KR20220027391A - Chromium steel having excellent creep strength and impact toughness and method for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to steel having excellent creep properties, and more particularly, to chromium steel having excellent creep strength and impact toughness and a manufacturing method thereof. Chromium steel of the present invention comprises 0.05 to 0.10 wt% of carbon (C), 0.5 wt% or less (excluding 0 wt%) of silicon (Si),: 0.1 to 0.6 wt% of manganese (Mn), 0.01 wt% or less (excluding 0 wt%) of sulfur (S), 0.02 wt% or less (excluding 0 wt%) of phosphorus (P), 4.0 to 6.0 wt% of chromium (Cr), 0.3 to 0.6 wt% of molybdenum (Mo), 1.4 to 2.0 wt% of tungsten (W), 0.7 to 1.1 wt% of vanadium (V), 0.4 wt% or less (excluding 0 wt%) of nickel (Ni), 0.10 wt% or less (excluding 0 wt%) of niobium (Nb), 0.10 wt% or less (excluding 0 wt%) of titanium (Ti), 0.005 to 0.04 wt% of nitrogen (N), 0.02 wt% or less (excluding 0 wt%) of aluminum (Al), 0.006 wt% or less (excluding 0 wt%) of boron (B), and the balance Fe and unavoidable impurity elements.

Description

크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강 및 이의 제조방법 {CHROMIUM STEEL HAVING EXCELLENT CREEP STRENGTH AND IMPACT TOUGHNESS AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}Chromium steel with excellent creep strength and impact toughness and manufacturing method thereof

본 발명은 크리프 특성이 우수한 강에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to steel having excellent creep properties, and more particularly, to chromium steel having excellent creep strength and impact toughness, and a method for manufacturing the same.

화력/원자력 발전에 있어서 고려해야 할 사항은 환경 친화적 설비의 건설과 에너지 이용의 고효율화이다. 발전 효율의 증가를 위하여 터빈에 공급되는 증기의 온도 및 압력의 증가가 요구되고 있고, 이에 관련 소재의 내열성을 향상시키는 것이 중요하다. The considerations for thermal/nuclear power generation are the construction of environment-friendly facilities and high efficiency of energy use. In order to increase power generation efficiency, it is required to increase the temperature and pressure of steam supplied to the turbine, and it is important to improve the heat resistance of the related material.

또한, 정유/정제 산업에서도 최근 환경 규제 강화로 인해 고효율화를 요구 받고 있으며, 고온 특성 우수 강재의 시설 적용을 검토하고 있다.In addition, the oil refining/refining industry is demanding high efficiency due to the recent tightening of environmental regulations, and is examining the application of steel materials with excellent high temperature characteristics.

한편, 고온용 강 중 니켈(Ni)과 같은 고가의 합금원소를 다량 함유하는 오스테나이트계 스테인리스 강은 낮은 열전도도 및 높은 열팽창계수와 같이 물리적 성질이 열위한 바, 대형 부품에의 적용이 제한적이다.On the other hand, austenitic stainless steel containing a large amount of expensive alloying elements such as nickel (Ni) among high-temperature steels has poor physical properties such as low thermal conductivity and high coefficient of thermal expansion, so its application to large parts is limited. .

이와 달리, 일정 이상의 크롬(Cr)을 함유하는 크롬강은 열전도도가 높고 열팽창계수가 낮을 뿐만 아니라, 크리프(Creep) 강도, 용접성, 내부식성 및 내산화성 등이 우수하여 활발히 적용되고 있다. 특히, 크롬강은 원자력 발전용 구조재료로서 적용하기 적합한데, 그 이유는 중성자 조사에 의한 스웰링 현상이 오스테나이트계 스테인리스 강에 비해 억제되기 때문이다. 따라서, 크롬강은 오스테나이트계 스테인리스 강을 대체하여 그 적용이 확대되고 있는 실정이다.On the other hand, chromium steel containing more than a certain amount of chromium (Cr) has high thermal conductivity and low coefficient of thermal expansion as well as excellent creep strength, weldability, corrosion resistance and oxidation resistance, and thus is being actively applied. In particular, chromium steel is suitable for application as a structural material for nuclear power generation, because the swelling phenomenon caused by neutron irradiation is suppressed compared to austenitic stainless steel. Therefore, chromium steel is a situation in which the application is expanding by replacing the austenitic stainless steel.

크롬강의 여러 특성 중, 고온 크리프 강도를 장시간 유지시키기 위하여, 강의 고용강화 및 석출강화시키는 방법이 적용되고 있다. Among the various properties of chromium steel, in order to maintain the high temperature creep strength for a long time, the method of solid solution strengthening and precipitation strengthening of steel is applied.

구체적으로, 고용강화 원소들과 M(C,N) 탄·질화물(여기서, M은 금속원소, C는 탄소, N을 질소를 의미함) 형성 원소인 바나듐(V), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 등이 주로 합금조성을 이룬다. Specifically, vanadium (V), niobium (Nb), titanium as solid solution strengthening elements and M(C,N) carbon nitride (where M is a metal element, C means carbon, and N means nitrogen) forming elements (Ti) and the like mainly form an alloy composition.

한 가지 예로서, 탄소 함량을 극한의 0.002중량% 이하로 줄임으로써 열역학적으로 불안정하고 쉽게 조대화되어 크리프 특성을 저하시키는 (Fe,Cr)23C6 탄화물의 형성을 억제하는 한편, 미세한 탄·질화물은 석출시킴으로써 크리프 특성을 크게 향상시킨 내열강이 제안된 바 있다. 그런데, 이와 같이 극저탄소의 내열강은 상업적으로 대량 생산이 매우 어렵다는 단점이 있다.As an example, by reducing the carbon content to 0.002% by weight or less of the limit, the formation of (Fe,Cr) 23 C 6 carbides that are thermodynamically unstable and easily coarsen to deteriorate creep properties are suppressed, while fine carbon nitrides A heat-resistant steel with significantly improved creep properties by precipitating silver has been proposed. However, as such, heat-resistant steel of ultra-low carbon has a disadvantage in that it is very difficult to mass-produce commercially.

상기 고온 크리프 강도와 함께 크롬강에 요구되는 다른 물성은 충격 특성이다. In addition to the high temperature creep strength, another physical property required for chromium steel is impact properties.

수소 원자의 결합시 발생되는 헬륨과 함께 부속적 질량 결손에 의한 생성 에너지를 활용하여 에너지를 생산하는 핵융합로 내의 블랑켓(blanket)에 크롬강이 적용되는 경우, 높은 에너지의 중성자 조사에 의해 취화 현상이 나타나며, 이로 인해 충격 특성이 악화될 수 있다.When chromium steel is applied to a blanket in a nuclear fusion reactor that produces energy by utilizing the energy generated by an accessory mass defect together with helium generated when hydrogen atoms are combined, embrittlement phenomenon occurs due to irradiation with high-energy neutrons. appears, and this may result in deterioration of impact properties.

따라서, 충격 특성이 충분히 고려된 크리프 강도가 우수한 강재의 개발 요구가 증가하고 있는 실정이다.Accordingly, there is an increasing demand for the development of steel materials having excellent creep strength considering the impact properties sufficiently.

Masaki Taneike, Fujio Abe and Kota Sawada, Creep-strengthening of steel at high temperatures using nano-sized carbonitrides dispersions, Nature, Vol.242, pp. 294-296, 2003 Masaki Taneike, Fujio Abe and Kota Sawada, Creep-strengthening of steel at high temperatures using nano-sized carbonitrides dispersions, Nature, Vol.242, pp. 294-296, 2003

본 발명의 일 측면은, 합금 성분계 및 제조조건을 최적화함에 의해 탄소 함량을 극도로 낮추지 않고서도 조대한 석출물의 형성을 억제하는 한편, 미세한 탄·질화물의 형성을 통해 크리프 강도가 우수한 강재를 제공하고자 한다. 나아가, 충격 특성을 우수하게 확보함으로써 구조적 신뢰성을 가지는 크롬강을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to suppress the formation of coarse precipitates without extremely lowering the carbon content by optimizing the alloy composition system and manufacturing conditions, while providing a steel material with excellent creep strength through the formation of fine carbon-nitrides. do. Furthermore, it is an object to provide chromium steel having structural reliability by ensuring excellent impact properties.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The subject of the present invention is not limited to the above. The subject of the present invention will be understood from the overall content of the present specification, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will have no difficulty in understanding the additional subject of the present invention.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.1~0.6%, 황(S): 0.01% 이하(0% 제외), 인(P): 0.02% 이하(0% 제외), 크롬(Cr): 4.0~6.0%, 몰리브덴(Mo): 0.3~0.6%, 텅스텐(W): 1.4~2.0%, 바나듐(V): 0.7~1.1%, 니켈(Ni): 0.4% 이하(0% 제외), 니오븀(Nb): 0.10% 이하(0% 제외), 티타늄(Ti): 0.10% 이하(0% 제외), 질소(N): 0.005~0.04%, 알루미늄(Al): 0.02% 이하(0% 제외), 보론(B): 0.006% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물 원소를 포함하고,One aspect of the present invention, by weight, carbon (C): 0.05 to 0.10%, silicon (Si): 0.5% or less (excluding 0%), manganese (Mn): 0.1 to 0.6%, sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%), Phosphorus (P): 0.02% or less (excluding 0%), Chromium (Cr): 4.0 to 6.0%, Molybdenum (Mo): 0.3 to 0.6%, Tungsten (W): 1.4 to 2.0%, Vanadium (V): 0.7 to 1.1%, Nickel (Ni): 0.4% or less (excluding 0%), Niobium (Nb): 0.10% or less (excluding 0%), Titanium (Ti): 0.10% or less ( 0%), nitrogen (N): 0.005~0.04%, aluminum (Al): 0.02% or less (excluding 0%), boron (B): 0.006% or less (excluding 0%), balance Fe and unavoidable impurity elements including,

상기 V과 불순물 원소들의 함량 합(SUM)의 관계가 하기 관계식 1을 만족하며, 상기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP값이 작용응력 225MPa에서 19,500 이상인 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강을 제공한다.The relationship between V and the sum of the contents of impurity elements (SUM) satisfies the following Relational Equation 1, and the LMP value defined by Equation 2 is 19,500 or more at an applied stress of 225 MPa. Provide a chromium steel excellent in creep strength and impact toughness.

[관계식 1] [Relational Expression 1]

0.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 10.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 1

(여기서, SUM은 특정 불순물 원소들의 총 함량으로, [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb]의 합계 함량(중량%)을 의미한다.) (Where SUM is the total content of specific impurity elements, it means the total content (wt%) of [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb] .)

[관계식 2][Relational Expression 2]

LMP = T × (20 + log(tr))LMP = T × (20 + log(tr))

(여기서, T는 켈빈(Kelvin) 단위의 절대온도, tr은 시간 단위의 파단시간을 의미한다.)(Here, T is the absolute temperature in Kelvin, and tr is the fracture time in time.)

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 합금조성 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 준비하여 1000~1200℃의 온도범위에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도 Ar3 이상으로 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 상온까지 냉각하는 단계; 상기 냉각된 열연강판을 1000~1100℃의 온도범위로 재가열한 후, 열연강판 두께(t, mm) 기준 1t~3t(분) 동안 유지하는 오스테나이트화 단계; 상기 오스테나이트화된 열연강판을 상온까지 2.5℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각 후 700~800℃의 온도범위에서 30분 이상 열처리하는 템퍼링 단계를 포함하는 크리프 강도 및 충격 인성이 우수한 크롬강의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is to prepare a steel slab that satisfies the above-described alloy composition and Relation 1 and heating it in a temperature range of 1000 to 1200°C; manufacturing a hot-rolled steel sheet by hot-rolling the heated steel slab to a finish rolling temperature Ar3 or higher; cooling the hot-rolled steel sheet to room temperature; an austenitization step of reheating the cooled hot-rolled steel sheet to a temperature range of 1000 to 1100° C. and then maintaining the hot-rolled steel sheet for 1t to 3t (minutes) based on the thickness (t, mm) of the hot-rolled steel sheet; cooling the austenitized hot-rolled steel sheet to room temperature at a cooling rate of 2.5° C./s or more; And it provides a method for producing chromium steel excellent in creep strength and impact toughness, including a tempering step of heat treatment for 30 minutes or more in a temperature range of 700 ~ 800 ℃ after the cooling.

본 발명에 의하면, 크리프 강도와 충격 특성이 모두 향상된 크롬강을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a chromium steel with improved creep strength and impact properties.

본 발명의 크롬강은 고온에서 크리프 수명이 뛰어나, 다량의 크롬(Cr)을 함유하는 기존 강(ex, ASTM A213 92 grade) 대비 더욱 긴 크리프 수명을 가지는 효과가 있다.The chromium steel of the present invention has an excellent creep life at high temperature, and has an effect of having a longer creep life compared to the existing steel (ex, ASTM A213 92 grade) containing a large amount of chromium (Cr).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강종 1~3(발명예 및 비교예)와 종래재에 대한 크리프 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강종 1~3을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 강종 1~3의 딜라토미터(Dilatometer) 시험 결과를 나타낸 것이다.
1 shows the creep test results for steel grades 1 to 3 (invention examples and comparative examples) and conventional materials according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows photographs of steel grades 1 to 3 observed with a scanning electron microscope (SEM) according to an embodiment of the present invention.
3a to 3c show the dilatometer test results of steel grades 1 to 3 according to an embodiment of the present invention.

탄·질화물 형성 원소인 V, Nb, Ti 등의 원소를 주로 이용한 종래의 내열 크롬강의 경우, 열역학적으로 불안정하고 쉽게 조대화되어 크리프 특성을 저하시키는 (Fe,Cr)23C6 탄화물의 형성을 피할 수 없어, 우수한 크리프 특성의 확보에 한계가 있었다.In the case of conventional heat-resistant chromium steel mainly using elements such as V, Nb, and Ti, which are carbon nitride-forming elements, the formation of (Fe,Cr) 23 C 6 carbide, which is thermodynamically unstable and easily coarsens, and deteriorates creep properties, is avoided. Therefore, there was a limit in securing excellent creep properties.

본 발명의 발명자들은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 깊이 연구한 결과, 크롬강의 Cr 함량과 함께 탄·질화물 형성 원소들의 종류 및 그 첨가량을 최적화하는 한편, 공정조건을 최적화함으로써 크리프 특성은 물론이고 충격 특성을 우수하게 가지는 크롬강을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of in-depth research to solve the above problems, the inventors of the present invention have optimized the types and amounts of carbon-nitride forming elements and their addition amount along with the Cr content of chromium steel, while optimizing the process conditions as well as creep properties as well as impact properties. It was confirmed that chromium steel having excellent

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에 따른 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강은 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.1~0.6%, 황(S): 0.01% 이하(0% 제외), 인(P): 0.02% 이하(0% 제외), 크롬(Cr): 4.0~6.0%, 몰리브덴(Mo): 0.3~0.6%, 텅스텐(W): 1.4~2.0%, 바나듐(V): 0.7~1.1%, 니켈(Ni): 0.4% 이하(0% 제외), 니오븀(Nb): 0.10% 이하(0% 제외), 티타늄(Ti): 0.10% 이하(0% 제외), 질소(N): 0.005~0.04%, 알루미늄(Al): 0.02% 이하(0% 제외), 보론(B): 0.006% 이하(0% 제외)을 포함할 수 있다.Chromium steel having excellent creep strength and impact toughness according to an aspect of the present invention is, by weight, carbon (C): 0.05 to 0.10%, silicon (Si): 0.5% or less (excluding 0%), manganese (Mn): 0.1 ~0.6%, Sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%), Phosphorus (P): 0.02% or less (excluding 0%), Chromium (Cr): 4.0 to 6.0%, Molybdenum (Mo): 0.3 to 0.6 %, Tungsten (W): 1.4 to 2.0%, Vanadium (V): 0.7 to 1.1%, Nickel (Ni): 0.4% or less (excluding 0%), Niobium (Nb): 0.10% or less (excluding 0%), Titanium (Ti): 0.10% or less (excluding 0%), Nitrogen (N): 0.005 to 0.04%, Aluminum (Al): 0.02% or less (excluding 0%), Boron (B): 0.006% or less (excluding 0%) ) may be included.

이하에서는, 본 발명에서 제공하는 크롬강의 합금조성을 위와 같이 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the reason for limiting the alloy composition of the chromium steel provided in the present invention as above will be described in detail.

한편, 본 발명에서 특별히 언급하지 않는 한 각 원소의 함량은 중량을 기준으로 하며, 조직의 비율은 면적을 기준으로 한다.Meanwhile, unless otherwise specified in the present invention, the content of each element is based on weight, and the ratio of the tissue is based on area.

탄소(C): 0.05~0.10%Carbon (C): 0.05-0.10%

탄소(C)는 오스테나이트 안정화 원소로서, 그 함량에 따라 Ae3 온도와 마르텐사이트 형성의 개시 온도를 제어할 수 있는 원소이다. 또한, 침입형 원소로서 마르텐사이트 상의 격자 구조에 비대칭적 왜곡을 가하여 높은 강도를 확보하는 데에 효과적인 원소이다.Carbon (C) is an austenite stabilizing element, and is an element capable of controlling the Ae3 temperature and the initiation temperature of martensite formation according to its content. In addition, as an interstitial element, it is an element effective in securing high strength by applying asymmetric distortion to the lattice structure of martensite.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.05% 이상으로 C를 첨가하는 것이 유리하다. 다만, 그 함량이 0.10%를 초과하게 되면 본 발명에서 목표로 하는 조직의 확보가 어려워질 수 있고, 탄화물이 과도하게 형성되어 충격 특성이 저하될 우려가 있다.In order to sufficiently obtain the above-described effect, it is advantageous to add C in an amount of 0.05% or more. However, when the content exceeds 0.10%, it may be difficult to secure the target tissue in the present invention, and there is a risk that the impact properties may be deteriorated due to excessive carbide formation.

따라서, 상기 C는 0.05~0.10%로 포함할 수 있다.Accordingly, the C may be included in an amount of 0.05 to 0.10%.

실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외)Silicon (Si): 0.5% or less (excluding 0%)

실리콘(Si)은 강의 고용강화뿐만 아니라, 주조시 탈산제로서 첨가되는 원소이다. Silicon (Si) is an element added as a deoxidizer during casting as well as solid solution strengthening of steel.

이러한 Si은 탄화물의 형성을 억제하는 반면, 본 발명의 크롬강은 미세한 탄·질화물과 같은 유익한 석출물의 형성이 필수적인 바, 이를 고려하여 상기 Si을 0.5% 이하로 제한할 수 있다. 다만, 강 제조 과정에서 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외할 수 있다.While Si suppresses the formation of carbides, the chromium steel of the present invention requires the formation of beneficial precipitates such as fine carbon-nitrides. Considering this, Si can be limited to 0.5% or less. However, 0% may be excluded in consideration of the level that is unavoidably added during the steel manufacturing process.

망간(Mn): 0.1~0.6%Manganese (Mn): 0.1~0.6%

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소이고, 강의 경화능을 크게 증가시켜 마르텐사이트와 같은 경질상의 형성을 유도하는데 유리하다. 또한, 강 중 황(S)과 결합하여 MnS를 석출하는데, 이는 S의 편석에 의한 고온 균열을 방지하는 데에 효과가 있다. Manganese (Mn) is an austenite stabilizing element and is advantageous in inducing the formation of a hard phase such as martensite by greatly increasing the hardenability of steel. In addition, it combines with sulfur (S) in steel to precipitate MnS, which is effective in preventing high-temperature cracking due to segregation of S.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.1% 이상으로 Mn을 포함할 수 있으나, 그 함량이 0.6%를 초과하게 되면 오스테나이트의 안정도가 지나치게 증가하게 되는 문제가 있다.In order to sufficiently obtain the above-described effect, Mn may be included in an amount of 0.1% or more, but when the content exceeds 0.6%, there is a problem in that the stability of austenite is excessively increased.

따라서, 상기 Mn은 0.1~0.6%로 포함할 수 있다.Accordingly, the Mn may be included in an amount of 0.1 to 0.6%.

황(S): 0.01% 이하(0% 제외)Sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%)

황(S)은 강 중에 불가피하게 함유되는 원소로서, 그 함량이 0.01%를 초과하게 되면 강의 충격 특성과 용접성이 저하하게 된다.Sulfur (S) is an element that is unavoidably contained in steel, and when the content exceeds 0.01%, the impact properties and weldability of the steel are deteriorated.

이에, 상기 S은 0.01% 이하로 제한할 수 있으며, 다만 불가피하게 함유되는 수준을 고려하여 0%는 제외할 수 있다.Accordingly, the S may be limited to 0.01% or less, but 0% may be excluded in consideration of the unavoidably contained level.

인(P): 0.02% 이하 (0% 제외)Phosphorus (P): 0.02% or less (excluding 0%)

인(P)은 강의 고용강화 효과를 나타내는 원소이지만, 그 함량이 0.02%를 초과하게 되면 강에 취성이 발생하고, 용접성을 저해하는 문제가 있다.Phosphorus (P) is an element exhibiting a solid solution strengthening effect of steel, but when its content exceeds 0.02%, brittleness occurs in the steel, and there is a problem of impairing weldability.

따라서, 상기 P은 0.02% 이하로 제한할 수 있으며, 다만 불가피하게 함유되는 수준을 고려하여 0%는 제외할 수 있다.Therefore, the P may be limited to 0.02% or less, but 0% may be excluded in consideration of the unavoidably contained level.

크롬(Cr): 4.0~6.0%Chromium (Cr): 4.0~6.0%

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소이며, 경화능을 향상시키는 데에 유리하다. 이러한 Cr은 그 함량에 따라 Ae3 온도 및 델타 페라이트가 형성되는 영역의 온도를 조절한다. Chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element and is advantageous for improving hardenability. Such Cr controls the Ae3 temperature and the temperature of the region where delta ferrite is formed according to its content.

Cr은 산소(O)와 반응하여 Cr2O3의 치밀하고 안정한 보호피막을 형성하므로, 그 함량이 높을수록 고온 내산화성과 내부식성을 향상시키는 데에 유리한 반면, 델타 페라이트를 형성하는 온도 영역을 넓히게 되어, 강 주조 과정에서 델타 페라이트가 형성될 수 있다. 이 경우, 형성된 델타 페라이트는 열처리 이후에도 잔류하여 강의 물성에 악영향을 끼치게 된다.Cr reacts with oxygen (O) to form a dense and stable protective film of Cr 2 O 3 , so it is advantageous to improve high-temperature oxidation resistance and corrosion resistance as its content increases, while reducing the temperature region for forming delta ferrite. By widening, delta ferrite can be formed in the steel casting process. In this case, the formed delta ferrite remains after heat treatment to adversely affect the physical properties of the steel.

이에, 강의 고온 내산화성, 내부식성 등을 충분히 얻기 위해서는 Cr을 4.0% 이상으로 포함할 수 있으나, 그 함량이 6.0%를 초과하게 되면 델타 페라이트 상이 과도하게 형성될 우려가 있다.Accordingly, in order to sufficiently obtain high-temperature oxidation resistance and corrosion resistance of steel, Cr may be included in an amount of 4.0% or more, but when the content exceeds 6.0%, there is a risk that the delta ferrite phase is excessively formed.

따라서, 상기 Cr은 4.0~6.0%로 포함할 수 있다.Accordingly, the Cr may be included in an amount of 4.0 to 6.0%.

몰리브덴(Mo): 0.3~0.6%Molybdenum (Mo): 0.3~0.6%

몰리브덴(Mo)은 강의 경화능을 향상시킴으로, 페라이트 및 펄라이트 조직 형성에 의해 기지 강도가 크게 감소하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, Mo은 강력한 고용강화를 통해 고온 크리프 수명을 증가시키며, M(C,N) 탄·질화물을 형성하는 금속 원소로 참여하여 탄·질화물을 안정화시키고, 조대화 속도를 크게 낮추는 효과가 있다. 그리고, Mo은 결정립계 강화 원소로서 충격 인성 향상에 기여할 수 있다.Since molybdenum (Mo) improves the hardenability of steel, it is possible to effectively prevent a problem in which matrix strength is greatly reduced due to the formation of ferrite and pearlite structures. In addition, Mo increases the high-temperature creep life through strong solid solution strengthening and participates as a metal element forming M(C,N) carbon-nitride to stabilize the carbon-nitride and significantly lower the coarsening rate. In addition, Mo may contribute to the improvement of impact toughness as a grain boundary strengthening element.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.3% 이상으로 Mo을 함유하는 것이 유리하나, 고가의 원소로서 과도하게 첨가시 제조비용이 크게 상승할 우려가 있다. 이를 고려하여 상기 Mo은 0.6% 이하로 포함할 수 있다.In order to sufficiently obtain the above-described effect, it is advantageous to contain Mo in an amount of 0.3% or more. In consideration of this, the Mo may be included in an amount of 0.6% or less.

따라서, 상기 Mo은 0.3~0.6%로 포함할 수 있다.Accordingly, the Mo may be included in an amount of 0.3 to 0.6%.

텅스텐(W): 1.4~2.0%Tungsten (W): 1.4~2.0%

텅스텐(W)은 고용강화에 영향을 미쳐 강의 고온 크리프 수명을 향상시키며, 탄·질화물 형성을 위한 금속 원소로 기여하여 탄·질화물을 안정화시키고, 조대화 속도를 크게 낮춘다. Tungsten (W) affects solid solution strengthening to improve the high-temperature creep life of steel, contributes as a metal element for carbon-nitride formation, stabilizes carbon-nitride, and significantly lowers the coarsening rate.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 1.4% 이상으로 W을 포함하는 것이 유리하다. 다만, 이러한 W의 함량이 과도할 경우, 델타 페라이트의 형성 온도 영역을 넓혀 강을 주조하는 과정에서 델타 페라이트가 형성될 우려가 있으며, 이는 열처리 후에도 제거되지 않고 잔류하여 크리프 특성에 악영향을 끼치는 문제가 있다. 이를 고려하여, 상기 W은 2.0% 이하로 포함할 수 있다.In order to sufficiently obtain the above-described effects, it is advantageous to include W in an amount of 1.4% or more. However, when the content of W is excessive, there is a risk that delta ferrite may be formed in the process of casting steel by widening the formation temperature range of delta ferrite, which remains without being removed even after heat treatment and adversely affects creep characteristics. there is. In consideration of this, W may be included in an amount of 2.0% or less.

따라서, 상기 W은 1.4~2.0%로 포함할 수 있다.Accordingly, the W may be included in an amount of 1.4 to 2.0%.

바나듐(V): 0.7~1.1%Vanadium (V): 0.7-1.1%

바나듐(V)은 강의 경화능을 증가시키고, M(C,N) 탄·질화물을 형성하는 원소이다. 이러한 V의 함량이 증가할수록 (Fe,Cr)23C6 탄화물 형성을 위한 구동력이 작아지게 되어, 결과적으로 (Fe,Cr)23C6 탄화물의 형성을 크게 억제할 수 있다.Vanadium (V) is an element that increases the hardenability of steel and forms M(C,N) carbon-nitride. As the content of V increases, the driving force for forming the (Fe,Cr) 23 C 6 carbide becomes smaller, and as a result, the formation of the (Fe,Cr) 23 C 6 carbide can be significantly suppressed.

상술한 바에 따라 Cr, W, Mo을 함유하는 강에서 (Fe,Cr)23C6 탄화물 형성을 억제하기 위해서는 0.7% 이상으로 V을 포함하는 것이 유리하다. 다만, 그 함량이 1.1%를 초과하게 되면 고가의 원소로 제조원가가 상승하고, 생산성이 저하되는 문제가 있다.In order to suppress the formation of (Fe,Cr) 23 C 6 carbide in the steel containing Cr, W, and Mo as described above, it is advantageous to include V in an amount of 0.7% or more. However, when the content exceeds 1.1%, there is a problem in that the manufacturing cost is increased as an expensive element and productivity is lowered.

따라서, 상기 V은 0.7~1.1%로 포함할 수 있다. Accordingly, the V may be included in the range of 0.7 to 1.1%.

니켈(Ni): 0.4% 이하(0% 제외)Nickel (Ni): 0.4% or less (excluding 0%)

니켈(Ni)은 강의 인성을 향상시키며, 저온 인성의 열화없이 강의 강도를 증가시키기 위해 첨가할 수 있다. 또한, Ni의 첨가시 강의 경화능이 향상되어, 페라이트 및 펄라이트 조직 형성에 의해 기지 강도가 크게 감소하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.Nickel (Ni) improves the toughness of the steel, and can be added to increase the strength of the steel without deterioration of the low-temperature toughness. In addition, when Ni is added, the hardenability of steel is improved, thereby effectively preventing a problem in which matrix strength is greatly reduced due to formation of ferrite and pearlite structures.

이러한 Ni은 고가의 원소로 그 함량이 과도할 경우 제조원가의 상승을 유발하는 바, 이를 고려하여 상기 Ni은 0.4% 이하로 함유할 수 있으며, 0%는 제외한다. Ni is an expensive element, and when its content is excessive, it causes an increase in manufacturing cost. Considering this, Ni may be contained in an amount of 0.4% or less, and 0% is excluded.

니오븀(Nb): 0.10% 이하(0% 제외)Niobium (Nb): 0.10% or less (excluding 0%)

니오븀(Nb)은 M(C,N) 탄·질화물을 형성하는 원소이다. 또한, Nb은 슬라브 재가열시 고용되어 있다가, 열간압연 중에 오스테나이트 결정립 성장을 억제하고, 이후 석출되어 강의 강도를 향상시키는데 유용하다.Niobium (Nb) is an element that forms M(C,N) carbon-nitride. In addition, Nb is dissolved during reheating of the slab, inhibits the growth of austenite grains during hot rolling, and then precipitates, which is useful for improving the strength of steel.

이러한 Nb의 함량이 0.10%를 초과하게 되면 강의 용접성이 저하될 우려가 있으며, 결정립이 필요 이상으로 미세화되어 강도가 지나치게 상승할 우려가 있다.When the content of Nb exceeds 0.10%, there is a fear that the weldability of the steel may be deteriorated, and there is a risk that the strength may be excessively increased due to the refinement of the crystal grains more than necessary.

이를 고려하여, 상기 Nb은 0.10% 이하로 포함할 수 있으며, 0%는 제외한다.In consideration of this, the Nb may be included in an amount of 0.10% or less, and 0% is excluded.

티타늄(Ti): 0.10% 이하(0% 제외)Titanium (Ti): 0.10% or less (excluding 0%)

티타늄(Ti)은 강 중에 TiN의 형태로 석출하여 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하는 데에 효과적인 원소이다. Titanium (Ti) is an effective element for inhibiting the growth of austenite grains by precipitation in the form of TiN in steel.

이러한 Ti의 함량이 0.10%를 초과하게 되면 오히려 조대한 Ti계 석출물이 형성되어 재료의 용접에 어려움을 주는 문제가 있으므로, 이를 고려하여 상기 Ti은 0.10% 이하로 포함할 수 있으며, 0%는 제외한다.When the content of Ti exceeds 0.10%, there is a problem that rather coarse Ti-based precipitates are formed, making it difficult to weld the material. do.

질소(N): 0.005~0.04%Nitrogen (N): 0.005-0.04%

질소(N)는 오스테나이트 안정화 원소이며, M(C,N) 탄·질화물을 형성하는 데에 유리하다. MC 탄화물 대비, M(C,N) 탄·질화물의 형성시 고온 안정도가 크게 상승하므로 강재의 크리프 강도를 효과적으로 증가시키는 역할을 한다.Nitrogen (N) is an austenite stabilizing element, and is advantageous for forming M(C,N) carbon-nitride. Compared to MC carbide, when M(C,N) carbonitride is formed, the high temperature stability is greatly increased, so it plays a role in effectively increasing the creep strength of steel.

강 중에 충분한 M(C,N) 탄·질화물을 형성시키기 위해서는 0.005% 이상으로 N을 함유하는 것이 유리하다. 다만, 그 함량이 0.04%를 초과하게 되면 강 중의 보론(B)과 결합하여 BN을 형성함으로써 강 물성의 결함을 발생시킬 위험성을 증가시키는 문제가 있다.In order to form sufficient M(C,N) carbon-nitride in steel, it is advantageous to contain N in an amount of 0.005% or more. However, when the content exceeds 0.04%, there is a problem of increasing the risk of generating defects in the physical properties of the steel by combining with boron (B) in the steel to form BN.

따라서, 상기 N는 0.005~0.04%로 포함할 수 있다.Accordingly, the N may be included in an amount of 0.005 to 0.04%.

알루미늄(Al): 0.02% 이하(0% 제외)Aluminum (Al): 0.02% or less (excluding 0%)

알루미늄(Al)은 페라이트 영역을 확대하는 원소이며, 주조시 탈산제로 활용하기 위해 첨가할 수 있다.Aluminum (Al) is an element that expands the ferrite region, and may be added to be used as a deoxidizer during casting.

상술한 바에 따른 본 발명의 성분계에서 Al의 함량이 0.02%를 초과하게 되면 산화물계 개재물이 다량 형성될 수 있으며, 이 경우 소재의 물성을 저해하는 문제가 있다. 또한, 본 발명의 크롬강은 Al 이외의 페라이트 안정화 원소들을 포함하므로, Al의 함량이 증가할수록 Ae3 온도를 지나치게 높일 가능성이 있다.When the content of Al exceeds 0.02% in the component system of the present invention as described above, a large amount of oxide-based inclusions may be formed, and in this case, there is a problem of impairing the physical properties of the material. In addition, since the chromium steel of the present invention contains ferrite stabilizing elements other than Al, there is a possibility that the Ae3 temperature is excessively increased as the content of Al increases.

이를 고려하여, 상기 Al은 0.02% 이하로 포함할 수 있으며, 불가피한 수준을 고려하여 0%는 제외할 수 있다.In consideration of this, the Al may be included in an amount of 0.02% or less, and 0% may be excluded in consideration of an unavoidable level.

보론(B): 0.006% 이하(0% 제외)Boron (B): 0.006% or less (excluding 0%)

보론(B)은 페라이트 안정화 원소이며, 극소량으로도 강의 경화능 향상에 큰 기여를 한다. 또한, 결정립계에 쉽게 편석되어 결정립계 강화 효과에 유효하다. Boron (B) is a ferrite stabilizing element, and even a very small amount contributes greatly to improving the hardenability of steel. In addition, it is easily segregated at the grain boundary, which is effective for the grain boundary strengthening effect.

이러한 B의 함량이 0.006%를 초과하게 되면 BN을 형성할 가능성이 높고, 이 경우 강 물성에 악영향을 미치므로 바람직하지 못하다.When the content of B exceeds 0.006%, there is a high possibility of forming BN, and in this case, it is not preferable because it adversely affects the physical properties of the steel.

이를 고려하여, 상기 B은 0.006% 이하로 포함할 수 있으며, 0%는 제외할 수 있다.In consideration of this, B may be included in an amount of 0.006% or less, and 0% may be excluded.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed in the normal manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to any person skilled in the art of manufacturing processes, all details thereof are not specifically mentioned in the present specification.

다만, 본 발명의 크롬강은 특정 불순 원소들에 대해서 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.However, it is preferable that the chromium steel of the present invention satisfies the following relation 1 for specific impurity elements.

[관계식 1] [Relational Expression 1]

0.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 10.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 1

(여기서, SUM은 특정 불순물 원소들의 총 함량으로, [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb]의 합계 함량(중량%)을 의미한다.) (Where SUM is the total content of specific impurity elements, it means the total content (wt%) of [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb] .)

본 발명에서 제공하는 크롬강은 앞서 언급한 합금조성을 만족함에 있어서, 강 중 V의 함량이 0.7~1.1%를 만족하면서, 이러한 V의 이로운 효과를 저해할 수 있는 불순 원소들이 본 발명의 강 중에 함유되지 않도록 제어할 필요가 있다.In the chromium steel provided in the present invention, the content of V in the steel satisfies 0.7 to 1.1% in satisfying the aforementioned alloy composition, and impurity elements that may inhibit the beneficial effect of V are not contained in the steel of the present invention. You need to control it so it doesn't happen.

구체적으로, 상기 정의된 'SUM'에 숫자 10을 곱하여 가중치를 준 후, 바나듐(V)의 강 중 함유량(중량%)으로부터 10SUM을 감한 값이 0.5% 이상~1.0% 이하일 때 본 발명에서 설명하는 바나듐의 효과를 얻을 수 있다.Specifically, after multiplying the defined 'SUM' by the number 10 and weighting it, when the value obtained by subtracting 10SUM from the content (weight%) of vanadium (V) in steel is 0.5% or more and 1.0% or less, described in the present invention You can get the effect of vanadium.

한편, 본 발명에서 상기 'SUM'을 이루는 원소인 구리(Cu)는 크롬강의 표면 산발 크랙에 악영향을 줄 가능성이 높다. 그리고 코발트(Co)는 경화능을 저하시키기 때문에 강 중에 포함시 재가열에 의해 오스테나이트화된 열연강판을 특정 조건으로 불림 혹은 담금질하여 상온까지 냉각시키는 공정에서 의도하는 조직(바람직하게, 마르텐사이트 조직)을 얻지 못할 수 있다. 기타 잔여 불순물들 중에 가격이 매우 비싼 희토류 등이 강 내에 포함될 경우, 가격이 크게 상승할 수 있으며 기계적 물성을 악화시킬 수 있다. 따라서 본 발명에서 제공하는 크롬강 내에 포함되지 않아야 할 합금 원소의 중량%의 합을 SUM으로 제한한다.Meanwhile, in the present invention, copper (Cu), which is an element constituting the 'SUM', is highly likely to adversely affect the surface sporadic cracks of chromium steel. And, since cobalt (Co) reduces hardenability, when included in steel, the intended structure (preferably, martensitic structure) in the process of cooling to room temperature by soaking or quenching austenitized hot-rolled steel sheet under specific conditions by reheating. may not be able to obtain Among other residual impurities, if very expensive rare earths are included in the steel, the price may increase significantly and mechanical properties may deteriorate. Therefore, the sum of weight percent of alloying elements that should not be included in the chromium steel provided in the present invention is limited to SUM.

이와 같이, 상술한 합금조성과 더불어 관계식 1을 만족하는 본 발명의 크롬강은 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP값이 작용응력 225MPa에서 19,500 이상으로 우수한 크리프 강도를 가질 수 있다.As such, the chromium steel of the present invention that satisfies Equation 1 along with the alloy composition described above may have an excellent creep strength with an LMP value defined by Equation 2 below 19,500 or more at an applied stress of 225 MPa.

[관계식 2][Relational Expression 2]

LMP = T × (20 + log(tr))LMP = T × (20 + log(tr))

(여기서, T는 켈빈(Kelvin) 단위의 절대온도, tr은 시간 단위의 파단시간(Hr)을 의미한다.)(Here, T is the absolute temperature in Kelvin, and tr is the time to break (Hr) in time.)

한편, 본 발명의 크롬강은 다음과 같은 미세조직과 석출물 구성을 가짐으로써 크리프 강도와 더불어 충격 특성을 우수하게 확보할 수 있으며, 이에 대하여 하기에 구체적으로 설명한다.On the other hand, the chromium steel of the present invention can ensure excellent impact properties as well as creep strength by having the following microstructure and precipitate structure, which will be described in detail below.

본 발명의 크롬강은 기지 조직이 템퍼드 마르텐사이트 상으로 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 조직 내에 (Fe,Cr)23C6 를 포함하는 직경 200nm 이상의 석출물이 1개/㎛2 이하로 존재하는 것이 바람직하다. 만일, 직경 200nm 이상의 석출물 개수가 1개/㎛2 를 초과할 경우, 조대한 탄화물에 의해 크리프 특성 및 충격 특성의 저하를 초래할 수 있다.In the chromium steel of the present invention, it is preferable that the matrix structure is composed of a tempered martensite phase, and in this structure, (Fe,Cr) 23 C 6 Precipitates with a diameter of 200 nm or more containing 1 / μm 2 or less are preferably present. Do. If the number of precipitates having a diameter of 200 nm or more exceeds 1/μm 2 , it may cause deterioration of creep properties and impact properties due to coarse carbides.

또한, 본 발명의 크롬강은 상기 조직 내에 직경 20nm 이하의 석출물이 20개/㎛2 이상으로 존재하는 것이 바람직하다. 만일, 직경 20nm 이하의 석출물의 개수가 20개/㎛2 미만이면 미세한 탄·질화물 간의 거리가 상당히 커진다. 이 때문에, 고온에서의 전위 이동과 아결정립의 이동을 효과적으로 막지 못해 크리프 특성의 향상 효과가 크지 않을 수 있다.In addition, in the chromium steel of the present invention, it is preferable that precipitates having a diameter of 20 nm or less exist in the structure in an amount of 20/㎛ 2 or more. If the number of precipitates having a diameter of 20 nm or less is less than 20/μm 2 , the distance between the fine carbonitrides is significantly increased. For this reason, the effect of improving the creep characteristics may not be significant because the movement of dislocations and sub-crystal grains at high temperature cannot be effectively prevented.

본 발명에서 상기 직경 20nm 이하의 석출물은 M(C,N) 탄·질화물로서, 바람직하게는 (V,Mo,W,Nb,Ti)(C,N) 석출물일 수 있다.In the present invention, the precipitates having a diameter of 20 nm or less may be M(C,N) carbonitrides, preferably (V,Mo,W,Nb,Ti)(C,N) precipitates.

상술한 합금조성, 관계식 1, 미세조직 구성을 만족하는 본 발명의 크롬강은 크리프 특성뿐만 아니라 충격 특성이 우수하며, 구체적으로 -20℃에서 샤르피 충격 에너지 값이 30J 이상으로 우수한 저온 충격 인성을 가지는 효과가 있다.The chromium steel of the present invention satisfying the above-described alloy composition, relational formula 1, and microstructure composition has excellent impact properties as well as creep properties, and specifically, the effect of having excellent low-temperature impact toughness with a Charpy impact energy value of 30 J or more at -20 ° C. there is

이하, 본 발명의 다른 일 측면인 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing chrome steel having excellent creep strength and impact toughness, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.

간략히, 본 발명은 [강 슬라브 가열 - 열간압연 - 냉각 - 재가열(오스테나이트화) - 냉각 - 템퍼링]의 공정을 거쳐 목적하는 강을 제조할 수 있으며, 다만 이에 한정하는 것은 아님은 밝혀둔다.Briefly, the present invention can manufacture the desired steel through the process of [steel slab heating - hot rolling - cooling - reheating (austenitization) - cooling - tempering], but it is not limited thereto.

각 단계별 조건에 대해서는 하기에 상세히 설명한다.The conditions for each step will be described in detail below.

우선, 상술한 합금조성과 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이 강 슬라브를 가열할 수 있다. 이때, 가열 공정은 후속하는 열간압연 공정을 수월하게 진행하기 위한 것으로서, 그 온도에 대해서는 특별히 한정하지 아니하나, 1000~1200℃의 온도범위에서 행할 수 있다.First, after preparing a steel slab that satisfies the above-described alloy composition and relational expression 1, the steel slab can be heated. In this case, the heating process is to facilitate the subsequent hot rolling process, and the temperature thereof is not particularly limited, but may be performed in a temperature range of 1000 to 1200°C.

상기에 따라 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 얻을 수 있다. 이때, 상기 열간압연은 마무리 압연온도가 Ar3 이상이 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 오스테나이트 단상역이 되는 온도에서 열간압연을 행함으로써 조직 균일성을 증가시킬 수 있다.A hot-rolled steel sheet can be obtained by hot-rolling the steel slab heated according to the above. At this time, the hot rolling is preferably performed so that the finish rolling temperature is Ar3 or higher. As described above, the uniformity of the structure can be increased by performing hot rolling at a temperature that becomes the austenite single-phase region.

상기 마무리 압연온도의 상한은 특별히 한정하지 아니하나, 그 온도가 과도하게 높을 경우 오스테나이트 결정립이 조대해지는 문제가 있으므로, 이를 고려하여 1000℃ 이하로 제한할 수 있다.The upper limit of the finish rolling temperature is not particularly limited, but there is a problem in that the austenite grains become coarse when the temperature is excessively high.

상술한 바에 따라 제조된 열연강판을 상온으로 냉각(공냉)한 후, 고온에서 재가열하여 오스테나이트화할 수 있다.After the hot-rolled steel sheet manufactured as described above is cooled to room temperature (air cooling), it can be reheated at a high temperature to make it austenitized.

이때, 상기 재가열은 1000~1100℃의 온도범위로 행하며, 그 온도에서 강판 두께(t, mm) 기준 1t~3t(분) 동안 유지하는 것이 바람직하다.At this time, the reheating is performed in a temperature range of 1000 to 1100° C., and it is preferable to maintain it for 1 t to 3 t (minutes) based on the thickness of the steel sheet (t, mm) at that temperature.

상기 재가열시 온도가 1000℃ 미만이면 열간압연 후 냉각 과정에서 형성된 의도되지 않은 탄화물들이 충분히 재용해되지 못할 수 있으며, 반면 그 온도가 1100℃를 초과하게 되면 결정립이 조대화되어 강의 물성이 열위해질 수 있다.If the temperature at the time of reheating is less than 1000 ° C, unintended carbides formed in the cooling process after hot rolling may not be sufficiently re-dissolved, whereas if the temperature exceeds 1100 ° C, crystal grains are coarsened and the properties of the steel may be inferior. there is.

또한, 상기 오스테나이트화하는 시간 즉, 상기 재가열된 온도에서의 유지 시간이 열연강판 두께 기준 1t(분) 미만이면 열간압연 후 냉각시에 형성된 불가피한 탄화물들의 재용해가 충분히 이루어지지 못할 수 있으며, 반면 그 시간이 3t(분)을 초과하게 되면 결정립이 조대화되어 강 물성이 열위할 우려가 있다.In addition, if the austenitization time, that is, the holding time at the reheated temperature is less than 1 t (minute) based on the thickness of the hot-rolled steel sheet, re-dissolution of unavoidable carbides formed during cooling after hot rolling may not be sufficiently achieved, whereas If the time exceeds 3t (minutes), there is a risk that the crystal grains are coarsened and the properties of the steel are inferior.

여기서, 상기 't'는 강판의 두께(단위 mm)를 의미하며, 예를들어 열연강판의 두께가 20mm인 경우 20~60분 간 유지할 수 있음을 밝혀둔다.Here, 't' means the thickness of the steel sheet (unit mm), for example, if the thickness of the hot-rolled steel sheet is 20mm, it is revealed that it can be maintained for 20 to 60 minutes.

그 후, 상기에 따라 오스테나이트화된 열연강판을 상온까지 냉각할 수 있으며, 이때 2.5℃/s 이상의 냉각속도, 바람직하게는 2.5~20℃/s의 냉각속도로 행할 수 있다. 본 냉각 공정은 불림(Normalizing) 또는 담금질(Quenching, 켄칭) 공정일 수 있다.Thereafter, the austenitized hot-rolled steel sheet according to the above may be cooled to room temperature, and at this time, it may be carried out at a cooling rate of 2.5°C/s or more, preferably at a cooling rate of 2.5 to 20°C/s. The cooling process may be a normalizing or quenching process.

상기 냉각 공정을 통해 강 조직으로서 마르텐사이트 상을 형성할 수 있으며, 이 과정에서 기지 강도를 크게 감소시키는 페라이트 및 펄라이트 조직이 생성되지 않도록 주의할 필요가 있다.A martensite phase can be formed as a steel structure through the cooling process, and it is necessary to be careful not to generate ferrite and pearlite structures that greatly reduce matrix strength in this process.

본 발명의 강은 경화능 향상에 유리한 원소들, 예컨대 V, Mo, W 등을 함유하므로, 냉각속도를 제어하여 페라이트와 펄라이트 등의 생성을 억제하는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 냉각시 2.5℃/s 이상의 냉각속도로 행하는 것이 유리하다. 한편, 상기 냉각속도가 20℃/s를 초과하게 되면 두께 별(예컨대, 두께 방향으로 표면/중심)로 냉각 편차가 발생하여 열적 균열 등의 결함이 발생할 우려가 있다.Since the steel of the present invention contains elements advantageous for hardenability improvement, for example, V, Mo, W, etc., it is preferable to control the cooling rate to suppress the formation of ferrite and pearlite, and specifically, at 2.5°C/ It is advantageous to do it at a cooling rate of s or more. On the other hand, when the cooling rate exceeds 20 °C / s, there is a fear that defects such as thermal cracks may occur due to a cooling deviation by thickness (eg, surface/center in the thickness direction).

후속하여, 상기에 따라 불림 또는 담금질(켄칭)된 열연강판을 템퍼링(tempering) 처리할 수 있다. 이때, 템퍼링 처리는 700~800℃의 온도범위에서 30분 이상 열처리함으로써 행할 수 있다. 보다 유리하게는 30~120분 간 열처리할 수 있다.Subsequently, the hot-rolled steel sheet soaked or quenched (quenched) according to the above may be subjected to a tempering treatment. At this time, the tempering treatment can be performed by heat treatment for 30 minutes or more in a temperature range of 700 ~ 800 ℃. More advantageously, the heat treatment may be performed for 30 to 120 minutes.

상기 템퍼링시 그 온도가 700℃ 미만이면 너무 낮은 온도로 인해 미세한 탄화물의 석출을 열처리 시간 내에 유도하지 못할 수 있다. 반면, 그 온도가 800℃를 초과하게 되면 재료의 연화를 일으켜 크리프 수명을 크게 저하시킬 우려가 있다.If the temperature during the tempering is less than 700° C., precipitation of fine carbides may not be induced within the heat treatment time due to the too low temperature. On the other hand, when the temperature exceeds 800° C., there is a risk that the material will be softened and the creep life will be greatly reduced.

한편, 상기 온도범위에서 템퍼링시 그 시간이 30분 미만이면 의도하는 석출물이 형성되지 못할 우려가 있다. 반면, 그 시간이 120분을 초과하게 되면 조대한 석출물이 형성되어 재료의 연화를 일으킴에 따라 크리프 수명이 크게 저하되는 문제가 있다.On the other hand, if the time is less than 30 minutes during tempering in the above temperature range, there is a fear that the intended precipitate may not be formed. On the other hand, if the time exceeds 120 minutes, there is a problem in that the creep life is greatly reduced as coarse precipitates are formed and the material softens.

상기 템퍼링 열처리를 완료한 이후에는 상온까지 냉각할 수 있으며, 이때 공냉으로 행할 수 있음을 밝혀둔다.After the tempering heat treatment is completed, it can be cooled to room temperature, and at this time, it is revealed that it can be performed by air cooling.

상술한 일련의 공정을 거쳐 본 발명에서 목표로 하는 크롬강을 얻을 수 있으며, 바람직하게 강 조직이 템퍼드 마르텐사이트 상으로 구성되며, 여기에 특정 탄·질화물이 균일하게 분포함으로써, 크리프 강도와 더불어 충격 특성의 향상을 달성할 수 있다.Through the above-described series of processes, the target chromium steel can be obtained in the present invention, and the steel structure is preferably composed of tempered martensite, and specific carbon nitrides are uniformly distributed therein, so that the impact along with creep strength is An improvement in properties can be achieved.

이러한 본 발명의 크롬강은 바람직한 두께 범위가 5~100mm일 수 있다.The chromium steel of the present invention may have a preferred thickness range of 5 to 100 mm.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it is necessary to note that the following examples are only for illustrating the present invention in more detail and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)(Example)

하기 표 1의 합금조성을 가지는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 1000~1200℃에서 가열한 다음, Ar3 이상에서 마무리 열간압연하여 두께 13mm의 열연강판을 제조하였다. After preparing a steel slab having an alloy composition shown in Table 1 below, it was heated at 1000 to 1200° C., and then finished hot rolled in Ar3 or higher to prepare a hot-rolled steel sheet having a thickness of 13 mm.

이 후, 각각의 열연강판을 1000~1100℃ 범위 내의 다양한 온도에서 30분 동안 재가열한 후, 불림 또는 켄칭 처리하여 상온까지 냉각하였다. 이때, 불림 또는 켄칭에 의한 냉각은 2.5~20℃/s 범위 내의 냉각속도로 행하였다.Thereafter, each hot-rolled steel sheet was reheated at various temperatures within the range of 1000 to 1100° C. for 30 minutes, and then cooled to room temperature by soaking or quenching. At this time, cooling by soaking or quenching was performed at a cooling rate within the range of 2.5 to 20 °C / s.

상기에 따라 냉각된 각각의 열연강판을 700~800℃ 범위 내의 다양한 온도에서 30분 동안 템퍼링 처리한 후 상온까지 공냉을 행하여, 최종 강을 제조하였다.Each of the hot-rolled steel sheets cooled according to the above was tempered at various temperatures within the range of 700 to 800° C. for 30 minutes, and then air-cooled to room temperature to prepare final steel.

한편, 하기 표 1에서 강종 1은 본 발명에서 제안하는 합금조성을 벗어나는 강이며, 그 외 강들은 본 발명에서 제안하는 합금조성을 모두 만족한다.On the other hand, in Table 1 below, steel type 1 is a steel outside the alloy composition proposed in the present invention, and all other steels satisfy the alloy composition proposed in the present invention.

상기에 따라 제조된 각각의 강에 대해서, 압연 방향으로 ASTM E139 표준을 활용하여 게이지 길이 15mm, 게이지 지름 6mm를 갖는 크리프 시편들을 각각 제작하였으며, 미국 ATS사 2320 크리프 시험 장비를 이용하여 각 시편들에 대한 고온 크리프 수명을 평가하고, 그 결과를 도 1과 표 3에 나타내었다. For each of the steels manufactured according to the above, creep specimens having a gauge length of 15 mm and a gauge diameter of 6 mm were respectively prepared using ASTM E139 standard in the rolling direction, The high-temperature creep life was evaluated, and the results are shown in FIG. 1 and Table 3.

이때, 비교를 위해 일본 재료연구소(NIMS)에서 제공한 ASTM A213 grade 92재(종래재 1, 9Cr-1.5W-0.5Mo-V-Nb-Ti 함유 강재이며, 조직 내에 M23C6 탄화물이 형성되어 있음), ASTM A213 grahe 91재(종래재 2, 9Cr-1Mo-V-Nb-Ti 함유 강재이며, 조직 내에 M23C6 탄화물이 형성되어 있음), JIS STBA 25재(종래재 3, 5Cr-0.5Mo 함유 강재이며, 조직 내에 M23C6 탄화물 형성되어 있음)의 크리프 결과를 함께 나타내었다.At this time, for comparison, ASTM A213 grade 92 material (conventional material 1, 9Cr-1.5W-0.5Mo-V-Nb-Ti containing steel) provided by NIMS for comparison, M 23 C 6 carbide is formed in the structure ), ASTM A213 grahe 91 (conventional material 2, 9Cr-1Mo-V-Nb-Ti containing steel, M 23 C 6 carbide is formed in the structure), JIS STBA 25 material (conventional material 3, 5Cr -0.5Mo-containing steel and M 23 C 6 carbide is formed in the structure) creep results are also shown.

상기에 따라 제조된 각각의 강의 크리프 강도를 측정하기 위한 시편에 대해 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용하여 미세조직을 관찰하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.The microstructure was observed using a scanning electron microscope (SEM) for the specimen for measuring the creep strength of each steel prepared as described above, and the results are shown in FIG. 2 .

그리고, 각 강의 충격 특성의 측정을 위하여, ASTM E23 표준을 활용하여 가로 및 세로 각10mm × 길이 55mm의 시편 중간에 V-노치(notch)를 갖는 충격 시험 시편을 제작한 후, 샤르피(Charpy) 충격 시험기를 이용하여 평가하였다. 이때, 시험 온도에 따른 충격 인성을 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 이때, 총 3회 측정한 후 평균값을 구하였다.And, for the measurement of the impact properties of each steel, an impact test specimen having a V-notch in the middle of a specimen of 10 mm in width and length × 55 mm in length was prepared using the ASTM E23 standard, followed by Charpy impact It was evaluated using a tester. At this time, the impact toughness according to the test temperature was measured, and the results are shown in Table 3. At this time, after measuring a total of 3 times, the average value was obtained.

강종steel grade 합금조성 (중량%)Alloy composition (wt%) 관계식1*Relation 1* CC SiSi MnMn AlAl CrCr NiNi MoMo TiTi NbNb VV BB NN WW 1One 0.0610.061 0.4090.409 0.2040.204 0.0180.018 4.464.46 0.1450.145 0.3420.342 0.0510.051 0.0520.052 0.3080.308 0.0050.005 0.0110.011 1.501.50 0.1880.188 22 0.0530.053 0.4450.445 0.1990.199 0.0190.019 4.094.09 0.1570.157 0.3170.317 0.0470.047 0.0530.053 0.7000.700 0.0040.004 0.0110.011 1.451.45 0.540.54 33 0.1000.100 0.4430.443 0.5930.593 0.0160.016 5.985.98 0.3780.378 0.5740.574 0.0890.089 0.0940.094 1.0701.070 0.0040.004 0.0370.037 1.991.99 0.880.88 모든 강종의 P와 S은 각각 30ppm 이하이며, 물성에 영향을 미치지 아니한 바 각 수치를 기입하지는 아니하였다.

관계식 1*을 계산하는 데에 이용되는 불순 원소들의 함량인 'SUM'은 각 강종별로 다음과 같이 조성되었다.
강종 1: Cu(0.005%), Co(0.003%), 기타 희토류 원소의 합(0.004%)
강종 2: Cu(0.004%), Co(0.005%), 기타 희토류 원소의 합(0.007%)
강종 3: Cu(0.006%), Co(0.008%), 기타 희토류 원소의 합(0.005%)
P and S of all steel grades were 30ppm or less, respectively, and each value was not entered as it did not affect the physical properties.

'SUM', which is the content of impurity elements used to calculate Relational Expression 1*, was formulated as follows for each steel type.
Steel grade 1: Sum of Cu (0.005%), Co (0.003%) and other rare earth elements (0.004%)
Steel Grade 2: Sum of Cu (0.004%), Co (0.005%) and other rare earth elements (0.007%)
Steel grade 3: Sum of Cu (0.006%), Co (0.008%) and other rare earth elements (0.005%)

강종steel grade 재가열 온도(℃)Reheat temperature (℃) 냉각 방식*Cooling method* 냉각속도(℃/s)Cooling rate (℃/s) 템퍼링 온도(℃)Tempering temperature (℃) 구분division 1One 10001000 NN 2.52.5 700700 비교예 1Comparative Example 1 1One 10001000 QQ 1010 700700 비교예 2Comparative Example 2 1One 11001100 NN 2.52.5 800800 비교예 3Comparative Example 3 1One 11001100 QQ 2020 800800 비교예 4Comparative Example 4 22 10001000 NN 2.52.5 700700 발명예 1Invention Example 1 22 10001000 QQ 2020 700700 발명예 2Invention Example 2 22 11001100 NN 2.52.5 800800 발명예 3Invention example 3 22 11001100 QQ 1010 800800 발명예 4Invention Example 4 33 10001000 NN 2.52.5 700700 발명예 5Invention Example 5 33 10001000 QQ 2020 700700 발명예 6Invention example 6 33 11001100 NN 55 800800 발명예 7Invention Example 7 33 11001100 QQ 2020 800800 발명예 8Invention Example 8 냉각 방식*에서 N은 불림(Normalizing)을 의미하며, Q는 켄칭(Quenching)을 의미한다. In the cooling method*, N means normalizing and Q means quenching.

구분division 미세조직microstructure 크리프 강도creep strength LMP
(관계식 2)
LMP
(Relational 2)
CVN
(-20℃, J)
CVN
(-20℃, J)
온도(℃)Temperature (℃) 응력(MPa)Stress (MPa) 파단시간(Hr)Break time (Hr) 비교예 1Comparative Example 1 T-M*T-M* 650650 225225 0.440.44 1813418134 5.745.74 650650 220220 1.131.13 1851218512 비교예 2Comparative Example 2 T-MT-M 650650 225225 0.760.76 1835318353 10.8710.87 650650 220220 1.311.31 1857118571 비교예 3Comparative Example 3 T-MT-M 650650 225225 2.872.87 1888618886 8.138.13 650650 220220 5.115.11 1911719117 비교예 4Comparative Example 4 T-MT-M 650650 225225 3.623.62 1897918979 20.820.8 650650 220220 5.475.47 1914419144 발명예 1Invention Example 1 T-MT-M 650650 225225 18.1518.15 1962519625 37.837.8 650650 220220 27.5327.53 1979219792 발명예 2Invention Example 2 T-MT-M 650650 225225 25.8925.89 197681976 45.445.4 650650 220220 33.8733.87 1987519875 발명예 3Invention example 3 T-MT-M 650650 225225 127.91127.91 2040820408 51.651.6 650650 220220 246.83246.83 2067220672 발명예 4Invention Example 4 T-MT-M 650650 225225 166.21166.21 2051320513 39.139.1 650650 220220 284.67284.67 2072920729 발명예 5Invention Example 5 T-MT-M 650650 225225 87.5387.53 2025620256 37.237.2 650650 220220 118.74118.74 2037820378 발명예 6Invention example 6 T-MT-M 650650 225225 59.6259.62 2010220102 43.543.5 650650 220220 100.4100.4 2031120311 발명예 7Invention Example 7 T-MT-M 650650 225225 83.9783.97 2023920239 60.760.7 650650 220220 121.91121.91 2038920389 발명예 8Invention Example 8 T-MT-M 650650 225225 42.542.5 1996619966 41.241.2 650650 220220 86.4886.48 2025120251 T-M*은 템퍼드 마르텐사이트를 의미한다.T-M* means tempered martensite.

상기 표 3 및 본 발명에서 제안하는 합금성분계 및 제조조건에 의해 제조된 크롬강(발명예 1 내지 8)은 본 발명에서 제안하는 합금성분계를 벗어나는 비교예 1 내지 4 대비 크리프 특성이 우수함을 확인할 수 있다.It can be seen that the chromium steels (Inventive Examples 1 to 8) manufactured by the alloy composition system and manufacturing conditions proposed in Table 3 and the present invention have superior creep properties compared to Comparative Examples 1 to 4 that are out of the alloy composition system proposed in the present invention. .

뿐만 아니라, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이러한 본 발명의 크롬강은 기존의 크롬(Cr)을 9%로 함유하는 종래재 1 및 2, 크롬(Cr)을 5%로 함유하는 종래재 3 대비 우수한 크리프 특성을 가짐을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, the chromium steel of the present invention has superior creep compared to conventional materials 1 and 2 containing 9% chromium (Cr) and conventional material 3 containing 5% chromium (Cr). characteristics can be seen.

도 2는 각 강의 미세조직 사진을 나타낸 것으로, (A)는 비교예 1, (B)는 발명예 1, (C)는 발명예 5의 조직 측정 결과를 나타낸 것이다.2 is a microstructure photograph of each steel, (A) is Comparative Example 1, (B) is Inventive Example 1, (C) shows the tissue measurement results of Inventive Example 5.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 크롬강인 발명예 1 및 5는 모두 입내 및 아결정립계를 따라 미세한 탄·질화물이 석출된 것을 확인할 수 있다. 이들 미세 탄·질화물은 고온에서 전위 이동을 효과적으로 방해할 뿐만 아니라, 마르텐사이트를 갖는 강 내의 아결정립의 이동 또한 효과적으로 억제함으로써 안정성을 향상시킬 수 있어, 기존 크롬강 대비 크리프 특성이 크게 개선된 효과를 얻을 수 있는 것이다.As shown in FIG. 2, it can be confirmed that, in both Inventive Examples 1 and 5, which are chromium steels according to the present invention, fine carbon-nitrides were precipitated within grains and along sub-crystal grain boundaries. These fine carbon nitrides not only effectively inhibit dislocation movement at high temperatures, but also effectively suppress the movement of sub-crystal grains in the martensite-containing steel, thereby improving stability, resulting in significantly improved creep properties compared to conventional chromium steels. it can be

한편, 비교예 1의 경우 조대한 (Fe,Cr)23C6 탄화물 형성으로 크리프 특성이 발명예들 대비 열위한 것으로 보여진다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1, coarse (Fe,Cr) 23 C 6 carbide is formed, and creep properties are inferior to those of the inventions.

또한, 표 3에 나타낸 바와 같이, 발명예들의 충격 특성이 비교예 대비 우수한 것을 확인할 수 있는데, 이는 강 내 일정 함량으로 함유된 바나듐(V)이 결정립계에 조대하게 형성되는 (Fe,Cr)23C6 탄화물의 형성을 억제함에 기인하는 것으로 사료된다.In addition, as shown in Table 3, it can be seen that the impact properties of the inventive examples are superior to those of the comparative examples, which is (Fe,Cr) 23 C in which vanadium (V) contained in a certain amount in steel is coarsely formed at grain boundaries. It is thought to be due to suppressing the formation of hexacarbide .

결과적으로, 본 발명의 크롬강은 조대한 탄화물의 형성은 억제하는 한편, 미세 탄·질화물의 형성에 의해 고온 크리프 강도 및 충격 특성이 우수한 경향이 있다.As a result, the chromium steel of the present invention tends to have excellent high-temperature creep strength and impact properties due to the formation of fine carbon-nitrides while suppressing the formation of coarse carbides.

한편, 오스테나이트화 후 냉각속도에 따른 상 변태의 변화를 확인하기 위하여, 각각의 합금성분계(표 1)를 가지는 열연강판을 제조한 다음, 이를 1050℃로 재가열한 후 다양한 속도로 냉각(0.25, 0.5, 1.0, 2.5, 5, 10 (℃/s))한 후, 각 강의 상 변태를 딜라토미터(Dilatometer)로 확인하였다. 그 결과는 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다.On the other hand, in order to confirm the change of the phase transformation according to the cooling rate after austenitization, a hot-rolled steel sheet having each alloy composition system (Table 1) was prepared, and then reheated to 1050° C. and then cooled at various rates (0.25, After 0.5, 1.0, 2.5, 5, 10 (℃/s)), the phase transformation of each steel was confirmed with a dilatometer. The results are shown in Figs. 3a to 3c.

도 3a~도 3c에 나타낸 바와 같이, 모든 강에서 마르텐사이트 변태 거동을 보임을 확인할 수 있다.As shown in Figs. 3a to 3c, it can be seen that all the steels exhibit martensitic transformation behavior.

Claims (9)

중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.1~0.6%, 황(S): 0.01% 이하(0% 제외), 인(P): 0.02% 이하(0% 제외), 크롬(Cr): 4.0~6.0%, 몰리브덴(Mo): 0.3~0.6%, 텅스텐(W): 1.4~2.0%, 바나듐(V): 0.7~1.1%, 니켈(Ni): 0.4% 이하(0% 제외), 니오븀(Nb): 0.10% 이하(0% 제외), 티타늄(Ti): 0.10% 이하(0% 제외), 질소(N): 0.005~0.04%, 알루미늄(Al): 0.02% 이하(0% 제외), 보론(B): 0.006% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물 원소를 포함하고,
상기 V과 불순물 원소들의 함량 합(SUM)의 관계가 하기 관계식 1을 만족하며,
상기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP값이 작용응력 225MPa에서 19,500 이상인 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강.

[관계식 1]
0.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 1
(여기서, SUM은 특정 불순물 원소들의 총 함량으로, [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb]의 합계 함량(중량%)을 의미한다.)
[관계식 2]
LMP = T × (20 + log(tr))
(여기서, T는 켈빈(Kelvin) 단위의 절대온도, tr은 시간 단위의 파단시간(Hr)을 의미한다.)
By weight%, carbon (C): 0.05 to 0.10%, silicon (Si): 0.5% or less (excluding 0%), manganese (Mn): 0.1 to 0.6%, sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%) ), phosphorus (P): 0.02% or less (excluding 0%), chromium (Cr): 4.0 to 6.0%, molybdenum (Mo): 0.3 to 0.6%, tungsten (W): 1.4 to 2.0%, vanadium (V) : 0.7~1.1%, Nickel (Ni): 0.4% or less (excluding 0%), Niobium (Nb): 0.10% or less (excluding 0%), Titanium (Ti): 0.10% or less (excluding 0%), Nitrogen ( N): 0.005 to 0.04%, aluminum (Al): 0.02% or less (excluding 0%), boron (B): 0.006% or less (excluding 0%), the balance contains Fe and unavoidable impurity elements;
The relationship between V and the sum of the contents of impurity elements (SUM) satisfies the following Relational Expression 1,
A chromium steel having excellent creep strength and impact toughness with an LMP value of 19,500 or more at an applied stress of 225 MPa, defined by the above equation (2).

[Relational Expression 1]
0.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 1
(Where SUM is the total content of specific impurity elements, it means the total content (wt%) of [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb] .)
[Relational Expression 2]
LMP = T × (20 + log(tr))
(Here, T is the absolute temperature in Kelvin units, and tr is the time to break (Hr) in time units.)
제 1항에 있어서,
상기 강은 미세조직이 템퍼드 마르텐사이트로 구성되는 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강.
The method of claim 1,
The steel is chromium steel with excellent creep strength and impact toughness, in which the microstructure is composed of tempered martensite.
제 1항에 있어서,
상기 강은 미세조직 내에 (Fe,Cr)23C6 를 포함하는 직경 200nm 이상의 석출물이 1개/㎛2 이하로 존재하는 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강.
The method of claim 1,
The steel is chromium steel with excellent creep strength and impact toughness, in which precipitates with a diameter of 200 nm or more containing (Fe,Cr) 23 C 6 in the microstructure exist at 1/㎛ 2 or less.
제 1항에 있어서,
상기 강은 미세조직 내에 직경 20nm 이하의 석출물이 20개/㎛2 이상으로 존재하는 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강.
The method of claim 1,
The steel is chromium steel excellent in creep strength and impact toughness in which 20 nm or less in diameter precipitates exist in the microstructure at 20/μm 2 or more.
제 4항에 있어서,
상기 직경 20nm 이하의 석출물은 (V,Mo,W,Nb,Ti)(C,N)인 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강.
5. The method of claim 4,
Chromium steel with excellent creep strength and impact toughness, wherein the precipitates with a diameter of 20 nm or less are (V,Mo,W,Nb,Ti)(C,N).
제 1항에 있어서,
상기 강은 -20℃에서 샤르피 충격 에너지 값이 30J 이상인 크리프 강도와 충격 인성이 우수한 크롬강.
The method of claim 1,
The steel is chromium steel with excellent creep strength and impact toughness with a Charpy impact energy value of 30 J or more at -20 °C.
중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.1~0.6%, 황(S): 0.01% 이하(0% 제외), 인(P): 0.02% 이하(0% 제외), 크롬(Cr): 4.0~6.0%, 몰리브덴(Mo): 0.3~0.6%, 텅스텐(W): 1.4~2.0%, 바나듐(V): 0.7~1.1%, 니켈(Ni): 0.4% 이하(0% 제외), 니오븀(Nb): 0.10% 이하(0% 제외), 티타늄(Ti): 0.10% 이하(0% 제외), 질소(N): 0.005~0.04%, 알루미늄(Al): 0.02% 이하(0% 제외), 보론(B): 0.006% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물 원소를 포함하고, 상기 V과 불순물 원소들의 함량 합(SUM)의 관계가 하기 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 준비하여 1000~1200℃의 온도범위에서 가열하는 단계;
상기 가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도 Ar3 이상으로 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연강판을 상온까지 냉각하는 단계;
상기 냉각된 열연강판을 1000~1100℃의 온도범위로 재가열한 후, 열연강판 두께(t, mm) 기준 1t~3t(분) 동안 유지하는 오스테나이트화 단계;
상기 오스테나이트화된 열연강판을 상온까지 2.5℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하는 단계; 및
상기 냉각 후 700~800℃의 온도범위에서 30분 이상 열처리하는 템퍼링 단계
를 포함하는 크리프 강도 및 충격 인성이 우수한 크롬강의 제조방법.

[관계식 1]
0.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 1
(여기서, SUM은 특정 불순물 원소들의 총 함량으로, [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb]의 합계 함량(중량%)을 의미한다.)
By weight%, carbon (C): 0.05 to 0.10%, silicon (Si): 0.5% or less (excluding 0%), manganese (Mn): 0.1 to 0.6%, sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%) ), phosphorus (P): 0.02% or less (excluding 0%), chromium (Cr): 4.0 to 6.0%, molybdenum (Mo): 0.3 to 0.6%, tungsten (W): 1.4 to 2.0%, vanadium (V) : 0.7~1.1%, Nickel (Ni): 0.4% or less (excluding 0%), Niobium (Nb): 0.10% or less (excluding 0%), Titanium (Ti): 0.10% or less (excluding 0%), Nitrogen ( N): 0.005 to 0.04%, aluminum (Al): 0.02% or less (excluding 0%), boron (B): 0.006% or less (excluding 0%), the remainder including Fe and unavoidable impurity elements, the above V and impurities Preparing a steel slab in which the relation of the sum of the contents of the elements (SUM) satisfies the following relation 1 and heating it in a temperature range of 1000 to 1200°C;
manufacturing a hot-rolled steel sheet by hot-rolling the heated steel slab to a finish rolling temperature Ar3 or higher;
cooling the hot-rolled steel sheet to room temperature;
an austenitization step of reheating the cooled hot-rolled steel sheet to a temperature range of 1000 to 1100° C. and then maintaining the hot-rolled steel sheet for 1t to 3t (minutes) based on the thickness (t, mm) of the hot-rolled steel sheet;
cooling the austenitized hot-rolled steel sheet to room temperature at a cooling rate of 2.5° C./s or more; and
Tempering step of heat treatment for 30 minutes or more in the temperature range of 700 ~ 800 ℃ after the cooling
A method for producing chromium steel having excellent creep strength and impact toughness, comprising:

[Relational Expression 1]
0.5 ≤ (V - (10×SUM)) ≤ 1
(Where SUM is the total content of specific impurity elements, it means the total content (wt%) of [Cu + Co + La + Y + Ce + Zr + Ta + Hf + Re + Pt + Ir + Pd + Sb] .)
제 7항에 있어서,
상기 오스테나이트화된 열연강판을 냉각하는 단계는 불림(Normalizing) 또는 켄칭(quenching) 공정으로 행하는 것인 크리프 강도 및 충격 인성이 우수한 크롬강의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The step of cooling the austenitized hot-rolled steel sheet is a method for producing chromium steel having excellent creep strength and impact toughness, which is performed by a normalizing or quenching process.
제 7항에 있어서,
상기 템퍼링 단계 후 상온까지 공냉하는 단계를 더 포함하는 크리프 강도 및 충격 인성이 우수한 크롬강의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Method for producing chromium steel excellent in creep strength and impact toughness further comprising the step of air cooling to room temperature after the tempering step.
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