KR102222958B1 - 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정 - Google Patents

저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR102222958B1
KR102222958B1 KR1020207010336A KR20207010336A KR102222958B1 KR 102222958 B1 KR102222958 B1 KR 102222958B1 KR 1020207010336 A KR1020207010336 A KR 1020207010336A KR 20207010336 A KR20207010336 A KR 20207010336A KR 102222958 B1 KR102222958 B1 KR 102222958B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
quenching
minutes
heat treatment
tempering
Prior art date
Application number
KR1020207010336A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200060414A (ko
Inventor
장롱 씨에
판펑 왕
싱 진
빙쥔 장
치롱 후
Original Assignee
난징 아이론 앤드 스틸 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 난징 아이론 앤드 스틸 컴퍼니 리미티드 filed Critical 난징 아이론 앤드 스틸 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20200060414A publication Critical patent/KR20200060414A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102222958B1 publication Critical patent/KR102222958B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/185Hardening; Quenching with or without subsequent tempering from an intercritical temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정을 제공하며, 상기 철강의 화학성분(질량백분율)은 C 0.12-0.15%, Si 0.20-0.30%, Mn 1.40-1.70%, Ni 0.12-0.15%, Cr 0.16-0.25%, Mo 0.08-0.12%, Nb 0.020-0.030%, Ti 0.012-0.018%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0020-0.0030%, 및 잔여량 Fe와 불가피한 불순물이다. 다양한 담금질 및 템퍼링 공정을 조합해 저온인성이 우수하고 E460~E550 강도 등급을 충족시키는 고강도의 최대 두께 50mm 선박용 강판을 생산할 수 있으며, 이는 합금 비용이 낮고 공정 적응성이 광범위하다.

Description

저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정
본 발명은 야금 기술 분야에 속하며 선박용 철강 및 이의 열처리 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단(one-steel multi-grade) 열처리 공정에 관한 것이다.
21세기에 들어서면서 과학 기술과 경제 세계화가 진행됨에 따라 해양 자원 개발과 해상 운송 산업이 점점 더 많은 주목을 받고 있다. 조선 산업에서 2010년 중국 조선 준공량의 세계 시장 점유율은 41.9%를 기록했으며, 신규 수주량의 세계 시장 점유율은 48.5%, 기확보 수주량의 세계 시장 점유율은 40.8%로 모두 세계 1위를 차지했다. 중국은 이미 세계 조선 산업의 중심이다. 해양 엔지니어링 장비 제조 산업의 급성장은 업스트림 철강 산업에 기회를 제공하는 동시에 해양 철강 수요의 성장도 견인할 것이다.
현재 대부분의 중후판 생산에는 제어 압연 및 제어 냉각 공정이 채택되고 있으나 생산비용이 낮은 대신 조직 및 역학적 성능의 안정성이 담금질 템퍼링 생산 공정(고온 담금질+고온 템퍼링)에 미치지 못한다. 따라서 담금질 템퍼링 공정이 여전히 중후판 생산의 중요한 수단으로 사용되고 있다. 최근 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 생산 측면에서 어느 정도 성과가 있었으며, 일부 특허가 공개적으로 발표되었다. 중국 특허 번호 CN103361551A는 "V-N 미량합금 기반의 고인성 선박용 강판 및 이의 제조방법"을 개시하였으며, V, Ti, Nb 등 다양한 합금 원소를 첨가하여 미세입자 강화 및 침전 강화의 작용을 이용함으로써 강판의 강도와 및 충격 인성을 개선하였으나, 항복 강도는 395MPa에 불과하며 -20℃일 때의 충격 인성만 제공한다. 중국 특허 번호 CN104357742A는 "두꺼운 420MPa 등급 해양 엔지니어링용 열간 압연 강판 및 이의 제조 방법"을 개시하였으며, 저가 금속 C, Mn의 고용 강화 및 강판 내 기타 합금 원소의 배합비 최적화를 통해 귀금속 사용량을 줄이는 동시에 강판의 강도를 보장하였으나, -40℃에서의 충격 흡수 에너지가 88J에 불과하다.
요약하면, 귀금속합금 원소 용량을 줄이고 일강다단(one-steel multi-grade)의 유연 제조방식을 구현하여 생산비용은 낮추되 생산효율을 향상시키는 것은 현재 고성능 선박용 철강 생산에 있어서 해결해야 할 시급한 문제이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 현재 강도 등급, 두께에 따라 선박용 철강에 다른 합금 성분 방안을 적용해야 하고 합금 원가가 높으며 생산 공정이 복잡한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여, 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 성분 방안 및 일강다단(one-steel multi-grade, E460-E550) 유연 제조 공정 방식에 사용할 수 있는 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 해결책은 하기와 같다.
저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강에 있어서, 상기 선박용 철강의 질량백분율에 따른 화학성분은 C: 0.12-0.15%, Si: 0.20-0.30%, Mn: 1.40-1.70%, Ni: 0.12-0.15%, Cr: 0.16-0.25%, Mo: 0.08-0.12%, Nb: 0.020-0.030%, Ti: 0.012-0.018%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B: 0.0020-0.0030%, 및 잔여량 Fe와 불가피한 불순물이다. 본 발명의 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 성분에 있어서, Nb+V+Mo의 총 함량은 0.17% 이하이다.
본 발명의 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강의 일강다단 열처리 공정에 있어서, E460-E550의 상이한 강도 등급에 대하여 열처리 공정은 정상 담금질 또는 이상영역(intercritical) 담금질을 채택한다. 정상 담금질 온도는 880-930℃이고, 정상 담금질 온도 유지 시간은 20-60분이며, 그 후 실온으로 수냉시키고, 담금질을 거쳐 실온으로 냉각된 빌릿에 대하여 템퍼링을 진행하며, 템퍼링 온도는 600-670℃이고, 템퍼링 온도 유지 시간은 30-90분이다. 이상영역 담금질 온도는 790-850℃이고, 이상영역 온도 유지 시간은 20-60분이며, 그 후 실온으로 수냉시키고, 담금질을 거쳐 실온으로 냉각된 빌릿에 대하여 템퍼링을 진행하며, 템퍼링 온도는 440-635℃이고, 담금질 온도 유지 시간은 30-90분이다.
본 발명은 다음의 기술적 사상을 기반으로 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강을 제조한다. ① Mo, Nb, V 등 귀금속합금 원소는 미세입자 강화 및 석출 강화의 역할을 할 수 있다. 그러나 과량의 합금 원소는 합금 원가를 증가시킬 뿐만 아니라 철강의 성능에 악영향을 미칠 수 있다(예를 들어, Mo는 철강의 저온인성을 저하시킬 수 있음). 따라서 성분 설계 시, Nb+V+Mo의 총 함량을 0.17% 이하로 줄이고(E500와 E550 선박용 철강 중 Nb+V+Mo의 총 함량은 통상적으로 0.25%보다 높음) Mn, B 등의 저가 금속 함량을 증가시켜, 강도가 변하지 않도록 보장하는 동시에 철강의 저온인성과 담금질성을 향상시켜 합금 원가를 효과적으로 절감한다. ② 본 발명의 정상 담금질 열처리 공정은 모두 완전 오스테나이트화(complete austenitizing)이다. 즉 담금질 가열 온도는 Ac3점(일반적으로 880-960℃)보다 높고, 그 이후 더 높은 온도에서 템퍼링을 진행하여(일반적으로 600-670℃), 에너지 소모가 심각하고 수득한 제품의 성능은 특정 철강 등급의 요건만 충족시킬 수 있으며 공정 적응성이 낮다. 그러나 이상영역 담금질 공정은 담금질 온도가 낮고(일반적으로 720-850℃) 템퍼링 온도도 낮아(400-640℃), 공정 윈도우가 넓고 에너지 소모가 적다. ③ 본 발명의 이상영역 담금질 공정은 α+γ 이상영역에서 담금질을 수행하므로, 페라이트(ferrite)의 높은 가소성과 인성뿐만 아니라 마르텐사이트(martensite) 변태에 따른 경질 템퍼링 조직의 고강도 특성을 이용하여 고인성의 최적 배합을 구현한다. 또한 담금질 온도가 변함에 따라 이상 함량도 지속적으로 변하기 때문에, 이로 인한 강도 변화가 E460~E550의 다양한 강도 등급 요건을 충족시키고, 철강의 성분이 바뀌지 않는 상황에서 일강다단의 유연 생산을 구현하며, 현재 강도 등급과 두께에 따라 선박용 철강에 다른 합금 성분 방안을 적용해야 하고 합금 원가가 높으며 생산 공정이 복잡한 종래 기술의 문제를 해결한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
1. 성분을 최적화함으로써 Mo, Nb, V 등 귀금속의 함량을 줄였으며, 이로 인한 강도와 담금질성 저하는 Mn, B 등 저가 원소 첨가로 보완하였다. 상기 성분 방안은 E460-E550의 등급과 두께에 따른 선박용 철강의 요건을 동시에 충족시킴으로써 조직 생산이 복잡하고 합금 원가가 높은 문제를 해결하였다.
2. 정상 담금질과 이상영역 담금질의 두 가지 담금질 공정을 제공하여 다른 템퍼링 공정과 결합함으로써, E460~E550의 상이한 강도 등급에 따라 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강을 생산하였으며, 이는 공정 적응성이 넓고 일강다단의 유연 생산을 구현해준다.
3. 이상영역 담금질+저온 템퍼링 공정은 강인성의 최적 배합을 구현하였으며, 담금질 템퍼링 처리를 대체하는 동시에 상기 고강도 철강이 가진 우수한 저온인성과 연신율도 보장하며, 에너지 소모가 적고 생산주기가 단축된다.
본 발명은 철강 등급과 강판 두께에 따라 다른 성분이 필요하여 조직 생산이 어려웠던 문제를 해결함으로써 일강다단의 유연 제조를 구현하였고, 이상영역 담금질과 비교적 낮은 온도의 템퍼링 공정을 채택함으로써 생산주기를 단축시키고 에너지 소모를 줄이며 생산 원가를 낮추었다.
도 1은 본 발명의 실시예 2에 따른 열처리 후의 금속 조직도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 4에 따른 열처리 후의 금속 조직도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 10에 따른 열처리 후의 금속 조직도이다.
실시예 1:
본 실시예 강판의 두께는 42mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.13%, Si 0.20%, Mn 1.45%, Ni 0.12%, Cr 0.16%, Mo 0.08%, Nb 0.023%, Ti 0.014%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.0022%, B 0.002% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 820℃까지 가열하고 50분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 635℃까지 가열하고 60분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 505MPa이고, 인장 강도는 605MPa이고, 연신율은 22.20%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 216/240/250J이며, 이는 E460 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 2:
본 실시예 강판의 두께는 27mm이며, 이의 화학 성분은 실시예 1과 동일하다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 790℃까지 가열하고 35분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 600℃까지 가열하고 45분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 템퍼링 조직은 도 1에 도시된 바와 같이 페라이트+템퍼링된 소르바이트(tempered sorbite)이고, 페라이트 부피율은 32%이다. 시험강의 항복 강도는 521MPa이고, 인장 강도는 615MPa이고, 연신율은 22.60%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 218/216/215J이며, 이는 E460 강도 등급의 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 3:
본 실시예 강판의 두께는 50mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.12%, Si 0.24%, Mn 1.56%, Ni 0.14%, Cr 0.23%, Mo 0.09%, Nb 0.025%, Ti 0.012%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0027% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 790℃까지 가열하고 60분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 560℃까지 가열하고 90분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 580MPa이고, 인장 강도는 662MPa이고, 연신율은 21.28%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 202/204/211J이며, 이는 E500 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 4:
본 실시예 강판의 두께는 30mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.12%, Si 0.26%, Mn 1.57%, Ni 0.12%, Cr 0.20%, Mo 0.12%, Nb 0.027%, Ti 0.008%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0024% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 850℃까지 가열하고 40분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 635℃까지 가열하고 54분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 템퍼링 조직은 도 2에 도시된 바와 같이 페라이트+템퍼링된 소르바이트이고, 페라이트 부피율은 11.5%이다. 시험강의 항복 강도는 587MPa이고, 인장 강도는 659MPa이고, 연신율은 19.84%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 224/239/228J이며, 이는 E500 강도 등급의 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 5:
본 실시예 강판의 두께는 46mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.13%, Si 0.30%, Mn 1.60%, Ni 0.15%, Cr 0.22%, Mo 0.10%, Nb 0.020%, Ti 0.018%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0026% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 790℃까지 가열하고 60분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 440℃까지 가열하고 90분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 606MPa이고, 인장 강도는 750MPa이고, 연신율은 17.88%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 166/162/171J이며, 이는 E550 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 6:
본 실시예 강판의 두께는 18mm이며, 이의 화학성분은 실시예 5와 동일하다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 820℃까지 가열하고 27분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 520℃까지 가열하고 40분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 635MPa이고, 인장 강도는 739MPa이고, 연신율은 19.84%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 195/114/183J이며, 이는 E550 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 7:
본 실시예 강판의 두께는 16mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.15%, Si 0.25%, Mn 1.70%, Ni 0.13%, Cr 0.18%, Mo 0.10%, Nb 0.026%, Ti 0.017%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0025% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 이상영역 담금질: 시험강을 850℃까지 가열하고 25분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 540℃까지 가열하고 35분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 734MPa이고, 인장 강도는 789MPa이고, 연신율은 17.04%이고, -40℃충격 흡수 에너지는 각각 191/203/193J이며, 이는 E550 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 8:
본 실시예 강판의 두께는 38mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.12%, Si 0.27%, Mn 1.40%, Ni 0.14%, Cr 0.20%, Mo 0.11%, Nb 0.030%, Ti 0.018%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0028% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 정상 담금질: 시험강을 880℃까지 가열하고 40분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 670℃까지 가열하고 60분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 655MPa이고, 인장 강도는 696MPa이고, 연신율은 20.48%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 226/248/230J이며, 이는 E550 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 9:
본 실시예 강판의 두께는 22mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.14%, Si 0.25%, Mn 1.50%, Ni 0.10%, Cr 0.25%, Mo 0.09%, Nb 0.024%, Ti 0.014%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0030% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 정상 담금질: 시험강을 900℃까지 가열하고 30분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 635℃까지 가열하고 40분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리 후, 시험강의 항복 강도는 740MPa이고, 인장 강도는 778MPa이고, 연신율은 18.76%이고, -40℃충격 흡수 에너지는 각각 215/215/210J이며, 이는 E550 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 10:
본 실시예 강판의 두께는 10mm이며, 질량백분율에 따른 화학성분은 C 0.15%, Si 0.28%, Mn 1.65%, Ni 0.15%, Cr 0.18%, Mo 0.10%, Nb 0.030%, Ti 0.012%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B 0.0028% 및 잔여량 Fe이다.
상기 성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행한다. 완제품 선박용 강판으로부터 샘플을 채취한 후, 인장 및 저온 충격 시험을 수행한다.
시험강 열처리 공정은 하기와 같다.
(1) 정상 담금질: 시험강을 930℃까지 가열하고 20분 동안 온도를 유지한 다음 실온으로 수냉한다.
(2) 템퍼링: 담금질을 거쳐 실온으로 냉각한 샘플을 600℃까지 가열하고 30분 동안 온도를 유지한 다음 공랭에서 꺼낸다.
상기 처리를 거친 후, 템퍼링 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 템퍼링된 소르바이트이며, 초석 페라이트(proeutectoid ferrite)가 없다. 시험강의 항복 강도는 772MPa이고, 인장 강도는 816MPa이고, 연신율은 17.32%이고, -40℃ 충격 흡수 에너지는 각각 188/220/192J이며, 이는 E550 강도 등급 요건을 충족시킬 수 있다.
표 1 본 발명의 실시예에 따른 화학성분 범위(wt%)
Figure 112020036989999-pct00001
표 2 본 발명의 실시예에 따른 역학적 성능
Figure 112020036989999-pct00002
표 2로부터 각 실시예의 역학적 성능이 모두 대응하는 선박용 철강의 등급 요건을 충족시킬 수 있으며 어느 정도 여유가 있다는 것을 알 수 있다.
상기 실시예 이외에도, 본 발명에는 다른 실시예가 있을 수 있다. 동등한 대체 또는 동등한 변환에 의해 형성된 임의의 기술적 해결책은 모두 본 발명의 보호범위 내에 속한다.

Claims (5)

  1. 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강의 일강다단 열처리 공정에 있어서,
    상기 선박용 철강의 질량백분율에 따른 화학성분은 C: 0.12-0.15%, Si: 0.20-0.30%, Mn: 1.40-1.70%, Ni: 0.12-0.15%, Cr: 0.16-0.25%, Mo: 0.08-0.12%, Nb: 0.020-0.030%, Ti: 0.012-0.018%, V≤0.02%, P≤0.015%, S≤0.002%, B: 0.0020-0.0030%, 및 잔여량 Fe와 불가피한 불순물이고;
    상기 Nb+V+Mo의 총 함량은 0.17% 이하이고;
    상기 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강은 상기 화학성분에 따라 빌릿을 제조하고, 빌릿을 1050-1150℃까지 가열하여 규정된 두께로 제어 압연하고, 압연 후 실온으로 냉각한 다음 열처리를 수행하고;
    상기 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강의 일강다단 열처리 공정은 E460-E550의 상이한 강도 등급에 대하여, 상기 열처리 공정은 정상 담금질 또는 이상영역(intercritical) 담금질을 채택하고;
    상기 정상 담금질 온도는 880-930℃이고, 정상 담금질 온도 유지 시간은 20-60분이며, 그 후 실온으로 수냉시키고, 담금질을 거쳐 실온으로 냉각된 빌릿에 대하여 템퍼링을 진행하며, 템퍼링 온도는 600-670℃이고, 템퍼링 온도 유지 시간은 30-90분이고;
    상기 이상영역 담금질 온도는 790-850℃이고, 이상영역 온도 유지 시간은 20-60분이며, 그 후 실온으로 수냉시키고, 담금질을 거쳐 실온으로 냉각된 빌릿에 대하여 템퍼링을 진행하며, 템퍼링 온도는 440-635℃이고, 담금질 온도 유지 시간은 30-90분이고;
    판 두께는 42mm, 열처리 공정은 820℃ 담금질, 50분 온도 유지, 635℃ 템퍼링, 60분 온도 유지;
    판 두께는 27mm, 열처리 공정은 790℃ 담금질, 35분 온도 유지, 600℃ 템퍼링, 45분 온도 유지;
    판 두께는 50mm, 열처리 공정은 790℃ 담금질, 60분 온도 유지, 560℃ 템퍼링, 90분 온도 유지;
    판 두께는 30mm, 열처리 공정은 850℃ 담금질, 40분 온도 유지, 635℃ 템퍼링, 54분 온도 유지;
    판 두께는 46mm, 열처리 공정은 790℃ 담금질, 60분 온도 유지, 440℃ 템퍼링, 90분 온도 유지;
    판 두께는 18mm, 열처리 공정은 820℃ 담금질, 27분 온도 유지, 520℃ 템퍼링, 40분 온도 유지;
    판 두께는 16mm, 열처리 공정은 850℃ 담금질, 25분 온도 유지, 540℃ 템퍼링, 35분 온도 유지;
    판 두께는 38mm, 열처리 공정은 880℃ 담금질, 40분 온도 유지, 670℃ 템퍼링, 60분 온도 유지;
    판 두께는 22mm, 열처리 공정은 900℃ 담금질, 30분 온도 유지, 635℃ 템퍼링, 40분 온도 유지;
    판 두께는 10mm, 열처리 공정은 930℃ 담금질, 20분 온도 유지, 600℃ 템퍼링, 30분 온도 유지;
    하는 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강의 일강다단 열처리 공정.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020207010336A 2017-10-24 2018-05-25 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정 KR102222958B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710999904.3A CN107805758B (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种高强度优良低温韧性船用钢及其一钢多级热处理工艺
CN201710999904.3 2017-10-24
PCT/CN2018/088338 WO2019080492A1 (zh) 2017-10-24 2018-05-25 一种高强度优良低温韧性船用钢及其一钢多级热处理工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200060414A KR20200060414A (ko) 2020-05-29
KR102222958B1 true KR102222958B1 (ko) 2021-03-05

Family

ID=61585365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207010336A KR102222958B1 (ko) 2017-10-24 2018-05-25 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102222958B1 (ko)
CN (1) CN107805758B (ko)
WO (1) WO2019080492A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805758B (zh) * 2017-10-24 2019-06-04 南京钢铁股份有限公司 一种高强度优良低温韧性船用钢及其一钢多级热处理工艺
CN112430713A (zh) * 2019-08-24 2021-03-02 兰州兰石集团有限公司铸锻分公司 一种适用于低温条件的矿用车架的热处理工艺
CN114453445A (zh) * 2021-12-20 2022-05-10 上海衍衡新材料科技有限公司 一种耐蚀弹性针布钢丝的制备方法及蚀弹性针布钢丝
CN114959511A (zh) * 2022-05-13 2022-08-30 河北普阳钢铁有限公司 一种700MPa级高韧性防爆钢板的制造方法
CN115386692A (zh) * 2022-09-26 2022-11-25 中国第一汽车股份有限公司 一种提升低合金钢硬度的热处理方法
CN115522138A (zh) * 2022-10-27 2022-12-27 神拓科技有限公司 一种高强度盾构机滚刀刀圈的制备工艺
CN116043149B (zh) * 2022-12-16 2024-05-28 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种低膨胀高温合金组炉均质化处理方法
CN115838904A (zh) * 2022-12-20 2023-03-24 衡阳华菱钢管有限公司 850MPa级高强度高韧性无缝钢管的制造方法
CN117165831B (zh) * 2023-11-02 2024-01-30 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 桥梁钢板及其柔性化生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102080190A (zh) * 2011-02-14 2011-06-01 东北大学 一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法
CN102787275A (zh) 2012-08-28 2012-11-21 济钢集团有限公司 一种高强度调质钢板低成本制造方法
CN104532158A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度800MPa级调质高强钢及其生产方法
KR101657828B1 (ko) 2014-12-24 2016-10-04 주식회사 포스코 Pwht 후 인성이 우수한 고강도 압력용기용 강재 및 그 제조방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7608155B2 (en) * 2006-09-27 2009-10-27 Nucor Corporation High strength, hot dip coated, dual phase, steel sheet and method of manufacturing same
JP5509923B2 (ja) * 2010-02-25 2014-06-04 新日鐵住金株式会社 レーザ溶接用またはレーザ・アークハイブリッド溶接用の引張強さが1100MPa以上の高張力鋼板の製造方法
JP2012036475A (ja) * 2010-08-10 2012-02-23 Sanyo Special Steel Co Ltd 水素環境下で長寿命である転動部品や歯車の製造方法
KR20150036798A (ko) * 2012-09-19 2015-04-07 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 저온 인성 및 내부식 마모성이 우수한 내마모 강판
CN106756544B (zh) * 2016-12-12 2019-06-04 南京钢铁股份有限公司 一种超低碳当量大厚度q690d高强钢的生产方法
CN107805758B (zh) * 2017-10-24 2019-06-04 南京钢铁股份有限公司 一种高强度优良低温韧性船用钢及其一钢多级热处理工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102080190A (zh) * 2011-02-14 2011-06-01 东北大学 一种屈服强度700MPa级工程机械用调质钢板及其制备方法
CN102787275A (zh) 2012-08-28 2012-11-21 济钢集团有限公司 一种高强度调质钢板低成本制造方法
CN104532158A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度800MPa级调质高强钢及其生产方法
KR101657828B1 (ko) 2014-12-24 2016-10-04 주식회사 포스코 Pwht 후 인성이 우수한 고강도 압력용기용 강재 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN107805758B (zh) 2019-06-04
KR20200060414A (ko) 2020-05-29
WO2019080492A1 (zh) 2019-05-02
CN107805758A (zh) 2018-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102222958B1 (ko) 저온인성이 우수한 고강도 선박용 철강 및 이의 일강다단 열처리 공정
US10961611B2 (en) High-strength steel with yield strength of 800 MPa and production method therefor
CN102534383B (zh) 高韧性海洋工程用钢板及其制造方法
CN103695803B (zh) 低碳当量低温使用的大厚度齿条钢及其制造方法
CN104264064B (zh) 一种特厚规格q690高强度结构钢板及其制造方法
CN102877007B (zh) 厚度大于等于80mm低裂纹敏感性压力容器用钢板及制备方法
CN104498821B (zh) 汽车用中锰高强钢及其生产方法
CN102400043B (zh) 一种大厚度海洋工程用钢板
CN105506494A (zh) 一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法
CN103352167A (zh) 一种低屈强比高强度桥梁用钢及其制造方法
CN103014541A (zh) 一种690MPa级厚规格海洋工程用钢及其制造方法
CN101338400B (zh) 一种高强度低温用低碳贝氏体钢及其生产工艺
CN101935810B (zh) 屈服强度960MPa以上低成本工艺操作窗口宽的超高强度钢板制造方法
CN106191678A (zh) 用中薄板坯直接轧制的抗拉强度≥1700MPa热成形钢及生产方法
CN103484768A (zh) 一种长度≥30m的高强工程用钢板及生产方法
CN104451436A (zh) 贝氏体-马氏体-奥氏体复相耐磨钢板及制造方法
CN102534376B (zh) 大热输入焊接热影响区低温韧性优异的钢板及其生产方法
CN113737090B (zh) 一种高强韧合金结构钢及其制备方法
CN104313468A (zh) 460MPa级低合金高强度结构用钢板及其生产方法
CN103882294A (zh) 一种节Ni型低温钢板及其制备方法
CN103614630A (zh) 一种高强桥梁用钢及其制备方法
CN103882335B (zh) 一种屈服强度800MPa级热轧高强度钢及其生产方法
CN103882332A (zh) 1100MPa以上级低温回火型高强钢板及其生产方法
CN104561792B (zh) 一种v-n合金化高强钢板及制造方法
CN109487163A (zh) 直接淬火型屈服800MPa级结构钢板及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right