KR102289071B1

KR102289071B1 - 후강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102289071B1
Application number: KR1020197033951A
Authority: KR
Inventors: 요시코 다케우치; 가츠유키 이치미야; 가즈쿠니 하세
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2021-08-11
Also published as: JPWO2018216665A1; US11299798B2; EP3633057A4; US20200115782A1; EP3633057B1; JP6477993B1; EP3633057A1; CN110651059B; CN110651059A; KR20190142358A; WO2018216665A1

Abstract

다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판을 제공한다. 특정 성분으로 이루어지고, 하기 (1) 식으로 정의되는 Ceq 가 0.45 ％ 이하, 또한, 하기 (2) 식으로 정의되는 Pcm 이 0.22 ％ 이하인 성분 조성을 갖고, 판 두께 중심에 있어서의 평균 유효 결정립경이 20 ㎛ 이하, 원 상당 직경이 200 ㎛ 이상인 포러시티의, 1 ㎟ 당 개수가 0.1 개/㎟ 이하인, 후강판.
Ceq (％) ＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5 … (1)
Pcm (％) ＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B] … (2)

Description

후강판 및 그 제조 방법 {STEEL PLATE AND METHOD OF PRODUCING SAME}

본 발명은, 후강판에 관한 것이고, 특히, CGHAZ 와 SC/ICHAZ 경계의 어느 것을 절결 위치로 한 CTOD 시험에 있어서도 우수한 특성을 나타내고, 선박이나 해양구조물, 라인 파이프, 압력 용기 등에 바람직하게 사용할 수 있는 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 상기 후강판의 제조 방법에 관한 것이다.

지금까지 강의 인성 평가에는 주로 샤르피 시험이 이용되어 왔다. 그러나, 최근에는 파괴 저항을 보다 고정밀도로 평가하는 방법으로서, 균열 개구 변위 시험 (Crack Tip Opening Displacement Test, 이하, 「CTOD 시험」이라고 한다) 이, 구조물에 사용되는 후강판을 대상으로 이용되는 경우가 많다.

CTOD 시험은, 인성 평가부에 피로 예균열을 도입한 시험편을 저온에서 굽힘 시험하고, 파괴 직전의 균열의 개구량 (소성 변형량) 을 측정하여 취성 파괴의 발생 저항을 평가하는 것이다.

후강판을 구조물에 적용하는 경우의 용접으로는, 다층 용접이 통상 이용된다. 다층 용접의 용접열 영향부 (이하, 「다층 용접 HAZ」라고 한다) 에는, 선행의 용접 패스에 의해 조대한 조직이 된 용접선 근방의 영역 (CGHAZ : Coarse Grain Heat Affected Zone) 이, 다음 층의 용접 패스에 의해 페라이트 ＋ 오스테나이트의 2 상역으로 재가열되어, 조대한 기지 조직 중에 도상 (島狀) 마텐자이트 (MA : Martensite-Austenite Constituent) 조직이 혼재되어 현저하게 인성이 낮아진 영역 (ICCGHAZ : Inter-Critically reheated Coarse Grain Heat Affected Zone) 이 포함되는 것이 알려져 있다.

조인트 CTOD 시험은 기본적으로 판 전체 두께로 시험하는 것이기 때문에, 다층 용접 HAZ 를 대상으로 하는 경우, 피로 예균열을 도입하는 평가 영역에는 ICCGHAZ 조직이 포함된다. 한편, 조인트 CTOD 시험에 의해 얻어지는 조인트 CTOD 특성은, 평가 영역에서 가장 취화가 되는 영역의 인성에 지배되기 때문에, 다층 용접 HAZ 의 조인트 CTOD 특성은, CGHAZ 조직뿐만 아니라 ICCGHAZ 조직의 인성도 반영된다. 이 때문에, 다층 용접 HAZ 의 조인트 CTOD 특성을 향상시키기 위해서는 ICCGHAZ 조직의 인성 향상이 필요하다.

종래, 용접열 영향부 (HAZ) 의 인성 향상 기술로서, TiN 의 미세 분산에 의한 CGHAZ 의 오스테나이트립 조대화의 억제나, TiN 의 페라이트 변태핵으로서의 이용이 이루어져 왔다.

또, REM (희토류 금속) 을 첨가하여 생성된 REM 계 산황화물의 분산에 의한 오스테나이트립의 입성장 억제, Ca 를 첨가하여 생성된 Ca 계 산황화물의 분산에 의한 오스테나이트립의 입성장 억제, BN 의 페라이트핵 생성능과 산화물 분산을 조합하는 기술도 이용되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 에서는, REM 과 TiN 입자에 의한 HAZ 의 오스테나이트 조직의 조대화 억제 기술이 제안되어 있다. 또, 특허문헌 3 에서는, CaS 이용에 의한 HAZ 인성 향상 기술과 열간 압연에 의한 모재 인성 향상 기술이 제안되어 있다.

또, ICCGHAZ 의 인성 저하 대책으로서, 저 C, 저 Si 화함으로써 MA 의 생성을 억제하고, 추가로 Cu 를 첨가함으로써 모재 강도를 높이는 기술 (예를 들어, 특허문헌 4) 이 제안되어 있다. 특허문헌 5 에는, 대 (大) 입열 용접열 영향부에 있어서 BN 을 페라이트 변태핵으로서 이용하고, HAZ 조직을 미세화하고, HAZ 인성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

또, 최근 요구되기 시작한 특성으로서 극저온역에 있어서의 조인트 CTOD 특성이 있다. 예를 들어, 특허문헌 6 에서는, 비금속 개재물의 저감과 경도를 제어하기 위해 성분 범위를 규정함으로써, -60 ℃ 에 있어서의 조인트 CTOD 특성을 확보하는 기술이 제안되어 있다. 또, 특허문헌 7 에서는, Ti 산화물을 미세하게 분산시켜 핵으로 함으로써 용접열 영향부의 조직을 미세하게 하고, -80 ℃ 에 있어서의 CTOD 특성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

일본 특허공보 평03-053367호 일본 공개특허공보 소60-184663호 일본 공개특허공보 2012-184500호 일본 공개특허공보 평05-186823호 일본 공개특허공보 소61-253344호 일본 특허공보 제4700769호 일본 특허공보 제5201301호

조인트 CTOD 특성을 규정하고 있는 규격 (예를 들어, API (American Petroleum Institute) 규격 RP (Recommended Practice)-2Z) 에 있어서의 CTOD 사양 온도는, 통상적으로 -10 ℃ 이다. 한편, 최근의 에너지 수요의 증가에 대응하여 새로운 자원을 확보하기 위해, 해양 구조물 등의 건조 지역이 지금까지 자원 채굴을 실시할 수 없었던 한랭역으로 시프트되고 있다. 이 때문에, API 규격이 정하는 CTOD 사양 온도보다 저온의 CTOD 사양 온도 (이하, 「특별 저온 CTOD 사양」이라고도 한다) 에 대응할 수 있는 강재의 요구가 증가하고 있다.

발명자의 검토에 의하면, 특허문헌 1 ∼ 6 에 기재되어 있는 바와 같은 종래의 기술로는, 최근 요구되고 있는 특별 저온 CTOD 사양용의 다층 용접 조인트에 요구되는 조인트 CTOD 특성을 충분히 만족시킬 수는 없었다.

예를 들어, 특허문헌 1, 2 에서 제안되어 있는 REM 과 TiN 입자에 의한 HAZ 의 오스테나이트 조직의 조대화 억제 기술은, 용접시에 고온에 이르는 본드부에서는 TiN 이 용해되어 버리기 때문에, 오스테나이트립의 입성장 억제에 대해 충분한 효과를 발휘할 수 없다.

한편, REM 계 산황화물이나 Ca 계 산황화물은 오스테나이트립 성장 억제에는 유효하다. 그러나, HAZ 의 오스테나이트립 조대화 억제에 의한 인성 향상의 효과만으로는 상기의 저온 사양 온도에서의 조인트 CTOD 특성을 만족시킬 수는 없다.

또, BN 의 페라이트핵 생성능은, 대입열 용접이고 용접열 영향부의 냉각 속도가 느리고, HAZ 가 페라이트 주체가 되는 조직의 경우에는 유효하였다. 그러나, 후강판의 경우, 모재에 함유되는 합금 성분량이 비교적 높아지는 한편으로, 다층 용접은 입열량이 비교적 작기 때문에, HAZ 조직이 베이나이트 주체가 되고, BN 의 효과가 얻어지지 않는다.

또, 특허문헌 3 에서 제안되어 있는 기술에 의하면, 통상 사양 온도 (-10 ℃) 에서의 조인트 CTOD 특성을 만족할 수 있다. 그러나, 상기의 저온 사양 온도에서의 조인트 CTOD 특성에 대해서는 검토되어 있지 않다.

특허문헌 4 에 있어서도 마찬가지로, 상기의 저온 사양 온도에서의 조인트 CTOD 특성에 대해서는 검토되어 있지 않고, 모재 성분 조성의 저감에 의한 ICCGHAZ 인성의 향상만으로는 특별 저온 CTOD 사양을 만족할 수는 없을 것으로 생각된다. 또, ICCGHAZ 의 인성을 향상시키기 위해 모재의 합금 원소 함유량을 저감시키는 것은, 모재의 특성을 저해하는 경우가 있기 때문에, 해양 구조물 등에 사용되는 후강판에는 적용하기 어렵다.

특허문헌 5 에서 제안되어 있는 기술은, 대입열 용접의 경우와 같이 용접열 영향부에 있어서의 냉각 속도가 느리고, HAZ 가 페라이트 주체의 조직이 되는 경우에는 효과를 발휘한다. 그러나, 후강판의 경우, 모재에 함유되는 합금 성분의 양이 비교적 많고, 또, 다층 용접에서는 입열량이 비교적 작다. 그 때문에, 후강판의 다층 용접에 있어서는, HAZ 조직이 베이나이트 주체가 되고, 상기 효과가 얻어지지 않는다.

한편, 특허문헌 6 및 7 에서 제안되어 있는 기술은 저온역에서의 조인트 CTOD 특성을 만족시키기 위해 제안된 기술이기 때문에 유효할 것으로 생각되지만, 그 효과를 발휘하기 위해 필요시되는 P_CTOD 치를 만족시키는 성분을 얻는 것이 매우 어렵다.

이와 같이, 후강판의 다층 용접열 영향부에서, CGHAZ 와 ICCGHAZ 의 인성을 안정적으로 향상시키는 기술이 확립되어 있다고는 말하기 어렵고, CGHAZ 나 ICCGHAZ 가 혼재하는 본드부를 절결 위치로 하는 조인트 CTOD 특성을 향상시키는 것은 곤란하였다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 본 발명은, 상기 후강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, CTOD 특성을 향상시키는 수법에 대해 다시 재고하기로 하였다.

취성 파괴를 억제하는 방법으로는, 주로 다음의 (1) ∼ (4) 를 들 수 있다.

(1) 강판 내에 존재하는 결함의 저감.

(2) 성분의 농화 등에 의해 경화된 상 (相) 의 저감.

(3) 조대한 개재물의 저감.

(4) 유효 결정립의 미세화.

상기 (1) ∼ (4) 의 각각에 대해 검토를 실시하여 얻은 지견에 대해, 이하, 설명한다.

(1) 강판 내의 결함에 대해서는, 슬래브 제조 과정에서 발생한 포러시티 (기공) 가 압연시에 완전히 압착되지 않고 잔존해 버리고, 그곳으로부터 파괴가 발생하는 것이 생각된다. 검토 결과, 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 이상이라는 고온역에서, 1 패스당 평균 압하율이 10 ％ 이상으로의 압연을, 당해 온도역에 있어서의 누적 압하율이 20 ％ 이상이 되도록 압연을 실시하는 것이, 확실하게 포러시티를 저감시키는 데에 유효한 것을 알아냈다.

(2) 성분의 농화에 의해 발생해 버리는 경화상을 저감시키기 위해서는, 특히 농화되기 쉬운 C 나 P 의 함유량을 엄밀하게 관리하는 것이 유효한 것을 알아냈다. 또, 첨가하는 합금 원소의 양이 많으면 농화가 일어나기 쉬워진다. 그래서, 탄소 당량 Ceq 및 용접 균열 감수성 지수 Pcm 을 특정 범위로 제어함으로써, 다층 용접 HAZ 의 기지 조직의 인성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.

(3) 통상, 슬래브의 판 두께 중심의 원소 편석부에는, 합금 원소가 농화됨으로써 조대한 개재물이 저밀도로 분산되어 버린다는 문제가 있다. 그러나, 판 두께 중심 온도가 1050 ℃ 미만 950 ℃ 이상에 있어서 누적 압하율이 30 ％ 이상인 압연을 실시함으로써, 판 두께 중심에 가해지는 변형을 증가시켜, 조대 개재물을 신장, 분단시켜, 미세한 개재물을 고밀도로 분산시킬 수 있는 것을 알아냈다. 그 결과, 개재물에 의한 HAZ 인성 향상 효과를 확보할 수 있음과 함께, 특별 CTOD 사양에도 대응 가능한 양호한 CTOD 특성을 실현할 수 있다.

(4) BS 규격 (British Standards) EN10225 (2009) 나 API 규격 RP-2Z (2005) 에서 요구되는, 용접시의 모재의 변태 영역/미변태 영역의 경계인 SC/ICHAZ (Sub-Critically reheated HAZ/Inter-Critically reheated HAZ) 경계의 조인트 CTOD 특성에 대해서도 검토를 실시하였다. 그 결과, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 특성에 대해서는 모재 인성이 지배적이 되기 때문에, SC/ICHAZ 경계에서 시험 온도 -60 ℃ 에 있어서의 조인트 CTOD 특성을 만족시키기 위해서는, 모재 마이크로 조직의 유효 결정립경을 20 ㎛ 이하로 하여, 결정립 미세화에 의해 모재 인성을 향상시킬 필요가 있는 것을 알아냈다.

본 발명은, 이상의 지견에 입각하고, 추가로 검토를 더해 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.01 ∼ 0.07 ％,

Si : 0.5 ％ 이하,

Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％,

P : 0.01 ％ 이하,

S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％,

Al : 0.030 ％ 이하,

Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％,

Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％,

N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％,

O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％, 및

Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％ 를 함유하고,

잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

하기 (1) 식으로 정의되는 Ceq 가 0.45 ％ 이하, 또한,

하기 (2) 식으로 정의되는 Pcm 이 0.22 ％ 이하인 성분 조성을 갖고,

판 두께 중심에 있어서의 평균 유효 결정립경이 20 ㎛ 이하이고,

원 상당 직경이 200 ㎛ 이상인 포러시티의, 1 ㎟ 당 개수가 0.1 개/㎟ 이하인, 후강판.

Ceq (％) ＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5 … (1)

Pcm (％) ＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B] … (2)

(단, 상기 (1) 및 (2) 식에 있어서의 괄호는, 괄호 내의 원소의 함유량 (질량％) 을 나타내고, 당해 원소가 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다)

2. 상기 성분 조성이, 추가로, 질량％ 로,

Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％,

Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％,

Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％,

Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％,

V : 0.01 ∼ 0.10 ％,

W : 0.01 ∼ 0.50 ％,

B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％,

REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％, 및

Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％ 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상을 함유하는, 상기 1 에 기재된 후강판.

3. 상기 1 또는 2 에 기재된 성분 조성을 갖는 강편을 1050 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열하고,

가열된 상기 강편을 열간 압연하여 열연 강판으로 하고,

상기 열연 강판을, 판 두께 중심 온도가 700 ∼ 550 ℃ 사이에 있어서의 평균 냉각 속도가 3 ∼ 50 ℃/sec 가 되는 조건에서, 600 ℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각시키는, 후강판의 제조 방법으로서,

상기 열간 압연이,

(1) 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 이상에 있어서의, 1 패스당 평균 압하율 : 10 ％ 이상으로의, 누적 압하율 20 ％ 이상의 압연,

(2) 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 미만 950 ℃ 이상에 있어서의, 누적 압하율 : 30 ％ 이상의 압연, 및

(3) 판 두께 중심 온도 : 950 ℃ 미만에 있어서의, 1 패스당 평균 압하율 : 8 ％ 이상으로의, 누적 압하율 : 60 ％ 이상의 압연으로 이루어지는, 후강판의 제조 방법.

4. 추가로, 상기 냉각 후, 700 ℃ 이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실시하는, 상기 3 에 기재된 후강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수한 후강판을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 다층 용접 조인트 CTOD 특성이 우수하다란, 절결 위치 CGHAZ (본드) 및 SC/ICHAZ 의 각각에 있어서, 시험 온도 -60 ℃ 에서, 균열 개구 변위량 (δ) 이 0.30 mm 이상인 것으로 한다.

이하, 본 발명의 각 구성 요건의 한정 이유에 대해 설명한다.

[성분 조성]

처음으로, 본 발명에 있어서 후강판 및 강편의 성분 조성을 상기 범위로 한정하는 이유를 설명한다. 또한, 성분 조성에 관한 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미하는 것으로 한다.

C : 0.01 ∼ 0.07 ％

C 는, 강의 강도를 향상시키는 원소로, 0.01 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, C 를 과잉으로 함유하면, C 가 농화된 부분의 경도가 높아지고 조인트 CTOD 특성이 저하된다. 그러나, C 함유량이 0.07 ％ 이하이면, C 가 농화되어도 조인트 CTOD 특성이 저하되지 않는다. 그 때문에, C 함유량은 0.07 ％ 이하, 바람직하게는 0.05 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.45 ％ 이하로 한다.

Si : 0.5 ％ 이하

Si 는, 불순물로서 불가피적으로 함유되는 원소이고, 또, 강도를 향상시키는 작용을 가지고 있다. 그러나, 0.5 ％ 를 초과하여 Si 를 과잉으로 함유하면 조인트 CTOD 특성이 저하된다. 그 때문에, Si 함유량을 0.5 ％ 이하, 바람직하게는 0.2 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 미만으로 한다. 한편, 조인트 CTOD 특성을 향상시킨다는 관점에서는, Si 함유량은 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, Si 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0 ％ 여도 된다. 그러나, 과도한 저감은 비용의 증가를 초래하기 때문에, Si 함유량은 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％

Mn 은, 강의 ??칭성 향상을 통해 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해, Mn 함유량을 1.0 ％ 이상, 바람직하게는 1.2 ％ 이상으로 한다. 한편, Mn 을 과잉으로 첨가하면 조인트 CTOD 특성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, Mn 함유량을 2.0 ％ 이하, 바람직하게는 1.8 ％ 이하로 한다.

P : 0.01 ％ 이하

P 는, 불순물로서 강 중에 불가피적으로 함유되는 원소로, 강의 인성을 저하시킨다. 그 때문에, P 함유량은 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히 본 발명에 있어서는, 저온에 있어서의 조인트 CTOD 특성을 확보하기 위해 통상보다 엄격하게 P 함유량을 관리할 필요가 있고, 구체적으로는, P 함유량을 0.01 ％ 이하, 바람직하게는 0.080 ％ 이하로 한다. 한편, P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고 0 ％ 여도 되지만, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래한다. 그 때문에, P 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％

S 는, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키는 개재물을 형성하기 위해 필요한 원소이다. 그 때문에, S 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 한다. 한편, 0.0050 ％ 를 초과하는 함유는, 조인트 CTOD 특성을 저하시키기 때문에, S 함유량은 0.0050 ％ 이하, 바람직하게는 0.0045 ％ 이하로 한다.

Al : 0.030 ％ 이하

Al 이 과잉으로 함유되면 조인트 CTOD 특성이 저하된다. 특히, Al 함유량이 0.030 ％ 를 초과하면 저온역에서의 조인트 CTOD 특성이 저하된다. 그 때문에, Al 함유량은 0.030 ％ 이하로 한다. 한편, Al 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고 0 ％ 여도 되지만, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래한다. 그 때문에, Al 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％

Ni 는, 모재와 조인트 양방의 인성을 크게 열화시키지 않고 후강판을 고강도화할 수 있는 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해서는, 0.5 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그 때문에, Ni 함유량은 0.5 ％ 이상으로 한다. 한편, Ni 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면 강도 상승의 효과가 포화됨과 함께, 비용 증가가 문제가 된다. 그 때문에, Ni 함유량은 2.0 ％ 이하, 바람직하게는 1.8 ％ 이하로 한다.

Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％

Ti 는, TiN 으로서 강 중에 석출된다. 석출된 TiN 은, HAZ 에 있어서의 오스테나이트립의 조대화를 억제하는 작용을 가지고 있기 때문에, HAZ 조직이 미세화되고, 인성이 향상된다. 상기 효과를 얻기 위해, Ti 함유량을 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, Ti 함유량이 0.030 ％ 를 초과하면, 고용 Ti 나 조대 TiC 의 석출에 의해, 오히려 용접열 영향부 인성이 저하된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.030 ％ 이하, 바람직하게는 0.025 ％ 이하로 한다.

N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％

N 은, TiN 으로서 강 중에 석출된다. 석출된 TiN 은, HAZ 에 있어서의 오스테나이트립의 조대화를 억제하는 작용을 가지고 있기 때문에, HAZ 조직이 미세화되고, 인성이 향상된다. 상기 효과를 얻기 위해, N 함유량을 0.0015 ％ 이상으로 한다. 한편, N 함유량이 0.0065 ％ 를 초과하면, 오히려 용접열 영향부 인성이 저하된다. 그 때문에, N 함유량은 0.0065 ％ 이하, 바람직하게는 0.0055 ％ 이하로 한다.

O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％

O 는, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키는 개재물을 형성하기 위해 필요한 원소이다. 그 때문에, O 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 한다. 한편, 0.0050 ％ 를 초과하는 함유는, 오히려 조인트 CTOD 특성을 저하시킨다. 그 때문에, O 함유량은 0.0050 ％ 이하, 바람직하게는 0.0045 ％ 이하로 한다.

Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％

Ca 는, 다층 용접 HAZ 의 인성을 향상시키는 개재물을 형성하기 위해 필요한 원소이다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0005 ％ 이상, 바람직하게는 0.0007 ％ 이상으로 한다. 한편, 0.0060 ％ 를 초과하는 함유는, 오히려 조인트 CTOD 특성을 저하시킨다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0060 ％ 이하, 바람직하게는 0.0050 ％ 이하로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서의 후강판의 성분 조성은, 상기 원소와, 잔부의 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 것으로 할 수 있다.

또, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 강도, 인성 조정, 조인트 인성 등의 추가적인 향상을 목적으로 하여, 상기 성분 조성에 더하여, Cu, Cr, Mo, Nb, V, W, B, REM, 및 Mg 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상을, 이하에 나타내는 함유량으로 추가로 임의로 함유할 수 있다.

Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％

Cu 는, 모재, 조인트 인성을 크게 열화시키지 않고 후강판을 고강도화할 수 있는 원소이다. Cu 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Cu 함유량을 0.05 ％ 이상, 바람직하게는 0.1 ％ 이상으로 한다. 한편, Cu 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면, 스케일 바로 아래에 생성되는 Cu 농화층에서 기인하는 강판 균열이 문제가 된다. 그 때문에, Cu 를 첨가하는 경우, Cu 함유량을 2.0 ％ 이하, 바람직하게는 1.5 ％ 이하로 한다.

Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％

Cr 은, 강의 ??칭성 향상을 통해 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. Cr 을 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Cr 함유량을 0.05 ％ 이상으로 한다. 한편, Cr 을 과잉으로 첨가하면 조인트 CTOD 특성이 저하되기 때문에, Cr 을 첨가하는 경우, Cr 함유량을 0.30 ％ 이하로 한다.

Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％

Mo 는, 강의 ??칭성 향상을 통해 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. Mo 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Mo 함유량을 0.05 ％ 이상으로 한다. 한편, Mo 를 과잉으로 첨가하면 조인트 CTOD 특성이 저하되기 때문에, Mo 를 첨가하는 경우, Mo 함유량을 0.30 ％ 이하로 한다.

Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％

Nb 는, 오스테나이트상의 미재결정 온도역을 넓히는 원소이다. 그 때문에, 미재결정역 압연을 효율적으로 실시하고, 미세 조직을 얻기 위해, Nb 의 첨가는 유효하다. Nb 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Nb 함유량을 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, Nb 함유량이 0.035 ％ 를 초과하면 조인트 CTOD 특성이 저하되기 때문에, Nb 를 첨가하는 경우, Nb 함유량을 0.035 ％ 이하로 한다.

V : 0.01 ∼ 0.10 ％

V 는, 모재의 강도를 향상시키는 원소로, 0.01 ％ 이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 그 때문에, V 를 첨가하는 경우, V 함유량을 0.01 ％ 이상, 바람직하게는 0.02 ％ 이상으로 한다. 한편, V 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 HAZ 인성이 저하되기 때문에, V 를 첨가하는 경우, V 함유량을 0.10 ％ 이하, 바람직하게는 0.05 ％ 이하로 한다.

W : 0.01 ∼ 0.50 ％

W 는, 모재의 강도를 향상시키는 원소로, 0.01 ％ 이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 그 때문에, W 를 첨가하는 경우, W 함유량을 0.01 ％ 이상, 바람직하게는 0.05 ％ 이상으로 한다. 한편, W 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면 HAZ 인성이 저하되기 때문에, W 를 첨가하는 경우, W 함유량을 0.50 ％ 이하, 바람직하게는 0.35 ％ 이하로 한다.

B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％

B 는, 극미량의 함유로 ??칭성을 향상시키고, 그로 인해 강판의 강도를 향상 시킬 수 있는 원소이다. B 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해, B 함유량을 0.0005 ％ 이상으로 한다. 한편, B 함유량이 0.0020 ％ 를 초과하면 HAZ 인성이 저하되기 때문에, B 를 첨가하는 경우, B 함유량을 0.0020 ％ 이하로 한다.

REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％

REM (희토류 금속) 은, 산황화물계 개재물을 형성함으로써 HAZ 의 오스테나이트립 성장을 억제하고, HAZ 인성을 향상시킨다. REM 을 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해, REM 함유량을 0.0020 ％ 이상으로 한다. 한편, REM 함유량이 0.0200 ％ 를 초과하면, 모재 인성 및 HAZ 인성이 오히려 저하된다. 그 때문에, REM 을 첨가하는 경우, REM 함유량을 0.0200 ％ 이하로 한다.

Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％

Mg 는, 산화물계 개재물을 형성함으로써 용접열 영향부에 있어서 오스테나이트립의 성장을 억제하고, 용접열 영향부 인성을 개선하는 원소이다. Mg 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해, Mg 함유량을 0.0002 ％ 이상으로 한다. 한편, Mg 함유량이 0.0060 ％ 를 초과하면 첨가 효과가 포화되고, 함유량에 걸맞는 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, Mg 를 첨가하는 경우, Mg 함유량을 0.0060 ％ 이하로 한다.

상기 후강판 및 강편의 성분 조성은, 추가로 이하에 서술하는 조건을 만족시킬 필요가 있다.

Ceq : 0.45 ％ 이하

하기 (1) 식으로 정의되는 탄소 당량 Ceq 가 증가하면, HAZ 조직 중의 도상 마텐자이트나 베이나이트와 같은 인성이 열등한 조직량이 증가하고, 그 결과, HAZ 인성이 열화된다. Ceq 가 0.45 ％ 보다 크면, HAZ 의 기지 조직 자체의 인성 열화로 인해, 개재물에 의한 HAZ 인성 향상 기술을 이용해도 필요한 조인트 CTOD 특성을 만족시킬 수 없다. 그 때문에, Ceq 를 0.45 ％ 이하로 한다. 한편, Ceq 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.25 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.30 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Pcm : 0.22 ％ 이하

하기 (2) 식으로 정의되는 용접 균열 감수성 지수 Pcm 이 증가하면, HAZ 조직 중의 도상 마텐자이트나 베이나이트 등 인성이 열등한 조직이 증가하고, 그 결과, HAZ 인성이 열화된다. Pcm 이 0.22 ％ 를 초과하면, HAZ 의 기지 조직 자체의 인성 열화로 인해, 필요한 조인트 CTOD 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, Pcm 을 0.22 ％ 이하로 한다. 한편, Pcm 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.10 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.12 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 (1) 및 (2) 식에 있어서의 괄호는, 괄호 내에 나타낸 원소의 함유량 (질량％) 을 나타내고, 당해 원소가 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다.

[평균 유효 결정립경]

평균 유효 결정립경 : 20 ㎛ 이하

본 발명에서는, 후강판의 판 두께 중심에 있어서의 마이크로 조직의 평균 유효 결정립경을 20 ㎛ 이하로 한다. 편석이 존재하기 쉬운 판 두께 중심의 결정립을 상기와 같이 미세화하여 모재 인성을 향상시킴으로써, SC/ICHAZ 경계의 조인트 CTOD 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, 평균 유효 결정립경은 작을수록 유리해지기 때문에, 그 하한은 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로는 1 ㎛ 정도가 하한이 된다. 여기서 「유효 결정립경」이란, 인접하는 결정립과의 방위차가 15°이상인 대각 (大角) 입계로 둘러싸인 결정립의 원 상당 직경으로서 정의된다. 또, 상기 판 두께 중심에 있어서의 평균 유효 결정립경은, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.

[포러시티의 개수 밀도]

포러시티의 개수 밀도 : 0.1 개/㎟ 이하

상기 서술한 바와 같이, 강판 내에 포러시티가 잔존하고 있으면 파괴 기점이 되기 때문에, CTOD 특성이 악화된다. 특히, 원 상당 직경이 200 ㎛ 이상인 포러시티의, 1 ㎟ 당 개수 (이하, 간단히 「포러시티의 개수 밀도」라고 한다) 가 0.1 개/㎟ 를 초과하면, CTOD 시험에 있어서의 균열 개구 변위량 (δ) 이 불충분한 값이 될 가능성이 극단적으로 높아진다. 그 때문에, 상기 포러시티의 개수 밀도를 0.1 개/㎟ 이하로 하는 것이 중요하다. 또한, 여기서 포러시티의 개수 밀도란, 후강판의 판 폭 방향에 평행한 단면 (압연 방향에 수직인 단면) 에 있어서의, 전체 두께 × 전체 폭에서의 평균 개수 밀도를 가리키는 것으로 한다. 상기 포러시티의 개수 밀도는, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.

[판 두께]

본 발명에 있어서의 「후강판」이란, 본 기술 분야에 있어서의 통상의 정의에 따라, 두께 6 mm 이상의 강판을 가리키는 것으로 한다. 상기 후강판의 판 두께는, 20 mm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 mm 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 판 두께의 상한은 특별히 한정되지 않고 임의의 두께로 할 수 있지만, 100 mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

[제조 방법]

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 후강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 후강판은, 상기 성분 조성을 갖는 강편을, 상기 서술한 조건에서 열간 압연하고, 이어서 냉각시킴으로써 제조할 수 있다. 상기 냉각 후, 추가로 임의로 템퍼링 처리를 실시할 수도 있다.

이하, 상기 각 공정에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 온도는, 특별히 언급하지 않는 한 판 두께 중심 온도로 한다. 또한, 상기 판 두께 중심 온도는, 후술하는 실시예와 같이 실측할 수도 있지만, 실제의 제조 라인 등에 있어서는, 방사 온도계로 측정한 강판 표면 온도로부터 전열 계산에 의해 구해도 된다.

[강편]

강편으로는, 상기 서술한 성분 조성을 갖는 것이면, 임의의 것을 사용할 수 있다. 상기 강편은, 예를 들어, 연속 주조에 의해 제조할 수 있다.

가열 온도 : 1050 ∼ 1200 ℃

열간 압연에 앞서, 상기 강편을 1050 ℃ 이상 1200 ℃ 이하의 가열 온도까지 가열한다. 상기 가열 온도가 1050 ℃ 보다 낮으면, 후술하는 열간 압연의 조건을 만족시킬 수 없고, 충분한 효과가 얻어지지 않는다. 그 때문에, 상기 가열 온도를 1050 ℃ 이상, 바람직하게는 1070 ℃ 이상으로 한다. 한편, 상기 가열 온도가 1200 ℃ 보다 높으면, 오스테나이트립이 조대해져 열간 압연 후에 원하는 세립 조직이 얻어지지 않게 된다. 그 때문에, 상기 가열 온도를 1200 ℃ 이하, 바람직하게는 1170 ℃ 이하로 한다.

[열간 압연]

이어서, 가열된 상기 강편을 열간 압연하여 열연 강판으로 한다. 그 때, 재결정 온도역과 미재결정 온도역 양자에 있어서의 압연 조건을 제어하는 것이 중요하다. 구체적으로는, 상기 열간 압연은 하기 (1) ∼ (3) 의 3 단계로 이루어진다 :

(3) 판 두께 중심 온도 : 950 ℃ 미만에 있어서의, 1 패스당 평균 압하율 : 8 ％ 이상으로의, 누적 압하율 : 60 ％ 이상의 압연.

상기 열간 압연에 있어서는, 상기 (1) ∼ (3) 의 압연을 순차적으로 실시하면 된다. 이하, 상기 각 단계에 있어서의 압연 조건의 한정 이유를 설명한다. 또한, 상기 각 온도역에 있어서의 누적 압하율은, 당해 온도역 내에서의 압하율의 누적치를 가리키는 것으로 한다.

(1) 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 이상

먼저, 상기 강편은, 재결정 온도역 중 고온역인 1050 ℃ 이상의 온도역에 있어서 압연된다. 또한, 강편의 가열 온도가 1200 ℃ 이하이기 때문에, 열간 압연에 있어서의 판 두께 중심 온도도 1200 ℃ 이하가 된다. 이 온도역에 있어서의 압연 조건은, 1 패스당 평균 압하율 : 10 ％ 이상, 누적 압하율 : 20 ％ 이상으로 한다. 이로써, 잔존하고 있었을 경우에 파괴의 기점이 될 수 있는 포러시티를 크게 저감시킬 수 있다. 이 온도역에 있어서의 1 패스당 평균 압하율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 30 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 25 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 이 온도역에 있어서의 누적 압하율의 상한도 특별히 한정되지 않지만, 80 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 70 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

(2) 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 미만 950 ℃ 이상

다음으로, 1050 ℃ 미만 950 ℃ 이상의 온도역에서의 압연이 실시된다. 이 온도역에 있어서의 압연 조건은, 누적 압하율 : 30 ％ 이상으로 한다. 이 온도역에서 압연을 실시하는 목적은, 재결정에 의해 그 후의 조직을 미세하게 함과 함께, 조대한 개재물을 미세화·분산시키기 위함이다. 950 ℃ 미만에서의 압연에서는 재결정이 일어나기 어려워져, 오스테나이트립의 미세화가 불충분해지기 때문에, 950 ℃ 이상에서 압연할 필요가 있다. 이 온도역에 있어서의 누적 압하율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 70 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 60 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

(3) 판 두께 중심 온도 : 950 ℃ 미만

이어서, 미재결정 온도역에 해당하는 950 ℃ 미만에 있어서 압연을 실시한다. 이 온도역에 있어서의 압연 조건은, 1 패스당 평균 압하율 : 8 ％ 이상, 누적 압하율 : 60 ％ 이상으로 한다. 본 발명에 있어서의 강은, 950 ℃ 미만에서의 압연에서는 재결정이 일어나기 어렵다. 그 때문에, 압연에 의해 도입된 변형은 재결정에 소비되지 않고 축적되어, 이후의 냉각 공정에 있어서의 변태핵으로서 기능한다. 그 결과, 최종적으로 얻어지는 후강판의 조직을 미세화할 수 있다. 이 온도역에 있어서의 누적 압하율이 60 ％ 미만이면, 강판 전체의 결정립 미세화 효과가 불충분해진다. 또, 이 온도역에 있어서의 1 패스당 평균 압하율이 8 ％ 미만이면, 판 두께 중앙부에 충분한 압하가 가해지지 않아, 특히 판 두께 중앙부의 결정립 미세화 효과가 불충분해진다. 그 때문에, 상기 조건을 만족시키지 않는 경우, 판 두께 방향의 위치에 따른 특성의 불균일성이 보다 현저해져 버린다. 이 온도역에 있어서의 1 패스당 평균 압하율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 25 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 20 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 이 온도역에 있어서의 누적 압하율의 상한도 특별히 한정되지 않지만, 90 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 80 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

[냉각]

상기 열간 압연 종료 후, 얻어진 열연 강판을 냉각시킨다. 상기 냉각은, 이하에 서술하는 조건을 만족하는 한, 임의의 방법으로 실시할 수 있고, 예를 들어, 수랭에 의해 실시할 수 있다.

평균 냉각 속도 : 3 ∼ 50 ℃/sec

상기 냉각에 있어서, 판 두께 중심 온도가 700 ∼ 550 ℃ 사이에 있어서의 평균 냉각 속도 (이하, 간단히 「평균 냉각 속도」라고 한다) 를 3 ∼ 50 ℃/sec 로 한다. 상기 평균 냉각 속도가 3 ℃/sec 미만이면, 모재 조직에 조대한 페라이트상이 생기기 때문에 SC/ICHAZ 의 CTOD 특성이 열화된다. 한편, 상기 평균 냉각 속도가 50 ℃/sec 보다 크면, 모재 강도의 증가에 의해 SC/ICHAZ 의 CTOD 특성이 열화된다.

냉각 정지 온도 : 600 ℃ 이하

상기 냉각에서는, 상기 열연 강판을, 판 두께 중심 온도로 600 ℃ 이하의 냉각 정지 온도가 될 때까지 냉각시킨다. 상기 냉각 정지 온도가 600 ℃ 보다 높으면, 냉각에 의한 변태 강화가 불충분해지고, 모재 강도가 부족하다. 한편, 냉각 정지 온도의 하한은 특별히 한정되지 않고, 임의의 온도까지 냉각시킬 수 있지만, 통상은, 실온 또는 냉각에 사용하는 물의 온도를 냉각 정지 온도의 하한으로 하면 된다.

[템퍼링 처리]

냉각 정지 후, 추가로 임의로 템퍼링 처리를 실시할 수 있다. 템퍼링 처리에 의해, 모재의 강도를 저하시키고, 인성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그 때, 템퍼링 온도가 700 ℃ 보다 높으면, 조대 페라이트상이 생성되고, SCHAZ 의 인성이 열화된다. 그 때문에, 템퍼링 온도는 700 ℃ 이하로 한다. 또한, 템퍼링 온도는 650 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 템퍼링 온도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 300 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

실시예

다음으로, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는, 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것으로, 본 발명은, 그 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

표 1 에 나타내는 성분 조성의 강편을 사용하여, 표 2 에 나타내는 제조 조건에서 후강판을 제조하였다. 또한, 열간 압연시에는, 압연되는 강재의 길이 방향, 폭 방향, 및 판 두께 방향의 중심 위치에 열전쌍을 장착하고, 판 두께 중심 온도를 실측하였다.

얻어진 후강판의 각각에 대해, 평균 유효 결정립경, 포러시티의 개수 밀도, 및 항복 강도를 이하의 방법으로 측정하였다.

[평균 유효 결정립경]

얻어진 강판으로부터, 그 강판의 길이 방향, 폭 방향, 및 판 두께 방향에 있어서의 중심이 측정 위치가 되도록 샘플을 채취하였다. 이어서, 상기 샘플의 표면을 경면 연마한 후, 하기의 조건에서 EBSP 해석을 실시하였다. 얻어진 결정 방위 맵으로부터, 인접하는 결정립과의 방위차가 15°이상인 대각 입계로 둘러싸인 조직의 원 상당 직경을 구하고, 하기 해석 영역에 있어서의 원 상당 직경의 평균치를 평균 유효 결정립경으로 하였다.

(EBSP 조건)

·해석 영역 : 판 두께 중심의 1 mm × 1 mm 영역

·스텝 사이즈 : 0.4 ㎛

[포러시티의 개수 밀도]

강판 내부의 결함의 검출에는, 비파괴로 검사할 수 있기 때문에 초음파 탐상이 사용되는 경우가 많지만, 정확하게 결함부의 상태를 확인하기 위해 직접 관찰을 실시하여, 포러시티의 개수 밀도를 측정하였다. 먼저, 압연재의 판 폭 방향에 대해 평행하게 관찰용의 샘플을 1 ∼ 2 단면 채취하고, 경면 연마 마무리로 하였다. 이어서, 제작한 샘플을 광학 현미경으로 관찰하여 사진을 촬영하고, 얻어진 사진을 화상 해석하여, 존재하는 포러시티 개개의 원 상당 직경을 구하였다. 입경이 200 ㎛ 이상인 포러시티의 수를 측정 면적 (판 두께 × 판 폭) 으로 나눔으로써, 원 상당 직경이 200 ㎛ 이상인 포러시티의, 1 ㎟ 당 개수를 구하였다.

[항복 강도]

EN10002-1 에 따라 인장 시험을 실시하고, 후강판의 판 두께 (t) 의 1/4 위치에 있어서의 항복 강도 (YS) 를 구하였다. 상기 인장 시험에는, 판 두께의 1/4 위치로부터 판 폭 방향으로 평행이 되도록 채취한, 평행부 직경 14 mm, 평행 부 길이 70 mm 의 환봉 인장 시험편을 사용하였다. 상기 인장 시험에 있어서 상항복점이 나타난 경우에는 상항복 응력을 항복 강도로 하였다. 또, 상항복점이 나타나지 않은 경우에는 0.2 ％ 내력을 항복 강도로 하였다.

다음으로, 상기 후강판의 각각을 사용하여 다층 쌓기 용접 조인트를 제조하였다. 얻어진 다층 쌓기 용접 조인트의 각각에 대해 조인트 CTOD 시험을 실시하고, CGHAZ 에 있어서의 균열 개구 변위량 및 SC/ICHAZ 에 있어서의 균열 개구 변위량을 측정하였다. 다층 쌓기 용접 조인트의 제조 조건과, 조인트 CTOD 시험의 조건을 이하에 설명한다.

[다층 쌓기 용접 조인트]

후강판의 상기 다층 쌓기 용접 조인트는, K 형 개선 (開先) (일단이 직선 형상, 타단이 절곡 형상인 개선), 입열량 5.0 kJ/mm 의 서브머지 아크 용접 (다층 용접) 에 의해 제조하였다.

[조인트 CTOD 시험]

조인트 CTOD 시험은, BS 규격 EN10225 (2009) 에 준거하여 실시하고, 시험 온도 -60 ℃ 에 있어서의 균열 개구 변위량 [CTOD 치 (δ)] 을 평가하였다. 상기 조인트 CTOD 시험에는, 단면이 t × t (t 는 판 두께) 의 정방형인 시험편을 사용하였다.

상기 조인트 CTOD 시험에서는, 절결 위치를 K 개선의 직선 형상측의 CGHAZ 로 한 시험과, SC/ICHAZ 경계로 한 시험을 실시하고, CGHAZ 의 δ 와 SC/ICHAZ 경계의 δ 를, 각각 측정하였다. 또한, 후강판의 각각에 대해, 절결 위치마다 3 개의 시험편을 사용하여 시험을 실시하고, 측정치의 평균치를 δ 로 하였다.

상기 시험 후, 시험편 파면에서, 피로 예균열의 선단이 EN10225 (2009) 에서 규정하는 CGHAZ 와, SC/ICHAZ 경계의 각각에 있는 것을 확인하였다. 또한, 다층 용접의 조인트 CTOD 시험의 경우, 절결 위치가 CGHAZ 여도, 일정량의 ICCGHAZ 가 포함되기 때문에, 시험 결과에는, CGHAZ 와 ICCGHAZ 양방의 인성이 반영된다.

표 2 에 측정 결과를 병기하였다. 본 발명의 조건을 만족시키는 후강판 (발명예) 은, CGHAZ 의 CTOD 치와 SC/ICHAZ 경계의 CTOD 치의 양자가 0.30 mm 이상으로 우수한 조인트 CTOD 특성을 구비하고 있었다. 이에 반해, 본 발명의 조건을 만족시키지 않는 후강판 (비교예) 은, CGHAZ 의 CTOD 치와 SC/ICHAZ 경계의 CTOD 치의 일방 또는 양방이 0.30 mm 미만으로, 발명예에 비해 조인트 CTOD 특성이 열등하였다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.01 ∼ 0.07 ％,
Si : 0.5 ％ 이하,
Mn : 1.0 ∼ 2.0 ％,
P : 0.01 ％ 이하,
S : 0.0005 ∼ 0.0050 ％,
Al : 0.030 ％ 이하,
Ni : 0.5 ∼ 2.0 ％,
Ti : 0.005 ∼ 0.030 ％,
N : 0.0015 ∼ 0.0065 ％,
O : 0.0010 ∼ 0.0050 ％, 및
Ca : 0.0005 ∼ 0.0060 ％ 를 함유하고,
잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
하기 (1) 식으로 정의되는 Ceq 가 0.45 ％ 이하, 또한,
하기 (2) 식으로 정의되는 Pcm 이 0.22 ％ 이하인 성분 조성을 갖고,
판 두께 중심에 있어서의 평균 유효 결정립경이 20 ㎛ 이하이고,
원 상당 직경이 200 ㎛ 이상인 포러시티의, 1 ㎟ 당 개수가 0.1 개/㎟ 이하인, 후강판.
Ceq (％) ＝ [C] ＋ [Mn]/6 ＋ ([Cu] ＋ [Ni])/15 ＋ ([Cr] ＋ [Mo] ＋ [V])/5 … (1)
Pcm (％) ＝ [C] ＋ [Si]/30 ＋ ([Mn] ＋ [Cu] ＋ [Cr])/20 ＋ [Ni]/60 ＋ [Mo]/15 ＋ [V]/10 ＋ 5[B] … (2)
(단, 상기 (1) 및 (2) 식에 있어서의 괄호는, 괄호 내의 원소의 함유량 (질량％) 을 나타내고, 당해 원소가 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다)
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로, 질량％ 로,
Cu : 0.05 ∼ 2.0 ％,
Cr : 0.05 ∼ 0.30 ％,
Mo : 0.05 ∼ 0.30 ％,
Nb : 0.005 ∼ 0.035 ％,
V : 0.01 ∼ 0.10 ％,
W : 0.01 ∼ 0.50 ％,
B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％,
REM : 0.0020 ∼ 0.0200 ％, 및
Mg : 0.0002 ∼ 0.0060 ％ 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상을 함유하는, 후강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강편을 1050 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 가열하고,
가열된 상기 강편을 열간 압연하여 열연 강판으로 하고,
상기 열연 강판을, 판 두께 중심 온도가 700 ∼ 550 ℃ 사이에 있어서의 평균 냉각 속도가 3 ∼ 50 ℃/sec 가 되는 조건에서, 600 ℃ 이하의 냉각 정지 온도까지 냉각시키는, 후강판의 제조 방법으로서,
상기 열간 압연이,
(1) 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 이상에 있어서의, 1 패스당 평균 압하율 : 10 ％ 이상으로의, 누적 압하율 20 ％ 이상의 압연,
(2) 판 두께 중심 온도 : 1050 ℃ 미만 950 ℃ 이상에 있어서의, 누적 압하율 : 30 ％ 이상의 압연, 및
(3) 판 두께 중심 온도 : 950 ℃ 미만에 있어서의, 1 패스당 평균 압하율 : 8 ％ 이상으로의, 누적 압하율 : 60 ％ 이상의 압연으로 이루어지는, 후강판의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
추가로, 상기 냉각 후, 700 ℃ 이하의 온도에서 템퍼링 처리를 실시하는, 후강판의 제조 방법.