본 발명은 저온파괴인성 및 연신율이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.The present invention relates to a high-strength steel sheet having excellent low-temperature fracture toughness and elongation, and a method for manufacturing the same, which will be described below with reference to preferred embodiments of the present invention. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The present embodiments are provided to those skilled in the art to further detail the present invention.
이하, 본 발명의 강 조성에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 표시하지 않는 한 각 원소의 함량을 나타내는 %는 중량을 기준으로 한다.Hereinafter, the steel composition of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, unless otherwise indicated,% representing the content of each element is based on weight.
본 발명의 일 측면에 따른 저온파괴인성 및 연신율이 우수한 고강도 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.1%, 실리콘(Si): 0.05~0.5%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.04~0.07%, 크롬(Cr): 0.05~0.3%, 니켈(Ni): 0.05~0.4%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.High-strength steel sheet excellent in low temperature fracture toughness and elongation according to an aspect of the present invention, by weight, carbon (C): 0.05 to 0.1%, silicon (Si): 0.05 to 0.5%, manganese (Mn): 1.4 to 2.0 %, Aluminum (Al): 0.01~0.05%, Titanium (Ti): 0.005~0.02%, Nitrogen (N): 0.002~0.01%, Niobium (Nb): 0.04~0.07%, Chromium (Cr): 0.05~0.3 %, Nickel (Ni): 0.05 to 0.4%, Phosphorus (P): 0.02% or less, Sulfur (S): 0.005% or less, Calcium (Ca): 0.0005 to 0.004%, including the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities do.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 저온파괴인성 및 연신율이 우수한 강판은, 중량%로, 몰리브덴(Mo): 0.3% 이하를 추가적으로 더 포함할 수 있다.In addition, the steel sheet excellent in low temperature fracture toughness and elongation according to an aspect of the present invention may further include molybdenum (Mo): 0.3% or less in weight%.
탄소(C): 0.05~0.1%Carbon (C): 0.05~0.1%
탄소(C)는 강의 강도 향상에 가장 효과적인 원소이다. 또한, 탄소(C)의 첨가량이 일정 수준 이하인 경우, 강의 강도 확보를 위해 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni) 등과 같은 고가의 합금 원소가 다량 첨가되어야 하므로 경제적 측면에서 바람직하지 않다. 본 발명은 이와 같은 효과의 달성을 위해 탄소(C) 함량의 하한을 0.05%로 제한할 수 있다. 다만, 탄소(C)가 과량 첨가되는 경우, 강의 용접성, 성형성 및 인성 등의 측면에서 바람직하지 않으므로, 본 발명은 탄소(C) 함량의 상한을 0.1%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄소(C) 함량은 0.05~0.1%의 범위일 수 있으며, 보다 바람직한 탄소(C) 함량의 범위는 0.05~0.095%의 범위일 수 있다.Carbon (C) is the most effective element for improving the strength of steel. In addition, when the amount of carbon (C) added is below a certain level, in order to secure the strength of steel, expensive alloying elements such as molybdenum (Mo) and nickel (Ni) must be added in large amounts, which is not preferable from an economical point of view. The present invention can limit the lower limit of the carbon (C) content to 0.05% to achieve this effect. However, when the carbon (C) is added in excess, the present invention can limit the upper limit of the carbon (C) content to 0.1% because it is not preferable in terms of weldability, formability, and toughness of the steel. Therefore, the carbon (C) content of the present invention may be in the range of 0.05 to 0.1%, and the more preferable carbon (C) content may be in the range of 0.05 to 0.095%.
실리콘(Si): 0.05~0.5%Silicon (Si): 0.05~0.5%
실리콘(Si)은 용강의 탈산에 유용한 원소이며, 고용강화에 의해 강의 강도 향상에 기여하는 원소이기도 하다. 본 발명은 이와 같은 효과의 달성을 위해 실리콘(Si) 함량의 하한을 0.05%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 실리콘(Si) 함량의 하한은 0.1%일 수 있다. 다만, 실리콘(Si)은 산화성이 강한 원소이므로 실리콘(Si) 함량의 상한을 일정 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 즉, 실리콘(Si)이 과량 첨가되는 경우, 열간압연 시 적스케일 형성을 유발하여 표면품질 측면에서 바람직하지 않으며, 용접부의 인성에도 바람직하지 않은 영향을 미치게 되므로, 본 발명은 실리콘(Si) 함량의 상한을 0.5%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 실리콘(Si) 함량의 상한은 0.4%일 수 있다.Silicon (Si) is an element useful for deoxidation of molten steel, and is also an element contributing to the improvement of strength of steel by solid solution strengthening. The present invention can limit the lower limit of the silicon (Si) content to 0.05% to achieve this effect. The lower limit of the more preferable silicon (Si) content may be 0.1%. However, since silicon (Si) is an element having strong oxidizing properties, it is preferable to limit the upper limit of the silicon (Si) content to a certain range. That is, when an excessive amount of silicon (Si) is added, it causes red scale formation during hot rolling, which is undesirable in terms of surface quality, and also has an undesirable effect on the toughness of the welded portion. The upper limit can be limited to 0.5%. The upper limit of the more preferable silicon (Si) content may be 0.4%.
망간(Mn): 1.4~2.0%Manganese (Mn): 1.4-2.0%
망간(Mn) 강의 고용강화에 효과적인 원소이다. 본 발명은 강의 고강도 특성을 확보하기 위하여 망간(Mn) 함량의 하한을 1.4%로 제한할 수 있다. 다만, 망간(Mn)이 과량 첨가되는 경우, 제강 공정에서 슬라브 주소 시 두께 중심부에 편석부가 넓은 범위에 걸쳐 형성될 수 있으며, 최종 제품의 용접성 측면에서 바람직하지 않으므로, 본 발명은 망간(Mn) 함량의 상한을 2.0%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 망간(Mn) 함량의 상한은 1.8%일 수 있다. It is an effective element for solid solution strengthening of manganese (Mn) steel. The present invention can limit the lower limit of the manganese (Mn) content to 1.4% in order to secure high strength properties of the steel. However, when manganese (Mn) is added in excess, a segregation portion may be formed over a wide range in the center of the thickness at the time of slab addressing in the steelmaking process. The upper limit of the content can be limited to 2.0%. The upper limit of the more preferable manganese (Mn) content may be 1.8%.
알루미늄(Al): 0.01~0.05%Aluminum (Al): 0.01~0.05%
알루미늄(Al)은 실리콘(Si)과 함께 탈산제로 첨가되는 대표적인 원소이다. 또한 알루미늄(Al)은 고용강화에 의해 강의 강도 향상에 기여하는 원소이기도 하다. 본 발명은 이와 같은 효과의 달성을 위해 알루미늄(Al) 함량의 하한을 0.01%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 알루미늄(Al) 함량의 하한은 0.015%일 수 있다. 다만, 알루미늄(Al)이 과다하게 첨가되는 경우, 충격 인성 측면에서 바람직하지 않으므로, 본 발명은 알루미늄 함량의 상한을 0.05%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 알루미늄(Al) 함량의 상한은 0.04%일 수 있다.Aluminum (Al) is a representative element added with silicon (Si) as a deoxidizer. In addition, aluminum (Al) is also an element that contributes to the improvement of the strength of the steel by solid solution strengthening. The present invention can limit the lower limit of the aluminum (Al) content to 0.01% to achieve this effect. The lower limit of the more preferable aluminum (Al) content may be 0.015%. However, when aluminum (Al) is excessively added, since it is not preferable in terms of impact toughness, the present invention may limit the upper limit of the aluminum content to 0.05%. The upper limit of the more preferable aluminum (Al) content may be 0.04%.
티타늄(Ti): 0.005~0.02%Titanium (Ti): 0.005~0.02%
티타늄(Ti)은 강의 응고 과정에서 TiN 석출물을 형성하여, 슬라브 가열 및 열간 압연 과정에서 오스테나이트 결정립 성장을 억제하며, 그에 따라 최종 조직의 입도를 미세화시키는 원소이다. 본 발명은 최종 조직의 미세화에 따른 강의 인성 향상 효과를 달성하기 위해 티타늄(Ti) 함량의 하한을 0.005%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 티타늄(Ti) 함량은 0.008%일 수 있다. 다만, 티타늄(Ti)이 과다하게 첨가되는 경우, 슬라브 가열시 TiN이 조대하게 석출되어 오히려 최종 조직의 미세화에 적절하지 않으므로, 본 발명은 티타늄(Ti) 함량의 상한을 0.02%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 티타늄(Ti) 함량의 상한은 0.018%일 수 있다.Titanium (Ti) is an element that forms a TiN precipitate during the solidification process of steel, thereby suppressing austenite grain growth during slab heating and hot rolling, thereby minimizing the particle size of the final structure. The present invention can limit the lower limit of the titanium (Ti) content to 0.005% to achieve the effect of improving the toughness of the steel according to the refinement of the final tissue. The more preferable titanium (Ti) content may be 0.008%. However, when titanium (Ti) is excessively added, TiN is precipitated coarsely when the slab is heated, but rather is not suitable for refinement of the final structure. Therefore, the present invention may limit the upper limit of the titanium (Ti) content to 0.02%. . The upper limit of the more preferable titanium (Ti) content may be 0.018%.
질소(N): 0.002~0.01%Nitrogen (N): 0.002~0.01%
질소(N)는 강 중에 고용되었다가 석출되어 강의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 이와 같은 강도 향상 효과는 탄소(C) 보다도 훨씬 큰 것으로 알려져 있다. 또한, 본 발명은 티타늄(Ti)과 질소(N)의 반응을 통해 TiN을 형성하고, 재가열 과정에서의 결정립 성장을 억제시키고자 하므로, 질소(N) 함량의 하한을 0.002%로 제한할 수 있다. 다만, 질소(N)가 과다하게 첨가되는 경우, 질소(N)가 TiN 석출물의 형태가 아닌 고용 질소(N)의 형태로 존재하여 강의 인성이 크게 저하될 수 있는바, 본 발명은 질소(N) 함량의 상한을 0.01%로 제한할 수 있다. 바람직한 질소(N) 함량의 상한은 0.006%일 수 있으며, 보다 바람직한 질소(N) 함량의 상한은 0.005%일 수 있다. Nitrogen (N) is dissolved in steel and then precipitates, which serves to increase the strength of the steel, and it is known that such an effect of improving strength is much greater than that of carbon (C). In addition, the present invention is to form a TiN through the reaction of titanium (Ti) and nitrogen (N), and to suppress the grain growth during the reheating process, the lower limit of the nitrogen (N) content can be limited to 0.002% . However, when nitrogen (N) is excessively added, nitrogen (N) exists in the form of solid nitrogen (N) rather than TiN precipitate, and thus the toughness of the steel may be significantly reduced. ) The upper limit of the content can be limited to 0.01%. The upper limit of the preferred nitrogen (N) content may be 0.006%, and the upper limit of the more preferred nitrogen (N) content may be 0.005%.
니오븀(Nb): 0.04~0.07%Niobium (Nb): 0.04 to 0.07%
니오븀(Nb)은 결정립을 미세화시키는데 아주 유용한 원소이며, 동시에 고강도 조직인 침상 페라이트 또는 베이나이트의 형성을 촉진하여 강의 강도 향상에 크게 기여하는 원소이기도 한다. 또한, 본 발명에서 대상으로 하는 두께 20mm 미만의 강판에서는 고온 압연이 불가피하므로, 미재결정온도 상승에 효과가 가장 큰 니오븀(Nb)이 일정 함량 이상으로 첨가되어야만 한다. 따라서, 본 발명은 니오븀(Nb) 함량의 하한을 0.04%로 제한할 수 있다. 다만, 니오븀(Nb)이 과다하게 첨가되는 경우, 강의 용접성이 저하될 수 있는바, 본 발명은 니오븀(Nb) 함량의 상한을 0.07%로 제한할 수 있다. 바람직한 니오븀(Nb) 함량의 상한은 0.06%일 수 있다.Niobium (Nb) is a very useful element for refining crystal grains, and is also an element that greatly contributes to the improvement of strength of steel by promoting the formation of acicular ferrite or bainite, which is a high-strength structure. In addition, hot rolling is unavoidable in the steel sheet having a thickness of less than 20 mm, which is the object of the present invention, so niobium (Nb), which has the greatest effect on increasing the recrystallization temperature, must be added in a certain amount or more. Therefore, the present invention can limit the lower limit of the niobium (Nb) content to 0.04%. However, when the niobium (Nb) is excessively added, the weldability of the steel may be deteriorated, and the present invention may limit the upper limit of the niobium (Nb) content to 0.07%. The upper limit of the preferred niobium (Nb) content may be 0.06%.
크롬(Cr): 0.05~0.3%Chromium (Cr): 0.05~0.3%
크롬(Cr)은 소입성을 향상시키는 원소로 강의 강도 상승에 유효한 원소이다. 또한, 크롬(Cr)은 가속냉각 시 도상 마르텐사이트/오스테나이트(MA)의 형성을 조장하여 균일연신율 향상에 기여하는 원소이기도 하다. 본 발명은 이와 같은 효과의 달성을 위해 크롬(Cr) 함량의 하한을 0.05%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 크롬(Cr) 함량의 하한은 0.08%일 수 있다. 다만, 크롬(Cr)이 과다하게 첨가되는 경우, 용접성의 저하를 유발할 수 있으므로, 본 발명은 크롬(Cr) 함량의 상한을 0.3%로 제한할 수 있다. 바람직한 크롬(Cr) 함량의 상한은 0.25%일 수 있으며, 보다 바람직한 크롬(Cr) 함량의 상한은 0.2%일 수 있다.Chromium (Cr) is an element that improves quenchability and is an effective element for increasing the strength of steel. In addition, chromium (Cr) is an element that contributes to the improvement of uniform elongation by promoting the formation of island martensite/austenite (MA) during accelerated cooling. The present invention can limit the lower limit of the chromium (Cr) content to 0.05% to achieve this effect. The lower limit of the more preferable chromium (Cr) content may be 0.08%. However, if chromium (Cr) is added excessively, it may cause a decrease in weldability, and thus the present invention may limit the upper limit of the chromium (Cr) content to 0.3%. The upper limit of the preferred chromium (Cr) content may be 0.25%, and the upper limit of the more preferred chromium (Cr) content may be 0.2%.
니켈(Ni): 0.05~0.4%Nickel (Ni): 0.05 to 0.4%
니켈(Ni)은 강의 인성 및 강도 향상에 효과적으로 기여하는 원소이다. 본 발명은 이와 같은 효과를 달성하기 위하여 니켈(Ni) 함량의 하한을 0.05%로 제한할 수 있다. 다만, 니켈(Ni)은 고가의 원소로서, 니켈(Ni)의 과다 첨가는 경제성 측면에서 바람직하지 않은바, 본 발명은 니켈(Ni) 함량의 상한을 0.4%로 제한할 수 있다. 바람직한 니켈(Ni) 함량의 상한은 0.3%일 수 있으며, 보다 바람직한 니켈(Ni) 함량의 상한은 0.25%일 수 있다.Nickel (Ni) is an element that effectively contributes to improving the toughness and strength of steel. The present invention can limit the lower limit of the nickel (Ni) content to 0.05% to achieve this effect. However, nickel (Ni) is an expensive element, and excessive addition of nickel (Ni) is not desirable from the economical point of view, and the present invention may limit the upper limit of the nickel (Ni) content to 0.4%. The upper limit of the preferred nickel (Ni) content may be 0.3%, and the upper limit of the more preferred nickel (Ni) content may be 0.25%.
인(P): 0.02% 이하Phosphorus (P): 0.02% or less
인(P)은 강 중에 존재하는 대표적인 불순물 원소로서, 주로 강판의 중심부에 편석되어 강의 인성 저하를 유발하는바, 가급적 낮은 수준으로 관리하는 것이 바람직하다. 다만, 강 중에서 인(P)을 완전히 제거하는 데에는 제강 공정상 과다한 비용 및 시간이 소요되어 경제적 측면에서 바람직하지 않으므로, 본 발명은 인(P)의 함량을 0.02% 이하로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 인(P)의 함량은 0.015% 이하일 수 있다.Phosphorus (P) is a representative impurity element present in the steel, and is mainly segregated in the center of the steel sheet, causing deterioration of the toughness of the steel. However, the removal of phosphorus (P) from the steel requires excessive cost and time in the steelmaking process, which is undesirable in terms of economy, and thus the present invention can limit the content of phosphorus (P) to 0.02% or less. The more preferable content of phosphorus (P) may be 0.015% or less.
황(S): 0.005% 이하Sulfur (S): 0.005% or less
황(S) 역시 강 중에 존재하는 대표적인 불순물 원소로서, 강 중의 망간(Mn) 등과 결합하여 MnS 등의 비금속 개재물을 형성하며, 그에 따라 강의 인성 및 강도를 크게 손상시키는 원소이므로, 가급적 낮은 수준으로 관리하는 것이 바람직하다. 다만, 강 중에서 황(S)을 완전히 제거하는 데에는 제강 공정상 과다한 비용 및 시간이 소요되어 경제적 측면에서 바람직하지 않으므로, 본 발명은 황(S)의 함량을 0.005% 이하로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 황(S)의 함량은 0.003% 이하일 수 있다. Sulfur (S) is also a representative impurity element present in the steel, and is combined with manganese (Mn) in the steel to form non-metallic inclusions such as MnS, and thus is a element that significantly damages the toughness and strength of the steel. It is desirable to do. However, the removal of sulfur (S) from the steel is excessively expensive and time-consuming in the steelmaking process, which is undesirable in economic terms, so the present invention can limit the content of sulfur (S) to 0.005% or less. The more preferable content of sulfur (S) may be 0.003% or less.
칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, Calcium (Ca): 0.0005~0.004%,
칼슘(Ca)은 MnS 등의 비금속 개재물을 구상화시켜 비금속 개재물 주변에서의 균열 생성 억제에 효과적인 원소이다. 본 발명은 이와 같은 효과의 달성을 위해 칼슘(Ca) 함량의 하한을 0.0005%로 제한할 수 있다. 다만, 칼슘(Ca)이 과다하게 첨가되는 경우, CaO계 개재물이 다량 형성되어 충격인성의 저하를 유발하는바, 본 발명은 칼슘(Ca) 함량의 상한을 0.004%로 제한할 수 있다. 바람직한 칼슘(Ca) 함량의 상한은 0.002%일 수 있다. Calcium (Ca) is an element effective in suppressing the formation of cracks around nonmetallic inclusions by spheroidizing nonmetallic inclusions such as MnS. The present invention can limit the lower limit of the calcium (Ca) content to 0.0005% to achieve this effect. However, when calcium (Ca) is excessively added, a large amount of CaO-based inclusions is formed, causing a decrease in impact toughness, and the present invention may limit the upper limit of the calcium (Ca) content to 0.004%. The upper limit of the preferred calcium (Ca) content may be 0.002%.
몰리브덴(Mo): 0.3% 이하Molybdenum (Mo): 0.3% or less
몰리브덴(Mo)은 저온 변태 조직인 베이나이트의 생성을 조장하여 고강도와 고인성 특성을 동시에 확보하는 데 효과적인 원소이다. 따라서, 본 발명은 이와 같은 효과 달성을 위해, 몰리브덴(Mo)을 선택적으로 첨가할 수 있다. 다만, 몰리브덴(Mo)은 고가의 원소로서 과량 첨가시 경제적 측면에서 바람직하지 않으므로, 본 발명은 몰리브덴(Mo) 함량의 상한을 0.3%로 제한할 수 있다. Molybdenum (Mo) is an effective element to promote the formation of bainite, a low-temperature transformation structure, to simultaneously secure high strength and high toughness properties. Therefore, the present invention can selectively add molybdenum (Mo) to achieve this effect. However, since molybdenum (Mo) is an expensive element and is not desirable from an economic point of view when excessively added, the present invention may limit the upper limit of the molybdenum (Mo) content to 0.3%.
본 발명은, 상술한 강 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 철강 제조공정에서 의도되지 않게 혼입될 수 있는 것으로, 이를 전면 배제할 수는 없으며, 통상의 철강제조 분야의 기술자라면 그 의미를 쉽게 이해할 수 있다. 또한, 본 발명은, 앞서 언급한 강 조성 이외의 다른 조성의 첨가를 전면적으로 배제하는 것은 아니다.The present invention, in addition to the above-mentioned steel composition, the rest may include Fe and unavoidable impurities. The unavoidable impurities may be unintentionally incorporated in the ordinary steel manufacturing process, and cannot be completely excluded, and the meaning can be easily understood by those skilled in the ordinary steel manufacturing field. In addition, this invention does not exclude the addition of the composition other than the steel composition mentioned above entirely.
이하, 본 발명의 미세조직에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the microstructure of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따른 강판은 페라이트 및 베이나이트를 미세조직으로 포함하며, 이에 더하여 도상 마르텐사이트를 더 포함할 수 있다. 페라이트 및 베이나이트의 분율은 각각 20~60면적% 및 35~75면적%일 수 있으며, 도상 마르텐사이트의 분율은 5면적% 이하일 수 있다. The steel sheet according to an aspect of the present invention includes ferrite and bainite as a microstructure, and in addition, may further include an island martensite. The fractions of ferrite and bainite may be 20-60 area% and 35-75 area%, respectively, and the fraction of island martensite may be 5 area% or less.
본 발명에는 미세한 고경각 입계를 가지는 페라이트가 20면적% 이상으로 포함되므로, 저온 DWTT 특성을 효과적으로 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 페라이트를 60면적% 이하로 포함하고, 베이나이트를 35면적% 이상으로 포함하므로, 485MPa 이상의 항복강도를 확보할 수 있다. 다만, 본 발명은 고경각 입계가 지나치게 조대해지는 것을 방지하기 위하여 베이나이트의 분율을 75면적% 이하로 제한하며, 그에 따라 저온 DWTT 특성을 효과적으로 확보할 수 있다. 더불어, 도상 마르텐사이트는 저온 DWTT 특성에 바람직하지 않은 영향을 미치므로, 가급적 그 분율을 억제하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 도상 마르텐사이트의 분율을 5면적% 이하로 제한할 수 있다.In the present invention, since ferrite having a fine high-angle grain boundary is included in 20% by area or more, it is possible to effectively secure low-temperature DWTT properties. In addition, since the present invention includes ferrite in an area of 60 area% or less, and bainite in an area of 35 area% or more, a yield strength of 485 MPa or more can be secured. However, the present invention limits the fraction of bainite to 75 area% or less in order to prevent the high-angle grain boundary from becoming too coarse, and thus can effectively secure low-temperature DWTT properties. In addition, since island martensite has an undesirable effect on low-temperature DWTT properties, it is desirable to suppress the fraction as much as possible. Therefore, the present invention can limit the fraction of island martensite to 5 area% or less.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 강판은, 강판 중심부에서 15도 기준 고경각결정립도의 상위 80% 결정립 크기가 70㎛ 이하일 수 있다. 즉, 본 발명은 고경각결정립도를 미세화하여 유효 결정립도를 미세화할 수 있으며, 그에 따라 저온 DWTT 특성을 효과적을 확보할 수 있다. 여기서, 강판 중심부는 t/2 지점을 포함하는 영역으로 해석될 수 있으며, t/4~3*t/4 지점의 영역으로 해석될 수도 있다. (t: 강판의 두께, mm)In addition, the steel sheet according to an aspect of the present invention, the top 80% grain size of the high-angle crystal grain size of 15 degrees from the center of the steel sheet may be 70㎛ or less. That is, the present invention can refine the effective grain size by minimizing the high-angle crystal grain size, thereby effectively securing low-temperature DWTT characteristics. Here, the center of the steel sheet may be interpreted as a region including the point t/2, or may be interpreted as a region of the point t/4 to 3*t/4. (t: thickness of steel sheet, mm)
본 발명의 일 측면에 따른 강판은 20mm 미만의 두께를 가질 수 있으며, 보다 바람직한 강판의 두께는 16mm 이하일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따른 강판은, 485MPa 이상의 항복강도, 28% 이상의 총 연신율 및 9% 이상의 압연 직각 방향에 대한 균일 연신율을 가질 수 있으며, 강판의 압연 직각 방향에 대한 -30℃의 DWTT 연성파면율이 85% 이상일 수 있다. 따라서, 본 발명은 20mm 미만의 두께를 가지면서도, 강도, 저온파괴인성 및 연신율을 효과적으로 확보하여 라인파이프용 소재로 특히 적합한 강판을 제공할 수 있다. The steel sheet according to an aspect of the present invention may have a thickness of less than 20 mm, and a more preferred steel sheet may have a thickness of 16 mm or less. In addition, the steel sheet according to an aspect of the present invention may have a yield strength of 485 MPa or higher, a total elongation of 28% or higher, and a uniform elongation in a rolling perpendicular direction of 9% or higher, and DWTT of -30°C for a rolling perpendicular direction of the steel sheet. The ductile wavefront ratio may be 85% or more. Therefore, the present invention, while having a thickness of less than 20mm, can effectively provide strength, low temperature fracture toughness, and elongation, thereby providing a steel sheet particularly suitable as a material for line pipes.
이하, 본 발명의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따른 저온파괴인성 및 연신율이 우수한 고강도 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.1%, 실리콘(Si): 0.05~0.5%, 망간(Mn): 1.4~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.005~0.02%, 질소(N): 0.002~0.01%, 니오븀(Nb): 0.04~0.07%, 크롬(Cr): 0.05~0.3%, 니켈(Ni): 0.05~0.4%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 칼슘(Ca): 0.0005~0.004%, 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하고, 상기 슬라브를 유지 및 추출하고, 상기 유지 및 추출된 슬라브를 Tnr 이상의 온도범위에서 재결정역 압연하고, 상기 재결정역 압연된 압연재를 30% 이상의 총 압하율로 미재결정역 압연하고, 상기 미재결정역 압연된 강판을 (Bs-80℃)~Bs의 온도범위까지 냉각하여 제조될 수 있다.High-strength steel sheet excellent in low temperature fracture toughness and elongation according to an aspect of the present invention, by weight, carbon (C): 0.05 to 0.1%, silicon (Si): 0.05 to 0.5%, manganese (Mn): 1.4 to 2.0 %, Aluminum (Al): 0.01~0.05%, Titanium (Ti): 0.005~0.02%, Nitrogen (N): 0.002~0.01%, Niobium (Nb): 0.04~0.07%, Chromium (Cr): 0.05~0.3 %, Nickel (Ni): 0.05 to 0.4%, Phosphorus (P): 0.02% or less, Sulfur (S): 0.005% or less, Calcium (Ca): 0.0005 to 0.004%, including the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities Reheating the slab to be maintained, holding and extracting the slab, re-reverse rolling of the retained and extracted slab at a temperature range of Tnr or higher, and rolling of the recrystallized rolled non-recrystallized station at a total rolling reduction of 30% or more. And, the non-recrystallized rolled steel sheet can be produced by cooling to a temperature range of (Bs-80°C) to Bs.
슬라브 재가열, 유지 및 추출Slab reheating, holding and extraction
본 발명의 슬라브는 전술한 강판의 합금조성과 동일한 합금조성으로 구비되는바, 본 발명의 슬라브 합금조성에 대한 설명은 전술한 강판 합금조성에 대한 설명으로 대신한다.Since the slab of the present invention is provided with the same alloy composition as the alloy composition of the steel sheet described above, the description of the slab alloy composition of the present invention is replaced by the description of the steel sheet alloy composition described above.
슬라브 재가열은 후속되는 압연공정을 원활히 수행하고 목적하는 강판의 물성을 확보하기 위하여 강을 가열하는 공정이므로, 목적에 맞는 적절한 온도범위 내에서 가열공정이 수행되어야 한다. 슬라브 재가열 온도의 하한은 석출형 원소들이 강 중에 충분히 고용될 수 있는 온도인지 여부를 고려해야 한다. 특히, 본 발명은 고강도 특성을 확보하기 위하여 니오븀(Nb)을 필수적으로 포함하는바, 니오븀(Nb)의 재고용 온도를 고려하여 슬라브 재가열 온도의 하한을 1140℃로 제한할 수 있다. 반면, 슬라브 재가열 온도가 과도하게 높은 경우, 오스테나이트 결정립이 지나치게 조대화되어 최종 강판의 결정립이 과도하게 증가하는 문제가 발생할 수 있는바, 본 발명은 슬라브 재가열 온도의 상한을 1200℃로 제한할 수 있다.Slab reheating is a process of smoothly performing the subsequent rolling process and heating the steel to secure the properties of the desired steel sheet, so the heating process must be performed within an appropriate temperature range suitable for the purpose. The lower limit of the slab reheating temperature should take into account whether or not the precipitated elements are sufficiently soluble in steel. Particularly, the present invention essentially includes niobium (Nb) in order to secure high-strength properties, so that the lower limit of the slab reheating temperature can be limited to 1140° C. in consideration of the temperature for reusing niobium (Nb). On the other hand, if the slab reheating temperature is excessively high, austenite grains may become too coarse to cause a problem that the grains of the final steel sheet are excessively increased, and the present invention can limit the upper limit of the slab reheating temperature to 1200°C. have.
재가열된 슬라브는 필요에 따라 유지 및 추출 단계를 거칠 수 있으며, 슬라브 재가열 온도와 유사한 이유로 슬라브의 유지 및 추출 온도는 1140~1200℃의 온도범위로 제한될 수 있다.The reheated slab may be subjected to a maintenance and extraction step as necessary, and for similar reasons to the slab reheating temperature, the maintenance and extraction temperature of the slab may be limited to a temperature range of 1140 to 1200°C.
재결정역 압연Recrystallization rolling
재결정역 압연은 Tnr 이상의 온도범위에서 실시될 수 있다. 본 발명에서 Tnr은 오스테나이트의 재결정이 일어나는 온도범위의 하한을 의미한다. 즉, 재결정역 압연은 오스테나이트 재결정역 영역의 온도범위에서 실시될 수 있다. 재결정역 압연은 다 패스로 실시될 수 있으며, 각 패스 당 10% 이상의 평균 압하율로 압연을 실시할 수 있다. 각 패스 당 평균 압하율이 10% 미만인 경우, 재결정된 오스테나이트의 입도가 조대해져서 최종 강판의 인성 저하를 유발할 수 있기 때문이다.Recrystallization rolling can be carried out in a temperature range above Tnr. In the present invention, Tnr means the lower limit of the temperature range in which austenite recrystallization occurs. That is, rolling in the recrystallization zone can be performed in the temperature range of the austenite recrystallization zone. Recrystallization rolling can be carried out in multiple passes, and rolling can be performed at an average rolling reduction of 10% or more per pass. This is because, if the average rolling reduction per pass is less than 10%, the grain size of the recrystallized austenite becomes coarse, which may lead to a decrease in toughness of the final steel sheet.
재결정역 압연된 압연재는 공냉의 냉각조건으로 Tnr 이하의 온도범위까지 냉각될 수 있다. 즉, 재결정역 압연된 압연재에 대해 바로 미재결정역 압연을 실시하지 않고, 일정 시간 대기하여 공냉에 의해 미재결정역 영역의 온도범위까지 냉각될 수 있다. 해당 구간에서 압하력을 가하면 부분 재결정이 일어날 수 있어, 조대한 오스테나이트 입도에 기인한 취성 파괴가 일어날 수 있기 때문이다.The recrystallized rolled rolled material can be cooled to a temperature range below Tnr under cooling conditions of air cooling. That is, without rolling the non-recrystallized station immediately on the rolled material having been recrystallized, it can be cooled to the temperature range of the non-recrystallized area by air cooling by waiting for a certain period of time. This is because partial recrystallization may occur when a pressing force is applied in a corresponding section, and brittle fracture due to coarse austenite particle size may occur.
미재결정역 압연 Unrecrystallized station rolling
재결정역 압연된 압연재에 대해 미재결정역 압연을 실시한다. 미재결정역 압연의 개시온도는 Tnr 이하이며, 미재결정역 압연의 종료온도는 (Ar3+100℃)일 수 있다. 미재결정역 압연은 재결정역 압연에 의해 생성된 오스테나이트를 길게 연신시키고 입내에 변형 조직을 형성하여 미세한 페라이트와 베이나이트를 얻기 위한 공정으로, 미재결정역 압연에 의해 강판의 강도, 연신율 및 취성파괴 정지 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. Unrecrystallized reverse rolling is performed on the recrystallized rolled rolled material. The initiation temperature of the non-recrystallized zone rolling is Tnr or less, and the end temperature of the non-recrystallized zone rolling may be (Ar3+100°C). Non-recrystallization rolling is a process to obtain a fine ferrite and bainite by elongating austenite produced by re-crystallization rolling and forming a deformed structure in the mouth. The stopping characteristics can be effectively improved.
미재결정역 압연 종료온도가 낮을수록 오스테나이트의 변형도가 증가하여 저온파괴인성 향상에 유효하지만, 미재결정역 압연 종료온도가 과도하게 낮은 경우 저강도의 페라이트가 생성되어 강도 확보에 불리하므로, 본 발명은 미재결정역 압연 종료온도를 (Ar3+50℃) 이상으로 제한할 수 있다. The lower the end temperature of the non-recrystallized rolling, the higher the degree of deformation of austenite, which is effective in improving low-temperature fracture toughness. However, if the unrecrystallized rolling end temperature is excessively low, ferrite with low strength is generated, which is disadvantageous in securing strength. The present invention can limit the rolling end temperature of the non-recrystallized zone to (Ar3+50°C) or higher.
또한, 미재결정역 압연의 압하량은 강재의 저온 인성 확보에 중요한 영향을 미치는 요소다. 본 발명은 최종 강재의 입도 미세화에 따른 저온 DWTT 연성파면율 특성 확보를 위해 미재결정역 압연의 압하량을 30% 이상으로 제한할 수 있다. 미재결정역 압연의 압하랑이 클수록 저온 인성 향상에 유효하므로, 미재결정역 압연의 압하량 상한을 제한하지 않을 수 있다. 다만, 미재결정역 압연의 압하량이 일정 수준을 초과하는 경우, 입도미세화의 효과는 포화되는 반면 상대적으로 재결정역 압하량이 줄어들기 때문에, 본 발명은 미재결정역 압연의 압하량을 90% 이하로 제한할 수 있다.In addition, the rolling reduction amount of unrecrystallized reverse rolling is an important factor in securing low-temperature toughness of steel materials. The present invention can limit the rolling reduction amount of the unrecrystallized reverse rolling to 30% or more in order to secure the low-temperature DWTT ductile wavefront property according to the particle size refinement of the final steel. The larger the rolling height of the non-recrystallized zone rolling is, the more effective it is to improve low-temperature toughness, so the upper limit of the rolling amount of the non-recrystallized zone rolling may not be limited. However, when the rolling amount of non-recrystallized rolling exceeds a certain level, the effect of particle size refinement is saturated while the amount of rolling of recrystallized rolling decreases, so the present invention limits the rolling of unrecrystallized rolling to 90% or less. can do.
냉각Cooling
미재결정역 압연된 강판을 (Ar3+30℃) 이상의 냉각 개시온도로부터 (Bs-80℃)~Bs의 냉각 정지온도까지 냉각할 수 있다. 냉각 개시온도가 과도하게 낮은 경우 강도가 낮은 페라이트가 다량 생산되며, 그에 따라 강판의 강도가 크게 저하될 수 있는바, 본 발명은 (Ar3+30℃) 이상의 온도범위에서 냉각을 개시할 수 있다. The non-recrystallized rolled steel sheet can be cooled from a cooling start temperature of (Ar3+30°C) or higher to a cooling stop temperature of (Bs-80°C) to Bs. When the cooling start temperature is excessively low, a large amount of ferrite with low strength is produced, and accordingly, the strength of the steel sheet may be greatly reduced, so the present invention can start cooling in a temperature range of (Ar3+30°C) or higher.
또한, 본 발명의 강판은 최종 두께가 20mm 미만의 수준이므로, (Bs-80℃)~Bs의 온도범위에서 냉각을 정지하는 것이 강도 및 연신율 측면에서 가장 바람직하다. 냉각 정지온도가 (Bs-80℃) 미만인 경우, 고경각입계가 조대하게 형성되고, 저경각입계를 가지는 침상 페라이트 및 베이나이트가 다량 형성되어 연신율이 저하될 수 있으며, 냉각 정지온도가 Bs를 초과하는 경우, 베이나이트의 생성량이 적어 강판의 강도를 확보할 수 없기 때문이다. (Bs-80℃)~Bs의 냉각 정지온도까지 강판을 급냉시킨 후 공냉 또는 방냉에 의해 상온까지 강판을 냉각시킬 수 있다.In addition, since the final thickness of the steel sheet of the present invention is less than 20 mm, it is most preferable in terms of strength and elongation to stop cooling in the temperature range of (Bs-80°C) to Bs. When the cooling stop temperature is less than (Bs-80°C), a high hard angle grain boundary is coarsely formed, and a large amount of acicular ferrite and bainite having a low hard grain boundary may be formed, so that the elongation may be lowered, and the cooling stop temperature exceeds Bs. In this case, it is because the amount of bainite generated is small and the strength of the steel sheet cannot be secured. After cooling the steel sheet to a cooling stop temperature of (Bs-80°C) to Bs, the steel sheet can be cooled to room temperature by air cooling or cooling.
또한, 본 발명의 냉각은 10~100℃/s의 냉각속도로 실시될 수 있다. 냉각속도가 10℃/s 미만인 경우 등축 페라이트의 분율이 크게 증가하여 강판의 고강도 특성을 효과적으로 확보할 수 없기 때문이다. 설비 조건 및 경제적 측면에서 냉각속도의 상한을 100℃/s로 제한할 수 있으며, 보다 바람직한 냉각속도의 상한은 50℃/s 일 수 있다.In addition, the cooling of the present invention can be carried out at a cooling rate of 10 ~ 100 ℃ / s. This is because when the cooling rate is less than 10°C/s, the fraction of equiaxed ferrite is greatly increased, so that high strength properties of the steel sheet cannot be effectively secured. In terms of equipment conditions and economics, the upper limit of the cooling rate may be limited to 100°C/s, and the upper limit of the more preferable cooling rate may be 50°C/s.
이상의 제조방법을 통해 제조된 강판은 페라이트 및 베이나이트를 미세조직으로 포함하며, 이에 더하여 도상 마르텐사이트를 더 포함할 수 있다. 페라이트 및 베이나이트의 분율은 각각 20~60면적% 및 35~75면적%일 수 있으며, 도상 마르텐사이트의 분율은 5면적% 이하일 수 있다. 또한, 이상의 제조방법을 통하여 제조된 강판은, 강판 중심부에서 15도 기준 고경각결정립도의 상위 80% 결정립 크기가 70㎛ 이하일 수 있다. The steel sheet manufactured through the above manufacturing method includes ferrite and bainite as a microstructure, and in addition, may further include a martensite phase. The fractions of ferrite and bainite may be 20-60 area% and 35-75 area%, respectively, and the fraction of island martensite may be 5 area% or less. In addition, the steel sheet manufactured through the above-described manufacturing method may have a size of the upper 80% grain size of 70 µm or less of a 15° reference high-angle crystal grain at the center of the steel sheet.
따라서, 이상의 제조방법을 통하여 제조된 강판은, 20mm 미만의 두께로 구비되되, 485MPa 이상의 항복강도, 28% 이상의 총 연신율 및 9% 이상의 압연 직각 방향에 대한 균일 연신율을 가질 수 있으며, 강판의 압연 직각 방향에 대한 -30℃의 DWTT 연성파면율이 85% 이상일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법에 의하면, 20mm 미만의 두께를 가지면서도, 강도, 저온파괴인성 및 연신율을 효과적으로 확보하여 라인파이프용 소재로 특히 적합한 강판을 제공할 수 있다. Therefore, the steel sheet manufactured through the above-described manufacturing method is provided with a thickness of less than 20 mm, and can have a yield strength of 485 MPa or more, a total elongation of 28% or more, and a uniform elongation in a rolling perpendicular direction of 9% or more, and the rolling right angle of the steel sheet. DWTT ductile wavefront of -30 ℃ to the direction may be 85% or more. Therefore, according to the manufacturing method according to an aspect of the present invention, while having a thickness of less than 20 mm, it is possible to provide a steel sheet particularly suitable as a material for line pipes by effectively securing strength, low temperature fracture toughness, and elongation.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it is necessary to note that the embodiments described below are only intended to further illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
(실시예)(Example)
하기 표 1의 합금조성으로 구비되는 두께 250mm의 슬라브를 제작하였으며, 표 3의 공정 조건을 적용하여 각각 두께 11mm, 11.5mm 및 22mm의 강판 시편을 제작하였다. 이 때, 슬라브 제작은 통상의 슬라브 제작에 이용되는 공정 조건을 적용하였으며, 모든 시편에 대해 Tnr 이상의 온도범위에서 패스당 평균 압하량 10% 이상의 조건을 적용하여 재결정역 압연을 실시하였다. 또한, 모든 시편에 대해 재결정역 압연 후 미재결정역 온도범위까지 공냉을 적용하였다. 표 2에는 표 1의 각 합금조성을 기초로 Tnr 온도, Ar3 온도 및 Bs 온도를 산출하여 기재하였으며, 표 2의 Tnr 온도, Ar3 온도 및 Bs 온도의 산출에 이용된 계산식은 표 2 아래에 별도로 기재하였다.A slab having a thickness of 250 mm provided with the alloy composition of Table 1 was produced, and steel plate specimens having a thickness of 11 mm, 11.5 mm, and 22 mm, respectively, were manufactured by applying the process conditions of Table 3. At this time, the slab fabrication was applied to the process conditions used in the conventional slab fabrication, and recrystallization rolling was performed for all specimens by applying a condition of an average rolling reduction of 10% or more per pass over a temperature range of Tnr or higher. In addition, air cooling was applied to the temperature range of the non-recrystallized zone after rolling the recrystallized zone for all specimens. In Table 2, Tnr temperature, Ar3 temperature, and Bs temperature are calculated and calculated based on each alloy composition in Table 1, and calculation formulas used for calculating Tnr temperature, Ar3 temperature, and Bs temperature in Table 2 are separately described below Table 2. .
강종Steel
|
합금조성 (중량%)Alloy composition (% by weight)
|
구분division
|
CC
|
SiSi
|
MnMn
|
PP
|
SS
|
NiNi
|
CrCr
|
MoMo
|
NbNb
|
AlAl
|
CaCa
|
TiTi
|
NN
|
AA
|
0.0700.070
|
0.270.27
|
1.571.57
|
0.010.01
|
0.00200.0020
|
0.100.10
|
0.100.10
|
--
|
0.0490.049
|
0.0230.023
|
0.00100.0010
|
0.0110.011
|
0.00320.0032
|
발명강Invention steel
|
BB
|
0.0740.074
|
0.250.25
|
1.661.66
|
0.0130.013
|
0.00200.0020
|
0.100.10
|
0.100.10
|
--
|
0.0550.055
|
0.0340.034
|
0.00110.0011
|
0.0140.014
|
0.00440.0044
|
CC
|
0.0500.050
|
0.250.25
|
1.581.58
|
0.0120.012
|
0.00190.0019
|
0.100.10
|
0.110.11
|
0.080.08
|
0.0480.048
|
0.0230.023
|
0.00100.0010
|
0.0130.013
|
0.00430.0043
|
DD
|
0.0600.060
|
0.240.24
|
1.551.55
|
0.0110.011
|
0.00190.0019
|
0.100.10
|
0.100.10
|
0.080.08
|
0.0410.041
|
0.0260.026
|
0.00130.0013
|
0.0140.014
|
0.00410.0041
|
EE
|
0.0500.050
|
0.250.25
|
1.521.52
|
0.0120.012
|
0.00180.0018
|
0.100.10
|
0.100.10
|
0.080.08
|
0.0410.041
|
0.0240.024
|
0.00100.0010
|
0.0140.014
|
0.00440.0044
|
FF
|
0.090.09
|
0.340.34
|
1.451.45
|
0.0100.010
|
0.00110.0011
|
0.170.17
|
0.10.1
|
--
|
0.0450.045
|
0.0270.027
|
0.00100.0010
|
0.0160.016
|
0.00410.0041
|
GG
|
0.0500.050
|
0.260.26
|
1.571.57
|
0.0100.010
|
0.00200.0020
|
0.100.10
|
0.110.11
|
0.080.08
|
0.0280.028
|
0.0280.028
|
0.00100.0010
|
0.0120.012
|
0.00460.0046
|
비교강Comparative steel
|
HH
|
0.0400.040
|
0.260.26
|
1.241.24
|
0.0080.008
|
0.00100.0010
|
0.140.14
|
0.20.2
|
0.070.07
|
0.040.04
|
0.0300.030
|
0.00070.0007
|
0.0120.012
|
0.00460.0046
|
II
|
0.0600.060
|
0.250.25
|
2.102.10
|
0.00750.0075
|
0.00150.0015
|
0.30.3
|
0.150.15
|
0.100.10
|
0.0500.050
|
0.0300.030
|
0.00160.0016
|
0.0150.015
|
0.00500.0050
|
강종Steel
|
Tnr (℃)Tnr (℃)
|
Ar3 (℃)Ar3 (℃)
|
Ar3+30 (℃)Ar3+30 (℃)
|
Ar3+100 (℃)Ar3+100 (℃)
|
Bs (℃)Bs (℃)
|
Bs-80 (℃)Bs-80 (℃)
|
AA
|
10141014
|
767767
|
797797
|
867867
|
659659
|
579579
|
BB
|
10601060
|
760760
|
790790
|
860860
|
650650
|
570570
|
CC
|
10091009
|
771771
|
801801
|
871871
|
656656
|
576576
|
DD
|
985985
|
771771
|
801801
|
871871
|
657657
|
577577
|
EE
|
976976
|
776776
|
806806
|
876876
|
662662
|
582582
|
FF
|
985985
|
767767
|
797797
|
867867
|
662662
|
582582
|
GG
|
911911
|
772772
|
802802
|
872872
|
657657
|
577577
|
HH
|
963963
|
796796
|
826826
|
896896
|
683683
|
603603
|
II
|
10281028
|
718718
|
748748
|
818818
|
595595
|
515515
|
식 1: Tnr(℃) = 887 + 464*[C] + 6445*[Nb] - 644*[Nb]
(1/2) + 732*[V] - 230*[V]
(1/2) + 890*[Ti] + 363*[Al] - 357*[Si]Equation 1: Tnr(℃) = 887 + 464*[C] + 6445*[Nb]-644*[Nb] (1/2) + 732*[V]-230*[V] (1/2) + 890*[Ti] + 363*[Al]-357*[Si]
식 2: Ar3(℃) = 910 - 273*[C] - 74*[Mn] - 57*[Ni] - 16*[Cr] - 9*[Mo] - 5[Cu]Equation 2: Ar3(℃) = 910-273*[C]-74*[Mn]-57*[Ni]-16*[Cr]-9*[Mo]-5[Cu]
식 3: Bs(℃) = 830 - 270*[C] - 90*[Mn] - 37*[Ni] - 70*[Cr] - 83*[Mo]Equation 3: Bs(℃) = 830-270*[C]-90*[Mn]-37*[Ni]-70*[Cr]-83*[Mo]
(상기 식 1 내지 식 3에서, [C], [Si], [Mn], [Al], [Ti], [Nb], [V], [Cr], [Mo] 및 [Cu]는 각 합금조성의 중량%를 의미하며, 해당 합금조성이 포함되지 않는 경우 그 값을 0으로 대입하여 계산한다.)(In the above formulas 1 to 3, [C], [Si], [Mn], [Al], [Ti], [Nb], [V], [Cr], [Mo] and [Cu] are each It means the weight percent of alloy composition, and if the alloy composition is not included, it is calculated by substituting the value as 0.)
시편Psalter
|
강종Steel
|
강판두께(mm)Steel plate thickness (mm)
|
슬라브가열온도(℃)Slab heating temperature (℃)
|
미재결정역압연개시 온도(℃)Unrecrystallized reverse rolling start temperature (℃)
|
미재결정역압연누적 압하율(%)Cumulative rolling reduction (%)
|
미재결정역압연종료 온도(℃)Unrecrystallized reverse rolling end temperature (℃)
|
냉각개시온도(℃)Cooling start temperature (℃)
|
냉각정지온도(℃)Cooling stop temperature (℃)
|
냉각속도(℃/s)Cooling rate (℃/s)
|
비고Remark
|
1One
|
AA
|
11.511.5
|
11501150
|
10001000
|
42.542.5
|
915915
|
810810
|
590590
|
3636
|
발명예Inventive Example
|
22
|
AA
|
11.511.5
|
11701170
|
10001000
|
42.542.5
|
915915
|
820820
|
640640
|
3636
|
33
|
AA
|
11.511.5
|
11601160
|
10001000
|
5050
|
875875
|
800800
|
580580
|
4343
|
44
|
BB
|
11.511.5
|
11601160
|
10351035
|
5656
|
915915
|
805805
|
615615
|
3232
|
55
|
BB
|
11.511.5
|
11651165
|
10351035
|
5656
|
915915
|
820820
|
610610
|
3535
|
66
|
BB
|
11.511.5
|
11501150
|
10251025
|
5656
|
875875
|
800800
|
625625
|
3535
|
77
|
CC
|
1111
|
11601160
|
990990
|
3939
|
925925
|
830830
|
580580
|
3030
|
88
|
CC
|
1111
|
11501150
|
995995
|
3939
|
920920
|
825825
|
635635
|
3030
|
99
|
DD
|
1111
|
11601160
|
985985
|
3131
|
920920
|
830830
|
620620
|
3030
|
1010
|
EE
|
1111
|
11501150
|
975975
|
3131
|
920920
|
825825
|
590590
|
3030
|
1111
|
EE
|
1111
|
11601160
|
975975
|
3131
|
920920
|
830830
|
620620
|
3030
|
1212
|
FF
|
1111
|
11501150
|
981981
|
3939
|
875875
|
805805
|
620620
|
3535
|
1313
|
CC
|
1111
|
11601160
|
10001000
|
5050
|
875875
|
795795
|
460460
|
4242
|
비교예Comparative example
|
1414
|
DD
|
1111
|
11501150
|
975975
|
3131
|
920920
|
825825
|
550550
|
3030
|
1515
|
DD
|
1111
|
11501150
|
970970
|
3131
|
920920
|
825825
|
510510
|
3030
|
1616
|
DD
|
1111
|
11601160
|
983983
|
5050
|
863863
|
771771
|
685685
|
3030
|
1717
|
EE
|
1111
|
11501150
|
975975
|
3131
|
920920
|
820820
|
530530
|
3030
|
1818
|
GG
|
1111
|
11701170
|
910910
|
1212
|
910910
|
830830
|
470470
|
3030
|
1919
|
GG
|
1111
|
11501150
|
910910
|
1212
|
910910
|
830830
|
580580
|
3030
|
2020
|
HH
|
1111
|
11591159
|
954954
|
00
|
954954
|
819819
|
491491
|
4747
|
2121
|
II
|
1111
|
11601160
|
10201020
|
4545
|
920920
|
830830
|
570570
|
3030
|
2222
|
AA
|
2222
|
11501150
|
945945
|
9898
|
835835
|
775775
|
610610
|
2323
|
2323
|
DD
|
2222
|
11441144
|
935935
|
7878
|
827827
|
767767
|
617617
|
2121
|
표 3의 각 시편에 대해 미세조직, 항복강도 및 인장강도, 연신율 및 -30℃에서의 DWTT 연성파면율을 측정하여 아래의 표 4에 나타내었다. 각 시편의 미세조직은 광학현미경 조직사진 및 EBSD 입도분포도를 이용하여 평가하였다. 항복강도, 인장강도 및 연신율은 각 시편에 대해 상온 인장시험을 실시하여 평가하였다. 표 4에 기재된 항복강도 및 인장강도는 각각 압연 직각 방향에 대한 측정값을 의미한다. 또한, 각 시편에 대해 -30℃의 DWTT 시험을 실시하여 인장특성 및 연성파면율을 평가하였다. For each specimen in Table 3, the microstructure, yield strength and tensile strength, elongation and DWTT ductility at -30°C were measured and are shown in Table 4 below. The microstructure of each specimen was evaluated using optical microscopy and EBSD particle size distribution. Yield strength, tensile strength and elongation were evaluated by performing a room temperature tensile test on each specimen. The yield strength and tensile strength described in Table 4 refer to the measured values for each direction perpendicular to the rolling. In addition, the tensile properties and the ductility wavefront were evaluated by performing a DWTT test at -30°C for each specimen.
시편Psalter
|
강종Steel
|
페라이트(면적%)Ferrite (area %)
|
베이나이트(면적%)Bainite (area %)
|
M/A (면적%)M/A (area %)
|
고경각결정립상위80%입도(㎛)High hard angle grain size 80% particle size (㎛)
|
항복강도 (MPa)Yield strength (MPa)
|
인장강도(MPa)Tensile strength (MPa)
|
항복비(%)Yield ratio (%)
|
연신율(%)Elongation (%)
|
균일연신율(%)Uniform elongation (%)
|
-30℃ DWTT(%)-30℃ DWTT(%)
|
비고Remark
|
1One
|
AA
|
2525
|
71.071.0
|
4.04.0
|
52.052.0
|
524524
|
667667
|
7979
|
3333
|
9.09.0
|
100100
|
발명예Inventive Example
|
22
|
AA
|
4242
|
54.554.5
|
3.53.5
|
40.540.5
|
508508
|
635635
|
8080
|
3636
|
10.510.5
|
100100
|
33
|
AA
|
2828
|
67.567.5
|
4.54.5
|
46.546.5
|
541541
|
671671
|
8181
|
3535
|
9.69.6
|
100100
|
44
|
BB
|
3232
|
63.663.6
|
4.44.4
|
62.162.1
|
525525
|
671671
|
7878
|
3333
|
9.09.0
|
100100
|
55
|
BB
|
4343
|
52.852.8
|
4.24.2
|
57.957.9
|
529529
|
667667
|
7979
|
3434
|
9.59.5
|
100100
|
66
|
BB
|
5252
|
43.543.5
|
4.54.5
|
56.656.6
|
528528
|
653653
|
8181
|
3636
|
9.99.9
|
9999
|
77
|
CC
|
2323
|
72.872.8
|
4.24.2
|
67.167.1
|
487487
|
643643
|
7676
|
3333
|
9.29.2
|
9898
|
88
|
CC
|
3030
|
65.765.7
|
4.34.3
|
48.548.5
|
489489
|
620620
|
7979
|
3434
|
9.79.7
|
9999
|
99
|
DD
|
2323
|
72.772.7
|
4.34.3
|
60.160.1
|
505505
|
638638
|
7979
|
3333
|
9.19.1
|
100100
|
1010
|
EE
|
2424
|
71.571.5
|
4.54.5
|
48.548.5
|
485485
|
614614
|
7979
|
3131
|
9.79.7
|
100100
|
1111
|
EE
|
2828
|
67.767.7
|
4.34.3
|
42.042.0
|
495495
|
613613
|
8181
|
3636
|
10.910.9
|
100100
|
1212
|
FF
|
3131
|
64.864.8
|
4.24.2
|
45.145.1
|
536536
|
625625
|
8686
|
3636
|
10.510.5
|
9595
|
1313
|
CC
|
1717
|
78.378.3
|
4.74.7
|
86.186.1
|
620620
|
730730
|
8585
|
2828
|
7.77.7
|
100100
|
비교예Comparative example
|
1414
|
DD
|
1515
|
80.580.5
|
4.54.5
|
89.589.5
|
501501
|
651651
|
7777
|
2828
|
7.67.6
|
100100
|
1515
|
DD
|
1818
|
77.777.7
|
4.34.3
|
75.275.2
|
500500
|
628628
|
8080
|
3232
|
8.38.3
|
100100
|
1616
|
DD
|
7575
|
22.922.9
|
2.12.1
|
90.590.5
|
455455
|
570570
|
8080
|
4242
|
13.013.0
|
9292
|
1717
|
EE
|
2222
|
74.074.0
|
4.04.0
|
76.576.5
|
492492
|
632632
|
7878
|
2828
|
8.28.2
|
100100
|
1818
|
GG
|
2424
|
7272
|
4.04.0
|
9393
|
524524
|
656656
|
8080
|
2828
|
6.36.3
|
7575
|
1919
|
GG
|
2626
|
69.869.8
|
4.24.2
|
82.582.5
|
502502
|
620620
|
8181
|
3232
|
7.97.9
|
8080
|
2020
|
HH
|
2828
|
67.967.9
|
4.14.1
|
78.078.0
|
528528
|
606606
|
8787
|
3030
|
8.08.0
|
5050
|
2121
|
II
|
1212
|
81.881.8
|
6.26.2
|
89.189.1
|
624624
|
796796
|
7878
|
2828
|
6.86.8
|
9191
|
2222
|
AA
|
6565
|
31.231.2
|
3.83.8
|
58.658.6
|
475475
|
568568
|
8484
|
4747
|
13.013.0
|
100100
|
2323
|
DD
|
6666
|
30.530.5
|
3.53.5
|
65.165.1
|
470470
|
565565
|
8383
|
4848
|
13.513.5
|
100100
|
본 발명의 합금조성 및 공정 조건을 만족하는 시편 1 내지 12의 경우, 미세조직으로 20~60면적%의 페라이트, 35~75면적%의 베이나이트 및 5면적% 이하의 도상 마르텐사이트를 포함하고, 강판 중심부에서 15도 기준 고경각결정립도의 상위 80%의 결정립 크기가 70㎛ 이하이며, 항복강도 485MPa 이상, 총 연신율 28% 이상, 압연 직각 방향에 대한 균일 연신율 9% 이상 및 압연 직각 방향에 대한 -30℃의 DWTT 연성파면율 85% 이상을 만족하므로, 극저온 환경에 제공되는 라인파이프용 소재로 특히 적합한 물성을 구비함을 확인할 수 있다.In the case of specimens 1 to 12 satisfying the alloy composition and process conditions of the present invention, the microstructure includes 20 to 60 area% ferrite, 35 to 75 area% bainite, and 5 area% or less island martensite, In the center of the steel sheet, the crystal grain size of the top 80% of the high-angle crystal grains based on 15 degrees is 70 µm or less, the yield strength is 485 MPa or more, the total elongation is 28% or more, the uniform elongation in the rolling right angle direction is 9% or more, and for the rolling right angle direction- Since it satisfies the DWTT ductile wavefront ratio of 85% or higher at 30°C, it can be confirmed that it has physical properties particularly suitable as a material for line pipes provided in a cryogenic environment.
시편 13 내지 15, 17은 본원발명의 합금조성을 만족하나, 본원발명의 냉각 개시온도 또는 냉각 종료온도보다 낮은 온도범위에서 냉각을 실시한 경우의 시편이다. 시편 13 내지 15, 17의 경우, 20면적% 미만의 페라이트 및 75면적% 초과의 베이나이트가 형성되었으며, 강판 중심부에서 15도 기준 고경각결정립도의 상위 80%의 결정립 크기가 70㎛를 초과하므로, 균일 연신율이 9% 미만의 수준인 것을 확인할 수 있다.Specimens 13 to 15 and 17 satisfy the alloy composition of the present invention, but are specimens when cooling is performed at a temperature range lower than the cooling start temperature or the cooling end temperature of the present invention. In the case of specimens 13 to 15 and 17, ferrite of less than 20 area% and bainite of more than 75 area% were formed, and since the grain size of the top 80% of the high-angle crystallinity based on 15 degrees in the center of the steel sheet exceeds 70 μm, It can be seen that the uniform elongation is less than 9%.
시편 16은 본원발명의 합금조성을 만족하나, 본원발명의 미재결정역 압연 종료온도보다 낮은 온도범위에서 미재결정역 압연을 실시하고, 본원발명의 냉각 개시온도보다 낮은 온도범위에서 냉각을 개시하여 본원발명의 냉각 정지온도보다 높은 온도범위에서 냉각을 종료한 경우의 시편이다. 시편 16의 경우, 60면적% 초과의 페라이트가 형성되어 항복강도가 485MPa 미만임을 확인할 수 있다.Specimen 16 satisfies the alloy composition of the present invention, but unrecrystallized reverse rolling is performed at a temperature range lower than the end temperature of the unrecrystallized reverse rolling of the present invention, and cooling is started at a temperature range lower than the cooling start temperature of the present invention. It is a specimen when cooling is finished in a temperature range higher than the cooling stop temperature of. In the case of the specimen 16, it can be confirmed that a ferrite of more than 60 area% was formed and the yield strength was less than 485 MPa.
시편 18 내지 21은 본원발명의 합금조성 및 공정조건을 만족하지 않는 시편으로, 본원발명이 목적하는 미세조직 및 물성을 확보하지 못함을 확인할 수 있다.Specimens 18 to 21 are specimens that do not satisfy the alloy composition and process conditions of the present invention, it can be confirmed that the present invention does not secure the desired microstructure and properties.
시편 22 및 23은 본원발명의 합금조성을 만족하지만, 강판의 두께가 20mm를 초과하여 페라이트가 과도하게 형성된 것을 확인할 수 있다. Specimens 22 and 23 satisfies the alloy composition of the present invention, but it can be confirmed that the thickness of the steel sheet exceeds 20 mm, so that ferrite is excessively formed.
도 1은 시편 2를 광학현미경으로 관찰한 사진이며, 도 2는 EBSD를 이용하여 시편 2의 15도 기준 고경각입계 결정립 크기를 측정한 결과이다. 도 2의 그래프에 나타난 바와 같이, 시편 2의 고경각입계 결정립 평균 크기는 22,3㎛이며, 이 중 상위 80%의 결정립 크기는 40.5㎛인 것을 확인할 수 있다.1 is a photograph obtained by observing specimen 2 with an optical microscope, and FIG. 2 is a result of measuring the grain size of a 15 degree reference high-angle grain boundary of specimen 2 using EBSD. As shown in the graph of FIG. 2, it can be seen that the average size of the high-angle grain boundaries of the specimen 2 is 22,3 μm, and the grain size of the top 80% is 40.5 μm.
도 3은 시편 18을 광학현미경으로 관찰한 사진이며, 도 4는 EBSD를 이용하여 시편 18의 15도 기준 고경각입계 결정립 크기를 측정한 결과이다. 도 4의 그래프에 나타난 바와 같이, 시편 18의 고경각입계 결정립 평균 크기는 38㎛이며, 이 중 상위 80%의 결정립 크기는 93㎛인 것을 확인할 수 있다.3 is a photograph obtained by observing the specimen 18 with an optical microscope, and FIG. 4 is a result of measuring the grain size of the standard 18 high-angle grain boundary of the specimen 18 using EBSD. As shown in the graph of FIG. 4, it can be seen that the average size of the high-angle grain boundaries of the specimen 18 is 38 µm, and the crystal size of the top 80% is 93 µm.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 20mm 미만의 두께를 가지면서도, 485MPa 이상의 항복강도, 28% 이상의 총 연신율 및 9% 이상의 압연 직각 방향에 대한 균일 연신율 및 85% 이상의 강판의 압연 직각 방향에 대한 -30℃의 DWTT 연성파면율을 구비하여 라인파이프용 소재로 특히 적합한 강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. Accordingly, according to an aspect of the present invention, while having a thickness of less than 20 mm, a yield strength of 485 MPa or more, a total elongation of 28% or more, and a uniform elongation for a rolling perpendicular direction of 9% or more and a rolling perpendicular direction of a steel plate of 85% or more It has a DWTT ductile wavefront of -30℃, and it can provide a steel sheet and a manufacturing method particularly suitable for a line pipe material.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail through the above embodiments, other types of embodiments are possible. Therefore, the technical spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.