KR101331976B1

KR101331976B1 - 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR101331976B1
Application number: KR1020117014727A
Authority: KR
Inventors: 히토시 아사히; 다로 무라키; 미쓰루 사와무라; 다쿠야 하라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2013-11-25
Also published as: WO2010095755A1; CN102325908A; BRPI1008592A2; KR20110098929A; BRPI1008592B1; JP4700741B2; JP2010189722A

Abstract

인성 및 내사워성이 우수한 판 두께가 25mm 이상인 라인 파이프용 강판을, C, Si, Mn, Nb, Ti를 함유하고, Al, P, N를 제한하며, 또한, Ca: 0.001 내지 0.004%를 함유하고, S: 0.0008% 이하, O: 0.0030% 이하로 제한하며, Ca, O, 및 S의 함유량이 [Ca](1-124[O])/1.25[S]>3.0을 만족하는 강편을 사용하여, 1000 내지 1150℃의 범위 내의 T1≥-7970/(log([Nb]×[C])-3.31)-170을 만족하는 가열 온도 T1으로 가열하고, 조압연, 마무리 압연, 가속 냉각을 실시하여 제조한다. 이때, 마무리 압연은 판 두께가 25 mm 이상이 되도록, 마무리 온도를 800℃ 이상으로 하고, 950℃ 이하의 압하비를 3 이상으로 하여 실시하며, 가속 냉각의 냉각 속도를 10 내지 30℃/s, 정지 온도를 200 내지 500℃로 함으로써, 내사워 특성 및 낙중 인열 특성의 양립을 가능하게 한다.

Description

인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING SHEET STEEL FOR THICK-WALLED SOUR-RESISTANT LINE PIPE OF EXCELLENT TOUGHNESS}

본 발명은 황화수소(H₂S)를 함유한 환경에 있어서의 내수소 유기 균열성 즉, 내사워성이 우수한 강판으로, 인성도 우수한 라인 파이프용 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

황화수소를 함유하는 사워 오일, 사워 가스를 수송하는 라인 파이프에 사용되는 강관이나, 파이프 라인의 부속 설비 등에 사용되는 강판에는 내사워성이 요구된다. 내사워성이란 황화수소를 함유하는 부식 환경에 있어서의 내수소 유기 균열성(HIC성)이다.

내사워성은 압연 방향으로 연신화한 MnS의 생성이나, 클러스트 형태의 개재물의 생성에 의하여 열화(劣化)하는 것으로 알려져 있다. 또한, 극히 심한 부식 환경에 있어서의 내사워성을 향상시키기 위하여, P, S, O, N의 함유량을 저하시키고, Ca을 첨가하여 MnS의 형태를 제어한 강재를 제어 압연하고, 수냉하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).

또한, 파이프 라인의 수송 효율의 향상이나 박육화에 의한 비용 절감 등의 관점에서, 라인 파이프용 강판의 고강도화가 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여, 예를 들면, X70 정도의 강도를 가지고, 금속 조직이 판 두께 방향으로 균일하며, 미세한 베이나이트인, 내사워성이 우수한 강판을 제조하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2).

또한, 한랭지에 파이프 라인을 부설할 때에는, 라인 파이프용 강판의 저온 인성을 향상시키는 것이 필요하게 된다. 이와 같은 문제에 대하여, 저온 인성과 내사워성을 향상시킨 고강도 강판의 제조 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 내지 5).

이들은 C량의 저감에 의하여 경도의 상승을 억제하고, S량의 저감과 Ca의 첨가에 의하여 MnS의 형태를 제어하며, Al량의 저감에 의하여 산화물의 형태를 제어하고, 내사워성과 저온 인성의 양립을 꾀한 것이다.

일본 공개 특허 공보 소62-112722호 일본 공개 특허 공보 소61-165207호 일본 공개 특허 공보 평03-236420호 일본 공개 특허 공보 평05-295434호 일본 공개 특허 공보 평07-242944호

내사워 특성을 확보하려면 강편을 고온으로 가열하고, 주조시에 석출하여, 성장한 NbC 등의 조대한 석출물을 용해시킬 필요가 있다. 그러나, 강편을 고온으로 가열하면, 결정립경이 조대하게 된다.

특히, 판 두께가 25mm 이상인 후육 강판을 제조할 때에는, 재결정 영역 및 미재결정 영역에서의 압하가 불충분하게 되어 인성 특히, 낙중 인열 시험(Drop Weight Tear Test, DWTT)에 의해 평가되는 낙중 인열 특성(DWTT 특성이라고도 한다.)을 확보할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하는 것으로, 판 두께가 25mm 이상인 강판의 내사워 특성 및 DWTT 특성의 양립을 가능하게 하는 내사워성 및 인성이 우수한 라인 파이프용 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명은 S 및 O의 함유량을 엄격하게 제한하고, Ca을 첨가하며, 다음 식,

[Ca](1-124[O])/1.25[S]

로 나타내는 ESSP값을 높게 제어하여 황화물의 형태를 제어하고, 또한, C량을 낮게 제한하며, Nb 및 C의 함유량에 따라 강편의 가열 온도를 제어하고, 또한, 열간 압연의 온도와 압하비를 제어함으로써, Nb 탄화물 등의 침전물의 조대화가 억제되고 결정립경도 미세화하여, 우수한 내사워성과 높은 인성이라는 두 가지 특성을 모두 구비한 강판을 제조할 수 있다는 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 질량%로,

C: 0.01 내지 0.08%,

Si: 0.1 내지 0.5%,

Mn: 1.0 내지 1.5%,

Nb: 0.010 내지 0.040%,

Ca: 0.001 내지 0.004%,

Ti: 0.005 내지 0.030%

를 함유하고,

Al: 0.0005% 이상 0.08% 이하,

P: 0.015% 이하,

S: 0.0001% 이상 0.0008% 이하,

0: 0.0030% 이하,

N: 0.0050% 이하

로 제한하고, Ca, O 및 S의 함유량이,

[Ca](1-124[O])/1.25[S]>3.0을 만족하고 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을, 1000 내지 1150℃의 범위 내의 가열 온도 T1과 Nb 및 C의 함유량이

T1≥-7970/(log([Nb]×[C])-3.31)-170

을 만족하도록 가열하고, 조압연을 실시하며, 또한, 마무리 온도를 800℃ 이상으로 하고, 950℃ 이하의 압하비를 3 이상으로 하며, 판 두께가 25mm 이상이 되도록 마무리 압연을 실시하고, 냉각 속도가 10 내지 30℃/s의 가속 냉각을 하고, 200 내지 500℃에서 이 가속 냉각을 정지하는 것을 특징으로 하는 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(2) 상기 강편이 또한, 질량%로,

Ni: 0.5% 이하,

Cu: 0.5% 이하,

Cr: 0.5% 이하,

Mo: 0.3% 이하

의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(3) 상기 강편이 또한, 질량%로,

V: 0.06% 이하

를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.

(4) 상기 강편이 또한, 질량%로,

B: 0.0020% 이하

(5) 상기 강편이 또한, 질량%로,

Mg: 0.01% 이하

본 발명에 의하면, 특히 판 두께가 25mm 이상이고, 인성 특히, DWTT 특성 및 내사워성이 우수한 후육 라인 파이프용 강판을 제공하는 것이 가능하게 되어, 산업상의 공헌이 극히 현저하다.

본 발명자들은 Ca, S 및 O의 함유량을 변화시키고, 다음 식

[Ca](1-124[O])/1.25[S]

에 의하여 구할 수 있는 ESSP값을 제어한 강을 사용하여, 판 두께가 25mm 이상인 강판을 제조하여, 내사워성 및 인성을 평가하였다. 또한, [Ca], [O], [S]는 각각의 원소의 질량%로 나타내는 함유량이다. 또한, 다른 식도 마찬가지로 한다.

내사워성은 NACE(National Association of Corrosion and Engineer)의 TM0284에 준거한 시험을 실시하고, HIC(수소 유기 균열)의 발생의 유무에 의하여 평가하였다. HIC 파면율이 5% 정도 이하이면, 내사워 특성이 양호하다고 보았다. 또한, 인성은 -40℃에서 DWTT 시험을 실시하고, 연성 파면율을 구하여 85%를 양부의 판정 기준으로 하였다.

NACE 시험은 5%NaC1 용액 + 0.5%초산, pH 2.7의 용액 중에 황화수소 가스를 포화시키고, 96 시간 후에 균열이 생성되는 지를 조사하는 시험 방법이다.

HIC가 발생한 시료의 조직 및 침전물을 조사한 결과, 내사워성이 열화한 강판에는 조대한 NbC가 석출되어 있는 것을 알 수 있다. 다음으로, DWTT 특성이 저하한 강판에서는 결정립경이 조대화된 것을 알 수 있었다.

또한, 강판의 석출 상태 및 입자 지름과 제조 조건의 관계를 정리한 결과, 조대한 NbC가 석출하고 있는 강판은 가열 온도가 낮고, 결정 입자가 조대화한 강판은 가열 온도가 높은 것을 알 수 있다.

또한, 우수한 내사워성 및 인성을 가진 강판은 입자 지름의 조대화를 억제하기 위하여 가열 온도를 약간 저하시키고, 또한, NbC가 고용하도록 C량 및 Nb량을 적정한 범위로 제어한 것이었다.

본 발명자들은 800 내지 950℃의 압하비를 3으로 하고, 25mm 이상의 강판을 제조하여, 가열 온도와 DWTT 특성의 관계를 조사하였다.

그 결과, 가열 온도가 1150℃를 넘으면 결정립경이 조대화하고, DWTT 특성이 저하하는 것을 알 수 있었다. 한편, 가열 온도가 1000℃ 미만이 되면, 조대한 NbC에 의하여 DWTT 특성이 저하하는 것을 알았다.

다음으로, 본 발명자들은 가열 온도를 1000 내지 1150℃의 범위 내로 하고, Nb 및 C가 강 중에 고용되는 적정한 Nb 및 C의 함유량과 가열 온도의 관계에 대하여 검토하였다. 그 결과, Nb 및 C가 강 중에 고용되는지, NbC로서 강 중에 석출되는지는 용해도적에 영향을 받으므로, log([Nb]×[C])의 수치가 중요하다는 것을 알았다.

본 발명자들은 더 검토를 하여, 가열 온도 T1을 1000 내지 1150℃의 범위 내로 하고, 또한, 가열 온도 T1과 Nb 및 C의 함유량이

T1≥-7970/(log([Nb]×[C])-3.31)-170

을 만족하도록 강편을 가열하는 것이 내사워성과 인성과의 양립에 극히 중요하다는 것을 알았다.

이와 같은 조건을 만족하는 가열 온도 T1은 평형 상태에서, NbC가 용해하는 온도에 상당한다. 따라서, 상기 관계를 만족하면, 강편에 석출한 NbC의 용해가 촉진되고, 조대한 NbC가 잔존하지 않으며, HIC의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.

이하, 본 발명에 대하여, 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에서 이용하는 강의 조성에 대하여 설명한다. 또한, %는 질량%를 의미한다.

C: 0.01 내지 0.08%

C는 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 그 유효한 양으로서 0.01% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, C량이 0.08%를 넘으면, 탄화물의 생성이 촉진되고, 내HIC성이 손상되므로 상한을 0.08%로 한다. 또한, HIC성, 용접성, 인성 등의 저하를 억제하려면, C량은 0.06% 이하가 좋다.

Si : 0.1 내지 0.5%

Si은 탈산 원소이며, 0.1% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Si량이 0.5%를 넘으면, 용접 열 영향부(HAZ)의 인성이 저하하므로, 상한을 0.5%로 한다. 바람직한 범위는 0.15 내지 0.35이다.

Mn : 1.0 내지 1.5%

Mn은 강도 및 인성을 향상시키는 원소이며, 1.0% 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Mn은 MnS를 생성하고, 내사워성을 열화시키는 원소이므로, HIC를 억제하려면, 상한을 1.5%로 할 필요가 있다. 바람직한 범위는 1.1 내지 1.4%이다.

Nb : 0.010 내지 0.040%

Nb은 미재결정 온도 영역을 확대하고 결정립경을 미세화하고, 탄화물, 질화물을 형성하여 강도 향상에 기여하는 원소로, 0.010% 이상을 첨가할 필요가 있다. 한편, 본 발명에서는 조대한 탄화물의 생성을 방지하는 것이 극히 중요하여, 상한을 0.O40%로 할 필요가 있다. 바람직한 범위는 0.011 내지 0.025%, 더 바람직한 범위는 0.012 내지 0.020%이다.

Ca : 0.001 내지 0.004%

Ca은 황화물 CaS를 생성하고, 압연 방향으로 신장하는 MnS의 생성을 억제하고, 내HIC성의 개선에 현저하게 기여하는 원소이다. Ca의 첨가량이 0.001% 미만에서는 효과를 얻을 수 없기 때문에 하한값을 0.001%로 한다. 한편, Ca의 첨가량이 0.004%를 넘으면 산화물이 집적하여 내HIC성이 손상되므로, 상한을 0.004%로 한다. 바람직한 범위는 0.0025 내지 0.0035%이다.

Ti : 0.005 내지 0.030%

Ti은 탈산제나 질화물 형성 원소로서 결정립의 세립화에 이용되는 원소이며, 0.005% 이상을 첨가할 필요가 있다. 한편, Ti을 과잉으로 첨가하면, 조대한 질화물이 형성되어 인성이 저하하므로, 상한을 0.030%로 한다. 바람직한 범위는 0.010 내지 0.020%이다.

Al : 0.08% 이하

Al은 탈산 원소이지만, 첨가량이 0.08%를 넘으면, Al 산화물의 집적 클러스터가 생성되고, 내사워성이 손상되므로, 0.08% 이하로 제한한다. 또한, 인성이 요구되는 경우에는 Al량의 상한을 0.03%로 하는 것이 좋다. 더욱 바람직한 Al의 상한은 0.01%이다. Al량의 하한은 특히 한정하지 않지만, 용강 중의 산소량을 저감시키려면 Al을 0.0005% 이상 첨가하는 것이 좋다.

P: 0.015% 이하

P는 불순물로서, 함유량이 0.015%를 넘으면 내HIC성을 해친다. 따라서, P의 함유량의 상한을 0.015%로 한다.

S: 0.0008% 이하

S은 열간 압연시에 압연 방향으로 연신하는 MnS를 생성하고, 내HIC성을 저하시키는 원소이다. 따라서, 본 발명에서는 S량을 저감할 필요가 있어, 상한을 0.0008%로 제한한다. S량은 적을수록 바람직하지만, 0.0001% 미만으로 하는 것은 곤란하다. 제조 비용의 관점에서도, 0.0001% 이상으로 하는 것이 좋다.

O: 0.0030% 이하

O는 불순물로, 산화물의 집적을 억제하고, 내HIC성을 향상시키기 위하여는 상한을 0.0030%로 제한할 필요가 있다. 산화물의 생성을 억제하고, 인성을 향상시키기 위하여는 0량을 0.0020% 이하로 하는 것이 좋다.

N: 0.0050% 이하

N는 불순물이고, N의 함유량이 0.0050%를 넘으면, Ti과 Nb의 탄질화물이 집적하기 쉬워져, 내HIC성을 해친다. 따라서, N량의 상한을 0.0050%로 한다. 또한, 인성 등이 요구되는 경우에는 TiN의 조대화를 억제하기 위하여, N량의 상한을 0.0035%로 하는 것이 좋다. TiN, NbN 등의 질화물을 이용하고, 가열시의 오스테나이트계 입자 지름의 미세화를 도모하는 경우에는, 0.0010% 이상의 N를 함유시키는 것이 좋다.

[ Ca ](1-124[O])/1.25[S]>3.0

본 발명에서는 [Ca](1-124[O])/1.25[S]의 값, 즉, ESSP값을 크게 할 필요가 있다. ESSP값은 Ca이 산화물을 형성하는 것을 고려하고, CaS를 생성시키기 위하여 필요한, S량에 대한 Ca량의 비이다. Ca을 첨가하여 CaS를 형성시켜 S를 고정하기 위하여는 ESSP값을 3.0 초과로 할 필요가 있다.

또한, S량이 0이 되면, ESSP값은 무한대가 되지만, 이 경우, MnS의 생성은 있을 수 없다. 따라서, Ca량이 전술한 범위 내이면, ESSP값의 상한을 규정할 필요는 없다.

또한, 본 발명에 있어서는 강도 및 인성을 개선하는 원소로서 Ni, Cu, Cr, Mo, V, B, Mg 중에서 1종 또는 2종 이상의 원소를 첨가하는 것이 좋다.

Ni : 0.5% 이하

Ni은 인성 및 강도의 개선에 유효한 원소이고, 내식성의 향상에도 기여하기 때문에 0.01% 이상의 첨가가 좋다. 한편, Ni은 고가의 원소이므로, 제조 비용을 줄이기 위해 상한을 0.5%로 제한하는 것이 좋다.

Cu : 0.5% 이하

Cu는 강도의 상승에 유효한 원소이며, 내식성의 향상에도 기여하므로, 0.01% 이상의 첨가가 좋다. 한편, Cu도 고가의 원소이므로, 제조 비용을 줄이기 위해 상한을 0.5%로 제한하는 것이 좋다.

Cr : 0.5% 이하

Cr은 강도의 상승에 유효한 원소이며, 0.O1% 이상의 첨가가 좋다. 한편, 다량으로 첨가하면 담금질성이 높아지고 인성이 저하하는 경우가 있으므로, 상한을 0.5%로 하는 것이 좋다.

Mo : 0.3% 이하

Mo은 담금질성을 향상시키는 동시에, 탄질화물을 형성하여 강도를 개선하는 원소이며, 그 효과를 얻으려면 0.01% 이상의 첨가가 좋다. 한편, Mo은 고가의 원소이므로, 제조 비용을 줄이기 위해 상한을 0.3%로 하는 것이 좋다. 강의 강도가 상승하면, HIC성 및 인성이 저하하는 경우가 있으므로, 바람직한 상한은 0.2%이다.

V: 0.06% 이하

V은 탄화물, 질화물을 형성하고, 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 그 효과를 얻기 위하여, 0.01% 이상의 첨가가 좋다. 한편, 0.06%를 초과하는 V을 첨가하면, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 상한을 0.06%로 하는 것이 좋다.

B: 0.0020% 이하

B는 강의 입계에 편석하여 담금질성의 향상에 현저하게 기여하는 원소이다. 이 효과를 얻으려면, 0.0001% 이상의 첨가가 좋다. 한편. B를 과잉으로 첨가하면, 입계에의 편석이 과잉이 되어, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 상한을 0.0020%로 하는 것이 좋다.

Mg : 0.01% 이하

Mg은 탈산제 및 탈황제로서 작용하는 원소이며, 특히, 미세한 산화물을 생기게 하고, 입자 지름의 조대화를 억제하므로, 인성의 향상에 유효하다. 이 효과를 얻으려면, 0.0001% 이상의 첨가가 좋다. 한편, Mg을 0.01%를 초과하여 첨가하면, 산화물이 응집, 조대화하기 쉬워져서, HIC성이나 인성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, Mg량의 상한을 0.01%로 하는 것이 좋다.

이어서, 제조 조건에 대하여 설명한다.

상기 성분을 함유하는 강은 제강 공정에서 용제한 후, 연속 주조에 의하여 강편으로 만들고, 강편을 가열하고, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간으로의 후판 압연을 실시하여 강판으로 만든다. 본 발명에서는 강편의 가열 온도, 마무리 압연의 온도 및 압하비, 마무리 압연 후의 가속 냉각의 조건이 중요하다.

가열 온도 T1 : 1000 내지 1150℃

먼저, 본 발명에서는 강편의 가열 온도의 범위가 중요하다. 가열 온도가 1000℃ 미만이면, 강편에 석출된 NbC가 고용하지 않고, 조대한 NbC가 강판에 잔존하며, 내사워성이 저하된다.

한편, 가열 온도가 1150℃를 넘으면, 강판의 결정립경이 조대하게 되어, 25mm를 초과하는 두께의 강판에서는 조압연 역에서의 재결정이 불충분하게되고, 최종적인 강판의 결정 입도는 가열시의 결정 입도의 영향을 크게 받는다. 특히, DWTT 특성은 결정 입도의 영향을 받기 쉽기 때문에, 결정립경이 커지면, DWTT 특성이 저하된다. 따라서, 강편의 가열 온도 T1은 1000 내지 1150℃의 범위 내로 한다.

T1 ≥-7970/(log([ Nb ]×[C])-3.31)-170

또한, 강편에 석출된 NbC를 고용시키려면 강편의 가열 온도 T1과 Nb 및 C의 함유량의 관계를 적정하게 제어하는 것이 중요하다. 이것은 위에서 설명한 바와 같이, NbC의 용해, 석출은 용해도적에 영향을 받으므로, log([Nb]×[C])의 수치가 중요하게 되기 때문이다.

본 발명에서는 가열 온도를 1000 내지 1150℃의 범위 내로 하고, 또한, 강편의 가열 온도 T1와 Nb 및 C의 함유량이

T1≥-7970/(log([Nb]×[C])-3.31)-170

을 만족할 필요가 있다. 이에 의하여, 강판에 조대한 NbC가 잔존하지 않고, 내사워성을 향상시킬 수 있다.

마무리 온도: 800℃ 이상

상기 조건을 만족하도록 강편을 가열한 후, 조압연을 실시하고, 또한, 마무리 압연을 실시한다. 이때, 마무리 압연 온도는 조직을 균질로 하기 위하여, 800℃ 이상으로 한다.

이것은, 성분 조성에 따라서는, 800℃ 미만에서 페라이트가 생성되고, 압연 후의 강판의 조직이 층상이 되기 때문이다. 조직이 층상이 되면, 내사워성이 저하하는 경우가 있다. 또한, 마무리 압연의 조건에 따라서는 강판에 가공 페라이트가 잔존하여, 인성이 손상되는 경우가 있다.

950℃ 이하의 압하비 : 3 이상

마무리 압연에서는 결정립경을 미세화하기 위하여, 압연 온도와 압하비를 제어할 필요가 있다. 특히, 저온에서의 압하비를 크게 하여 마무리 압연을 실시함으로써, 강판의 조직을 미세하게 할 수 있다. 압연 온도가 950℃를 넘는 경우, 재결정이 생기므로, 950℃ 이하에서의 압하비가 중요하다.

950℃ 이하에서의 압하비가 3 미만이면 입자 지름이 미세화하지 않고, 균질한 조직을 얻는 것이 곤란하게 되어, 인성 및 내사워성이 저하된다. 따라서, 950℃ 이하로부터 마무리 압연이 종료할 때까지의 압하비를 3 이상으로 한다. 950℃ 이하에서 마무리 압연이 종료할 때까지의 압하비는 950℃에 있어서의 판 두께에 대한 압연 후의 판 두께의 비이다.

판 두께: 25 mm 이상

본 발명은 판 두께가 25mm 이상인 강판의 조직을 미세하고 균질로 하는 것이다. 즉, 판 두께가 25mm 이상이 되면, 마무리 압연의 압하비를 확보하는 것이 곤란하게 되고, 조직을 미세화하려면 가열 온도를 낮출 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 제조 방법으로는 마무리 압연 후의 판 두께를 25mm 이상으로 한다.

가속 냉각의 냉각 속도: 10 내지 30℃/s

마무리 압연 후에는 가속 냉각을 실시한다. 가속 냉각은 마무리 압연 후 즉시 실시하지만, 제조 라인의 구성상 온도가 약간 저하하여도 무방하다. 그러나, 온도가 저하하면, 폴리고날 페라이트가 생성을 억제하여, 페라이트와 저온 변태상(베이나이트와 마르텐사이트)의 층상 조직이 되는 것을 방지하기 위하여, 가속 냉각의 개시 온도는 700℃ 이상으로 하는 것이 좋다.

가속 냉각은 강판의 조직을 미세한 애쉬큘러 페라이트나 베이나이트 페라이트로 하기 위하여 실시하는 것이다. 폴리고날 페라이트 변태를 억제하고, 펄라이트의 생성을 방지하여, 그러한 조직으로 하려면, 냉각 속도를 10℃/s 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 가속 냉각의 냉각 속도가 30℃/s를 넘으면, 마르텐사이트가 과잉으로 생성되고, 경도가 불균일하게 되며, 내사워성 및 인성이 저하된다. 따라서, 가속 냉각의 냉각 속도는 10 내지 30℃/s로 한다. 또한, 냉각 속도는 강판의 판 두께 중심에서의 냉각 속도이다.

가속 냉각의 정지 온도: 200 내지 500℃

가속 냉각의 정지 온도는 마르텐사이트의 생성을 억제하기 위하여, 200 내지 500℃의 범위 내로 한다. 폴리고날 페라이트 변태를 억제하고, 펄라이트의 생성을 방지하려면, 가속 냉각의 정지 온도를 500℃ 이하로 할 필요가 있다.

한편, 가속 냉각의 정지 속도가 200℃ 이하가 되면, 마르텐사이트가 과잉으로 생성되고, 경도가 불균일하게 되어, 내사워성 및 인성이 저하된다.

실시예

표 1에 나타내는 화학 성분을 가진 강을 전로, 2차 정련으로 용제하고, 연속 주조로 250mm 두께의 강편을 제조하였다. 얻은 강편을 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 강판으로 하였다. 제조 후의 강판의 HIC성을 NACE 시험에 의하여 평가하였다.

NACE 시험의 조건은 5%NaCl 용액 + 0.5%초산, pH 2.7의 용액 중에 황화수소 가스를 포화시키고, 침지 시간을 96 시간으로 하여 균열의 유무를 관찰하고, HIC 파면율(CAR)을 측정하였다.

인성은 DWTT 시험으로 평가하였다. 강판으로부터, API, 5L3, ASTM, E436에 준거하여, 판 폭 방향을 길이 방향으로 하고, 노치를 판 두께 방향과 평행으로 하여 설치한 프레스 노치 시험편을 제작하였다. DWTT는 -35℃에서 실시하고, 연성 파면율(SA)을 구하였다.

결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 표 1에는 식: [Ca](1-124[O])/1.25[S]의 값을 ESSP로서 나타내고, 표 1, 표 2에는 식: -7970/(log([Nb]×[C])-3.31)-170의 값을 T1으로 나타내었다.

No. 1 내지 9는 강판의 성분 및 제조 조건이 본 발명의 범위 내이며, CAR가5% 이하가 되고, 양호한 내사워성을 가지고 있다.

한편, No.10은 ESSP값이 본 발명의 범위보다 낮고, 내사워성이 저하한 예이다.

또한, No. 11은 C량이 많고, 가열 온도가 낮아야 한다는 조건을 만족하지 않기 때문에, 내HIC성이 저하한 예이다. No. 12는 가열 온도가 낮고, 인성이 열화한 예이다.

산업상 이용 가능성

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 특히 판 두께가 25mm 이상이고, 인성, 특히, DWTT 특성 및 내사워성이 우수한 후육 라인 파이프용 강판을 제공하는 것이 가능하게 된다, 따라서, 본 발명은 산업상의 공헌이 극히 현저하고, 산업상 이용 가능성이 큰 것이다.

Claims

질량%로,
C: 0.01 내지 0.08%,
Si: 0.1 내지 0.5%,
Mn: 1.0 내지 1.5%,
Nb: 0.010 내지 0.040%,
Ca: 0.001 내지 0.004%,
Ti: 0.005 내지 0.030%
를 함유하고,
Al: 0.0005% 이상 0.08% 이하,
P: 0.015% 이하,
S: 0.0001% 이상 0.0008% 이하,
0: 0.0030% 이하,
N: 0.0050% 이하
로 제한하고, Ca, O 및 S의 함유량이
[Ca](1-124[O])/1.25[S]>3.0을 만족하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 1000 내지 1150℃의 범위 내의 가열 온도 T1, Nb 및 C의 함유량이
T1≥-7970/(log([Nb]×[C])-3.31)-170
을 만족하도록 가열하고, 조압연을 실시하며, 또한, 마무리 온도를 800℃ 이상으로 하고, 950℃ 이하의 압하비를 3 이상으로 하여, 판 두께가 25mm 이상이 되도록 마무리 압연을 실시하고, 냉각 속도가 10 내지 30℃/s의 가속 냉각을 실시하고, 200 내지 500℃에서 이 가속 냉각을 정지하는 것을 특징으로 하는 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 강편이, 또한 질량%로,
Ni: 0.5% 이하,
Cu: 0.5% 이하,
Cr: 0.5% 이하,
Mo: 0.3% 이하
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 강편이, 또한 질량%로,
V: 0.06% 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 강편이, 또한, 질량%로,
B: 0.0020% 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 강편이, 또한, 질량%로,
Mg: 0.01% 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 인성이 우수한 후육 내사워 라인 파이프용 강판의 제조 방법.