KR20230026794A - Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof - Google Patents

Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20230026794A
KR20230026794A KR1020210108837A KR20210108837A KR20230026794A KR 20230026794 A KR20230026794 A KR 20230026794A KR 1020210108837 A KR1020210108837 A KR 1020210108837A KR 20210108837 A KR20210108837 A KR 20210108837A KR 20230026794 A KR20230026794 A KR 20230026794A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
strength
toughness
less
steel material
Prior art date
Application number
KR1020210108837A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김상호
김우겸
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020210108837A priority Critical patent/KR20230026794A/en
Publication of KR20230026794A publication Critical patent/KR20230026794A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite

Abstract

The present invention relates to a steel material applicable to materials such as hulls, marine structures, construction structures, wind towers, and the like, and more specifically, to a high-strength and high-toughness steel material with excellent low-temperature toughness and a method for manufacturing the same. The high-strength and high-toughness steel material of the present invention comprises 0.08 to 0.13 wt% of carbon (C), 0.2 to 0.6 wt% of silicon (Si), 1.4 to 2.0 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.06 wt% of aluminum (Sol.Al), 0.02 to 0.06 wt% of niobium (Nb), 0.02 to 0.08 wt% of vanadium (V), 0.02 wt% or less of phosphorus (P), 0.005 wt% or less of sulfur (S), 0.002 to 0.008 wt% of nitrogen (N), and the balance including Fe and other unavoidable impurities, and satisfies the following relations 1 and 2: relation 1 is 1.5(%) <= Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V) and relation 2 is 0.15(%) >= C + (0.7×V), wherein each element means a weight content.

Description

고강도 고인성 강재 및 이의 제조방법 {STEEL MATERIAL HAVING HIGH-STRENGTH AND HIGH-TOUGHNESS, AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}High-strength, high-toughness steel and its manufacturing method {STEEL MATERIAL HAVING HIGH-STRENGTH AND HIGH-TOUGHNESS, AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 선체, 해양구조물, 건설구조물, 풍력 타워 등의 소재로 적용 가능한 강재로서, 보다 상세하게는 저온인성이 우수한 고강도 고인성 강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material applicable to materials such as hulls, marine structures, construction structures, wind towers, and the like, and more particularly, to a high-strength, high-toughness steel material with excellent low-temperature toughness and a manufacturing method thereof.

선체, 해양구조물, 건설구조물, 풍력 타워 등의 구조물은 효율성 증대 차원에서 대형화가 빠르게 진행되고 있다. 예를들어, 선체의 대형화를 통해 운송 효율을 높이고 있으며, 최근 재생에너지 분야의 한축으로 빠르게 성장 중인 풍력 발전은 발전 효율을 향상시키기 위해 풍력 터빈 및 타워의 대형화가 이루어지고 있다.Structures such as hulls, offshore structures, construction structures, and wind towers are rapidly becoming larger in order to increase efficiency. For example, transportation efficiency is increased through the enlargement of hulls, and wind power generation, which is rapidly growing as one of the recent renewable energy fields, is being enlarged in wind turbines and towers to improve power generation efficiency.

이와 같은 구조물의 대형화를 위해서는 구조물 제작에 적용되는 강재의 고강도화 및 후물화가 필수적으로 요구되며, 이에 따라 강재의 고강도화 및 후물화를 위해 많은 기술들이 개발되고 있다.In order to increase the size of such a structure, high-strength and thick-walled steel materials applied to structure manufacturing are required. Accordingly, many technologies are being developed for high-strength and thick-walled steel materials.

특히, 제어 압연과 가속 냉각을 활용하는 TMCP(Thermo-Mechanical Control Process) 기술은 합금 사용량을 줄이면서도 입도 미세화 등을 활용하여 강재의 강도와 인성을 확보하고, 후물화를 가능하게 하므로 고강도와 고인성을 갖는 후물재 생산에 널리 이용되어 왔다.In particular, TMCP (Thermo-Mechanical Control Process) technology, which utilizes controlled rolling and accelerated cooling, reduces the amount of alloy used and utilizes grain size refinement to secure the strength and toughness of steel materials and enable thicker material, thereby achieving high strength and high toughness. It has been widely used in the production of thick materials with

그런데, TMCP 기술은 저온 압연 및 가속 냉각이 강의 재질편차 및 잔류응력을 증가시키므로, TMCP 기술에 의해 제조된 강재는 노멀라이징 열처리를 통해 물성을 확보하는 노멀라이징 열처리 강재 대비 재질편차 및 잔류응력 측면에서 열위한 것으로 알려져 있다.However, since low-temperature rolling and accelerated cooling increase the material variation and residual stress of steel in the TMCP technology, the steel produced by the TMCP technology is inferior in terms of material variation and residual stress compared to normalizing heat treatment steel that secures physical properties through normalizing heat treatment. It is known.

그럼에도 노멀라이징 열처리 강재는 일반 압연을 거친 후 재가열하여 오스테나이트화 한 후 공냉을 통해 제조되므로, TMCP 대비 입도 미세화가 어려워 강도 및 인성 확보 측면에서는 불리하다. 특히, 강재의 두께가 증가할수록 오스테나이트화한 후 공냉시 냉각속도가 감소하는 경향으로 인해 물성 확보가 더욱 곤란하다.Nevertheless, since the normalized heat treated steel is manufactured through air cooling after reheating and austenitization after normal rolling, it is difficult to refine the grain size compared to TMCP, which is disadvantageous in terms of securing strength and toughness. In particular, as the thickness of the steel material increases, it is more difficult to secure physical properties due to the tendency that the cooling rate decreases during air cooling after austenitization.

이러한 문제를 해결하기 위하여 특허문헌 1에서는 Ti, Nb, V, Mo 등의 석출물 형성 원소들의 함량을 제한하고, 노멀라이징 열처리 전에 수냉 처리를 행함으로써 저온 충격인성이 향상된 강재를 개시하고 있다. 하지만, 후물재에서는 항복강도가 낮아 구조용 강재로서 적용하기에 한계가 있다.In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a steel material having improved low-temperature impact toughness by limiting the content of precipitate forming elements such as Ti, Nb, V, and Mo, and performing a water cooling treatment before normalizing heat treatment. However, in the thick material, the yield strength is low, so there is a limit to its application as a structural steel.

한편, 노멀라이징 강재는 압연 후 오프라인 공정으로서 열처리 공정이 추가로 행해져야 하므로, 온라인 공정으로 제조되는 TMCP 강재 대비 생산성이 낮고 제조비용이 높다는 단점이 있다.On the other hand, normalizing steel has a disadvantage in that productivity is low and manufacturing cost is high compared to TMCP steel manufactured by an online process, since a heat treatment process must be additionally performed as an offline process after rolling.

한국 공개특허공보 제10-2019-0065040호Korean Patent Publication No. 10-2019-0065040

본 발명의 일 측면은, 노멀라이징 열처리 등의 공정을 행하지 않고서도 고강도 및 고인성을 갖는 강재 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a steel material having high strength and high toughness and a method for manufacturing the same without performing a process such as normalizing heat treatment.

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 object of the present invention is not limited to the above. The subject of the present invention will be understood from the entire contents of this specification, and those skilled in the art will have no difficulty in understanding the additional subject of the present invention.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.08~0.13%, 실리콘(Si): 0.2~0.6%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Sol.Al): 0.01~0.06%, 니오븀(Nb): 0.02~0.06%, 바나듐(V): 0.02~0.08%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.002~0.008%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 및 2를 만족하는 고강도 고인성 강재를 제공한다.One aspect of the present invention, in weight%, carbon (C): 0.08 ~ 0.13%, silicon (Si): 0.2 ~ 0.6%, manganese (Mn): 1.4 ~ 2.0%, aluminum (Sol.Al): 0.01 ~ 0.06% Niobium (Nb): 0.02 to 0.06% Vanadium (V): 0.02 to 0.08% Phosphorus (P): 0.02% or less Sulfur (S): 0.005% or less Nitrogen (N): 0.002 to 0.008% , the balance Fe and other unavoidable impurities, and to provide a high-strength, high-toughness steel that satisfies the following relational expressions 1 and 2.

[관계식 1][Relationship 1]

1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V) 1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V)

[관계식 2][Relationship 2]

0.15(%) ≥ C + (0.7×V)0.15(%) ≥ C + (0.7×V)

(관계식 1 및 2에서 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)(In relational expressions 1 and 2, each element means a weight content.)

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 합금조성 및 관계식 1과 2를 만족하는 강 슬라브를 준비한 후 1050~1200℃의 온도범위에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 공냉하는 단계를 포함하고, 상기 열간압연은 Ac3~Ac3+30℃의 온도범위에서 종료하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 강재의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention, after preparing a steel slab that satisfies the above-described alloy composition and relational expressions 1 and 2, heating in a temperature range of 1050 ~ 1200 ℃; manufacturing a hot-rolled steel sheet by hot-rolling the heated steel slab; and air-cooling the hot-rolled steel sheet, wherein the hot-rolling is terminated in a temperature range of Ac3˜Ac3+30° C.

본 발명에 의하면, 일정 두께 이상의 후물 강재이면서, 구조용 강으로 적합한 고강도 및 고인성을 동시에 갖는 강재를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a steel material having a high strength and high toughness suitable for a structural steel while being a thick steel material having a certain thickness or more.

이러한 본 발명의 강재는 구조용 강의 소재로서 선박, 해양구조물의 각종 프레임, 교량, 건설 등의 인프라산업용, 풍력 타워용 등의 다방면으로 적용 가능한 효과가 있다. The steel material of the present invention is a structural steel material, and has effects applicable to various fields such as ships, various frames of offshore structures, bridges, infrastructure industries such as construction, and wind towers.

본 발명의 발명자들은 구조용 강으로서 적합한 두께 50mm 이상의 후물 강재를 제공함에 있어서, 강도와 인성을 동시에 우수하게 확보할 수 있는 방안에 대해 깊이 연구하였다.The inventors of the present invention, in providing a thick steel material having a thickness of 50 mm or more suitable as structural steel, studied in depth a method of securing excellent strength and toughness at the same time.

그 결과, 강재의 합금 성분계는 물론이고 공정조건을 최적화함에 의해 의도하는 물성을 갖는 강재를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result, it was confirmed that it is possible to provide a steel material having intended physical properties by optimizing the process conditions as well as the alloy composition system of the steel material, and came to complete the present invention.

특별히, 본 발명은 노멀라이징 열처리를 행하지 않고, 노멀라이징 온도에서 압연을 행하여 강재를 제조함에 특징이 있는데, 이러한 노멀라이징 압연 강재는 기존 노멀라이징 열처리 강재와 유사하게 재질편차 및 잔류응력이 낮을 뿐만 아니라, 생산성이 높고 제조비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention is characterized in that a steel material is manufactured by rolling at a normalizing temperature without performing a normalizing heat treatment. Such a normalized rolled steel material has low material deviation and residual stress similar to conventional normalized heat treated steel materials, and high productivity It has the advantage of lowering the manufacturing cost.

이러한 노멀라이징 압연 강재는 압연 후 공냉을 행하는데, 본 발명자들은 후물 강재의 경우 상기 공냉시 느린 냉각속도로 인해 고강도 및 고인성을 확보하는 데에 한계가 있음을 발견하였다.These normalized rolled steels are air-cooled after rolling, but the present inventors have found that there is a limit to securing high strength and high toughness due to the slow cooling rate during air-cooling in the case of thick steels.

특히, 노멀라이징 압연 강재의 항복강도 및 저온 인성은 노멀라이징 강재의 주상인 페라이트 입도의 영향을 받지만, 노멀라이징 압연 공정의 경우 압연 종료 후 공냉을 행하므로 저온 압연 또는 가속 냉각의 공정 대비 입도 미세화를 기대하기 어렵다.In particular, the yield strength and low-temperature toughness of normalized rolled steel are affected by the grain size of ferrite, which is the main phase of normalized steel. .

이에, 본 발명자들은 깊은 연구를 통해, 고온에서 오스테나이트를 충분히 미세화시켜 최종 조직을 미세하게 형성함으로써 강도 향상을 도모할 뿐만 아니라, 고인성의 확보가 가능하도록 필수 합금조성과 특정 원소들 간의 함량 관계를 최적화하는 한편, 제조조건을 제어하여 의도하는 물성 확보에 유리한 미세조직을 갖는 강재를 제공함에 기술적 의의가 있다.Accordingly, the present inventors, through in-depth research, not only seek to improve strength by sufficiently refining austenite at high temperature to form a fine final structure, but also determine the content relationship between the essential alloy composition and specific elements to ensure high toughness. On the other hand, there is a technical significance in providing a steel material having a microstructure advantageous to securing intended physical properties by controlling manufacturing conditions.

특히, 본 발명은 기존 TMCP 기술과 노멀라이징 열처리 기술의 한계를 극복할 수 있는 효과가 있다.In particular, the present invention has the effect of overcoming the limitations of the existing TMCP technology and normalizing heat treatment technology.

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

본 발명의 일 측면에 따른 고강도 고인성 강재는 중량%로, 탄소(C): 0.08~0.13%, 실리콘(Si): 0.2~0.6%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Sol.Al): 0.01~0.06%, 니오븀(Nb): 0.02~0.06%, 바나듐(V): 0.02~0.08%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.002~0.008%를 포함할 수 있다.High-strength, high-toughness steel according to an aspect of the present invention, by weight%, carbon (C): 0.08 ~ 0.13%, silicon (Si): 0.2 ~ 0.6%, manganese (Mn): 1.4 ~ 2.0%, aluminum (Sol. Al): 0.01 to 0.06%, Niobium (Nb): 0.02 to 0.06%, Vanadium (V): 0.02 to 0.08%, Phosphorus (P): 0.02% or less, Sulfur (S): 0.005% or less, Nitrogen (N) : 0.002 to 0.008% may be included.

이하에서는, 본 발명에서 제공하는 강재의 합금조성을 위와 같이 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the reason for limiting the alloy composition of the steel material 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, in the present invention, unless otherwise specified, the content of each element is based on weight, and the ratio of tissue is based on area.

탄소(C): 0.08~0.13%Carbon (C): 0.08 to 0.13%

탄소(C)는 강재를 구성하는 주상(main phase) 이외의 제2상의 분율에 직접적인 영향을 미치는 원소이므로, 본 발명에서는 상기 C의 함량을 적절히 제어하여 물성 확보에 유리한 수준으로 제2상을 확보하고자 하였다.Since carbon (C) is an element that directly affects the fraction of the second phase other than the main phase constituting the steel, in the present invention, the content of C is appropriately controlled to secure the second phase at a level favorable to securing physical properties. wanted to

상기 C의 함량이 0.08% 미만이면 제2상의 분율이 불충분하여 강재의 강도 확보가 어려운 문제가 있으며, 반면 그 함량이 0.13%를 초과하게 되면 제2상의 분율이 과도해져 저온 인성이 저하될 우려가 있다.If the content of C is less than 0.08%, the fraction of the second phase is insufficient, making it difficult to secure the strength of the steel. On the other hand, if the content exceeds 0.13%, the fraction of the second phase is excessive, resulting in low-temperature toughness. there is.

따라서, 본 발명에서는 상기 C를 0.08~0.13%로 함유하는 것이 바람직하다. 보다 유리하게 상기 C는 0.09% 이상, 0.11% 이하로 포함할 수 있다.Therefore, in the present invention, it is preferable to contain the C at 0.08 to 0.13%. More advantageously, the C may be included in an amount of 0.09% or more and 0.11% or less.

실리콘(Si): 0.2~0.6%Silicon (Si): 0.2 to 0.6%

실리콘(Si)은 강의 탈산에 기여하는 원소이면서, 강도 향상에 유리한 원소이다. 이러한 Si의 함량이 0.2% 미만이면 항복강도의 확보가 어려우며, 반면 그 함량이 0.6%를 초과하게 되면 강재의 저온 인성 및 용접성이 감소하는 문제가 있다.Silicon (Si) is an element that contributes to deoxidation of steel and is an element that is advantageous for strength improvement. If the content of Si is less than 0.2%, it is difficult to secure yield strength, whereas if the content exceeds 0.6%, there is a problem in that low-temperature toughness and weldability of steel materials are reduced.

따라서, 본 발명에서는 상기 Si을 0.2~0.6%로 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 0.3% 이상, 0.55% 이하로 포함할 수 있다.Therefore, in the present invention, the Si may be included in an amount of 0.2 to 0.6%, and more advantageously, it may be included in an amount of 0.3% or more and 0.55% or less.

망간(Mn): 1.4~2.0%Manganese (Mn): 1.4 to 2.0%

망간(Mn)은 고용 강화를 통해 강도를 향상시키고, 오스테나이트-페라이트 변태 온도를 낮추어 페라이트의 입도 미세화에 기여하는 원소이다. 이러한 Mn의 함량이 1.4% 미만이면 상술한 효과를 충분히 얻을 수 없게 되어 강의 강도 및 인성의 확보가 곤란하다. 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하게 되면 중심부에 편석을 유발하여 강의 내부품질을 저하시킬 우려가 있다.Manganese (Mn) is an element that improves strength through solid solution strengthening and contributes to refinement of the grain size of ferrite by lowering the austenite-ferrite transformation temperature. If the content of Mn is less than 1.4%, the above effect cannot be sufficiently obtained, making it difficult to secure strength and toughness of the steel. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, there is a concern that the internal quality of the steel may be deteriorated by causing segregation in the center.

따라서, 본 발명에서는 상기 Mn을 1.4~2.0%로 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 1.5% 이상, 보다 더 유리하게는 1.55% 이상으로 포함할 수 있다.Therefore, in the present invention, the Mn may be included in an amount of 1.4 to 2.0%, more advantageously in an amount of 1.5% or more, and even more advantageously in an amount of 1.55% or more.

알루미늄(Sol.Al): 0.01~0.06%Aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.06%

알루미늄(Sol.Al)은 강의 탈산에 기여하는 원소로서, 이의 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 포함하는 것이 유리하다. 다만, 그 함량이 0.06%를 초과하게 되면 연속주조 과정에서 미세한 Al 질화물이 형성되어 강재의 표면품질을 열화시킬 우려가 있다.Aluminum (Sol.Al) is an element that contributes to the deoxidation of steel, and it is advantageous to include it at 0.01% or more in order to sufficiently obtain its effect. However, if the content exceeds 0.06%, fine Al nitride is formed during the continuous casting process, which may deteriorate the surface quality of the steel.

따라서, 본 발명에서 상기 Al은 0.01~0.06%로 포함할 수 있다.Therefore, in the present invention, the Al may include 0.01 to 0.06%.

니오븀(Nb): 0.02~0.06%Niobium (Nb): 0.02 to 0.06%

니오븀(Nb)은 강 내에 미세한 Nb 탄질화물을 형성하여 압연 공정시 오스테나이트 미세화를 유도하며, 이로 인해 최종 미세조직을 미세화하는데 효과적인 원소이다. 상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.02% 이상으로 Nb을 첨가하는 것이 유리하나, 그 함량이 0.06%를 초과하게 되면 오스테나이트 입도 미세화 효과가 포화되고 연속주조 과정에서 표면 품질을 저해할 수 있다.Niobium (Nb) forms fine Nb carbonitride in steel, induces austenite refinement during a rolling process, and is an effective element for refining the final microstructure. In order to sufficiently obtain the above-described effect, it is advantageous to add Nb at an amount of 0.02% or more, but when the content exceeds 0.06%, the effect of refining the austenite grain size is saturated and the surface quality may be deteriorated during the continuous casting process.

따라서, 본 발명에서 상기 Nb은 0.02~0.06%로 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 0.03% 이상, 0.55% 이하로 포함할 수 있다.Therefore, in the present invention, the Nb may be included in 0.02 to 0.06%, more advantageously, 0.03% or more and 0.55% or less.

한편, 본 발명에서는 상기 압연 공정이 노멀라이징 압연 공정임을 밝혀둔다.Meanwhile, in the present invention, it is revealed that the rolling process is a normalizing rolling process.

바나듐(V): 0.02~0.08%Vanadium (V): 0.02 to 0.08%

바나듐(V)은 오스테나이트 상태에서는 용해되어 있다가, 냉각 과정 중에 페라이트 상태에서 V 탄질화물로 석출하여 석출 강화를 일으키는 원소이다. 이러한 V의 함량이 0.02% 미만이면 석출 강화 효과를 충분히 얻을 수 없게 되며, 반면 그 함량이 0.08%를 초과하게 되면 석출 강화가 과도해져 오히려 저온 인성을 저해하는 문제가 있다.Vanadium (V) is an element that is dissolved in the austenite state and precipitates as V carbonitride in the ferrite state during the cooling process to cause precipitation strengthening. If the content of V is less than 0.02%, the effect of precipitation strengthening cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the content exceeds 0.08%, precipitation strengthening becomes excessive, and rather, there is a problem of inhibiting low-temperature toughness.

따라서, 본 발명에서 상기 V은 0.02~0.08%로 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 0.03% 이상, 0.07% 이하로 포함할 수 있다.Therefore, in the present invention, the V may include 0.02 to 0.08%, and more advantageously may include 0.03% or more and 0.07% or less.

인(P): 0.02% 이하Phosphorus (P): 0.02% or less

인(P)은 강 중에 불가피하게 혼입되는 불순 원소로서, 강의 충격인성을 저해하므로 그 함량을 가능한 한 낮추는 것이 유리하다. 다만, 상기 P의 함량을 극소로 낮추기 위해서는 제강 공정 상 부하가 증가하고, 제강 비용이 증가하므로, 상기 P의 상한을 0.02%로 제한할 수 있다.Phosphorus (P) is an impurity element that is inevitably incorporated into steel, and it is advantageous to lower its content as much as possible because it inhibits the impact toughness of steel. However, in order to reduce the content of P to a minimum, the load in the steelmaking process increases and the cost of steelmaking increases, so the upper limit of P may be limited to 0.02%.

황(S): 0.005% 이하Sulfur (S): 0.005% or less

황(S)은 강 중에 불가피하게 혼입되는 불순 원소로서, 강의 충격인성을 저해하므로 그 함량을 가능한 한 낮추는 것이 유리하다. 상기 P와 유사하게 S의 함량을 극소로 낮추기 위해서는 제강 공정 상 부하가 증가하고, 제강 비용이 증가하므로, 상기 S의 상한을 0.005%로 제한할 수 있다.Sulfur (S) is an impurity element that is inevitably incorporated into steel, and it is advantageous to lower its content as much as possible because it inhibits the impact toughness of steel. Similar to P, in order to reduce the content of S to a minimum, the load on the steelmaking process increases and the cost of steelmaking increases, so the upper limit of S can be limited to 0.005%.

질소(N): 0.002~0.008%Nitrogen (N): 0.002 to 0.008%

질소(N)는 강 중에 Nb, V 탄질화물을 형성시키는 데에 필수적인 원소이므로 0.002% 이상으로 함유하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 지나치게 높아지면 강 주편의 표면 품질을 저해할 우려가 있으므로, 이를 고려하여 0.008% 이하로 포함할 수 있다.Since nitrogen (N) is an essential element for forming Nb and V carbonitrides in steel, it is preferably contained in an amount of 0.002% or more. However, if the content is excessively high, there is a risk of impairing the surface quality of the steel cast piece, so it may be included in 0.008% or less in consideration of this.

본 발명의 강재는 상술한 합금조성 이외에, 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo) 중 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 이들 원소들에 의해 강재의 물성을 더욱 유리하게 확보할 수 있다.The steel material of the present invention may further include one or more of copper (Cu), nickel (Ni), and molybdenum (Mo) in addition to the above-described alloy composition, and these elements can more advantageously secure the physical properties of the steel material. can

구리(Cu): 0.5% 이하Copper (Cu): 0.5% or less

구리(Cu)는 고용 강화를 통해 강의 강도 향상에 기여하면서도, 충격인성의 저하가 적은 원소이지만, 과도하게 첨가하는 경우 적열 취성을 유발하여 표면 품질을 저하시킬 수 있다. Copper (Cu) is an element that contributes to the improvement of strength of steel through solid solution strengthening and less deterioration of impact toughness.

따라서, 상기 Cu의 첨가시 0.5% 이하로 제한할 수 있다. Therefore, the addition of Cu may be limited to 0.5% or less.

니켈(Ni): 1.0% 이하Nickel (Ni): 1.0% or less

니켈(Ni)은 고용 강화 효과가 있으면서 상기 Cu와 복합 첨가시 Cu에 의한 적열 취성을 억제하는데 효과적인 원소이다. 다만, 상기 Ni을 과도하게 첨가하는 경우 저온 인성을 저해할 우려가 있다.Nickel (Ni) is an element that has a solid solution strengthening effect and is effective in suppressing glowing brittleness caused by Cu when added in combination with Cu. However, excessive addition of Ni may impair low-temperature toughness.

따라서, 상기 Ni의 첨가시 1.0% 이하로 제한할 수 있다.Therefore, the addition of Ni may be limited to 1.0% or less.

몰리브덴(Mo): 0.3% 이하Molybdenum (Mo): 0.3% or less

몰리브덴(Mo)은 강도를 향상시키는 데에는 유리하나, 인성을 저해할 수 있고, 고가의 원소이므로 그 함량을 0.3% 이하로 제한할 수 있다.Molybdenum (Mo) is advantageous for improving strength, but may inhibit toughness, and since molybdenum (Mo) is an expensive element, its content may be limited to 0.3% or less.

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 a normal manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to anyone skilled in the ordinary manufacturing process, not all of them are specifically mentioned in this specification.

상술한 합금조성을 만족하는 본 발명의 강재는 특정 원소들의 함량 관계가 하기 관계식 1과 2를 만족하는 것이 바람직하다.The steel material of the present invention satisfying the above-described alloy composition preferably satisfies the following relational expressions 1 and 2 in relation to the content of specific elements.

[관계식 1][Relationship 1]

1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V) 1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V)

[관계식 2][Relationship 2]

0.15(%) ≥ C + (0.7×V)0.15(%) ≥ C + (0.7×V)

(관계식 1 및 2에서 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)(In relational expressions 1 and 2, each element means a weight content.)

상기 관계식 1의 Si, Mn, Nb 및 V은 강재의 항복강도에 영향을 미치는 원소들이며, 관계식 2의 C와 V은 강재의 충격 인성에 영향을 미치는 원소이다.Si, Mn, Nb, and V of the relational expression 1 are elements that affect the yield strength of the steel, and C and V of the relational expression 2 are elements that affect the impact toughness of the steel.

본 발명에서는 각 원소들의 제안된 함량 범위 내에서 항복강도에 영향을 미치는 원소들 간의 함량 관계는 관계식 1로, 충격 인성에 영향을 미치는 원소들 간의 함량 관계를 관계식 2로 제어함으로써 의도하는 대로 강도와 인성을 확보할 수 있다.In the present invention, the content relationship between the elements that affect the yield strength within the proposed content range of each element is controlled by Relational Equation 1, and the content relationship between elements affecting impact toughness is controlled by Relational Equation 2. toughness can be obtained.

즉, 본 발명 강재의 Si, Mn, Nb 및 V의 함량이 제한된 범위를 만족하더라도 상기 관계식 1을 벗어나게 되면 항복강도의 달성이 어려울 뿐만 아니라, 상기 강재의 C 및 V의 함량 관계가 상기 관계식 2를 벗어나게 되면 충격 인성의 확보가 어려워진다.That is, even if the content of Si, Mn, Nb, and V of the steel of the present invention satisfies the limited range, it is difficult to achieve the yield strength when it deviate from the above relational expression 1, and the relationship between the C and V contents of the steel material meets the above relational expression 2 If it deviates, it becomes difficult to secure impact toughness.

따라서, 본 발명의 강재는 상술한 합금조성과 더불어 상기 관계식 1 및 2를 만족하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the steel material of the present invention satisfies the relational expressions 1 and 2 together with the alloy composition described above.

상술한 합금조성과 성분 관계식(관계식 1 및 2)를 만족하는 본 발명의 강재는 미세조직이 페라이트 및 제2상으로 구성될 수 있다.The steel material of the present invention that satisfies the above-described alloy composition and component relational expressions (relational expressions 1 and 2) may have a microstructure composed of ferrite and the second phase.

상기 강재는 페라이트를 주상(main phase)으로 포함하며, 제2상으로는 펄라이트, 베이나이트 및 M-A 조직 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 본 발명에서 페라이트는 폴리고날 페라이트를 의미한다.The steel includes ferrite as a main phase, and may include at least one of pearlite, bainite, and M-A structure as the second phase. In the present invention, ferrite means polygonal ferrite.

상기 제2상은 면적분율 5~15%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2상의 분율이 5% 미만이면 강재의 강도를 충분히 확보할 수 없으며, 반면 그 분율이 15%를 초과하게 되면 인성이 열위할 우려가 있다. 상기 제2상 중 펄라이트와 베이나이트는 적어도 한 가지 조직이 제안된 분율 범위 내라면 본 발명에 해당함을 밝혀둔다. The second phase is preferably included in an area fraction of 5 to 15%. If the fraction of the second phase is less than 5%, the strength of the steel cannot be sufficiently secured, whereas if the fraction exceeds 15%, there is a concern that toughness may be inferior. Of the second phase, pearlite and bainite are included in the present invention if at least one structure is within the suggested fraction range.

다만, 상기 제2상 중 M-A 조직은 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합조직으로서, 그 분율이 1%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 즉, 상기 M-A 조직의 분율이 1%를 초과하게 되면 강재의 인성 및 강도의 확보가 어려워진다.However, the M-A structure in the second phase is a mixed structure of martensite and austenite, and it is preferable that the fraction does not exceed 1%. That is, when the fraction of the M-A structure exceeds 1%, it becomes difficult to secure the toughness and strength of the steel.

본 발명에서 목적하는 강도 및 인성의 확보를 위해서는 상기 페라이트의 입도를 제어하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 상기 페라이트의 평균 결정립 크기가 18㎛ 이하인 것이 바람직하다.In the present invention, in order to secure desired strength and toughness, it is preferable to control the grain size of the ferrite, and in the present invention, it is preferable that the average grain size of the ferrite is 18 μm or less.

상기 페라이트의 평균 결정립 크기가 18㎛를 초과하게 되면 강도 및 인성을 동시에 우수하게 확보할 수 없다. 여기서, 평균 결정립 크기는 원 상당 직경을 기준으로 나타낼 수 있음을 밝혀둔다.When the average grain size of the ferrite exceeds 18 μm, excellent strength and toughness cannot be secured at the same time. Here, it should be noted that the average grain size can be expressed based on the equivalent circle diameter.

상술한 합금 성분계 및 미세조직을 가지는 본 발명의 강재는 항복강도 400MPa 이상, 인장강도 500MPa 이상, -40℃에서 충격인성이 100J 이상으로 고강도 및 고인성의 특성을 가질 수 있다.The steel material of the present invention having the above-described alloy component system and microstructure may have high strength and high toughness with a yield strength of 400 MPa or more, a tensile strength of 500 MPa or more, and an impact toughness of 100 J or more at -40 ° C.

본 발명의 강재는 50~100mm 두께의 후물 강재임을 밝혀둔다.It is revealed that the steel material of the present invention is a thick steel material having a thickness of 50 to 100 mm.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 고강도 고인성 강재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a high-strength, high-toughness steel material according to another aspect of the present invention will be described in detail.

간략히 설명하면, 본 발명에서 제안하는 합금조성과 성분 관계식을 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 [가열 - 압연 - 공냉]의 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 특히, 본 발명은 앞서 언급한 바와 같이 압연 공정을 완료한 후 별도의 열처리를 행하지 아니하며, 압연 공정으로서 노멀라이징(normalizing) 열처리 영역에서 압연 공정을 행함에 기술적 의의가 있다.Briefly, after preparing a steel slab that satisfies the alloy composition and component relational expression proposed in the present invention, it can be manufactured through a process of [heating - rolling - air cooling]. In particular, the present invention has technical significance in that a rolling process is performed in a normalizing heat treatment area as a rolling process without performing a separate heat treatment after completing the rolling process as described above.

각 공정 조건에 대해서는 하기에 상세히 설명한다.Each process condition is explained in detail below.

[강 슬라브 가열][Heating of steel slabs]

본 발명에서는 압연 공정을 행하기에 앞서 강 슬라브를 가열하여 균질화 처리하는 공정을 거치는 것이 바람직하며, 이때 1050~1200℃의 온도 범위에서 가열 공정을 행할 수 있다.In the present invention, it is preferable to go through a process of heating and homogenizing the steel slab prior to performing the rolling process, and at this time, the heating process may be performed in a temperature range of 1050 to 1200 ° C.

상기 강 슬라브의 가열 온도가 1050℃ 미만이면 후속 압연시 압연 부하의 급격한 상승으로 압연 패스수가 크게 증가하여 공업적으로 생산성을 크게 떨어뜨리는 결과를 초래할 우려가 있다. 반면, 상기 가열 온도가 1200℃를 초과하게 되면 압연 전 초기 오스테나이트의 입도가 조대해져 결과적으로 최종 미세조직의 입도 미세화를 달성할 수 없게 된다.If the heating temperature of the steel slab is less than 1050 ° C., the number of rolling passes greatly increases due to a rapid increase in the rolling load during subsequent rolling, which may result in a significant drop in industrial productivity. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1200 ° C., the grain size of the initial austenite before rolling becomes coarse, and as a result, it is impossible to achieve grain size refinement of the final microstructure.

따라서, 상기 강 슬라브의 가열시 1050~1200℃의 온도범위에서 행할 수 있다. 이때, 가열 시간에 대해서는 특별히 한정하지 아니하나, 통상 강 주편 두께 1mm 당 1분 이상으로 가열 공정을 행할 수 있다.Therefore, heating of the steel slab can be performed in a temperature range of 1050 to 1200 ° C. At this time, the heating time is not particularly limited, but usually the heating process can be performed for 1 minute or more per 1 mm of steel cast thickness.

[압연 공정][Rolling process]

상기에 따라 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조할 수 있다.A hot-rolled steel sheet may be manufactured by hot-rolling the steel slab heated according to the above.

본 발명에서 열간압연 공정은 노멀라이징 열처리가 행해지는 온도 영역에서 행해지며, 구체적으로 Ac3~Ac3+30℃의 온도범위에서 열간압연을 종료하는 것이 바람직하다.In the present invention, the hot rolling process is performed in the temperature range where the normalizing heat treatment is performed, and specifically, it is preferable to terminate the hot rolling in the temperature range of Ac3 ~ Ac3 + 30 ℃.

상기 열간압연 종료 온도가 Ac3 미만이면 압연된 강재를 노멀라이징 열처리 강재와 동등 이상의 물성을 확보할 수 없게 되며, 반면 그 온도가 Ac3+30℃를 초과하게 되면 오스테나이트 입도가 지나치게 조대해져 고강도 및 고인성의 확보가 어려워진다. If the hot rolling end temperature is less than Ac3, it is not possible to secure the properties of the rolled steel material equal to or higher than that of the normalized heat treated steel material. getting harder to get

상기 Ac3 온도는 다음의 식에 의해 구할 수 있으며, 하기 식에서 각 원소는 중량 함량을 의미한다.The Ac3 temperature can be obtained by the following equation, wherein each element means a weight content.

Ac3 = 937 - 437C + 56Si - 20Mn + 198Al - 27Ni - 19Nb + 125VAc3 = 937 - 437C + 56Si - 20Mn + 198Al - 27Ni - 19Nb + 125V

[공냉][air cooling]

상기에 따른 압연 공정을 완료하여 얻은 열연강판에 대해 냉각을 행할 수 있으며, 이때 노멀라이징 열처리 효과를 구현하기 위하여 공냉을 행하는 것이 바람직하다. 상기 공냉을 상온까지 행할 수 있다.Cooling may be performed on the hot-rolled steel sheet obtained by completing the rolling process according to the above, and at this time, it is preferable to perform air cooling in order to realize the effect of normalizing heat treatment. The air cooling may be performed to room temperature.

본 발명에 따른 압연 공정을 완료한 후 공냉을 행함으로써 후속 열처리 공정을 행하지 않고서도 강도 및 인성이 우수한 강재를 얻는 효과가 있다.By performing air cooling after completing the rolling process according to the present invention, there is an effect of obtaining a steel material having excellent strength and toughness without performing a subsequent heat treatment process.

보다 구체적으로, 본 발명의 강재는 의도하는 미세조직이 형성됨에 따라, 두께 50~100mm의 극후물 강에 대해 강도 및 인성 특성을 양립하여 우수하게 확보할 수 있다.More specifically, as the intended microstructure is formed, the steel material of the present invention can be excellently secured in both strength and toughness characteristics for an ultra-thick steel having a thickness of 50 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 should be noted 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 the matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)(Example)

하기 표 1에 나타낸 합금 성분계를 갖는 용강을 연속 주조하여 300mm 두께의 주편으로 제조하였다. 이후, 각각의 주편을 하기 표 2에 나타낸 조건으로 [가열 - 열간압연]한 후 상온까지 공냉하여 강재로 제조하였다.The molten steel having the alloy components shown in Table 1 was continuously cast to produce a cast steel having a thickness of 300 mm. Thereafter, each cast piece was subjected to [heating-hot rolling] under the conditions shown in Table 2 below, and then air-cooled to room temperature to manufacture a steel material.

제조된 각 강재의 미세조직을 분석하기 위하여, 각 강재의 두께 방향 1/4t(여기서 t는 두께(mm)를 의미함) 지점에서 시편을 채취하였다. 이후, 상기 시편을 연마하고 나이탈(Nital) 및 레페라(Lepera) 부식 용액으로 에칭한 후 페라이트 입도, 제2상(펄라이트, 베이나이트, M-A 조직 등)의 분율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.In order to analyze the microstructure of each steel material manufactured, specimens were taken at the point of 1/4t (where t means thickness (mm)) in the thickness direction of each steel material. Thereafter, the specimen was polished and etched with Nital and Lepera corrosion solutions, and then the ferrite grain size and the fraction of the second phase (perlite, bainite, M-A structure, etc.) were measured, and the results were as follows. Table 3 shows.

또한, 각 강재의 두께 방향 1/4t 지점에서 인장 시편의 길이가 압연방향과 수직하도록 시편을 가공한 후 상온에서 인장시험을 행하여 항복강도 및 인장강도를 측정하였다. 그리고, 각 강재의 두께 방향 1/4t 지점에서 인장 시편의 길이가 압연방향과 평행하도록 시편을 가공한 후 -40℃에서 충격 시험을 행하여 저온 인성을 평가하였다. 각 결과는 표 3에 나타내었다.In addition, after processing the specimen so that the length of the tensile specimen is perpendicular to the rolling direction at the point of 1/4t in the thickness direction of each steel material, a tensile test was performed at room temperature to measure the yield strength and tensile strength. In addition, after processing the specimen so that the length of the tensile specimen is parallel to the rolling direction at the point of 1/4t in the thickness direction of each steel material, an impact test was performed at -40 ° C to evaluate low-temperature toughness. Each result is shown in Table 3.

river 합금조성 (중량%)Alloy composition (% by weight) 관계
식1
relationship
formula 1
관계
식2
relationship
formula 2
CC SiSi MnMn PP SS AlAl NbNb VV NN Cu, Ni, Mo 중 1종 이상At least one of Cu, Ni, and Mo AA 0.0840.084 0.380.38 1.641.64 0.0120.012 0.0040.004 0.0320.032 0.0520.052 0.0710.071 0.00320.0032 -- 1.6131.613 0.1340.134 BB 0.0920.092 0.510.51 1.791.79 0.0090.009 0.0020.002 0.0470.047 0.0330.033 0.0430.043 0.00500.0050 -- 1.5061.506 0.1220.122 CC 0.1080.108 0.570.57 1.581.58 0.0130.013 0.0030.003 0.0250.025 0.0280.028 0.0510.051 0.00520.0052 -- 1.5141.514 0.1440.144 DD 0.1270.127 0.420.42 1.951.95 0.0100.010 0.0020.002 0.0350.035 0.0580.058 0.0220.022 0.00470.0047 -- 1.5111.511 0.1420.142 EE 0.0840.084 0.340.34 1.661.66 0.0080.008 0.0030.003 0.0530.053 0.0490.049 0.0630.063 0.00330.0033 Cu 0.17
Ni 0.31
Cu 0.17
Ni 0.31
1.5141.514 0.1280.128
FF 0.0950.095 0.450.45 1.951.95 0.0140.014 0.0030.003 0.0170.017 0.0270.027 0.0670.067 0.00390.0039 -- 1.5881.588 0.1420.142 GG 0.0880.088 0.490.49 1.691.69 0.0120.012 0.0020.002 0.0340.034 0.0330.033 0.0530.053 0.00510.0051 Mo 0.18Mo 0.18 1.5121.512 0.1250.125 HH 0.0700.070 0.530.53 1.411.41 0.0110.011 0.0040.004 0.0540.054 0.0590.059 0.0310.031 0.00430.0043 -- 1.5161.516 0.0920.092 II 0.1340.134 0.510.51 1.911.91 0.0090.009 0.0040.004 0.0320.032 0.0510.051 0.0210.021 0.00320.0032 -- 1.5371.537 0.1490.149 JJ 0.1150.115 0.680.68 1.441.44 0.0080.008 0.0020.002 0.0170.017 0.0230.023 0.0460.046 0.00280.0028 -- 1.5211.521 0.1470.147 KK 0.0910.091 0.480.48 1.861.86 0.0110.011 0.0030.003 0.0360.036 0.0110.011 0.0720.072 0.00450.0045 -- 1.5141.514 0.1410.141 LL 0.1060.106 0.590.59 1.841.84 0.0110.011 0.0030.003 0.0370.037 0.0460.046 0.0120.012 0.00310.0031 -- 1.5131.513 0.1140.114 MM 0.0850.085 0.360.36 1.691.69 0.0120.012 0.0020.002 0.0440.044 0.0300.030 0.0890.089 0.00350.0035 -- 1.5631.563 0.1470.147 NN 0.0940.094 0.570.57 1.441.44 0.0110.011 0.0030.003 0.0350.035 0.0450.045 0.0310.031 0.00430.0043 -- 1.4731.473 0.1160.116 OO 0.1130.113 0.410.41 1.481.48 0.0070.007 0.0040.004 0.0210.021 0.0520.052 0.0630.063 0.00380.0038 -- 1.5501.550 0.1570.157

river 두께
(mm)
thickness
(mm)
Ac3
(℃)
Ac3
(℃)
Ac3+30
(℃)
Ac3+30
(℃)
가열
(℃)
heating
(℃)
압연종료온도
(℃)
End of rolling temperature
(℃)
구분division
AA 100100 903903 933933 11561156 907907 발명예 1Invention example 1 BB 8080 904904 934934 11281128 911911 발명예 2Invention example 2 CC 100100 901901 931931 11461146 922922 발명예 3Inventive example 3 DD 100100 875875 905905 11821182 891891 발명예 4Inventive Example 4 EE 8080 895895 925925 11411141 905905 발명예 5Inventive Example 5 FF 100100 893893 923923 10761076 910910 발명예 6Inventive Example 6 GG 8080 905905 935935 11471147 915915 발명예 7Inventive Example 7 HH 100100 921921 951951 11571157 922922 비교예 1Comparative Example 1 II 8080 877877 907907 11701170 885885 비교예 2Comparative Example 2 JJ 9090 905905 935935 11411141 918918 비교예 3Comparative Example 3 KK 100100 903903 933933 11461146 922922 비교예 4Comparative Example 4 LL 9090 895895 925925 11691169 904904 비교예 5Comparative Example 5 MM 100100 905905 935935 11631163 926926 비교예 6Comparative Example 6 NN 100100 909909 939939 11521152 923923 비교예 7Comparative Example 7 OO 100100 892892 922922 11601160 899899 비교예 8Comparative Example 8 CC 9090 901901 931931 12431243 921921 비교예 9Comparative Example 9 CC 100100 901901 931931 11381138 947947 비교예 10Comparative Example 10

구분division 미세조직microstructure 기계적 물성mechanical properties 페라이트
입도(㎛)
ferrite
Particle size (㎛)
제2상
(면적%)
phase 2
(area%)
M-A 조직
(면적%)
MA organization
(area%)
항복강도
(MPa)
yield strength
(MPa)
인장강도
(MPa)
tensile strength
(MPa)
충격인성
(J, -40℃)
impact toughness
(J, -40℃)
발명예 1Invention Example 1 14.414.4 5.75.7 0.70.7 423423 515515 123123 발명예 2Invention example 2 13.913.9 8.58.5 0.30.3 419419 533533 146146 발명예 3Inventive example 3 17.617.6 11.111.1 0.40.4 405405 537537 125125 발명예 4Inventive example 4 17.417.4 14.614.6 00 413413 591591 105105 발명예 5Inventive Example 5 14.514.5 5.25.2 0.70.7 417417 504504 129129 발명예 6Inventive example 6 14.714.7 7.17.1 0.80.8 419419 544544 113113 발명예 7Inventive Example 7 16.016.0 6.96.9 0.60.6 414414 521521 138138 비교예 1Comparative Example 1 14.414.4 4.44.4 0.10.1 405405 491491 178178 비교예 2Comparative Example 2 16.116.1 16.316.3 00 412412 602602 8585 비교예 3Comparative Example 3 17.717.7 10.810.8 1.21.2 407407 551551 9797 비교예 4Comparative Example 4 19.119.1 7.87.8 0.50.5 389389 524524 117117 비교예 5Comparative Example 5 16.916.9 9.39.3 00 397397 530530 152152 비교예 6Comparative Example 6 17.417.4 5.95.9 1.61.6 405405 504504 7474 비교예 7Comparative Example 7 16.616.6 7.17.1 0.20.2 390390 526526 150150 비교예 8Comparative Example 8 15.515.5 11.411.4 1.31.3 408408 527527 8686 비교예 9Comparative Example 9 20.820.8 11.611.6 0.50.5 397397 533533 5959 비교예 10Comparative Example 10 19.719.7 10.710.7 0.60.6 388388 527527 9292 상기 미세조직 중 제2상은 펄라이트, 베이나이트 및 M-A 상의 분율을 합하여 나타낸 것이다.
모든 예에서 상기 제2상을 제외한 나머지 조직은 페라이트이다.
The second phase of the microstructure is represented by the sum of the fractions of the pearlite, bainite, and MA phases.
In all cases, the structure other than the second phase is ferrite.

상기 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 합금 성분계 및 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 7은 목표 수준의 항복강도 및 인장강도가 확보되고, 저온 인성이 우수하였다.As shown in Tables 1 to 3, Inventive Examples 1 to 7 satisfying the alloy composition system and manufacturing conditions proposed in the present invention secured the target level of yield strength and tensile strength, and had excellent low-temperature toughness.

반면, C 함량이 미비한 비교예 1은 제2상의 분율이 충분하지 못하여 강도가 낮았으며, C 함량이 과도한 비교예 2는 제2상의 분율이 과도하게 높아져 저온 인성이 열위한 결과를 보였다.On the other hand, Comparative Example 1, in which the C content was insufficient, had low strength due to an insufficient fraction of the second phase, and Comparative Example 2, in which the C content was excessive, showed poor low-temperature toughness due to an excessively high fraction of the second phase.

비교예 3은 Si 함량이 과도한 경우로서 M-A 조직의 분율이 높아져 저온 인성이 열위하였다.Comparative Example 3 was a case in which the Si content was excessive, and the fraction of the M-A structure was increased, resulting in inferior low-temperature toughness.

비교예 4는 Nb의 함량이 불충분함에 의해 페라이트 입도가 조대해져 항복강도가 열위하였다.In Comparative Example 4, the yield strength was inferior due to the coarse ferrite grain size due to the insufficient Nb content.

비교예 5는 항복강도에 영향을 미치는 V 함량이 미비하여 V 탄질화물이 충분하지 못함에 따라 항복강도가 열위하였으며, V의 함량이 과도한 비교예 6은 M-A 조직이 증가하여 저온 인성이 열위하였다.In Comparative Example 5, the yield strength was inferior due to insufficient V carbonitride due to insufficient V content affecting yield strength, and in Comparative Example 6, in which the V content was excessive, the M-A structure increased and the low-temperature toughness was inferior.

한편, 각 원소의 함량을 제안된 범위를 만족하지만 관계식 1의 값이 불만족하는 비교예 7은 항복강도가 열위하였으며, 관계식 2의 값이 불만족하는 비교예 8은 저온 인성이 열위한 결과를 보였다. 특히, 관계식 1을 구성하는 Si, Mn은 고용강화 효과를 나타내며, Nb은 입도 미세화 효과, V은 석출 강화 효과를 갖는데, 관계식 1을 벗어나는 비교예 7은 상술의 효과가 충분하지 못하여 항복강도가 열위하였다.On the other hand, Comparative Example 7, in which the content of each element satisfies the suggested range, but the value of Relational Expression 1 was unsatisfactory, had inferior yield strength, and Comparative Example 8, in which the value of Relational Expression 2 was unsatisfactory, showed poor low-temperature toughness. In particular, Si and Mn constituting relational expression 1 show a solid solution strengthening effect, Nb has a particle size refinement effect, and V has a precipitation strengthening effect. did

그리고, 합금 성분계는 본 발명을 만족하나 제조조건이 본 발명을 벗어나는 비교예 9 및 10은 페라이트 입도가 조대해져 강도 및 인성이 열위한 결과를 보였다.In addition, the alloy component system satisfies the present invention, but Comparative Examples 9 and 10, in which the manufacturing conditions deviate from the present invention, showed poor strength and toughness due to coarse ferrite grain size.

Claims (10)

중량%로, 탄소(C): 0.08~0.13%, 실리콘(Si): 0.2~0.6%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Sol.Al): 0.01~0.06%, 니오븀(Nb): 0.02~0.06%, 바나듐(V): 0.02~0.08%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.002~0.008%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 및 2를 만족하는 고강도 고인성 강재.

[관계식 1]
1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V)
[관계식 2]
0.15(%) ≥ C + (0.7×V)
(관계식 1 및 2에서 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)
By weight, carbon (C): 0.08-0.13%, silicon (Si): 0.2-0.6%, manganese (Mn): 1.4-2.0%, aluminum (Sol.Al): 0.01-0.06%, niobium (Nb) : 0.02~0.06%, Vanadium(V): 0.02~0.08%, Phosphorus(P): 0.02% or less, Sulfur(S): 0.005% or less, Nitrogen(N): 0.002~0.008%, balance Fe and other unavoidable impurities Including, high-strength high-toughness steel that satisfies the following relations 1 and 2.

[Relationship 1]
1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V)
[Relationship 2]
0.15(%) ≥ C + (0.7×V)
(In relational expressions 1 and 2, each element means a weight content.)
제 1항에 있어서,
상기 강재는 구리(Cu): 0.5% 이하, 니켈(Ni): 1.0% 이하 및 몰리브덴(Mo): 0.3% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 고강도 고인성 강재.
According to claim 1,
The steel material is copper (Cu): 0.5% or less, nickel (Ni): 1.0% or less and molybdenum (Mo): high-strength, high-toughness steel further comprising one or more of 0.3% or less.
제 1항에 있어서,
상기 강재는 미세조직으로 페라이트 및 제2상으로 구성되며,
상기 제2상은 펄라이트, 베이나이트 및 M-A 조직 중 1종 이상을 면적분율 5~15%로 포함하는 고강도 고인성 강재.
According to claim 1,
The steel is composed of ferrite and a second phase as a microstructure,
The second phase is a high-strength, high-toughness steel material containing at least one of pearlite, bainite, and MA structure in an area fraction of 5 to 15%.
제 3항에 있어서,
상기 페라이트는 평균 결정립 크기가 18㎛ 이하인 고강도 고인성 강재.
According to claim 3,
The ferrite is a high-strength, high-toughness steel having an average grain size of 18 μm or less.
제 3항에 있어서,
상기 M-A 조직은 면적분율 1% 이하로 포함하는 것인 고강도 고인성 강재.
According to claim 3,
The MA structure is a high-strength, high-toughness steel material comprising an area fraction of 1% or less.
제 1항에 있어서,
상기 강재는 항복강도 400MPa 이상, 인장강도 500MPa 이상, -40℃에서 충격인성이 100J 이상인 고강도 고인성 강재.
According to claim 1,
The steel is a high-strength, high-toughness steel having a yield strength of 400 MPa or more, a tensile strength of 500 MPa or more, and an impact toughness of 100 J or more at -40 ° C.
제 1항에 있어서,
상기 강재는 50~100mm의 두께를 갖는 것인 고강도 고인성 강재.
According to claim 1,
The steel is a high-strength, high-toughness steel having a thickness of 50 to 100 mm.
중량%로, 탄소(C): 0.08~0.13%, 실리콘(Si): 0.2~0.6%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Sol.Al): 0.01~0.06%, 니오븀(Nb): 0.02~0.06%, 바나듐(V): 0.02~0.08%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.002~0.008%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 및 2를 만족하는 강 슬라브를 준비한 후 1050~1200℃의 온도범위에서 가열하는 단계;
상기 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
상기 열연강판을 공냉하는 단계를 포함하고,
상기 열간압연은 Ac3~Ac3+30℃의 온도범위에서 종료하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 강재의 제조방법.

[관계식 1]
1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V)
[관계식 2]
0.15(%) ≥ C + (0.7×V)
(관계식 1 및 2에서 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)
By weight, carbon (C): 0.08-0.13%, silicon (Si): 0.2-0.6%, manganese (Mn): 1.4-2.0%, aluminum (Sol.Al): 0.01-0.06%, niobium (Nb) : 0.02~0.06%, Vanadium(V): 0.02~0.08%, Phosphorus(P): 0.02% or less, Sulfur(S): 0.005% or less, Nitrogen(N): 0.002~0.008%, balance Fe and other unavoidable impurities Including, after preparing a steel slab that satisfies the following relational expressions 1 and 2, heating in a temperature range of 1050 ~ 1200 ℃;
manufacturing a hot-rolled steel sheet by hot-rolling the heated steel slab; and
Including the step of air-cooling the hot-rolled steel sheet,
The hot rolling is a method for producing a high-strength, high-toughness steel material, characterized in that terminated in the temperature range of Ac3 ~ Ac3 + 30 ℃.

[Relationship 1]
1.5(%) ≤ Si + (0.3×Mn) + (6.6×Nb) + (5.6×V)
[Relationship 2]
0.15(%) ≥ C + (0.7×V)
(In relational expressions 1 and 2, each element means a weight content.)
제 8항에 있어서,
상기 강 슬라브는 구리(Cu): 0.5% 이하, 니켈(Ni): 1.0% 이하 및 몰리브덴(Mo): 0.3% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 고강도 고인성 강재의 제조방법.
According to claim 8,
The steel slab is copper (Cu): 0.5% or less, nickel (Ni): 1.0% or less and molybdenum (Mo): a method for producing a high-strength, high-toughness steel material further comprising one or more of 0.3% or less.
제 8항에 있어서,
상기 강재는 50~100mm의 두께를 갖는 것인 고강도 고인성 강재의 제조방법.
According to claim 8,
The steel is a method for producing a high-strength, high-toughness steel having a thickness of 50 to 100 mm.
KR1020210108837A 2021-08-18 2021-08-18 Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof KR20230026794A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210108837A KR20230026794A (en) 2021-08-18 2021-08-18 Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210108837A KR20230026794A (en) 2021-08-18 2021-08-18 Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230026794A true KR20230026794A (en) 2023-02-27

Family

ID=85329506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210108837A KR20230026794A (en) 2021-08-18 2021-08-18 Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230026794A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190065040A (en) 2017-12-01 2019-06-11 주식회사 포스코 Steel material having exellent hydrogen induced crack resistance and low temperature impact toughness and method of manufacturing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190065040A (en) 2017-12-01 2019-06-11 주식회사 포스코 Steel material having exellent hydrogen induced crack resistance and low temperature impact toughness and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210018414A (en) Seek hot-rolled H-beam having a yield strength of 500 megapascal and its manufacturing method
KR20090070484A (en) High-strength and high-toughness thick steel plate and method for producing the same
CN113166897B (en) Ultra-high strength steel having excellent cold workability and SSC resistance and method for manufacturing the same
CN102691018A (en) Low-compression ratio super-strength steel plate for ocean engineering and manufacturing method thereof
CN114645201B (en) High-toughness Q500qNH bridge weather-resistant steel plate and manufacturing method thereof
JP6152375B2 (en) Steel for pressure vessels excellent in low temperature toughness and hydrogen sulfide stress corrosion cracking resistance, manufacturing method thereof, and deep drawing product manufacturing method
JP2020509189A (en) Thick steel plate excellent in cryogenic impact toughness and method for producing the same
CN108368593B (en) High-strength steel material having excellent low-temperature strain aging impact characteristics and method for producing same
KR102164112B1 (en) High-strength steel sheet having excellent ductility and low-temperature toughness and method for manufacturing thereof
KR20160079163A (en) Steel having superior brittle crack arrestability and method for manufacturing the steel
JP4133175B2 (en) Non-water cooled thin low yield ratio high strength steel with excellent toughness and method for producing the same
KR101091510B1 (en) High-strength steel sheet with excellent low temperature toughness and manufacturing method thereof
KR101018159B1 (en) High-strength steel sheet with excellent low temperature toughness and manufacturing method thereof
KR101786262B1 (en) Hot-rolled thick steel plate having excellent strength and dwtt toughness at low temperature, and method for manufacturing the same
CN114480949B (en) 690 MPa-grade low-yield-ratio weather-resistant welding structural steel, steel plate and manufacturing method thereof
KR101657847B1 (en) High strength cold rolled steel sheet having excellent surface quality of thin slab, weldability and bendability and method for manufacturing the same
KR20230026794A (en) Steel material having high-strength and high-toughness, and method for manufacturing thereof
KR101798772B1 (en) Medium manganese steel sheet having high-elongation and high-strength and manufacturing method for the same
KR20160078533A (en) Medium manganese steel sheet having high-elongation and high-strength and manufacturing method for the same
KR20200076799A (en) Ultra thick steel plate having excellent toughness at the center of thickness and manufacturing method for the same
KR100435467B1 (en) A method for manufacturing high strength cold rolled steel sheet having superior ductility by continuous annealing
KR102487758B1 (en) Steel plate having excellent low temperature impact toughness and method for manufacturing the same
KR102098478B1 (en) Hot rolled coated steel sheet having high strength, high formability, excellent bake hardenability and method of manufacturing the same
KR20110022308A (en) High strength steel, and method for producing the same
KR20230023945A (en) High strength steel plate having low yield ratio and method of manufacturing the same