KR20220089149A - 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 고강도 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족한다.

Description

충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법{High strength hot rolled steel sheet for steel pipe having excellent impact toughness and method of manufacturing the same}
본 발명의 기술적 사상은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판, 이를 이용하여 제조한 강관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
원유 및 가스 채굴을 위한 유정관용 소재로 사용되는 열연강판의 일례로서, API-J55 규격은 케이싱으로 사용된다. 종래에는, 심리스(Seamless) 강관을 주로 사용하였지만, 기술이 개발되면서 가격 경쟁력에서 우위인 ERW 용접강관의 사용 비중이 증가하고 있다. API(American Petroleum Institute) 규격에서 인성 평가는 0℃를 기준으로 CVN(charpy V-notch)와 DWTT(Drop Weight Tear Test) 방법을 통해 평가하고 있지만, 실제 극한지역에서 사용되는 송유관의 경우에는 0℃ 이하에서 주로 사용되기 때문에 안정성을 고려하여 규격보다 더 가혹한 조건으로 저온 인성 특성을 만족시켜야 한다.
일반적으로 다각형 페라이트와 펄라이트 조직은 저온인성에 취약한 것으로 알려져 있기 때문에, 유정관 소재의 저온 인성을 만족시키기 위해서는 니오븀(Nb) 등 미세 합금 원소를 첨가하여 결정립을 미세화하고, 펄라이트 생성을 억제하는 것이 중요하다. 하지만, 열연 강판이 두꺼울수록 동일 조건으로 생산할 경우에, 두께 중심부 미세조직의 제어가 어렵기 때문에 저온인성 특성이 저하되는 특징을 가지고 있다.
한국특허출원번호 제10-2010-0061580호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판, 이를 이용하여 제조한 강관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 고강도 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 고강도 열연강판은, 항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 및 연신율(EL): 25% 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 고강도 열연강판은, 침상형 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 침상형 페라이트의 분율은 20% ~ 40%이고, 상기 펄라이트의 분율은 60% ~ 80%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 고강도 열연강판의 제조 방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,180℃ ~ 1,220℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 800℃ ~ 900℃의 마무리압연 종료온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 580℃ ~ 630℃의 냉각 종료온도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강재를 580℃ ~ 630℃의 권취온도에서 권취하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각하는 단계는 10℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각하는 단계는 15℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 고강도 열연강판의 제조 방법에 의하여 제조된 열연강판은, 항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족하고, 침상형 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가지고, 상기 침상형 페라이트의 분율은 20% ~ 40%이고, 상기 펄라이트의 분율은 60% ~ 80%일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 조성 함량의 제어와 제조 공정 조건의 제어를 통하여, 목표하는 범위의 후물재(15t)에서의 0℃ 이하의 저온 인성을 확보하는 강관용 고강도 열연강판을 제조할 수 있다. 이를 위하여, 탄소 함량을 저하시키고 니오븀 함량을 증가시킴으로써, 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족하여 API 규격 이상의 저온충격인성을 확보할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강관용 고강도 열연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강관용 고강도 열연강판의 미세조직을 비교예와 비교한 주사전자현미경 사진들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명은 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
종래의 유정관용 열연 강판의 경우 높은 충격 인성을 갖기에는 높은 C 함량으로 인한 문제가 있다. 본 발명에서는 충격 보증을 위한 성분 영향을 분석하였고, ROT(Run Out Table, 냉각대)에서의 거동과 그에 따른 재질을 평가 하였다. 특히 충격인성은 미세조직에 영향을 받는데, 탄소 함량과 니오븀 함량 및 제조조건을 변경하여 충격인성과 재질 모두 만족하는 제조조건을 확보하였다.
본 발명에서는 기존의 케이싱용 유정관 소재인 API-J55(규격, 항복강도(YS) 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS) 517MPa 이상)를 열연 강판에서 고충격 보증용으로 생산하기 위한 제조 조건을 확보한다.
충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판
이하, 본 발명의 일 측면인 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 측면인 강관용 고강도 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 강관용 고강도 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 강판 전체에 대한 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.11% ~ 0.13%
탄소는 강도 확보 및 미세조직 제어를 위해 첨가한다. 탄소의 함량이 0.11% 미만인 경우에는, 강도 확보가 어려울 수 있다. 탄소의 함량이 0.13%를 초과하는 경우에는, 용접성을 저하시키며 펄라이트 상의 분율이 지나치게 높아져 원하는 미세조직을 제어하기 어려워진다. 따라서, 탄소는 열연강판 전체 중량의 0.11% ~ 0.13%로 첨가하는 것이 바람직하다.
실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%
실리콘은 페라이트 안정화 원소로써 페라이트 변태시 과냉도를 증가시켜 결정립을 미세하게 하고 탄화물 형성을 억제한다. 그러나 다량 첨가시 강의 용접성을 떨어뜨리고 열연공정시 재가열공정 및 열간압연 시에 적스케일을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있으며 용접 후 도금성을 저해할 수 있다. 일반적으로 1.2 중량% 이상의 망간이 첨가되는 경우 강관 제조를 위한 ERW 용접시 Mn/Si 비가 5 ~ 10 범위인 것이 바람직하다. 이는 용접시 발생하는 Mn-Si-O 산화물(Mn2SiO4 또는 MnSiO3) 이 영역에서 형성되며 이들의 용융온도가 가장 낮기 때문이며 이로 인해 용접시 산화물 배출을 용이하게 한다. 실리콘의 함량이 0.10% 미만인 경우에는, 실리콘 첨가효과가 불충분할 수 있다. 실리콘의 함량이 0.30%를 초과하는 경우에는, 적스케일을 유발하여 표면 품질을 저하시키며, 용접부 균열이 발생할 수 있다. 따라서, 실리콘은 열연강판 전체 중량의 0.10% ~ 0.30%로 첨가되는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%
망간은 오스테나이트 안정화 원소로써 고용강화에 매우 효과적이고 강의 경화능 증가에 큰 영향을 미친다. 망간 첨가시 강의 평형온도가 감소하여 페라이트 감소 및 펄라이트 증가와 펄라이트의 라멜라 간격을 감소시키게 된다. 이렇듯 망간 함량에 따라 강도와 인성 및 항복비를 제어할 수 있으나 다량 첨가시 MnS 개재물 형성 및 주조시 중심편석을 유발하여 강의 인성을 떨어뜨리게 된다. 망간의 함량이 1.0% 미만인 경우에는, 망간 첨가효과가 불충분할 수 있다. 망간의 함량이 1.3%를 초과하는 경우에는, S와 결합하여 다량의 MnS가 형성되어 내식성 및 저온인성이 저하될 수 있다. 따라서, 망간은 열연강판 전체 중량의 1.0% ~ 1.3%로 첨가하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%
알루미늄은 제강시의 탈산을 위해 첨가한다. 알루미늄의 함량이 0.01% 미만인 경우에는, 충분한 탈산 효과를 얻을 수 없다. 알루미늄의 함량이 0.06%를 초과하는 경우에는, 강 내에 존재하는 N과 결합하여 조대한 AlN계 질화물을 생성하고, 용접성을 저해할 수 있다. 따라서, 알루미늄은 열연강판 전체 중량의 0.01% ~ 0.06%로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 0.01% ~ 0.03%로 첨가하는 것이 바람직하다
니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%
니오븀은 열간 압연시 재결정을 지연시켜, 즉 미재결정 영역이 확대되기 때문에 결정립 미세화를 도모할 수 있다. 열간 압연중 고용 니오븀은 재결정의 핵생성 및 성장을 지연시키는 것으로 알려져 있으며, 이러한 재결정 지연은 전위 등의 결함 자리를 소모하지 않기 때문에 상변태시 핵생성을 촉진하여 결정립을 미세하게 한다. 또한 변형 유기 석출된 탄화물은 상변태시 페라이트의 핵생성 자리 역할을 하므로 상변태를 촉진하여 결정립을 미세화할 수 있다. 니오븀의 함량이 0.045% 미만인 경우에는, 니오븀 첨가효과가 불충분할 수 있다. 니오븀의 함량이 0.055%를 초과하는 경우에는, 항복강도 및 항복비가 증가하고 연신율이 감소하여 가공성을 저하시킨다. 따라서, 니오븀은 각각 열연강판 전체 중량의 0.045% ~ 0.055%로 첨가하는 것이 바람직하다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.03%
인은 시멘타이트의 형성을 억제하고 강도를 증가시키는 효과를 나타낸다. 인의 함량이 0.03 중량%를 초과하는 경우에는, 용접성이 악화되고 슬라브 중심 편석에 의해 강의 인성 및 용접성을 저하시킬 수 있다. 본 발명에서는 인은 의도적으로 첨가하지 않고, 불가피한 불순물로서 함유될 수 있다. 따라서, 인의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.003%
황은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS를 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있다. 본 발명에서는 황은 의도적으로 첨가하지 않고, 불가피한 불순물로서 함유될 수 있다. 따라서, 황의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.003% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
질소(N): 0% 초과 ~ 0.006%
질소는 니오븀 등과 결합하여 탄질화물을 형성함으로써 결정립을 미세화하지만 다량 첨가 시 고용 질소가 증가하여 강의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부 인성을 크게 저해시킬 수 있다. 본 발명에서는 질소는 의도적으로 첨가하지 않고, 불가피한 불순물로서 함유될 수 있다. 따라서, 질소의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.006% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 강관용 고강도 열연강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 열연강판의 제조방법을 통해 제조한 강관용 고강도 열연강판은, 항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족할 수 있다. 상기 강관용 고강도 열연강판은, 항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa ~ 650 MPa, 연신율(EL): 25% ~ 40%, 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J ~ 250 J 을 만족할 수 있다.
상기 강관용 고강도 열연강판은, 침상형 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가질 수 있다. 상기 침상형 페라이트의 분율은, 예를 들어 20% ~ 40%일 수 있고, 상기 펄라이트의 분율은, 예를 들어 60% ~ 80%일 수 있다. 상기 분율은 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 도출한 면적비율을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 강관용 고강도 열연강판의 제조방법에 관하여 설명한다.
강관용 고강도 열연강판의 제조방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강관용 고강도 열연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명에 따른 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
상기 열연강판을 형성하기 위한 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 강관용 고강도 열연강판의 제조방법은, 재가열단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 단계(S130), 및 권취 단계(S140)를 포함한다.
재가열 단계(S110)
재가열 단계(S110)에서는, 상기의 조성을 갖는 강재를, 예를 들어 슬라브 판재를, 예를 들어 1,180℃ ~ 1,220℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용이 발생할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,180℃ 미만인 경우에는, 열간 압연시 압연 부하가 야기될 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,220℃를 초과하는 경우에는, 결정립의 조대화로 인해 최종 강판의 강도가 저하될 수 있다.
열간압연 단계(S120)
열간압연 단계(S120)에서는, 상기 가열된 강재는 먼저 그 형상의 조정을 위해 가열 후에 열간압연을 실시한다. 상기 열간압연은 폭압연, 조압연, 및 사상압연으로 연속적으로 수행될 수 있다. 상기 열간압연 단계에 의하여, 상기 강재는 강판을 형성할 수 있다.
상기 열간압연은, 예를 들어 800℃ ~ 900℃의 마무리압연 종료온도(finish delivery temperature, FDT)에서 종료될 수 있다. 상기 사상압연은 주 조직인 펄라이트와 미량의 페라이트 형성을 위하여 적정한 온도에서 종료할 필요가 있다. 상기 마무리압연 종료온도가 800℃ 미만인 경우에는, 오스테나이트 및 페라이트의 2상 영역에서 압연이 진행되기 때문에 결정립의 불균일성이 증가하고 페라이트의 분율이 증가하여 재질을 저하시키게 된다. 또한, 후물화에 따라 두께 중심부에서의 제어 압연이 어려우며, 열연 코일의 전장 재질 편차를 야기할 수 있다. 상기 마무리압연 종료온도가 900℃를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 결정립이 조대해져, 핵생성 사이트 수의 감소하게 되기 때문에 냉각대(ROT)에서 상변태 지연으로 인하여, 권취 후 조대 펄라이트가 생성되어 인장강도가 저하될 수 있다.
냉각 단계(S130)
냉각 단계(S130)에서는, 상기 열간압연된 강재를, 예를 들어 580℃ ~ 630℃의 냉각 종료온도로 냉각한다. 상기 냉각하는 단계는, 예를 들어 10℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행될 수 있다.
저온 인성 확보를 위해서는 미세한 페라이트를 형성하고, 펄라이트 생성을 억제하여야 하므로 냉각 제어가 중요하다. 연속냉각곡선을 통해 다각형 페라이트 및 펄라이트가 생성될 수 있는 냉각속도는 10℃/초 미만이다. 다각형 페라이트 및 펄라이트 생성을 억제하고 권취중 상변태를 집중적으로 발생시켜야 하므로 압연 후 냉각은 가능한 빠를수록 좋다. 상기 냉각속도가 10℃/초 미만인 경우에는, 다각형 페라이트 및 펄라이트의 생성이 과도해질 수 있다. 상기 냉각속도가 20℃/초를 초과하는 경우에는, 베이나이트가 다량 생성될 수 있다. 따라서, 상기 냉각속도는 예를 들어 10℃/초 ~ 20℃/초일 수 있고, 예를 들어 예를 들어 15℃/초 ~ 20℃/초일 수 있다.
상기 냉각 종료온도가 580℃ 미만인 경우에는, 베이나이트가 생성되어, 하드 스팟이 발생할 수 있다. 상기 냉각 종료온도가 630℃를 초과하는 경우에는, 권취 온도에서 목표 온도에 도달하여도, 권취하기 전에 변태가 완료되지 않게 되어, 조대한 펄라이트가 생성될 수 있고, 이에 따라 재질 미달이 발생할 수 있다.
상기 냉각 종료온도는 권취온도와 동일할 수 있다. 냉각 단계(S130)는 CT(Coiling Temperature) 단계로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 냉각은 공냉 및 수냉 모두 가능하다.
권취 단계(S140)
권취 단계(S140)에서는, 상기 냉각된 강재를 580℃ ~ 630℃의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 강재를 권취한다. 상기 권취온도가 580℃ 미만이 경우에는, 결정립 미세화로 강도가 증가하여 조관이 어려워지고, 용접성이 저하될 수 있다. 상기 권취온도가 630℃를 초과하는 경우에는, 충분한 강도 확보가 어려울 수 있다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
표 1은 실시예와 비교예의 열연강판들의 조성을 나타낸다. 표 1에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 단위는 중량%이다.
구분 C Si Mn Al Nb P S
실시예 0.113 0.158 1.013 0.021 0.047 0.011 0.0010
비교예 0.1662 0.225 1.26 0.028 0.021 0.0097 0.0015
표 1을 참조하면, 비교예와 비교하면, 실시예는 탄소 함량이 낮고 니오븀 함량이 높은 상이점이 있다.
표 2는 비교예들과 실시예들의 열연강판들을 형성하는 공정 조건 값들을 나타낸다.
구분 재가열 온도
(℃)		 마무리압연
종료온도
(℃)		 권취온도
(℃)		 두께
(mm)
실시예 1,200 872 583 15
비교예 1,200 821 619 9~12
표 2를 참조하면, 비교예와 비교하면, 실시예는 마무리압연 종료온도가 높고, 권취온도가 낮은 상이점이 있다. 그러나, 비교예의 마무리압연 종료온도와 권취온도는 본 발명이 제안한 범위에 포함된다. 또한, 실시예의 열연강판의 두께가 비교예에 비하여 더 두꺼운 수치를 나타내었다.
표 3은 상기 제조된 열연강판에 대하여, 기계적 물성으로서, 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(EL), 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지를 각각 측정하여 그 결과를 나타낸다.
구분 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 0℃에서의 샤르피 충격흡수에너지 (J)
평균 1회 2회 3회
실시예 497.5 614.5 36.05 235 226 252 226
비교예 458 581 34 173 - - -
표 3을 참조하면, 실시예는 항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상의 물성을 만족하였다.
비교예와 비교하면, 실시예는 항복강도 및 인장강도가 높고 연신율은 다소 감소되었다. 그러나, 비교예의 항복강도 및 인장강도는 본 발명이 제안한 범위에 포함된다. 반면, 0℃에서의 샤르피 충격흡수에너지의 경우에는, 비교예에 비하여 실시예가 약 36% 증가를 나타내었고, 따라서, 200 J 이상을 만족하였다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강관용 고강도 열연강판의 미세조직을 비교예들과 비교한 주사전자현미경 사진들이다.
도 2를 참조하면, 실시예의 경우에는, 침상형 페라이트 구조가 잘 발달되어 분율이 높게 형성되어 있다. 비교예의 경우에는 연신된 형태의 다각형 페라이트 분율이 높게 형성되어 있다. 이러한 실시예의 침상형 페라이트 구조는, 탄소 함량 감소와 니오븀 함량 증가의 함량 제어와 함께, 200J 이상의 높은 저온충격인성 특성을 제공하는 것으로 분석된다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (8)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족하는,
    강관용 고강도 열연강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강관용 고강도 열연강판은,
    항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 및 연신율(EL): 25% 이상을 만족하는,
    강관용 고강도 열연강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 강관용 고강도 열연강판은,
    침상형 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가지는,
    강관용 고강도 열연강판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 침상형 페라이트의 분율은 20% ~ 40%이고,
    상기 펄라이트의 분율은 60% ~ 80%인,
    강관용 고강도 열연강판.
  5. 중량%로, 탄소(C): 0.11% ~ 0.13%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.3%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 니오븀(Nb): 0.045% ~ 0.055%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,180℃ ~ 1,220℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계;
    상기 가열된 강재를 800℃ ~ 900℃의 마무리압연 종료온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연된 강재를 580℃ ~ 630℃의 냉각 종료온도로 냉각하는 단계; 및
    상기 냉각된 강재를 580℃ ~ 630℃의 권취온도에서 권취하는 단계;를 포함하는,
    강관용 고강도 열연강판의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각하는 단계는 10℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행되는,
    강관용 고강도 열연강판의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각하는 단계는 15℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행되는,
    강관용 고강도 열연강판의 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 강관용 고강도 열연강판의 제조 방법에 의하여 제조된 열연강판은,
    항복강도(YS): 379 MPa ~ 552 MPa, 인장강도(TS): 517 MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 0℃ 에서의 샤르피 충격 흡수에너지: 200 J 이상을 만족하고,
    침상형 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가지고,
    상기 침상형 페라이트의 분율은 20% ~ 40%이고,
    상기 펄라이트의 분율은 60% ~ 80%인,
    강관용 고강도 열연강판의 제조 방법.
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