KR101185296B1 - 제어압연을 이용한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 - Google Patents

제어압연을 이용한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

낮은 바나듐(V) 함량에도 제어압연을 통하여 항복강도(YS) : 460 MPa 이상, -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 나타낼 수 있는 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량% 및 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%를 포함하는 슬라브 강재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 열간압연하되, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20 ~ 45%가 되도록 마무리 열간압연 온도(FDT)를 제어하는 단계; (c) 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

제어압연을 이용한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL USING CONTROLLED ROLLING}
본 발명은 구조용 강재(structural steel)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바나듐(V) 함량을 줄이고, 가속 냉각을 생략하여 제조 비용을 절감하되, 제어압연(controlled rolling)을 통하여 항복강도(YS) : 460MPa 이상의 고강도를 갖는 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
구조용 강재(structural steel)는 건축, 토목, 조선 등 많은 분야에 활용되고 있다.
구조용 강재는 고강도를 요구하고 있으며, 강도 강화를 위한 다양한 방법들이 제시되고 있다. 또한, 구조용 강재는 지진에 대한 저항성을 높이기 위하여 저항복비 특성도 함께 요구한다.
이러한 구조용 강재는 통상 열간압연 과정을 통하여 제조된다.
통상의 열강압연 과정은 주로 슬라브 재가열 과정, 열간압연 과정, 냉각 과정을 포함하여 진행된다.
슬라브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬라브 강재를 재가열한다.
열간압연 과정에서는 슬라브 재가열 종료 직후부터 실시하며, 압연롤을 이용하여 재가열된 강재을 정해진 압하율로 열간 압연한다.
냉각 과정에서는 압연이 마무리된 강재을 냉각한다.
본 발명의 목적은 낮은 바나듐(V) 함량과 가속 냉각을 생략하여 제조 비용을 절감할 수 있으며, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 제어압연을 통하여 항복강도(YS) : 460MPa 이상 및 -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 갖는 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 구조용 강재는 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 1.25 ~ 1.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.015 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%, 니오븀(Nb) : 0.035 ~ 0.045 중량% 및 질소(N) : 0.015 중량% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 두께 기준 20 ~ 45%인 열연 강재로서, 항복강도(YS) : 460MPa 이상 및 -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구조용 강재는 니켈(Ni) : 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.3 중량% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.02 중량% 이하 중 하나 이상의 합금 성분을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 구조용 강재 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량% 및 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%를 포함하는 슬라브 강재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 열간압연하되, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20 ~ 45%가 되도록 마무리 열간압연 온도(FDT)를 제어하는 단계; 및 (c) 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 슬라브 재가열 온도(SRT)는 1150 ~ 1250 ℃인 것이 바람직하고, 마무리 열간압연 온도(FDT)는 890 ~ 920 ℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법은 고가의 바나듐(V) 함량을 0.04 ~ 0.09 중량%로 상대적으로 낮추고, 가속냉각을 생략함으로써 구조용 강재 제조 비용을 절감할 수 있다.
상기의 낮은 바나듐(V) 함량과 가속냉각 미실시에 따른 강도의 확보 문제는 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20 ~ 45%가 되도록 제어압연을 실시함으로써 해결할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어압연을 이용한 고강도 구조용 강재 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어압연(controlled rolling)을 이용한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
고강도 구조용 강재
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 1.25 ~ 1.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.015 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%, 니오븀(Nb) : 0.035 ~ 0.045 중량% 및 질소(N) : 0.015 중량% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재에 포함되는 각각의 합금 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
본 발명에서 탄소(C)는 제조되는 구조용 강재의 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.
본 발명에서는 고가의 바나듐(V) 함량을 0.1 중량% 미만으로 상대적으로 낮게 가져가면서도 항복강도 460MPa 이상을 확보하기 위하여, 탄소(C)의 함량을 구조용 강재 전체 중량의 0.14 ~ 0.16 중량%로 첨가한다.
탄소의 함량이 0.14 중량% 미만일 경우 제조되는 구조용 강재의 강도 확보가 어렵다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.16 중량%를 초과할 경우 강의 강도 상승에는 유효하나 저온 충격 인성 등이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
본 발명에서 실리콘은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다.
상기 실리콘은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.25 ~ 0.35 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 함량이 0.25 중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과가 불충분하며, 실리콘의 함량이 0.35 중량%를 초과할 경우 제조되는 구조용 강재의 용접성을 급격히 저하시키고, 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일(red scales)을 생성시킴으로써 표면 품질이 저하되는 문제점이 있다.
망간(Mn)
본 발명에서 망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도확보에 효과적인 원소이다.
상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 1.25 ~ 1.35 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간이 1.25 중량% 미만으로 첨가될 경우 망간 첨가에 따른 고용강화 효과 및 경화능 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 망간이 1.35 중량%를 초과할 경우 용접성을 크게 저하시킬 수 있다.
인(P)
인(P)은 제조되는 구조용 강재의 강도를 증가시키기 위해 첨가되지만, 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.03 중량%를 초과하여 첨가되면 용접성이 악화되는 문제가 있으므로, 인의 첨가량을 0.03 중량% 이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S)
황(S)은 가공성을 증대시키기 위하여 첨가될 수 있으나, 0.015 중량%를 초과하여 첨가되면 강의 용접성을 저해할 수 있다. 따라서, 황의 함량은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.015 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
바나듐(V)
바나듐(V)은 결정립계에 피닝(pinning)으로 작용하여 강도 향상에 기여하는 원소이다.
바나듐(V)은 제조 비용 절감 차원에서 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.04 ~ 0.09 중량%의 함량비로 상대적으로 낮은 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다.
바나듐(V)의 함량이 0.04 중량% 미만일 경우 바나듐 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 바나듐(V)의 함량이 0.09 중량%를 초과할 경우 구조용 강재 제조 비용이 상승한다. 또한 바나듐(V) 함량이 0.09 중량%를 초과하는 경우 항복비가 증가되며, 특히 저온 충격 인성이 감소하는 문제점이 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 강 중에 Nb(C, N), (Ti, Nb)(C, N), (Nb, V)(C, N) 형태의 석출 또는 철(Fe) 내 고용 강화를 통하여 제조되는 구조용 강재의 강도를 향상시키는데 기여한다. 특히, 니오븀(Nb)계 석출물들은 슬라브 재가열이 이루어지는 1150℃ 이상의 가열로에서 고용된 후 열간압연 과정에서 미세하게 석출되어 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.035 ~ 0.045 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)의 함량이 0.035 중량% 미만일 경우, 상기의 니오븀 첨가 효과가 불충분하다. 반대로 니오븀(Nb)의 함량이 0.045 중량%를 초과할 경우 석출물 과다로 인하여 연주성 및 압연성을 저해하는 문제점이 있다.
질소(N)
질소(N)는 불가피한 불순물로서, 다량 첨가시 고용 질소가 증가하여 제조되는 구조용 강재의 성형성 등을 저하시킨다. 따라서, 질소의 함량은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.015 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 상기의 합금 성분들 외에, 강도 향상, 탈산 효과 향상 등의 목적에 따라 니켈(Ni) : 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.3 중량% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.02 중량% 이하 중 하나 이상의 합금 성분을 더 포함할 수 있다.
니켈(Ni)
니켈(Ni)은 결정립을 미세화함으로써, 제조되는 구조용 강재의 강도 및 인성을 향상시키는 역할을 한다.
다만, 니켈의 함량이 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.15 중량%를 초과할 경우 적열취성 유발 등의 문제점이 있다. 따라서, 니켈의 함량은 0.15 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시키며, 강도 향상에 기여하는 원소이다.
다만, 크롬의 함량이 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.15 중량%를 초과할 경우 강도와 연성의 균형이 깨질 수 있다. 따라서, 크롬의 함량은 0.15 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 미세 석출물을 조장하여 강도 상승에 기여한다.
상기 구리는 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.3% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우 가공성이 저해되는 문제점이 있다.
알루미늄(Al)
본 발명에서 알루미늄(Al)은 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 비해 우수한 탈산능을 가짐으로써 강 중 산소 제거에 효과적인 원소이다.
다만, 본 발명에서 알루미늄의 함량이 0.02 중량%를 초과할 경우 제조되는 구조용 강재의 절삭성, 저온 충격 인성을 저해할 수 있으므로, 알루미늄의 함량은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 합금 성분을 갖는 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 낮은 바나듐(V) 함량에도 불구하고, 항복강도(YS) : 460MPa 및 -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 가질 수 있다. 이는 본 발명에 따른 구조용 강재가 미재결정 온도 영역(Non-recrystallization Temperature: Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20 ~ 45%가 되도록 제어압연된 열연 강재이기 때문에 가능하다.
상기 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량 범위를 만족하는 경우 항복강도(YS) 및 -5℃ 샤르피 충격치가 각각 460MPa 이상 및 70J 이상으로 나타났다.
반면, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20% 미만일 경우 -5℃ 샤르피 충격치 70J 미만이 되고, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 45%를 초과하는 경우 항복강도(YS)가 460MPa에 미치지 못하고, -5℃ 샤르피 충격치 역시 70J 미만이었다.
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 상기의 우수한 항복강도(YS) 및 저온 충격 인성 이외에도 인장강도(TS) : 580 ~ 720 MPa와 연신율(EL) : 20% 이상을 가질 수 있다.
이와 함께 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 0.85 이하의 낮은 항복비(YS/TS)를 나타내어, 구조용 강재로서 적합하다.
고강도 구조용 강재 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어압연을 이용한 고강도 구조용 강재 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 고강도 구조용 강재 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간 압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량% 및 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%를 포함하는 반제품 상태의 슬라브 강재를 재가열한다.
상기 슬라브 강재는 보다 구체적으로는 상기 탄소(C) 및 바나듐 이외에, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 1.25 ~ 1.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.015 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.035 ~ 0.045 중량% 및 질소(N) : 0.015 중량% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성될 수 있다.
또한, 상기 슬라브 강재에는 니켈(Ni) : 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.3 중량% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.02 중량% 이하 중 하나 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
슬라브 강재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다.
이때, 본 단계에서 슬라브 재가열 온도(SRT)는 가열로에서 1150 ~ 1250℃의 온도 범위로 실시되는 것이 바람직하고, 또한 90 ~ 150 분 동안 실시되는 것이 바람직하다.
슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만이거나 재가열 시간이 90분 미만일 경우, 주조시 편석된 성분이 재고용되지 못하며, 열간압연시 압연 부하가 커지는 문제점이 있다.
반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과하거나 재가열 시간이 150분을 초과하는 경우, 오스테나이트 결정립이 증가하여 강도가 감소하며, 또한 과도한 가열 공정으로 인하여 구조용 강재 제조 비용 상승의 요인이 된다.
열간 압연
다음으로, 열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 재가열 단계(S110)를 통하여 재가열된 강재를 열간 압연한다.
이때, 본 발명에서는 열간압연시 950℃ 이하의 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 제어압연을 통하여 항복강도 및 저온 충격 인성을 확보한다.
미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량은 압연 전 강재의 두께 기준 20 ~ 45%인 것이 바람직하다. 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20% 미만일 경우 -5℃ 샤르피 충격치 70J 미만이 되고, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 45%를 초과하는 경우 항복강도(YS)가 460MPa에 미치지 못하는 문제점이 있다.
이러한 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량은 마무리 열간압연 온도(FDT)를 제어함으로써 결정될 수 있다.
본 발명에서 마무리 열간압연 온도(FDT)는 890 ~ 920 ℃인 것이 바람직하다. 마무리 열간압연 온도(FDT)가 920℃를 초과할 경우 미재결정 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20%에 미치지 못하여 저온 충격 인성이 문제시된다. 반대로, 마무리 열간압연 온도(FDT)가 890℃ 미만일 경우 미재결정 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 45%를 초과하여 항복 강도 및 저온 충격 인성 확보가 어렵다.
열간압연 단계(S120)에서 전체 압하율은 최초 슬라브 강재의 두께, 목표로 하는 구조용 강재의 두께 등에 따라 결정될 수 있다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 열간 압연된 강을 냉각한다.
이때, 본 발명에서 냉각은 공냉 방식으로 실시하는 것이 바람직하다.
열간압연 종료 후 가속 냉각 방식의 경우 강의 강도 확보에는 용이하나 냉각 속도 등의 조절을 위하여 많은 비용이 소요된다.
그러나, 본 발명에서와 같은 공냉 방식의 경우, 과냉조직의 형성과 이에 따른 저항복비 달성에 유리하고 구조용 강재에서 강도와 별도로 중요시되는 저온 충격 특성 확보에 유리하다.
도 1에 도시된 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 통하여 제조되는 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 인장강도(TS) : 580 ~ 720 MPa, 항복강도(YS) : 460 MPa 이상, 연신율(EL) : 20% 이상, -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상의 기계적 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 고강도 구조용 강재의 경우, 항복비(YS/TS) : 0.85 이하를 나타내어 저항복비를 가질 수 있다.
물론, 합금 성분 조절에 의해서도 강도 및 저온 충격 인성을 확보할 수 있다. 이 경우 탄소(C)의 함량이 0.1 중량% 이하로 낮고, 바나듐(V)과 니오븀(Nb)의 합산 함량이 0.25 중량% 이상으로 높게 된다. 이 경우 고가의 바나듐(V)과 니오븀(Nb)의 사용량이 높으므로, 강의 제조 비용 상승을 초래할 수 있다.
또한, 가속냉각을 통하여도 강도 및 저온 충격 인성을 확보할 수 있다. 이 경우 역시 가속냉각에 따른 강의 제조 비용이 상승하고, 냉각 설비를 확보하지 못한 경우 적용할 수 없다.
즉, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 고강도 구조용 강재는 고가의 바나듐(V) 함량을 줄이고, 가속 냉각을 생략하여 제조 비용을 절감할 수 있음에도, 제어압연을 통하여 충분한 강도 및 저온 충격 인성을 확보할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 강재 시편의 제조
바나듐의 함량이 0.05 중량%인 강재 시편 A와 바나듐의 함량이 0.1 중량%인 강재 시편 B에 적용되는 합금 조성은 다음의 표 1과 같다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112010048985335-pat00001
상기 표 1에 기재된 바와 같은 강재 시편 A 및 B에 따른 조성을 갖는 슬라브 강재를 1200℃에서 2시간동안 가열하고, 가열로에서 슬라브 추출 후 바로 열간압연을 실시한 후 공냉하여 열간압연 시편을 제조하였다.
이때, 강재 시편 A 및 B의 마무리 열간압연 온도 혹은 압연 전 강재의 두께 기준 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량을 표 2에 기재된 바와 같이 변화시키면서 물성을 측정하였다.
[표 2]
Figure 112010048985335-pat00002

표 2를 참조하면, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 대비 20 ~ 45%에 해당하는 경우, 목표로 하는 항복강도(YS) : 460MPa 이상, -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 동시에 만족하는 것을 볼 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 구조용 강재는 현재 구조용 강재의 규격이 되는 SM570 및 SHN570에서 요구하는 항복강도(YS) : 450MPa 이상 및 -5℃ 샤르피 충격치 47J 이상을 충족한다.
그러나, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 상기 범위를 벗어나는 경우 항복강도(YS)가 460MPa 미만이거나 혹은 -5℃ 샤르피 충격치가 70J에 미치지 못하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간 압연 단계
S130 : 냉각 단계

Claims (12)

  1. (a) 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 1.25 ~ 1.35 중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.015 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%, 니오븀(Nb) : 0.035 ~ 0.045 중량% 및 질소(N) : 0중량% 초과 내지 0.015 중량% 이하를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어는 슬라브 강재를 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 강재를 열간압연하되, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 강재의 두께 기준 20 ~ 45%가 되도록 마무리 열간압연 온도(FDT)를 제어하는 단계; 및
    (c) 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 강재는
    니켈(Ni) : 0중량% 초과 내지 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0중량% 초과 내지 0.15 중량% 이하, 구리(Cu) : 0중량% 초과 내지 0.3 중량% 이하 및 알루미늄(Al) : 0중량% 초과 내지 0.02 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)는
    1150 ~ 1250 ℃인 것을 특징으로 하는 구조용 강재 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬라브 재가열 단계는
    90 ~ 150 분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 구조용 강재 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 마무리 열간압연 온도(FDT)는
    890 ~ 920 ℃인 것을 특징으로 하는 구조용 강재 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 냉각 단계는
    공냉 방식으로 실시하는 것을 특징으로 하는 구조용 강재 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (a) 내지 (c) 단계에 의하여 제조되는 구조용 강재는
    인장강도(TS) : 580 ~ 720 MPa, 항복강도(YS) : 460MPa 이상, 항복비(YS/TS) : 0.85 이하, 연신율(EL) : 20% 이상 및 -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  9. 탄소(C) : 0.14 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 1.25 ~ 1.35 중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.015 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.04 ~ 0.09 중량%, 니오븀(Nb) : 0.035 ~ 0.045 중량% 및 질소(N) : 0중량% 초과 내지 0.015 중량% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미재결정 온도 영역(Tnr)에서의 압하량이 압연 전 두께 기준 20 ~ 45%인 열연 강재로서, 항복강도(YS) : 460MPa 이상 및 -5℃ 샤르피 충격치 : 70J 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구조용 강재는
    니켈(Ni) : 0중량% 초과 내지 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0중량% 초과 내지 0.15 중량% 이하, 구리(Cu) : 0중량% 초과 내지 0.3 중량% 이하 및 알루미늄(Al) : 0중량% 초과 내지 0.02 중량% 이하 중 하나 이상의 합금 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 구조용 강재는
    인장강도(TS) : 580 ~ 720 MPa 및 연신율(EL) : 20% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구조용 강재는
    항복비(YS/TS) : 0.85 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6311617A (ja) 1986-06-30 1988-01-19 Kobe Steel Ltd 低温用鋼の製造方法
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