WO2020085861A1 - 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • high-manganese steel has a high deformation resistance at high temperatures, and in particular, in the case of thin materials, it is difficult to secure a uniform shape in the longitudinal direction according to a rolling pass, a rolling reduction, and the like.
  • shape of the hot rolled material is inferior, cooling safety is lowered, and there is a possibility of causing equipment damage in a process such as transfer.
  • longitudinal shape of the hot rolled material is inferior, it is not preferable in terms of economical efficiency and productivity since subsequent work such as shape correction work must be performed.
  • Figure 1 (a) is a view for helping to understand the bone and floor formed in the steel material in the present invention
  • Figure 1 (b) is a picture of a steel material according to an example of the present invention.
  • the austenite-based high-manganese steel for excellent cryogenic shape has a difference in height between the floor and the valley formed in the steel in the region within 2 m for the rolling direction even if a separate calibration operation is not performed after the steel is manufactured. Since it is within a maximum of 10 mm, excellent shape uniformity can be secured.
  • Figure 1 (a) is a view for helping to understand the bone and floor formed in the steel material in the present invention
  • Figure 1 (b) is a picture of a steel material according to an example of the present invention.
  • composition of the slab provided in the manufacturing method of the present invention corresponds to the steel composition of the austenitic high-manganese steel described above
  • description of the steel composition of the slab is described for the steel composition of the austenitic high-manganese steel described above. Instead.
  • the slab provided with the above-described steel composition may be primary heated in a temperature range of 1050 to 1300 ° C.
  • the primary heating temperature is less than a predetermined range, a problem that excessive rolling load may occur during primary hot rolling or a problem that an alloy component is not sufficiently dissolved may occur, and the present invention provides a lower limit of the primary heating temperature range. It can be limited to 1050 °C.
  • the primary heating temperature exceeds a certain range, there is a fear that the grains are excessively grown and the strength is lowered or the hot rollability of the steel material is deteriorated by heating the steel above the solidus temperature of the steel material.
  • the upper limit of the silver slab primary heating temperature range may be limited to 1300 ° C.
  • the secondary hot rolling process includes a rough rolling process and a finish rolling process, and the secondary reheated intermediate material may be provided as an intermediate material by secondary hot rolling.
  • the finish rolling is preferably performed in a temperature range of (Tnr-120) to Tnr ° C.
  • Tnr can be derived by Equation 1 below.
  • the present invention can limit the finish rolling temperature of the secondary hot rolling to the range of (Tnr-120) to Tnr ° C.

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는, 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로 95면적% 이상의 오스테나이트를 포함하되, -196℃의 샤르피 충격인성이 30J 이상(5mm 두께 기준)이고, 압연방향을 따라 2m 이내의 영역에서 형성된 마루와 골의 최대 높이 차이가 10mm 이내일 수 있다.

Description

형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법
본 발명은 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법에 관한 것이며, 상세하게는 극저온인성이 우수하면서도, 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오스테나이트계 고망간 강재는 오스테나이트의 안정성을 높여주는 원소인 망간(Mn)과 탄소(C)의 함량을 조율하여 상온 또는 극저온의 환경에서도 오스테나이트가 안정하여 높은 인성을 가지는바, LNG 저장용 탱크 및 LNG 수송용 탱크 등 극저온 구조물의 소재로 특히 적합한 물성을 가진다.
그러나, 고망간 강은 고온에서의 변형 저항이 높으며, 특히 박물재의 경우 압연 패스, 압하율 등에 따라서 길이 방향의 균일한 형상을 확보하기 어려운 실정이다. 열연재의 형상이 열위한 경우 냉각 안전성이 낮아지며, 이송 등의 공정에서 설비 파손 등을 유발할 가능성이 존재한다. 또한, 열연재의 길이 방향 형상이 열위한 경우, 형상 교정 작업 등의 후속작업이 수반되어야 하므로, 경제성 및 생산성 측면에서 바람직하지 않다. 더불어, 냉각 후 추가적인 형상 교정 작업 등에 의하더라도 균일한 형상을 확보하는데 기술적 한계가 존재하므로, 형상 고정과 같은 추가적인 작업을 수반하지 않고서도 우수한 형상 균일성을 가지는 고망간 강재 및 그 제조방법이 요구되는 실정이다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-1994-0002370호 (1994.02.17. 공개)
본 발명의 일 측면에 따르면 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법이 제공될 수 있다
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는, 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로 95면적% 이상의 오스테나이트를 포함하되, -196℃의 샤르피 충격인성이 30J 이상(5mm 두께 기준)이고, 압연방향을 따라 2m 이내의 영역에서 형성된 마루와 골의 최대 높이 차이가 10mm 이내일 수 있다.
상기 오스테나이트의 결정립도는 5~150㎛일 수 있다.
상기 강재의 항복강도는 350MPa 이상, 인장강도는 700MPa 이상, 연신율은 40% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는, 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위로 1차 가열하고, 상기 가열된 슬라브를 800~1100℃의 마무리 압연 온도에서 35~80%의 총 압하율로 1차 열간압연하여 중간재를 제공하고, 상기 중간재를 1050~1300℃의 온도범위로 2차 가열하고, 상기 2차 가열된 중간재를 (Tnr-120)~Tnr℃의 마무리 압연 온도에서 2차 열간압연하여 열연재를 제공하고, 상기 열연재를 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 온도범위까지 냉각하되, 상기 2차 열간압연 중 (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서의 상기 중간재의 총 압하량은 5~25%로 제어하여 제조될 수 있다.
상기 냉각이 종료된 열연재는 압연방향을 따라 2m 이내의 영역에서 형성된 마루와 골의 최대 높이 차이가 10mm 이내일 수 있다.
상기 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니며, 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 극저온인성이 우수하면서도, 형상이 우수한 오스테나이트계 고 망간 강재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명에서 강재에 형성된 골과 마루의 이해를 돕기 위한 도면이며, 도 1의 (b)는 본 발명의 일 예에 의한 강재를 촬영한 사진이다.
본 발명은 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 구현예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 구현예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 강 조성에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 표시하지 않는 한 각 원소의 함량을 나타내는 %는 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는, 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
탄소(C): 0.2~0.5%
탄소(C)는 오스테나이트 안정화 원소일 뿐만 아니라, 고용강화에 의해 강도를 확보하는데 효과적인 원소이다. 따라서, 본 발명은 저온인성 및 강도 확보를 위하여 탄소(C) 함량의 하한을 0.2%로 제한할 수 있다. 즉, 탄소(C) 함량이 0.2% 미만인 경우, 오스테나이트의 안정도가 부족하여 극저온에서 안정한 오스테나이트를 얻을 수 없으며, 외부 응력에 의해 쉽게 ε-마르텐사이트 및 α'-마르텐사이트로 가공유기변태를 일으켜 강재의 인성 및 강도를 감소시킬 수 있기 때문이다. 반면, 탄소(C) 함량이 일정 범위를 초과하는 경우, 탄화물 석출로 인하여 강재의 인성이 급격히 열화될 수 있으며, 강재의 강도가 지나치게 높아져 강재의 가공성이 현저히 저하될 수 있는바, 본 발명은 탄소(C) 함량의 상한을 0.5%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄소(C) 함량은 0.2~0.5%일 수 있으며, 바람직한 탄소(C) 함량은 0.3~0.5%일 수 있으며, 보다 바람직한 탄소(C) 함량은 0.3~0.45%일 수 있다.
망간(Mn): 23~28%
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화에 효과적으로 기여하는 원소이므로, 본 발명은 이와 같은 효과 달성을 위해 망간(Mn) 함량의 하한을 23%로 제한할 수 있다. 즉, 본 발명은 23% 이상의 망간(Mn)을 포함하므로 오스테나이트의 안정도를 효과적으로 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 페라이트, ε-마르텐사이트 및 α'-마르텐사이트의 형성을 억제하여 강재의 저온인성을 효과적으로 확보할 수 있다. 반면, 망간(Mn) 함량이 일정 수준 범위를 초과하는 경우, 오스테나이트의 안정도 증가 효과는 포화되는 반면 제조원가가 크게 증가하고, 열간압연 중 내부산화가 과도하게 발생하여 표면품질이 열위해질 수 있는바, 본 발명은 망간(Mn) 함량의 상한을 28%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 망간(Mn) 함량은 23~28%일 수 있으며, 보다 바람직한 망간(Mn) 함량은 23~25%일 수 있다.
규소(Si): 0.05~0.50%
규소(Si)는 알루미늄(Al)과 같이 탈산제로서 필수불가결하게 미량 첨가되는 원소이다. 다만, 규소(Si)가 과도하게 첨가되는 경우 입계에 산화물을 형성하여 고온연성을 감소시키고, 크랙 등을 유발하여 표면품질을 저하시킬 우려가 있는바, 본 발명은 규소(Si) 함량의 상한을 0.5%로 제한할 수 있다. 반면, 강 중에서 Si 함량을 줄이기 위해서는 과도한 비용이 소요되는바, 본 발명은 규소(Si) 함량의 하한을 0.05%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 규소(Si) 함량은 0.05~0.5%일 수 있다.
구리(Cu): 1% 이하(0% 제외)
구리(Cu)는 오스테나이트 안정화 원소로 망간(Mn) 및 탄소(C)와 더불어 오스테나이트를 안정화시키는 원소로서, 저온인성 향상에 기여하는 원소이다. 또한, 구리(Cu)는 탄화물 내 고용도가 매우 낮고 오스테나이트 내에서의 확산이 느린 원소이므로, 오스테나이트와 탄화물의 계면에 농축되어 미세한 탄화물의 핵 주위를 둘러싸게 됨으로써 탄소(C)의 추가적인 확산에 따른 탄화물의 생성 및 성장을 효과적으로 억제하는 원소이다. 따라서, 본 발명은 저온인성 확보를 위해 구리(Cu)를 필수적으로 첨가하며, 보다 바람직한 구리(Cu) 함량의 하한은 0.3%이다. 반면, 구리(Cu)의 함량이 1%를 초과하는 경우 강재의 열간가공성이 저하될 수 있는바, 본 발명은 구리(Cu) 함량의 상한을 1%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 구리(Cu) 함량의 상한은 0.8%일 수 있다.
인(P): 0.03% 이하
인(P)은 불가피하게 유입되는 불순물 원소일 뿐만 아니라, 쉽게 편석되는 원소로서 주조 시 균열발생을 유발하거나, 용접성을 저하시키는 원소이기도 하다. 따라서, 본 발명은 주조성 악화 및 용접성 저하를 방지하기 위하여 인(P) 함량의 상한을 0.03%로 제한할 수 있다.
황(S): 0.005% 이하
황(S)은 불가피하게 유입되는 불순물 원소일 뿐만 아니라, 개재물 형성에 의해 열간취성 결함을 유발한 원소이기도 하다. 따라서, 본 발명은 열간취성 발생을 억제하기 위하여 황(S) 함량의 상한을 0.005%로 제한할 수 있다.
알루미늄(Al): 0.5% 이하
알루미늄(Al)은 탈산제로 첨가되는 대표적인 원소이다. 다만, 알루미늄(Al)은 탄소(C) 및 질소(N)와 반응하여 석출물을 형성할 수 있으며, 이들 석출물에 의해 열간 가공성이 저하될 수 있는바, 본 발명은 알루미늄(Al) 함량의 상한을 0.5%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 알루미늄(Al)의 함량은 0.05~0.5% 일 수 있다.
크롬(Cr): 2.5~4.5%
크롬(Cr)은 적정 첨가량의 범위까지는 오스테나이트를 안정화시켜 저온에서의 충격 인성 향상에 기여하며, 오스테나이트 내에 고용되어 강재의 강도를 증가시키는 윈소이다. 또한, 크롬은 강재의 내식성을 향상시키는 원소이기도 하다. 따라서, 본 발명은 이와 같은 효과를 달성하기 위하여 2.5% 이상의 크롬(Cr)을 첨가할 수 있다. 다만, 크롬(Cr)은 탄화물 형성 원소로서, 오스테나이트 입계에 탄화물을 형성하여 저온 충격을 감소시키는 원소이기도 하므로, 본 발명은 탄소(C) 및 기타 함께 첨가되는 원소들과의 함량 관계를 고려하여 크롬(Cr) 함량의 상한을 4.5%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 크롬(Cr) 함량은 2.5~4.5%일 수 있으며, 보다 바람직한 크롬(Cr) 함량은 3~4%일 수 있다.
붕소(B): 0.0005~0.01%
붕소(B)은 오스테나이트 입계를 강화하는 입계 강화 원소로서, 소량 첨가에 의하더라도 오스테나이트 입계를 강화하여 강재의 고온 균열 민감도를 효과적으로 낮출 수 있는 원소이다. 따라서, 이와 같은 효과를 달성하기 위하여, 본 발명은 붕소(B) 함량의 하한을 0.0005%로 제한할 수 있다. 반면, 붕소(B)의 함량이 일정 범위를 초과하는 경우, 오스테나이트 입계에 편석을 유발하여 강재의 고온 균열 민감도를 증가시키므로, 강재의 표면 품질이 저하될 수 있는바, 본 발명은 붕소(B) 함량의 상한을 0.01%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 붕소(B) 함량은 0.0005~0.01%일 수 있으며, 보다 바람직한 붕소(B)의 함량은 0.002~0.006%일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강은 상기한 성분 이외에 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 더불어, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는 95면적% 이상의 오스테나이트를 미세조직으로 포함할 수 있으며, 그에 따라 강재의 극저온인성을 효과적으로 확보할 수 있다. 오스테나이트의 평균 결정립도는 5~150㎛일 수 있다. 제조 공정상 구현 가능한 오스테나이트의 평균 결정립도는 5㎛ 이상이며, 평균 결정립도가 크게 증가하는 경우 강재의 강도 저하가 우려되는바, 오스테나이트의 결정립도는 150㎛ 이하로 제한될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는 오스테나이트 이외에 존재 가능한 조직으로서 탄화물 및/또는 ε-마르텐사이트를 포함할 수 있다. 탄화물 및/또는 ε-마르텐사이트의 분율이 일정 수준을 초과하는 경우, 강재의 인성 및 연성이 급격히 저하될 수 있는바, 본 발명은 탄화물 및/또는 ε-마르텐사이트의 분율을 5면적% 이하로 제한할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는 350MPa 이상의 항복강도, 700MPa 이상의 인장강도, 40% 이상의 연신율을 구비할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는 -196℃의 샤르피 충격인성이 30J 이상(5mm 두께 기준)이므로, 우수한 극저온 물성을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는 강재 제조 후 별도의 교정 작업 등을 수행하지 않더라도 압연방향에 대한 2m 이내의 영역에서 강재에 형성된 마루와 골의 높이 차이가 최대 10mm 이내이므로, 우수한 형상 균일성을 확보할 수 있다. 도 1의 (a)는 본 발명에서 강재에 형성된 골과 마루의 이해를 돕기 위한 도면이며, 도 1의 (b)는 본 발명의 일 예에 의한 강재를 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재는, 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위로 1차 가열하고, 상기 가열된 슬라브를 800~1100℃의 마무리 압연 온도에서 35~80%의 총 압하율로 1차 열간압연하여 중간재를 제공하고, 상기 중간재를 1050~1300℃의 온도범위로 2차 가열하고, 상기 2차 가열된 중간재를 (Tnr-120)~Tnr℃의 마무리 압연 온도에서 2차 열간압연하여 열연재를 제공하고, 상기 열연재를 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 온도범위까지 냉각하되, 상기 2차 열간압연 중 (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서의 상기 중간재의 총 압하량은 5~25%로 제어하여 제조될 수 있다.
슬라브 1차 가열
본 발명의 제조방법에 제공되는 슬라브의 조성은, 전술한 오스테나이트계 고망간 강재의 강 조성과 대응하므로, 슬라브의 강 조성에 대한 설명은 전술한 오스테나이트계 고망간 강재의 강 조성에 대한 설명으로 대신한다.
전술한 강 조성으로 제공되는 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위에서 1차 가열 할 수 있다. 1차 가열 온도가 일정 범위 미만인 경우, 1차 열간압연 중에 과도한 압연부하가 걸리는 문제가 발생하거나, 합금성분이 충분히 고용되지 않는 문제가 발생할 수 있는바, 본 발명은 1차 가열 온도범위의 하한을 1050℃로 제한할 수 있다. 반면, 1차 가열 온도가 일정 범위를 초과하는 경우, 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 저하되거나, 강재의 고상선 온도를 초과하여 가열됨으로써 강재의 열간압연성이 열위해질 우려가 있는바, 본 발명은 슬라브 1차 가열 온도범위의 상한을 1300℃로 제한할 수 있다.
1차 열간압연
1차 열간압연 공정은 조압연 공정 및 마무리 압연 공정을 포함하며, 1차 가열된 슬라브는 1차 열간압연에서 사이징 압연되어 중간재로 제공될 수 있다. 1차 열간압연의 총 압하율은 35~80%일 수 있으며, 1차 열간압연의 마무리압연은 800~1100℃의 온도범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 1차 열간압연의 마무리압연 온도가 일정 범위 미만인 경우 압연 하중 증가에 따른 과도한 압연부하가 문제될 수 있으며, 1차 열간압연의 마무리압연 온도가 일정 범위를 초과하는 경우 결정립이 조대하게 성장하여 목표하는 강도를 얻을 수 없기 때문이다.
중간재 1차 가열
중간재를 가열로에 장입하기 위해서 중간재의 두께에 따라 적정 길이로 중간재를 절단할 수 있으며, 바람직하게는 1500~4000mm의 길이로 중간재를 절단할 수 있다. 중간재의 길이가 1500mm 미만인 경우 가열로 내에서의 추적(tracking)이 어려우며, 중간재의 길이가 4000mm를 초과하는 경우 길이방향을 따라 굽힘이 발생할 우려가 있기 때문이다.
중간재는 1050~1300℃의 온도범위에서 2차 가열될 수 있다. 2차 가열 온도가 일정 범위 미만인 경우, 2차 열간압연 중에 과도한 압연부하가 걸리는 문제가 발생하거나, 합금성분이 충분히 고용되지 않는 문제가 발생할 수 있는바, 본 발명은 2차 가열 온도범위의 하한을 1050℃로 제한할 수 있다. 반면, 2차 가열 온도가 일정 범위를 초과하는 경우, 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 저하되거나, 강재의 고상선 온도를 초과하여 가열됨으로써 강재의 열간압연성이 열위해질 우려가 있는바, 본 발명은 중간재 2차 가열 온도범위의 상한을 1300℃로 제한할 수 있다.
2차 열간압연
2차 열간압연 공정은 조압연 공정 및 마무리 압연 공정을 포함하며, 2차 재가열된 중간재는 2차 열간압연에 의해 중간재로 제공될 수 있다. 이때 마무리압연은 (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 여기서 Tnr은 아래의 식 1에 의해 도출될 수 있다.
[식 1]
Tnr(℃) = 840 + 150*C + 2.5*Mn + 5*Cu + 3.5*Cr - 50*Si
(여기서 C, Mn, Cu, Cr 및 Si는 각 성분의 중량%를 의미함)
2차 열간압연의 마무리압연 온도가 (Tnr-120)℃ 미만인 경우 강도가 급격하게 상승하여 충격인성이 열위한 경향이 있으며, 2차 열간압연의 마무리압연 온도가 Tnr℃를 초과하는 경우 결정립 성장에 따른 강도 저하가 우려되는바, 본 발명은 2차 열간압연의 마무리압연 온도를 (Tnr-120)~Tnr℃의 범위로 제한할 수 있다.
또한, 본원발명은 2차 열간압연 중 (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서의 중간재의 총 압하량을 5~25%로 제어할 수 있다. (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서의 중간재의 총 압하량이 5% 미만인 경우 목적하는 형상 교정효과를 달성할 수 없으며, (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서의 중간재의 총 압하량이 25%를 초과하는 경우 과도한 압하에 의한 충격인성 저하가 우려되기 때문이다.
냉각
2차 열간압연된 열연재는 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 냉각정지 온도까지 냉각될 수 있다. 냉각속도가 일정 범위 미만인 경우 냉각 도중 입계에 석출된 탄화물에 의해 강재의 연성 감소 및 이로 인한 내마모성의 열화가 문제될 수 있으므로, 본 발명은 열연재의 냉각속도를 1℃/s 이상으로 제한할 수 있다. 바람직한 냉각속도의 하한은 10℃/s일 수 있으며, 냉각 방식은 가속냉각일 수 있다. 다만, 냉각속도가 빠를수록 탄화물 석출 억제 효과에는 유리하나, 통상의 냉각에 있어서 100℃/s를 초과하는 냉각속도는 설비 특성상 구현하기 어려운 사정을 고려하여, 본 발명은 냉각속도의 상한을 100℃/s로 제한할 수 있다.
또한, 10℃/s 이상의 냉각속도를 적용하여 열연재를 냉각하더라도, 높은 온도에서 냉각이 정지되는 경우 탄화물이 생성 및 성장될 가능성이 높으므로, 본 발명은 냉각 정지 온도를 600℃ 이하로 제한할 수 있다.
상기와 같이 제조된 오스테나이트계 고망간 강재는 95면적% 이상의 오스테나이트를 포함하고, 350MPa 이상의 항복강도, 700MPa 이상의 인장강도, 40% 이상의 연신율 및 -196℃에서 30J 이상(5mm 두께 기준)의 샤르피 충격인성을 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같이 제조된 오스테나이트계 고망간 강재는 강재의 길이방향을 따라 2m 이내의 영역에서 강재에 형성된 마루와 골의 높이 차이가 최대 10mm 이내이므로, 우수한 형상 균일성을 확보할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.
(실시예)
아래 표 1의 합금조성을 가지며 두께가 250mm인 슬라브를 제작하였다. 각각의 슬라브를 1200℃의 온도범위에서 1차 가열한 후 1000℃의 마무리압연 온도에서 50~60%의 총 압하율로 1차 열간압연하여 중간재를 제조하였다. 각각의 중간재에 대해 표 2의 조건으로 2차 가열 및 2차 열간압연을 실시하여 열연재 시편을 제작하였으며, 각각의 시편에 대해 항복강도, 인장강도, 연신율, -196℃에서의 샤르피 충격인성 및 형상 균일성을 측정하여 아래의 표 3에 나타내었다. 이 때, 형상 균일성은 시편의 압연방향을 따라 2m 영역에서 형성된 마루와 골의 최대 높이 차를 측정하여 기재하였다. 여기서, 인장특성은 ASTM A370에 따라 상온에서 시험을 진행하였으며, 충격인성도 동일 규격의 조건에 따라 5mm 두께의 충격시편으로 가공하여 -196℃에서 측정하였다.
Figure PCTKR2019014193-appb-img-000001
Figure PCTKR2019014193-appb-img-000002
Figure PCTKR2019014193-appb-img-000003
표 2 및 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 합금조성 및 제조공정은 만족하는 발명예의 경우 본 발명이 목적하는 물성 및 형상 균일성을 확보하는 반면, 본 발명의 합금조성 또는 제조공정을 만족하지 않는 비교예의 경우 본 발명이 목적하는 물성 및 형상 균일성을 확보하지 못함을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (5)

  1. 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    미세조직으로 95면적% 이상의 오스테나이트를 포함하되,
    -196℃의 샤르피 충격인성이 30J 이상(5mm 두께 기준)이고,
    압연방향을 따라 2m 이내의 영역에서 형성된 마루와 골의 최대 높이 차이가 10mm 이내인, 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트의 결정립도는 5~150㎛인, 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강재의 항복강도는 350MPa 이상, 인장강도는 700MPa 이상, 연신율은 40% 이상인, 형상이 우수한 극저온용 스테나이트계 고망간 강재.
  4. 중량%로, C: 0.2~0.5%, Mn: 23~28%, Si: 0.05~0.5%, Cu: 1% 이하(0% 제외), P: 0.03% 이하, S: 0.005% 이하, Al: 0.5% 이하, Cr: 2.5~4.5%, B: 0.0005~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위로 1차 가열하고,
    상기 가열된 슬라브를 800~1100℃의 마무리 압연 온도에서 35~80%의 총 압하율로 1차 열간압연하여 중간재를 제공하고,
    상기 중간재를 1050~1300℃의 온도범위로 2차 가열하고,
    상기 2차 가열된 중간재를 (Tnr-120)~Tnr℃의 마무리 압연 온도에서 2차 열간압연하여 열연재를 제공하고,
    상기 열연재를 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 온도범위까지 냉각하되,
    상기 2차 열간압연 중 (Tnr-120)~Tnr℃의 온도범위에서의 상기 중간재의 총 압하량은 5~25%인, 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재의 제조방법.
  5. 제5항에 있어서,
    상기 냉각이 종료된 열연재는 압연방향을 따라 2m 이내의 영역에서 형성된 마루와 골의 최대 높이 차이가 10mm 이내인, 형상이 우수한 극저온용 오스테나이트계 고망간 강재의 제조방법.
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