KR102325473B1 - 내진구조물용 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

내진구조물용 강재 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102325473B1
KR102325473B1 KR1020190170858A KR20190170858A KR102325473B1 KR 102325473 B1 KR102325473 B1 KR 102325473B1 KR 1020190170858 A KR1020190170858 A KR 1020190170858A KR 20190170858 A KR20190170858 A KR 20190170858A KR 102325473 B1 KR102325473 B1 KR 102325473B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
earthquake
steel
present
yield
Prior art date
Application number
KR1020190170858A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210078908A (ko
Inventor
양요셉
박용식
장제욱
이만재
Original Assignee
주식회사 포스코
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 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020190170858A priority Critical patent/KR102325473B1/ko
Publication of KR20210078908A publication Critical patent/KR20210078908A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102325473B1 publication Critical patent/KR102325473B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0273—Final recrystallisation annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009—Pearlite

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

본 발명은 내진구조물용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.30~0.50%, Si: 0.5~1.0%, Mn: 0.5~1.0%, V: 0.10~0.30%, P: 0.03% 이하(0%는 제외), S: 0.03% 이하(0%는 제외), Al: 0.005% 이하(0%는 제외), N: 0.009~0.020%, 잔부 Fe 및 기타 불기피한 불순물을 포함하고, 표면으로부터 D/4에서 3D/4까지 영역의 미세조직은 30~40면적%의 페라이트 및 잔부 펄라이트를 포함하는 내진구조물용 강재 및 그 제조방법을 제공한다.
(단, 상기 D는 강재의 직경이며, 단위는 mm임.)

Description

내진구조물용 강재 및 그 제조방법{STEEL MATERIAL FOR EARTHQUAKE-RESISTANT STRUCTURES AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 내진구조물용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
앵커볼트는 기초볼트라 불리며, 건축을 하거나 기계 등을 설치할 때 콘크리트 바닥에 묻어 건축지지대를 고정시키는 구조물이다. 상기 앵커볼트는 형상에 따라 그 제조방법에 차이가 있지만, 통상적으로 선재압연 → 냉각 → 신선 → 전조 또는 봉강압연 → 냉각 → 전조 공정을 거쳐 제조된다. 한편, 국내 건설법과는 다르게 일본의 경우 지진에 대비하여 내진용 앵커볼트 사용을 의무화하고 있으며, 상기 앵커볼트는 내진용으로 사용되기 위하여 인장강도, 항복강도, 항복비, 연신율이 일정 기준을 만족해야 한다.
인장강도 및 항복강도가 일정 기준을 만족해야 하는 이유는 항복비 0.75 이하를 충족시켜야 하기 때문이다. 이는 지진 발생시 건축물이 좌우로 움직이게 되고, 이때 철골 구조물이 소성변형을 하기 때문에, 내진용 앵커볼트는 저항복비를 확보해야 건물에 대한 안정성을 높힐 수 있다. 그러나, 항복비가 너무 낮게 되면 앵커볼트의 경우 체결력 자체가 낮아지게 되기 때문에 제품의 길이 및 두께가 증가되고, 지반깊이 또한 깊어지기 때문에 바람직하지 않다. 연신율 또한 같은 맥락이다.
최근 일본과 같이 지진이 많이 발생하는 곳에서는 공사기간, 경제성 단축 및 수명 향상을 위해 항복선반이 동반된 내진구조물용 앵커볼트의 개발을 요구하고 있다. 앵커볼트에 항복선반이 발생하는 경우, 제품 길이를 줄일 수 있고, 두께 또한 얇게할 수 있어 경제성 측면에서 장점이 있기 때문이다. 도 1은 응력-연신율 그래프의 일례이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 항복선반은 탄성영역을 지난 다음 상부 항복 후 하부 항복에서 불균일한 변형이 일어나는 것으로서 N, C 등의 침입형 원소가 결정립 내 형성된 전위에 고착(pinning)되기 때문에 발생한다.
제품에 항복선반이 요구되는 이유는 지진에 견디는 능력을 향상시킬 수 있기 때문이다. 도 2는 항복선반의 크기에 따른 앵커볼트의 휨 발생 정도를 나타내는 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 항복선반이 클 경우, 지진파가 건물에 도달했을 시, 휨 발생 정도가 커져 지진으로부터 보다 안전할 수 있다.
따라서, 내진용 앵커볼트로 사용되기 위해서는 저항복비를 만족하며, 항복선반을 가져야 할 필요가 있다.
본 발명의 일측면은 내진구조물용 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것으로서, 보다 상세하게는, 저항복비 및 항복선반을 가지는 내진구조물용 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.30~0.50%, Si: 0.5~1.0%, Mn: 0.5~1.0%, V: 0.10~0.30%, P: 0.03% 이하(0%는 제외), S: 0.03% 이하(0%는 제외), Al: 0.005% 이하(0%는 제외), N: 0.009~0.020%, 잔부 Fe 및 기타 불기피한 불순물을 포함하고, 표면으로부터 D/4에서 3D/4까지 영역의 미세조직은 30~40면적%의 페라이트 및 잔부 펄라이트를 포함하는 내진구조물용 강재를 제공한다.
(단, 상기 D는 강재의 직경이며, 단위는 mm임.)
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.30~0.50%, Si: 0.5~1.0%, Mn: 0.5~1.0%, V: 0.10~0.30%, P: 0.03% 이하(0%는 제외), S: 0.03% 이하(0%는 제외), Al: 0.005% 이하(0%는 제외), N: 0.009~0.020%, 잔부 Fe 및 기타 불기피한 불순물을 포함하는 빌렛을 1000~1200℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 빌렛을 출측온도가 950~1100℃가 되도록 사상압연하여 선재를 얻는 단계; 및 상기 선재에 대하여 700~900℃의 영역을 1℃/s 이하의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 내진구조물용 강재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 저항복비 및 항복선반을 가지는 내진구조물용 강재 및 그 제조방법을 제공할 수 있어, 내진 설계가 요구되는 건축구조물에 바람직하게 적용할 수 있으며, 이를 통해, 건축물의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 응력-연신율 그래프의 일례이다.
도 2는 항복선반의 크기에 따른 앵커볼트의 휨 발생 정도를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발명예 2를 광학현미경으로 관찰한 미세조직 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발명예 2와 비교예 1의 응력-연신율 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내진구조물용 강재에 대하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 합금조성에 대하여 설명한다. 다만, 하기 설명되는 합금조성의 단위는 특별한 언급이 없는 한, 중량%로 간주한다.
C: 0.30~0.50%
C는 강도를 확보하기 위한 주요 원소이다. C는 펄라이트를 형성하는 주요 원소이며, 세멘타이트로 존재한다. 상기 C 함량은 0.1% 증가할 때마다 강도가 약 100MPa 증가한다. 상기 C 함량이 0.30% 미만인 경우에는 본 발명이 목표로 하는 강도를 확보할 수 없고, 0.50%를 초과하는 경우에는 펄라이트 분율 증가로 인해 항복점 연신이 발생하지 않거나 항복점 연신 길이가 작아짐에 따라 내진성을 확보하기 곤란할 수 있다. 따라서, 상기 C의 함량은 0.30~0.50%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C 함량의 하한은 0.32%인 것이 보다 바람직하고, 0.34%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.36%인 것이 가장 바람직하다. 상기 C 함량의 상한은 0.48%인 것이 보다 바람직하고, 0.46%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.44%인 것이 가장 바람직하다.
Si: 0.5~1.0%
Si는 페라이트 고용강화 원소로서, 페라이트 내에 고용되지만, 페라이트/세멘타이트 입계에도 편석되는 원소이다. 상기 Si 함량은 0.1% 증가할 때마다 약 14~16MPa의 항복강도가 증가한다. 상기 Si 함량이 0.5% 미만인 경우에는 본 발명이 목표로 하는 강도를 확보하기가 어렵고, 1.0%를 초과하는 경우에는 연성 저하가 발생하고, 스케일 박리가 어려워진다. 따라서, 상기 Si의 함량은 0.5~1.0%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Si 함량의 하한은 0.6%인 것이 보다 바람직하고, 0.7%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.75%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Si 함량의 상한은 0.95%인 것이 보다 바람직하고, 0.9%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.85%인 것이 가장 바람직하다.
Mn: 0.5~1.0%
Mn은 오스테나이트 안정화 원소로서, 탈산 효과가 있으며, 강내 존재하는 S와 결합하여 MnS를 형성시켜 황에 의한 적열취성을 방지하는 역할도 한다. 또한, 강도도 소폭 증가시키지만, 안정적인 소입 확보를 위해 첨가한다. 상기 Mn의 함량이 0.5% 미만인 경우에는 강도 증가효과가 없고, 1.0%를 초과하는 경우에는 저온조직이 형성되는 문제가 있다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.5~1.0%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mn 함량의 하한은 0.6%인 것이 보다 바람직하고, 0.65%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.7%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Mn 함량의 상한은 0.9%인 것이 보다 바람직하고, 0.85%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.8%인 것이 가장 바람직하다.
V: 0.10~0.30%
V는 강중 존재하는 C와 결합하여 미세한 VC 석출물을 형성시킨다. 상기 V의 함량이 0.10% 미만인 경우에는 상기 미세한 VC 석출물에 의한 강도 증가 효과가 적어 본 발명이 목표로 하는 강도 등의 물성 확보가 용이하지 않고, 0.30%를 초과하는 경우에는 조대 VC탄화물이 결정입계에 형성되어 연성 및 인성을 크게 저하시키고, 이로 인해 일축으로 응력인가시 파단을 유발할 가능성이 있다. 따라서, 상기 V의 함량은 0.10~0.30%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 V 함량의 하한은 0.12%인 것이 보다 바람직하고, 0.14%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.16%인 것이 가장 바람직하다. 상기 V 함량의 상한은 0.28%인 것이 보다 바람직하고, 0.26%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.24%인 것이 가장 바람직하다.
P: 0.03% 이하(0%는 제외)
P는 강 중에 불순물로서 포함되며, 그 함량은 작을수록 바람직하나, 너무 극한으로 제한할 경우 제강 공정에서 불순물 제거에 대한 비용이 증가한다. 이에, 본 발명에서는 상기 P의 함량을 0.03% 이하로 관리한다.
S: 0.03% 이하(0%는 제외)
S는 강 중에 불순물로서 포함되며, 그 함량은 작을수록 바람직하나, 너무 극한으로 제한할 경우 제강 공정에서 불순물 제거에 대한 비용이 증가한다. 이에, 본 발명에서는 상기 S의 함량을 0.03% 이하로 관리한다.
Al: 0.005% 이하(0%는 제외)
Al은 O와 강한 반응을 하기 때문에 탈산재로 이용되며, 또한 강중 N과 결합하여 AlN을 형성하고, 이는 결정립을 미세화시키는 역할을 한다. 본 발명에서는 항복점 연신을 형성시키기 위해 고용 N가 있어야 하므로, 이와 결합력이 강한 Al 첨가를 최대한 억제한다. 이에, 본 발명에서는 상기 Al의 함량을 0.005% 이하로 관리한다.
N: 0.009~0.020%
N은 C 처럼 강도를 크게 증가시키는 원소이며, 그 함량이 0.1% 증가할 때마다 강도는 100MPa 증가한다. 그러나, 무엇보다도 중요한 것은 상기 N이 본 발명에서 제안하는 항복선반이 동반된 앵커 볼트를 제조 가능하게 한다는 것이다. 상기 N은 전위에 고착(코트렐 효과(cottrell effect))될 수 있으며, 이때 항복적 연신을 유도한다. 상기 N의 함량이 0.009% 미만일 경우에는 항복선반 길이를 충분히 확보할 수 없고, 0.020%를 초과할 경우에는 질소 버블링 처리로 인하여 성분 제어가 힘들고, 또한, 연주 시 표면 균열 형성을 야기할 수 있다. 따라서, 상기 N의 함량은 0.009~0.020%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 N 함량의 하한은 0.01%인 것이 보다 바람직하고, 0.011%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.012%인 것이 가장 바람직하다. 상기 N 함량의 상한은 0.019%인 것이 보다 바람직하고, 0.018%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.017%인 것이 가장 바람직하다.
본 발명 내진구조물용 강재의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별이 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내진구조물용 강재는 표면으로부터 D/4에서 3D/4까지 영역의 미세조직이 30~40면적%의 페라이트 및 잔부 펄라이트를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 D는 강재의 직경이며, 단위는 mm를 의미한다. 상기 중심부 영역의 미세조직의 페라이트 분율이 30면적% 미만일 경우에는 항복선반이 형성되지 않는 단점이 있으며, 40면적%를 초과할 항복비가 너무 낮아져 제품으로 사용할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내진구조물용 강재는 100nm 이하의 평균 크기를 갖는 VC 석출물이 강재 내에 형성되는 전체 VC 석출물 대비 40면적% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 상기 100nm 이하의 평균 크기를 갖는 VC 석출물의 분율이 전체 VC 석출물 대비 40면적% 미만인 경우에는 높은 강도를 확보하는데 어려운 단점이 있다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 강재는 인장강도: 750MPa 이상, 항복강도: 490MPa 이상, 항복비: 0.75 이하, 연신율: 20% 이상으로서, 우수한 강도, 연신율 및 저항복비를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 강재는 항복점 연신이 변형율 1.0% 이상까지 발생하여 우수한 내진성을 확보할 수 있음에 따라 내진용 앵커볼트 등으로 바람직하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내진구조물용 강재의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 상술한 합금조성을 갖는 빌렛을 1000~1200℃에서 가열한다. 상기 빌렛 가열온도가 1000℃ 미만인 경우에는 조대탄화물이 잔존하게 되는 단점이 있으며, 1200℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립도가 커지기 때문에 선재의 연성이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 상기 빌렛 가열온도는 1000~1200℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 빌렛 가열 온도의 하한은 1030℃인 것이 보다 바람직하고, 1060℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1090℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 빌렛 가열 온도의 상한은 1170℃인 것이 보다 바람직하고, 1140℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1110℃인 것이 가장 바람직하다.
상기 빌렛 가열시, 가열시간은 90~120분일 수 있다. 상기 가열시간이 90분 미만인 경우에는 조대탄화물이 잔존할 수 있으며, 120분을 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화될 수 있다. 따라서, 상기 가열시간은 90~120분인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 가열시간은 90~120분인 것이 바람직하다. 상기 빌렛 가열시간의 하한은 95분인 것이 보다 바람직하고, 98분인 것이 보다 더 바람직하며, 100분인 것이 가장 바람직하다. 상기 빌렛 가열시간의 상한은 115분인 것이 보다 바람직하고, 112분인 것이 보다 더 바람직하며, 110분인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 가열된 빌렛을 출측온도가 950~1100℃가 되도록 사상압연하여 선재를 얻는다. 상기 사상압연시 출측온도가 950℃ 미만인 경우에는 압연 부하에 의해 압연설비의 교체주기가 증가하는 단점이 있으며, 1100℃를 초과하는 경우에는 조대 결정립이 형성되는 단점이 있다. 따라서, 상기 열간압연 온도는 950~1100℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 압연온도의 하한은 970℃인 것이 보다 바람직하고, 990℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1010℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 열간압연 온도의 상한은 1080℃인 것이 보다 바람직하고, 1070℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1060℃인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 선재에 대하여 700~900℃의 영역을 1℃/s 이하의 냉각속도로 냉각한다. 상기 700~900℃의 온도 범위는 미세한 VC 석출물이 활발히 석출되는 구간이다. 따라서, 본 발명에서는 상기 700~900℃의 영역을 1℃/s 이하의 냉각속도로 냉각함으로써 미세 석출물을 안정적으로 형성하는 효과를 얻을 수 있다. 만일, 상기 냉각속도가 1℃/s를 초과하는 경우에는 미세석출물 확보에 어려움 존재 단점이 있다. 상기 냉각속도는 0.9℃/s 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.8℃/s 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.7℃/s 이하인 것이 가장 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 상기 냉각 공정 이후의 냉각 속도에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
(실시예)
하기 표 1에 기재된 합금조성을 가지며, 160×160mm2의 크기를 갖는 빌렛을 준비한 뒤, 상기 빌렛을 1180℃에서 100분간 가열하고, 이후, 마무리 압연하여 선재를 제조하였다. 이 때, 마무리 압연 출측온도는 980℃였다. 이후, 상기 선재에 대하여 700~900℃의 영역을 냉각속도로 냉각한 뒤, 공냉하였다. 이와 같이 제조된 선재에 대하여 미세조직, 전체 석출물 대비 100nm 이하의 평균 크기를 갖는 VC 석출물의 분율 및 기계적 물성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이 때, 상기 미세조직은 광학현미경을 이용하여 ×200배 시야에서 촬영, 총 10장을 확보한 후 결정립이 원형임을 가정, 평균값을 이용하여 측정하였고, 상기 VC 석출물 분율은 레플리카 석출물 추출법을 이용하여 시험편을 제작, 투과전자현미경을 통해 임의의 500nm2 영역을 측정하였다. 항복강도, 인장강도, 항복점 연신 등의 기계적 물성은 인장 시험을 통해 측정하였다.
구분 합금조성(중량%)
C Si Mn P S Al V N
비교예1 0.2 0.72 0.89 0.008 0.009 0.005 0 0.01
비교예2 0.4 0.73 0.9 0.01 0.011 0.003 0 0.011
비교예3 0.6 0.72 0.92 0.01 0.009 0.004 0 0.008
비교예4 0.4 0.71 0.91 0.01 0.009 0.004 0.07 0.011
발명예1 0.4 0.71 0.91 0.01 0.009 0.004 0.1 0.01
발명예2 0.4 0.71 0.91 0.01 0.009 0.004 0.15 0.012
발명예3 0.4 0.73 0.91 0.011 0.01 0.004 0.29 0.009
비교예5 0.4 0.72 0.89 0.011 0.011 0.004 0.42 0.01
비교예6 0.4 0.71 0.89 0.011 0.01 0.005 0 0.004
발명예4 0.4 0.69 0.89 0.01 0.009 0.005 0.15 0.015
비교예7 0.41 0.72 0.9 0.011 0.01 0.004 0 0.021
비교예8 0.41 0.72 0.9 0.011 0.009 0.02 0.15 0.011
구분 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 항복비 연신율
(%)		 항복점 연신
발생 여부		 항복점 연신시 최대 연신율
(%)		 미세조직
(면적%)		 전체 석출물 대비 100nm 이하의 평균 크기를 갖는 VC석출물 분율
(면적%)
비교예1 319 539 0.59 36.6 발생 1.00 54%F-P 0
비교예2 421 735 0.57 27.1 발생 1.10 32%F-P 0
비교예3 438 796 0.55 23.8 미발생 0 18%F-P 0
비교예4 475 732 0.65 26.7 발생 1.20 33%F-P 29
발명예1 490 760 0.64 26.4 발생 1.10 35%F-P 41
발명예2 518 790 0.66 25.2 발생 1.30 34%F-P 48
발명예3 571 872 0.65 24.2 발생 1.00 37%F-P 53
비교예5 인장시험 중 파단
비교예6 396 707 0.56 29.1 발생 0.30 34%F-P 0
발명예4 585 869 0.67 25.1 발생 1.30 35%F-P 55
비교예7 390 720 0.54 15.2 발생 0.10 38%F-P 0
비교예8 490 769 0.64 25.2 발생 0.40 31%F-P 22
F: 페라이트, P: 펄라이트
상기 표 1 및 2를 통해 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 합금조성과 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 4의 경우에는 본 발명의 미세조직을 만족하고 있을 뿐만 아니라, 기계적 물성이 우수함을 알 수 있고, 특히, 항복점 연신이 1% 이상까지 발생하였음을 확인할 수 있다.
비교예 1 내지 3은 V 미첨가에 의한 VC 석출물이 형성되지 않았으며, 이로 인해 본 발명이 얻고자 하는 강도를 확보하지 못하였음을 알 수 있다. 특히, 비교예 1은 본 발명의 C 함량 범위 미만인 경우로서, 본 발명이 목표로 하는 강도를 확보할 수 없었으며, 비교예 3의 경우에는 본 발명의 C 함량 범위를 초과함에 따라 항복점 연신이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
비교예 4의 경우에는 본 발명이 제안하는 V 함량 범위 미만인 경우로서, VC 석출물에 의한 강도 증가 효과가 적어 본 발명이 목표로 하는 강도를 확보할 수 없었으며, 비교예 5의 경우에는 본 발명이 제안하는 V 함량 범위를 초과함에 따라 인장시험 중 파단이 일어난 것을 확인할 수 있다.
비교예 6의 경우에는 본 발명이 제안하는 N 함량 범위 미만인 경우로서, 항복점 연신은 나타나나, 항복점 연신 길이가 짧은 것을 확인할 수 있다. 비교예 7은 본 발명이 제안하는 N 함량 범위를 초과하는 경우로서, 이 역시 항복점 연신은 나타나나, 항복점 연신 길이가 짧은 것을 확인할 수 있다.
비교예 8의 경우에는 본 발명이 제안하는 Al 함량 범위를 초과하는 경우로서, 항복점 연신은 나타나나, 항복점 연신 길이가 짧은 것을 확인할 수 있다.
도 3은 발명예 2를 광학현미경으로 관찰한 미세조직 사진이다. 도 3을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예 2의 경우에는 적정 분율의 페라이트와 펄라이트가 형성되어 있을을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발명예 2와 비교예 1의 응력-연신율 그래프이다. 도 4를 통해 알 수 있듯이, 발명예 2의 경우에는 비교예 1에 비하여 항복강도, 항복강도 및 연신율이 우수하였을 뿐만 아니라, 항복점 연신이 발생하였음을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 중량%로, C: 0.30~0.50%, Si: 0.5~1.0%, Mn: 0.5~1.0%, V: 0.10~0.30%, P: 0.03% 이하(0%는 제외), S: 0.03% 이하(0%는 제외), Al: 0.005% 이하(0%는 제외), N: 0.009~0.020%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
    표면으로부터 D/4에서 3D/4까지 영역의 미세조직은 30~40면적%의 페라이트 및 잔부 펄라이트를 포함하며,
    100nm 이하의 평균 크기를 갖는 VC 석출물이 전체 VC 석출물 대비 40면적% 이상 포함되고,
    연신율이 20% 이상인 내진구조물용 강재.
    (단, 상기 D는 강재의 직경이며, 단위는 mm임.)
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강재는 인장강도: 750MPa 이상, 항복강도: 490MPa 이상, 항복비: 0.75 이하인 내진구조물용 강재.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 강재는 항복점 연신이 연신율 1.0% 이상까지 발생하는 내진구조물용 강재.
  5. 중량%로, C: 0.30~0.50%, Si: 0.5~1.0%, Mn: 0.5~1.0%, V: 0.10~0.30%, P: 0.03% 이하(0%는 제외), S: 0.03% 이하(0%는 제외), Al: 0.005% 이하(0%는 제외), N: 0.009~0.020%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 빌렛을 1000~1200℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 빌렛을 출측온도가 950~1100℃가 되도록 사상압연하여 선재를 얻는 단계; 및
    상기 선재에 대하여 700~900℃의 영역을 1℃/s 이하의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하고,
    상기 가열시, 가열시간은 90~120분인 내진구조물용 강재의 제조방법.
  6. 삭제
KR1020190170858A 2019-12-19 2019-12-19 내진구조물용 강재 및 그 제조방법 KR102325473B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190170858A KR102325473B1 (ko) 2019-12-19 2019-12-19 내진구조물용 강재 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190170858A KR102325473B1 (ko) 2019-12-19 2019-12-19 내진구조물용 강재 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210078908A KR20210078908A (ko) 2021-06-29
KR102325473B1 true KR102325473B1 (ko) 2021-11-15

Family

ID=76626812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190170858A KR102325473B1 (ko) 2019-12-19 2019-12-19 내진구조물용 강재 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102325473B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003147482A (ja) 2001-11-14 2003-05-21 Nippon Steel Corp 非調質高強度・高靭性鍛造品およびその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09111340A (ja) * 1995-08-11 1997-04-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度低降伏比鉄筋用鋼材及びその製造方法
KR101205144B1 (ko) * 2010-06-28 2012-11-26 현대제철 주식회사 건축구조용 ｈ형강 및 그 제조방법
KR20130035433A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 주식회사 포스코 저항복비 건축용 강재
KR101555160B1 (ko) * 2013-04-30 2015-09-22 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 비조질 강재

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003147482A (ja) 2001-11-14 2003-05-21 Nippon Steel Corp 非調質高強度・高靭性鍛造品およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210078908A (ko) 2021-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101271974B1 (ko) 극저온 인성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법
KR20160078927A (ko) 취성균열전파 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법
KR20160078928A (ko) 취성균열전파 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법
KR102325473B1 (ko) 내진구조물용 강재 및 그 제조방법
KR101726074B1 (ko) 템퍼 취성 저항성이 우수한 고탄소 열연강판 및 그 제조 방법
KR101568511B1 (ko) 강도와 연성이 우수한 열처리 경화형 강판 및 그 제조방법
KR102173920B1 (ko) 항복비와 균일연신율이 우수한 항복강도 700 MPa급 철근 및 그 제조 방법
KR101461729B1 (ko) 강도 및 연성이 우수한 보론 첨가 고탄소강 및 이의 제조방법
KR101382754B1 (ko) 충격특성이 우수한 고인 열연강재 및 그의 제조방법
KR101736590B1 (ko) 고강도 비조질 선재 및 그 제조방법
KR101446136B1 (ko) 냉간단조성이 우수한 강재의 제조방법
KR101917436B1 (ko) 내식성이 우수한 고강도 강선 및 이의 제조방법
KR102181788B1 (ko) 고강도 내진용 중탄소강 및 그 제조방법
KR102531584B1 (ko) 내마모성이 우수한 열연강판, qt 처리된 열연강판 및 그들의 제조방법
KR101676128B1 (ko) 강도와 연성이 우수한 열처리 경화형 강판 및 그 제조방법
KR20200075456A (ko) 고탄소 보론강 강재 및 그 제조방법
KR101560901B1 (ko) 저온인성이 우수한 냉간압조용 선재 및 그 제조방법
KR101328338B1 (ko) 신선용 선재 및 열처리재와 고강도 강선
KR102043511B1 (ko) 열처리 경화형 고탄소 강판 및 그 제조방법
KR102376475B1 (ko) 콘크리트 보강 내진용 강 선재 및 이의 제조방법
KR102448753B1 (ko) 절삭성 및 충격인성이 향상된 중탄소 비조질 선재 및 그 제조방법
KR101676130B1 (ko) 고강도 고연성 선재 및 그 제조 방법
KR102255829B1 (ko) 충격인성이 우수한 제진 댐퍼용 강재 및 이의 제조방법
KR101560877B1 (ko) 충격인성이 우수한 중탄소 선재 및 그 제조방법
KR102327928B1 (ko) 고온연화저항성이 우수한 강재 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant