KR101290380B1 - High strength structural steel and method of manufacturing the high strength structural steel - Google Patents

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Abstract

극지방 등에서 구조재로 활용될 수 있도록 고강도와 함께 우수한 저온 충격인성을 갖는 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.17~0.20중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.45중량%, 망간(Mn) : 1.25~1.40중량%, 인(P) : 0.015중량%이하, 황(S) : 0.005중량%이하, 니켈(Ni) : 0.1~0.2중량%, 바나듐(V) : 0.28~0.32중량%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.08중량%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.02중량%, 니오븀(Nb) : 0.04~0.05중량%, 질소(N) : 0.01~0.015중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 950~1000℃의 마무리압연온도로 열간압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간압연된 강재를 평균 냉각속도 -5℃/sec 이하로 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Disclosed is a high-strength structural steel material having a high strength and excellent low-temperature impact toughness, and a method of manufacturing the same, which can be utilized as a structural material in polar regions.
High-strength structural steel manufacturing method according to the present invention (a) carbon (C): 0.17 ~ 0.20% by weight, silicon (Si): 0.25 ~ 0.45% by weight, manganese (Mn): 1.25 ~ 1.40% by weight, phosphorus (P) : 0.015% by weight or less, Sulfur (S): 0.005% by weight or less, Nickel (Ni): 0.1-0.2% by weight, Vanadium (V): 0.28-0.32% by weight, Titanium (Ti): 0.05-0.08% by weight, aluminum (Al): 0.01 to 0.02% by weight, niobium (Nb): 0.04 to 0.05% by weight, nitrogen (N): 0.01 to 0.015% by weight and reheating the steel slab consisting of the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities; (b) hot rolling the reheated steel to a finish rolling temperature of 950-1000 ° C .; And (c) cooling the hot rolled steel at an average cooling rate of −5 ° C./sec or less.

Description

고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL} High Strength Structural Steels and Manufacturing Method Thereof {HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL}

본 발명은 구조용 강재(structural steel)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인장강도(TS) 750MPa 이상의 고강도를 가지면서도 저온 충격인성이 우수하여 극지방 등 저온 지역에서 구조용 강재로 활용할 수 있는 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a structural steel (structural steel), more specifically, a high strength structural steel that can be utilized as structural steel in the low temperature region, such as polar regions, having a high strength of more than tensile strength (TS) 750MPa and excellent low temperature impact toughness It relates to a manufacturing method.

구조용 강재(structural steel)는 건축, 토목, 조선 등 많은 분야에 활용되고 있다. 이러한 구조용 강재는 고강도를 요구한다. 또한, 구조용 강재를 극지방 등 저온 지역에서 사용하기 위해서는 높은 저온 충격인성이 필요하다. Structural steel is used in many fields such as construction, civil engineering, and shipbuilding. Such structural steels require high strength. In addition, high temperature impact toughness is required to use structural steel in low temperature areas such as polar regions.

이러한 구조용 강재는 통상 열연 공정을 통하여 제조된다. 일반적으로 열연공정은 슬라브 재가열 단계, 열간압연 단계 및 냉각 단계를 포함한다. Such structural steel is usually manufactured through a hot rolling process. In general, the hot rolling process includes a slab reheating step, a hot rolling step and a cooling step.

슬라브 재가열 단계에서는 반제품 상태인 강 슬라브를 재가열한다. 열간압연 단계에서는 압연롤을 이용하여 재가열된 강재을 정해진 압하율로 열간 압연한다. 냉각 단계에서는 압연이 마무리된 강재을 냉각한다.
In the slab reheating step, the steel slab, which is semifinished, is reheated. In the hot rolling step, the reheated steel is hot rolled using a rolling roll at a predetermined reduction ratio. In the cooling step, the finished steel is cooled.

본 발명의 목적은 합금원소 및 공정조건 조절을 통하여 고강도를 가지면서도 저온 충격인성이 우수한 고강도 구조용 강재 제조 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a high strength structural steel manufacturing method having high strength and excellent low temperature impact toughness through the control of alloying elements and process conditions.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 고강도를 가지면서도 저온 충격인성이 우수하여, 저온 지역의 구조용 강재로 사용하기에 적합한 고강도 구조용 강재를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a high-strength structural steel produced by the above method, having a high strength and excellent low temperature impact toughness, suitable for use as a structural steel in the low temperature region.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 구조용 강재 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.17~0.20중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.45중량%, 망간(Mn) : 1.25~1.40중량%, 인(P) : 0.015중량%이하, 황(S) : 0.005중량%이하, 니켈(Ni) : 0.1~0.2중량%, 바나듐(V) : 0.28~0.32중량%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.08중량%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.02중량%, 니오븀(Nb) : 0.04~0.05중량%, 질소(N) : 0.01~0.015중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 950~1000℃의 마무리압연온도로 열간압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간압연된 강재를 평균 냉각속도 -5℃/sec 이하로 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. High-strength structural steel manufacturing method according to an embodiment of the present invention for achieving the one object is (a) carbon (C): 0.17 ~ 0.20% by weight, silicon (Si): 0.25 ~ 0.45% by weight, manganese (Mn) : 1.25 to 1.40% by weight, phosphorus (P): 0.015% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, nickel (Ni): 0.1 to 0.2% by weight, vanadium (V): 0.28 to 0.32% by weight, titanium (Ti): 0.05 to 0.08% by weight, aluminum (Al): 0.01 to 0.02% by weight, niobium (Nb): 0.04 to 0.05% by weight, nitrogen (N): 0.01 to 0.015% by weight and inevitable with the rest of iron (Fe) Reheating the steel slab made of impurities; (b) hot rolling the reheated steel to a finish rolling temperature of 950-1000 ° C .; And (c) cooling the hot rolled steel at an average cooling rate of −5 ° C./sec or less.

이때, 상기 강 슬라브에는 크롬(Cr) : 0.1중량%이하 및 구리(Cu) : 0.15중량%이하 중 1종 이상이 더 포함될 수 있다. In this case, the steel slab may further include one or more of chromium (Cr): 0.1% by weight or less and copper (Cu): 0.15% by weight or less.

또한, 상기 냉각은 공냉 방식으로 실시될 수 있다.
In addition, the cooling may be carried out in an air-cooled manner.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 구조용 강재는 탄소(C) : 0.17~0.20중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.45중량%, 망간(Mn) : 1.25~1.40중량%, 인(P) : 0.015중량%이하, 황(S) : 0.005중량%이하, 니켈(Ni) : 0.1~0.2중량%, 바나듐(V) : 0.28~0.32중량%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.08중량%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.02중량%, 니오븀(Nb) : 0.04~0.05중량%, 질소(N) : 0.01~0.015중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장강도 750MPa이상 및 -5℃ 샤르피 충격흡수에너지 47J 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
High-strength structural steel according to an embodiment of the present invention for achieving the above another object is carbon (C): 0.17 ~ 0.20% by weight, silicon (Si): 0.25 ~ 0.45% by weight, manganese (Mn): 1.25 ~ 1.40% by weight , Phosphorus (P): 0.015% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, nickel (Ni): 0.1-0.2% by weight, vanadium (V): 0.28-0.32% by weight, titanium (Ti): 0.05- 0.08% by weight, aluminum (Al): 0.01-0.02% by weight, niobium (Nb): 0.04-0.05% by weight, nitrogen (N): 0.01-0.015% by weight, and the remaining iron (Fe) and inevitable impurities, tensile It is characterized by having a strength of 750 MPa or more and a Charpy impact absorption energy of 47 J or more.

본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 티타늄(Ti), 바나듐(V) 및 질소(N)의 함량을 높임으로써 티타늄계 질화물 및 바나듐계 질화물에 의한 석출강화 효과를 얻을 수 있어, 750MPa 이상의 인장강도 확보가 가능하다. High-strength structural steel according to the present invention can obtain the precipitation strengthening effect by titanium nitride and vanadium nitride by increasing the content of titanium (Ti), vanadium (V) and nitrogen (N), securing a tensile strength of 750MPa or more It is possible.

또한, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 티타늄의 첨가를 통하여 결정립 미세화를 이룰 수 있으며, 황의 함량을 0.005중량%이하로 낮게 조절함으로써 MnS계 개재물의 분율을 감소시킬 수 있어, 저온 충격인성 확보에도 유리하다.
In addition, the high-strength structural steel according to the present invention can achieve grain refinement through the addition of titanium, it is possible to reduce the fraction of the MnS-based inclusions by controlling the sulfur content to less than 0.005% by weight, it is also advantageous to secure low-temperature impact toughness Do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 구조용 강재의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a high strength structural steel according to an embodiment of the present invention.

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.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a high strength structural steel and a method of manufacturing the same according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

고강도 구조용 강재High strength structural steels

본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 탄소(C) : 0.17~0.20중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.45중량%, 망간(Mn) : 1.25~1.40중량%, 인(P) : 0.015중량%이하, 황(S) : 0.005중량%이하, 니켈(Ni) : 0.1~0.2중량%, 바나듐(V) : 0.28~0.32중량%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.08중량%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.02중량%, 니오븀(Nb) : 0.04~0.05중량% 및 질소(N) : 0.01~0.015중량%를 포함한다.High strength structural steel according to the present invention is carbon (C): 0.17 ~ 0.20% by weight, silicon (Si): 0.25 ~ 0.45% by weight, manganese (Mn): 1.25 ~ 1.40% by weight, phosphorus (P): 0.015% by weight or less , Sulfur (S): 0.005% by weight or less, nickel (Ni): 0.1-0.2% by weight, vanadium (V): 0.28-0.32% by weight, titanium (Ti): 0.05-0.08% by weight, aluminum (Al): 0.01 It includes -0.02 weight%, niobium (Nb): 0.04-0.05 weight%, and nitrogen (N): 0.01-0.015 weight%.

또한, 상기 고강도 구조용 강재에는 크롬(Cr) : 0.1중량%이하 및 구리(Cu) : 0.15중량%이하 중 1종 이상이 더 포함될 수 있다. In addition, the high-strength structural steel may further include one or more of chromium (Cr): 0.1% by weight or less and copper (Cu): 0.15% by weight or less.

상기 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어질 수 있다. Other than the above components may be made of iron (Fe) and impurities that are inevitably included in the steelmaking process.

이하, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재에 포함되는 각각의 합금 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the role and content of each alloy component included in the high strength structural steel according to the present invention will be described.

탄소(C)Carbon (C)

본 발명에서 탄소(C)는 제조되는 구조용 강재의 강도를 확보하기 위하여 첨가된다. Carbon (C) in the present invention is added to ensure the strength of the structural steel produced.

상기 탄소는 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.17~0.20중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.17중량% 미만일 경우 바나듐(V), 티타늄(Ti) 등 강도 향상 원소의 첨가에도 불구하고 인장강도 750MPa 이상의 강도 확보가 어렵다. 반대로, 탄소(C)의 첨가량이 0.20중량%를 초과할 경우 강의 강도 상승에는 유효하나 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.
The carbon is preferably added at 0.17 to 0.20% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. When the amount of carbon is less than 0.17% by weight, it is difficult to secure a strength of 750 MPa or more despite the addition of vanadium (V) and titanium (Ti). On the contrary, when the added amount of carbon (C) exceeds 0.20% by weight, it is effective in increasing the strength of steel, but there is a problem in that low-temperature impact toughness is lowered.

실리콘(Si)Silicon (Si)

본 발명에서 실리콘은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다.In the present invention, silicon is added as a deoxidizer to remove oxygen in the steel.

상기 실리콘은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.25~0.45중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.25중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.45중량%를 초과할 경우 강재의 용접성을 떨어뜨리고 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일을 생성시킴으로써 표면 품질이 저하되는 문제점이 있다.
The silicon is preferably added in an amount of 0.25 to 0.45% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. If the amount of silicon added is less than 0.25% by weight, the deoxidation effect due to the addition of silicon is insufficient. On the contrary, when the amount of the silicon added exceeds 0.45% by weight, the weldability of the steel is degraded and the surface quality is deteriorated by generating the red scale during reheating and hot rolling.

망간(Mn)Manganese (Mn)

본 발명에서 망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도확보에 효과적인 원소이다. In the present invention, manganese (Mn) is very effective as an element for solid solution strengthening, and is an element effective for securing strength by improving the hardenability of steel.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 1.25~1.40중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간이 1.25중량% 미만으로 첨가될 경우, 망간 첨가에 따른 고용강화 효과 및 경화능 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 1.40중량%를 초과할 경우 강재의 용접성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.
The manganese (Mn) is preferably added in a content ratio of 1.25 to 1.40% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. When manganese is added at less than 1.25% by weight, the solid solution strengthening effect and the hardenability improvement effect due to the addition of manganese are insufficient. On the contrary, when the amount of manganese exceeds 1.40% by weight, there is a problem of greatly reducing the weldability of the steel.

인(P)Phosphorus (P)

인(P)은 제조되는 구조용 강재의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 다만, 인이 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.015 중량%를 초과하는 경우 용접성이 악화되는 문제가 있다. Phosphorus (P) serves to increase the strength of the structural steel produced. However, when phosphorus exceeds 0.015% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention, there is a problem in that weldability deteriorates.

따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.015중량% 이하로 제한하였다.
Therefore, in the present invention, the content of phosphorus is limited to 0.015% by weight or less of the total weight of the structural steel according to the present invention.

황(S)Sulfur (S)

황(S)은 불가피한 불순물로서, 황의 함량이 높으면 MnS 개재물의 분율 증가로 인하여 저온 충격인성이 저하된다. Sulfur (S) is an unavoidable impurity. If the sulfur content is high, low-temperature impact toughness is lowered due to an increase in the fraction of MnS inclusions.

따라서, 본 발명에서는 황의 함량을 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.005중량%이하로 제한하였다.
Therefore, in the present invention, the sulfur content is limited to 0.005% by weight or less of the total weight of the structural steel according to the present invention.

니켈(Ni)Nickel (Ni)

니켈(Ni)은 결정립을 미세화하여 제조되는 강재의 강도 및 인성을 향상시키는 역할을 한다. Nickel (Ni) serves to improve the strength and toughness of the steel produced by miniaturizing the crystal grains.

상기 니켈은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.1~0.2중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우, 상기 강도 및 인성 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 니켈의 첨가량이 0.2중량%를 초과할 경우 적열취성 유발 등의 문제점이 있다.
The nickel is preferably added in 0.1 to 0.2% by weight of the total weight of the structural steel according to the invention. When the amount of nickel added is less than 0.1 wt%, the effect of improving the strength and toughness is insufficient. On the contrary, if the amount of nickel exceeds 0.2% by weight, there is a problem such as causing red brittleness.

바나듐(V)Vanadium (V)

바나듐(V)은 바나듐계 질화물(VN) 등의 석출강화 효과를 통하여 강재의 강도를 향상시키는 역할을 한다. Vanadium (V) serves to improve the strength of the steel through the precipitation strengthening effect of vanadium-based nitride (VN).

상기 바나듐은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.28~0.32중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 바나듐의 첨가량이 0.28중량% 미만일 경우 바나듐 첨가에 따른 석출강화 효과가 불충분하다. 반대로, 바나듐의 첨가량이 0.32중량%를 초과하는 경우, 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.
The vanadium is preferably added at 0.28 to 0.32% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. If the added amount of vanadium is less than 0.28% by weight, the precipitation strengthening effect due to the addition of vanadium is insufficient. Conversely, when the added amount of vanadium exceeds 0.32% by weight, there is a problem that the low-temperature impact toughness is lowered.

티타늄(Ti)Titanium (Ti)

티타늄(Ti)은 티타늄계 질화물(TiN) 등의 석출물 형성원소로서 바나듐(V)과 함께 강도 향상에 기여하고, 아울러, 결정립 미세화를 통하여 저온 충격인성 향상에도 기여한다. Titanium (Ti) together with vanadium (V) as a precipitate forming element such as titanium-based nitride (TiN) contributes to the improvement of strength, and also contributes to the improvement of low-temperature impact toughness through the refinement of grains.

상기 티타늄은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.05~0.08중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄은 0.05중량% 이상 첨가될 때 그 효과를 충분히 발휘한다. 다만, 본 발명에서 티타늄의 첨가량이 0.08중량%를 초과하는 경우, 제조되는 구조용 강재의 표면 결함을 유발하는 문제점이 있다.
The titanium is preferably added at 0.05 to 0.08% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. Titanium exhibits its effects sufficiently when added in an amount of 0.05% by weight or more. However, when the addition amount of titanium in the present invention exceeds 0.08% by weight, there is a problem that causes the surface defects of the structural steel produced.

알루미늄(Al)Aluminum (Al)

본 발명에서 알루미늄(Al)은 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 비해 우수한 탈산능을 가짐으로써 강 중 산소 제거에 효과적인 원소이다. In the present invention, aluminum (Al) is an effective element for removing oxygen in the steel by having an excellent deoxidation ability compared to silicon (Si) or manganese (Mn).

상기 알루미늄은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01~0.02중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 첨가량이 0.02중량%를 초과하는 경우, 제조되는 구조용 강재의 저온 충격인성을 저해할 수 있다.
The aluminum is preferably added at 0.01 to 0.02% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. When the addition amount of aluminum is less than 0.01% by weight, the addition effect is insufficient. On the contrary, when the addition amount of aluminum exceeds 0.02 weight%, the low-temperature impact toughness of the structural steel material manufactured can be inhibited.

니오븀(Nb)Niobium (Nb)

니오븀(Nb)은 석출물 형성 또는 고용 강화를 통하여 강재의 강도를 향상시키는 역할을 한다. Niobium (Nb) serves to improve the strength of the steel through the formation of precipitates or strengthening of solid solution.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.04~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 첨가량이 0.04중량% 미만일 경우, 상기의 니오븀 첨가에 따른 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 니오븀(Nb)의 첨가량이 0.05중량%를 초과할 경우 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.
The niobium (Nb) is preferably added at 0.04 to 0.05% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. When the addition amount of niobium (Nb) is less than 0.04% by weight, the effect of improving strength due to the addition of niobium is insufficient. On the contrary, when the addition amount of niobium (Nb) exceeds 0.05% by weight, there is a problem that low-temperature impact toughness is lowered.

질소(N)Nitrogen (N)

질소(N)는 바나듐계 질화물(VN), 티타늄계 질화물(TiN) 등의 형성에 기여한다. Nitrogen (N) contributes to the formation of vanadium nitride (VN), titanium nitride (TiN) and the like.

상기 질소는 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01~0.015중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 질소의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 상기의 바나듐계 질화물 등을 충분히 형성하지 못한다. 반대로, 질소의 함량이 0.015중량%를 초과하는 경우, 고용 질소가 증가하여 제조되는 구조용 강재의 성형성 등을 저하시킨다.
The nitrogen is preferably contained in 0.01 to 0.015% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention. When the content of nitrogen is less than 0.01% by weight, the vanadium nitride and the like cannot be sufficiently formed. On the contrary, when the content of nitrogen exceeds 0.015% by weight, the solid solution nitrogen increases to deteriorate the formability of the structural steel produced.

크롬(Cr)Chromium (Cr)

크롬(Cr)은 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시키며, 강도 향상에 기여하는 원소이다. 다만, 크롬이 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.1중량%를 초과하여 첨가될 경우, 강도와 연성의 균형이 깨질 수 있다. Chromium (Cr) is an element that stabilizes ferrite to improve elongation and contributes to strength improvement. However, when chromium is added in excess of 0.1% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention, the balance between strength and ductility may be broken.

따라서, 본 발명에서 크롬이 첨가될 경우, 그 첨가량은 구조용 강재 전체 중량의 0.1중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
Therefore, when chromium is added in the present invention, the addition amount is preferably limited to 0.1% by weight or less of the total weight of the structural steel.

구리(Cu)Copper (Cu)

구리(Cu)는 미세 석출물을 조장하여 강도 상승에 기여한다. 다만, 구리가 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.15중량%를 초과하여 첨가될 경우, 가공성 저하 및 강재의 표면 특성을 저해하는 문제점이 있다. Copper (Cu) promotes fine precipitates and contributes to strength increase. However, when copper is added in excess of 0.15% by weight of the total weight of the structural steel according to the present invention, there is a problem that decreases the workability and inhibits the surface properties of the steel.

따라서, 본 발명에서 구리가 첨가될 경우, 그 첨가량은 구조용 강재 전체 중량의 0.15중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
Therefore, when copper is added in the present invention, the addition amount is preferably limited to 0.15% by weight or less of the total weight of the structural steel.

상기의 조성을 갖는 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 후술하는 공정조건의 조절에 따라서, 인장강도 750MPa이상의 고강도를 가지면서도 -5℃ 샤르피 충격흡수에너지 47J 이상으로 우수한 저온 충격인성을 가질 수 있다. High-strength structural steel according to the present invention having the above composition may have excellent low-temperature impact toughness at -5 ° C Charpy impact absorption energy 47J or more while having a high strength of 750 MPa or more in tensile strength according to the control of the process conditions described later.

나아가, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 항복강도 600MPa 이상 및 연신율 20% 이상을 가질 수 있다. Furthermore, the high strength structural steel according to the present invention may have a yield strength of 600 MPa or more and an elongation of 20% or more.

이러한 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재의 특성 중 강도는 바나듐(V)과 티타늄(Ti)의 첨가량을 높여 석출강화 효과를 향상시킴으로써 확보될 수 있다. Strength of the high-strength structural steel according to the present invention can be secured by increasing the addition amount of vanadium (V) and titanium (Ti) to improve the precipitation strengthening effect.

또한, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재의 특성 중 저온 충격인성은 티타늄 첨가에 따른 결정립 미세화와, 황의 함량을 0.005중량% 이하로 낮게 관리함으로써 얻어질 수 있는 MnS 개재물의 분율 저하를 통하여 확보될 수 있다.
In addition, low-temperature impact toughness of the properties of the high-strength structural steel according to the present invention can be secured through the refinement of the grains due to the addition of titanium, and by lowering the fraction of MnS inclusions that can be obtained by managing the sulfur content lower than 0.005% by weight. .

고강도 구조용 강재 제조 방법Method of manufacturing high strength structural steel

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 구조용 강재 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a high strength structural steel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 고강도 구조용 강재 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간 압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.
Referring to Figure 1, the high strength structural steel manufacturing method shown includes a slab reheating step (S110), hot rolling step (S120) and cooling step (S130).

슬라브 재가열Reheat slab

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 전술한 합금 성분을 갖는 반제품 상태의 강 슬라브를 재가열한다. In the slab reheating step (S110), the steel slab of the semi-finished state having the above-described alloying components is reheated.

강 슬라브의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용할 수 있으며, 압연 부하를 줄일 수 있다. By reheating the steel slab, it is possible to re-use segregated components during casting and reduce rolling loads.

이때, 본 단계에서 슬라브 재가열 온도(SRT)는 가열로에서 1150 ~ 1250℃의 온도 범위에서 1시간 ~ 3시간동안 실시되는 것이 바람직하다. At this time, the slab reheating temperature (SRT) in this step is preferably carried out for 1 hour to 3 hours in the temperature range of 1150 ~ 1250 ℃ in the furnace.

슬라브 재가열 온도가 1150℃ 미만이거나 재가열 시간이 1시간 미만일 경우, 주조시 편석된 성분이 재고용되지 못하며, 열간압연시 압연 부하가 커지는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1250℃를 초과하거나 재가열 시간이 3시간을 초과하는 경우, 오스테나이트 결정립이 증가하여 강도가 감소하며, 또한 과도한 가열 공정으로 인하여 강재 제조 비용 상승의 요인이 된다.
If the slab reheating temperature is less than 1150 ℃ or the reheating time is less than 1 hour, the segregated components during casting is not reusable, there is a problem that the rolling load is increased during hot rolling. Conversely, when the slab reheating temperature exceeds 1250 ° C. or the reheating time exceeds 3 hours, the austenite grains increase and the strength decreases, and due to the excessive heating process, the steel manufacturing cost increases.

열간 압연Hot rolling

열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 재가열 단계(S110)를 통하여 재가열된 강재를 열간압연한다. In the hot rolling step (S120), the reheated steel is hot rolled through the slab reheating step (S110).

열간압연의 개시는 슬라브 재가열 종료 온도보다 약간 낮은 대략 1100℃ 정도가 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The onset of hot rolling may be about 1100 ° C., slightly below the slab reheat end temperature, but is not limited thereto.

상기 열간압연은 대략 70% 정도의 압하율로 실시될 수 있다. 또한, 상기의 70% 정도의 압하율을 확보하기 위하여, 8~12패스 정도의 다중 패스 압연 방식이 적용될 수 있다. The hot rolling may be carried out at a reduction ratio of about 70%. In addition, in order to secure a reduction ratio of about 70%, a multi-pass rolling method of about 8 to 12 passes may be applied.

이때, 열간압연 후 냉각 전의 강의 조직이 오스테나이트 상의 조직을 가지도록 마무리 열간압연 온도(FDT)는 오스테나이트 재결정 정지 온도 이상에 해당하는 950 ~ 1000 ℃인 것이 바람직하다. At this time, the finish hot rolling temperature (FDT) is preferably 950 ~ 1000 ℃ corresponding to the austenite recrystallization stop temperature or more so that the structure of the steel before cooling after hot rolling has a structure of austenite phase.

마무리 열간압연 온도가 950 ℃ 미만인 경우 이상역 압연이 발생하여 연신된 페라이트와 펄라이트가 존재하고 펄라이트 밴드가 형성되어 연성을 저하시킬 수 있다. 반대로, 마무리 열간압연 온도가 1000 ℃를 초과할 경우 제조되는 강재의 강도를 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있다.
If the finish hot rolling temperature is less than 950 ℃ abnormal reverse rolling occurs, the elongated ferrite and pearlite is present and the pearlite band is formed can reduce the ductility. On the contrary, when the finish hot rolling temperature exceeds 1000 ° C., there is a problem in that the strength of the steel produced is not sufficiently secured.

냉각Cooling

냉각 단계(S130)에서는 열간압연된 강을 냉각한다.In the cooling step (S130), the hot-rolled steel is cooled.

이때, 본 발명에서는 열간압연된 강을 5℃/sec 이하의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 이러한 냉각은 공냉 방식이 적용될 수 있다. At this time, in the present invention, it is preferable to cool the hot rolled steel at a cooling rate of 5 ° C / sec or less. Such cooling may be an air cooling method.

냉각속도가 5℃/sec를 초과하는 급냉 방식의 냉각의 경우 강의 강도 확보에는 용이하나 냉각 속도 등의 조절을 위하여 많은 비용이 소요되며, 성형성 및 저온 충격인성이 저해될 수 있다. In the case of quenching cooling of more than 5 ℃ / sec cooling rate is easy to secure the strength of the steel, but it takes a lot of costs to control the cooling rate, etc., may impair the formability and low-temperature impact toughness.

냉각 종료 온도는 특별히 제한되지 않으며, 공냉 방식의 냉각이 적용될 경우 25℃ 정도의 상온까지 공냉할 수 있다.
The cooling end temperature is not particularly limited, and when air cooling is applied, air cooling may be performed at room temperature of about 25 ° C.

도 1에 도시된 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 통하여 제조되는 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 단면 면적률로 80% 이상의 페라이트를 포함할 수 있다. 상기 페라이트 외 나머지는 펄라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 등의 조직으로 이루어질 수 있다. The high strength structural steel according to the present invention manufactured through the slab reheating step (S110), the hot rolling step (S120), and the cooling step (S130) shown in FIG. 1 may include 80% or more of ferrite in a cross-sectional area ratio. The remainder other than the ferrite may be made of a structure of pearlite, bainite, martensite and the like.

또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 구조용 강재의 경우, 인장강도(TS) : 750 MPa 이상, 항복강도(YS) : 600 MPa 이상, 연신율(EL) : 20% 이상의 기계적 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 고강도 구조용 강재는 -5℃에서의 샤르피 충격흡수에너지가 47J 이상으로, 우수한 저온 충격인성을 가질 수 있다.
In addition, in the case of the structural steel produced by the method according to the invention, the tensile strength (TS): 750 MPa or more, yield strength (YS): 600 MPa or more, elongation (EL): 20% or more can exhibit mechanical properties. In addition, the high-strength structural steel produced by the method according to the present invention has a Charpy impact absorption energy of 47J or more at −5 ° C., and may have excellent low temperature impact toughness.

실시예Example

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. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.

1. 강재 시편의 제조1. Fabrication of Steel Specimen

실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따른 강재 시편에 적용되는 합금 조성은 다음의 표 1과 같다. Alloy compositions applied to the steel specimens according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 are shown in Table 1 below.

[표 1] (단위 : 중량%) [Table 1] (unit:% by weight)

Figure 112011049461910-pat00001

Figure 112011049461910-pat00001

상기 표 1에 기재된 바와 같은 실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따른 조성을 갖는 강 슬라브를 1200℃에서 2시간동안 가열하고, 롤러테이블을 통하여 가열된 강 슬라브를 압연기로 이송하였다. The steel slabs having the composition according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 as described in Table 1 above were heated at 1200 ° C. for 2 hours, and the heated steel slabs were transferred to the rolling mill through a roller table.

열간압연은 70% 압하율이 적용되었으며, 11패스의 다중 패스 압연 방식으로 열간압연을 실시하였다. 압연 개시온도는 1100℃였으며, 마무리압연온도는 1000℃였다. 압연 종료 후, 공냉 방식으로 상온까지 냉각하였다.
Hot rolling was applied to 70% reduction rate, and hot rolling was performed by 11-pass multipass rolling. The rolling start temperature was 1100 ° C and the finish rolling temperature was 1000 ° C. After the end of rolling, it cooled to normal temperature by the air cooling system.

2. 물성 평가2. Property evaluation

표 2는 실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따라 제조된 강재 시편의 기계적 물성을 나타낸 것이다.Table 2 shows the mechanical properties of the steel specimens prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5.

[표 2][Table 2]

Figure 112011049461910-pat00002

Figure 112011049461910-pat00002

표 2를 참조하면, 실시예 1~3에 따라 제조된 시편의 경우, 목표로 하는 인장강도 750MPa 이상을 만족하면서도 -5℃에서의 샤르피 충격흡수에너지가 47J 이상을 나타내어 저온 충격인성이 우수한 것을 볼 수 있다. Referring to Table 2, in the case of specimens prepared according to Examples 1 to 3, the Charpy impact absorption energy at -5 ° C was 47J or more, while satisfying the target tensile strength of 750 MPa or more. Can be.

반면, 황(S)의 함량이 상대적으로 높은 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 저온 충격인성이 현저히 저하되는 것을 볼 수 있다. 또한, 황의 함량이 상대적으로 높고, 바나듐의 함량이 상대적으로 낮은 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우, 강도가 목표치에 미치지 못하였다.On the other hand, in the case of the specimen prepared according to Comparative Example 1 having a relatively high content of sulfur (S), it can be seen that the low-temperature impact toughness is significantly reduced. In addition, in the case of the specimen prepared according to Comparative Example 2, the sulfur content is relatively high, the vanadium content is relatively low, the strength did not reach the target value.

또한, 황의 함량이 상대적으로 높고, 티타늄이 포함되지 않은 비교예 3~4에 따라 제조된 시편의 경우, 강도 및 저온충격인성이 목표치에 미치지 못하였다. In addition, in the case of specimens prepared according to Comparative Examples 3 to 4, where the sulfur content is relatively high and titanium is not included, the strength and low temperature impact toughness did not reach the target values.

또한, 보론이 첨가된 비교예 5에 따라 제조된 시편의 경우, 강도는 목표치에 도달하였으나, 저온 충격인성이 목표치에 미치지 못하였다. In addition, in the case of the specimen prepared according to Comparative Example 5 to which boron was added, the strength reached the target value, but the low temperature impact toughness did not reach the target value.

상기와 같이 실시예 1~3에 따라 제조된 시편의 경우, 고강도를 가지면서도 저온 충격인성이 우수하다. 이는 바나듐(V) 및 질소(N)의 첨가를 통하여 석출강화 효과에 따라 강도가 상승하였으며, 티타늄(Ti) 첨가에 따른 결정립 미세화와 함께 황(S)의 함량을 낮게 관리함으로써 MnS 개재물의 분율이 감소하고, 보론(B)이 첨가되지 않았기 때문으로 보인다.
In the case of the specimen prepared according to Examples 1 to 3 as described above, it is excellent in low-temperature impact toughness while having a high strength. The strength was increased according to the precipitation strengthening effect through the addition of vanadium (V) and nitrogen (N), and the fraction of MnS inclusions was increased by managing the sulfur (S) content with the grain refinement according to the addition of titanium (Ti). It seems to decrease and that boron (B) was not added.

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.
While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간 압연 단계
S130 : 냉각 단계
S110: Slab reheating step
S120: Hot rolling step
S130: cooling step

Claims (8)

(a) 탄소(C) : 0.17~0.20중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.45중량%, 망간(Mn) : 1.25~1.40중량%, 인(P) : 0.015중량%이하, 황(S) : 0.005중량%이하, 니켈(Ni) : 0.1~0.2중량%, 바나듐(V) : 0.28~0.32중량%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.08중량%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.02중량%, 니오븀(Nb) : 0.04~0.05중량%, 질소(N) : 0.01~0.015중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 강재를 950~1000℃의 마무리압연온도로 열간압연하는 단계; 및
(c) 상기 열간압연된 강재를 평균 냉각속도 -5℃/sec 이하로 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
(a) Carbon (C): 0.17 to 0.20 wt%, Silicon (Si): 0.25 to 0.45 wt%, Manganese (Mn): 1.25 to 1.40 wt%, Phosphorus (P): 0.015 wt% or less, Sulfur (S) : 0.005% by weight or less, nickel (Ni): 0.1-0.2% by weight, vanadium (V): 0.28-0.32% by weight, titanium (Ti): 0.05-0.08% by weight, aluminum (Al): 0.01-0.02% by weight, Reheating the steel slab consisting of niobium (Nb): 0.04 to 0.05% by weight, nitrogen (N): 0.01 to 0.015% by weight and the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities;
(b) hot rolling the reheated steel to a finish rolling temperature of 950-1000 ° C .; And
(c) cooling the hot rolled steel to an average cooling rate of −5 ° C./sec or less; high strength structural steel manufacturing method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 강 슬라브에는
크롬(Cr) : 0중량% 초과 내지 0.1중량% 이하 및 구리(Cu) : 0중량% 초과 내지 0.15중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
The method of claim 1,
The steel slab
Chrome (Cr): more than 0% by weight to 0.1% by weight or less and copper (Cu): more than 0% by weight to 0.15% by weight or less of the high strength structural steel manufacturing method characterized in that it further comprises.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (a) 단계는
상기 강 슬라브를 1150~1250℃에서 1~3시간동안 재가열하는 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The step (a)
High-strength structural steel manufacturing method characterized in that for reheating the steel slab at 1150 ~ 1250 ℃ for 1 to 3 hours.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (c) 단계는
공냉 방식으로 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The step (c)
A high strength structural steel manufacturing method, characterized in that for cooling the hot rolled steel by an air cooling method.
탄소(C) : 0.17~0.20중량%, 실리콘(Si) : 0.25 ~ 0.45중량%, 망간(Mn) : 1.25~1.40중량%, 인(P) : 0.015중량%이하, 황(S) : 0.005중량%이하, 니켈(Ni) : 0.1~0.2중량%, 바나듐(V) : 0.28~0.32중량%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.08중량%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.02중량%, 니오븀(Nb) : 0.04~0.05중량%, 질소(N) : 0.01~0.015중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
인장강도 750MPa이상 및 -5℃ 샤르피 충격흡수에너지 47J 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
Carbon (C): 0.17-0.20 wt%, Silicon (Si): 0.25-0.45 wt%, Manganese (Mn): 1.25-1.40 wt%, Phosphorus (P): 0.015 wt% or less, Sulfur (S): 0.005 wt% % Or less, Nickel (Ni): 0.1-0.2 wt%, Vanadium (V): 0.28-0.32 wt%, Titanium (Ti): 0.05-0.08 wt%, Aluminum (Al): 0.01-0.02 wt%, Niobium (Nb ): 0.04-0.05 wt%, nitrogen (N): 0.01-0.015 wt% and the remaining iron (Fe) and inevitable impurities,
High strength structural steel, characterized in that the tensile strength of 750MPa or more and -5 ℃ Charpy impact absorption energy 47J or more.
제5항에 있어서,
상기 강재에는
크롬(Cr) : 0중량% 초과 내지 0.1중량% 이하 및 구리(Cu) : 0중량% 초과 내지 0.15중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
The method of claim 5,
The steel
High strength structural steel, characterized in that it further comprises at least one of chromium (Cr): more than 0% to 0.1% by weight and copper (Cu): more than 0% to 0.15% by weight.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 강재는
항복강도 600MPa 이상 및 연신율 20% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
The method according to claim 5 or 6,
The steel
A high strength structural steel having a yield strength of at least 600 MPa and an elongation of at least 20%.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 강재는
단면 면적률로 80% 이상의 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
The method according to claim 5 or 6,
The steel
High strength structural steel, characterized in that it comprises at least 80% ferrite in the cross-sectional area ratio.
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