KR20210072557A - Steel sheet having excellent formabillity, method for manufacturing the same, and welded steel pipe using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오일이나 가스 채굴 등에 사용되는 용접강관용 강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공이 우수한 용접강관용 강판 및 이것을 제조하는 방법과, 상기 강판을 이용하여 얻은 용접강관에 관한 것이다.The present invention relates to a steel sheet for a welded steel pipe used for oil or gas mining, and more particularly, to a steel sheet for a welded steel pipe excellent in processing, a method for manufacturing the same, and a welded steel pipe obtained by using the steel plate.
최근, 유정이나 가스정(이하, '유정'이라 총칭함)을 개발하기 위한 환경이 점점 가혹화되고 있으며, 지압에 대한 고변형능을 확보하기 위하여 저항복비 특성이 요구된다. 저항복비 특성을 만족시키기 위해 주로 펄라이트 조직을 활용하는데 이 펄라이트 조직은 페라이트에 비해 변태발열이 3배정도로 높아 냉각정밀제어가 어렵다. 그에 기인하여 제철소에서 강판 제조시 국부적으로 과냉부가 생기고, 조관시에는 Hardspot으로 작용해 다른 부위에 비해 진원도가 나쁘게 성형이 된다. 이 편평불량부위는 나사가공 불량을 일으키므로 반드시 제거될 필요가 있다.Recently, the environment for developing oil wells or gas wells (hereinafter, collectively referred to as 'oil wells') has become increasingly harsh, and resistance to yield characteristics are required in order to secure high deformability against acupressure. In order to satisfy the resistance to yield ratio, pearlite structure is mainly used, and it is difficult to precisely control cooling as this pearlite structure has about three times the heat of transformation compared to ferrite. Due to this, a local supercooling zone occurs when steel sheet is manufactured in a steel mill, and acts as a hard spot during pipe making, resulting in poor roundness compared to other parts. This flat defective part must be removed because it causes defective threading.
따라서 본 발명은 인장강도 600MPa 이상의 강도를 가지면서도 가공성이 우수한 용접강관용 강판 및 이것의 제조방법과, 상기 용접강관용 강판을 용접하여 얻은 용접강관을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a steel sheet for a welded steel pipe having a tensile strength of 600 MPa or more and excellent workability, a method for manufacturing the same, and a welded steel pipe obtained by welding the steel sheet for a welded steel pipe.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명 명세서의 전반적인 사항으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will have no difficulty in understanding the additional problems of the present invention from the general description of the present invention.
본 발명의 일측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.30~0.50%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 0.3% 이하, 질소(N): 0.008% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 강판의 (4/10~6/10)t 두께 중심부에서, 면적%로 5% 이상의 베이나이트를 포함하는 경질조직이 상기 강판의 폭 방향으로 20mm 이하의 크기로 형성되어 있거나 100mm 이상의 크기로 형성되어 있으며, 상기 두께 중심부가 속해 있는 부위 이외에서는 면적%로, 펄라이트를 50% 이상과 잔여 페라이트로 이루어진 미세조직을 가지는 항복비가 80% 이하인 가공성이 우수한 용접강관용 고강도 강판에 관한 것이다. One aspect of the present invention, by weight, carbon (C): 0.30 to 0.50%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 0.5 to 2.0%, phosphorus (P): 0.025% or less, Sulfur (S): 0.005% or less, Chromium (Cr): 0.3% or less, Nitrogen (N): 0.008% or less, the balance Fe and unavoidable impurities are included, and the (4/10~6/10)t thickness center of the steel sheet In, the hard tissue containing 5% or more of bainite as an area% is formed in a size of 20mm or less in the width direction of the steel sheet or is formed in a size of 100mm or more, and except for the region to which the thickness center belongs, the area% , It relates to a high-strength steel sheet for welded steel pipe having excellent workability having a microstructure composed of 50% or more of pearlite and residual ferrite and a yield ratio of 80% or less.
또한 본 발명의 다른 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.30~0.50%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 0.3% 이하, 질소(N): 0.008% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 준비하는 단계; In addition, another aspect of the present invention, by weight, carbon (C): 0.30 to 0.50%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 0.5 to 2.0%, phosphorus (P): 0.025% or less , sulfur (S): 0.005% or less, chromium (Cr): 0.3% or less, nitrogen (N): 0.008% or less, the remainder of preparing a steel slab containing Fe and unavoidable impurities;
상기 강 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열하는 단계; reheating the steel slab in a temperature range of 1100 to 1300 °C;
상기 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 온도범위에서 조압연하는 단계; rough rolling the reheated steel slab in a temperature range of 900 to 1100 °C;
상기 조압연 후 800~900℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 manufacturing a hot-rolled steel sheet by finishing hot rolling in a temperature range of 800 to 900° C. after the rough rolling; and
상기 열연강판을 10~50℃의 냉각속도로 냉각한 후, 하기 관계식 1을 만족하는 조건으로 550~650℃의 권취 온도로 권취하는 단계;를 포함하는 가공성이 우수한 용접강관용 고강도 강판의 제조방법에 관한 것이다.After cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling rate of 10 to 50° C., winding the hot-rolled steel sheet at a coiling temperature of 550 to 650° C. under the condition that the following relation 1 is satisfied. Method for manufacturing a high-strength steel sheet for welded steel pipe having excellent workability, including is about
[관계식 1][Relational Expression 1]
강판의 최대 권취온도(℃) - 강판의 최소 권취온도(℃) ∠60 Maximum coiling temperature of steel plate (℃) - Minimum coiling temperature of steel plate (℃) ∠60
나아가, 본 발명의 또다른 측면은, 상기 강재를 성형 및 용접하여 얻어진 용접강관에 관한 것이다. Furthermore, another aspect of the present invention relates to a welded steel pipe obtained by forming and welding the steel material.
상술한 구성의 본 발명에 의하면, 강관으로 성형 및 용접한 후에 인장강도 600MPa 이상의 강도를 가질 뿐만 아니라, 우수한 가공성을 갖는 용접강관용 강재를 제공할 수 있다.According to the present invention having the above configuration, it is possible to provide a steel material for a welded steel pipe having not only a tensile strength of 600 MPa or more after forming and welding into a steel pipe, but also excellent workability.
그리고 본 발명의 용접강관용 강재를 성형 및 용접하여 얻어지는 용접강관은 케이싱으로서 적합하게 적용할 수 있다.And the welded steel pipe obtained by forming and welding the steel material for a welded steel pipe of the present invention can be suitably applied as a casing.
이아, 본 발명을 설명한다.Here, the present invention will be described.
본 발명자들은 오일이나 가스 채굴 등에 있어서 지속적으로 수요가 증가하고 있는 케이싱에 적합한 소재의 물성을 향상시키기 위해 깊이 연구하였다. 특히, 용접강관으로 제조한 후 인장강도 600MPa 이상을 가지면서, 우수한 가공성을 갖는 파이프용 강재를 제공하고자 하였다. 그 결과, 강재의 합금조성 및 제조조건과 더불어, 가공성에 영향을 미치는 상의 분율을 최적화하는 것에 의해 의도하는 물성을 갖는 파이프용 강재를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors have studied deeply in order to improve the physical properties of a material suitable for a casing, which is continuously in demand in oil or gas mining, etc. In particular, it was intended to provide a steel material for a pipe having excellent workability while having a tensile strength of 600 MPa or more after being manufactured as a welded steel pipe. As a result, it was confirmed that a steel material for a pipe having intended physical properties can be provided by optimizing the fraction of the phase that affects the workability as well as the alloy composition and manufacturing conditions of the steel, and completed the present invention.
이러한 가공성이 우수한 본 발명의 파이프용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.30~0.50%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 0.3% 이하, 질소(N): 0.008% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 강판의 (4/10~6/10)t 두께 중심부에서, 면적%로 5% 이상의 베이나이트를 포함하는 경질조직이 상기 강판의 폭 방향으로 20mm 이하의 크기로 형성되어 있거나 100mm 이상의 크기로 형성되어 있으며, 상기 두께 중심부가 속해 있는 부위 이외에서는 면적%로, 펄라이트를 50% 이상과 잔여 페라이트로 이루어진 미세조직을 가진다. The steel material for pipes of the present invention having excellent workability is, by weight, carbon (C): 0.30 to 0.50%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 0.5 to 2.0%, phosphorus (P) : 0.025% or less, sulfur (S): 0.005% or less, chromium (Cr): 0.3% or less, nitrogen (N): 0.008% or less, the remainder including Fe and unavoidable impurities, 10) At the center of the thickness t, a hard tissue containing 5% or more of bainite as an area% is formed in a size of 20 mm or less in the width direction of the steel sheet or is formed in a size of 100 mm or more, and the region to which the thickness center belongs Otherwise, it has a microstructure consisting of 50% or more of pearlite and residual ferrite in terms of area%.
이하, 본 발명에서 제공하는 파이프용 강재의 합금조성 및 그 함량 제한사유를 상세히 설명하며, 이때, 각 성분들의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.Hereinafter, the alloy composition of the steel for pipe provided in the present invention and the reason for limiting the content thereof will be described in detail, wherein the content of each component means % by weight unless otherwise specified.
·C: 0.30~0.50%C: 0.30 to 0.50%
탄소(C)는 강재의 경화능을 증가시키는 원소로서, 그 함량이 0.30% 미만인 경우에는 경화능이 부족하여 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 없다. 반면, 그 함량이 0.5%를 초과할 경우에는 CEQ가 너무 높아 용접성이 저해되거나 인성이 나빠질 수 있으므로 바람직하지 못하다.Carbon (C) is an element that increases the hardenability of the steel, and when the content is less than 0.30%, the hardenability is insufficient, so that the strength targeted in the present invention cannot be secured. On the other hand, when the content exceeds 0.5%, since CEQ is too high, weldability may be impaired or toughness may deteriorate, which is not preferable.
따라서, 본 발명에서는 상기 C의 함량을 0.30~0.50%로 제한하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the C content to 0.30 to 0.50%.
·Si: 0.05~0.50%Si: 0.05 to 0.50%
실리콘(Si)은 페라이트 상 중에서 C의 활동도(C activity)를 증가시키고, 페라이트 안정화를 촉진시키며, 고용강화에 의한 강도확보에 기여하는 원소이다. 또한, 전기저항용접시 Mn2SiO4 등의 저융점 산화물을 형성시켜, 용접시에 산화물이 쉽게 배출되도록 한다. Silicon (Si) is an element that increases the C activity in the ferrite phase, promotes ferrite stabilization, and contributes to securing strength by solid solution strengthening. In addition, a low melting point oxide such as Mn 2 SiO 4 is formed during electric resistance welding, so that the oxide is easily discharged during welding.
이러한 Si의 함량이 0.05% 미만인 경우에는 제강 상의 비용 문제가 발생하며, 반면 0.50%를 초과하는 경우에는 Mn2SiO4 이외의 고융점 산화물인 SiO2의 형성량이 많아져 전기저항용접시 용접부의 인성을 저하시킬 수 있다.When the content of Si is less than 0.05%, a cost problem occurs in steelmaking, whereas when it exceeds 0.50%, the formation amount of SiO 2 , which is a high melting point oxide other than Mn 2 SiO 4 , increases, so that the toughness of the weld during electric resistance welding is increased. can lower
따라서, 본 발명에서는 상기 Si의 함량을 0.05~0.50%로 제한하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the Si content to 0.05 to 0.50%.
·Mn: 0.5~2.0%·Mn: 0.5~2.0%
망간(Mn)은 강을 고용강화시키는데 효과적인 원소이다. 다만, 그 함량이 0.5% 이상으로 첨가되어야 소입성 증가 효과와 더불어 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 있다. 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하는 경우에는 제강공정에서 슬라브 주조시 두께 중심부에서 편석부가 크게 발달되고 최종제품의 가공성을 저해하는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.Manganese (Mn) is an effective element for solid solution strengthening of steel. However, when the content is added to 0.5% or more, the target strength in the present invention can be secured together with the effect of increasing hardenability. On the other hand, when the content exceeds 2.0%, it is not preferable because there is a problem that segregation is largely developed at the center of the thickness during slab casting in the steelmaking process and impairs the workability of the final product.
따라서, 본 발명에서는 상기 Mn의 함량을 0.5~2.0%로 제한하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the Mn content to 0.5 to 2.0%.
·P: 0.025% 이하·P: 0.025% or less
인(P)은 강 중 불가피하게 첨가되는 불순물이며 인성을 열화시키는 원소이므로, 상기 P의 함량은 적으면 적을수록 바람직하다. 단, 제강 공정에서의 비용을 고려하여 상기 P의 함량을 0.025% 이하로 제한한다. Since phosphorus (P) is an unavoidably added impurity in steel and an element that deteriorates toughness, the smaller the content of P is, the better. However, in consideration of the cost in the steelmaking process, the content of P is limited to 0.025% or less.
·S: 0.005% 이하·S: 0.005% or less
황(S)은 조대한 개재물을 형성하기 쉬운 원소이고, 인성 저하나 크랙 진전을 조장하므로 가능한 낮게 함유하는 것이 바람직하다. 단 제강단계의 비용을 고려하여 상기 S의 함량을 0.005% 이하로 제한한다. 보다 바람직하게는 0.003% 이하로 함유하는 것이 유리하다.Sulfur (S) is an element that tends to form coarse inclusions, and since it promotes a decrease in toughness and crack growth, it is preferable to contain it as low as possible. However, the content of S is limited to 0.005% or less in consideration of the cost of the steelmaking step. More preferably, it is advantageous to contain 0.003% or less.
·Cr: 0.6%이하·Cr: 0.6% or less
크롬(Cr)은 경화능, 부식저항성을 향상시키는 원소이다. 이러한 Cr의 함량이 0.6%를 초과할 경우에는 용접성이 급격히 저하될 수 있으므로 바람직하지 못하다.Chromium (Cr) is an element that improves hardenability and corrosion resistance. When the content of Cr exceeds 0.6%, it is not preferable because weldability may rapidly deteriorate.
따라서, 본 발명에서 상기 Cr의 함량은 0.6% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, the content of Cr is preferably controlled to 0.6% or less.
·N: 0.008% 이하 (0%는 제외)・N: 0.008% or less (excluding 0%)
질소(N)는 강 중에서 Ti 등과 결합하여 질화물로 고정시키는 역할을 하지만, 그 함량이 0.008%를 초과 하게 되면 Ti 등의 첨가량의 증가가 불가피하게 되는 문제가 있다.Nitrogen (N) binds with Ti in steel and serves to fix it as a nitride, but when the content exceeds 0.008%, there is a problem in that an increase in the amount of Ti and the like is unavoidable.
따라서, 본 발명에서는 상기 N의 함량을 0.008% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the N content to 0.008% or less.
기타 본 발명의 강재는 선택적으로 타이타늄(Ti)을 더 포함할 수 있다. Other steel materials of the present invention may optionally further include titanium (Ti).
·Ti: 0.01~0.05%Ti: 0.01~0.05%
타이타늄(Ti)은 질소(N)와 반응하여 TiN을 형성함으로써 입도를 미세화시키는 원소이다. 그 첨가량이 0.01% 미만으로 되면 강중의 질소를 효과적으로 고정하기 못할 우려가 있으며, 반면 첨가량이 지나치게 많을 경우에는 Ti 정출물이 조관시 용접부 인성을 취약하게 할 우려가 있어 강중의 질소를 충분히 고정할 수 있는 범위로 제어하되 그 상한을 0.05%로 한정하는 것이 바람직하다.Titanium (Ti) is an element that refines the particle size by reacting with nitrogen (N) to form TiN. When the addition amount is less than 0.01%, there is a fear that nitrogen in the steel cannot be effectively fixed. On the other hand, if the addition amount is too large, the Ti crystallized material may weaken the weld toughness during pipe making, so nitrogen in the steel can be sufficiently fixed. However, it is preferable to limit the upper limit to 0.05%.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 합금원소의 첨가를 배제하는 것은 아니다.The remaining components of the present invention include iron (Fe) and unavoidable impurities. However, the addition of other alloying elements is not excluded within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.
또한 본 발명에서는 강판의 두께를 t라 할때, (4/10~6/10)t의 강판 두께 중심부 영역에서, 면적%로 5% 이상의 베이나이트를 포함하는 경질조직이 상기 강판의 폭 방향으로 20mm 이하의 크기로 형성되어 있거나 100mm 이상의 크기로 형성되어 있을 것이 필요하다. 즉, 본 발명에서는 상기 강판의 두께 중심부 영역에서, 강판의 폭방향으로 베이나이트 분율이 면적% 이상인 경질조직을 포함하는 띠형 과냉부의 폭이 20mm 이하이거나 100mm 이상로 형성하는 것을 특징으로 하며, 만일 상기 띠형 과냉부 폭이 20mm 초과되어 100mm 미만일 경우 파이프 곡면부 가공시 Hardspot으로 작용하여 성형이 제대로 되지 않는 문제가 발생할 수 있다. In addition, in the present invention, when the thickness of the steel sheet is t, in the central region of the steel sheet thickness of (4/10 to 6/10) t, a hard structure containing 5% or more of bainite as an area% is formed in the width direction of the steel sheet. It is necessary to be formed in a size of 20 mm or less or be formed in a size of 100 mm or more. That is, in the present invention, in the central region of the thickness of the steel sheet, in the width direction of the steel sheet, the width of the band-shaped supercooled portion including a hard structure having an area % or more is 20 mm or less or 100 mm or more. If the width of the band-shaped subcooling part exceeds 20mm and is less than 100mm, it may act as a hardspot when processing the pipe curved part, resulting in a problem of improper molding.
본 발명에서 상기 두께 중심부가 속해있는 부위 이외는 펄라이트 50% 이상과 잔여 페라이트로 구성되어있는데, 50% 이상의 펄라이트는 인장강도 600MPa 이상으로 만들기 위해서 그리고 저항복비를 가지는 소재를 만들기 위해서 필요하다. In the present invention, except for the region to which the thickness center belongs, it is composed of 50% or more of pearlite and residual ferrite, and 50% or more of pearlite is required to make a tensile strength of 600 MPa or more and to make a material having a resistive yield ratio.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 가공성이 우수한 고강도 강재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.Next, a method for manufacturing a high-strength steel having excellent workability according to another aspect of the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 고강도 강재는, 본 발명에서 제안하는 합금조성 및 성분관계를 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 재가열 - 열간압연 - 냉각- 권취 공정을 거침으로써 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 조성성분의 강 슬라브를 준비하는 단계; 상기 강 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 온도범위에서 조압연하는 단계; 상기 조압연 후 800~900℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 10~50℃의 냉각속도로 냉각한 후, 하기 관계식 1을 만족하는 조건으로 550~650℃의 권취 온도로 권취하는 단계;를 포함하는 제공정을 거쳐 제조될 수 있다. 이하, 상기 각각의 공정조건에 대해 상세히 설명한다.The high-strength steel according to the present invention can be manufactured by preparing a steel slab satisfying the alloy composition and compositional relationship proposed in the present invention, and then reheating it - hot rolling - cooling - winding process. Specifically, preparing a steel slab of the composition; reheating the steel slab in a temperature range of 1100 to 1300 °C; rough rolling the reheated steel slab in a temperature range of 900 to 1100 °C; manufacturing a hot-rolled steel sheet by finishing hot rolling in a temperature range of 800 to 900° C. after the rough rolling; and cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling rate of 10 to 50° C., and then winding the hot-rolled steel sheet at a coiling temperature of 550 to 650° C. under the condition that the following relational expression 1 is satisfied. Hereinafter, each of the process conditions will be described in detail.
[재가열 공정][Reheating process]
본 발명에서는 먼저, 상기 조성성분의 강 슬라브를 준비하고, 이어, 상기 강 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열한다. In the present invention, first, a steel slab of the composition is prepared, and then, the steel slab is reheated in a temperature range of 1100 to 1300 °C.
강 슬라브의 재가열 공정은 후속되는 압연공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻을 수 있도록 강을 가열하는 공정이므로, 목적에 맞게 적절한 온도범위 내에서 수행되어야 한다.Since the reheating process of the steel slab is a process of heating the steel so that the subsequent rolling process can be smoothly performed and the target steel sheet properties can be sufficiently obtained, it must be performed within an appropriate temperature range for the purpose.
본 발명에서는 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열 공정을 행함이 바람직하다. 만일 재가열 온도가 1100℃미만이면 국부적으로 가열이 부족해서 냉각공정에서 과냉부 Hardspot 조직으로 변할 수 있다. 반면 1300℃를 초과하게 되면 초기 결정립이 너무 조대해져 입도 미세화가 어려워지는 문제가 있다.In the present invention, it is preferable to perform the reheating process in the temperature range of 1100 ~ 1300 ℃. If the reheating temperature is less than 1100℃, the local heating is insufficient and the cooling process may change to a supercooled hardspot structure. On the other hand, if it exceeds 1300 ℃, there is a problem that the initial crystal grains are too coarse, making it difficult to refine the particle size.
[열간압연 공정][Hot rolling process]
이어, 본 발명에서는 상기 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 온도범위에서 조압연하고, 이후, 800~900℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조한다, Next, in the present invention, the reheated steel slab is rough-rolled in a temperature range of 900 to 1100° C., and then finish hot-rolled in a temperature range of 800 to 900° C. to prepare a hot-rolled steel sheet.
이때, 조압연은 900~1100℃에서 행하는 것이 바람직한데, 만일 상기 조압연이 900℃미만의 온도에서 종료되면 압연기 설비부하 문제가 발생할 위험성이 높아지는 문제가 있다.At this time, the rough rolling is preferably performed at 900 ~ 1100 ℃, if the rough rolling is finished at a temperature of less than 900 ℃, there is a problem that the risk of occurrence of a load problem of the rolling mill equipment increases.
상기 조압연에 후속하여 행해지는 마무리 열간압연은 미재결정온도 영역인 800~900℃에서 행하는 것이 바람직하다. 만일, 마무리 열간압연 온도가 800℃ 미만이면 압연부하로 오작이 발생할 위험성이 있으며, 반면 900℃를 초과하게 되면 최종 조직이 조대해져 목표로 하는 강도를 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.The finish hot rolling performed subsequent to the rough rolling is preferably performed at a non-recrystallization temperature range of 800 to 900°C. If the finish hot rolling temperature is less than 800°C, there is a risk of malfunction due to the rolling load, whereas if it exceeds 900°C, the final structure becomes coarse and the target strength cannot be secured.
따라서, 본 발명에서는 열간압연시 조압연의 온도범위를 900~1100℃로 제한하고, 마무리 열간압연시의 온도범위를 800~900℃로 제한함이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the temperature range of rough rolling to 900 to 1100°C during hot rolling, and to limit the temperature range during finish hot rolling to 800 to 900°C.
[냉각 및 권취 공정][Cooling and winding process]
그리고 본 발명에서는 상기 열연강판을 10~50℃의 냉각속도로 냉각한 후, 550~650℃의 권취 온도로 권취하다. And, in the present invention, after cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling rate of 10 to 50 °C, it is wound at a coiling temperature of 550 to 650 °C.
상기 냉각은 강의 강도와 인성을 향상시키는 요소로서, 냉각속도가 빠를수록 강판의 내부조직의 결정립이 미세화되어 인성을 향상시키고, 내부에 경질조직이 발달하여 강도를 향상시킬 수 있다.The cooling is a factor for improving the strength and toughness of the steel, and as the cooling rate increases, the crystal grains of the internal structure of the steel sheet are refined to improve toughness, and the strength can be improved by developing a hard structure therein.
본 발명에서는 상기 냉각시 10~50℃의 냉각속도로 행하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각속도가 50℃를 초과하게 되면 Bainite 조직이 지나치게 증가하여 Hard spot 불량이 생길 가능성이 높다. 10℃/s 미만으로 냉각시 충분한 Pearlite상을 확보하지 못하여 강도가 미달될 수 있다.In the present invention, the cooling is preferably performed at a cooling rate of 10 to 50 °C. If the cooling rate exceeds 50°C, the bainite structure is excessively increased and hard spot defects are highly likely. When cooling to less than 10°C/s, sufficient pearlite phase may not be secured and the strength may be insufficient.
한편, 상기 냉각은 권취 온도까지 냉각하는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 550~650℃를 만족하는 것이 바람직하다. 만일 권취 온도가 550℃ 미만이면 Bainite 조직이 지나치게 증가하여 Hard spot 불량이 생길 가능성이 높다. 반면, 권취 온도가 650℃를 초과하게 되면 충분한 Pearlite상을 확보하지 못하여 강도가 미달될 수 있다.On the other hand, the cooling is preferably cooled to the coiling temperature, in the present invention, it is preferable to satisfy 550 ~ 650 ℃. If the coiling temperature is less than 550 ℃, the bainite structure is excessively increased and there is a high possibility of hard spot defects. On the other hand, when the coiling temperature exceeds 650 °C, a sufficient pearlite phase may not be secured and the strength may be insufficient.
또한 본 발명에서는 상기 권취공정에서 하기 관계식 1을 만족하는 조건하에서 550~650℃의 온도범위에서 권취함이 바람직하다. 권취된 열연강판의 온도 편차가 크다는 것은, 냉각속도가 높아서 베이나이트와 같은 저온 변태상이 형성된 부위가 존재한다는 의미이다. 따라서 강판의 두께를 t라 하면, (4/10~6/10)t의 강판 두께 중심부 영역에서, 면적%로 5% 이상의 베이나이트를 포함하는 경질조직이 상기 강판의 폭 방향으로 20mm 초과 100mm 미만의 크기로 형성될 수 있다. 이를 고려하여 본 발명에서는 하기 관계식 1에 의해 정의되는 권취온도 차이를 60 미만으로 제어하는 것이다.In addition, in the present invention, in the winding process, it is preferable to wind in the temperature range of 550 ~ 650 ℃ under the conditions satisfying the following relational formula (1). The large temperature deviation of the wound hot-rolled steel sheet means that there is a region where a low-temperature transformation phase such as bainite is formed due to a high cooling rate. Therefore, if the thickness of the steel sheet is t, in the central region of the steel sheet thickness of (4/10 to 6/10)t, the hard structure containing 5% or more of bainite as an area% is greater than 20 mm and less than 100 mm in the width direction of the steel sheet. can be formed in the size of In consideration of this, in the present invention, the difference in the winding temperature defined by the following relation 1 is controlled to be less than 60.
[관계식 1][Relational Expression 1]
강판의 최대 권취온도(℃) - 강판의 최소 권취온도(℃) ∠60 Maximum coiling temperature of steel plate (℃) - Minimum coiling temperature of steel plate (℃) ∠60
한편 상술한 바와 같은 제조공정을 통하여 제조된 열연강판은 용접강관으로 제조될 수 있다. 이때, 본 발명은 상기 용접강관을 제조하는 특별한 방법에 한정되지 않으나, 경제성이 가장 뛰어난 전기저항용접을 이용하여 조관하는 것이 바람직하다. 전기저항용접 시 어떠한 용접 방식도 이용할 수 있으므로 용접 방법에 대해 특별히 한정하지는 아니한다.On the other hand, the hot-rolled steel sheet manufactured through the manufacturing process as described above may be manufactured as a welded steel pipe. At this time, although the present invention is not limited to a special method for manufacturing the welded steel pipe, it is preferable to manufacture the pipe using electric resistance welding, which is the most economical. Since any welding method can be used for electric resistance welding, the welding method is not particularly limited.
본 발명에 의해서 얻어지는 용접강관은 인장강도 600MPa 이상으로 목표로 하는 물성을 만족함으로써 케이싱으로서 적합하게 적용할 수 있다.The welded steel pipe obtained by the present invention can be suitably applied as a casing by satisfying the target physical properties with a tensile strength of 600 MPa or more.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.
(실시예)(Example)
하기 표 1의 합금조성을 갖는 강 슬라브를 하기 표 2와 같은 조건을 이용하여 각각의 열연강판을 제조하였다. 한편 상기 제조공정에서 열간 마무리압연된 열연강판은 권취온도 까지 10~30℃/s의 냉각속도로 냉각되었다. Each hot-rolled steel sheet was manufactured using the conditions shown in Table 2 below for steel slabs having the alloy composition shown in Table 1 below. Meanwhile, the hot-rolled steel sheet hot finish rolled in the manufacturing process was cooled at a cooling rate of 10 to 30° C./s to the coiling temperature.
상기 제조된 각각의 열연강판에 대해 미세조직을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 구체적으로, 강판 두께 중심부에서 강판 폭방향으로 형성된 적%로 5% 이상의 베이나이트를 포함하는 경질조직의 길이(mm)는 각 부위를 광학현미경으로 관찰하여 나온 결과를 토대로 측정하였다. 그리고 상기 강판 중심부가 속해있는 부위 이외의 미세조직 면적분율은 조직사진에서 베이나이트와 펄라이트, 페라이트 영역을 구분하고 프로그램을 활용하여 면적율을 측정하여 도출하였다. The microstructure was observed for each of the prepared hot-rolled steel sheets, and the results are shown in Table 2 below. Specifically, the length (mm) of the hard tissue containing 5% or more of bainite as a percentage formed in the width direction of the steel sheet from the center of the steel sheet thickness was measured based on the results obtained by observing each site with an optical microscope. And the microstructure area fraction other than the part to which the steel plate center belongs was derived by dividing the bainite, pearlite, and ferrite regions in the tissue photograph and measuring the area ratio using a program.
이후, 상기 제조된 열연강판에 대해 전기저항용접 조관 후 Hard spot 발생여부를 육안으로 확인하였으며, 인장시험기를 이용하여 조관된 파이프의 항복강도 및 인장강도를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 통용되는 ASTM A370에 준하는 시험으로 실시하였다.Thereafter, for the manufactured hot-rolled steel sheet, the occurrence of hard spots after electrical resistance welding pipe was visually checked, and the yield strength and tensile strength of the piped pipe were measured using a tensile tester, and the results are shown in Table 3 below. . At this time, the test was carried out according to the commonly used ASTM A370.
B area fraction (%)
(MPa)yield strength
(MPa)
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(%)yield ratio
(%)
*표 3에서 D1은 강판의 (4/10~6/10)t 두께 중심부에서, 강판 폭방향으로 형성된 면적%로 5% 이상의 베이나이트를 포함하는 경질조직의 길이(mm)를 나타내며, 그리고 B는 베이나이트, F는 페라이트, P는 펄라이트를 나타내며, 상기 두께 중심부가 속해있는 부위 이외에서의 강판의 미세조직을 나타낸다. * In Table 3, D1 represents the length (mm) of the hard structure containing 5% or more of bainite as the area% formed in the width direction of the steel sheet in the center of the (4/10~6/10)t thickness of the steel sheet, and B denotes bainite, F denotes ferrite, and P denotes pearlite, and denotes the microstructure of the steel sheet other than the region to which the thickness center belongs.
상기 표 1-3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 합금조성 및 제조조건을 모두 만족하는 발명예 1-3은 용접강관을 제조한 후, 진원도가 우수하고 기계적 물성도 만족하는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1-3, in Inventive Example 1-3, which satisfies both the alloy composition and the manufacturing conditions proposed in the present invention, after the welded steel pipe was manufactured, it was confirmed that the roundness was excellent and the mechanical properties were also satisfied. .
이에 반하여, 합금조성이 본 발명범위를 만족하지 못하는 비교예 1, 합금조성분은 만족하나 제조공정 중 관계식 1을 만족하지 못하는 비교예 2, 및 합금조성은 본 발명범위 내이나 권취온도 범위가 본 발명범위를 벗어난 비교예 3은 Hardspot으로 인한 진원도 불량이 발생한 것을 확인할 수 있다.On the other hand, Comparative Example 1 in which the alloy composition does not satisfy the scope of the present invention, Comparative Example 2 in which the alloy composition is satisfied but does not satisfy Relational Expression 1 during the manufacturing process, and the alloy composition are within the scope of the present invention, but the coiling temperature range is within the scope of the present invention In Comparative Example 3 out of the range, it can be confirmed that the roundness defect occurred due to the hardspot.
본 발명은 상기 구현 예 및 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현 예 및 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해 해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments and embodiments, but can be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can use other methods without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it may be embodied in specific forms. Therefore, it should be understood that the embodiments and embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (5)
By weight%, carbon (C): 0.30 to 0.50%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 0.5 to 2.0%, phosphorus (P): 0.025% or less, sulfur (S): 0.005% Below, chromium (Cr): 0.3% or less, nitrogen (N): 0.008% or less, the remainder including Fe and unavoidable impurities, 5% by area% in the center of the steel sheet (4/10 to 6/10) Hard tissue containing more than bainite is formed in a size of 20 mm or less in the width direction of the steel sheet or is formed in a size of 100 mm or more, and 50% or more of pearlite by area% except for the portion to which the thickness center belongs A high-strength steel sheet for welded steel pipe with excellent workability with a yield ratio of 80% or less and a microstructure made of residual ferrite.
The high-strength steel sheet for welded steel pipe with excellent workability according to claim 1, wherein the steel sheet for welded steel pipe further comprises Ti in the range of 0.01 to 0.05%.
상기 강 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 온도범위에서 조압연하는 단계;
상기 조압연 후 800~900℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
상기 열연강판을 10~50℃의 냉각속도로 냉각한 후, 하기 관계식 1을 만족하는 조건으로 550~650℃의 권취 온도로 권취하는 단계;를 포함하는 가공성이 우수한 용접강관용 고강도 강판의 제조방법.
[관계식 1]
강판의 최대 권취온도(℃) - 강판의 최소 권취온도(℃) ∠60
By weight%, carbon (C): 0.30 to 0.50%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 0.5 to 2.0%, phosphorus (P): 0.025% or less, sulfur (S): 0.005% Herein, chromium (Cr): 0.3% or less, nitrogen (N): 0.008% or less, preparing a steel slab containing the remainder Fe and unavoidable impurities;
reheating the steel slab in a temperature range of 1100 to 1300 °C;
rough rolling the reheated steel slab in a temperature range of 900 to 1100 °C;
manufacturing a hot-rolled steel sheet by finishing hot rolling in a temperature range of 800 to 900° C. after the rough rolling; and
After cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling rate of 10 to 50° C., winding the hot-rolled steel sheet at a winding temperature of 550 to 650° C. under the condition that the following relational expression 1 is satisfied. Method for manufacturing a high-strength steel sheet for welded steel pipe having excellent workability, comprising: .
[Relational Expression 1]
Maximum coiling temperature of steel plate (℃) - Minimum coiling temperature of steel plate (℃) ∠60
[Claim 4] The method of claim 3, wherein the steel sheet for welded steel pipe further comprises Ti in an amount of 0.01 to 0.05%.
A welded steel pipe obtained by forming and welding the steel sheet for a welded steel pipe of claim 3.
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