KR20220134014A - EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding and manufacturing method thereof - Google Patents

EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding and manufacturing method thereof Download PDF

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KR20220134014A
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바오샨 아이론 앤 스틸 유한공사
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Abstract

C 0.06~0.12%, Si 0.02~0.06%, Mn 0.7~1.2%, Ti 0.006~0.012%, Al 0.002~0.010%, Cr 0.30~0.50%, Mo 0.3~0.4%, V 0.03~0.04%, N 0.0020~0.0030%, S 0.002~0.010%, P≤0.008% 및 잔여의 Fe와 불가피한 불순물의 중량 조성을 갖는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트로서, 상기 스틸 플레이트에서 Ti-함유 산화물 입자의 평균 크기는 2 ㎛ ~ 3 ㎛이고 밀도는 mm2당 50개 이상의 입자의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트 및 제조방법이 개시된다. 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트는 항복 강도 EH가 550 MPa 이상, 인장 강도가 670 MPa 이상, -40℃에서의 기본 원료의 샤르피 충격 가공(단일값)이 180J 이상, 용접열 입력이 50 kj/cm, 100 kj/cm 및 150 kj/cm일 때, -40℃에서의 열영향부의 샤르피 충격 가공(단일값)이 80 J 이상이다.C 0.06~0.12%, Si 0.02~0.06%, Mn 0.7~1.2%, Ti 0.006~0.012%, Al 0.002~0.010%, Cr 0.30~0.50%, Mo 0.3~0.4%, V 0.03~0.04%, N 0.0020 An EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding having a weight composition of ~0.0030%, S 0.002~0.010%, P≤0.008% and residual Fe and unavoidable impurities, wherein the steel plate contains Ti-containing oxides. Disclosed are an EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding, characterized in that the particles have an average size of 2 μm to 3 μm and a density of 50 or more particles per mm 2 and a manufacturing method. Quenched and tempered marine steel plate has a yield strength EH of 550 MPa or more, a tensile strength of 670 MPa or more, a Charpy impact processing (single value) of the basic raw material at -40°C of 180J or more, and a welding heat input of 50 kj/cm , 100 kj/cm and 150 kj/cm, the Charpy impact processing (single value) of the heat-affected zone at -40°C is 80 J or more.

Description

고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트 및 그 제조방법EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding and manufacturing method thereof

본 발명은 해양 공학용 스틸에 관한 것으로, 상세하게는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to steel for marine engineering, and more particularly, to an EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding, and a method for manufacturing the same.

근해 석유 및 가스는 오늘날 세계에서 중요한 에너지원이다. 전세계 석유 및 가스의 탐사 및 활용 기술의 발전으로 잭업 시추 플랫폼(jack-up drilling platforms), 반잠수식 시추 플랫폼(semi-submersible drilling platforms) 및 시추선과 같은 해양 석유 및 가스 엔지니어링 장비에 대한 수요가 증가하고 있다. 스틸의 강도 등급, 인성 등급, 두께, 치수 정확도 및 용접 성능은 해양 석유 및 가스 엔지니어링 장비의 제조 요구 사항을 충족하기 위해 지속적으로 개선되어야 한다.Offshore oil and gas is an important energy source in today's world. Advances in the exploration and utilization of oil and gas worldwide have increased the demand for offshore oil and gas engineering equipment such as jack-up drilling platforms, semi-submersible drilling platforms and rigs. are doing The strength grade, toughness grade, thickness, dimensional accuracy and welding performance of steel must be continuously improved to meet the manufacturing requirements of offshore oil and gas engineering equipment.

선박용 스틸은 용접 부품이 많기 때문에 일반적으로 열악한 환경에서 사용되며 수명이 길고 용접 성능에 대한 요구 사항이 높다. 고열 입력 용접 기술을 채택함으로써 해양 플랫폼의 제조 주기를 단축하고 제조 비용을 절감할 수 있으며 이는 해양 플랫폼 제조 기술의 향상에 큰 의미가 있다. 그러나 해양 스틸 플레이트는 강도가 높고 합금 함량이 일반 선박용 플레이트에 비해 높기 때문에 해양 스틸 플레이트의 용접이 어렵다. 고열 입력 용접 후 열영향부(heat affected zone)의 냉각 속도가 상대적으로 느려지고 열 영향부의 입자 크기가 급격히 증가하고 미세 구조가 크게 조대화되고 용접 열영향부의 인성이 현저히 감소될 것이다. 기본 원료와 비교하여 열영향부의 인성 손실은 80%까지 높을 수 있다. 용접 열영향부의 폭은 일반적으로 수 밀리미터이지만, 거친 입자의 열영향부의 큰 거칠기 감소는 스틸에 균열을 일으킬 가능성이 매우 높아 해양 플랫폼을 사용할 때 잠재적인 위험을 초래할 수 있다.Because marine steel has many welded parts, it is generally used in harsh environments and has a long service life and high welding performance requirements. By adopting high-temperature input welding technology, the manufacturing cycle of the offshore platform can be shortened and the manufacturing cost can be reduced, which is of great significance to the improvement of the offshore platform manufacturing technology. However, since the marine steel plate has high strength and the alloy content is higher than that of the general marine plate, it is difficult to weld the marine steel plate. After high heat input welding, the cooling rate of the heat affected zone will be relatively slow, the grain size of the heat affected zone will increase rapidly, the microstructure will be greatly coarsened, and the toughness of the weld heat affected zone will be significantly reduced. The loss of toughness in the heat-affected zone compared to the base material can be as high as 80%. Although the weld heat-affected zone width is typically a few millimeters, a large roughness reduction in the coarse grain heat-affected zone is very likely to crack the steel, creating a potential hazard when using offshore platforms.

중국특허 CN106191659A는 고열 입력으로 용접할 수 있는 해양 공학용 스틸을 성공적으로 개발한 "해양 공학용 고열 입력 용접 스틸 플레이트 및 그 제조방법"을 개시하고 있다. 제련 공정의 탈산 공정은 간단하며 페로 규소(ferrosilicon)와 망간이 주로 사용되며 강력한 탈산제가 첨가되지 않는다. 열 입력이 100kj/cm 및 200kj/cm인 용접 시뮬레이션 후 -60℃에서 충격 가공은 90J 이상이다. 그러나, 본 발명에서 스틸 플레이트의 항복 강도는 440~460 MPa이고 인장 강도는 560~580 MPa로, 고강도 선박용 스틸의 고열 입력 용접 문제는 여전히 존재한다.Chinese patent CN106191659A discloses "a high-temperature input welded steel plate for marine engineering and a manufacturing method therefor", which has successfully developed steel for marine engineering that can be welded with high heat input. The deoxidation process of the smelting process is simple, and ferrosilicon and manganese are mainly used, and no strong deoxidizer is added. After welding simulation with heat input of 100kj/cm and 200kj/cm, impact machining at -60℃ is more than 90J. However, in the present invention, the yield strength of the steel plate is 440 to 460 MPa and the tensile strength is 560 to 580 MPa, so the problem of high-temperature input welding of high-strength marine steel still exists.

중국특허 CN201410300713.X는 "고열 입력 용접 550 MPa 등급 스틸 플레이트 및 그 제조방법"을 개시한다. 초저탄소 C, 초저 Si, 고Mn, Nb의 합금 조성을 채용하고, 스틸의 Al 함량은 가능한 한 낮다. 그동안 TMCP 프로세스가 최적화된다. 따라서 항복 강도 465 MPa 이상, 인장 강도 550 MPa~650 MPa, -40℃(단일값)에서의 고열 입력 용접 열영향부(high heat input welding heat affected zones)의 샤르피 충격가공(Charpy impact work) 100 J 이상이 성공적으로 개발되었다. 그러나, 본 발명의 스틸 플레이트의 항복 강도는 550 MPa 미만이고, Ca가 탈산제로 사용되며, 제련 공정이 복잡하다.Chinese patent CN201410300713.X discloses "High heat input welding 550 MPa grade steel plate and manufacturing method thereof". The alloy composition of ultra-low carbon C, ultra-low Si, high Mn, Nb is adopted, and the Al content of the steel is as low as possible. In the meantime, the TMCP process is optimized. Thus, yield strength of 465 MPa or more, tensile strength of 550 MPa to 650 MPa, Charpy impact work of high heat input welding heat affected zones at -40°C (single value) 100 J The above has been successfully developed. However, the yield strength of the steel plate of the present invention is less than 550 MPa, Ca is used as a deoxidizer, and the smelting process is complicated.

본 발명의 목적은 항복 강도(yield strength) EH가 550 MPa 이상, 인장 강도(tensile strength)가 670 MPa 이상, -40℃에서의 기본 원료의 샤르피 충격 가공(Charpy impact work)(단일값)이 180J 이상, 용접열 입력이 50 kj/cm, 100 kj/cm 및 150 kj/cm일 때, -40℃에서의 열영향부(heat affected zone)의 샤르피 충격 가공(단일값)이 80 J 이상인 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is that the yield strength EH is 550 MPa or more, the tensile strength is 670 MPa or more, and the Charpy impact work (single value) of the basic raw material at -40°C is 180J Above, characterized in that when the welding heat input is 50 kj/cm, 100 kj/cm and 150 kj/cm, the Charpy impact processing (single value) of the heat affected zone at -40°C is 80 J or more To provide an EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding, and a method for manufacturing the same.

샤르피 충격 가공은 3개의 테스트 샘플을 취하여 3번 측정하고 3번의 측정에서 얻은 결과의 평균값을 취하여 샘플을 평가하는 방식으로 테스트된다. -40℃에서 기본 원료의 샤르피 충격 가공(단일값)이 180 J 이상이라는 것은 -40℃에서 기본 원료의 샤르피 충격 가공의 3회 측정에서 얻은 각 값이 180 J 이상이라는 것을 의미한다. 용접열 입력(welding heat inputs)이 50 kj/cm, 100 kj/cm 및 150 kj/cm일 때, -40℃에서의 열영향부(heat affected zone)의 샤르피 충격 가공(단일값)이 80 J 이상이라는 것은 용접열 입력이 50 kj/cm인 경우, -40℃에서 열영향부의 샤르피 충격 가공의 3회 측정에서 얻은 각 값이 50 kj/cm이고, 용접열 입력이 100 kj/cm인 경우 -40℃에서 열영향부의 샤르피 충격 가공의 3회 측정에서 얻은 각 값이 100 kj/cm이며, 용접열 입력이 150 kj/cm인 경우 -40℃에서 열영향부의 샤르피 충격 가공의 3회 측정에서 얻은 각 값이 150 kj/cm이다.Charpy impact machining is tested by taking three test samples, measuring three times, and evaluating the samples by taking the average of the results obtained from the three measurements. The Charpy impact processing (single value) of 180 J or more of the basic raw material at -40°C means that each value obtained from three measurements of the Charpy impact processing of the basic raw material at -40°C is 180 J or more. When the welding heat inputs are 50 kj/cm, 100 kj/cm and 150 kj/cm, the Charpy impact machining (single value) of the heat affected zone at -40°C is 80 J The above means that when the welding heat input is 50 kj/cm, each value obtained from three measurements of Charpy impact processing of the heat-affected zone at -40°C is 50 kj/cm, and when the welding heat input is 100 kj/cm - Each value obtained from three measurements of Charpy impact machining of a heat-affected zone at 40 °C is 100 kj/cm, and when the welding heat input is 150 kj/cm, obtained from three measurements of Charpy impact machining of a heat-affected zone at -40 °C Each value is 150 kj/cm.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결방안을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the following technical solutions.

합금 조성 설계를 최적화함으로써, 스틸 플레이트의 합금 조성이 본 발명의 범위 내에 있고, 스틸 플레이트가 충분한 강도, 인성 및 적절한 기본 원료 미세 구조를 갖는 것을 보장할 수 있다. 한편, 탈산제의 종류 및 첨가 순서를 최적화하고 용강 내 O 함량 및 다양한 탈산제의 첨가 비율을 제어함으로써 적절한 조성 및 크기의 Ti 함유 산화물을 스틸 플레이트에 형성할 수 있다. 고열 입력 용접 열영향부의 구조는 적절한 Ti 함유 산화물에 의해 최적화될 수 있다. 따라서, EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 저온 충격 성능을 얻을 수 있으며, 여기서 EH 550 MPa 등급은 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 항복 강도 EH가 550 MPa 이상인 것을 의미한다.By optimizing the alloy composition design, it can be ensured that the alloy composition of the steel plate is within the scope of the present invention, and that the steel plate has sufficient strength, toughness and appropriate basic raw material microstructure. Meanwhile, Ti-containing oxides of appropriate composition and size can be formed on the steel plate by optimizing the type and order of addition of the deoxidizer and controlling the O content in the molten steel and the addition ratio of various deoxidizers. The structure of the high heat input weld heat affected zone can be optimized with a suitable Ti-containing oxide. Therefore, the low-temperature impact performance of EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate can be obtained, where EH 550 MPa grade means that the yield strength EH of the quenched and tempered marine steel plate is 550 MPa or more.

구체적으로, C 0.06~0.12%, Si 0.02~0.06%, Mn 0.7~1.2%, Ti 0.006~0.012%, Al 0.002~0.010%, Cr 0.30~0.50%, Mo 0.3~0.4%, V 0.03~0.04%, N 0.0020~0.0030%, S 0.002~0.010%, P≤0.008% 및 잔여의 Fe와 불가피한 불순물의 중량 조성을 갖는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트로서, 여기서, 상기 스틸 플레이트에서 Ti-함유 산화물 입자의 평균 크기는 2 ㎛ ~ 3 ㎛이고 밀도는 mm2당 50개 이상의 입자의 밀도를 갖는다.Specifically, C 0.06~0.12%, Si 0.02~0.06%, Mn 0.7~1.2%, Ti 0.006~0.012%, Al 0.002~0.010%, Cr 0.30~0.50%, Mo 0.3~0.4%, V 0.03~0.04% An EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding having a weight composition of , N 0.0020 to 0.0030%, S 0.002 to 0.010%, P≤0.008% and residual Fe and unavoidable impurities, wherein the steel plate The average size of Ti-containing oxide particles in , 2 μm to 3 μm, and a density of 50 or more particles per mm 2 .

또한, 상기 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트는 Cu≤0.3중량%, Ni≤1.9중량% 또는 B≤0.0015중량% 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.In addition, the quenched and tempered marine steel plate contains at least one selected from Cu≤0.3% by weight, Ni≤1.9% by weight, or B≤0.0015% by weight.

바람직하게는, 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트에서 [Ti]/[Al] = 2~3이다.Preferably, [Ti]/[Al] = 2-3 in the quenched and tempered marine steel plate.

담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 열간 압연 기본 원료의 미세 구조는 스틸의 충분한 강도와 조도를 보장하기 위해 템퍼링된 마르텐사이트(martensite)이다.The microstructure of the hot-rolled basic raw material of quenched and tempered marine steel plate is martensite tempered to ensure sufficient strength and roughness of the steel.

본 발명의 스틸 플레이트의 조성 설계에서:In the composition design of the steel plate of the present invention:

C는 해양 스틸 플레이트에서 중요한 원소이다. 스틸 플레이트의 C 함량 증가는 해양 스틸 플레이트의 강도 증가 및 원가 절감으로 이어지므로 본 발명에서는 C 함량을 0.06% 이상으로 한다. 한편, C 함량이 증가하면 해양 스틸 플레이트의 저온 인성 및 용접성이 감소한다. 따라서, C 함량은 0.12% 이하이다. 원하는 효과를 얻기 위해서는 본 발명에서 C 함량은 0.06~0.12%, 바람직하게는 0.06~0.09%이다.C is an important element in marine steel plates. Since the increase in the C content of the steel plate leads to an increase in strength and cost reduction of the offshore steel plate, the C content is set to 0.06% or more in the present invention. On the other hand, when the C content increases, the low-temperature toughness and weldability of the marine steel plate decrease. Therefore, the C content is 0.12% or less. In order to obtain the desired effect, the C content in the present invention is 0.06 to 0.12%, preferably 0.06 to 0.09%.

Si는 페라이트 및 오스테나이트에 용해되어 스틸 플레이트의 경도 및 강도를 향상시킬 수 있으며, Si 원소는 제련 공정에서 중요한 탈산제이다. 그러나 Si의 함량이 너무 높으면 스틸 플레이트의 가소성 및 인성이 현저히 저하되고 고열 입력 용접 공정에서 M-A 아일랜드(M-A islands)(마르텐사이트-오스테나이트 아일랜드(martensite-austenite islands))의 형성이 촉진되어 그 결과 고열 입력 용접 열영향부의 저온 인성이 크게 저하된다. 본 발명에서는 낮은 Si 함량을 채용하며, Si 함량은 0.02~0.06%, 바람직하게는 0.02~0.04%이다.Si can be dissolved in ferrite and austenite to improve the hardness and strength of the steel plate, and Si element is an important deoxidizer in the smelting process. However, if the content of Si is too high, the plasticity and toughness of the steel plate are significantly deteriorated, and the formation of M-A islands (martensite-austenite islands) in the high-temperature input welding process is promoted, resulting in high heat The low-temperature toughness of the input weld heat-affected zone is greatly reduced. In the present invention, a low Si content is employed, and the Si content is 0.02 to 0.06%, preferably 0.02 to 0.04%.

Mn은 제련 과정에서 중요한 탈산제로 스틸에서 S와 결합하여 MnS를 형성하여 스틸에서 S의 유해한 영향을 제거한다. MnS는 고열 입력 용접 열영향부에서 미세한 라스 베이나이트(lath bainite) 형성에 중요한 역할을 하므로 Mn의 하한은 0.7%이다. Mn 함량이 너무 높으면 해양 스틸 플레이트의 템퍼링 취화에 대한 민감성이 증가하므로 Mn 함량의 상한은 1.2%이다. 따라서, 본 발명에서 Mn의 함량은 0.7~1.2%, 바람직하게는 0.8~1.0%이다.Mn is an important deoxidizer in the smelting process, combining with S in the steel to form MnS, eliminating the harmful effects of S in the steel. Since MnS plays an important role in the formation of fine lath bainite in the heat-affected zone of high heat input welding, the lower limit of Mn is 0.7%. If the Mn content is too high, the susceptibility of the marine steel plate to tempering embrittlement increases, so the upper limit of the Mn content is 1.2%. Therefore, the content of Mn in the present invention is 0.7 to 1.2%, preferably 0.8 to 1.0%.

Ti는 N, O와 결합하여 Ti 함유 산화물 및 질화물을 형성할 수 있다. 이러한 Ti 함유 산화물 및 질화물은 적절한 크기를 가질 때 고열 입력 용접 열영향부에서 미세한 라스 베이나이트의 형성을 촉진하여 해양 스틸 플레이트의 저온 인성을 향상시킬 수 있다. Ti 함유량은 0.006% 이상이다. 그러나 Ti 함량이 너무 높으면 TiC가 형성되어 기본 원료 및 열영향부의 저온 인성이 감소한다. 스틸의 높은 Ti 함량은 조대한 TiN의 형성을 촉진하여 스틸에 균열을 일으킨다. 따라서 Ti 함량의 상한은 0.012%이다. 본 발명에서 Ti의 함량은 0.006~0.012%, 바람직하게는 0.006~0.009%이다.Ti can combine with N and O to form Ti-containing oxides and nitrides. When these Ti-containing oxides and nitrides have an appropriate size, they can promote the formation of fine las bainite in the high-heat input welding heat-affected zone, thereby improving the low-temperature toughness of the marine steel plate. Ti content is 0.006% or more. However, if the Ti content is too high, TiC is formed, which reduces the low-temperature toughness of the basic raw material and the heat-affected zone. The high Ti content of the steel promotes the formation of coarse TiN, which causes cracks in the steel. Therefore, the upper limit of the Ti content is 0.012%. The content of Ti in the present invention is 0.006 to 0.012%, preferably 0.006 to 0.009%.

Al은 제련 공정에서 가장 중요한 탈산원소이다. Al 함량이 너무 높으면 클러스터 알루미나가 쉽게 형성되어 용강의 순도가 낮아진다. Al 함량이 너무 낮으면 용강 내 유리 O의 함량을 잘 제어할 수 없다. 또한, Al은 정련하는 역할을 하므로 스틸 중의 Al 함량은 0.002~0.010%, 바람직하게는 0.005~0.006%이다.Al is the most important deoxidizing element in the smelting process. If the Al content is too high, cluster alumina is easily formed, which lowers the purity of the molten steel. If the Al content is too low, the content of free O in the molten steel cannot be well controlled. In addition, since Al plays a refining role, the Al content in the steel is 0.002 to 0.010%, preferably 0.005 to 0.006%.

Cr은 스틸 플레이트의 경화성(hardenability)을 높일 수 있으며, 스틸의 2차 경화에 효과적이다. 담금질 및 템퍼링 공정에서 Cr은 담금질 및 템퍼링 후 경화성을 향상시키고 스틸 플레이트를 더 나은 기계적 특성을 나타내도록 할 수 있다. Cr 함유량의 하한은 0.30%이다. 그러나 Cr 함량이 증가하면 고온 템퍼링 취성(high temperature tempering brittleness) 경향이 증가하므로 Cr 함량의 상한은 0.50%이다. 원하는 효과를 얻기 위하여 본 발명에서 Cr 함량은 0.30~0.50%, 바람직하게는 0.35~0.50%이다.Cr can increase the hardenability of the steel plate, and is effective for secondary hardening of steel. In the quenching and tempering process, Cr can improve the hardenability after quenching and tempering and make the steel plate exhibit better mechanical properties. The lower limit of the Cr content is 0.30%. However, as the Cr content increases, the tendency of high temperature tempering brittleness increases, so the upper limit of the Cr content is 0.50%. In order to obtain the desired effect, the Cr content in the present invention is 0.30 to 0.50%, preferably 0.35 to 0.50%.

Mo는 해양 스틸 플레이트의 경화성을 향상시키고 템퍼 취성을 방지할 수 있다. 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트에서 Mo는 스틸 플레이트를 경화시키고 스틸 플레이트의 템퍼링 저항 또는 템퍼링 안정성을 향상시키고 잔류 응력을 효과적으로 제거하고 가소성을 향상시킬 수 있다. 따라서 Mo 함유량의 하한은 0.3%이다. Mo 함량이 너무 높으면 스틸 플레이트의 탄소 당량이 많이 증가하여 스틸 플레이트의 용접 성능에 불리하므로 Mo 함량의 상한은 0.4%이다.Mo can improve the hardenability of marine steel plates and prevent temper brittleness. In quenched and tempered marine steel plate, Mo can harden the steel plate, improve the tempering resistance or tempering stability of the steel plate, effectively remove the residual stress and improve the plasticity. Therefore, the lower limit of the Mo content is 0.3%. If the Mo content is too high, the carbon equivalent of the steel plate increases significantly, which is detrimental to the welding performance of the steel plate, so the upper limit of the Mo content is 0.4%.

V는 스틸 플레이트의 구조와 입자를 미세화할 수 있다. 담금질 및 템퍼링된 스틸 플레이트에서 V는 스틸 플레이트의 강도 및 항복비를 향상시키고 입자를 미세화하며 과열 감도(overheating sensitivity)를 감소시키고 템퍼링 안정성을 증가시킬 수 있으므로 V 함량의 하한은 0.03%이다. V 함량이 너무 높으면 과잉 VC가 형성되므로 V 함량의 상한은 0.04%이다.V can refine the structure and grain of the steel plate. In the quenched and tempered steel plate, V can improve the strength and yield ratio of the steel plate, refine the grain, reduce overheating sensitivity, and increase tempering stability, so the lower limit of the V content is 0.03%. If the V content is too high, excess VC is formed, so the upper limit of the V content is 0.04%.

S는 Mn과 결합하여 스틸 플레이트에서 MnS를 형성한다. MnS는 스틸 플레이트의 Ti 함유 산화물에 침전되어 미세한 라스 베이나이트의 형성을 촉진한다. 따라서, S 함유량의 하한은 0.002%이다. S 함량이 너무 높으면 S가 슬래브 중앙에 편석되어 두꺼운 플레이트의 Z 방향 특성에 영향을 미친다. 따라서, S 함량의 상한은 0.010%이다.S combines with Mn to form MnS in the steel plate. MnS precipitates on the Ti-containing oxides in the steel plate, promoting the formation of fine las bainite. Therefore, the lower limit of the S content is 0.002%. If the S content is too high, S will segregate in the center of the slab, affecting the Z-direction properties of the thick plate. Therefore, the upper limit of the S content is 0.010%.

P는 강한 고용 강화 효과(solid solution strengthening effect)를 나타내어 스틸 플레이트의 강도 및 경도 향상에 유리하다. 그러나 P는 스틸 플레이트의 저온 인성을 급격히 감소시키므로 P 함량의 상한은 0.008%이다.P exhibits a strong solid solution strengthening effect, which is advantageous for improving the strength and hardness of the steel plate. However, since P sharply reduces the low-temperature toughness of the steel plate, the upper limit of the P content is 0.008%.

N 함량이 높으면 담금질 중에 페라이트에서 N이 석출되어 강도와 경도가 증가하고 스틸 플레이트의 가소성과 인성이 감소한다. 따라서 N의 함량은 0.0020~0.0030%이다.When the N content is high, N is precipitated from the ferrite during quenching, which increases the strength and hardness, and decreases the plasticity and toughness of the steel plate. Therefore, the content of N is 0.0020 to 0.0030%.

Cu는 스틸 플레이트의 강도 및 항복비를 향상시킬 수 있으며 용접성에 악영향을 미치지 않는다. 그러나 과도한 Cu가 존재하면 열간 취성이 발생하므로 Cu 함량의 상한은 0.3%이다.Cu can improve the strength and yield ratio of the steel plate, and does not adversely affect weldability. However, the upper limit of the Cu content is 0.3% because hot embrittlement occurs when excessive Cu is present.

Ni는 페라이트를 강화하고 펄라이트를 미세화할 수 있으며 인성을 감소시키지 않고 강도를 높일 수 있다. 그러나 Ni는 고가의 원소이기 때문에 Ni 함량의 상한선은 비용을 고려하여 1.9%이다.Ni can strengthen ferrite, refine pearlite, and increase strength without reducing toughness. However, since Ni is an expensive element, the upper limit of the Ni content is 1.9% in consideration of cost.

B의 주요 기능은 스틸의 경화성을 증가시켜 다른 고가 요소를 절약하고 비용을 줄이는 것이다. B는 템퍼 취성을 촉진하는 효과가 있으므로 B 함유량의 상한을 0.0015%로 한다. 기대되는 효과를 얻기 위해서는 본 발명에서 B의 함량은 0.0015% 이하, 바람직하게는 0.0010% 이하이다.The main function of B is to increase the hardenability of the steel, thereby saving other expensive elements and reducing costs. Since B has an effect of promoting temper brittleness, the upper limit of the B content is set to 0.0015%. In order to obtain the expected effect, the content of B in the present invention is 0.0015% or less, preferably 0.0010% or less.

본 발명의 조성 설계에서 Si, Al 및 Ti의 함량은 본 발명의 범위 내에서 제어되어야 하는데, 이들 세 원소는 모두 탈산 원소이기 때문에 이들 원소의 상이한 조합은 스틸에서 형성되는 산화물의 종류에 큰 영향을 미칠 것이다. Al 함량이 낮고 Si 함량이 높으면 스틸 플레이트에 다량의 Si 함유 산화물이 형성된다. 이러한 산화물은 스틸 플레이트에서 사슬 모양으로 쉽게 형성되어 충격 인성을 많이 감소시킨다. 한편, 높은 Si 함량은 스틸 플레이트에 취성상(brittle phase) M-A 섬(마르텐사이트-오스테나이트 섬)의 형성을 촉진하고 국부 인성을 감소시킨다. Al 함량이 높으면 대형 Al2O3 산화물이 형성된다. 이러한 경질 산화물은 스틸 플레이트의 크랙의 원인이 되어 충격 과정에서 크랙의 양을 증가시키고 충격 거칠기를 감소시킨다. Ti의 함량이 너무 높으면 TiC의 형성을 촉진한다. TiC는 국부적인 취성 영역을 생성하여 충격 인성을 감소시킨다. 한편, Ti 함량은 너무 낮을 수 없다. Ti 함량이 낮으면 스틸 플레이트의 산소 함량을 적절한 수준으로 낮출 수 없다. 스틸 플레이트의 O 함량이 너무 높으면 스틸 플레이트에 형성되는 산화물이 증가하여 충격 인성이 감소한다.In the composition design of the present invention, the content of Si, Al and Ti should be controlled within the scope of the present invention, since these three elements are all deoxidizing elements, different combinations of these elements have a great effect on the kind of oxides formed in the steel. will go crazy When the Al content is low and the Si content is high, a large amount of Si-containing oxide is formed in the steel plate. These oxides easily form chains in the steel plate, greatly reducing the impact toughness. On the other hand, the high Si content promotes the formation of brittle phase MA islands (martensite-austenite islands) in the steel plate and reduces the local toughness. High Al content leads to the formation of large Al 2 O 3 oxides. These hard oxides cause cracks in the steel plate, increasing the amount of cracks in the impact process and reducing the impact roughness. If the content of Ti is too high, the formation of TiC is promoted. TiC reduces impact toughness by creating localized brittle regions. On the other hand, the Ti content cannot be too low. If the Ti content is low, the oxygen content of the steel plate cannot be reduced to an appropriate level. If the O content of the steel plate is too high, the oxides formed on the steel plate increase and the impact toughness decreases.

Ti 함량은 Si 함량 제어를 전제로 제어된다. 스틸 플레이트에 Al2O3-Ti3O5-MnS계 산화물을 형성하기 위해서는 스틸 플레이트에 함유된 Ti와 Al의 함량이 [Ti]/[Al] = 2~3을 만족해야 한다. 중량 백분율비 [Ti]/[Al]이 2 미만인 경우, 다량의 고립된 Al2O3가 용강에 형성될 것이다. 분리된 Al2O3는 MnS의 침전을 촉진하고 Al2O3-MnS 산화물을 생성하는 침전 코어 역할을 한다. 그러나 이러한 산화물은 표면에 MnS 침전이 있지만 산화물 주변의 매트릭스에 망간 부족 영역(manganese-poor zone)이 형성되지 않아 미세 라스 베이나이트의 형성을 촉진하는 석출 코어 역할을 할 수 없다. 열영향부의 라스 베이나이트는 유도할 수 없다. 중량 백분율비 [Ti]/[Al]이 3.0보다 크면, TiC가 형성될 때 큰 크기의 TiN도 형성된다. 이러한 큰 크기의 TiN은 용강에 석출되어 쉽게 균열이 형성된다. 한편, Ti/N 비가 2.0~3.0의 범위가 아닐 경우, Al2O3-Ti3O5-MnS계 산화물의 생성량이 충분하지 않아 미세한 라스 베이나이트를 형성하지 못하여 열영향부의 저온 인성은 개선될 수 없다.The Ti content is controlled on the premise of controlling the Si content. In order to form an Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS-based oxide on a steel plate, the content of Ti and Al in the steel plate must satisfy [Ti]/[Al] = 2-3. When the weight percentage ratio [Ti]/[Al] is less than 2, a large amount of isolated Al 2 O 3 will be formed in the molten steel. The separated Al 2 O 3 serves as a precipitation core that promotes the precipitation of MnS and generates Al 2 O 3 -MnS oxide. However, although these oxides have MnS precipitation on the surface, a manganese-poor zone is not formed in the matrix around the oxide, so they cannot serve as a precipitation core that promotes the formation of fine las bainite. Las bainite in the heat-affected zone cannot be induced. When the weight percentage ratio [Ti]/[Al] is greater than 3.0, TiN of a large size is also formed when TiC is formed. TiN of such a large size is precipitated in the molten steel and cracks are easily formed. On the other hand, when the Ti/N ratio is not in the range of 2.0 to 3.0, the amount of Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS-based oxide is not sufficient to form fine las bainite, so the low-temperature toughness of the heat-affected zone may be improved. can't

본 발명의 고열 입력 용접용 EH 550 MPa급 담금질 및 템퍼링 해양 스틸 플레이트의 제조방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.The manufacturing method of the EH 550 MPa grade quenching and tempering marine steel plate for high heat input welding of the present invention includes the following steps.

본 발명의 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 제조방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.The manufacturing method of the EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding of the present invention includes the following steps.

1) 제련, 정제 및 주조 단계, 여기서1) smelting, refining and casting steps, wherein

상기 언급된 조성물에 따라 제련 및 정제하고, 플레이트 빌렛으로 연속 주조하는 단계; 여기서smelting and refining according to the above-mentioned composition and continuously casting into plate billets; here

용강(molten steel)의 탈산 공정에서 탈산제(deoxidizers)가 첨가되고 탈산제의 종류와 첨가 순서는 Si->Mn→Al→Ti이며;In the deoxidation process of molten steel, deoxidizers are added, and the type and order of the deoxidizer is Si->Mn→Al→Ti;

Fe2O3 분말과 Al은 상기 용강에 Ti를 첨가하기 전에 원래의 O 함량을 정밀하게 제어하기 위해 퍼니스에 첨가되고; Fe2O3의 양은 Ti를 첨가하여 탈산 공정을 계속할 때 용강의 O 함량을 0.0040~0.01 wt%로 유지할 수 있으며; 여기서Fe 2 O 3 powder and Al are added to the furnace to precisely control the original O content before adding Ti to the molten steel; The amount of Fe 2 O 3 can maintain the O content of the molten steel at 0.0040 to 0.01 wt% when the deoxidation process is continued by adding Ti; here

상기 스틸 플레이트 내의 Ti-함유 산화물 입자는 평균 크기가 2㎛~3㎛이고 밀도가 mm2당 50개 이상의 입자이고;Ti-containing oxide particles in the steel plate have an average size of 2 μm to 3 μm and a density of 50 or more particles per mm 2 ;

2) 압연 단계, 여기서2) rolling step, where

상기 플레이트 빌렛은 1100~1200℃로 가열되고 적어도 250분 동안 유지되며; 조압연(rough rolling)의 시작 온도는 1000~1100℃이고 누적 압하율(accumulated reduction rate)은 30% 초과이며; 마무리 압연의 시작 온도는 800~900℃이고 누적 압하율은 30% 초과이다. 선택적으로 유지 시간은 260~280분이다. 유지 시간이 너무 짧으면 강괴(steel ingot)의 온도가 고르지 않고 강괴의 내부 온도가 요구 사항을 충족하지 못한다. 긴 유지 시간은 에너지 낭비로 이어진다.the plate billet is heated to 1100-1200° C. and held for at least 250 minutes; The starting temperature of rough rolling is 1000-1100°C and the accumulated reduction rate is more than 30%; The starting temperature of finish rolling is 800-900°C, and the cumulative rolling reduction is more than 30%. Optionally, the holding time is 260-280 minutes. If the holding time is too short, the temperature of the steel ingot will be uneven, and the internal temperature of the steel ingot will not meet the requirements. Long holding times lead to energy wastage.

3) 담금질 및 템퍼링 열처리 단계,3) quenching and tempering heat treatment steps;

공기에 의해 실온으로 냉각된 후, 압연된 스틸 플레이트는 40~50분의 1차 유지 시간 동안 910~930℃로 1차 가열을 수행하고; 퍼니스에서 나와 실온으로 담금질된 후, 상기 압연된 스틸 플레이트는 115~130분의 2차 유지 시간 동안 650~680℃로 2차 가열을 수행하고; 그런 다음 상기 스틸 플레이트는 퍼니스에서 나오고 실온으로 공랭시킨다.After being cooled to room temperature by air, the rolled steel plate is subjected to primary heating to 910 to 930° C. for a primary holding time of 40 to 50 minutes; After exiting the furnace and quenching to room temperature, the rolled steel plate is subjected to secondary heating to 650 to 680° C. for a secondary holding time of 115 to 130 minutes; The steel plate is then removed from the furnace and air cooled to room temperature.

본 발명의 제조방법에 있어서 탈산제는 Si→Mn→Al→Ti의 순으로 첨가하여야 하며, Ti는 용강의 산소함량이 적당할 때 첨가하여야 한다. 탈산 과정에서 스틸 플레이트의 유리 산소 함량을 줄이기 위해 Si와 Mn이 먼저 첨가된다. Si 및 Mn의 탈산 생성물은 주로 융점이 낮은 산화물이다. 낮은 융점을 갖는 산화물은 제거될 슬래그에 부유하여 용해되며, 이는 용강의 산화물량을 증가시키지 않고도 용강 내의 유리 산소 함량을 현저히 감소시킬 수 있다. 그 후 Al은 탈산에 사용된다. Al은 강한 탈산 효과를 나타내어 용강 내 유리 산소 함량을 낮은 수준으로 제어할 수 있다. 마지막으로, 산화물의 형성을 제어하기 위해 Ti를 추가한다. Ti를 첨가한 후, 일부 유리 산소가 Ti에 결합하여 Ti 산화물을 형성하고, 일부 Ti와 알루미나가 함께 결합되어 Al2O3-Ti3O5 복합 산화물을 형성하고, 일부 과잉 Ti는 스틸 플레이트에 용해되어 유리 티타늄을 형성한다. 본 발명의 산화물 조절 공정의 핵심은 Ti를 첨가하기 전의 산소 함량을 Al을 첨가하여 적절한 범위로 조절하여 스틸 플레이트 내 산소 함량 조건에서 발생하는 산화물이 고열 입력 용접 후 열영향부의 구조의 형성을 유도하는 역할을 하여 열영향부에 미세한 라스 베이나이트 구조의 형성을 유도하여 고열 입력 용접 열영향부의 저온 인성을 향상시킨다.In the manufacturing method of the present invention, the deoxidizer should be added in the order of Si→Mn→Al→Ti, and Ti should be added when the oxygen content of the molten steel is appropriate. In the deoxidation process, Si and Mn are first added to reduce the free oxygen content of the steel plate. The deoxidation products of Si and Mn are mainly oxides with low melting points. The oxide having a low melting point floats and dissolves in the slag to be removed, which can significantly reduce the free oxygen content in the molten steel without increasing the oxide amount of the molten steel. Al is then used for deoxidation. Al exhibits a strong deoxidation effect, so that the free oxygen content in the molten steel can be controlled to a low level. Finally, Ti is added to control the formation of oxides. After adding Ti, some free oxygen binds to Ti to form Ti oxide, some Ti and alumina bond together to form Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 composite oxide, and some excess Ti to the steel plate It melts to form free titanium. The core of the oxide control process of the present invention is to control the oxygen content before adding Ti to an appropriate range by adding Al, so that the oxide generated under the oxygen content condition in the steel plate induces the formation of the structure of the heat affected zone after high heat input welding. It plays a role and induces the formation of a fine las bainite structure in the heat-affected zone, thereby improving the low-temperature toughness of the high-heat input welding heat-affected zone.

스틸 플레이트의 Al 함량은 0.002~0.010%로 조절되어야 한다. Al 함량이 높으면 클러스터 알루미나가 형성되어 용강의 순도에 영향을 미친다. 낮은 Al 함량은 용강의 자유 O 함량을 잘 제어할 수 없다.The Al content of the steel plate should be adjusted to 0.002~0.010%. If the Al content is high, cluster alumina is formed, which affects the purity of the molten steel. The low Al content cannot control the free O content of the molten steel well.

스틸 플레이트의 [Ti]/[Al]은 적절한 값으로 조절되어야 한다. [Ti]/[Al]의 값이 너무 크면 용강에 5㎛ 초과의 Ti 산화물이 형성되어 저온 조도에 영향을 미친다. [Ti]/[Al]의 값이 너무 작으면 용강 내 Al2O3의 크기와 양이 현저히 증가하여 Ti 함유 산화물 Al2O3-Ti3O5-MnS가 용강 내에서 충분히 형성될 수 없다. 따라서 [Ti]/[Al]은 2~3으로 조절되어야 한다.[Ti]/[Al] of the steel plate should be adjusted to an appropriate value. If the value of [Ti]/[Al] is too large, Ti oxide of more than 5 μm is formed in the molten steel and affects the low-temperature roughness. If the value of [Ti]/[Al] is too small, the size and amount of Al 2 O 3 in the molten steel significantly increases, so that the Ti-containing oxide Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS cannot be sufficiently formed in the molten steel. . Therefore, [Ti]/[Al] should be adjusted to 2-3.

용강 내 산소 함량이 0.0040% 미만인 경우 용강 내 Ti 함유 산화물이 충분히 형성되지 않고, 용강의 온도가 높을수록 Ti가 스틸 플레이트 내의 N과 결합하여 큰 크기의 TiN 석출물을 형성한다. 이러한 종류의 산화물은 고열 입력 용접 열영향부에서 미세한 라스 베이나이트의 형성을 유도하는 역할을 할 수 없다. 용강 내 O의 함량이 0.01%보다 크면 5㎛보다 큰 크기의 산화물이 더 많고 2~3㎛ 크기의 산화물이 적다. 큰 크기의 산화물은 충격을 받았을 때 균열의 원인이 된다. 특정 크기의 산화물 밀도가 낮으면 열영향부의 구조를 완전히 바꾸거나 저온 인성을 향상시킬 수 없다. 따라서 Ti를 첨가하기 전에 O 함량을 0.0040~0.01%로 조절해야 한다.When the oxygen content in the molten steel is less than 0.0040%, Ti-containing oxides in the molten steel are not sufficiently formed, and as the temperature of the molten steel increases, Ti combines with N in the steel plate to form TiN precipitates of a large size. Oxides of this kind cannot play a role in inducing the formation of fine las bainite in the heat-affected zone of high heat input welding. When the content of O in the molten steel is greater than 0.01%, there are more oxides with a size larger than 5 μm and fewer oxides with a size of 2 to 3 μm. Oxides of large size can cause cracks when subjected to impact. If the oxide density of a certain size is low, the structure of the heat-affected zone cannot be completely changed or the low-temperature toughness cannot be improved. Therefore, before adding Ti, the O content should be adjusted to 0.0040~0.01%.

열영향부의 개재물을 연구하고 개재물의 조성, 크기 및 양을 본 발명에서 결정한다. 개재물의 조성은 Zeiss EVO18 주사전자현미경으로 촬영한 SEM-EDS 이미지를 기반으로 분석되었다. 개재물의 크기와 밀도는 자동 개재물 분석기로 검출 및 분석하였다. SEM과 EDS를 이용하여 데이터를 수집하고, 분석 소프트웨어를 이용하여 자동 개재물 분석기에서 개재물을 자동으로 검출 및 분석하여 스틸 플레이트 내 개재물의 조성, 크기, 수량 및 기타 정보를 정확하게 식별할 수 있다. 상술한 방법을 이용하여 스틸 플레이트 내 개재물을 분석할 때, 스틸 플레이트 내 Ti 함유 개재물의 평균 크기가 2㎛~3㎛이고 밀도가 mm2당 50개 이상의 입자 밀도를 가질 때 스틸 플레이트는 저온 조도가 높다는 것이 확인되었다. 한편, Ti 함유 개재물은 Al2O3-Ti3O5-MnS 복합 산화물이어야 한다. 이러한 종류의 Al2O3-Ti3O5 코어와 Al2O3-Ti3O5 코어 표면의 MnS 석출물을 갖는 산화물은 열영향부에서 미세한 라스 베이나이트 형성에 중요한 역할을 한다. 일반적으로 Al2O3-Ti3O5-MnS 복합 산화물의 형성은 Al2O3-Ti3O5 산화물 주변의 Mn 및 S 원소의 국부적 포화에 기인하는 것으로 여겨진다. 그러나 MnS는 용강에 대한 용해도가 크기 때문에 일반적으로 용강에 석출되지 않는다. 그러나 응고 및 냉각 과정에서 MnS의 용해도가 감소하고 S 원소가 편석되기 쉽기 때문에 MnS는 미리 생성된 Al2O3-Ti3O5 산화물의 표면에 석출되기 쉽다. Al2O3-Ti3O5-MnS 복합 산화물은 미세 라스 베이나이트의 핵 생성을 위한 핵 역할을 할 수 있다. Al2O3-Ti3O5-MnS 복합 산화물과 스틸 플레이트 매트릭스 사이의 계면 근처에 망간 부족 영역이 형성되어 미세 라스 베이나이트의 형성을 촉진한다. 열영향부의 산화물을 ESD로 분석한 결과, 2㎛~3㎛ 크기의 Al2O3-Ti3O5-MnS 복합산화물이 열영향부에서 미세한 라스 베이나이트 형성을 유도할 수 있음을 확인하였다.Inclusions in the heat-affected zone are studied and the composition, size and amount of inclusions are determined in the present invention. The composition of the inclusions was analyzed based on SEM-EDS images taken with a Zeiss EVO18 scanning electron microscope. The size and density of inclusions were detected and analyzed by an automatic inclusion analyzer. SEM and EDS can be used to collect data, and analysis software can be used to automatically detect and analyze inclusions in an automated inclusion analyzer to accurately identify the composition, size, quantity and other information of inclusions in the steel plate. When analyzing inclusions in a steel plate using the method described above, when the average size of Ti-containing inclusions in the steel plate is 2 μm to 3 μm and the density has a density of 50 or more particles per mm 2 , the steel plate exhibits low-temperature roughness. was confirmed to be high. Meanwhile, the Ti-containing inclusion should be an Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide. This kind of Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 core and oxides with MnS precipitates on the surface of Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 core play an important role in the formation of fine las bainite in the heat-affected zone. It is generally believed that the formation of the Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide is due to the local saturation of Mn and S elements around the Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 oxide. However, MnS is generally not precipitated in molten steel because of its high solubility in molten steel. However, since the solubility of MnS is reduced during the solidification and cooling process and the element S is easy to segregate, MnS is easily precipitated on the surface of the Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 oxide formed in advance. Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide can serve as a nucleus for nucleation of fine las bainite. A manganese-deficient region is formed near the interface between the Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide and the steel plate matrix, promoting the formation of fine las bainite. As a result of ESD analysis of oxides in the heat-affected zone, it was confirmed that Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide with a size of 2 μm to 3 μm could induce the formation of fine las bainite in the heat-affected zone.

본 발명의 압연 및 열처리 공정에서 압연 전 가열온도는 1100~1200℃이며, 완전한 오스테나이트화를 보장하기 위해 유지시간은 250분 이상이다. 조압연의 개시온도는 1000~1100℃이며, 누적 압하율은 30% 이상이다. 이 온도 범위 내에서 스틸 빌렛을 압연하면 재결정이 일어나 오스테나이트 결정립을 미세화할 수 있다. 압하율이 30% 미만이면 조대한 오스테나이트 결정립이 더 많이 남아 기본 원료의 강도 및 인성을 저하시킨다.In the rolling and heat treatment process of the present invention, the heating temperature before rolling is 1100 to 1200° C., and the holding time is 250 minutes or more to ensure complete austenitization. The starting temperature of rough rolling is 1000~1100℃, and the cumulative rolling reduction is 30% or more. If the steel billet is rolled within this temperature range, recrystallization may occur to refine the austenite grains. If the reduction ratio is less than 30%, more coarse austenite grains remain, reducing the strength and toughness of the basic raw material.

마무리 압연의 시작 온도는 800~900℃이며 2상 영역(dual-phase region)에서 압연이 가능하다. 압연 중에 형성된 전위(dislocations)는 기본 원료의 강도와 인성을 향상시키기 위해 페라이트 핵 생성의 핵으로 작용할 수 있다. 본 발명에서는 누적 압하율이 30%를 초과하는데, 이는 압하율이 30% 미만인 경우 전위가 적게 형성되어 충분한 침상 페라이트 핵 생성을 유도할 수 없기 때문이다.The starting temperature of finish rolling is 800-900°C, and rolling is possible in a dual-phase region. Dislocations formed during rolling can act as nuclei for ferrite nucleation to improve the strength and toughness of the basic raw material. In the present invention, the cumulative reduction ratio exceeds 30%, because when the reduction ratio is less than 30%, a small dislocation is formed and sufficient acicular ferrite nucleation cannot be induced.

담금질 및 템퍼링 열처리 공정은 압연 스틸 플레이트를 상온으로 공랭한 후 910~930℃로 40~50분의 유지시간 동안 1차 가열한 후 압연 스틸 플레이트를 퍼니스에서 나와 물을 실온으로 담금질한다. 이 담금질 공정은 본 발명의 해양 스틸 플레이트의 구조가 최소의 냉각 속도로 마르텐사이트로 변태되도록 한다. 그런 다음 압연 스틸 플레이트는 115~130분의 2차 유지 시간 동안 650~680℃로 2차 가열된다. 그 후, 스틸 플레이트는 퍼니스에서 나와 실온으로 공랭된다. 담금질 후 스틸 구조는 주로 상온에서 준안정(metastable)하고 안정적인 페라이트 및 시멘타이트로 변태하는 경향이 있는 마르텐사이트이다. 따라서 스틸 플레이트는 내부 응력을 제거하여 변형 및 균열을 방지하기 위해 템퍼링되어야 한다. 650~680℃에서 템퍼링하고 115~130분 동안 유지하면 담금질된 해양 스틸 플레이트의 마르텐사이트에 과포화 탄소가 석출되고 기본 원료의 주요 구조가 템퍼링된 마르텐사이트로 변형되어 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트가 높은 강도와 인성을 가지도록 한다.In the quenching and tempering heat treatment process, the rolled steel plate is air-cooled to room temperature, then first heated to 910-930°C for a holding time of 40-50 minutes, and then the rolled steel plate is taken out of the furnace and water is quenched to room temperature. This quenching process allows the structure of the marine steel plate of the present invention to be transformed into martensite with minimal cooling rate. The rolled steel plate is then heated secondary to 650-680°C for a secondary holding time of 115-130 minutes. After that, the steel plate is taken out of the furnace and air-cooled to room temperature. The steel structure after quenching is mainly martensite, which tends to transform into metastable and stable ferrite and cementite at room temperature. Therefore, the steel plate must be tempered to remove the internal stress to prevent deformation and cracking. Tempering at 650~680℃ and holding for 115~130 minutes, supersaturated carbon is precipitated in the martensite of the quenched marine steel plate, and the main structure of the basic raw material is transformed into tempered martensite, so that the quenched and tempered marine steel plate has a high to have strength and toughness.

선급 협회의 요구 사항에 따라 EH 550의 구성은 C≤0.18, Mn 0.9~1.6, Si≤0.5, S≤0.035, P≤0.035, Al≥0.015, Nb=0.02~0.05, V=0.05~0.1, Ti≤0.02, Cu≤0.35, Cr≤0.2, Ni≤0.4, Mo≤0.08이다.According to the requirements of the classification society, the composition of EH 550 is C≤0.18, Mn 0.9~1.6, Si≤0.5, S≤0.035, P≤0.035, Al≥0.015, Nb=0.02~0.05, V=0.05~0.1, Ti ≤0.02, Cu≤0.35, Cr≤0.2, Ni≤0.4, Mo≤0.08.

제련 과정에서 탈산제의 첨가 순서는 매우 중요하며 Si→Mn→Al→Ti 순으로 첨가해야 하며, 용강 내 O 함량은 Ti 첨가 전에 0.0040~0.01wt%이다. 이러한 탈산 공정 조건에서 평균 크기가 2㎛~3㎛이고 밀도가 mm2당 50개 이상의 입자인 마이크론 규모의 Al2O3-Ti3O5-MnS 복합 산화물을 형성할 수 있다. 탈산 순서의 변화는 스틸 플레이트의 산화물 유형을 변화시켜 열영향부에서 취성상(brittle phase)을 형성하고 충격 인성에 영향을 미친다.In the smelting process, the order of addition of the deoxidizer is very important and should be added in the order of Si→Mn→Al→Ti, and the O content in the molten steel is 0.0040~0.01wt% before adding Ti. Under these deoxidation process conditions, a micron-scale Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide having an average size of 2 μm to 3 μm and a density of 50 or more particles per mm 2 may be formed. Changing the deoxidation sequence changes the oxide type of the steel plate, forming a brittle phase in the heat-affected zone and affecting the impact toughness.

본 발명의 장점은 다음과 같다.Advantages of the present invention are as follows.

본 발명에서는 고강도 해양 스틸 플레이트의 조성설계를 최적화하였다. 정제 과정에서 스틸 플레이트의 유리 산소 함량을 적절한 범위로 제어하고 탈산제의 종류 및 첨가 순서를 최적화하며 탈산제 Al/Ti의 비율을 조절함으로써 Al2O3-Ti3O5-MnS 산화물의 크기, 조성 및 양의 제어를 실현할 수 있다. 따라서 Al2O3-Ti3O5-MnS 산화물은 고화 및 상변태 과정에서 열영향부의 미세한 라스 베이나이트의 형성 부피와 해양 스틸 플레이트의 고열 입력 용접 후 열영향부의 저온 거칠기를 향상시킬 수 있다.In the present invention, the composition design of the high-strength marine steel plate is optimized. In the refining process, by controlling the free oxygen content of the steel plate to an appropriate range, optimizing the type and addition sequence of the deoxidizer, and adjusting the ratio of the deoxidizer Al/Ti, the size, composition and Positive control can be realized. Therefore, Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS oxide can improve the formation volume of fine las bainite in the heat-affected zone during solidification and phase transformation and the low-temperature roughness of the heat-affected zone after high-heat input welding of marine steel plates.

본 발명에서는 Ca, Mg, Re와 같은 강한 탈산제를 피하고, 제련 공정을 단순화하여 강한 탈산제를 사용하는 단점, 예를 들어 이러한 탈산제의 보관이 용이하지 않고 사용하기 어렵다는 단점을 회피한다.In the present invention, strong deoxidizers such as Ca, Mg, Re are avoided, and the smelting process is simplified to avoid disadvantages of using strong deoxidizers, for example, the disadvantages of not being easy to store and use of such deoxidizers.

본 발명은 실시예를 참조하여 아래에서 추가로 설명된다.The invention is further described below with reference to examples.

본 발명의 실시예에서는 정련 과정에서 합금 조성을 조절하고, 탈산용 합금을 Si→Mn→Al의 순서로 첨가하여 탈산시킨다. 합금 조성을 확보하면서 Fe2O3 분말을 첨가하여 스틸 플레이트의 산소 함량을 조정한 다음 페로-티타늄(ferro-titanium)을 첨가하며, 페로티타늄 중 Ti의 중량%는 69.8%이다.In an embodiment of the present invention, the alloy composition is adjusted during the refining process, and the alloy for deoxidation is added in the order of Si→Mn→Al to deoxidize. While securing the alloy composition, Fe 2 O 3 powder is added to adjust the oxygen content of the steel plate, and then ferro-titanium is added, and the weight% of Ti in ferro-titanium is 69.8%.

실시예 및 비교예의 화학 조성을 표 1에 나타내었다. 비교예에서, Al의 함량은 각각 0.045% 및 0.051%이고; 비교예에서 Ti/Al 비율 및/또는 2~3㎛ 크기의 Ti 함유 산화물의 밀도는 본 발명의 조건을 만족할 수 없다.Chemical compositions of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1. In the comparative example, the Al content is 0.045% and 0.051%, respectively; In Comparative Example, the Ti/Al ratio and/or the density of the Ti-containing oxide having a size of 2 to 3 μm may not satisfy the conditions of the present invention.

표 2는 본 발명의 실시예 및 비교예의 스틸 플레이트의 제조방법을 나타낸다. 표 3은 실시예 및 비교예의 기본 원료의 열영향부의 강도, 저온 인성 및 저온 인성을 나타낸다. 기본 원료의 항복 강도, 인장 강도, 면적감소율은 2개의 검출값의 평균값이며, -40℃에서 기본 원료의 샤르피 충격 가공과 -40℃에서 열영향부의 샤르피 충격 가공은 3개의 감지된 값의 평균값이다.Table 2 shows the manufacturing method of the steel plate of Examples and Comparative Examples of the present invention. Table 3 shows the strength, low-temperature toughness, and low-temperature toughness of the heat-affected zone of the basic raw materials of Examples and Comparative Examples. The yield strength, tensile strength, and area reduction rate of the basic raw material are the average values of the two detection values, and the Charpy impact processing of the basic raw material at -40°C and the Charpy impact processing of the heat-affected zone at -40°C is the average value of the three detected values. .

여기서, 기본 원료의 항복 강도, 인장 강도 및 면적감소와 같은 인장시험은 GB/T 228.1-2010 "금속재료-인장시험-파트 1: 실온에서의 시험방법"에 따라 수행되고 SCL233200kN 인장 시험기를 채택하였다. 시험 조건은 다음과 같다: 온도: 25℃; 시험 속도: 항복 전 2mm/분: 습도: 56%, 시험 속도: 항복 후 20mm/분. 충격 시험은 GB/T 229-2007 "Metallic materials-Charpy pendulum impact test method"에 따라 수행되며, 계기 충격 시험기(SCL112)가 사용되며 충격 에너지는 60 J이다.Here, tensile tests such as yield strength, tensile strength and area reduction of the basic raw material were performed in accordance with GB/T 228.1-2010 "Metal materials - Tensile test - Part 1: Test method at room temperature" and SCL233200kN tensile tester was adopted. . The test conditions were as follows: temperature: 25°C; Test rate: 2 mm/min before yield: Humidity: 56%, test rate: 20 mm/min after yield. The impact test is performed according to GB/T 229-2007 "Metallic materials-Charpy pendulum impact test method", an instrument impact tester (SCL112) is used, and the impact energy is 60 J.

표의 데이터로부터 실시예의 기본 원료의 항복 강도 및 인장 강도가 비교예보다 약간 높음을 알 수 있다. 50kj/cm, 100kj/cm 및 150kj/cm의 열 시뮬레이션 테스트 후, 실시예의 열 영향부의 -40℃에서 샤르피 충격 가공은 모두 80J 초과이다. 비교예의 -40℃에서 샤르피 충격 가공은 3개의 열 입력에 대한 열 시뮬레이션 시험 후 상대적으로 낮다. 따라서, 실시예의 열영향부의 저온 인성은 산화물 제어 공정 및 적절한 조성 설계에 의해 크게 향상될 수 있어 고열 입력 용접용 해양 스틸 플레이트의 요구사항을 만족할 수 있다.From the data in the table, it can be seen that the yield strength and tensile strength of the basic raw materials of Examples are slightly higher than those of Comparative Examples. After thermal simulation tests of 50 kj/cm, 100 kj/cm and 150 kj/cm, the Charpy impact processing at -40° C. of the heat-affected zone of the example is all greater than 80 J. The Charpy impact machining at -40°C of the comparative example is relatively low after thermal simulation tests for three heat inputs. Therefore, the low-temperature toughness of the heat-affected zone of the embodiment can be greatly improved by an oxide control process and an appropriate composition design to satisfy the requirements of the marine steel plate for high heat input welding.

본 발명에서는 최적화된 조성 설계를 채택하고, 적절한 Ti/Al 비율을 제공하며, 정련 과정에서 탈산 합금의 종류 및 순서를 최적화하고, Fe2O3 분말을 첨가하여 Ti 함유 산화물의 크기, 조성, 양 및 밀도를 조절함으로써 열영향부에서 미세한 라스 베이나이트 구조를 유도할 수 있다. 마지막으로 고열 입력 용접용 EH550 고강도 해양 스틸 플레이트를 얻을 수 있다.The present invention adopts an optimized composition design, provides an appropriate Ti/Al ratio, optimizes the type and sequence of deoxidation alloy in the refining process, and adds Fe 2 O 3 powder to the size, composition, and amount of Ti-containing oxide And by controlling the density, it is possible to induce a fine lath bainite structure in the heat-affected zone. Finally, EH550 high-strength marine steel plate for high-temperature input welding can be obtained.

Figure pct00001
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Figure pct00002
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Figure pct00003
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Claims (9)

C 0.06~0.12%, Si 0.02~0.06%, Mn 0.7~1.2%, Ti 0.006~0.012%, Al 0.002~0.010%, Cr 0.30~0.50%, Mo 0.3~0.4%, V 0.03~0.04%, N 0.0020~0.0030%, S 0.002~0.010%, P≤0.008% 및 잔여의 Fe와 불가피한 불순물의 중량 조성을 갖는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트로서,
여기서, 상기 스틸 플레이트에서 Ti-함유 산화물 입자의 평균 크기는 2 ㎛ ~ 3 ㎛이고 밀도는 mm2당 50개 이상의 입자의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트.
C 0.06~0.12%, Si 0.02~0.06%, Mn 0.7~1.2%, Ti 0.006~0.012%, Al 0.002~0.010%, Cr 0.30~0.50%, Mo 0.3~0.4%, V 0.03~0.04%, N 0.0020 An EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding having a weight composition of ~0.0030%, S 0.002~0.010%, P≤0.008% and residual Fe and unavoidable impurities, the marine steel plate comprising:
Here, the average size of Ti-containing oxide particles in the steel plate is 2 μm to 3 μm and the density is EH 550 MPa grade for high heat input welding, characterized in that it has a density of 50 or more particles per mm 2 Quenched and tempered marine steel plate.
제1항에 있어서, Cu≤0.3중량%, Ni≤1.9중량% 또는 B≤0.0015중량% 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트.
The EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding according to claim 1, further comprising at least one selected from Cu≤0.3% by weight, Ni≤1.9% by weight, or B≤0.0015% by weight.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스틸에서 [Ti]/[Al] = 2~3인 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트.
3. EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding according to claim 1 or 2, characterized in that [Ti]/[Al] = 2-3 in steel.
제1항 또는 제2항에 있어서, 템퍼링된 마르텐사이트(tempered martensite)의 미세구조를 갖는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트.
3. An EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding according to claim 1 or 2 having a microstructure of tempered martensite.
제1항 또는 제2항에 있어서, 항복 강도(yield strength) EH가 550 MPa 이상, 인장 강도(tensile strength)가 670 MPa 이상, -40℃에서의 기본 원료의 샤르피 충격 가공(Charpy impact work)(단일값)이 180J 이상, 용접열 입력이 50 kj/cm, 100 kj/cm 및 150 kj/cm일 때, -40℃에서의 열영향부(heat affected zone)의 샤르피 충격 가공(단일값)이 80 J 이상인 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트.
3. The Charpy impact work of the base material according to claim 1 or 2, wherein the yield strength EH is at least 550 MPa, the tensile strength is at least 670 MPa, and at -40°C ( Charpy impact processing (single value) of the heat affected zone at -40°C when the single value) is 180J or more and the welding heat input is 50 kj/cm, 100 kj/cm and 150 kj/cm EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding, characterized in that it is 80 J or higher.
제1항에 있어서, 상기 Ti 함유 산화물은 Al2O3-Ti3O5-MnS 복합 산화물인 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트.
The EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding according to claim 1, wherein the Ti-containing oxide is Al 2 O 3 -Ti 3 O 5 -MnS composite oxide.
다음 단계를 포함하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 제조방법:
1) 제련, 정제 및 주조 단계, 여기서
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 조성물에 따라 제련 및 정제하고, 플레이트 빌렛으로 연속 주조하는 단계; 여기서
용강(molten steel)의 탈산 공정에서 탈산제(deoxidizers)가 첨가되고 탈산제의 종류와 첨가 순서는 Si->Mn→Al→Ti이며;
Fe2O3 분말과 Al은 상기 용강에 Ti를 첨가하기 전에 원래의 O 함량을 정밀하게 제어하기 위해 퍼니스에 첨가되고; Fe2O3의 양은 Ti를 첨가하여 탈산 공정을 계속할 때 용강의 O 함량을 0.0040~0.01 wt%로 유지할 수 있으며; 여기서
상기 스틸 플레이트 내의 Ti-함유 산화물 입자는 평균 크기가 2㎛~3㎛이고 밀도가 mm2당 50개 이상의 입자이고;
2) 압연 단계, 여기서
상기 플레이트 빌렛은 1100~1200℃로 가열되고 적어도 250분 동안 유지되며; 조압연(rough rolling)의 시작 온도는 1000~1100℃이고 누적 압하율(accumulated reduction rate)은 30% 이상이며; 마무리 압연의 시작 온도는 800~900℃이고 누적 압하율은 30% 이상이며;
3) 담금질 및 템퍼링 열처리 단계,
공기에 의해 실온으로 냉각된 후, 압연된 스틸은 40~50분의 1차 유지 시간 동안 910~930℃로 1차 가열을 수행하고; 퍼니스에서 나와 실온으로 담금질된 후, 상기 압연된 스틸 플레이트는 115~130분의 2차 유지 시간 동안 650~680℃로 2차 가열을 수행하고; 그런 다음 상기 스틸 플레이트는 퍼니스에서 나오고 실온으로 공랭시킴.
A method for producing an EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding according to any one of claims 1 to 6, comprising the steps of:
1) smelting, refining and casting steps, wherein
smelting and refining according to the composition of any one of claims 1 to 3 and continuously casting into plate billets; here
In the deoxidation process of molten steel, deoxidizers are added, and the type and order of the deoxidizer is Si->Mn→Al→Ti;
Fe 2 O 3 powder and Al are added to the furnace to precisely control the original O content before adding Ti to the molten steel; The amount of Fe 2 O 3 can maintain the O content of the molten steel at 0.0040 to 0.01 wt% when the deoxidation process is continued by adding Ti; here
Ti-containing oxide particles in the steel plate have an average size of 2 μm to 3 μm and a density of 50 or more particles per mm 2 ;
2) rolling step, where
the plate billet is heated to 1100-1200° C. and held for at least 250 minutes; The starting temperature of rough rolling is 1000~1100℃, and the accumulated reduction rate is more than 30%; The starting temperature of the finish rolling is 800-900° C., and the cumulative reduction ratio is 30% or more;
3) quenching and tempering heat treatment steps;
After being cooled to room temperature by air, the rolled steel is subjected to primary heating to 910 to 930° C. for a primary holding time of 40 to 50 minutes; After exiting the furnace and quenching to room temperature, the rolled steel plate is subjected to secondary heating to 650 to 680° C. for a secondary holding time of 115 to 130 minutes; The steel plate is then removed from the furnace and air cooled to room temperature.
제7항에 있어서, 상기 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트는 템퍼링된 마르텐사이트의 미세 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 제조방법.
8. The method of claim 7, wherein the quenched and tempered marine steel plate has a microstructure of tempered martensite.
제7항 또는 제8항에 있어서, 항복 강도(yield strength) EH가 550 MPa 이상, 인장 강도(tensile strength)가 670 MPa 이상, -40℃에서의 기본 원료의 샤르피 충격 가공(Charpy impact work)(단일값)이 180J 이상, 용접열 입력이 50 kj/cm, 100 kj/cm 및 150 kj/cm일 때, -40℃에서의 열영향부(heat affected zone)의 샤르피 충격 가공(단일값)이 80 J 이상인 것을 특징으로 하는 고열 입력 용접용 EH 550 MPa 등급 담금질 및 템퍼링된 해양 스틸 플레이트의 제조방법.9. The Charpy impact work of the base material according to claim 7 or 8, wherein the yield strength EH is at least 550 MPa, the tensile strength is at least 670 MPa, and at -40°C ( Charpy impact processing (single value) of the heat affected zone at -40°C when the single value) is 180J or more and the welding heat input is 50 kj/cm, 100 kj/cm and 150 kj/cm Method of manufacturing EH 550 MPa grade quenched and tempered marine steel plate for high heat input welding, characterized in that 80 J or more.
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