KR20210009934A - Steel plate with superior HAZ toughness for high heat input welding and method for the same - Google Patents

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KR20210009934A
KR20210009934A KR1020190087123A KR20190087123A KR20210009934A KR 20210009934 A KR20210009934 A KR 20210009934A KR 1020190087123 A KR1020190087123 A KR 1020190087123A KR 20190087123 A KR20190087123 A KR 20190087123A KR 20210009934 A KR20210009934 A KR 20210009934A
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정홍철
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Abstract

Provided are structural steel having enhanced toughness of a high heat-input welding heat-affected zone and a manufacturing method thereof. The structural steel having enhanced toughness of a high heat-input welding heat-affected zone comprises, by wt%, C: 0.03 to 0.19%, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0.4 to 2.0%, Ti: 0.005 to 0.05%, Al: 0.08 to 0.5%, N: 0.002 to 0.008%, O: 0.001 to 0.008%, B: 0.0003 to 0.005%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less (where 2.5 <= Ti/N <= 5, 20 <= Al/N <= 100, 60 <= (10Ti+Al)/N <= 125, 52 <= (C+Si+Mn/8)/N <= 120), and the remainder of Fe and other impurities, and the matrix microstructure is formed as a composite structure of ferrite and pearlite having a grain size of 20 μm or less.

Description

대입열 용접열영향부 인성이 우수한 구조용강재 및 그 제조방법{Steel plate with superior HAZ toughness for high heat input welding and method for the same}Steel plate with superior HAZ toughness for high heat input welding and method for the same}

본 발명은 건축, 교량, 조선, 해양구조물, 강관, 라인파이프 등의 용접구조물에 사용되는 구조용 강재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, TiN 및 AlN석출물을 미세분산시키고 M-A의 형성을 억제하거나 미세화하여 대입열 용접열영향부의 인성을 개선할 수 있는 용접용 구조용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다The present invention relates to a structural steel used in welded structures such as architecture, bridges, shipbuilding, offshore structures, steel pipes, and line pipes. More specifically, the present invention relates to a structural steel for welding that can finely disperse TiN and AlN precipitates and suppress or refine the formation of M-A to improve the toughness of the heat-affected zone with high heat input, and a manufacturing method thereof.

최근, 건축물, 구조물의 고층화 추세에 따라 사용되는 강재가 대형화되면서 후물강재로 대체되고 있다. 이러한 후물재를 용접하기 위해서는 고능률 용접이 불가피한데, 후육화된 강재를 용접하는 기술로는, 1패스 용접이 가능한 대입열 서어브머지드 용접법 및 일렉트로 가스 용접법이 광범위하게 사용되고 있는 실정이다. 또한, 조선 및 교량 분야에 있어서 판 두께 25mm이상의 강재를 용접하는 경우에도 용접생산성을 향상시키기 위하여 상기와 같은 1패스 용접이 가능한 대입열 용접법을 크게 적용하고 있다.Recently, in accordance with the trend of high-rise buildings and structures, the steel materials used have become large and are being replaced by thick steel materials. In order to weld such a thick material, high-efficiency welding is inevitable. As a technology for welding thickened steel, a high heat input submerged welding method and an electro-gas welding method capable of one-pass welding are widely used. In addition, in the field of shipbuilding and bridges, in order to improve welding productivity even when welding steel materials having a thickness of 25 mm or more, the high heat input welding method capable of one-pass welding as described above is largely applied.

일반적으로 용접에서는 입열량이 클수록 용착량이 커서 용접패스수가 감소하기 때문에, 용접생산성을 측면에서 대입열 용접이 유리하다. 즉, 용접에서 입열량을 증가시키면 그 사용범위를 넓힐 수 있게 되는 것이다. 현재 사용되고 있는 대입열의 범위는 대략 100-300kJ/cm에 해당되는데 좀더 후육화 된 판두께 50mm이상의 강재를 1pass로 용접하기 위해서는 300-600kJ/cm의 초대입열 범위가 되어야 가능하다.   In general, in welding, the larger the amount of heat input, the larger the amount of welding, the greater the number of welding passes, and therefore, high heat input welding is advantageous in terms of welding productivity. That is, if the amount of heat input in welding is increased, the range of use can be widened. The range of high heat input currently being used is approximately 100-300kJ/cm, but in order to weld steel with a thickness of 50mm or more thickened in one pass, it is possible to have a super heat input range of 300-600kJ/cm.

 

그러나 강재의 대입열이 용접시 형성되는 용접열영향부(Heat Affected Zone), 특히 용융선(fusion boundary) 근처의 용접열영향부는 용접입열량에 의해 융점에 가까운 온도까지 가열되기 때문에 용접열영향부의 오스테나이트 결정립이 성장하여 조대화되고 냉각과정에서 상부 베이나이트 및 마르텐사이트 등 인성에 취약한 미세조직이 형성되기 때문에, 용접열영향부의 인성이 크게 저하된다. However, the heat-affected zone formed during welding, especially the heat-affected zone near the fusion boundary, is heated to a temperature close to the melting point by the amount of heat input from the steel. Since austenite grains grow and coarsen, and microstructures weak in toughness such as upper bainite and martensite are formed in the cooling process, the toughness of the heat-affected zone for welding is greatly reduced.

 

따라서, 용접구조물의 안정성을 확보하기 위해서는, 용접열영향부의 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하여 미세하게 유지시킬 필요가 있다. 이를 해결하는 수단으로는, 고온에서 안정한 산화물 또는 Ti계 탄질화물 등을 강재에 적절히 분포시켜 용접시 용접열영향부의 결정립 성장을 지연시키고자 하는 기술 등이 개시되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1-11에 기재된 발명과 비특허문헌 1에 기재된 기술 등을 들 수 있다. Therefore, in order to secure the stability of the welded structure, it is necessary to suppress the growth of austenite grains in the weld heat-affected zone and keep it fine. As a means of solving this problem, a technique for delaying the growth of crystal grains of a heat-affected zone during welding by appropriately distributing oxides or Ti-based carbonitrides, etc., which are stable at high temperatures, in a steel material is disclosed. For example, the invention described in Patent Document 1-11 and the technology described in Non-Patent Document 1 can be cited.

이중에서 특허문헌 1은 TiN의 석출물을 이용하는 대표적인 기술로, 100J/cm의 입열량(최고가열온도 1400℃)이 적용될 때에, 0℃에서 충격인성이 200J정도(모재는 300J 정도)인 구조용강재가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에서는 Ti/N을 실질적으로 4~12로 관리하여 0.05㎛이하인 TiN 석출물은 5.8×103개/㎟ ~ 8.1×104개/㎟, 이와 함께 0.03~0.2㎛인 TiN석출물은 3.9×103개/㎟ ~ 6.2×104개/㎟로 석출시켜서 페라이트를 미세화하여 용접부의 인성을 확보하고 있다.   Among them, Patent Document 1 is a representative technology that uses TiN precipitates, and when a heat input of 100J/cm (maximum heating temperature 1400℃) is applied, a structural steel material with an impact toughness of about 200J (a base material is about 300J) at 0℃ It is disclosed. In this patent document 1, Ti/N is substantially managed as 4 to 12, and TiN precipitates of 0.05 µm or less are 5.8 × 10 3 /mm2 to 8.1 × 10 4 /mm 2, and the TiN precipitates of 0.03 to 0.2 µm are 3.9 Precipitating at a rate of 3 × 10 3 /mm 2 to 4 × 10 4 /mm 2 to make ferrite finer to secure the toughness of the weld.

  그러나 이 특허문헌 1에 의하면 100kJ/cm의 대입열용접이 적용될 때, 모재와 열영향부의 인성이 대체적으로 낮고(0℃의 충격인성의 최고치로 모재:320J, 열영향부:220J), 또한, 모재와 열영향부의 인성차가 100J 정도로 커서 후육화 강재의 초대입열 용접에 따른 강구조물의 신뢰성확보에 한계가 있다. 뿐만 아니라, 원하는 TiN의 석출물을 확보하기 위한 방법으로, 슬라브를 1050℃이상의 온도에서 가열하여 급냉한 다음에, 열간압연을 위해 재가열하는 공정을 채택하기 때문에 2회의 열처리로 인한 제조비용 상승이 문제가 된다.   However, according to this Patent Document 1, when a high heat input welding of 100 kJ/cm is applied, the toughness of the base material and the heat-affected zone is generally low (base material: 320J, the heat-affected zone: 220J with the highest impact toughness of 0°C), and, The difference in toughness between the base material and the heat-affected zone is about 100J, so there is a limit to securing the reliability of the steel structure by superheat input welding of thickened steel. In addition, as a method of securing the desired TiN precipitate, the slab is rapidly cooled by heating at a temperature of 1050°C or higher, and then reheated for hot rolling. do.

 

한편 특허문헌 4는 저질소강(N≤0.005%)에서 Al과 O의 비를 0.3≤Al/O≤1.5로 관리하여, Al, Mn 및 Si으로 되는 복합산화물을 이용하는 기술이나, 약 100kJ/cm의 대입열용접이 적용될 때 용접열영향부 천이온도가 -50℃ 수준으로 인성이 좋은 편이 아니다. 또한, 특허문헌 2는 MgO-TiN 복합석출물을 이용하는 기술이나, 약 100kJ/cm의 대입열용접이 적용될 때 용접열영향부 0℃의 충격인성이130J로 인성이 좋은 편이 아니다.   On the other hand, Patent Document 4 is a technology using a composite oxide composed of Al, Mn and Si by managing the ratio of Al and O to 0.3≤Al/O≤1.5 in low nitrogen steel (N≤0.005%), but about 100kJ/cm When high heat input welding is applied, the transition temperature of the heat-affected zone is -50℃, so toughness is not good. In addition, Patent Document 2 is a technique using MgO-TiN composite precipitates, but when high heat input welding of about 100 kJ/cm is applied, the impact toughness of the weld heat affected zone at 0° C. is 130 J, which is not good.

 

현재까지, TiN석출물과 Ti, Al, Mg 계 산화물을 이용하여 대입열 용접시 용접열영향부의 인성을 개선한 기술은 많이 알려저 있지만, 1350℃이상의 고온에서 장시간 유지되는 초대입열 용접시 용접열영향부의 인성을 획기적으로 개선시킨 사례는 아직 발표된 바 없다. 특히, 대입열 용접열영향부의 인성이 모재 수준과 유사한 수준을 보인 기술은 거의 없는 실정이다. 따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있다면, 후육화 강재의 초대입열 용접이 가능하여 용접작업 고능률화는 물론 강구조물의 용접부 인성확보를 통하여 용접용 강구조물의 신뢰성 확보를 동시에 달성할 수 있는 것이다.  Until now, there are many known technologies that improve the toughness of the welding heat-affected zone during high heat input welding by using TiN precipitates and Ti, Al, and Mg-based oxides, but the welding heat effect during ultra-heat input welding maintained at a high temperature of 1350℃ or higher for a long time. No case has yet been published that dramatically improved the personality of wealth. In particular, there are few technologies in which the toughness of the high heat input welding heat-affected zone is similar to that of the base metal. Therefore, if the above problems can be solved, it is possible to achieve super heat input welding of thickened steel materials, thereby enhancing the efficiency of welding work and securing the reliability of the steel structure for welding by securing the toughness of the welded part of the steel structure.

일본 특허공개공보 (평)11-140582호Japanese Patent Laid-Open Publication No. 11-140582 일본 특허공개공보 (평)10-298708호Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-298708 일본 특허공개공보 (평)10-298706호Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-298706 일본 공개특허공보 (평)9-194990호Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 9-194990 일본 공개특허공보 (평)9-324238호Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-324238 일본 공개특허공보 (평)8-60292호Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-60292 일본 공개특허공보 (소)60-245768호Japanese Laid-Open Patent Publication (Small) 60-245768 일본 공개특허공보 (평)5-186848호Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 5-186848 일본 공개특허공보 (소)58-31065호Japanese Laid-Open Patent Publication (Small) 58-31065 일본 공개특허공보 (소)61-79745호Japanese Unexamined Patent Publication (Small) 61-79745 일본 특허공개공보 (소)64-15320호.  Japanese Patent Laid-Open Publication No. 64-15320.

일본용접학회지 제 52권 2호, 49페이지 Journal of the Japanese Welding Society Vol. 52, No. 2, page 49

본 발명은, 미세 TiN 및 AlN 석출물과 M-A 형성을 억제하여 대입열 용접열영향부의 인성이 우수한 용접 구조용 강재 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.   An object of the present invention is to provide a steel for a welded structure having excellent toughness in a high heat input welding heat-affected zone and a manufacturing method thereof by suppressing the formation of fine TiN and AlN precipitates and M-A.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. Can be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,

중량%로 C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008% B:0.0003~0.005%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤(C+Si+Mn/8)/N≤120을 만족하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되고, 모재 미세조직이 20㎛이하의 결정입크기를 갖는 페라이트와 퍼얼라이트의 복합조직으로 이루어진 용접열영향부 인성이 우수한 용접 구조용 강재에 관한 것이다. By weight C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008 % B:0.0003~0.005%, P:0.03% or less, S:0.03% or less, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤ Welding heat consisting of a composite structure of ferrite and pearlite that satisfies (C+Si+Mn/8)/N≤120, is composed of the remaining Fe and other impurities, and has a grain size of less than 20㎛ of the parent material microstructure It relates to a welded structural steel excellent in the toughness of the affected area.

상기 강재에는, Ni:0.1~3.0%, Cu:0.1~1.5%, Mo:0.05~1.0%, Cr:0.05~1.0%, W:0.001~0.2%, Nb : 0.005-0.1%, V:0.005~0.1%로 이루어진 그룹 중 선택된 1종 또는 2종 이상과, Ca:0.0005~0.005%와 REM:0.005~0.05% 중 선택된 1종 이상이 추가로 포함될 수 있다. In the steel, Ni:0.1~3.0%, Cu:0.1~1.5%, Mo:0.05~1.0%, Cr:0.05~1.0%, W:0.001~0.2%, Nb: 0.005-0.1%, V:0.005~ One or more selected from the group consisting of 0.1%, and one or more selected from Ca: 0.0005 to 0.005% and REM: 0.005 to 0.05% may be additionally included.

상기 강재에는 평균크기 0.05~0.09㎛의 TiN, AlN 석출물 및 탄화물이 1.0㎛이하의 간격으로 1.0×107개/㎟ 이상 분포될 수 있다.   TiN, AlN precipitates and carbides having an average size of 0.05 to 0.09 μm may be distributed in the steel material at an interval of 1.0 μm or less and 1.0×10 7 pieces/mm 2 or more.

또한 본 발명은, In addition, the present invention,

중량%로 C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008% B:0.0003~0.005%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤(C+Si+Mn/8)/N≤120을 만족하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1000-1250℃범위에서 60~180분간 가열한 후에 오스테나이트 재결정역에서 40%이상의 압연비로 열간압연한 다음, 압연종료온도에서 상온까지 10℃/sec 이하의 냉각속도로 냉각하는 것을 포함하는 용접열영향부 인성이 우수한 구조용강의 제조방법에 관한 것이다. By weight C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008 % B:0.0003~0.005%, P:0.03% or less, S:0.03% or less, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤ (C+Si+Mn/8)/N≤120, and after heating the steel slab composed of the remaining Fe and other impurities in the range of 1000-1250℃ for 60 to 180 minutes, rolling over 40% in the austenite recrystallization zone The present invention relates to a method for manufacturing structural steel having excellent toughness in a welded heat-affected zone comprising hot rolling at a ratio and then cooling at a cooling rate of 10°C/sec or less from the rolling end temperature to room temperature.

상기 강 슬라브에는, Ni:0.1~3.0%, Cu:0.1~1.5%, Mo:0.05~1.0%, Cr:0.05~1.0%, W:0.001~0.2%, Nb : 0.005-0.1%, V:0.005~0.1%로 이루어진 그룹 중 선택된 1종 또는 2종 이상과, Ca:0.0005~0.005%와 REM:0.005~0.05% 중 선택된 1종 이상이 추가로 포함될 수 있다. In the steel slab, Ni:0.1~3.0%, Cu:0.1~1.5%, Mo:0.05~1.0%, Cr:0.05~1.0%, W:0.001~0.2%, Nb:0.005-0.1%, V:0.005 One or more selected from the group consisting of ~0.1%, and at least one selected from among Ca: 0.0005~0.005% and REM: 0.005~0.05% may be additionally included.

또한 본 발명은, In addition, the present invention,

전술한 제조방법으로 제조된 강재(모재)에 대입열 용접이 적용되어 용접열영향부에 120㎛이하의 구오스테나이트(prior austenite)가 생성되고, 이어 급냉되어 용접열영향부의 미세조직이 20㎛이하의 페라이트가 70% 이상의 상분율을 이루는 용접구조물에 관한 것이다.  High heat input welding is applied to the steel material (base material) manufactured by the above-described manufacturing method to create a prior austenite of 120 μm or less in the weld heat-affected area, followed by rapid cooling, resulting in a microstructure of the weld heat-affected area of 20 μm. It relates to a welded structure in which the following ferrite constitutes a phase fraction of 70% or more.

상기 페라이트는 다각형페라이트와 침상형페라이트 조직 중 하나 이상일 수 있다. The ferrite may be at least one of polygonal ferrite and acicular ferrite structures.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 우수한 모재 물성을 가지면서 동시에 우수한 대입열 용접열영향부 물성의 확보가 가능한 용접용 구조용강재를 개발함에 있어 미세한 TiN 및 AlN석출물을 이용함으로써 대입열 용접열영향부에서 오스테나이트 결정립을 제어하고 결정립내에서 다각형 페라이트 변태를 촉진시키고 고용질소 저감 및 M-A함량을 감소시켜 우수한 대입열 용접열영향부 인성을 동시에 확보할 수 있으며, 제조원가가 저렴한 용접 구조용강을 효과적으로 제공할 수 있다. The present invention having the configuration as described above, in the development of a structural steel for welding that can secure the properties of the high heat input welding heat-affected zone while having excellent base material properties, the effect of high heat input welding heat by using fine TiN and AlN precipitates. By controlling austenite grains in the part, promoting polygonal ferrite transformation within the grains, reducing solid solution nitrogen and reducing MA content, it is possible to secure excellent high heat input welding heat-affected zone toughness at the same time, and effectively provide welded structural steel with low manufacturing cost. can do.

      

이하, 본 발명을 설명한다.   Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명에서 "구오스테나이트(prior austenite)"란 용어는 강재(모재)에 대입열용접이 적용될 때 용접열영향부에 형성되는 오스테나이트를 칭하는 것으로, 강재의 제조과정(열간압연공정)에서 형성되는 오스테나이트와 구별하기 위해 편의상 사용한다.   In the present invention, the term "prior austenite" refers to austenite formed in the heat-affected zone when high heat input welding is applied to a steel material (base material), and is formed in the manufacturing process of the steel material (hot rolling process) It is used for convenience in order to distinguish it from austenite.

 

본 발명자들은 용접열영향부의 인성에 미치는 구오스테나이트 결정입도에 대해 조사한 결과, 임계 구오스테나이트의 결정립 크기(약 150㎛)를 기준으로 용접열영향부의 인성이 변화한다는 사실을 알게 되었다.   As a result of investigating the grain size of the old austenite that affects the toughness of the heat-affected zone, the present inventors found that the toughness of the heat-affected zone changes based on the grain size (about 150 μm) of the critical old austenite.

 

이러한 연구에 기초하여, 본 발명에서는,  Based on these studies, in the present invention,

[1] TiN 석출물과 AlN 복합석출물을 이용하는 것과 함께,   [1] With the use of TiN precipitates and AlN complex precipitates,

[2] 강재의 초기 페라이트 결정립 크기를 임계수준 이하로 하여 대입열 용접이 적용될 때 열영향부의 구오스테나이트를 평균 150㎛이하로 미세화시킨다. 또한, [2] When high heat input welding is applied with the initial ferrite grain size of steel below the critical level, the old austenite in the heat affected zone is reduced to an average of 150㎛ or less. Also,

[3] 용접열영향부의 구오스테나이트 냉각과정에서 탄화물의 형성을 억제하거나 미세화시켜 M-A(Martensite-Austenite) 양를 대폭 줄일 수 있다. [3] The amount of M-A (Martensite-Austenite) can be significantly reduced by suppressing or miniaturizing the formation of carbides during the cooling process of the old austenite in the weld heat affected zone.

[4] 또한 BN 및 AlN석출물을 이용하여 용접열영향부의 냉각과정에서 soluble nitrogen(고용질소) 함량을 감소시킨다.[4] In addition, BN and AlN precipitates are used to reduce the content of soluble nitrogen in the cooling process of the heat-affected zone.

이들 [1][2][3][4]를 보다 구체적으로 설명한다.   These [1][2][3][4] will be described in more detail.

 

[1] TiN 석출물 및 AlN, BN 복합석출물 관리  [1] TiN precipitate and AlN, BN complex precipitate management

구조용강재에 대입열용접을 적용하는 경우, 용융선 부근의 용접열영향부는 약 1400℃이상의 고온으로 가열되어 모재내에 석출되어 있는 TiN석출물이 용접열에 의하여 부분적으로 용해되거나 또는 오스왈드 라이프닝현상(Ostwald ripening, 크기가 작은 석출물이 분해되어 크기가 큰 석출물로 확산되면서 큰 석출물은 더욱 커지는 현상)에 의해서 일부 석출물이 분해되거나 일부 석출물이 조대해지며 또한 TiN석출물의 개수가 현저히 감소하여 구오스테나이트 결정립 성장의 억제효과가 소멸된다.   In the case of applying high heat input welding to structural steel, the welding heat-affected area near the melting line is heated to a high temperature of about 1400℃ or higher, so that the TiN precipitate deposited in the base material is partially dissolved by the welding heat, or the Ostwald ripening phenomenon , Small precipitates are decomposed and diffused into large precipitates, and large precipitates become larger), and some precipitates are decomposed or some precipitates become coarse, and the number of TiN precipitates is remarkably reduced, leading to the growth of old austenite grains. The inhibitory effect disappears.

 

본 발명자들은 이러한 현상은 모재내에 분포되어 있는 TiN 석출물이 용접열에 의해 분해된 고용 Ti원자의 확산에 의해서 일어나는 것이라는데 착안하여 Ti/N의 비에 따른 TiN 석출물의 고온안정성을 살펴본 결과, 즉, Ti와 N의 비(Ti/N)가 2.5~5의 범위를 가질 때 고용 Ti의 양이 극도로 감소되면서 TiN석출물의 고온안정성이 크게 향상되어 0.01~0.1㎛ 크기의 미세한 TiN 석출물이 1.0×107개/㎟ 이상으로 분포되는 중요한 결과를 얻었다. 이는 동일 Ti함량에서 적정 량의 질소함량을 포함하면 모든 Ti원자가 쉽게 질소원자와 결합한다. 본 발명에서는 고용 N의 존재로 인한 시효성을 조장할 수 있다는 점을 감안하여, Al/N 비 그리고, N와 Ti+Al을 총체적으로 관리하여 N를 TiN 및 AlN으로 복합석출시킨다.   The present inventors focused on the fact that this phenomenon is caused by the diffusion of the solid solution Ti atoms decomposed by the heat of welding TiN precipitates distributed in the base metal, and as a result of examining the high temperature stability of the TiN precipitates according to the Ti/N ratio, that is, Ti and When the ratio of N (Ti/N) is in the range of 2.5 to 5, the amount of solid solution Ti is extremely reduced, and the high temperature stability of TiN precipitates is greatly improved, resulting in 1.0×10 7 fine TiN precipitates of 0.01 to 0.1 μm size. Important results were obtained that were distributed over /mm2. This means that if the same Ti content contains an appropriate amount of nitrogen, all Ti atoms are easily combined with nitrogen atoms. In the present invention, in view of the fact that aging due to the presence of solid solution N can be promoted, the Al/N ratio, and N and Ti+Al are collectively managed so that N is compositely precipitated into TiN and AlN.

 

[2] 강재(모재)의 페라이트입도 관리  [2] Ferrite particle size management of steel (base material)

본 발명의 연구에 따르면, 용접열영향부에서 구오스테나이트의 크기를 평균 150㎛로 하기 위해서는, 석출물의 관리와 함께 페라이트 + 펄라이트의 모재조직에서 페라이트의 크기를 약 20㎛이하로 미세하게 하는 것이 중요하다는 것을 확인하였다. 페라이트의 미세화는 열간압연시 강가공에 의한 오스테나이트 결정립미세화와 함께 미세한 탄화물(Fe3C, NbC, VC, WC)을 이용하여 냉각과정에서 발생하는 페라이트 결정립의 성장억제에 의해 얻어진다.   According to the research of the present invention, in order to make the average size of old austenite 150 µm in the weld heat affected zone, it is necessary to finely reduce the size of ferrite to less than about 20 µm in the base structure of ferrite + pearlite together with the management of precipitates. I confirmed that it was important. The refinement of ferrite is obtained by suppressing the growth of ferrite grains generated during the cooling process by using fine carbides (Fe 3 C, NbC, VC, WC) together with austenite grain refinement by strong processing during hot rolling.

 

[3] 용접열영향부내 M-A(도상마텐사이트)함량 감소 [3] Reduction of M-A (island martensite) content in weld heat affected zone

본 발명의 연구에서 밝혀진 사실은, 모재내에 고용상태로 존재하는 Al 함량이 증가하면 대입열 용접시 용접열영향부내 냉각과정에서 탄화물의 형성을 억제하거나 미세화시켜 M-A 함량 감소에 효과적이라는 사실을 발견하였다. 따라서 M-A양을 감소시켜 대입열 용접열영향부의 인성 향상에 기여한다.The findings of the present invention have been found to be effective in reducing the MA content by suppressing or minimizing the formation of carbides during the cooling process in the welding heat-affected zone during high heat input welding when the Al content in a solid solution state in the base material increases. . Therefore, by reducing the amount of M-A, it contributes to the improvement of the toughness of the high heat input welding heat-affected zone.

[4] 용접열영향부내 free nitrogen(고용질소)함량 감소 [4] Reduction of free nitrogen content in welding heat affected zone

본 발명의 연구에서 밝혀진 사실은, 대입열 용접시 모재내에 분산되어 있는 석출물의 일부는 용접열에 의하여 분해되어 용접열영향부내 고용질소 함량이 증가하여 용접열영향부 인성을 저하시키는데 반하여 본 발명에서와 같이 TiN석출물 및 AlN 복합석출물의 형성은 용접열영향부내 고용질소 함량을 감소시켜 고용질소에 의한 시효영향을 억제하여 용접 열영향부의 인성 향상에 기여한다.It was found in the research of the present invention that during high heat input welding, part of the precipitates dispersed in the base metal is decomposed by welding heat, increasing the dissolved nitrogen content in the welding heat-affected zone, thereby reducing the toughness of the welding heat-affected zone. Likewise, the formation of TiN precipitates and AlN composite precipitates contributes to the improvement of toughness in the heat-affected zone by reducing the aging effect of the solid-solution nitrogen by reducing the content of dissolved nitrogen in the heat-affected zone.

이하, 본 발명을 강재의 성분과 그 제조방법으로 구분하여 상세히 설명한다.  Hereinafter, the present invention will be described in detail by dividing it into a component of a steel material and a manufacturing method thereof.

[용접 구조용 강재]  [Welded structural steel]

·탄소(C)의 함량은 0.03~0.19%로 하는 것이 바람직하다.  -The content of carbon (C) is preferably 0.03 to 0.19%.

탄소(C)의 함량이 0.03% 미만인 경우에는 구조용강으로서의 강도확보를 위하여 기타 고강의 합금원소 첨가가 필요하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, C가 0.19%를 초과하는 경우에는 냉각중 상부 베이나이트, 마르텐사이트 및 퇴화 퍼얼라이트(degenerate pearlite)등의 인성에 취약한 미세조직이 변태되어 구조용 강재의 저온충격인성 저하시키고, 또한 용접부의 균열감수성을 증가시켜 바람직하지 못하다.If the content of carbon (C) is less than 0.03%, it is not preferable because it is necessary to add other alloying elements of high steel to secure strength as structural steel. In addition, when the C exceeds 0.19%, the microstructures vulnerable to toughness such as upper bainite, martensite and degenerate pearlite are transformed during cooling, reducing the low-temperature impact toughness of the structural steel, and also cracking the weld. It is not preferable due to increased sensitivity.

 

·실리콘(Si)의 함량은 0.01~0.5%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of silicon (Si) to 0.01 to 0.5%.

실리콘의 함량이 0.01% 미만인 경우에 제강과정에서 용강의 탈산효과가 불충분하고 강재의 내부식성을 저하시키며, 0.5%를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화되고, 압연후 냉각시 소입성 증가에 따른 도상 마르텐사이트의 변태를 촉진시켜 저온충격인성을 저하시키고 용접균열감수성에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다.If the content of silicon is less than 0.01%, the deoxidation effect of molten steel is insufficient during the steelmaking process and the corrosion resistance of the steel is lowered, and if it exceeds 0.5%, the effect is saturated, and when cooling after rolling, the deoxidation effect is insufficient. It is not preferable because it promotes the transformation of martensite, lowers the low-temperature impact toughness, and affects the weld crack susceptibility.

 

·망간(Mn)의 함량은 0.4~2.0%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of manganese (Mn) to 0.4 to 2.0%.

Mn은 강중에서 탈산작용, 용접성, 열간가공성 및 강도를 향상시키는 유효한 원소로서, Ti계 산화물 주위에 MnS + VN 형태로 석출하여 용접열영향부 인성개선에 유효한 침상형 및 다각형 형상의 페라이트 생성에 영향을 미치는 원소이다. 이러한 Mn은 기지조직내에 치환형 고용체를 형성하여 기지를 고용강화시켜 강도 및 인성을 확보하는데, 이를 위해서는 0.4%이상의 첨가하는 것이 좋다. 그러나 Mn함유량이 2.0%이상을 초과할 경우, 고용강화 효과보다는 Mn편석에 의한 조직불균질이 용접열영향부 인성에 유해한 영향을 미친다. 또한 Mn함량이 2.0%이상 첨가될 경우에 강의 응고시 편석기구에 따라 거시편석 및 미시편석이 일어나 압연시 중심부에 중심편석대의 형성을 조장하여 모재의 중심부 저온변태 조직을 생성시키는 원인으로 작용할 수 있다.   Mn is an effective element that improves deoxidation, weldability, hot workability, and strength in steel. It is precipitated in the form of MnS + VN around Ti-based oxides and affects the formation of needle-shaped and polygonal ferrite, which is effective for improving the toughness of the heat-affected zone. It is an element that affects. Such Mn forms a substitutional solid solution in the matrix structure to solid-solution strengthen the matrix to secure strength and toughness. For this purpose, it is recommended to add 0.4% or more. However, when the Mn content exceeds 2.0%, the structure inhomogeneity caused by Mn segregation has a detrimental effect on the toughness of the heat affected zone rather than the solid solution strengthening effect. In addition, when Mn content is added more than 2.0%, macro and micro segregation occurs according to the segregation mechanism during solidification of the steel, which promotes the formation of central segregation zones in the center during rolling, and can act as a cause of creating a low-temperature transformation structure in the center of the base material. have.

 

·알루미늄(Al)의 함량은 0.08~0.5%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of aluminum (Al) to 0.08 to 0.5%.

Al은 산소와의 반응으로 고온에서 안정한 미세 Al2O3 복합산화물을 형성시키기 때문에 본 발명에서는 필수불가결한 원소이다. 또한 Al은 강중에서 미세한 AlN석출물을 형성시킬 뿐만 아니라 용접열영향부내에서 M-A를 감소시키는데 역할을 하기도 한다. 미세한 AlN석출물을 형성시키고 M-A함량을 감소시키기 위해서는 Al함유량을 0.08%이상으로 하는 것이 필요하다. 그러나, 0.5%를 초과하면 용접열영향부 냉각과정에서 인성에 취약한 위드만스테튼 페라이트(Widmanstatten ferrite) 및 도상 마텐사이트의 생성을 조장하여 오히려 대입열 용접열영향부의 인성을 저하시킬 수 있다.   Al is an indispensable element in the present invention because it reacts with oxygen to form a fine Al 2 O 3 composite oxide that is stable at high temperatures. In addition, Al not only forms fine AlN precipitates in the steel, but also plays a role in reducing MA in the heat affected zone. In order to form fine AlN precipitates and to reduce the MA content, it is necessary to increase the Al content to 0.08% or more. However, if it exceeds 0.5%, the generation of Widmanstatten ferrite and island martensite, which are weak in toughness in the cooling process of the welding heat-affected zone, may be encouraged, and rather, the toughness of the high-heat input welding heat-affected zone may be reduced.

 

·티타늄(Ti)의 함량은 0.005~0.05%로 제한하는 것이 바람직하다.  It is preferable to limit the content of titanium (Ti) to 0.005 to 0.05%.

Ti는 N과 결합하여 고온에서 안정한 미세 TiN 석출물을 형성시키기 때문에 본 발명에서는 필수불가결한 원소이다. 이러한 미세한 TiN 석출물 효과를 얻기 위해서는 Ti을 0.005%이상 첨가하는 것이 바람직하나, 0.05%를 초과하면 용강중에서 조대한 TiN석출물이 용강중에 형성되어 연주슬라브 및 모재에 혼입되어 용접시 용접열영향부 구오스테나이트 결정립성장을 억제하지 못하기 때문에 바람직하지 못하다.Ti is an indispensable element in the present invention because it combines with N to form fine TiN precipitates that are stable at high temperatures. In order to obtain such a fine TiN precipitate effect, it is preferable to add more than 0.005% of Ti, but if it exceeds 0.05%, coarse TiN precipitates are formed in the molten steel and are mixed in the cast slab and the base metal, and the weld heat affected zone during welding. It is not preferable because it cannot suppress the growth of night crystal grains.

 

·붕소(B)의 함량은 0.0003~0.005%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of boron (B) to 0.0003 to 0.005%.

B은 결정립내에서 인성이 우수한 침상 페라이트(acicular ferrite) 뿐만 아니라 입계에서 다각형상의 페라이트를 생성시키는데 매우 유효한 원소이다. B은 BN석출물을 형성하여 구오스테나이트 결정립의 성장을 방해하고 결정입계 및 입내에서 Fe 탄붕화물을 형성하여 인성이 우수한 침상형 및 다각형의 페라이트 변태를 촉진한다. B 함유량이 0.0003%미만인 경우에는 이러한 효과를 기대할 수 없으며 0.005%를 초과하면 소입성이 증가하여 용접열영향부의 경화 및 저온균열이 발생할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다.   B is an element that is very effective in generating polygonal ferrite at grain boundaries as well as acicular ferrite having excellent toughness within crystal grains. B forms BN precipitates to interfere with the growth of old austenite grains, and form Fe carbides in grain boundaries and grains to promote needle-like and polygonal ferrite transformation with excellent toughness. If the B content is less than 0.0003%, such an effect cannot be expected, and if it exceeds 0.005%, the hardening property increases, which is not preferable because there is a possibility of hardening and low temperature cracking of the weld heat affected zone.

 

·질소(N)의 함량은 0.002-0.008%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of nitrogen (N) to 0.002-0.008%.

N은 TiN, BN 및 AlN 등을 형성시키는데 필수불가결한 원소로, 대입열 용접시 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립 성장을 최대로 억제시키고 TiN, AlN, BN 등의 석출물의 양을 증가시킨다. 특히 TiN 및 AlN석출물의 크기 및 석출물 간격, 석출물 분포, 산화물과의 복합석출 빈도수, 석출물 자체의 고온 안정성 등에 현저한 영향을 미치기 때문에, 그 함량은 0.002%이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 하지만, 질소함량이 0.008%를 초과하면 그 효과가 포화되며, 용접열영향부내의 분포하는 고용질소량의 증가로 인해 인성을 저하시키고 용접시 희석에 따른 용접금속중에 혼입되어 용접금속의 인성저하를 초래할 수 있다. N is an indispensable element for forming TiN, BN, and AlN, and during high heat input welding, it suppresses the growth of old austenite grains in the heat-affected zone to the maximum and increases the amount of precipitates such as TiN, AlN, and BN. Particularly, since the size of the TiN and AlN precipitates and the spacing of the precipitates, the distribution of the precipitates, the frequency of complex precipitation with oxides, and the high temperature stability of the precipitates themselves, the content is preferably set to 0.002% or more. However, if the nitrogen content exceeds 0.008%, the effect is saturated, and the toughness decreases due to the increase in the amount of dissolved nitrogen distributed in the weld heat affected zone, and it is mixed into the weld metal due to dilution during welding, resulting in a decrease in the toughness of the weld metal. I can.

 

 ·산소(O)의 함량은 0.001-0.008% 로 제한하는 것이 바람직하다.   -It is preferable to limit the content of oxygen (O) to 0.001-0.008%.

O는 Al과 반응하여 Al2O3 복합산화물을 형성시키는 필수적인 원소로, O 함유량이 0.001%미만에서는 미세한 Al2O3 복합산화물을 형성시키지 못하기 때문에 바람직하지 못하고 0.008%를 초과하면 조대한 Al2O3 복합산화물 및 FeO 등의 산화물이 생성되어 용접열영향부 물성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.   O is an essential element that reacts with Al to form an Al 2 O 3 composite oxide.If the O content is less than 0.001%, it is not preferable because it cannot form a fine Al 2 O 3 composite oxide.If it exceeds 0.008%, it is not preferable. It is not preferable because oxides such as 2 O 3 composite oxide and FeO are generated, which adversely affects the properties of the heat-affected zone.

·인(P) 및 황(S)의 함량은 각각 0.030%이하로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of phosphorus (P) and sulfur (S) to 0.030% or less, respectively.

P는 압연시 중심편석 및 용접시 고온균열을 조장하는 불순원소이기 때문에 가능한 한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 모재 인성, 용접열영향부 인성 향상 및 중심편석 저감을 위해서는 0.03%이하로 관리하는 것이 좋다.   Since P is an impurity element that promotes central segregation during rolling and high temperature cracking during welding, it is desirable to manage it as low as possible. In order to improve the toughness of the base material, the toughness of the heat-affected zone, and reduce central segregation, it is recommended to manage it below 0.03%.

S는 다량으로 존재하는 경우 FeS 등의 저융점화합물을 형성시키기 때문에 가능한 한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 모재인성, 용접열영향부 인성 및 중심편석 저감을 위해서는 S함량을 0.03%이하로 하는 것이 좋다. 특히, S의 경우에는 Ti계 산화물 주위에 MnS형태로 석출하여 용접열영향부 인성개선에 유효한 침상형 및 다각형 형상의 페라이트 생성에 영향을 미치므로 용접시 고온균열을 고려할 경우 보다 바람직한 범위로는 0.003% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.  When S is present in a large amount, it is preferable to manage it as low as possible because it forms a low melting point compound such as FeS. In order to reduce the base material toughness, the toughness of the heat-affected zone, and central segregation, it is recommended that the S content be less than 0.03%. In particular, in the case of S, since precipitation in the form of MnS around Ti-based oxides affects the generation of needle-shaped and polygonal ferrite, which is effective in improving the toughness of the welding heat-affected zone, the more preferable range is 0.003 when considering high-temperature cracking during welding. It is preferable to limit it to% or less.

   

·Ti/N의 비는 2.5~5로 하는 것이 바람직하다.  It is preferable that the ratio of Ti/N is 2.5 to 5.

본 발명에서 Ti/N 비를 2.5이상으로 한다. Ti/N 비를 2.5 이상으로 하면 연주과정중 냉각과정에서 모든 고용되어 있는 모든 Ti 원자가 화학양론적으로 질소원자와 결합하여 미세한 TiN 석출량이 증가하게 된다. 또한 용접열영향부와 같은 고온에서도 TiN 석출물의 경우 고온 안정성이 증가한다. 반면에 Ti/N 비가 5보다 높은 경우는 제강과정인 용강중에서 조대한 TiN이 정출되어 TiN의 균일한 분포가 얻어지지 않으며, 또한 TiN으로 석출하지 않고 남은 잉여의 Ti는 고용상태로 존재하여 용접열영향부 인성에 나쁜 영향을 미친다. 그리고 Ti/N 비가 2.5 미만에서는 연주 시 슬라브 표면 품질 관리에 어려움을 야기 할 수 있다.In the present invention, the Ti/N ratio is set to 2.5 or more. If the Ti/N ratio is greater than 2.5, all the solid-solution Ti atoms are stoichiometrically bonded with nitrogen atoms during the cooling process during the playing process, increasing the amount of fine TiN precipitation. In addition, stability at high temperatures increases in the case of TiN precipitates even at a high temperature such as a welding heat affected zone. On the other hand, when the Ti/N ratio is higher than 5, coarse TiN is crystallized in the molten steel during the steelmaking process, so that a uniform distribution of TiN is not obtained. In addition, the excess Ti that does not precipitate as TiN exists in a solid solution state, so welding heat It adversely affects the toughness of the affected area. And if the Ti/N ratio is less than 2.5, it may cause difficulties in controlling the quality of the slab surface during playing.

 

·Al/N의 비는 20~100로 하는 것이 바람직하다.  It is preferable to set the ratio of Al/N to 20-100.

본 발명에서 Al/N 비가 20 미만인 경우에는 다각형 페라이트 변태를 유도하기 위한 AlN석출물의 분포가 불충분하고, 용접열영향부의 고용질소량이 증가하여 용접균열이 발생할 가능성이 있으며, Al/N비가 100초과의 경우에는 그 효과가 포화된다.  In the present invention, when the Al/N ratio is less than 20, the distribution of AlN precipitates for inducing polygonal ferrite transformation is insufficient, and there is a possibility that welding cracks may occur due to an increase in the amount of solute nitrogen in the weld heat-affected zone, and the Al/N ratio exceeds 100. If so, the effect is saturated.

·(10Ti+Al)/N의 비는 60~125로 하는 것이 바람직하다.  It is preferable that the ratio of (10Ti+Al)/N is 60 to 125.

본 발명에서 (10Ti+Al)/N 비가 60 미만인 경우에는 다각형 페라이트 변태를 유도하기 위한 Al2O3 복합산화물, Ti 석출물 및 AlN 석출물의 분포가 불충분하고, (10Ti+Al)/N 비가 125을 초과할 경우는 조대한 Al2O3 복합산화물, Ti 석출물 및 AlN석출물이 형성되어 용접열영향부 물성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다. In the present invention, when the (10Ti+Al)/N ratio is less than 60, the distribution of Al 2 O 3 composite oxide, Ti precipitate, and AlN precipitate for inducing polygonal ferrite transformation is insufficient, and the (10Ti+Al)/N ratio is 125. If it exceeds, it is not preferable because coarse Al 2 O 3 composite oxides, Ti precipitates and AlN precipitates are formed, which adversely affects the properties of the heat-affected zone.

·(C+Si+Mn/8)/N의 비는 52~120로 하는 것이 바람직하다.  It is preferable that the ratio of (C+Si+Mn/8)/N is 52-120.

본 발명에서 (C+Si+Mn/8)/N 의 비가 52 미만의 경우 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립 성장억제, 결정입계에서의 미세한 다각형 페라이트 생성, 결정입내에서의 침상형 및 다각형의 페라이트 생성 및 조직분율의 제어를 위한 미세한 탄화물의 개수가 불충분하며, (C+Si+Mn/8)/N 이 120을 초과할 경우에는 그 효과가 포화된다.  In the present invention, when the ratio of (C+Si+Mn/8)/N is less than 52, it inhibits the growth of old austenite grains in the weld heat affected zone, generates fine polygonal ferrite at grain boundaries, and acicular and polygonal ferrites in grains When the number of fine carbides for production and control of the tissue fraction is insufficient, and (C+Si+Mn/8)/N exceeds 120, the effect is saturated.

 

상기와 같이 조성되는 강에 본 발명에서는 기계적성질을 보다 향상시키기 위해, Ni, Cu, Mo, Cr, V, Nb, W의 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상을 추가로 첨가할 수 있다.   In the present invention, to the steel formed as described above, in order to further improve mechanical properties, one or two or more selected from the group of Ni, Cu, Mo, Cr, V, Nb, and W may be additionally added.

 

·니켈(Ni)의 함량은 0.1~3.0%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of nickel (Ni) to 0.1 to 3.0%.

Ni은 고용강화에 의해 모재의 강도와 인성을 향상시키는 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Ni함유량이 0.1%이상 함유되는 것이 바람직하지만, 3.0%를 초과하는 경우에는 소입성을 증가시켜 용접열영향부의 인성을 저하시키고 용접열영향부 및 용접금속에서 고온균열의 발생 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다.  Ni is an effective element that improves the strength and toughness of the base metal by solid solution strengthening. In order to obtain this effect, it is preferable to contain Ni content of 0.1% or more, but if it exceeds 3.0%, it increases the hardenability to decrease the toughness of the heat-affected zone and the possibility of high-temperature cracking in the heat-affected zone and the weld metal. This is not desirable because of this.

 

·구리(Cu)의 함량은 0.1~1.5%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of copper (Cu) to 0.1 to 1.5%.

Cu는 기지에 고용되어 고용강화 효과로 인하여 모재강도 및 인성을 확보하기 위해서 유효한 원소이다. 이를 위해서는 Cu함유량이 0.1%이상 함유되어야 하지만, 1.5%를 초과하는 경우에는 용접열영향부에서 소입성을 증가시켜 인성을 저하시키며 용접열영향부 및 용접금속에서 고온균열을 조장시키기 때문에 바람직하지 못하다. 특히, 상기 Cu는 황과 함께 Ti계 산화물 주위에 CuS형태로 석출하여 용접열영향부 인성개선에 유효한 침상형 및 다각형 형상의 페라이트 생성에 영향을 미치는 원소이므로 그 함량을 0.3~1.5%로 하는 것이 바람직하다.   Cu is a solid solution in the base and is an effective element to secure the base metal strength and toughness due to the solid solution strengthening effect. For this purpose, the Cu content should be 0.1% or more, but if it exceeds 1.5%, it is not preferable because it increases the hardenability in the weld heat-affected zone to reduce toughness and promotes high-temperature cracking in the weld heat-affected zone and the weld metal. . In particular, the Cu is an element that affects the formation of needle-shaped and polygonal ferrite, which is effective in improving the toughness of the welded heat-affected zone by depositing it in the form of CuS around Ti-based oxides with sulfur, so the content should be 0.3 to 1.5%. desirable.

 

또한 Cu와 Ni을 복합첨가하는 경우 이들의 합계는 3.5%미만으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 3.5%를 초과하는 경우에 소입성이 커져서 용접열영향부 인성 및 용접성에 악영향을 초래하기 때문이다.   In addition, when Cu and Ni are added in combination, the sum of them is preferably less than 3.5%. The reason for this is that when it exceeds 3.5%, the hardening property becomes large, which adversely affects the toughness and weldability of the heat affected zone.

·크롬(Cr)은 0.05~1.0%로 하는 것이 바람직하다.   -It is preferable that chromium (Cr) is 0.05 to 1.0%.

Cr은 소입성을 증가시키고 또한 강도를 향상시키는데, 그 함유량이 0.05% 미만에는 강도를 얻을 수 없고 1.0%를 초과하는 경우 모재 및 용접열영향부 인성열화를 초래한다.   Cr increases the hardenability and also improves the strength. When the content is less than 0.05%, the strength cannot be obtained, and when the content exceeds 1.0%, the toughness of the base metal and the heat-affected zone is deteriorated.

 

·몰리브덴(Mo)은 0.05~1.0%로 하는 것이 바람직하다.   -Molybdenum (Mo) is preferably 0.05 to 1.0%.

Mo도 소입성을 증가시키고 동시에 강도를 향상시키는 원소로, 그 함유량이 강도확보를 위하여 0.05%이상으로 하지만, 용접열영향부 경화 및 용접저온균열을 억제하기 위해서는 Cr과 마찬가지로 상한을 1.0%로 한다.  Mo is also an element that increases hardenability and improves strength at the same time. Its content is 0.05% or more to secure strength, but the upper limit is set to 1.0% like Cr in order to suppress the hardening of the heat-affected zone and low-temperature cracking of welding. .

· 텅스텐(W)의 함량은 0.001-0.2%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of tungsten (W) to 0.001-0.2%.

텅스텐은 열간압연 이후 모재에 텅스텐 탄화물(WC)로 균일하게 석출되어 페라이트변태 후 페라이트 결정립 성장을 효과적으로 억제하고, 또한 용접열영향부의 가열 초기 구오스테나이트 결정립의 성장을 억제하는 원소이다. 그 함량이 0.001%미만인 경우에는 열간압연후 냉각시 페라이트 결정립성장 억제를 위한 텅스텐 탄화물이 적게 분포하게 되고, 0.2% 보다 많이 첨가되는 경우 그 효과가 포화된다.   Tungsten is an element that uniformly precipitates as tungsten carbide (WC) on the base material after hot rolling, effectively inhibits ferrite grain growth after ferrite transformation, and inhibits the growth of old austenite grains at the initial stage of heating of the welding heat affected zone. When the content is less than 0.001%, tungsten carbide for suppressing ferrite grain growth is less distributed during cooling after hot rolling, and when more than 0.2% is added, the effect is saturated.

·Nb의 함량은 0.005-0.1%로 제한하는 것이 바람직하다.   It is preferable to limit the content of Nb to 0.005-0.1%.

Nb는 N과 결합하여 NbN 석출물을 형성시켜 용접열영향부에서 고용 질소를 감소시키는 유용한 원소로, 미세한 NbN석출물을 형성시키기 위해서는 0.005%이상의 Nb함유량을 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb 함유량이 0.1%를 초과하면 용접열영향부내에서 저온 변태조직을 증가시키기 때문에 기계적성질에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. Nb is a useful element that combines with N to form NbN precipitates to reduce solid solution nitrogen in the weld heat affected zone. In order to form fine NbN precipitates, it is preferable to add 0.005% or more of Nb content. However, if the Nb content exceeds 0.1%, it may adversely affect the mechanical properties because it increases the low-temperature transformation structure in the weld heat affected zone.

·V의 함량은 0.005-0.1%로 제한하는 것이 바람직하다It is preferable to limit the content of V to 0.005-0.1%

V는 N과 결합하여 VN석출물을 형성시켜 용접열영향부내 오스테나이트 결정립내에서 페라이트 변태를 촉진시키는 유용한 원소로 미세한 VN석출물을 형성시키기 위해서는 0.005%이상의 V함유량을 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, V함유량이 0.1%를 초과하면 용접열영향부내에서 저온 변태조직을 증가시키기 때문에 기계적성질에 나쁜 영향을 미치고 용접균열감수성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다.V is a useful element that combines with N to form VN precipitates and promotes ferrite transformation in the austenite grains in the weld heat affected zone.In order to form fine VN precipitates, it is preferable to add a V content of 0.005% or more. However, if the V content exceeds 0.1%, it is not preferable because it increases the low-temperature transformation structure in the weld heat affected zone, which adversely affects the mechanical properties and adversely affects the weld crack susceptibility.

또한, 본 발명에서는 구오스테나이트의 입성장억제를 위해 Ca와 REM 중 1종 이상을 추가로 첨가할 수 있다.   In addition, in the present invention, at least one of Ca and REM may be additionally added to inhibit grain growth of guaustenite.

Ca 및 REM은 고온안정성이 우수한 산화물을 형성시켜 모재내에서 가열시 구오스테나이트 결정립 성장을 억제하고 냉각과정에서 페라이트변태를 촉진시켜 용접열영향부의 인성을 향상시킨다. 또한, Ca은 제강시 조대한 MnS형상을 제어하는 효과가 있다. 이를 위해, 칼슘(Ca)은 0.0005% 이상, REM은 0.005% 이상 첨가하는 것이 좋으나, Ca이 0.005% REM이 0.05%를 초과하는 경우 대형 개재물 및 클러스터(cluster)를 생성시켜 강의 청정도를 해치게 된다. REM으로서는 Ce, La, Y 및 Hf등의 1종 또는 2종이상을 사용하여도 무방하고 어느 것도 상기 효과를 얻을 수 있다.  Ca and REM form oxides with excellent high temperature stability, suppress the growth of old austenite grains when heated in the base material, and promote ferrite transformation during cooling, thereby improving the toughness of the heat affected zone. In addition, Ca has an effect of controlling the coarse MnS shape during steelmaking. To this end, it is recommended to add more than 0.0005% of calcium (Ca) and more than 0.005% of REM, but if the Ca content exceeds 0.005% and REM exceeds 0.05%, large inclusions and clusters are generated, thereby damaging the cleanliness of the steel. As REM, one or two or more of Ce, La, Y and Hf may be used, and any of the above effects can be obtained.

 

한편, 본 발명에서 열간압연후 강재의 미세조직은 페라이트 + 펄라이트로 하고, 상기 페라이트 결정립의 크기는 20㎛이하로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 페라이트의 결정립크기가 20㎛ 보다 클 경우 대입열 용접시 용접열영향부의 구오스테나이트 평균 결정립 크기가 150㎛이상으로 되어 용접열영향부 인성에 유해하기 때문이다.   On the other hand, in the present invention, the microstructure of the steel material after hot rolling is ferrite + pearlite, and the size of the ferrite grains is preferably 20 μm or less. The reason is that when the grain size of ferrite is larger than 20 μm, the average grain size of the old austenite in the weld heat-affected area becomes 150 μm or more during high heat input welding, which is harmful to the toughness of the weld heat-affected area.

 상기 페라이트 + 펄라이트의 복합조직에서 페라이트의 상분율이 높을수록 모재의 인성 및 연신율이 증가되는데, 페라이트는 50%이상, 가장 바람직하게는 70%이상으로 하는 것이다.   In the composite structure of ferrite + pearlite, as the phase fraction of ferrite increases, the toughness and elongation of the base material increase. Ferrite is 50% or more, most preferably 70% or more.

 

또한 본 발명에서 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립은 모재의 오스테나이트 결정립 크기가 일정할 경우 모재에 분포하는 석출물의 크기 및 그 개수 그리고, 분포에 크게 영향을 받게 된다. 또한, 대입열 이상 용접시(가열온도 1400℃이상) 모재에 분포하는 질화물의 경우 30~40%가 모재로 재고용되어 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립 성장 억제효과가 감소하기 때문에, 가열시 모재에 재고용되는 질화물들을 고려한 그 이상의 질화물들의 균일한 분포가 필요하다. 용접열영향부에서 구오스테나이트의 성장을 억제하기 위해서는, 미세한 TiN 석출물과 AlN 및 BN 복합석출물을 균일하게 분포시켜 일부 석출물이 조대해지는 오스왈드 라이프닝(Ostwald ripening)현상을 억제하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 TiN, BN 및 AlN 복합석출물의 간격을 1.0㎛이하로 복합석출물의 분포를 균일하게 해야 한다. In addition, in the present invention, when the austenite grain size of the base metal is constant, the old austenite grains of the welding heat-affected zone are greatly affected by the size, number, and distribution of precipitates distributed in the base metal. In addition, in the case of the nitride distributed in the base material when welding with high heat input or higher (heating temperature of 1400°C or higher), 30 to 40% of the nitride is re-used as the base material, reducing the effect of inhibiting the growth of old austenite grains in the heat-affected zone. A uniform distribution of more nitrides is required considering the nitrides to be re-used. In order to suppress the growth of old austenite in the weld heat affected zone, it is important to uniformly distribute fine TiN precipitates and AlN and BN complex precipitates to suppress the Ostwald ripening phenomenon in which some precipitates become coarse. For this purpose, the distribution of the composite precipitates should be uniform so that the spacing of the TiN, BN and AlN composite precipitates is 1.0 μm or less.

또한, TiN, BN, AlN 복합석출물 및 미세 탄화물의 입경 및 임계 갯수를 0.05~0.09㎛ 및 1mm2당 1.0×107개 이상으로 한정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 0.05㎛미만에서는 대입열 용접시 대부분 모재에 쉽게 재고용되어 구오스테나이트 결정립의 성장을 억제하는 효과가 미흡해지며, 0.09㎛을 초과하는 경우에는 구오스테나이트 결정립에 대한 피닝(pinning, 결정립 성장억제)효과가 적어지고 조대한 비금속개재물과 같은 거동을 하여 기계적 성질에 유해한 영향을 미치기 때문이다. 또한, 석출물의 갯수가 1mm2당 1.0×107개 미만에서는 대입열 용접열영향부의 구오스테나이트 결정립 크기를 임계치인 150㎛이하로 제어하기가 어렵다.  In addition, it is preferable to limit the particle size and critical number of TiN, BN, AlN composite precipitates and fine carbides to 0.05 to 0.09 μm and 1.0×10 7 or more per 1 mm 2 . The reason is that if less than 0.05㎛, it is easily re-used in the base material during high heat input welding, and the effect of suppressing the growth of old austenite grains is insufficient. If it exceeds 0.09㎛, pinning for the old austenite grains This is because the effect of growth inhibition) decreases and it acts like a coarse non-metallic inclusion, which has a detrimental effect on the mechanical properties. In addition, when the number of precipitates is less than 1.0×10 7 per 1 mm 2 , it is difficult to control the old austenite grain size of the high heat input welding heat-affected zone to less than 150 μm, which is a critical value.

[용접 구조용 강재 제조방법]  [Method of manufacturing welded structural steel]

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 용접 구조용 강재의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a welded structural steel according to an embodiment of the present invention will be described.

일반적으로 강의 정련공정은 전로에서 1차정련한 다음, 전로의 용강을 래들로 출강하여 2차정련하는 노외정련으로 구성되는데, 용접구조용 강재와 같이 후물재에서는 노외정련 다음에 탈가스처리(RH공정)를 행한다. 보통 탈산은 1차 정련과 2차정련 사이에서 이루어진다.In general, the steel refining process consists of primary refining in a converter and then out-of-furnace refining in which the molten steel in the converter is reinforced with a ladle and secondary refining.For thick materials like welded structural steels, degassing (RH process) ). Usually, deoxidation takes place between the primary and secondary refining.

이어, Ti을 첨가하여 Ti의 함량이 0.005~0.05%가 되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 본 발명의 효과를 보이기 위한 적정 TiN 석출물 분포에 유리한 범위이다.Next, it is preferable to add Ti to make the content of Ti 0.005 to 0.05%, which is an advantageous range for the proper distribution of TiN precipitates for showing the effect of the present invention.

본 발명에서는 상기와 같이 정련처리한 용강을 연속주조하여 강 슬라브로 만든다. 연속주조는 고질소강에서 주편표면크랙의 발생 가능성이 높다는 점을 고려하여 저속으로 주조하고, 2차냉각대에서 약냉조건을 부여하는 것이 생산성 향상측면에서 바람직하다. 2차냉각대에서 냉각조건은 TiN석출물의 미세화와 균일한 분포에도 영향을 미치는 중요한 인자이다.In the present invention, the molten steel refining as described above is continuously cast to form a steel slab. In view of productivity improvement, continuous casting is desirable to cast at low speed in consideration of the high probability of occurrence of cracks on the surface of cast iron in high nitrogen steel, and to provide mild cooling conditions in a secondary cooling zone. In the secondary cooling zone, the cooling conditions are an important factor affecting the micronization and uniform distribution of TiN precipitates.

본 발명자들의 연구에 따르면, 연속주조속도는 통상적인 주조속도인 약 12.0m/min 보다 저속인 1.5m/min이하 보다 바람직하게는 약 0.9~1.5m/min으로 한다. 그 이유는 주조속도가 0.9m/min미만의 경우에 연주표면 크랙에는 유리하나 생산성이 떨어지며, 2.0m/min 보다 빠르면 연주표면 크랙 발생가능성이 크기 때문이다.According to the research of the present inventors, the continuous casting speed is less than 1.5 m/min, which is a lower speed than about 12.0 m/min, which is a typical casting speed, more preferably about 0.9 to 1.5 m/min. The reason is that when the casting speed is less than 0.9m/min, it is advantageous for cracks on the playing surface, but productivity is lowered. If it is faster than 2.0m/min, the possibility of cracking on the playing surface is high.

또한, 2차냉각대에서 비수량은 가능한 약냉 즉, 0.3~0.35ℓ/kg으로 하는 것이 좋다. 비수량이 0.3ℓ/kg 미만인 경우 TiN석출물의 조대화로 본 발명의 효과를 보이기 위한 TiN과 AlN석출물의 적정 크기 및 개수를 제어하기 어렵다. 또한, 비수량이 0.35ℓ/kg를 초과할 경우 TiN 과 AlN석출물의 석출빈도수가 적어 본 발명의 효과를 보이기 위한 TiN석출물 개수 및 크기 등을 제어하기 어렵다.In addition, in the secondary cooling zone, it is recommended that the non-water amount is as weakly cooled as possible, that is, 0.3 to 0.35ℓ/kg. When the specific amount is less than 0.3ℓ/kg, it is difficult to control the appropriate size and number of TiN and AlN precipitates to show the effect of the present invention due to coarsening of TiN precipitates. In addition, when the specific water quantity exceeds 0.35ℓ/kg, the precipitation frequency of TiN and AlN precipitates is small, so it is difficult to control the number and size of TiN precipitates to show the effect of the present invention.

본 발명에서 상기 슬라브를 1000~1250℃에서 120~360분간 가열한다. 1000℃미만에서는 용질원자들이 확산되는 속도가 작기 때문에 TiN과 AlN석출물의 개수가 작은 문제가 있으며, 1250℃를 초과할 경우에는 TiN과 AlN석출물이 조대화되거나 일부 분해되어, 석출물 개수가 감소하기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 가열시간 120분 미만에서는 용질원자들의 확산효과가 미흡하여 슬라브 편석저감 효과가 적으며, 또한 용질원자가 확산하여 석출물을 형성할 충분한 시간이 부족하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한 가열시간이 360분을 초과할 경우 오스테나이트 결정입도의 조대화가 일어나며 작업생산성 측면에서도 바람직하지 못하다.In the present invention, the slab is heated at 1000 to 1250°C for 120 to 360 minutes. Below 1000℃, the diffusion rate of solute atoms is small, so the number of TiN and AlN precipitates is small. If it exceeds 1250℃, TiN and AlN precipitates become coarse or partially decompose, and the number of precipitates decreases. It is not desirable. On the other hand, if the heating time is less than 120 minutes, the diffusion effect of solute atoms is insufficient, so that the effect of reducing slab segregation is small, and there is insufficient time for the solute atoms to diffuse to form precipitates, which is not preferable. In addition, when the heating time exceeds 360 minutes, the austenite grain size becomes coarse, which is not preferable in terms of work productivity.

상기와 같이 가열한 다음, 오스테나이트 재결정 온도영역에서 40% 이상의 압연비로 열간압연하는 것이 바람직하다. 오스테나이트 재결정역온도는 강조성과 그 이전의 압하량 등에 영향을 받는데, 본 발명의 강조성에 통상의 압하량을 고려할 때 오스테나이트 재결정역온도는 약 800~1000℃구간이다.After heating as described above, it is preferable to perform hot rolling at a rolling ratio of 40% or more in the austenite recrystallization temperature range. The austenite recrystallization zone temperature is affected by the emphasization and the previous reduction, and the austenite recrystallization zone temperature is in the range of about 800 to 1000°C in consideration of the usual reduction in the emphasis of the present invention.

상기와 같이 압연한 다음, 810~850℃의 최종 압연종료 온도에서 상온까지 공냉하거나 미세한 페라이트 확보를 위해서 상온까지 10℃/sec 이하의 속도로 가속냉각한다. 냉각속도가 10℃/sec를 초과하는 냉각속도로 냉각할 경우에는 미세한 페라이트 대신에 마르텐사이트 조직으로 변태되어 강재의 물성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다.After rolling as described above, air-cooling from the final rolling end temperature of 810 to 850°C to room temperature or accelerated cooling to room temperature at a rate of 10°C/sec or less to secure fine ferrite. Cooling at a cooling rate exceeding 10°C/sec is not preferable because it transforms into a martensite structure instead of fine ferrite, which adversely affects the physical properties of the steel material.

본 발명에서 강의 주조는 연속주조 또는 금형주조에 의해 슬라브를 제조할 수 있다. 이때 냉각속도가 빠르면 석출물을 미세분산시키기 유리하므로 냉각속도가 빠른 연속주조가 바람직하다. 또한 같은 이유로 슬라브는 두께가 얇은편이 유리하다. 그리고, 이 슬라브를 열간압연 공정에서 사용자 용도에 따라 핫챠지(hot charge)압연 및 직접(direct)압연을 적용할 수도 있고, 공지된 제어압연, 제어냉각등 각종 기술을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 열간압연 판재의 기계적 성질을 개선하기 위해 열처리를 적용할 수도 있다. 그러나, 이와 같이 공지의 기술들을 본 발명에 적용하더라도 이는 본 발명의 단순한 변경으로서 실질적으로 본 발명의 기술사상의 범위내라고 해석하는 것은 당연하다.In the present invention, the casting of the steel may be performed by continuous casting or mold casting to produce a slab. At this time, if the cooling rate is fast, it is advantageous to finely disperse the precipitate, so continuous casting with a fast cooling rate is preferable. Also, for the same reason, a thin slab is advantageous. In the hot rolling process of the slab, hot charge rolling and direct rolling may be applied depending on the user's use, and various techniques such as known control rolling and controlled cooling may be applied. In addition, heat treatment may be applied to improve the mechanical properties of the hot-rolled sheet material manufactured according to the present invention. However, even if such known techniques are applied to the present invention, it is natural to interpret this as a simple change of the present invention and substantially within the scope of the technical idea of the present invention.

[용접 구조물][Welding structure]

또한 본 발명은 전술한 제조방법으로 제조된 강재(모재)에 대입열 용접이 적용되어 용접열영향부에 120㎛이하의 구오스테나이트(prior austenite)가 생성되고, 이어 급냉되어 용접열영향부의 미세조직이 20㎛이하의 페라이트가 70% 이상의 상분율을 이루는 용접구조물을 제공할 수 있다.  In addition, in the present invention, high heat input welding is applied to the steel material (base material) manufactured by the above-described manufacturing method to generate a prior austenite of 120 μm or less in the weld heat-affected zone, followed by rapid cooling to fine It is possible to provide a welded structure in which ferrite having a structure of 20 μm or less constitutes a phase fraction of 70% or more.

여기에서, 상기 페라이트는 다각형페라이트와 침상형페라이트 조직 중 하나 이상일 수 있다. Here, the ferrite may be at least one of polygonal ferrite and acicular ferrite structures.

이하, 본발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

(실시예)(Example)


No.
River
No.
화학조성(중량%)Chemical composition (% by weight)
CC SiSi MnMn PP SS AlAl TiTi BB NN NbNb CuCu NiNi CrCr MoMo WW VV CaCa REMREM OO 1One 0.100.10 0.130.13 1.541.54 0.0060.006 0.0050.005 0.410.41 0.0140.014 77 4545 -- -- -- -- -- -- -- 0.0010.001 -- 1515 22 0.090.09 0.120.12 1.501.50 0.0060.006 0.0050.005 0.320.32 0.020.02 99 5555 -- -- 0.20.2 -- -- -- -- -- -- 2424 33 0.140.14 0.100.10 1.481.48 0.0060.006 0.0050.005 0.140.14 0.0150.015 33 4242 -- 0.10.1 -- -- -- 0.0050.005 0.010.01 -- -- 3838 44 0.080.08 0.150.15 1.521.52 0.0060.006 0.0040.004 0.520.52 0.040.04 1212 8080 -- 0.10.1 -- 0.10.1 -- 0.0010.001 -- -- 0.0010.001 5252 55 0.100.10 0.100.10 1.501.50 0.0070.007 0.0050.005 0.080.08 0.020.02 1111 4040 0.010.01 -- -- -- 0.10.1 -- -- -- -- 1818 66 0.130.13 0.140.14 1.481.48 0.0070.007 0.0050.005 0.150.15 0.0150.015 88 4545 -- 0.10.1 -- -- -- -- 0.010.01 -- -- 6060 77 0.100.10 0.150.15 1.521.52 0.0070.007 0.0050.005 0.250.25 0.0180.018 1010 3939 0.010.01 -- -- -- -- -- -- -- -- 4444 88 0.150.15 0.160.16 1.451.45 0.0080.008 0.0060.006 0.420.42 0.0220.022 66 7171 -- -- 0.30.3 -- -- -- -- -- 0.010.01 7272 99 0.180.18 0.130.13 1.481.48 0.0060.006 0.0030.003 0.150.15 0.0190.019 33 4343 -- -- 0.20.2 -- -- -- 0.010.01 -- -- 1212 1010 0.050.05 0.130.13 1.311.31 0.0020.002 0.0060.006 0.00140.0014 0.0090.009 1.61.6 2222 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 2222 1111 0.050.05 0.110.11 1.341.34 0.0020.002 0.0030.003 0.00360.0036 0.0120.012 0.50.5 4848 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3232 1212 0.130.13 0.240.24 1.441.44 0.0120.012 0.0030.003 0.00440.0044 0.0100.010 1.21.2 127127 0.050.05 0.30.3 -- -- -- -- -- -- -- 138138 1313 0.060.06 0.180.18 1.351.35 0.0080.008 0.0020.002 0.00270.0027 0.0130.013 88 3232 -- -- -- 0.140.14 0.150.15 -- 0.0280.028 -- -- 2525 1414 0.060.06 0.180.18 0.880.88 0.0060.006 0.0020.002 0.00210.0021 0.0130.013 55 2020 0.0150.015 0.750.75 0.580.58 0.240.24 0.140.14 -- 0.0370.037 -- -- 2727 1515 0.130.13 0.270.27 0.980.98 0.0050.005 0.0010.001 0.0010.001 0.0090.009 1111 2828 0.0010.001 0.350.35 1.151.15 0.530.53 0.490.49 -- 0.0450.045 -- -- 2525 1616 0.130.13 0.240.24 1.441.44 0.0040.004 0.0020.002 0.020.02 0.0080.008 88 7979 0.0360.036 0.30.3 -- -- -- -- -- -- -- -- 1717 0.070.07 0.140.14 1.521.52 0.0040.004 0.0020.002 0.0020.002 0.0070.007 44 5757 0.0130.013 0.320.32 0.350.35 -- -- -- -- -- -- -- 1818 0.060.06 0.250.25 1.311.31 0.0080.008 0.0020.002 0.0190.019 0.0070.007 1010 9191 0.0250.025 -- -- 0.210.21 0.190.19 -- 0.0350.035 -- -- -- 1919 0.090.09 0.260.26 0.860.86 0.0090.009 0.0030.003 0.0460.046 0.0080.008 1515 142142 0.0210.021 -- 1.091.09 0.510.51 0.360.36 -- 0.0210.021 -- -- -- 2020 0.140.14 0.440.44 1.351.35 0.0120.012 0.0120.012 0.0300.030 0.0490.049 77 8989 -- -- -- -- -- -- 0.0690.069 -- -- -- -강(10-12)은 일본 공개특허공보 평9-194990의 발명강(5, 32, 55)임
-강(13-15)은 일본 공개특허공보 평10-298908의 발명강(14, 24, 28)임
-강(16-19)은 일본 공개특허공보 평8-60292의 발명강(48, 58, 60, 61)임
-강(20)은 일본 공개특허공보 평11-140582호의 발명강 F임
-Kang (10-12) is the invention steel (5, 32, 55) of Japanese Laid-Open Patent Publication Hei 9-194990
-Kang (13-15) is the invention steel (14, 24, 28) of Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-298908
-Kang (16-19) is the invention steel (48, 58, 60, 61) of Japanese Laid-Open Patent Publication Hei 8-60292
-Steel 20 is invention steel F of Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 11-140582

*표 1에서 B, N 및 O의 단위는 ppm임 * In Table 1, the units of B, N and O are ppm

강종 NO.Steel grade NO. 합금원소 구성비Composition ratio of alloy elements Ti/NTi/N Al/NAl/N (10Ti+Al)/N(10Ti+Al)/N (C+Si+Mn/8)/N(C+Si+Mn/8)/N 1One 발명강1Invention Lesson 1 3.13.1 9191 122122 9494 22 발명강2Invention Lesson 2 3.63.6 5858 9595 7272 33 발명강3Invention Lesson 3 3.63.6 3333 6969 101101 44 발명강4Invention Lesson 4 2.62.6 3232 5858 5252 55 발명강5Invention Lesson 5 5.05.0 6565 115115 5353 66 발명강6Invention Lesson 6 5.05.0 2020 7070 9797 77 발명강7Invention Lesson 7 3.33.3 3333 6767 101101 88 발명강8Invention Lecture 8 4.64.6 6464 110110 113113 99 발명강9Invention Lecture 9 1.51.5 5151 6666 7878 1010 종래재10Conventional material 10 4.14.1 0.60.6 4242 155155 1111 종래재11Conventional material 11 2.52.5 0.80.8 2626 6969 1212 종래강12Conventional Steel 12 0.80.8 0.40.4 88 4343 1313 종래강13Conventional Steel 13 4.14.1 0.80.8 4242 128128 1414 종래강14Conventional Steel 14 6.56.5 1.11.1 6666 175175 1515 종래강15Conventional Steel 15 3.23.2 0.40.4 3636 186186 1616 종래강16Conventional Steel 16 1.01.0 2.52.5 1313 7070 1717 종래강17Conventional Steel 17 1.21.2 0.40.4 1313 7070 1818 종래강18Conventional Steel 18 0.80.8 2.12.1 1010 5252 1919 종래강19Conventional Steel 19 0.60.6 3.23.2 99 3232 2020 종래강20Conventional Steel 20 5.55.5 3.43.4 5858 8484

상기 표 1과 같은 성분 조성을 갖는 강종들을 시편으로 하여 전로에서 용해하여 연속주조법에 의해 슬라브로 제조하였으며, 이때 강종별 합금성분 원소간의 조성비를 상기 표 2에 나타내었다. 강종별 슬라브의 응고속도, 슬라브 가열온도, 가열시간, 압연개시온도 및 종료온도, 압하량, 압연공정에서 두께 25~50mm로 제조된 압연재의 냉각속도는 표 3에 나타내었다. 이때, 전 강종의 압연시 누적 압하비는 70%이상으로 하였다.The steel types having the component composition as shown in Table 1 were used as specimens and melted in a converter to form slabs by continuous casting, and the composition ratios between the alloying elements of each steel type are shown in Table 2 above. Table 3 shows the solidification rate of slabs by steel type, slab heating temperature, heating time, rolling start and end temperature, rolling reduction, and cooling rates of rolled materials manufactured with a thickness of 25 to 50 mm in the rolling process. At this time, the cumulative reduction ratio during rolling of all steel types was set to 70% or more.

사용강종Steel grade used 구분division 가열온도
(℃)
Heating temperature
(℃)
가열시간
(min)
Heating time
(min)
압연개시온도
(℃)
Rolling start temperature
(℃)
압연종료
온도
(℃)
Rolling end
Temperature
(℃)
재결정역에서의 압하량/누적압하량
(%)
Reduction/cumulative reduction in recrystallization zone
(%)
냉각
속도
(℃/sec)
Cooling
speed
(℃/sec)
냉각종료온도
(℃)
Cooling end temperature
(℃)
발명강1Invention Lesson 1 발명예1Invention Example 1 11601160 280280 11001100 810810 65/8065/80 44 상온Room temperature 발명예2Inventive Example 2 12001200 220220 11601160 820820 65/8065/80 55 상온Room temperature 발명예3Invention Example 3 12301230 330330 11901190 830830 65/8065/80 77 상온Room temperature 비교예1Comparative Example 1 900900 4545 820820 740740 65/8065/80 0.50.5 상온Room temperature 비교예2Comparative Example 2 13501350 700700 13001300 10801080 65/8065/80 1818 상온Room temperature 발명강2Invention Lesson 2 발명예4Invention Example 4 11601160 330330 10501050 810810 65/8065/80 33 상온Room temperature 발명강3Invention Lesson 3 발명예5Invention Example 5 11201120 330330 10601060 840840 65/8065/80 55 상온Room temperature 발명강4Invention Lesson 4 발명예6Invention Example 6 11801180 350350 10601060 820820 60/8060/80 33 상온Room temperature 발명강5Invention Lesson 5 발명예7Invention Example 7 11901190 240240 10201020 810810 60/8060/80 55 상온Room temperature 발명강6Invention Lesson 6 발명예8Invention Example 8 11201120 230230 10601060 860860 60/8060/80 88 상온Room temperature 발명강7Invention Lesson 7 발명예9Invention Example 9 11501150 230230 10201020 850850 60/8060/80 88 상온Room temperature 발명강8Invention Lecture 8 발명예10Inventive Example 10 11401140 210210 10101010 820820 60/7560/75 66 상온Room temperature 발명강9Invention Lecture 9 발명예11Invention Example 11 11301130 230230 10501050 840840 60/8060/80 44 상온Room temperature -종래강(10-12)은 일본공개특허공보 평 9-194990에 기재되어 있는 제조조건으로 제조함
-종래강(13-15)은 일본공개특허공보 평 10-298908에 기재되어 있는 제조조건으로 제조함
-종래강(16-19)은 일본공개특허공보 평 8-60292에 기재되어 있는 제조조건으로 제조함
-종래강(20)은 일본공개특허공보 평 11-140582에 기재되어 있는 제조조건으로 제조함
-Conventional steel (10-12) is manufactured under the manufacturing conditions described in Japanese Laid-Open Patent Publication Hei 9-194990
-Conventional steel (13-15) is manufactured under the manufacturing conditions described in Japanese Laid-Open Patent Publication Hei 10-298908
-Conventional steel (16-19) is manufactured under the manufacturing conditions described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 8-60292.
-Conventional steel 20 is manufactured under the manufacturing conditions described in Japanese Laid-Open Patent Publication Hei 11-140582

 

상기와 같이 열간압연된 판재들로부터 강재의 기계적 성질을 평가하기 위한 시험편들은 압연재의 판두께 중앙부에서 채취하였으며 인장시험은 압연방향, 그리고 샤피(Charpy)충격시험은 압연방향과 수직한 방향에서 측정하였다.Test specimens for evaluating the mechanical properties of the steel from the hot-rolled plates as described above were taken from the center of the thickness of the rolled material, and the tensile test was measured in the rolling direction, and the Charpy impact test was measured in the direction perpendicular to the rolling direction. I did.

인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하였으며, 인장시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5mm/mim에서 시험하였다. 충격시험편은 KS(KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 제조하였으며, 이때 노치방향은 강재의 경우 압연방향의 측면 (L-T)에서 가공하였으며, 용접재의 경우 용접선 방향으로 가공하였다. 또한 용접열영향부의 최고가열온도에 따른 오스테나이트 결정립 크기를 조사하기 위하여 재현용접 모사시험장치(simulator)를 사용하여 최고가열온도(1200~1400℃)까지 140℃/sec조건으로 가열시킨 후 1초간 유지한 다음, He 가스를 이용하여 급냉시켰다. 급냉시킨 시험편을 연마하고 부식하여 최고가열온도조건에서의 구오스테나이트 결정입도를 KS규격 (KS D 0205)에 의해 측정하여, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The tensile test piece was used as a test piece of KS standard (KS B 0801) No. 4, and the tensile test was performed at a cross head speed of 5 mm/mim. The impact test piece was manufactured according to the test piece of KS (KS B 0809) No. 3, and at this time, the notch direction was processed from the side (L-T) of the rolling direction in the case of steel, and the welding material was processed in the direction of the welding line. In addition, in order to investigate the size of austenite grains according to the maximum heating temperature of the welding heat-affected zone, heat up to the maximum heating temperature (1200~1400℃) at 140℃/sec using a simulated reproducible welding tester, and then for 1 second. After holding, it was quenched using He gas. The quenched test piece was polished and corroded to measure the old austenite grain size in the highest heating temperature condition according to the KS standard (KS D 0205), and the results are shown in Table 4 below.

냉각 후 미세조직의 분석 및 용접영향부의 인성에 중요한 영향을 미치는 석출물과 탄화물의 크기와 갯수 그리고 간격은 화상분석기(image analyzer)와 전자현미경을 이용한 포인트 카운팅(point counting)법으로 측정하여, 그 결과를 또한 표 4에 나타내었다. 이때, 피검면은 100mm2을 기준으로 하여 평가하였다.After cooling, the size, number, and spacing of precipitates and carbides, which have an important influence on the analysis of microstructure and toughness of the weld-affected zone, were measured by a point counting method using an image analyzer and an electron microscope. Is also shown in Table 4. At this time, the test surface was evaluated based on 100 mm 2 .

용접열영향부의 충격인성 평가는 실제 용접입열량에 상당하는 약 250kJ/cm, 350kJ/cm 및 500kJ/cm에 상당하는 용접조건, 즉 최고가열온도를 1400℃로 가열한 후 800~500℃의 냉각시간이 각각 120초, 180초, 250초인 용접 열사이클을 부여한 다음, 시험편 표면을 연마하고 충격시험편으로 가공하여 -40℃에서 샤피충격시험을 통하여 평가하고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.The evaluation of the impact toughness of the heat-affected zone is the welding conditions equivalent to about 250kJ/cm, 350kJ/cm, and 500kJ/cm equivalent to the actual welding heat input, that is, the maximum heating temperature is heated to 1400℃ and then cooled to 800~500℃. After giving a welding heat cycle of 120 seconds, 180 seconds, and 250 seconds, respectively, the surface of the test piece was polished, processed into an impact test piece, and evaluated through a Charpy impact test at -40°C, and the results are shown in Table 5.

구분division TiN+AlN
석출물 및 탄화물
TiN+AlN
Precipitate and carbide
모재 조직 특성Base material structure characteristics 모재 기계적 성질Base metal mechanical properties
총개수
(개/mm2)
Total number
(Pcs/mm 2 )
평균 크기
(㎛)
Average size
(㎛)
간격
(㎛)
interval
(㎛)
FGS
(㎛)
FGS
(㎛)
페라이트 상분율(%)Ferrite phase fraction (%) 두께
(mm)
thickness
(mm)
항복강도
(MPa)
Yield strength
(MPa)
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
연신율
(%)
Elongation
(%)
-40℃
충격인성
(J)
-40℃
Impact toughness
(J)
발명예1Invention Example 1 1.2X107 1.2X10 7 0.070.07 0.850.85 88 8282 2525 406406 554554 3434 335335 발명예2Inventive Example 2 1.1X107 1.1X10 7 0.050.05 0.960.96 77 8181 2525 405405 562562 3333 316316 발명예3Invention Example 3 1.4X107 1.4X10 7 0.060.06 0.940.94 99 8383 2525 412412 561561 3434 323323 비교예1Comparative Example 1 1.3X105 1.3X10 5 0.20.2 2.42.4 2727 8989 2525 340340 480480 2626 216216 비교예2Comparative Example 2 1.4X105 1.4X10 5 0.50.5 3.53.5 3333 3131 2525 749749 881881 1212 8585 발명예4Invention Example 4 1.5X107 1.5X10 7 0.070.07 0.950.95 77 8383 3030 411411 568568 3434 346346 발명예5Invention Example 5 1.6X107 1.6X10 7 0.080.08 0.920.92 88 8282 3030 406406 552552 3535 336336 발명예6Invention Example 6 1.6X107 1.6X10 7 0.070.07 0.800.80 77 8080 3030 418418 555555 3535 345345 발명예7Invention Example 7 1.3X107 1.3X10 7 0.060.06 0.850.85 66 8282 3030 415415 563563 3434 332332 발명예8Invention Example 8 1.6X107 1.6X10 7 0.060.06 0.860.86 77 8383 3030 415415 547547 3838 328328 발명예9Invention Example 9 1.2X107 1.2X10 7 0.070.07 0.950.95 88 8585 4040 423423 567567 3636 338338 발명예10Inventive Example 10 1.2X107 1.2X10 7 0.070.07 0.850.85 88 8181 4040 414414 563563 3636 337337 발명예11Invention Example 11 1.2X107 1.2X10 7 0.090.09 0.980.98 77 8080 4040 416416 558558 3636 322322 종래강1Conventional Steel 1 3535 406406 436436 -- 종래강2Conventional Steel 2 3535 405405 441441 -- 종래강3Conventional Steel 3 2525 629629 681681 -- 종래강4Conventional Steel 4 MgO-TiN의 석출물 (3.03X106)MgO-TiN precipitate (3.03X10 6 ) 4040 472472 609609 3232 종래강5Conventional Steel 5 MgO-TiN의 석출물 (4.07X106)MgO-TiN precipitate (4.07X10 6 ) 4040 494494 622622 3232 종래강6Conventional Steel 6 MgO-TiN의 석출물 (2.80X106)MgO-TiN precipitate (2.80X10 6 ) 5050 812812 912912 2828 종래강7Conventional Steel 7 2525 629629 681681 -- 종래강8Conventional Steel 8 5050 504504 601601 -- 종래강9Conventional Steel 9 6060 526526 648648 -- 종래강10Conventional Steel 10 6060 760760 829829 -- 종래강11Conventional Steel 11 5050 401401 514514 18.3  18.3  

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 열간압연재의 TiN석출물과 탄화물의 개수는 1×107개/mm2이상의 범위를 가지고 있는데 반해, 종래강의 경우는 4.07×10 6개/mm2이하의 범위를 보이고 있어 종래강들 대비 발명예들이 상당히 균일하면서도 미세한 석출물 크기를 가지면서 그 개수 또한 현저히 증가되었음을 잘 알 수 있다. 한편 본 발명강의 모재조직 구성에 있어서 본 발명예들의 경우 페라이트 결정립크기(FGS)가 약 6~9㎛범위로 종래강 대비 매우 미세함을 알 수 있으며 본 발명예들의 모재 페라이트 상분율도 모두 80%이상의 높은 페라이트 분율로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. As shown in Table 4, the number of TiN precipitates and carbides in the hot-rolled material manufactured by the present invention has a range of 1×10 7 pieces/mm 2 or more, whereas in the case of conventional steel, 4.07×10 6 pieces/ Since it shows a range of mm 2 or less, it can be seen that the invention examples have a fairly uniform and fine precipitate size compared to the conventional steels, and the number of them is also significantly increased. On the other hand, in the base material structure of the inventive steel, in the case of the inventive examples, it can be seen that the ferrite grain size (FGS) is in the range of about 6 to 9 μm, which is very fine compared to the conventional steel. It can be seen that it is composed of a high ferrite fraction.

 

구분division 용접열영향부 오스테나이트
결정립 크기(㎛)
Welding heat affected zone austenite
Grain size (㎛)
100kJ/cm입열량의
용접열영향부
미세조직
100kJ/cm heat input
Welding heat affected zone
Microstructure
재현 용접열영향부
-40℃ 충격 인성(J)
(최고가열온도:1400℃)
Reproduced welding heat affected zone
-40℃ impact toughness (J)
(Maximum heating temperature: 1400℃)
1200
(℃)
1200
(℃)
1300
(℃)
1300
(℃)
1400
(℃)
1400
(℃)
페라이트
상분율
(%)
ferrite
Phase fraction
(%)
페라이트평균
결정립
크기(㎛)
Ferrite average
Grain
Size (㎛)
M-A함량
(%)
MA content
(%)
Δt 800-500=120초Δt 800-500 =120 seconds Δt 800-500=180초Δt 800-500 =180 seconds Δt 800-500=250초Δt 800-500 =250 seconds
충격
인성
(J)
Shock
tenacity
(J)
천이
온도
(℃)
Transition
Temperature
(℃)
충격
인성
(J)
Shock
tenacity
(J)
천이
온도
(℃)
Transition
Temperature
(℃)
충격
인성
(J)
Shock
tenacity
(J)
천이
온도
(℃)
Transition
Temperature
(℃)
발명예1Invention Example 1 2323 6363 9595 7373 1111 22 372372 -734-734 332332 -60-60 290290 -54-54 발명예2Inventive Example 2 2222 6666 9898 7474 1010 33 373373 -76-76 350350 -60-60 301301 -50-50 발명예3Invention Example 3 2323 6565 110110 7676 1111 33 357357 -73-73 330330 -62-62 293293 -51-51 비교예1Comparative Example 1 5454 7878 185185 3434 2424 1515 115115 -43-43 4343 -30-30 3030 -20-20 비교예2Comparative Example 2 6565 120120 221221 3535 2626 2121 102102 -40-40 3030 -22-22 1919 -9-9 발명예4Invention Example 4 2525 5252 8989 7575 1414 22 334334 -72-72 318318 -60-60 276276 -52-52 발명예5Invention Example 5 2626 4949 9696 7676 1313 33 336336 -72-72 3232 -63-63 256256 -53-53 발명예6Invention Example 6 2424 4242 104104 7575 1111 22 345345 -73-73 319319 -63-63 290290 -52-52 발명예7Invention Example 7 2727 4747 113113 7373 1212 33 353353 -73-73 321321 -63-63 248248 -50-50 발명예8Invention Example 8 2424 4848 112112 7575 1010 33 352352 -74-74 312312 -62-62 252252 -50-50 발명예 9Inventive Example 9 2222 4545 9797 7272 1010 33 365365 -73-73 324324 -64-64 223223 -52-52 발명예10Inventive Example 10 2727 4242 9797 7474 1111 33 344344 -73-73 321321 -62-62 237237 -53-53 발명예11Invention Example 11 2323 6262 9090 7272 1212 22 353353 -72-72 315315 -64-64 232232 -54-54 종래강1Conventional Steel 1 -58-58 종래강2Conventional Steel 2 -55-55 종래강3Conventional Steel 3 -54-54 종래강4Conventional Steel 4 230230 9393 132
(0℃)
132
(0℃)
종래강5Conventional Steel 5 180180 8787 129(0℃)129(0℃) 종래강6Conventional Steel 6 250250 4747 60
(0℃)
60
(0℃)
종래강7Conventional Steel 7 -60-60 -61-61 종래강8Conventional Steel 8 -59-59 -48-48 종래강9Conventional Steel 9 -54-54 -42-42 종래강10Conventional Steel 10 -57-57 -45-45 종래강11Conventional Steel 11 219(0℃)219(0℃)

표 5는 본 발명예, 비교예 및 종래강들의 강재의 용접열영향부 물성을 나타낸 것이다. 용접열영향부와 같은 최고가열온도 1400℃조건에서의 오스테나이트 결정립 크기를 보면 본 발명예의 80~120㎛의 범위를 갖는 반면, 비교예의 경우 약 180㎛이상의 매우 조대한 범위를 가지는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명강에서는 용접시 용접열영향부의 오스테나이트 결정립 억제 효과가 매우 우수한 것임을 잘 알 수 있다. 한편, 100kJ/cm의 용접입열량에 상당하는 용접열영향부에서 본 발명예의 경우 M-A함량이 매우 작음을 알 수 있으며, 페라이트 상분율은 약 70%이상으로 구성되어 있으며 종래강 대비 우수한 대입열 용접열영향부 충격인성을 보이고 있다.   Table 5 shows the properties of the welding heat-affected zone of steels of the present invention examples, comparative examples and conventional steels. Looking at the austenite grain size under the condition of the maximum heating temperature of 1400°C as in the welding heat affected zone, it can be seen that the austenite grain size is in the range of 80 to 120 μm in the example of the present invention, whereas the comparative example has a very coarse range of about 180 μm or more. . Therefore, it can be seen that the present invention steel has a very excellent effect of suppressing austenite grains in the heat-affected zone during welding. On the other hand, it can be seen that the MA content is very small in the case of the present invention in the welding heat affected zone equivalent to the welding heat input of 100 kJ/cm, and the ferrite phase fraction is composed of about 70% or more, and is superior to the conventional steel for high heat input welding. It shows the impact toughness of the heat affected zone.

 

 이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, preferred embodiments of the present invention have been described, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various modifications within the limit not departing from the scope of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, as well as those equivalent thereto.

Claims (7)

중량%로 C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008% B:0.0003~0.005%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤(C+Si+Mn/8)/N≤120을 만족하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되고, 모재 미세조직이 20㎛이하의 결정입크기를 갖는 페라이트와 퍼얼라이트의 복합조직으로 이루어진 용접열영향부 인성이 우수한 용접 구조용 강재.
By weight C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008 % B:0.0003~0.005%, P:0.03% or less, S:0.03% or less, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤ Welding heat consisting of a composite structure of ferrite and pearlite that satisfies (C+Si+Mn/8)/N≤120, is composed of the remaining Fe and other impurities, and has a grain size of less than 20㎛ of the parent material microstructure Welded structural steel with excellent toughness in the affected area.
제 1항에 있어서, 상기 강재에는, Ni:0.1~3.0%, Cu:0.1~1.5%, Mo:0.05~1.0%, Cr:0.05~1.0%, W:0.001~0.2%, Nb : 0.005-0.1%, V:0.005~0.1%로 이루어진 그룹 중 선택된 1종 또는 2종 이상과, Ca:0.0005~0.005%와 REM:0.005~0.05% 중 선택된 1종 이상이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 용접열영향부 인성이 우수한 용접 구조용 강재.
According to claim 1, wherein the steel material, Ni: 0.1 ~ 3.0%, Cu: 0.1 ~ 1.5%, Mo: 0.05 ~ 1.0%, Cr: 0.05 ~ 1.0%, W: 0.001 ~ 0.2%, Nb: 0.005-0.1 Welding heat, characterized in that one or more selected from the group consisting of %, V: 0.005 to 0.1%, and at least one selected from Ca: 0.005 to 0.005% and REM: 0.005 to 0.05% are additionally included Welded structural steel with excellent toughness in the affected area.
제 1항에 있어서, 상기 강재에는 평균 크기 0.05~0.09㎛의 TiN, AlN 석출물 및 탄화물이 1.0㎛ 이하의 간격으로 1.0×107개/㎟ 이상 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 용접열영향부 인성이 우수한 용접 구조용 강재.  
According to claim 1, wherein the welding heat affected zone toughness, characterized in that the steel has been TiN, AlN precipitates and carbides having an average size of 0.05 ~ 0.09㎛ distribution above 1.0 × 10 7 gae / ㎟ at intervals of less than 1.0㎛ Excellent welded structural steel.
중량%로 C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008% B:0.0003~0.005%, P:0.03%이하, S:0.03%이하, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤(C+Si+Mn/8)/N≤120을 만족하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1000-1250℃범위에서 60~180분간 가열한 후에 오스테나이트 재결정역에서 40%이상의 압연비로 열간압연한 다음, 압연종료온도에서 상온까지 10℃/sec 이하의 냉각속도로 냉각하는 것을 포함하는 용접열영향부 인성이 우수한 구조용강의 제조방법.
By weight C:0.03~0.19%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.4~2.0%, Ti:0.005~0.05%, Al: 0.08~0.5%, N:0.002~0.008%, O:0.001~0.008 % B:0.0003~0.005%, P:0.03% or less, S:0.03% or less, 2.5≤Ti/N≤5, 20≤Al/N≤100, 60≤(10Ti+Al)/N≤125, 52≤ (C+Si+Mn/8)/N≤120, and after heating the steel slab composed of the remaining Fe and other impurities in the range of 1000-1250℃ for 60 to 180 minutes, rolling over 40% in the austenite recrystallization zone A method of manufacturing structural steel having excellent toughness in the heat-affected zone, comprising: hot-rolling at a ratio and then cooling at a cooling rate of 10°C/sec or less from the rolling end temperature to room temperature.
제 4항에 있어서, 상기 강 슬라브에는, Ni:0.1~3.0%, Cu:0.1~1.5%, Mo:0.05~1.0%, Cr:0.05~1.0%, W:0.001~0.2%, Nb : 0.005-0.1%, V:0.005~0.1%로 이루어진 그룹 중 선택된 1종 또는 2종 이상과, Ca:0.0005~0.005%와 REM:0.005~0.05% 중 선택된 1종 이상이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 용접열영향부 인성이 우수한 구조용강의 제조방법.
According to claim 4, The steel slab, Ni: 0.1 ~ 3.0%, Cu: 0.1 ~ 1.5%, Mo: 0.05 ~ 1.0%, Cr: 0.05 ~ 1.0%, W: 0.001 ~ 0.2%, Nb: 0.005- Welding characterized in that one or more selected from the group consisting of 0.1%, V: 0.005 to 0.1%, and at least one selected from Ca: 0.0005 to 0.005% and REM: 0.005 to 0.05% are additionally included A method of manufacturing structural steel with excellent toughness in the heat affected zone.
제 3항 또는 제 4항의 제조방법으로 제조된 강재(모재)에 대입열 용접이 적용되어 용접열영향부에 120㎛이하의 구오스테나이트(prior austenite)가 생성되고, 이어 급냉되어 용접열영향부의 미세조직이 20㎛이하의 결정입크기를 갖는 페라이트가 70% 이상의 상분율을 이루고 있는 용접구조물.  
High heat input welding is applied to the steel material (base material) manufactured by the manufacturing method of claim 3 or 4 to generate a prior austenite of 120 μm or less in the welding heat-affected zone, followed by rapid cooling to produce the welding heat-affected zone. A welded structure in which ferrite with a microstructure of 20㎛ or less has a phase fraction of 70% or more.
제 6항에 있어서, 상기 페라이트는 다각형페라이트와 침상형페라이트 조직 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 용접구조물.
The welded structure according to claim 6, wherein the ferrite is at least one of polygonal ferrite and acicular ferrite structures.
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Title
일본용접학회지 제 52권 2호, 49페이지

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