KR20220089150A - 용접성이 우수한 후판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고강도를 가지면서 용접성이 우수한 후판 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판은, 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 0.30 ~ 0.34 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가진다.

Description

용접성이 우수한 후판 및 그 제조방법{Thick steel having excellent weldability and method of manufactured the same}
본 발명의 기술적 사상은 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강도를 가지면서 용접성이 우수한 후판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 교량이나 건축물과 같은 안정화에 관심이 대두되고 있어, 고강도 고기능을 가진 후판 강재에 대한 요구가 증가 하고 있다. 고강도와 고기능을 보유 하려면 합금원소를 첨가할 필요가 있으나, 강재의 원가 상승과 용접성 저하를 야기할 우려가 있다. 특히, 강도와 인성을 동시에 증가시키기 위해 첨가되는 구리(Cu)와 니켈(Ni)은 경제성을 현저하게 저하시키고, 용접성능의 척도인 탄소 당량과 용접균열 감수성 지수를 증가시키는 등 용접성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 구리와 니켈을 배제하고 고강도 및 고기능을 가지면서 용접성이 우수한 후판이 요구되고 있다.
한국특허출원번호 제10-2010-0135245호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 고강도를 가지면서 용접성이 우수한 후판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 고강도를 가지면서 용접성이 우수한 후판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판은, 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 0.30 ~ 0.34 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가질 수 있다. (여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15 임)
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판은, 0.14 ~ 0.17 미만 범위의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가질 수 있다. (여기에서, Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] 임)
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판은, 인장강도(TS): 500 MPa ~ 570 MPa, 항복강도(YS): 400 MPa ~ 500 MPa, 연신율(EL): 20% ~ 30%, -5℃ 에서의 저온충격인성: 100 J ~ 400 J 을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판은, -5℃ 에서의 저온충격인성: 320 J ~ 400 J 을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판은, 침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율은 0% 초과 ~ 10% 이고, 상기 침상형 페라이트의 분율은 10% ~ 20% 이고, 상기 다각형 페라이트의 분율은 나머지 분율일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,150℃ ~ 1,200℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 810℃ ~ 860℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 550℃ ~ 650℃의 냉각정지온도로 1차 냉각하는 단계; 및 상기 1차 냉각된 강재를 0℃ ~ 40℃로 2차 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 1차 냉각하는 단계는, 5℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 2차 냉각하는 단계는, 0.3℃/초 ~ 5℃/초의 냉각속도로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강재는, 0.30 ~ 0.34 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가지고, 0.14 ~ 0.17 미만 범위의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가질 수 있다. (여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15 임) (여기에서, Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] 임)
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 후판의 제조방법에 의하여 제조된 후판은, 인장강도(TS): 500 MPa ~ 570 MPa, 항복강도(YS): 400 MPa ~ 500 MPa, 연신율(EL): 20% ~ 30%, -5℃ 에서의 저온충격인성: 100 J ~ 400 J 을 만족하고, 침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율은 0% 초과 ~ 10% 이고, 상기 침상형 페라이트의 분율은 10% ~ 20% 이고, 상기 다각형 페라이트의 분율은 나머지 분율일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 고가 원소인 니켈과 구리를 포함하지 않아 탄소 당량과 용접균열 감수성지수를 저하시켜 용접성이 증가되고 경제성이 향상되면서도 400 MPa 이상의 항복강도, 500 MPa 이상의 인장강도의 고강도를 확보하고, -5℃에서 100J 이상의 우수한 충격에너지를 가져 저온인성이 우수한 고인성 후판을 얻을 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
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 발명의 기술적 사상은 교량 또는 건축물에 사용되는 구조용 강재로서, 500 MPa급 후판에 관한 것으로, 향상된 경제성 및 용접특성을 가진 후강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
종래에는, 후판의 강도와 인성을 확보하기 위하여 많은 합금 원소를 첨가 하였고, 이에 따라 탄소 당량이 증가되었다. 최근에는, 제어 압연 및 열가공 제어 등의 공정기술 개발을 통하여, 탄소 당량을 적절하게 제어한 고강도 강재를 제조하고 있다.
그러나, 500 MPa 급 이상의 고강도 고기능성 후판에서는, 값비싼 합금원소가 첨가되고 있고, 특히 강도와 인성을 동시에 증가시키기 위해 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 니오븀(Nb) 등을 첨가하여, 경제성이 현저히 낮아지게 되었다.
또한, 이러한 합금 원소의 첨가는 용접성능을 규정하는 탄소 당량(Ceq) 및 용접균열 감수성지수(Pcm)에 많은 영향을 주며, 용접 시 안정성을 확보하기 위해 상기 탄소 당량과 용접균열 감수성지수를 감소시킬 필요가 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따르면, 구리와 니켈을 첨가하지 않고, 니오븀을 0.03 중량% 이하로 제어한 조성을 강재를 1150℃ 이상으로 재가열하고, 810℃ ~ 860℃에서 압연을 종료한 후에, 수냉의 냉각정지 온도를 550℃ ~ 650℃로 제어함으로써, 인장강도 500 MPa 이상 및 -5℃에서 충격 흡수 에너지 100 J 이상의 물성을 가지는 후판을 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 후판의 경우에는, 합금원소를 감소시켜 발생될 수 있는 강도 저하를 1150℃ 이상의 재가열 온도에서 재가열하여 니오븀을 미세분산하여 석출시킬 수 있고, 550℃ ~ 650℃의 냉각 정지온도에 의하여, 저온 변태상을 형성시킴으로써 보완할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 후판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
후판
본 발명에 따른 후판은, 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 후판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.07% ~ 0.09%
탄소는 강재의 강도를 확보하기 위해 첨가된다. 탄소의 함량이 0.07% 미만인 경우에는, 강도가 저하될 수 있다. 탄소의 함량이 0.09%를 초과하는 경우에는, 강재의 강도는 증가하나 저온 충격인성 및 용접성이 저하될 수 있다. 따라서, 탄소는 후판 전체 중량의 0.07% ~ 0.09%로 첨가하는 것이 바람직하다.
실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%
실리콘은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘은 고용강화 효과를 갖는다. 실리콘의 함량이 0.2% 미만인 경우에는, 상기의 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 실리콘의 함량이 0.4%를 초과하는 경우에는, 강재 표면에 비금속 개재물을 과다 형성하여 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 실리콘은 후판 전체 중량의 0.2% ~ 0.4%로 첨가하는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%
망간은 오스테나이트 안정화 원소로서, Ar3 점을 낮추어 제어압연 온도 영역을 확대시킴으로써 압연에 의한 결정립을 미세화시켜 강도 및 인성을 향상시키는 역할을 한다. 망간의 함량이 1.4% 미만인 경우에는, 제2상 조직의 분율이 저하되어 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 망간의 함량이 1.6%를 초과하는 경우에는, 강에 고용된 황을 MnS로 석출하여 저온 충격 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 망간은 후판 전체 중량의 1.4% ~ 1.6%로 첨가하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%
알루미늄은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. 알루미늄의 함량이 0.015% 미만인 경우에는, 상기의 알루미늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 알루미늄의 함량이 0.055%를 초과하는 경우에는, 비금속 개재물인 알루미늄 산화물을 형성하여 저온 충격인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 알루미늄은 후판 전체 중량의 0.015% ~ 0.055%로 첨가하는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%
니오븀은 고온에서 탄소 및 질소와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강재의 강도와 저온인성을 향상시킨다. 니오븀의 함량이 0.02% 미만인 경우에는, 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 니오븀의 함량이 0.03%를 초과하는 경우에는, 강재의 용접성을 저하시키며, 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 있다. 따라서, 니오븀은 후판 전체 중량의 0.02% ~ 0.03%로 첨가하는 것이 바람직하다.
티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%
티타늄은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 열연 강판의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 티타늄의 함량이 0.01% 미만인 경우에는, 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화를 발생할 수 있다. 티타늄의 함량이 0.02%를 초과하는 경우에는, 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강재의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시킬 수 있다. 따라서, 티타늄은 후판 전체 중량의 0.01% ~ 0.02%로 첨가하는 것이 바람직하다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.02%
인은 강도 향상에 일부 기여하나, 용접부 인성 및 저온 충격인성을 저하시키고, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 따라서, 인은 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인은 후판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.02%로 제한하였다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.005%
황은 인과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하고, 저융점 원소로서 입계 편석 가능성이 높아 인성을 저하시킨다. 황의 함량이 0.005%를 초과하면 모재 및 용접부 인성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 황은 후판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.005%로 제한하였다.
상기 후판의 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.
상기 후판의 탄소 당량(Ceq)과 용접균열 감수성지수(Pcm)는 각각 식 1 및 식 2와 같다.
[식 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
[식 2]
Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]
상기 식 1 및 식 2에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo], [V], [Si] 및 [B]는, 상기 후판에 포함되는 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 실리콘(Si) 및 보론(B)의 함량이며, 각각의 단위는 중량%이다.
상기 후판은 상기 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이, 예를 들어 0.30 ~ 0.34일 수 있다. 상기 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이 0.34를 초과하는 경우, 용접성이 저하될 수 있다.
상기 후판은 상기 식 2에 따른 용접균열 감수성지수(Pcm)가, 예를 들어 0.14 ~ 0.17 미만일 수 있다. 상기 식 2에 따른 용접균열감수성지수(Pcm)가 0.17 이상인 경우 용접성이 저하될 수 있다.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 제조 방법을 통해 제조된 후판은, 인장강도(TS): 500 MPa ~ 570 MPa, 항복강도(YS): 400 MPa ~ 500 MPa, 연신율(EL): 20% ~ 30%, -5℃ 에서의 저온충격인성: 100 J ~ 400 J을 만족한다. 상기 후판은, -5℃ 에서의 저온충격인성: 320 J ~ 400 J을 만족할 수 있다.
상기 후판은 침상형 페라이트(AF), 다각형 페라이트(PF) 및 베이나이트 페라이트(BF)의 혼합조직을 가질 수 있다.
상기 베이나이트 페라이트의 분율은, 예를 들어 0% 초과 ~ 10%일 수 있고, 상기 침상형 페라이트의 분율은, 예를 들어 10% ~ 20%일 수 있고, 상기 다각형 페라이트의 분율은 나머지 분율일 수 있고, 예를 들어 70% ~ 90% 미만일 수 있다. 상기 분율은 상기 강재의 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 도출한 면적비율을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 후판의 제조방법에 관하여 설명한다.
후판의 제조방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후판의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명에 따른 후판의 제조방법에서 대상이 되는 강재인 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 후판의 제조방법은, 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 1차 냉각단계(S130) 및 2차 냉각단계(S130)를 포함한다.
구체적으로, 상기 후판의 제조방법은, 상기 조성을 가지는 강재를 1,150℃ ~ 1,200℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계(S110); 상기 재가열된 강재를 810℃ ~ 860℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계(S120); 상기 열간압연된 강재를 550℃ ~ 650℃의 냉각정지온도로 1차 냉각하는 단계(S130); 및 상기 1차 냉각된 강재를 0℃ ~ 40℃로 2차 냉각하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
재가열 단계(S110)
재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강재를, 예를 들어 슬라브 판재를, 예를 들어 1,150℃ ~ 1,200℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,150℃ 미만인 경우에는, 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커질 수 있고, 니오븀의 완전 고용이 어려워져 미세 분산 효과가 감소하여 강도확보가 어려울 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,200℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어 제조되는 강판의 강도 및 저온인성 확보가 어려울 수 있다. 또한 재가열 온도가 올라갈수록 가열 비용 및 열간압연 온도를 맞추기 위한 추기 시간 소요 등으로 제조 비용 상승 및 생산성 저하를 야기하는 문제점이 있다.
열간압연 단계(S120)
상기 재가열된 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 후판을 형성할 수 있다.
상기 열간압연은, 즉 상기 사상압연은, 예를 들어 810℃ ~ 860℃의 마무리 압연 종료온도(finish rolling temperature, FRT)에서 종료될 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 810℃ 미만인 경우에는, 이상역 압연이 발생하여 불균일 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 860℃를 초과하는 경우에는, 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하될 수 있다.
1차 냉각단계(S130)
상기 열간압연된 강재를, 예를 들어 5℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로, 예를 들어 550℃ ~ 650℃의 냉각정지온도로 1차 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 방식 또는 수냉 방식으로 수행될 수 있다. 상기 냉각속도범위로 냉각시, 경도가 상승하여 저온 인성이 저하되는 현상을 방지하면서, 저온 미세조직을 충분히 확보할 수 있다. 냉각 중에 상변태를 집중적으로 발생시켜야 하므로, 열간압연 후 냉각은 가능한 빠를수록 좋으며, 냉각중 베이나이트 페라이트 형성의 억제를 위해 5℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도가 적절할 수 있다.
2차 냉각단계(S130)
상기 열간압연된 강재를, 예를 들어 0.3℃/초 ~ 5℃/초의 냉각속도로 상온, 예를 들어 0℃ ~ 40℃로 2차 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 방식 또는 수냉 방식으로 수행될 수 있다.
상술한 단계를 수행하여 제조된 후판은, 예를 들어 10 mm ~ 30 mm (또는, 10T ~ 30T)의 두께를 가질 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. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1과 표 2는 후판의 제조방법에 사용된 후판의 조성을 나타낸다. 표 1에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 각각의 성분의 함량 단위는 중량%이다. 표 2에는 탄소 당량(Ceq)과 용접균열 감수성지수(Pcm)가 기재되어 있다.
구분 C Si Mn Al Nb Ti
비교예1 0.077 0.33 1.50 0.038 0.034 0.018
비교예2 0.077 0.33 1.50 0.038 0.034 0.018
비교예3 0.078 0.37 1.58 0.035 0.034 0.018
비교예4 0.073 0.34 1.53 0.039 0.036 0.017
실시예1 0.075 0.28 1.47 0.034 0.028 0.015
실시예2 0.074 0.27 1.45 0.037 0.030 0.014
실시예3 0.077 0.28 1.47 0.027 0.029 0.014
실시예4 0.075 0.28 1.47 0.034 0.028 0.015
구분 P S Cu Ni Ceq Pcm
비교예1 0.013 0.004 0.09 0.10 0.35 0.17
비교예2 0.013 0.004 0.09 0.10 0.35 0.17
비교예3 0.014 0.003 0.10 0.09 0.36 0.18
비교예4 0.012 0.003 0.09 0.09 0.35 0.17
실시예1 0.012 0.002 0 0 0.32 0.16
실시예2 0.013 0.002 0 0 0.32 0.15
실시예3 0.012 0.002 0 0 0.33 0.16
실시예4 0.012 0.002 0 0 0.32 0.16
표 1 및 표 2를 참조하면, 비교예들과 비교하면, 실시예들은 구리(Cu)와 니켈(Ni)을 포함하지 않고, 니오븀의 함량도 0.03 중량% 이하로 감소시킨 상이점이 있다. 또한, 실시예의 탄소 당량(Ceq)은 0.34 이하, 용접균열 감수성지수(Pcm)는 0.17 미만으로 제어한 상이점이 있다.
표 3은 후판의 실시예들과 비교예들의 공정 조건 값들을 나타낸다.
구분 재가열온도
(℃)		 열간압연 종료온도
(℃)		 냉각정지온도
(℃)
비교예1 1,122 804 -
비교예2 1,124 854 -
비교예3 1,130 823 -
비교예4 1,129 804 -
실시예1 1,172 841 592
실시예2 1,167 838 590
실시예3 1,156 822 606
실시예4 1,154 821 589
표 3을 참조하면, 비교예들과 비교하면, 실시예들은 1,150℃ 이상으로 재가열을 수행하였고, 냉각정지온도로 수행한 상이점이 있다.
표 4는 상기 제조된 후판에 대하여, 기계적 물성으로서, 인장강도(TS), 항복강도(YS), 연신율(EL), 및 -5℃에서의 저온충격인성을 각각 측정하여 그 결과를 나타낸다.
구분 인장강도
(MPa)		 항복강도
(MPa)		 연신율
(%)		 저온충격인성
(J)
비교예1 555.8 474.3 25 231
비교예2 565.3 447.6 22 231
비교예3 559.7 429.3 24 311
비교예4 560.1 472.1 25 232
실시예1 540.7 474.8 23 387
실시예2 528.3 463.1 27 390
실시예3 545.4 486.3 23 375
실시예4 535.9 472.7 22 387
표 4를 참조하면, 비교예들과 비교하면, 실시예들은 구리와 니켈을 포함하지 않았음에도 인장강도, 항복강도, 및 연신율이 거의 동등한 수준으로 나타났다. 또한, -5℃에서의 저온충격인성은 실시예가 비교예에 비하여 높게 나타났다.
따라서, 일반적인 후판에 비하여, 본 발명의 기술적 사상에 따른 후판은 구리와 니켈을 포함하지 않고, 또한 니오븀의 함량을 감소시킨 반면, 재가열온도를 상승시켜 니오븀의 완전 고용을 구현하여 미세 분산 석출효과를 극대화하여 강도를 확보하고, 또한 연간압연을 종료한 후 수냉의 냉각을 550℃ ~ 650℃의 냉각정지온도에서 정지시킴으로써 저온상을 형성시켜 강도를 확보할 수 있다. 또한, 이러한 방법에 의하여 저온충격인성의 향상을 구현할 수 있다.
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 (10)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    0.30 ~ 0.34 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가지는,
    (여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15 임)
    후판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후판은,
    0.14 ~ 0.17 미만 범위의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가지는,
    (여기에서, Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] 임)
    후판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 후판은,
    인장강도(TS): 500 MPa ~ 570 MPa, 항복강도(YS): 400 MPa ~ 500 MPa, 연신율(EL): 20% ~ 30%, -5℃ 에서의 저온충격인성: 100 J ~ 400 J 을 만족하는,
    후판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 후판은,
    -5℃ 에서의 저온충격인성: 320 J ~ 400 J 을 만족하는,
    후판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 후판은,
    침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지고,
    상기 베이나이트 페라이트의 분율은 0% 초과 ~ 10% 이고,
    상기 침상형 페라이트의 분율은 10% ~ 20% 이고,
    상기 다각형 페라이트의 분율은 나머지 분율인,
    후판.
  6. 중량%로, 탄소(C): 0.07% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.2% ~ 0.4%, 망간(Mn): 1.4% ~ 1.6%, 알루미늄(Al): 0.015% ~ 0.055%, 니오븀(Nb): 0.02% ~ 0.03%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.02%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,150℃ ~ 1,200℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강재를 810℃ ~ 860℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연된 강재를 550℃ ~ 650℃의 냉각정지온도로 1차 냉각하는 단계; 및
    상기 1차 냉각된 강재를 0℃ ~ 40℃로 2차 냉각하는 단계를 포함하는,
    후판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 1차 냉각하는 단계는, 5℃/초 ~ 20℃/초의 냉각속도로 수행하는,
    후판의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 2차 냉각하는 단계는, 0.3℃/초 ~ 5℃/초의 냉각속도로 수행하는,
    후판의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 강재는,
    0.30 ~ 0.34 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가지고,
    0.14 ~ 0.17 미만 범위의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가지는,
    (여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15 임)
    (여기에서, Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] 임)
    후판의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 후판의 제조방법에 의하여 제조된 후판은,
    인장강도(TS): 500 MPa ~ 570 MPa, 항복강도(YS): 400 MPa ~ 500 MPa, 연신율(EL): 20% ~ 30%, -5℃ 에서의 저온충격인성: 100 J ~ 400 J 을 만족하고,
    침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지고,
    상기 베이나이트 페라이트의 분율은 0% 초과 ~ 10% 이고,
    상기 침상형 페라이트의 분율은 10% ~ 20% 이고,
    상기 다각형 페라이트의 분율은 나머지 분율인,
    후판의 제조방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100135245A (ko) 2008-03-31 2010-12-24 로베르트 보쉬 게엠베하 시동 장치
KR20130058074A (ko) * 2011-08-23 2013-06-03 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 후육 전봉 강관 및 그의 제조 방법
KR20150002871A (ko) * 2012-09-27 2015-01-07 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 전봉 용접 강관
JP2019044219A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 新日鐵住金株式会社 熱延鋼板およびスプライン軸受ならびにそれらの製造方法
KR20190104077A (ko) * 2017-10-03 2019-09-05 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 강판 및 강판의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100135245A (ko) 2008-03-31 2010-12-24 로베르트 보쉬 게엠베하 시동 장치
KR20130058074A (ko) * 2011-08-23 2013-06-03 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 후육 전봉 강관 및 그의 제조 방법
KR20150002871A (ko) * 2012-09-27 2015-01-07 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 전봉 용접 강관
JP2019044219A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 新日鐵住金株式会社 熱延鋼板およびスプライン軸受ならびにそれらの製造方法
KR20190104077A (ko) * 2017-10-03 2019-09-05 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 강판 및 강판의 제조 방법

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