KR102155430B1 - Ultra-high strength and high toughness steel plate and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
일 관점에 따른 강판의 제조방법은, (a) 중량%로, 탄소(C): 0.10 ~ 0.18%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.00 ~ 1.50%, 인(P): 0 초과 0.012% 이하, 황(S): 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(Sol.Al): 0.01 ~ 0.08%, 니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.025%, 니켈(Ni): 1.0 ~ 2.0%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.35%, 크롬(Cr): 0.30 ~ 0.90%, 몰리브덴(Mo): 0.20 ~ 0.75%, 바나듐(V): 0.01 ~ 0.06%, 그리고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,050 ~ 1,250℃에서 재가열하는 단계; (b) 가열된 슬라브를 FDT: 750 ~ 950℃의 조건으로 열간압연하는 단계; (c) 열간압연된 강판을 450 ~ 550℃의 냉각 종료온도와 5℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 단계; (d) 강판을 900 ~ 950℃의 온도에서 재가열하는 단계; 및 (e) 강판을 8℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각한 후 620 ~ 670℃의 범위에서 템퍼링하는 단계를 포함하여 이루어진다.The manufacturing method of the steel sheet according to one aspect is (a) in weight%, carbon (C): 0.10 ~ 0.18%, silicon (Si): 0.05 ~ 0.40%, manganese (Mn): 1.00 ~ 1.50%, phosphorus (P ): more than 0 and less than 0.012%, sulfur (S): more than 0 and less than 0.003%, soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, titanium (Ti): 0.005 to 0.025 %, Nickel (Ni): 1.0 to 2.0%, Copper (Cu): 0.10 to 0.35%, Chrome (Cr): 0.30 to 0.90%, Molybdenum (Mo): 0.20 to 0.75%, Vanadium (V): 0.01 to 0.06 %, and reheating the steel slab containing the balance Fe and other inevitable impurities at 1,050 to 1,250°C; (b) hot rolling the heated slab under the conditions of FDT: 750 ~ 950 ℃; (c) cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling end temperature of 450 to 550°C and a cooling rate of 5°C/s or more; (d) reheating the steel sheet at a temperature of 900 to 950°C; And (e) cooling the steel sheet at a cooling rate of 8°C/sec or more and then tempering the steel sheet in the range of 620 to 670°C.
Description
본 발명은 교량 및 해양구조물용 초고강도 고인성 후강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 극심한 하중과 풍랑에 견뎌야 하는 장대교량 및 대형 해양구조물 등에 적용될 수 있으며, 항복강도 및 인장강도가 높고, 저온인성이 우수한 후강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high-strength, high-toughness thick steel plate for bridges and offshore structures, and a method for manufacturing the same, and more specifically, can be applied to long bridges and large offshore structures that must withstand extreme loads and storms, and the yield strength and tensile strength are It relates to a thick steel sheet having high and excellent low-temperature toughness and a method of manufacturing the same.
선박, 해양 구조물 등의 구조용 강재나, 이산화탄소, 암모니아, LNG 등의 다종 액화가스를 혼재하는 다목적 탱크용 후강판은 그 사용환경이 매우 가혹하다. 따라서 강도가 매우 중요시되는데, 이러한 해양 구조용 강재나 탱크용 강재는 강도뿐만 아니라 저온에서의 인성이 매우 중요시된다. 해양구조용 강재는 온난지역에서의 자원 고갈로 인해 해상석유가스 자원이 풍부한 북극과 같은 한랭지역으로 그 사용환경이 점차 이동하고 있어 기존의 저온인성이 우수한 고강도 강판만으로는 상기와 같이 가혹해지는 극저온 환경을 견디기가 어려워지고 있다.Structural steels such as ships and offshore structures, and thick steel plates for multipurpose tanks mixed with various kinds of liquefied gases such as carbon dioxide, ammonia, and LNG have a very harsh environment. Therefore, strength is very important, and such a steel for marine structural or tank is very important not only for strength but also for toughness at low temperatures. Offshore structural steel is gradually moving to cold regions such as the Arctic, where marine petroleum and gas resources are abundant due to resource depletion in warm regions, so that the existing high-strength steel plates with excellent low-temperature toughness can endure the severe cryogenic environment as described above. Is getting difficult.
한국특허출원 제10-2014-0195700호에는 해양구조물용 초고강도 고인성 극후강판 및 그 제조방법을 제안하고 있다. 구체적으로, 상기 특허에서는 단조, 열간압연, 급냉 그리고 템퍼링 공정을 거쳐 150~210mm의 두께를 갖는 항복강도 690MPa 이상, 인장강도 770MPa 이상의 극후강판 및 그 제조방법을 제시하고 있다. 그러나, 상기한 특허에서 제안하고 있는 기술은 고가의 합금원소인 니켈(Ni)를 다량 첨가하여야 하고, 단조 공정 전 단계로 강괴를 가열하고 단조하는 공정을 더 포함하여, 경제성이 떨어지고 제조공정이 복잡하다는 단점이 있다. Korean Patent Application No. 10-2014-0195700 proposes an ultra-high strength and high toughness ultra-thick steel plate for offshore structures and a method for manufacturing the same. Specifically, the patent proposes an ultra-thick steel sheet having a yield strength of 690 MPa or more and a tensile strength of 770 MPa or more having a thickness of 150 to 210 mm through forging, hot rolling, quenching, and tempering processes, and a manufacturing method thereof. However, the technology proposed in the above patent requires the addition of a large amount of nickel (Ni), an expensive alloying element, and further includes heating and forging a steel ingot as a step before the forging process, resulting in poor economy and complicated manufacturing process. There is a drawback of that.
관련된 기술로는 대한민국 특허출원 제10-2014-0195700호(2016.05.17 등록, 해양구조물용 초고강도 고인성 극후 강판 및 그 제조방법)가 있다.As a related technology, there is Korean Patent Application No. 10-2014-0195700 (registered on May 17, 2016, ultra-high strength, high toughness ultra-thick steel plate for offshore structures and its manufacturing method).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 극심한 하중과 풍랑에 견뎌야 하는 장대교량 및 대형 해양구조물 등에 적용될 수 있으며, 항복강도 및 인장강도가 높고, 저온인성이 우수한 강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a steel plate having high yield strength and tensile strength, and excellent low-temperature toughness, and a method of manufacturing the same, which can be applied to long bridges and large offshore structures that have to withstand extreme loads and storms.
본 발명의 일 측면에 따른 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10 ~ 0.18%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.00 ~ 1.50%, 인(P): 0 초과 0.012% 이하, 황(S): 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(Sol.Al): 0.01 ~ 0.08%, 니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.025%, 니켈(Ni): 1.0 ~ 2.0%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.35%, 크롬(Cr): 0.30 ~ 0.90%, 몰리브덴(Mo): 0.20 ~ 0.75%, 바나듐(V): 0.01 ~ 0.06%, 그리고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 판두께 50~70mm의 후강판에서 항복강도 690MPa 이상, 인장강도 770MPa 이상, 그리고 -60℃에서의 충격흡수에너지가 120J 이상인 고강도 강판일 수 있다.The steel sheet according to an aspect of the present invention is, by weight %, carbon (C): 0.10 to 0.18%, silicon (Si): 0.05 to 0.40%, manganese (Mn): 1.00 to 1.50%, phosphorus (P): 0 More than 0.012%, sulfur (S): more than 0 0.003% or less, soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, titanium (Ti): 0.005 to 0.025%, nickel (Ni): 1.0 to 2.0%, copper (Cu): 0.10 to 0.35%, chromium (Cr): 0.30 to 0.90%, molybdenum (Mo): 0.20 to 0.75%, vanadium (V): 0.01 to 0.06%, and It may be a high-strength steel sheet containing the balance Fe and other inevitable impurities, and having a yield strength of 690 MPa or more, a tensile strength of 770 MPa or more, and an impact absorption energy of 120 J or more at -60°C in a thick steel sheet having a thickness of 50 to 70 mm.
본 발명의 강판에 있어서, 템퍼드 베이나이트 분율(Tempered Bainite)이 60% 이상이고, 템퍼트 마르텐사이트(Termpered Mattensite) 분율이 30% 이하이며, 입상 베이나이트 분율(Granular Bainite)이 10% 이하인 미세조직을 가질 수 있다.In the steel sheet of the present invention, the tempered bainite fraction is 60% or more, the tempered martensite fraction is 30% or less, and the granular bainite fraction is 10% or less. You can have an organization.
상기 강판은 두께 1/4 부위에서의 템퍼드 베이나이트 혹은 템퍼드 마르텐사이트의 패킷(Packet) 사이즈가 20㎛ 이하이며, 1/2 부위에서의 패킷 사이즈가 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the steel sheet has a packet size of tempered bainite or tempered martensite at a portion of 1/4 thickness of 20 μm or less, and a packet size of 30 μm or less at a portion of 1/2 thickness.
상기 강판은 M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn) 계 탄화물의 100nm 이하의 크기로 분산석출되어 있고, 50nm 이하의 미세한 TiNbC 석출물이 고르게 분포되어 있는 강판일 수 있다.The steel sheet may be a steel sheet in which M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn)-based carbides are dispersed in a size of 100 nm or less, and fine TiNbC precipitates of 50 nm or less are evenly distributed.
본 발명의 다른 측면에 따른 강판의 제조방법은, (a) 중량%로, 탄소(C): 0.10 ~ 0.18%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.00 ~ 1.50%, 인(P): 0 초과 0.012% 이하, 황(S): 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(Sol.Al): 0.01 ~ 0.08%, 니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.025%, 니켈(Ni): 1.0 ~ 2.0%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.35%, 크롬(Cr): 0.30 ~ 0.90%, 몰리브덴(Mo): 0.20 ~ 0.75%, 바나듐(V): 0.01 ~ 0.06%, 그리고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,050 ~ 1,250℃에서 재가열하는 단계; (b) 가열된 상기 슬라브를 FDT: 750 ~ 950℃의 조건으로 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 강판을 450 ~ 550℃의 냉각 종료온도와 5℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 단계; (d) 상기 강판을 900 ~ 950℃의 온도에서 재가열하는 단계; 및 (e) 상기 강판을 8℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각한 후 620 ~ 670℃의 범위에서 템퍼링하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a steel sheet according to another aspect of the present invention includes (a) weight %, carbon (C): 0.10 to 0.18%, silicon (Si): 0.05 to 0.40%, manganese (Mn): 1.00 to 1.50%, Phosphorus (P): greater than 0 and less than 0.012%, sulfur (S): greater than 0 and less than 0.003%, soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, titanium (Ti): 0.005 to 0.025%, Nickel (Ni): 1.0 to 2.0%, Copper (Cu): 0.10 to 0.35%, Chrome (Cr): 0.30 to 0.90%, Molybdenum (Mo): 0.20 to 0.75%, Vanadium (V): Reheating the steel slab containing 0.01 to 0.06%, and the balance Fe and other inevitable impurities at 1,050 to 1,250°C; (b) hot rolling the heated slab under the conditions of FDT: 750 ~ 950 ℃; (c) cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling end temperature of 450 to 550°C and a cooling rate of 5°C/s or higher; (d) reheating the steel sheet at a temperature of 900 to 950°C; And (e) cooling the steel sheet at a cooling rate of 8°C/sec or higher and then tempering in a range of 620 to 670°C.
본 발명의 강판의 제조방법에 있어서, 상기 (e) 단계 후의 상기 강판은 템퍼드 베이나이트 분율(Tempered Bainite)이 60% 이상이고, 템퍼트 마르텐사이트(Termpered Mattensite) 분율이 30% 이하이며, 입상 베이나이트 분율(Granular Bainite)이 10% 이하인 미세조직을 가질 수 있다.In the method of manufacturing a steel sheet of the present invention, the steel sheet after step (e) has a tempered bainite fraction of 60% or more, a tempered martensite fraction of 30% or less, and granular The bainite fraction (Granular Bainite) may have a microstructure of 10% or less.
상기 (e) 단계는, 하기 수식으로 정의되는 템퍼링 파라미터(Tempering parameter)가 21,000 이상이 되도록 수행하는 것이 바람직하다.The step (e) is preferably performed so that the tempering parameter defined by the following equation is 21,000 or more.
템퍼링 파라미터 = T(20 + log10t) (여기서, T는 템퍼링 온도(K)를 나타내고, t는 강판의 두께(mm)를 각각 나타냄)Tempering parameter = T(20 + log 10 t) (where T represents the tempering temperature (K) and t represents the thickness of the steel plate (mm))
본 발명에 따르면, 니켈(Ni)의 함유량을 낮게 조절하고 합금 성분계 및 열간압연 공정을 최적화하여 두께 50~70㎚의 후강판을 제조함으로써 장대교량 및 대형 해양구조물 등에 적용될 수 있으며, 종래에 주로 적용되던 항복강도 500MPa의 강에 비해 보다 얇은 두께의 구조물 설계가 용이하여 구조물의 제조원가를 절감하고 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, it can be applied to long bridges and large offshore structures by controlling the content of nickel (Ni) to a low level and by optimizing the alloy component system and hot rolling process to manufacture a thick steel plate with a thickness of 50 to 70 nm. Compared to the steel having a yield strength of 500 MPa, it is easier to design a structure with a thinner thickness, thereby reducing the manufacturing cost and weight of the structure.
도 1은 본 발명에서 제시하는 합금 성분비와 공정조건을 만족하는 발명강 1에 대해, 강판 두께의 1/4 및 1/2 지점의 온도에 따른 충격흡수 에너지 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에서 제시하는 합금 성분비와 공정조건을 만족하는 발명강 2의 미세조직을 관찰하기 위하여 강판 두께의 1/4 및 1/2 지점을 1000배로 확대한 주사전자현미경(SEM) 사진들이다.
도 3은 발명강 2의 템퍼링 파라미터에 따른 물성 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 4는 발명강 2의 템퍼링 파라미터에 따른 충격특성 변화를 알아보기 위하여 도시한 현미경 관찰 사진 및 XPS 회절패턴 사진이다.1 is a graph showing the result of measuring the impact absorption energy according to the temperature at 1/4 and 1/2 of the thickness of the steel sheet for
Figure 2 is a scanning electron microscope (SEM) photographs magnifying a point of 1/4 and 1/2 of the thickness of the
3 are graphs showing changes in physical properties according to tempering parameters of Inventive Steel 2;
4 is a microscopic observation photograph and a photograph of an XPS diffraction pattern in order to examine the change in impact characteristics according to the tempering parameter of Inventive Steel 2.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in a number of different forms, and is not limited to the embodiments described herein. The same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the present specification. In addition, detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
저온 인성이 우수한 고강도 후강판High strength thick steel plate with excellent low temperature toughness
본 발명의 일 관점은 저온 인성이 우수한 고강도 후강판에 관한 것이다. 본 발명의 저온 인성이 우수한 고강도 후강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10 ~ 0.18%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.00 ~ 1.50%, 인(P): 0 초과 0.012% 이하, 황(S): 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(Sol.Al): 0.01 ~ 0.08%, 니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.025%, 니켈(Ni): 1.0 ~ 2.0%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.35%, 크롬(Cr): 0.30 ~ 0.90%, 몰리브덴(Mo): 0.20 ~ 0.75%, 바나듐(V): 0.01 ~ 0.06%, 그리고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.One aspect of the present invention relates to a high-strength thick steel sheet excellent in low temperature toughness. The high-strength thick steel sheet having excellent low-temperature toughness of the present invention is, by weight, carbon (C): 0.10 to 0.18%, silicon (Si): 0.05 to 0.40%, manganese (Mn): 1.00 to 1.50%, phosphorus (P) : More than 0 0.012% or less, Sulfur (S): more than 0 0.003% or less, Soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, Niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, Titanium (Ti): 0.005 to 0.025% , Nickel (Ni): 1.0 ~ 2.0%, Copper (Cu): 0.10 ~ 0.35%, Chrome (Cr): 0.30 ~ 0.90%, Molybdenum (Mo): 0.20 ~ 0.75%, Vanadium (V): 0.01 ~ 0.06% , And the balance Fe and other unavoidable impurities.
이하에서는, 본 발명의 일 구체예에 따른 초고강도 고인성 후강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대해 상세히 설명한다 (각 성분의 함량은 전체 강판에 대한 중량% 로서, 이하에서는 %로 표시함).Hereinafter, the role and content of each component included in the ultra-high-strength and high-toughness thick steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described in detail (the content of each component is a weight percent of the total steel sheet, hereinafter expressed as %) box).
탄소(C) : 0.07 ~ 0.18%Carbon (C): 0.07 ~ 0.18%
탄소(C)는 제강에 있어서 가장 중요한 합금 원소이며, 본 발명에서는 기본적인 강도 및 미세소직 확보를 위하여 첨가된다. 오스테나이트 내 높은 탄소(C) 농도는 오스테나이트 안정도를 향상시켜 재질 향상을 위한 적절한 오스테나이트 확보에 용이하다. 하지만 지나치게 높은 탄소(C) 함량은 탄소당량 증가에 따른 용접성의 하락을 가져올 수 있고, 냉각 중 펄라이트 등 시멘타이트 석출조직이 다수 생성될 수 있기 때문에, 탄소(C)는 강판 전체 중량의 0.07 ~ 0.18% 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 탄소를 0.1% 미만으로 포함시 강판의 강도 확보가 어려우며, 0.18%를 초과하여 포함시 초정 페라이트의 형성으로 인해 슬라브에 크랙이 발생할 가능성이 높아지며, 펄라이트 상의 분율이 높아져 원하는 미세 조직을 확보하기 어려워진다.Carbon (C) is the most important alloying element in steel making, and in the present invention, it is added to secure basic strength and fine grain. The high carbon (C) concentration in austenite improves austenite stability, making it easy to secure appropriate austenite for material improvement. However, an excessively high carbon (C) content may lead to a decrease in weldability due to an increase in carbon equivalent, and since a large number of cementite precipitated structures such as pearlite may be generated during cooling, carbon (C) is 0.07 to 0.18% of the total weight of the steel sheet. It is preferable to add. When the carbon content is less than 0.1%, it is difficult to secure the strength of the steel sheet, and when the carbon content is more than 0.18%, the possibility of cracking in the slab increases due to the formation of primary ferrite, and it is difficult to secure the desired microstructure due to the high proportion of the pearlite phase. Lose.
실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.40%Silicon (Si): 0.05 ~ 0.40%
실리콘(Si)은 알루미늄(Al)과 더불어 탈산재로 작용하며, 고용강화에 효과적으로 작용하는 원소이다. 또한, 페라이트 안정화 원소로서, 페라이트 형성을 유도함으로써 강의 인성 및 연성을 개선하는 데 효과적이다. 실리콘(Si)은 강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.40%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)을 0.05% 미만으로 첨가시 원하는 효과를 기대할 수 없으며, 반대로 과도하게 첨가시 강판 표면에 산화물(SiO2)이 형성될 수 있고, 열간압연 시 압연부하를 높이기 때문에 상한은 강판 전체 중량의 0.40% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.Silicon (Si) acts as a deoxidizer along with aluminum (Al), and is an element that works effectively for solid solution strengthening. In addition, as a ferrite stabilizing element, it is effective in improving the toughness and ductility of steel by inducing ferrite formation. Silicon (Si) is preferably added in an amount of 0.05 to 0.40% of the total weight of the steel sheet. When silicon (Si) is added less than 0.05%, the desired effect cannot be expected. Conversely, when excessively added, oxide (SiO2) may be formed on the surface of the steel sheet, and since it increases the rolling load during hot rolling, the upper limit is the total weight of the steel sheet. It is preferable to control to 0.40% or less.
망간(Mn) : 1.00 ~ 1.50% Manganese (Mn): 1.00 ~ 1.50%
망간(Mn)은 철(Fe)과 유사한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서 고용강화에 매우 효과적인 원소이며, 오스테나이트 안정화 원소이다. 또한 망간(Mn)은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다. 하지만 지나치게 높은 망간(Mn)의 첨가는 탄소당량 증가에 따른 용접성의 하락 및 공정 시 강판 표면에 산화물(MnO)이 형성되어 해당 부분 젖음성 열위에 따른 도금성 저하를 가져올 수 있기 때문에 강판 전체 중량의 1.0 ~ 1.50%로 첨가하는 것이 바람직하다.Manganese (Mn) is a substitutional element having an atomic diameter similar to that of iron (Fe) and is an element that is very effective for solid solution strengthening, and is an austenite stabilizing element. In addition, manganese (Mn) plays a role in improving the hardenability of steel. However, the addition of excessively high manganese (Mn) may lead to a decrease in weldability due to an increase in carbon equivalent and a decrease in plating properties due to poor wettability due to the formation of oxides (MnO) on the surface of the steel sheet during processing. It is preferable to add to 1.50%.
인(P): 0 초과 0.012중량% 이하Phosphorus (P): greater than 0 and less than or equal to 0.012% by weight
인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 용접부 인성을 저하시키는 대표적인 원소로서 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강재 전체 중량의 0 초과 ~ 0.012중량%로 제한하였다.Phosphorus (P) partially contributes to the strength improvement, but it is a representative element that decreases the toughness of the weld. The lower the content, the better. Therefore, in the present invention, the content of phosphorus (P) is limited to more than 0 to 0.012% by weight of the total weight of the steel.
황(S): 0 초과 0.003중량% 이하Sulfur (S): more than 0 and 0.003% by weight or less
황(S)은 인(P)과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS를 형성하여 모재 및 용접부 인성을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 강재 전체 중량의 0 초과 ~ 0.003중량%로 제한하였다.Sulfur (S) is an element that is inevitably contained in the manufacture of steel along with phosphorus (P), and forms MnS to reduce the toughness of the base metal and the weld. Therefore, in the present invention, the content of sulfur (S) is limited to more than 0 to 0.003% by weight of the total weight of the steel.
가용성 알루미늄(Sol_Al): 0.01 ~ 0.08%Soluble Aluminum (Sol_Al): 0.01 to 0.08%
가용성 알루미늄(Sol_Al)은 탈산재로 사용되는 동시에 실리콘(Si)과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하며 강도를 향상시키는 역할을 한다. 가용성 알루미늄(Sol_Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.08%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 가용성 알루미늄(Sol_Al)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 오스테나이트 안정화 효과를 기대하기 어렵다. 반대로, 가용성 알루미늄(Sol_Al)의 함량이 0.08%를 초과할 경우에는 제강시 노즐 막힘 문제가 발생할 수 있고, 주조시 Al 산화물 등에 의하여 열간 취성이 발생하여 크랙 발생과 연성이 저하되는 문제가 있다.Soluble aluminum (Sol_Al) is used as a deoxidizer, and at the same time, like silicon (Si), it suppresses cementite precipitation, stabilizes austenite, and improves strength. Soluble aluminum (Sol_Al) is preferably added in a content ratio of 0.01 to 0.08% of the total weight of the steel sheet according to the present invention. When the content of soluble aluminum (Sol_Al) is less than 0.01% by weight, it is difficult to expect an austenite stabilization effect. On the contrary, when the content of soluble aluminum (Sol_Al) exceeds 0.08%, a nozzle clogging problem may occur during steel making, and hot brittleness occurs due to Al oxide during casting, resulting in a problem that cracks and ductility are deteriorated.
니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.04%Niobium (Nb): 0.005 ~ 0.04%
니오븀(Nb)은 고온에서 강에 포함되는 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성하고, 이러한 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연 시 재결정 및 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강판의 강도와 인성을 모두 향상시킨다. 니오븀(Nb)은 강판 전체 중량의 0.005 ~ 0.04%의 함량으로 첨가된다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.005% 미만일 경우에는 니오븀(Nb) 첨가 효과가 미미하다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.04%를 초과할 경우에는 극후 강판의 인성을 저하시킬 수 있다.Niobium (Nb) combines with carbon (C) and nitrogen (N) contained in steel at high temperatures to form carbides or nitrides, and these niobium-based carbides or nitrides suppress recrystallization and grain growth during rolling to refine grains. It improves both the strength and toughness of the steel plate. Niobium (Nb) is added in an amount of 0.005 to 0.04% of the total weight of the steel sheet. When the content of niobium (Nb) is less than 0.005%, the effect of adding niobium (Nb) is insignificant. Conversely, when the content of niobium (Nb) exceeds 0.04%, the toughness of the extremely thick steel sheet may be reduced.
티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.025%Titanium (Ti): 0.005 ~ 0.025%
티타늄(Ti)은 산소, 질소 및 황과 결합력이 강해 탈산, 탈질, 탈황재로 효과가 크며, 탄소와도 친해 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 슬라브 가열 단계에서 오스테나이트 결정립의 조대화를 방해하여 강판의 인성을 향상시킬 수 있다. 티타늄(Ti)은 강재 전체 중량의 0.005 ~ 0.025%의 함량으로 첨가된다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.005% 미만일 경우에는 인성 향상의 효과가 미미하다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.025%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을 생성시킴으로써 극후 강판의 인성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 있다.Titanium (Ti) is highly effective as a deoxidation, denitrification, and desulfurization due to its strong bonding strength with oxygen, nitrogen, and sulfur. It is also compatible with carbon and generates Ti (C, N) precipitates with high high temperature stability, thereby creating austenite in the slab heating step. It is possible to improve the toughness of the steel plate by hindering the grain coarsening. Titanium (Ti) is added in an amount of 0.005 to 0.025% of the total weight of the steel. When the content of titanium (Ti) is less than 0.005%, the effect of improving toughness is insignificant. Conversely, when the content of titanium (Ti) exceeds 0.025%, there is a problem in that the toughness of the ultra-thick steel sheet is reduced by generating coarse precipitates, and the manufacturing cost is increased without any further addition effect.
니켈(Ni): 1.0 ~ 2.0%Nickel (Ni): 1.0 ~ 2.0%
니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는 데 효과적인 원소이다. 상기 니켈(Ni)은 강판 전체 중량의 1.0 ~ 2.0%의 함량으로 첨가된다. 니켈(Ni)의 함량이 1.0% 미만일 경우에는 니켈(Ni) 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 2.0%를 초과하면 용접성을 저해하며 적열취성을 유발하는 문제가 있다.Nickel (Ni) refines crystal grains and is dissolved in austenite and ferrite to strengthen the matrix. In particular, nickel (Ni) is an element effective in improving low-temperature impact toughness. The nickel (Ni) is added in an amount of 1.0 to 2.0% of the total weight of the steel sheet. If the nickel (Ni) content is less than 1.0%, the nickel (Ni) addition effect cannot be properly exhibited. On the contrary, if the content of nickel (Ni) exceeds 2.0%, there is a problem of inhibiting weldability and causing red heat embrittlement.
구리(Cu): 0.10 ~ 0.35%Copper (Cu): 0.10 to 0.35%
구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강재의 경화능 및 저온 및 충격인성을 향상시키는 역할을 한다. 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.35%의 함량으로 첨가된다. 구리(Cu)의 함량이 0.01% 미만일 경우에는 구리의 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.35%를 초과할 경우에는 적열취성을 유발할 수 있다.Copper (Cu) plays a role in improving the hardenability and low temperature and impact toughness of steel materials together with nickel (Ni). Copper (Cu) is added in an amount of 0.1 to 0.35% of the total weight of the steel sheet according to the present invention. If the content of copper (Cu) is less than 0.01%, the addition effect of copper cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of copper (Cu) exceeds 0.35%, red heat embrittlement may be caused.
크롬(Cr): 0.30 ~ 0.90%Chrome (Cr): 0.30 ~ 0.90%
크롬(Cr)은 담금질성을 높이고 강도를 확보하기 위해 첨가되는 원소이다. 또한, 크롬(Cr)은 담금질성을 증가시키는 역할을 하지만 함량이 증가할수록 크롬(Cr)과 산소가 결합하여 생성된 Cr-O2에 의해 국부 부식이 일어나며, 인성이 저하된다. 따라서, 크롬(Cr)의 함량을 강재 전제 중량의 0.30 ~ 0.90%로 제어한다. 크롬(Cr)의 함량이 0.30%를 미만일 경우에는 강도 및 담금질성이 충분하지 않을 수 있다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 0.90%를 초과할 경우에는 내용접균열특성이 저하될 수 있다.Chromium (Cr) is an element added to increase hardenability and secure strength. In addition, chromium (Cr) plays a role in increasing the hardenability, but as the content increases, local corrosion occurs due to Cr-O 2 generated by combining chromium (Cr) and oxygen, and toughness decreases. Therefore, the content of chromium (Cr) is controlled to 0.30 to 0.90% of the total weight of the steel. When the content of chromium (Cr) is less than 0.30%, strength and hardenability may not be sufficient. Conversely, when the content of chromium (Cr) exceeds 0.90%, the welding cracking characteristics may be deteriorated.
몰리브덴(Mo): 0.20 ~ 0.75%Molybdenum (Mo): 0.20 ~ 0.75%
몰리브덴(Mo)은 강의 담금질성을 높이고, 항복강도 및 인장강도를 모두 향상시키는 역할을 한다. 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.20 ~ 0.75%의 함량으로 첨가된다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.20% 미만일 경우에는 항복강도 및 인장강도가 충분하지 않을 수 있다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.75%를 초과할 경우에는 강판의 인성 및 연성을 저하시킬 수 있다.Molybdenum (Mo) plays a role in enhancing the hardenability of steel and improving both yield strength and tensile strength. Molybdenum (Mo) is added in an amount of 0.20 to 0.75% of the total weight of the steel sheet according to the present invention. If the content of molybdenum (Mo) is less than 0.20%, the yield strength and tensile strength may not be sufficient. Conversely, when the content of molybdenum (Mo) exceeds 0.75%, toughness and ductility of the steel sheet may be reduced.
바나듐(V): 0.01 ~ 0.06%Vanadium (V): 0.01 ~ 0.06%
바나듐(V)은 탄소(C) 또는 질소(N)와 결합하여 V(C, N) 석출물을 형성하여 강도 향상에 기여하고, 경화능을 향상시키는 원소이다. 상기 바나듐(V)은 강판 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 0.06% 포함된다. 상기 바나듐(V)이 0.01 중량% 미만으로 포함되는 경우 그 첨가 효과가 미미하고, 바나듐(V)이 0.06%를 초과하는 경우 더 이상의 효과는 기대하기 어렵고 제조원가만 상승한다.Vanadium (V) is an element that contributes to strength improvement by bonding with carbon (C) or nitrogen (N) to form V (C, N) precipitates and improves hardenability. The vanadium (V) is contained in an amount of 0.01 to 0.06% based on the total weight of the steel sheet. When the vanadium (V) is contained in an amount of less than 0.01% by weight, the effect of addition is insignificant, and when the vanadium (V) exceeds 0.06%, it is difficult to expect further effects and only the manufacturing cost increases.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities may inevitably be mixed from the raw material or the surrounding environment in a typical manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to anyone of ordinary skill in the manufacturing process, all the contents are not specifically mentioned in the present specification.
상기한 바와 같이, 본 발명의 후강판은 강의 합금 성분의 조성을 적절히 제어함으로써, 템퍼드 베이나이트(Tempered Bainite) 분율이 60% 이상이고, 템퍼트 마르텐사이트(Termpered Mattensite) 분율이 30% 이하이며, 입상 베이나이트(Granular Bainite) 분율이 10% 이하인 미세조직을 갖는다. 강판의 미세조직 중 마르텐사이트의 면적 분율이 너무 높은 경우 저온 인성이 저하될 수 있고 입상 형태의 베이나이트 면적 분율이 너무 높은 경우, 강도의 저하와 저온 인성이 저하될 수 있다. 본 발명의 후강판은 템퍼트 마르텐사이트(Termpered Mattensite)의 분율을 30% 이하, 입상 베이나이트(Granular Bainite)의 분율을 10% 이하로 제어함으로써 고강도와 함께 저온인성을 확보할 수 있다.As described above, the thick steel sheet of the present invention has a tempered bainite fraction of 60% or more and a tempered martensite fraction of 30% or less by appropriately controlling the composition of the alloy component of the steel, It has a microstructure in which the fraction of granular bainite is 10% or less. If the area fraction of martensite in the microstructure of the steel sheet is too high, the low-temperature toughness may decrease, and if the area fraction of bainite in the granular form is too high, the strength may decrease and the low-temperature toughness may decrease. The thick steel plate of the present invention can secure high strength and low-temperature toughness by controlling the fraction of tempered martensite to 30% or less and granular bainite to 10% or less.
본 발명의 상기 후강판은 또한, 두께 1/4 부위에서의 템퍼드 베이나이트 혹은 템퍼드 마르텐사이트의 패킷(packet) 사이즈가 20㎛ 이하이며, 1/2 부위에서의 패킷 사이즈가 30㎛ 이하로서, 우수한 강도를 확보하면서도 균일한 미세조직을 갖는 것을 특징으로 한다.In the thick steel plate of the present invention, the packet size of tempered bainite or tempered martensite at 1/4 thickness portion is 20 μm or less, and the packet size at 1/2 portion is 30 μm or less. , It is characterized by having a uniform microstructure while securing excellent strength.
또한, 본 발명의 후강판은 M3C, M23C6, M7C3 계(M = Fe, Cr, Mn) 탄화물이 100㎚ 이하의 크기로 고르게 분산 석출되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 50㎚ 이하의 미세한 TiNbC 석출물이 고르게 분포되어 있어, 석출강화와 전위 이동 억제에 의해 고강도를 확보할 수 있다.In addition, the thick steel plate of the present invention is characterized in that M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn) carbides are evenly dispersed and precipitated in a size of 100 nm or less. In addition, since fine TiNbC precipitates of 50 nm or less are evenly distributed, high strength can be ensured by enhancing precipitation and suppressing dislocation movement.
상기한 본 발명의 후강판은 항복강도(YS)가 690MPa 이상, 인장강도(TS)가 770MPa 이상으로 높은 강도를 가지며, -60℃의 저온에서의 충격흡수에너지가 50J 이상의 고인성을 나타내어, 대형 해양 구조물, 선박, 건축 및 교량 등에 사용 시 다양한 하중환경에서 오랜 기간 안정성을 확보할 수 있다.The above-described thick steel plate of the present invention has a high strength with a yield strength (YS) of 690 MPa or more and a tensile strength (TS) of 770 MPa or more, and an impact absorption energy of 50 J or more at a low temperature of -60°C. When used in offshore structures, ships, buildings and bridges, stability can be secured for a long period of time in various load environments.
다음으로, 본 발명의 초고강도 고인성 후강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Next, the method of manufacturing the ultra-high strength and high toughness thick steel sheet of the present invention will be described in detail.
초고강도 고인성 후강판의 제조방법Method of manufacturing ultra high strength and high toughness thick steel plate
본 발명의 다른 관점은, 극심한 하중과 풍랑에 견뎌야 하는 장대교량 및 대형 해양구조물 등에 적용될 수 있으며, 항복강도 및 인장강도가 높고, 저온인성이 우수한 후강판의 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a thick steel plate that can be applied to long bridges and large offshore structures that have to withstand extreme loads and storms, and has high yield strength and tensile strength, and excellent low-temperature toughness.
본 발명의 일 구체예에 따른 저온인성이 우수한 고강도 후강판의 제조방법은, 전술한 합금 조성으로 이루어진 강 슬라브를 1,050 ~ 1,250℃에서 재가열하는 단계, 가열된 상기 슬라브를 FDT: 750 ~ 950℃의 조건으로 열간압연하는 단계, 상기 열간압연된 강판을 450 ~ 550℃의 냉각 종료온도와 5℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 단계, 상기 강판을 900 ~ 950℃의 온도에서 재가열하는 단계, 상기 강판을 8℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각한 후 620 ~ 670℃의 범위에서 템퍼링하는 단계를 포함할 수 있다.The method of manufacturing a high-strength thick steel sheet having excellent low-temperature toughness according to an embodiment of the present invention includes reheating the steel slab made of the above alloy composition at 1,050 to 1,250°C, and the heated slab is FDT: 750 to 950°C. Hot rolling under conditions, cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling end temperature of 450 to 550°C and a cooling rate of 5°C/s or more, reheating the steel sheet at a temperature of 900 to 950°C, the steel sheet After cooling at a cooling rate of 8°C/sec or more, tempering in a range of 620 to 670°C may be included.
본 발명에 따른 저온인성이 우수한 고강도 후강판의 제조방법에서 반제품 상태의 슬라브 판재는 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다. 상기 슬라브 판재는, 중량%로, 탄소(C): 0.10 ~ 0.18%, 실리콘(Si): 0.05 ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.00 ~ 1.50%, 인(P): 0 초과 0.012% 이하, 황(S): 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(Sol.Al): 0.01 ~ 0.08%, 니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.025%, 니켈(Ni): 1.0 ~ 2.0%, 구리(Cu): 0.10 ~ 0.35%, 크롬(Cr): 0.30 ~ 0.90%, 몰리브덴(Mo): 0.20 ~ 0.75%, 바나듐(V): 0.01 ~ 0.06%, 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.In the method of manufacturing a high-strength thick steel sheet having excellent low-temperature toughness according to the present invention, the slab sheet in a semi-finished state is subjected to a continuous casting process after obtaining molten steel of a predetermined composition through a steel making process. It can be secured through. The slab plate is, by weight, carbon (C): 0.10 ~ 0.18%, silicon (Si): 0.05 ~ 0.40%, manganese (Mn): 1.00 ~ 1.50%, phosphorus (P): more than 0 0.012% or less, Sulfur (S): greater than 0 and 0.003% or less, soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, titanium (Ti): 0.005 to 0.025%, nickel (Ni): 1.0 ~ 2.0%, copper (Cu): 0.10 ~ 0.35%, chromium (Cr): 0.30 ~ 0.90%, molybdenum (Mo): 0.20 ~ 0.75%, vanadium (V): 0.01 ~ 0.06%, and the balance iron (Fe ) And other unavoidable impurities.
먼저, 열간 압연을 위해 상기 슬라브 판재의 재가열 단계가 진행된다. 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 연속 주조 공정을 통해 확보한 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature): 1,050 ~ 1,250℃로, 바람직하게는 1,100 ~ 1,200℃로 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용하게 된다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1,050℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못해 합금 원소의 균질화 효과를 크게 보기 어렵고, 티타늄(Ti)이나 니오븀(Nb)의 고용 효과를 크게 보기 어렵다는 문제점이 있다. 슬라브 재가열 온도(SRT)는 고온일수록 균질화에 유리하나 1,250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정 입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 소부경화능 및 내시효성도 감소하고, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.First, a step of reheating the slab plate is performed for hot rolling. In the slab reheating step (S110), the slab plate obtained through the continuous casting process is reheated to SRT (Slab Reheating Temperature): 1,050 to 1,250°C, preferably 1,100 to 1,200°C, to re-heat the segregated components during casting. Is done. If the slab reheating temperature (SRT) is less than 1,050℃, the segregated components during casting cannot be sufficiently re-used, making it difficult to see a large homogenization effect of the alloying element, and it is difficult to see a large solution effect of titanium (Ti) or niobium (Nb). have. Slab reheating temperature (SRT) is more favorable for homogenization at higher temperatures, but if it exceeds 1,250℃, it is difficult to secure strength due to an increase in austenite grain size, as well as decrease the bake hardening ability and aging resistance. Only manufacturing costs can increase.
열간 압연 단계에서는 재가열된 슬라브 판재를 마무리 압연 온도(Finishing Delivery Temperature: FDT): 750 ~ 950℃의 조건으로 마무리 열간 압연한다. 이때, 마무리 압연 온도(FDT)가 750℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상영역(α+Υ) 압연에 의한 혼립 조직이 발생으로 강판의 가공성 확보가 어렵고, 미세조직 불균일에 따라 가공성이 저하되는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상 변화에 의해 열간압연중 통판성의 문제가 발생한다. 마무리 압연 온도(FDT)도 SRT와 마찬가지로 고온일수록 균질화에 유리하며 SRT 및 패스(pass) 수에 따라 결정되나, 마무리 압연 온도(FDT)가 950℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 소부경화능 및 내시효성이 감소한다.In the hot rolling step, the reheated slab plate is finished hot rolled under the conditions of Finishing Delivery Temperature (FDT): 750 ~ 950℃. At this time, if the finish rolling temperature (FDT) is too low below 750°C, it is difficult to secure the workability of the steel sheet due to the occurrence of mixed structure due to the abnormal region (α+Υ) rolling, and the workability decreases due to the non-uniform microstructure. Not only that, but also, a problem of plateability occurs during hot rolling due to a rapid phase change. As with SRT, finish rolling temperature (FDT) is more favorable for homogenization as it is with SRT, and it is determined by SRT and number of passes, but when finish rolling temperature (FDT) exceeds 950℃, austenite grains become coarse and burn. Hardenability and aging resistance decrease.
냉각 단계에서는 열간 압연 판재의 오스테나이트 결정립이 계속 성장하여 조대화되는 것을 방지하기 위하여 냉각을 실시하는데, 이 때 5℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각속도가 5℃/sec보다 낮을 경우 열간압연 종료 후에도 결정립의 성장이 계속되어 결정립이 조대해질 수 있으며, 궁극적으로는 충격인상의 저하를 야기할 수 있다. In the cooling step, cooling is performed in order to prevent the austenite grains of the hot-rolled sheet from growing and coarsening. At this time, it is preferable to cool at a cooling rate of 5°C/sec or more. If the cooling rate is lower than 5°C/sec, the growth of crystal grains may continue even after the hot rolling is completed, resulting in coarse grains, which may ultimately lead to a decrease in impact impression.
다음에, 저온 변태조직을 얻기 위하여, 상기 열간압연 후 냉각된 강판을 900 ~ 950℃의 온도로 재가열하고, 상기 강판을 8℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각한다. 상기 재가열 공정에 의해 단단한 조직의 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직이 만들어지고 급속 냉각에 의해 강판의 강도가 증가하게 된다. 하지만, 급속 냉각에 의해 강도는 높아지나 연신율 및 저온 인성은 떨어지기 때문에, 강판을 620 ~ 670℃ 범위의 온도에서 템퍼링하는 단계를 수행한다. 템퍼링 단계는, 템퍼링 파라미터가 21,000 이상이 되도록 수행하는 것이 바람직하다. 템퍼링 파라미터(템퍼링 파라미터(Tempering parameter)는 다음과 같이 정의된다.Next, in order to obtain a low-temperature transformation structure, the steel sheet cooled after hot rolling is reheated to a temperature of 900 to 950°C, and the steel sheet is cooled at a cooling rate of 8°C/sec or higher. A hard structure of martensite or bainite structure is produced by the reheating process, and the strength of the steel sheet is increased by rapid cooling. However, since the strength is increased by rapid cooling but the elongation and low-temperature toughness are deteriorated, the step of tempering the steel sheet at a temperature in the range of 620 to 670°C is performed. The tempering step is preferably performed so that the tempering parameter is 21,000 or more. The tempering parameter (Tempering parameter) is defined as follows.
템퍼링 파라미터 = T(20 + log10t)Tempering parameter = T(20 + log 10 t)
여기서, T는 템퍼링 온도(K)를 나타내고, t는 강판의 두께(mm)를 각각 나타낸다. 템퍼링 파라미터가 21,000 이하일 경우 템퍼드 마르텐사이트 분율이 증가하여 연신율이 저하될 수 있다. 따라서, 21,000 이상의 템퍼링 파라미터를 얻기 위한 적절한 템퍼링 온도는 620 ~ 670℃가 바람직하다. 템퍼링 단계 후 강판은 템퍼드 마르텐사이트 또는 템퍼드 베이나이트 조직을 갖게 되어 높은 강도와 함께 높은 연신율 및 저온인성을 갖게 된다.Here, T represents the tempering temperature (K), and t represents the thickness (mm) of the steel sheet, respectively. If the tempering parameter is 21,000 or less, the tempered martensite fraction may increase and the elongation may decrease. Therefore, an appropriate tempering temperature for obtaining a tempering parameter of 21,000 or more is preferably 620 to 670°C. After the tempering step, the steel sheet has a tempered martensite or tempered bainite structure, and thus has high strength, high elongation and low-temperature toughness.
본 발명은 니켈(Ni)의 함유량을 낮게 조절하고 합금 성분계 및 열간압연 공정을 최적화하여 두께 50~70㎚의 후강판을 제조함으로써 장대교량 및 대형 해양구조물 등에 적용될 수 있으며, 종래에 주로 적용되던 항복강도 500MPa의 강에 비해 보다 얇은 두께의 구조물 설계가 용이하여 구조물의 제조원가를 절감하고 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.The present invention can be applied to long bridges and large offshore structures by controlling the content of nickel (Ni) to a low level and by optimizing the alloy component system and hot rolling process to manufacture a thick steel plate with a thickness of 50 to 70 nm. Compared to steel having a strength of 500 MPa, it is easier to design a structure with a thinner thickness, thereby reducing the manufacturing cost and weight of the structure.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명의 범위가 이러한 실시예의 기재범위에 의하여 제한되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but these are only preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the scope of description of these examples. Contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, and thus description thereof will be omitted.
실시예Example
하기 표 1 및 표 2와 같은 조성을 갖는 강 슬라브를 마련한 후 하기 표 3에 제시된 공정 조건으로 재가열, 열간 압연, 압연 후 냉각, 재가열, 급속 냉각 및 템퍼링을 각각 실시하였다. After preparing steel slabs having the composition shown in Tables 1 and 2 below, reheating, hot rolling, cooling after rolling, reheating, rapid cooling, and tempering were performed under the process conditions shown in Table 3 below.
division
이렇게 제조된 발명강 1, 2 및 비교강 1, 2에 대해 조직 분율, 항복 강도(YS), 인장 강도(TS), 총연신율(EL) 및 -60℃ 충격흡수 에너지를 각각 측정하여 표 4에 나타내었다.The structure fraction, yield strength (YS), tensile strength (TS), total elongation (EL), and -60°C impact absorption energy were measured for each of the
YS
(MPa)
YS
(MPa)
TS
(MPa)
TS
(MPa)
EL
(%)
EL
(%)
@-60℃, 1/t 부위Impact absorption energy (J)
@-60℃, 1/t
표 4를 참조하면, 본 발명에서 제시하는 성분 함량 및 공정조건을 만족하는 발명강 1 및 2의 경우, 템퍼드 베이나이트의 분율이 60% 이상이고, 템퍼트 마르텐사이트의 분율이 30% 이하이며, 입상 베이나이트의 분율이 10% 이하인 미세조직을 갖는다. 강판의 미세조직 중 마르텐사이트의 면적 분율이 너무 높은 경우 저온 인성이 저하될 수 있고 입상 형태의 베이나이트 면적 분율이 너무 높은 경우, 강도의 저하와 저온 인성이 저하될 수 있다. 상기 발명강 1 및 2의 경우 템퍼트 마르텐사이트의 분율이 30% 이하, 입상 베이나이트의 분율이 10% 이하로 제어되어, -60℃에서 측정한 충격흡수 에너지가 150J 이상을 나타내어 고강도와 함께 저온인성이 우수함을 확인할 수 있다. 이에 반해, 비교강의 경우 템퍼드 마르텐사이트의 분율이 50%를 초과하여 -60℃의 저온에서 측정한 충격흡수 에너지가 100J 이하의 값을 나타내어 본 발명과 저온 인성에 있어서 확연히 차이가 남을 알 수 있다.Referring to Table 4, in the case of
도 1은 본 발명에서 제시하는 합금 성분비와 공정조건을 만족하는 발명강 1에 대해, 강판 두께의 1/4 및 1/2 지점의 온도에 따른 충격흡수 에너지 측정 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the result of measuring the impact absorption energy according to the temperature at 1/4 and 1/2 of the thickness of the steel sheet for
도 1을 참조하면, 1/4t 지점에서 측정된 충격흡수 에너지의 경우 -60℃에서170~180J의 값을 나타내며, -80℃에서도 140J 내외의 높은 충격흡수 에너지값을 나타내었다. 또한, 1/2T 지점, 즉 강판의 두께 중심부에서 측정된 값의 경우에도 -60℃에서는 80J 이상의 값을 나타내며, -60℃에서도 60~80J의 높은 값을 나타내어 저온 인성이 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, in the case of the shock absorbing energy measured at the point of 1/4t, the value of the shock absorbing energy is 170 to 180J at -60°C, and a high shock absorbing energy value of about 140J even at -80°C. In addition, even in the case of the value measured at the 1/2T point, that is, at the center of the thickness of the steel sheet, a value of 80J or more is indicated at -60°C, and a high value of 60 to 80J is shown even at -60°C, indicating excellent low-temperature toughness.
도 2는 본 발명에서 제시하는 합금 성분비와 공정조건을 만족하는 발명강 2의 미세조직을 관찰하기 위하여 강판 두께의 1/4 및 1/2 지점을 1000배로 확대한 주사전자현미경(SEM) 사진들이다.Figure 2 is a scanning electron microscope (SEM) photographs magnifying a point of 1/4 and 1/2 of the thickness of the
도시된 바와 같이, 템퍼드 베이나이트와 템퍼드 마르텐사이트가 주요상을 이루는 것을 볼 수 있으며, 두께 1/4 부위에서의 템퍼드 베이나이트 혹은 템퍼드 마르텐사이트의 패킷(packet) 사이즈는 10 ~ 20㎛, 1/2 부위에서의 패킷 사이즈는 20 ~ 30㎛로 측정되어 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다.As shown, it can be seen that tempered bainite and tempered martensite form the main phase, and the packet size of tempered bainite or tempered martensite at a part of 1/4 thickness is 10 to 20 It can be seen that the packet size at the µm and 1/2 portion is measured to be 20 to 30 µm and is evenly distributed.
도 3은 발명강 2의 템퍼링 파라미터에 따른 물성 변화를 측정하여 나타낸 그래프들이다.3 are graphs showing changes in physical properties according to tempering parameters of Inventive Steel 2;
도 3을 참조하면, (a)는 템퍼링 파라미터에 따른 발명강 2의 항복강도를, (b)는 템퍼링 파라미터에 따른 발명강 2의 인장 강도를, 그리고 (c)는 템퍼링 파라미터에 따른 발명강 2의 연신율을 각각 나타낸다.3, (a) is the yield strength of Inventive Steel 2 according to the tempering parameter, (b) is the tensile strength of Inventive Steel 2 according to the tempering parameter, and (c) is Inventive Steel 2 according to the tempering parameter. The elongation of is shown respectively.
항복 강도와 인장 강도의 경우 템퍼링 파라미터가 20,000 부근에서 가장 높은 값을 나타내었다 템퍼링 파라미터가 증가함에 따라 감소하는 추세를 보이고, 연신율의 경우 템퍼링 파라미터값이 20,000 부근에서 가장 낮은 값을 나타내다 21,000 부근부터 급격하게 증가하는 추세를 나타내었다. 따라서, 강판의 강도와 연신율, 그리고 저온 인성을 고려할 때, 템퍼링 파라미터값이 21,000 이상일 때 고강도 및 우수한 연신율, 저온인성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.In the case of yield strength and tensile strength, the tempering parameter showed the highest value around 20,000.The trend decreased as the tempering parameter increased, and in the case of elongation, the tempering parameter value showed the lowest value around 20,000, starting from around 21,000. It showed a rapidly increasing trend. Therefore, when considering the strength, elongation, and low-temperature toughness of the steel sheet, it can be seen that high strength, excellent elongation, and low-temperature toughness can be secured when the tempering parameter value is 21,000 or more.
도 4는 발명강 2의 템퍼링 파라미터에 따른 충격특성 변화를 알아보기 위하여 도시한 현미경 관찰 사진 및 XPS 회절패턴 사진이다.4 is a microscopic observation photograph and a photograph of an XPS diffraction pattern in order to examine the change in impact characteristics according to the tempering parameter of Inventive Steel 2.
도 4를 참조하면, 100nm의 크기의 M7C3계 탄화물이 관찰되었으며 전체적으로 분산되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that M 7 C 3 carbides having a size of 100 nm were observed and are dispersed throughout.
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.In the above, the embodiments of the present invention have been described mainly, but various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.
Claims (7)
판두께 50~70mm의 후강판에서 항복강도 690MPa 이상, 인장강도 770MPa 이상, 그리고 -60℃에서의 충격흡수에너지가 120J 이상이고,
템퍼드 베이나이트 분율(Tempered Bainite)이 60% 이상이고, 템퍼트 마르텐사이트(Termpered Mattensite) 분율이 30% 이하이며, 입상 베이나이트 분율(Granular Bainite)이 10% 이하인 미세조직을 가지며,
M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn) 계 탄화물의 100nm 이하의 크기로 분산석출되어 있고,
50nm 이하의 TiNbC 석출물이 고르게 분포되어 있는,
고강도 강판.In% by weight, carbon (C): 0.10 to 0.18%, silicon (Si): 0.05 to 0.40%, manganese (Mn): 1.00 to 1.50%, phosphorus (P): more than 0 0.012% or less, sulfur (S): More than 0 and 0.003% or less, soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, titanium (Ti): 0.005 to 0.025%, nickel (Ni): 1.0 to 2.0%, copper (Cu): 0.10 ~ 0.35%, chromium (Cr): 0.30 ~ 0.90%, molybdenum (Mo): 0.20 ~ 0.75%, vanadium (V): 0.01 ~ 0.06%, and the balance contains Fe and other inevitable impurities,
In a thick steel plate with a thickness of 50 to 70 mm, the yield strength is 690 MPa or more, the tensile strength is 770 MPa or more, and the shock absorption energy at -60°C is 120 J or more.
It has a microstructure with a tempered bainite fraction of 60% or more, a tempered martensite fraction of 30% or less, and a granular bainite fraction of 10% or less,
M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn)-based carbides are dispersed and precipitated in a size of 100 nm or less,
TiNbC precipitates of 50 nm or less are evenly distributed,
High strength steel plate.
상기 강판은,
두께 1/4 부위에서의 템퍼드 베이나이트 혹은 템퍼드 마르텐사이트의 패킷(Packet) 사이즈가 20㎛ 이하이며, 1/2 부위에서의 패킷 사이즈가 30㎛ 이하인,
강판.The method of claim 1,
The steel plate,
The packet size of tempered bainite or tempered martensite at 1/4 thickness portion is 20 μm or less, and the packet size at 1/2 portion is 30 μm or less,
Grater.
(b) 가열된 상기 슬라브를 FDT: 750 ~ 950℃의 조건으로 열간압연하는 단계;
(c) 상기 열간압연된 강판을 450 ~ 550℃의 냉각 종료온도와 5℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 단계;
(d) 상기 강판을 900 ~ 950℃의 온도에서 재가열하는 단계; 및
(e) 상기 강판을 8℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각한 후 620 ~ 670℃의 범위에서 템퍼링하는 단계를 포함하고,
상기 (e) 단계 후의 상기 강판은,
템퍼드 베이나이트 분율(Tempered Bainite)이 60% 이상이고, 템퍼트 마르텐사이트(Termpered Mattensite) 분율이 30% 이하이며, 입상 베이나이트 분율(Granular Bainite)이 10% 이하인 미세조직을 가지며,
M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn) 계 탄화물의 100nm 이하의 크기로 분산석출되어 있고,
50nm 이하의 TiNbC 석출물이 고르게 분포되어 있는,
강판의 제조방법.(a) By weight%, carbon (C): 0.10 ~ 0.18%, silicon (Si): 0.05 ~ 0.40%, manganese (Mn): 1.00 ~ 1.50%, phosphorus (P): more than 0 0.012% or less, sulfur ( S): more than 0 and 0.003% or less, soluble aluminum (Sol.Al): 0.01 to 0.08%, niobium (Nb): 0.005 to 0.04%, titanium (Ti): 0.005 to 0.025%, nickel (Ni): 1.0 to 2.0 %, copper (Cu): 0.10 ~ 0.35%, chromium (Cr): 0.30 ~ 0.90%, molybdenum (Mo): 0.20 ~ 0.75%, vanadium (V): 0.01 ~ 0.06%, and the balance Fe and other inevitable impurities Reheating the steel slab containing at 1,050 ~ 1,250 ℃;
(b) hot rolling the heated slab under the conditions of FDT: 750 ~ 950 ℃;
(c) cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling end temperature of 450 to 550°C and a cooling rate of 5°C/s or higher;
(d) reheating the steel sheet at a temperature of 900 to 950°C; And
(e) cooling the steel sheet at a cooling rate of 8° C./sec or more and then tempering in a range of 620 to 670° C.,
The steel sheet after step (e),
It has a microstructure with a tempered bainite fraction of 60% or more, a tempered martensite fraction of 30% or less, and a granular bainite fraction of 10% or less,
M3C, M23C6, M7C3 (M = Fe, Cr, Mn)-based carbides are dispersed and precipitated in a size of 100 nm or less,
TiNbC precipitates of 50 nm or less are evenly distributed,
Method of manufacturing a steel plate.
상기 (e) 단계는,
하기 수식으로 정의되는 템퍼링 파라미터(Tempering parameter)가 21,000 이상이 되도록 수행하는,
강판의 제조방법.
템퍼링 파라미터 = T(20 + log10t)
(여기서, T는 템퍼링 온도(K)를 나타내고, t는 강판의 두께(mm)를 각각 나타냄)
The method of claim 5,
The step (e),
Performing so that the tempering parameter defined by the following formula is 21,000 or more,
Method of manufacturing a steel plate.
Tempering parameter = T(20 + log 10 t)
(Where, T represents the tempering temperature (K), t represents the thickness (mm) of the steel plate, respectively)
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Patent Citations (1)
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