest heat affected zone of the steel according to the experimental example of the present invention.
4 is a view showing the results of a welding crack resistance test of a steel material according to an experimental example of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 강재 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. A steel material according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail. Terms to be described later are terms appropriately selected in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

종래기술의 문제점인 높은 탄소당량(Ceq)으로 인한 용접부의 취약조직이 형성되는 단점을 보완하기 위해 본 특허에서는 탄소의 함유량을 제한하여 베이니틱 페라이트 및 입상 베이나이트의 분율을 저감하고자 하였으며 그 구체적인 화학조성 범위는 아래 내용과 같다.In order to compensate for the disadvantage of forming a weak structure in the weld zone due to the high carbon equivalent (Ceq), which is a problem of the prior art, this patent aims to reduce the fraction of bainitic ferrite and granular bainite by limiting the carbon content. The composition range is as follows.

강재Steel

본 발명의 일 실시예에 따르는 강재는 탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. Steel according to an embodiment of the present invention is carbon (C): 0.03 to 0.10 wt%, silicon (Si): 0.05 to 0.40 wt%, manganese (Mn): 1.10 to 1.70 wt%, phosphorus (P): greater than 0 0.012 wt% or less, sulfur (S): greater than 0 and 0.006 wt% or less, soluble aluminum (S_Al): 0.015 to 0.055 wt%, copper (Cu): 0.10 to 0.40 wt%, nickel (Ni): 0.3 to 1.0 wt% , Chromium (Cr): greater than 0 and less than 0.1 wt%, Molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15 wt%, Niobium (Nb): 0.01 to 0.04 wt%, Titanium (Ti): 0.007 to 0.025 wt%, Boron (B) : 0.0005 to 0.002% by weight, nitrogen (N): 0.006 to 0.010% by weight and the rest of iron (Fe) and other inevitable impurities.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the steel according to an embodiment of the present invention will be described.

탄소(C)Carbon (C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다. 상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.03 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는, 강재 전체 중량의 0.03 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가될 수도 있다. 탄소(C)의 함량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있다. Carbon (C) is added to secure strength. The carbon (C) is preferably added in a content ratio of 0.03 to 0.10% by weight of the total weight of the steel according to the present invention, and more specifically, it may be added in a content ratio of 0.03 to 0.06% by weight of the total weight of the steel. If the content of carbon (C) is less than 0.03% by weight, it may be difficult to secure sufficient strength. Conversely, when the content of carbon (C) exceeds 0.10% by weight, it may cause a decrease in toughness.

실리콘(Si)Silicon (Si)

실리콘(Si)은 강 중 탈산제로 작용하며, 강도 확보에 기여한다. 상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.05 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는, 강재 전체 중량의 0.05 ~ 0.02 중량%의 함량비로 첨가될 수도 있다. 실리콘(Si)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.40 중량%를 초과할 경우에는 강재의 인성 및 용접성이 열화되는 문제가 있다.Silicon (Si) acts as a deoxidizer in steel and contributes to securing strength. The silicon (Si) is preferably added in a content ratio of 0.05 to 0.40% by weight of the total weight of the steel according to the present invention, and more specifically, may be added in a content ratio of 0.05 to 0.02% by weight of the total weight of the steel material. When the content of silicon (Si) is less than 0.05% by weight, the additive effect cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of silicon (Si) exceeds 0.40% by weight, there is a problem that toughness and weldability of the steel material are deteriorated.

망간(Mn)Manganese (Mn)

망간(Mn)은 인성을 열화시키지 않고 강도를 향상시키는데 유용한 원소이다. 상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 1.10 ~ 1.70 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.10 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.70 중량%를 초과할 경우에는 템퍼 취화(Temper Embrittlement) 감수성을 증대시키는 문제점이 있다.Manganese (Mn) is an element useful for improving strength without deteriorating toughness. The manganese (Mn) is preferably added in a content ratio of 1.10 to 1.70% by weight of the total weight of the steel according to the present invention. If the content of manganese (Mn) is less than 1.10% by weight, the addition effect cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of manganese (Mn) exceeds 1.70% by weight, there is a problem of increasing the sensitivity to temper embrittlement.

인(P)Phosphorus (P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다. 그러나, 인(P)은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강재 전체 중량의 0.012 중량% 이하의 함량비로 제한하였다.Phosphorus (P) is added to inhibit cementite formation and increase strength. However, phosphorus (P) may deteriorate weldability and cause final material deviation due to slab center segregation. Therefore, in the present invention, the content of phosphorus (P) is limited to a content ratio of 0.012% by weight or less of the total weight of the steel.

황(S)Sulfur (S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해한다. 특히, 상기 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 응력부식균열에 대한 저항성을 악화시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 강재 전체 중량의 0.006 중량% 이하의 함량비로 제한하였다.Sulfur (S) impairs the toughness and weldability of the steel. In particular, the sulfur (S) deteriorates resistance to stress corrosion cracking by combining with manganese (Mn) to form MnS non-metallic inclusions, thereby causing cracks during processing of the steel. Therefore, in the present invention, the content of sulfur (S) is limited to a content ratio of 0.006% by weight or less of the total weight of the steel.

가용성 알루미늄(S_Al)Soluble Aluminum (S_Al)

가용성 알루미늄(S_Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. 상기 가용성 알루미늄(S_Al)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.015 ~ 0.055 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 가용성 알루미늄(S_Al)의 함량이 0.015 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 가용성 알루미늄(S_Al)의 함량이 0.055 중량%를 초과할 경우에는 연주에 어려움이 있어 생산성을 떨어뜨릴 수 있다.Soluble aluminum (S_Al) acts as a deoxidizing agent to remove oxygen from the steel. The soluble aluminum (S_Al) is preferably added in a content ratio of 0.015 to 0.055% by weight of the total weight of the steel according to the present invention. When the content of soluble aluminum (S_Al) is added in an amount of less than 0.015% by weight, the above deoxidation effect cannot be properly exhibited. On the contrary, when the content of soluble aluminum (S_Al) exceeds 0.055% by weight, it is difficult to play and thus productivity may be reduced.

구리(Cu)Copper (Cu)

구리(Cu)는 고용강화에 기여하여 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.10 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 함량이 0.10 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.40 중량%를 초과할 경우에는 강재의 열간가공성을 저하시키고, 용접후 재열균열(Stress Relief Cracking) 감수성을 높이는 문제점이 있다.Copper (Cu) plays a role of improving the strength by contributing to solid solution strengthening. The copper (Cu) is preferably added in a content ratio of 0.10 to 0.40% by weight of the total weight of the steel according to the present invention. When the content of copper (Cu) is less than 0.10% by weight, the additive effect cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of copper (Cu) exceeds 0.40% by weight, there is a problem in that the hot workability of the steel material is deteriorated and the sensitivity to stress relief cracking after welding is increased.

니켈(Ni)Nickel (Ni)

니켈(Ni)은 소입성을 향상시키면서 인성개선에 유효하다. 상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.3 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는, 강재 전체 중량의 0.4 ~ 0.8 중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 니켈(Ni)의 함량이 0.3 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 강재의 냉간가공성을 저하시킨다. 또한 과다한 니켈(Ni)의 첨가는 강재의 제조 비용을 크게 상승시킨다.Nickel (Ni) is effective in improving toughness while improving hardenability. The nickel (Ni) is preferably added in a content ratio of 0.3 to 1.0% by weight of the total weight of the steel according to the present invention, and more specifically, it may be added in a content ratio of 0.4 to 0.8% by weight of the total weight of the steel. When the content of nickel (Ni) is less than 0.3% by weight, the effect of addition cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of nickel (Ni) exceeds 1.0% by weight, cold workability of the steel material is deteriorated. In addition, the addition of excessive nickel (Ni) greatly increases the manufacturing cost of steel materials.

크롬(Cr)Chrome(Cr)

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로 강도 향상에 기여한다. 또한 크롬(Cr)은 δ페라이트영역을 확대하고, 아포정(hypo-peritectic)역을 고탄소 측으로 이행시켜 슬라브 표면품질을 개선하는 역할을 한다. 다만, 크롬(Cr)의 함량이 0.1 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 용접 열영향부(HAZ)의 인성 열화를 초래하는 문제점이 있다. 따라서, 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.1 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.Chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element and contributes to strength improvement. In addition, chromium (Cr) plays a role in improving the slab surface quality by expanding the δ ferrite region and shifting the hypo-peritectic region to the high carbon side. However, when the content of chromium (Cr) exceeds 0.1% by weight and is excessively added, there is a problem that the toughness of the heat affected zone (HAZ) is deteriorated. Therefore, chromium (Cr) is preferably added in a content ratio of 0.1% by weight or less of the total weight of the steel according to the present invention.

몰리브덴(Mo)Molybdenum (Mo)

몰리브덴은 소재의 강도를 상승시키는데 매우 유효하며, 저온변태 조직인 침상형(acicular) 페라이트 생성을 조장함에 의해 고강도와 고인성을 동시에 확보하는 원소이다. 이를 위해 상기 몰리브덴을 0.01 중량% 이상을 첨가하여야 하나 고가의 원소이며 0.15 중량%를 초과하는 경우 용접성이 저하되므로 상기 Mo의 함량은 0.01 ~ 0.15 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.Molybdenum is very effective in increasing the strength of a material, and is an element that simultaneously secures high strength and high toughness by promoting the formation of acicular ferrite, a low-temperature transformation structure. To this end, the molybdenum should be added in an amount of 0.01% by weight or more, but it is an expensive element, and if it exceeds 0.15% by weight, weldability decreases, so the content of Mo is preferably limited to 0.01 to 0.15% by weight.

니오븀(Nb)Niobium (Nb)

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강재의 강도와 저온인성을 향상시킨다. 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01 ~ 0.04 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 강재의 용접성을 저하시키며, 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.Niobium (Nb) combines with carbon (C) and nitrogen (N) at high temperature to form carbides or nitrides. Niobium-based carbides or nitrides suppress grain growth during rolling to refine grains, thereby improving the strength and low-temperature toughness of steel materials. Niobium (Nb) is preferably added in a content ratio of 0.01 to 0.04% by weight of the total weight of the steel according to the present invention. When the content of niobium (Nb) is less than 0.01% by weight, the effect of addition cannot be exhibited properly. On the contrary, if the content of niobium (Nb) exceeds 0.04% by weight, the weldability of the steel is degraded, and the strength and low-temperature toughness are no longer improved, but the impact toughness is rather deteriorated as it exists in a solid solution in ferrite. have.

티타늄(Ti)Titanium (Ti)

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 열연 강재의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.007 ~ 0.025 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.007 중량% 미만일 경우에는 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을생성시킴으로써 강의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 있다.Titanium (Ti) has the effect of improving the toughness and strength of the hot-rolled steel by creating Ti (C, N) precipitates with high high temperature stability, thereby preventing the growth of austenite grains during welding and minimizing the structure of the welded portion. (Ti) is preferably added in a content ratio of 0.007 to 0.025% by weight of the total weight of the steel according to the present invention. If the content of titanium (Ti) is less than 0.007% by weight, there is a problem that age hardening occurs due to the remaining solid solution carbon and solid solution nitrogen without precipitation. Conversely, when the content of titanium (Ti) exceeds 0.025% by weight, there is a problem of reducing the low-temperature impact characteristics of the steel by generating coarse precipitates, and increasing the manufacturing cost without any further addition effect.

붕소(B)Boron (B)

붕소(B)는 강중에 고용되어 강의 경화능을 향상시켜 강도를 증가시키는 원소이며, 또한, 용접 후 냉각시 오스테나이트 입계에 고용되어 입계 페라이트 형성을 억제하며, N와 결합하여 질화물을 형성함으로써 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하여 용접열영향부(HAZ)의 인성을 향상시키는 역할을 수행한다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 B의 함량이 0.0005 중량% 이상으로, 더욱 구체적으로는 0.001 중량% 이상으로 첨가될 필요가 있으나, 너무 과도하게 첨가될 경우에는 경화능이 크게 증가하여 용접열영향부(HAZ)의 베이니틱 페라이트 분율을 증가시키게 되며 용접성을 저하시키며 오히려 용접열영향부(HAZ)의 인성이 열화되므로, 그 상한을 0.002 중량%로 제한함이 바람직하다.Boron (B) is an element that is dissolved in steel to improve the hardenability of steel, thereby increasing the strength. In addition, when cooled after welding, it is dissolved in the austenite grain boundary to suppress the formation of grain boundary ferrite, and by combining with N to form nitride, austenite It plays a role of improving the toughness of the heat affected zone (HAZ) by suppressing the growth of night crystal grains. In order to obtain the above-described effect, the content of B needs to be added in an amount of 0.0005% by weight or more, and more specifically, 0.001% by weight or more, but if it is added too much, the hardenability is greatly increased and thus the welding heat affected zone (HAZ) Since the bainitic ferrite fraction of is increased and the weldability is lowered, and the toughness of the weld heat affected zone (HAZ) is deteriorated, it is preferable to limit the upper limit to 0.002% by weight.

질소(N)Nitrogen (N)

질소(N)는 제강과정에서 함유되는 성분으로서, Ti, B, Al, V 등의 원소들과 반응하여 질화물을 형성하는 중요한 원소이며, 이러한 효과를 얻기 위해서는 N의 함량이 0.006 중량% 이상으로 첨가될 필요가 있다. 그러나, N 함량이 너무 과도하면 오히려 용접열영향부의 인성을 저해할 수 있으며, 연주공정 중 표면에 크랙(crack)을 유발할 수 있으므로, 그 상한을 0.010 중량%로 제한함이 바람직하다.Nitrogen (N) is a component contained in the steelmaking process, and is an important element that reacts with elements such as Ti, B, Al, and V to form nitride. To obtain this effect, the content of N is added in an amount of 0.006% by weight or more. Need to be. However, if the N content is too excessive, it may rather impair the toughness of the weld heat-affected zone, and may cause cracks on the surface during the playing process, so it is preferable to limit the upper limit to 0.010% by weight.

한편, 본 실시예에서는 티타늄(Ti) 분율을 0.007 ~ 0.025 중량%, 질소(N) 분율을 0.006 ~ 0.010 중량%를 첨가하여 HAZ부의 미세한 TiN 석출을 유도하고, 그 결과 HAZ부 결정립 미세화를 기대할 수 있다. 보다 구체적으로는 Ti/N의 화학양론적(stoichiometry) 결합비를 2.4 ~ 3.0으로 하도록 Ti와 N의 첨가량을 제어할 수 있다. On the other hand, in this embodiment, by adding 0.007 to 0.025% by weight of the titanium (Ti) fraction and 0.006 to 0.010% by weight of the nitrogen (N) fraction to induce fine TiN precipitation in the HAZ portion, and as a result, the crystal grains of the HAZ portion can be refined. have. More specifically, the addition amount of Ti and N can be controlled so that the stoichiometry coupling ratio of Ti/N is 2.4 to 3.0.

상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재는 탄소당량(Ceq)가 0.4 이하이며 용접균열 감수성 지수(Pcm)가 0.18 이하일 수 있다. 탄소당량(Ceq) 및 용접균열 감수성 지수(Pcm)가 높은 경우 모재의 강도향상에는 효과가 있으나 본 발명에서 제안하는 용접균열 저항성을 저하시키므로 그 상한을 각 0.40 이하 및 0.18 이하로 각각 제어하는 것이 바람직하다. As described above, the steel material according to an embodiment of the present invention having an alloying element composition may have a carbon equivalent (Ceq) of 0.4 or less and a weld crack susceptibility index (Pcm) of 0.18 or less. When the carbon equivalent (Ceq) and the weld crack susceptibility index (Pcm) are high, it is effective to improve the strength of the base material, but it is preferable to control the upper limit to 0.40 or less and 0.18 or less, respectively, since it lowers the weld crack resistance proposed in the present invention. Do.

상술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재는 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 인장강도(TS): 610MPa 이상일 수 있다. 본 발명에서 제안하는 화학조성은 통상의 항복강도 500MPa급의 선박 및 해양구조용 강재의 화학조성에 비해 탄소당량(Ceq)이 크게 낮아 모재의 강도저하가 우려될 수 있으므로 붕소(B)를 0.0005 ~ 0.002 중량%로 첨가할 수 있다. 붕소가 0.002 중량% 이상 첨가할 경우에는 경화능이 크게 증가하여 HAZ부의 베이니틱 페라이트 분율을 증가시키므로 과도하게 첨가하지 않도록 한다. The steel material according to an embodiment of the present invention having the above-described alloying element composition may have a yield strength (YS) of 500 MPa or more and a tensile strength (TS) of 610 MPa or more. The chemical composition proposed in the present invention has a significantly lower carbon equivalent (Ceq) compared to the chemical composition of conventional steel for ships and offshore structures having a yield strength of 500 MPa, which may cause a decrease in the strength of the base metal, so that boron (B) is 0.0005 to 0.002. It can be added in weight percent. When boron is added in an amount of 0.002% by weight or more, the hardenability is greatly increased and the bainitic ferrite fraction of the HAZ part is increased, so that excessive addition is not allowed.

한편, 상기 강재는 용접열영향부의 경도가 예열을 적용하지 않은 상온에서 280HV 이하일 수 있다. 상기 강재는 용접열영향부의 미세조직으로서 베이니틱 페라이트(Bainitic Ferrite), 입상형 페라이트(Granular Ferrite) 및 침상형 페라이트(Acicular Ferrite)를 포함할 수 있다. Meanwhile, in the steel material, the hardness of the welding heat-affected portion may be 280 HV or less at room temperature without preheating. The steel material may include bainitic ferrite, granular ferrite, and acicular ferrite as a microstructure of the welding heat affected zone.

이하에서는 상술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a steel material according to an embodiment of the present invention having the above-described alloy element composition will be described.

강재의 제조 방법Steel manufacturing method

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 강재의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a steel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 강재의 제조 방법은 (a) 탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 제공하는 단계(S100); (b) 상기 강재를 900 ~ 1200℃로 열간압연 전 가열하는 단계(S200); (c) 상기 강재를 열간압연 종료온도가 750 ~ 900℃인 조건으로 열간압연 하는 단계(S300); 및 (d) 상기 열간압연된 강재를 냉각종료온도가 400 ~ 600℃인 조건으로 냉각하는 단계(S400); 를 포함한다. 상기 강재의 제조방법에서, 상기 (d) 단계는 냉각시작온도가 750℃ 이상이고 냉각속도가 10 ~ 25℃/sec일 수 있다. Referring to Figure 1, a method of manufacturing a steel according to an embodiment of the present invention is (a) carbon (C): 0.03 to 0.10 wt%, silicon (Si): 0.05 to 0.40 wt%, manganese (Mn): 1.10 ~ 1.70% by weight, phosphorus (P): more than 0 and less than 0.012% by weight, sulfur (S): more than 0 and less than 0.006% by weight, soluble aluminum (S_Al): 0.015 ~ 0.055% by weight, copper (Cu): 0.10 ~ 0.40 weight %, nickel (Ni): 0.3 to 1.0 wt%, chromium (Cr): more than 0 and 0.1 wt% or less, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15 wt%, niobium (Nb): 0.01 to 0.04 wt%, titanium (Ti ): 0.007 to 0.025% by weight, boron (B): 0.0005 to 0.002% by weight, nitrogen (N): 0.006 to 0.010% by weight, and the remaining iron (Fe) and providing a steel made of other inevitable impurities (S100); (b) heating the steel material to 900 to 1200° C. before hot rolling (S200); (c) hot rolling the steel material under the condition that the hot rolling end temperature is 750 ~ 900°C (S300); And (d) cooling the hot-rolled steel material under conditions of a cooling end temperature of 400 to 600°C (S400). Includes. In the method of manufacturing the steel material, in step (d), the cooling start temperature may be 750°C or higher and the cooling rate may be 10 to 25°C/sec.

본 특허에서 제안하는 강재 및 이를 이용한 후강판 제조를 위해서 열간압연 전 가열온도 900 ~ 1200℃, 열간압연 종료온도 750 ~ 900℃, 열간압연 종료 후 냉각시작온도 750℃ 이상, 냉각속도 10 ~ 25℃, 냉각종료온도 400 ~ 600℃를 적용할 수 있다. 열간압연 종료온도가 900℃를 초과하는 경우 오스테나이트 결정립이 재결정한 후 성장하는 속도가 빨라 최종 미세조직이 베이나이트계 조직으로 변화될 가능성이 있어 그 상한은 900℃로 한다. 한편, 열간압연 종료온도가 750℃ 미만일 경우에는 오스테나이트와 초석 페라이트의 이상역에서 압연이 종료되고 냉각되어 최종 미세조직이 불균일을 초래하게 되고 이는 모재의 충격인성을 악화시키는 원인을 제공한다. 따라서 단상영역에서 냉각을 시작하며 그 하한은 750℃로 정한다. 열간압연 종료 후 냉각시작온도도 마찬가지로 이상역에서 냉각을 시작할 경우 조대한 초석 페라이트 및 베이나이트 혼합조직을 초래하여 결과적으로는 모재의 충격인성을 열화시키므로 그 하한을 750℃로 한다. 냉각속도는 10 ~ 25℃로 제한하여 최종 미세조직이 미세한 침상형 페라이트의 분율을 20% 이상으로 확보할 수 있도록 한다. 냉각종료온도가 600℃를 초과하는 경우, 베이나이트 분율이 불충분하여 본 발명에서 목표로 하는 항복강도 500MPa 및 인장강도 610MPa 이상을 확보할 수 없다. 따라서 그 상한을 600℃로 한다. 한편 냉각종료온도가 400℃ 미만일 경우, 표면 및 1/4t 부위의 베이나이트 및 MA상(마르텐사이트상 및 오스테나이트상)의 분율이 높아져 모재의 충격인성을 열화시킬 수 있으므로 그 하한을 400℃로 한다.In order to manufacture the steel material proposed in this patent and the thick steel sheet using the same, the heating temperature before hot rolling is 900 ~ 1200℃, the hot rolling end temperature is 750 ~ 900℃, the cooling start temperature after hot rolling is over 750℃, and the cooling rate is 10 ~ 25℃ , Cooling end temperature 400 ~ 600℃ can be applied. If the hot rolling end temperature exceeds 900°C, the rate at which the austenite grains grow after recrystallization is high, and the final microstructure may change to a bainite-based structure, so the upper limit is set at 900°C. On the other hand, when the hot rolling end temperature is less than 750° C., rolling is terminated and cooled in the ideal region of austenite and cornerstone ferrite, resulting in non-uniformity of the final microstructure, which deteriorates the impact toughness of the base metal. Therefore, it starts cooling in the single phase area and its lower limit is set at 750℃. As for the cooling start temperature after the completion of hot rolling, if cooling is started in an ideal area, a coarse grainy ferrite and bainite mixed structure will result, resulting in deterioration of the impact toughness of the base material, so the lower limit is set at 750℃. The cooling rate is limited to 10 ~ 25 ℃ so that the final microstructure can secure the fraction of fine needle-shaped ferrite to 20% or more. When the cooling termination temperature exceeds 600°C, the bainite fraction is insufficient, and thus the yield strength of 500 MPa and the tensile strength of 610 MPa or more targeted by the present invention cannot be secured. Therefore, the upper limit is 600°C. On the other hand, if the cooling end temperature is less than 400℃, the lower limit of the surface and 1/4t portion of the bainite and MA phases (martensite and austenite phases) may be high and deteriorate the impact toughness of the base metal. do.

실험예Experimental example

이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a preferred experimental example is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

1. 시편의 화학조성 및 제조조건1. Chemical composition and manufacturing conditions of specimen

본 실험예에서는 표 1의 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 가지는 시편들을 제공한다. 표 2는 본 실험예에서 열간압연 및 냉각 조건을 나타낸 것이다. In this experimental example, specimens having the alloying element composition (unit: wt%) of Table 1 are provided. Table 2 shows the hot rolling and cooling conditions in this experimental example.

구분division CC SiSi MnMn PP SS S_AlS_Al CuCu NiNi 실시예1Example 1 0.0560.056 0.1240.124 1.4631.463 0.00870.0087 0.0020.002 0.0540.054 0.1940.194 0.590.59 비교예1Comparative Example 1 0.08210.0821 0.2040.204 1.581.58 0.00870.0087 0.00140.0014 0.0430.043 0.190.19 0.690.69 구분division CrCr MoMo NbNb TiTi BB NN CeqCeq PcmPcm 실시예1Example 1 0.030.03 0.040.04 0.030.03 0.0190.019 0.00130.0013 0.00710.0071 0.3660.366 0.1630.163 비교예1Comparative Example 1 0.070.07 0.050.05 0.0320.032 0.0180.018 -- 0.00470.0047 0.4280.428 0.1960.196

구분division 열간압연 전가열온도Heating temperature before hot rolling 총 압하율Total reduction rate 미재결정역총 압하율Total reduction rate of unresolved power 열간압연
종료온도
Hot rolled
End temperature
열간압연 후 냉각종료 온도Cooling end temperature after hot rolling 냉각속도Cooling rate
실시예1Example 1 1025℃1025℃ 84%84% 60%60% 850℃850℃ 497℃497℃ 17℃/s17℃/s 비교예1Comparative Example 1 1147℃1147℃ 87%87% 48%48% 754℃754℃ 446℃446℃ 14℃/s14℃/s

표 1을 참조하면, 본 실험예의 실시예1의 조성은 탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)인 조성범위를 만족하며, 탄소당량(Ceq)가 0.4 이하이며 용접균열 감수성 지수(Pcm)가 0.18 이하인 범위를 만족한다. 이에 반하여, 본 실험예의 비교예1의 조성은 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%의 범위를 만족하지 못하고, 탄소당량(Ceq)가 0.4 이하이며 용접균열 감수성 지수(Pcm)가 0.18 이하인 범위를 만족하지 못한다. Referring to Table 1, the composition of Example 1 of this experimental example is carbon (C): 0.03 to 0.10 wt%, silicon (Si): 0.05 to 0.40 wt%, manganese (Mn): 1.10 to 1.70 wt%, phosphorus ( P): more than 0 and 0.012% by weight or less, sulfur (S): more than 0 and not more than 0.006% by weight, soluble aluminum (S_Al): 0.015 to 0.055% by weight, copper (Cu): 0.10 to 0.40% by weight, nickel (Ni): 0.3 to 1.0 wt%, chromium (Cr): greater than 0 and 0.1 wt% or less, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15 wt%, niobium (Nb): 0.01 to 0.04 wt%, titanium (Ti): 0.007 to 0.025 wt% , Boron (B): 0.0005 ~ 0.002% by weight, nitrogen (N): 0.006 ~ 0.010% by weight and the rest of the composition range of iron (Fe) is satisfied, the carbon equivalent (Ceq) is 0.4 or less, and the weld crack susceptibility index (Pcm ) Satisfies the range of 0.18 or less. On the contrary, the composition of Comparative Example 1 of this Experimental Example does not satisfy the range of boron (B): 0.0005 to 0.002 wt%, has a carbon equivalent (Ceq) of 0.4 or less, and a weld crack susceptibility index (Pcm) of 0.18 or less. Not satisfied

2. 물성 평가2. Property evaluation

표 3은 표 1 및 표 2에 개시된 조성과 공정조건을 적용한 시편들에 대하여 모재의 기계적 성질을 평가한 결과를 나타낸 것이다. Table 3 shows the results of evaluating the mechanical properties of the base metal for specimens to which the composition and process conditions disclosed in Tables 1 and 2 were applied.

구 분division 항복강도 (MPa)Yield strength (MPa) 인장강도 (MPa)Tensile strength (MPa) 총 연신율 (%)Total elongation (%) 충격흡수에너지 (-40℃)Shock absorption energy (-40℃) 실시예1Example 1 589589 661661 1616 249 / 253 / 276249/253/276 비교예1Comparative Example 1 585585 696696 2020 320 / 285 / 260320/285/260

표 3을 참조하면, 항복강도 및 인장강도는 실시예1과 비교예1 모두 본 발명에서 목표하는 정도(항복강도(YS): 500MPa 이상 및 인장강도(TS): 610MPa 이상)를 크게 상회하여 안정적으로 확보됨을 확인할 수 있다. 연신율의 경우 실시예1의 B 첨가로 인한 경화능 상승으로 인해 비교예1과 비교하여 약간 낮은 수치이지만 본 발명의 연신율 목표인 14% 이상은 충분히 만족하는 것을 알 수 있다. 충격인성의 경우 실시예1의 강재는 비교예1의 강재와 비교하여 Uppershelf Energy는 비교적 낮지만 그 편차가 적어 비교예1에 비해 전체적으로 균일한 조직을 가지고 있음을 추측할 수 있다.Referring to Table 3, the yield strength and tensile strength are significantly greater than the target degree of the present invention (yield strength (YS): 500 MPa or more and tensile strength (TS): 610 MPa or more) and are stable in both Example 1 and Comparative Example 1. It can be confirmed that it is secured. In the case of the elongation, it can be seen that the value of the elongation is slightly lower than that of Comparative Example 1 due to the increase in the hardenability due to the addition of B in Example 1, but the elongation target of the present invention, which is 14% or more, is sufficiently satisfied. In the case of impact toughness, the steel of Example 1 has a relatively low upper shelf energy compared to the steel of Comparative Example 1, but the deviation is small, so it can be inferred that the steel material of Example 1 has a uniform structure as a whole compared to Comparative Example 1.

도 2는 본 발명의 실험예에 따른 강재의 용접열영향부의 최고경도시험 결과를 나타낸 도면이다. 최고열영향부 경도시험은 KS B 0893의 규격을 따라 시행하였다.2 is a view showing the results of the highest hardness test of the heat-affected zone of the steel according to the experimental example of the present invention. The hardness test of the highest heat affected zone was conducted in accordance with the standard of KS B 0893.

도 2를 참조하면, 최고열영향부 경도시험 결과에서 알 수 있듯이 실시예1의 강재는 예열을 적용하지 않은 상온에서도 280HV 이하의 낮은 최고경도를 보이고 있으나 비교예1의 강재는 100℃의 예열을 적용하였을 때 경도가 280HV이하로 떨어져 실시예1의 강재의 HAZ부 취화정도가 더 낮다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, as can be seen from the results of the highest heat affected zone hardness test, the steel of Example 1 shows a low maximum hardness of 280 HV or less even at room temperature without preheating, but the steel of Comparative Example 1 applies a preheat of 100°C. When the hardness was reduced to 280HV or less, it can be seen that the degree of embrittlement of the HAZ portion of the steel of Example 1 was lower.

도 3은 본 발명의 실험예에 따른 강재의 최고열영향부 시험재의 미세조직을 촬영한 사진들이다. 구체적으로, 실시예1과 비교에1의 최고열영향부 경도시험 후 그 단면의 주사전자현미경 관찰결과를 나타내고 있다. 표 4는 본 발명의 실험예에 따른 강재의 최고열영향부 시험재의 FL(Fusion LIne) 영역에서의 미세조직을 나타낸 것이고, 표 5는 본 발명의 실험예에 따른 강재의 최고열영향부 시험재의 FL+5mm 영역에서의 미세조직을 나타낸 것이다. FL+5mm 영역은 Fusion Line으로부터 5mm 이내의 영역을 의미할 수 있다. 표 4 및 표 5에서 BF 항목은 베이니틱 페라이트(Bainitic Ferrite)를 의미하며, GB 항목은 입상형 페라이트(Granular Ferrite)를 의미하며, AF는 침상형 페라이트(Acicular Ferrite)를 의미하며, PAGS 항목은 PAGS 구 오스테나이트 결정립 사이즈(Prior Austenite Grain Size)를 의미한다. 3 is a photograph of the microstructure of the test material of the highest heat affected zone of the steel according to the experimental example of the present invention. Specifically, after the hardness test of the highest heat-affected zone in Example 1 and Comparative Example 1, the results of observation with a scanning electron microscope of the cross section are shown. Table 4 shows the microstructure in the FL (Fusion LIne) region of the highest heat affected zone test material of the steel according to the experimental example of the present invention, and Table 5 shows the FL+ of the highest heat affected zone test material of the steel according to the experimental example of the present invention. It shows the microstructure in the 5mm area. The FL+5mm area may mean an area within 5mm from the Fusion Line. In Tables 4 and 5, the BF item refers to Bainitic Ferrite, the GB item refers to Granular Ferrite, AF refers to Acicular Ferrite, and PAGS item PAGS refers to the prior austenite grain size (Prior Austenite Grain Size).

도 3 및 표 4와 표 5를 참조하면, 실시예1의 강재는 비교예1의 강재와 비교하여 FL(Fusion LIne) 및 FL+5mm 영역의 베이니틱 페라이트의 분율이 낮고 PASGS(구 오스테나이트 결정립 사이즈)의 크기가 더 미세한 것을 볼 수 있다.3 and Table 4 and Table 5, the steel material of Example 1 has a lower fraction of bainitic ferrite in the FL (Fusion LIne) and FL+5 mm regions compared to the steel material of Comparative Example 1, and PASGS (former austenite grains). You can see that the size of the size) is finer.

BF (%)BF (%) GB (%)GB (%) PAGS (μm)PAGS (μm) 비교예1Comparative Example 1 8080 2020 110110 실시예1Example 1 6060 4040 7070

BF (%)BF (%) GB (%)GB (%) AF (%)AF (%) PAGS (μm)PAGS (μm) 비교예1Comparative Example 1 7575 2525 -- 5050 실시예1Example 1 2020 7575 55 2525

도 4는 본 발명의 실험예에 따른 강재의 용접균열저항성 시험 결과를 나타낸 도면이다. 표 6은 용접균열저항성 시험 조건을 나타낸 것이다. 4 is a view showing the results of a weld crack resistance test of a steel material according to an experimental example of the present invention. Table 6 shows the welding crack resistance test conditions.

ProcessProcess ConsumableConsumable Current
(A)
Current
(A)
Voltage
(V)
Voltage
(V)
Speed
(cm/min.)
Speed
(cm/min.)
Heat Input
(kJ/cm)
Heat Input
(kJ/cm)
NoteNote
FCAWFCAW SC-81K2
(1.4Φ, HYUNDAI)
SC-81K2
(1.4Φ, HYUNDAI)
200200 2424 2828 10.310.3 DIFFUSABLE [H] :3.74㎖/100g
(Just after open, '18.12)
DIFFUSABLE [H] :3.74㎖/100g
(Just after open, '18.12)

도 4를 참조하면, 실시예1의 강재의 Y-Groove 시험법을 통한 용접균열 저항성 결과를 나타내고 있으며, 균열발생율 0%로 충분히 상온에서도 예열없이 용접을 진행할 수 있음을 기대할 수 있다. Referring to FIG. 4, the results of welding crack resistance through the Y-Groove test method of the steel material of Example 1 are shown, and it can be expected that welding can proceed without preheating even at room temperature sufficiently with a crack generation rate of 0%.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, the embodiments of the present invention have been described mainly, but various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.

Claims (7)

탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되,
항복강도(YS): 500MPa 이상 및 인장강도(TS): 610MPa 이상인 것을 특징으로 하는,
강재.
Carbon (C): 0.03 to 0.10% by weight, silicon (Si): 0.05 to 0.40% by weight, manganese (Mn): 1.10 to 1.70% by weight, phosphorus (P): more than 0 0.012% by weight or less, sulfur (S): More than 0 0.006% by weight or less, Soluble aluminum (S_Al): 0.015 to 0.055% by weight, copper (Cu): 0.10 to 0.40% by weight, nickel (Ni): 0.3 to 1.0% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.1 weight % Or less, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15 wt%, niobium (Nb): 0.01 to 0.04 wt%, titanium (Ti): 0.007 to 0.025 wt%, boron (B): 0.0005 to 0.002 wt%, nitrogen (N ): 0.006 to 0.010% by weight and the rest of iron (Fe) and other inevitable impurities,
Yield strength (YS): 500 MPa or more and tensile strength (TS): 610 MPa or more,
Steel.
제 1 항에 있어서,
티타늄(Ti)과 질소(N)의 비는 2.4 내지 3.0인 것을 특징으로 하는,
강재.
The method of claim 1,
Characterized in that the ratio of titanium (Ti) and nitrogen (N) is 2.4 to 3.0,
Steel.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 탄소당량(Ceq)이 0.4 이하이며 용접균열 감수성 지수(Pcm)가 0.18 이하인 것을 특징으로 하는,
강재.
The method of claim 1,
The steel has a carbon equivalent (Ceq) of 0.4 or less and a weld crack susceptibility index (Pcm) of 0.18 or less,
Steel.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 용접열영향부의 미세조직으로서 베이니틱 페라이트(Bainitic Ferrite), 입상형 페라이트(Granular Ferrite) 및 침상형 페라이트(Acicular Ferrite)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
강재.
The method of claim 1,
The steel material is characterized in that it comprises bainitic ferrite (Bainitic Ferrite), granular ferrite (Granular Ferrite) and acicular ferrite (Acicular Ferrite) as a microstructure of the welding heat affected zone,
Steel.
제 1 항에 있어서,
상기 강재는 용접열영향부의 경도가 예열을 적용하지 않은 상온에서 280HV 이하인 것을 특징으로 하는,
강재.
The method of claim 1,
The steel material is characterized in that the hardness of the welding heat-affected zone is 280 HV or less at room temperature without preheating,
Steel.
(a) 탄소(C): 0.03 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40 중량%, 망간(Mn): 1.10 ~ 1.70 중량%, 인(P): 0 초과 0.012 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.006 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al): 0.015 ~ 0.055 중량%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.40 중량%, 니켈(Ni): 0.3 ~ 1.0 중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.1 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.01 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb): 0.01 ~ 0.04 중량%, 티타늄(Ti): 0.007 ~ 0.025 중량%, 붕소(B): 0.0005 ~ 0.002 중량%, 질소(N): 0.006 ~ 0.010 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 제공하는 단계;
(b) 상기 강재를 900 ~ 1200℃로 열간압연 전 가열하는 단계;
(c) 상기 강재를 열간압연 종료온도가 750 ~ 900℃인 조건으로 열간압연 하는 단계;
(d) 상기 열간압연된 강재를 냉각종료온도가 400 ~ 600℃인 조건으로 냉각하는 단계; 를 포함하는,
강재의 제조방법.
(a) Carbon (C): 0.03 to 0.10% by weight, silicon (Si): 0.05 to 0.40% by weight, manganese (Mn): 1.10 to 1.70% by weight, phosphorus (P): more than 0 and not more than 0.012% by weight, sulfur ( S): greater than 0 and 0.006% by weight or less, soluble aluminum (S_Al): 0.015 to 0.055% by weight, copper (Cu): 0.10 to 0.40% by weight, nickel (Ni): 0.3 to 1.0% by weight, chromium (Cr): 0 More than 0.1% by weight, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15% by weight, niobium (Nb): 0.01 to 0.04% by weight, titanium (Ti): 0.007 to 0.025% by weight, boron (B): 0.0005 to 0.002% by weight, Nitrogen (N): providing a steel material consisting of 0.006 ~ 0.010% by weight and the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities;
(b) heating the steel material to 900 to 1200° C. before hot rolling;
(c) hot rolling the steel material under the condition that the hot rolling end temperature is 750 to 900°C;
(d) cooling the hot-rolled steel material under conditions of a cooling end temperature of 400 to 600°C; Containing,
Steel manufacturing method.
제 6 항에 있어서,
상기 (d) 단계는 냉각시작온도가 750℃ 이상이고 냉각속도가 10 ~ 25℃/sec인 것을 특징으로 하는,
강재의 제조방법.
The method of claim 6,
The step (d) is characterized in that the cooling start temperature is 750 ℃ or higher and the cooling rate is 10 ~ 25 ℃ / sec,
Steel manufacturing method.
KR1020190070640A 2019-06-14 2019-06-14 Steel material and method of manufacturing the same KR102250324B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190070640A KR102250324B1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Steel material and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190070640A KR102250324B1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Steel material and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200142969A true KR20200142969A (en) 2020-12-23
KR102250324B1 KR102250324B1 (en) 2021-05-10

Family

ID=74088935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190070640A KR102250324B1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Steel material and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102250324B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07171679A (en) * 1993-10-27 1995-07-11 Nippon Steel Corp Welded joint for structural steel excellent in fatigue resistance
JP2006291348A (en) * 2005-03-17 2006-10-26 Jfe Steel Kk Low yield-ratio high-tensile steel having excellent weldability, and its production method
KR100973923B1 (en) * 2007-12-20 2010-08-03 주식회사 포스코 High strength steel for construction having excellent low temperature toughness

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07171679A (en) * 1993-10-27 1995-07-11 Nippon Steel Corp Welded joint for structural steel excellent in fatigue resistance
JP2006291348A (en) * 2005-03-17 2006-10-26 Jfe Steel Kk Low yield-ratio high-tensile steel having excellent weldability, and its production method
KR100973923B1 (en) * 2007-12-20 2010-08-03 주식회사 포스코 High strength steel for construction having excellent low temperature toughness

Also Published As

Publication number Publication date
KR102250324B1 (en) 2021-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4926447B2 (en) Manufacturing method of high strength steel with excellent weld crack resistance
KR20190076758A (en) High strength steel for arctic environment having excellent resistance to fracture in low temperature, and method for manufacturing the same
US20190352749A1 (en) Steel material for high heat input welding
JP7236540B2 (en) Steel material excellent in toughness of welded heat affected zone and method for producing the same
JP4891836B2 (en) Steel plate with excellent toughness of weld heat affected zone in high heat input welding
KR101467049B1 (en) Steel sheet for line pipe and method of manufacturing the same
KR102255821B1 (en) Ultra-thick steel plate having high strength and excellent low-temperature impact toughness and method for manufacturing thereof
JP4949210B2 (en) Steel excellent in toughness of weld heat-affected zone and method for producing the same
JP4133175B2 (en) Non-water cooled thin low yield ratio high strength steel with excellent toughness and method for producing the same
JP2001335884A (en) High strength thick steel plate excellent in ctod(crack tip opening displacement) characteristic, and its manufacturing method
JP3599556B2 (en) High-strength steel sheet excellent in toughness of base material and heat-affected zone of large heat input welding and method of manufacturing the same
KR102349426B1 (en) Steel having excellent low-temperature fracture toughness and method of manufacturing the same
KR102250324B1 (en) Steel material and method of manufacturing the same
KR102155430B1 (en) Ultra-high strength and high toughness steel plate and method for manufacturing the same
JP3468168B2 (en) High-strength steel sheet with excellent economy and toughness
JPH11189840A (en) High strength steel plate for line pipe, excellent in hydrogen induced cracking resistance, and its production
KR20190076163A (en) High strength steel and method of manufacturing the same
JP4742597B2 (en) Production method of non-tempered high strength steel
KR20150002956A (en) Steel sheet for line pipe and method of manufacturing the same
KR102522570B1 (en) Steel plate having excellent ultra low temperature toughness in welding heat affected zone
KR102100050B1 (en) Steel plate and method of manufacturing the same
JP4736374B2 (en) Steel material with super large heat input welding characteristics
KR101828704B1 (en) Extremely thick steel sheet for marine structure and method of manufacturing the same
KR20160036991A (en) Steel sheet and method of manufacturing the same
KR20220036744A (en) Steel having high strength and excellent low-temperature toughness and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant