KR20090092312A - 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법

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KR20090092312A
KR20090092312A KR1020097014126A KR20097014126A KR20090092312A KR 20090092312 A KR20090092312 A KR 20090092312A KR 1020097014126 A KR1020097014126 A KR 1020097014126A KR 20097014126 A KR20097014126 A KR 20097014126A KR 20090092312 A KR20090092312 A KR 20090092312A
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신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
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Abstract

선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업 효율 향상을 위해서, 가열 속도를 증가시켜 가열 시간을 단축한 조건으로, 굽힘 변형량이 큰 후강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 후강판은, 질량%로, C: 0.01% ~ 0.08%, P: ≤0.05%, S: ≤0.05%, Al: 0.002% ~ 0.1%, N: 0.001% ~ 0.008%를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물에 의해서 화학 성분이 구성된 강판으로, 미세 조직이 무가공의 페라이트 상이 면적율로 90% 이상, 상기 페라이트 상의 평균 결정립경이 15㎛ ~ 45㎛이고, 페라이트립 내에 원 상당경 0.5㎛ 이하의 세멘타이트 입자가 개수 밀도로 100000개/㎟ 이상 존재하고, 실온에서의 항복 강도가 235MPa 이상, 400℃에서의 항복 강도가 180MPa 이하, O℃에서의 샤피 평균 흡수 에너지가 100J 이상이다.

Description

선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법{STEEL PLATE EXCELLENT IN BENDING WORKABILITY BY LINEAR HEATING AND METHOD OF PRODUCTION OF SAME}
본 발명은, 조선, 건축, 교량, 해양 구조물 등의 용접강 구조물 분야 중, 특히 조선 분야에서 널리 이용되는 강판의 선상(線狀) 가열에 의한 변형·성형 작업, 즉 가스 버너에 의해 강판의 표면 또는 이면을 선상 가열하고, 이어서 이 가열부를 수랭하고 강판을 굽힘 변형시키는 강판의 열가공 작업에 있어서, 변형량이 크고, 작업 효율을 향상시키는 것이 가능한 후강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
조선 분야에서의 선각(船殼) 등의 선박 구조체는, 항해 중의 수류(水流) 저항을 줄이기 위해서 외면이 연속적인 매끄러운 곡률면으로 할 필요가 있다. 이를 위하여, 주로 두께 10mm ~ 30mm의 후강판을 미리 소정 형상으로 굽힘 가공한 후, 강판의 단면끼리 용접하여 연속적인 매끄러운 곡률면을 가지는 용접 구조체로 하고 있다.
이러한 강판의 굽힘 가공은, 선박 구조체의 부위에 따라서 복잡하고 미묘한 곡률로 가공할 필요가 있기 때문에, 단순하고 획일적인 프레스 가공만으로는 대처할 수 없다. 따라서, 통상적으로 개략적인 프레스 가공을 실시한 후, 선상 가열에 의한 굽힘 가공, 즉 가스 버너 등을 이용하여 강판을 선상으로 국소 가열하고, 가열 직후에 수랭을 실시하는 방법을 이용하고 있다.
이 선상 가열에 의한 굽힘 가공은, 소정 형상으로 하기 위해서 장시간을 필요로 하므로, 조선 공정의 병목 현상의 하나이며 비용 증가의 요인이 되고 있다. 따라서, 작업 효율 향상에 기여하는 강판이 요망되고 있다.
선상 가열에 의한 강판의 열 변형은, 가열부가 열 팽창 후에 냉각에 의해 수축할 때에, 그 주위의 비가열 영역으로부터의 구속에 의해 강판의 가열부가 항복되고 소성 변형되는 현상이다. 따라서, 강판의 항복 강도가 영향을 미치고, 그 항복 강도를 제어하여 선상 가열에 의한 변형량을 높이는 것을 목표로 한 강판에 관한 기술이 다수 제안되어 있다.
이러한 기술은, 고온에서의 항복 강도를 증가시킨 강판에 관한 기술, 고온에서의 항복 강도를 저감시킨 강판에 관한 기술, 실온에서의 항복 강도를 저감시킨 강판에 관한 기술로 대별된다.
고온에서의 항복 강도를 증가시킨 강판에 관한 기술로는, 일본 공개특허 평7－138715호 공보에 기재된 기술이 있다. 일본 공개특허 평7－138715호 공보에 기재된 기술은, Nb, Mo 등을 복합 첨가하고 적절한 열간 압연 조건을 실시하여, 선상 가열 작업의 열 이력 중에 Nb, Mo 함유 탄질화물을 석출시킴으로써, 고온에서의 항복 강도를 증가시킨 강판에 관한 것이다.
고온에서의 항복 강도를 저감시킨 강판에 관한 기술로는, 일본 공개특허 제2007－563489호 공보에 기재된 기술이 있다. 일본 공개특허 제2007－56348호 공보에 기재된 기술은, 미세 조직 중에 가공 또는 변태 변형에 의해 전위가 도입된 페라이트 상을 20% ~ 95% 함유하고, 500℃에서의 항복 응력을 실온에서의 항복 응력의 0.75배 이하, 600℃에서의 항복 응력을 실온의 항복 응력의 0.5배 이하로 하여, 고온에서의 항복 강도를 저감시킨 강판에 관한 것이다. 또한, 전위가 도입된 페라이트 상으로 하기 위해서, 강판 제조 공정으로서 2상 영역 압연 또는 2상 영역으로부터의 가속 냉각이 필요하다.
실온에서의 항복 강도를 저감시킨 강판에 관한 기술로는, 일본 공개특허 제2006－205181호 공보에 기재된 기술이 있다. 일본 공개특허 제2006－205181호 공보에 기재된 기술은, 페라이트 분율이 20% 이상인 강판을, 시효가 발생하지 않는 온도에서 압하율 0.1% 이상 0.5% 이하로 압하 교정함으로써, 실온의 항복 강도를 저감시킨 강판에 관한 것이다.
강판의 선상 가열에 의한 굽힘 가공에 있어서, 통상적으로 선상 가열부의 최고 도달 온도가 높아질수록 변형량이 커지는 경향에 있다. 이는 선상 가열부의 최고 도달 온도가 증가함에 의해 열 팽창 및 수축하는 영역이 넓어지기 때문이다.
그러나, 선상 가열부의 최고 도달 온도를 높게 하기 위해서는, 가열 시간을 길게 하여야 하고, 굽힘 가공을 실시할 때의 작업 효율은 저하하게 된다.
또한, 선상 가열부의 최고 도달 온도가 낮은 조건에서는, 굽힘 변형량이 큰 강판이 필요하다. 이러한 조건에서는, 일본 공개특허 제2007－56348호 공보 또는 일본 공개특허 제2006－205181호 공보에 기재된 바와 같이 강판의 항복 강도를 낮게 하는 것이 선상 가열에 의한 굽힘 변형량을 크게 함에 있어서 유리하게 된다.
이는, 저온 가열의 경우, 항복 응력이 낮은 강판이, 가열부가 열 팽창하였을 때에, 비가열부로부터의 구속에 의해 용이하게 항복됨으로써, 역(逆)변형량이 작아지는 것에 기인하고 있다.
그 후의 냉각의 열 수축에 의한 변형량은 항복 강도에 거의 의존하지 않기 때문에, 역변형량이 작은 항복 강도가 낮은 강판이, 최종적인 변형량은 증가한다.
반대로, 항복 응력이 높은 강판에서는, 가열부가 항복되기 어렵고 변형에 필요로 하는 응력이 높아지기 때문에, 열 팽창에 의한 역변형량이 증가함으로써, 최종적인 변형량은 작아진다.
따라서, 일본 공개특허 평7－138715호 공보에 기재된 기술은, 강판의 고온에서의 항복 강도를 증가시키는 기술이므로, 선상 가열부의 최고 도달 온도가 낮은 조건에서, 굽힘 변형량이 큰 강판으로는 부적합하다.
또한, 일본 공개특허 제2007－56348호 공보에 기재된 기술은, 500℃, 600℃에서의 항복 강도를 감소시키는 데 있어서는 유익한 기술이지만, 전위가 도입된 페라이트 상을 활용하고 있으므로, 500℃보다 저온측에서 가열 시간이 단축되는 선상 가열 조건에서는 전위의 회복은 일어나기 어렵고 전위 강화가 잔존하기 때문에, 고온에서의 항복 강도를 충분히 감소시키는 기술이라고는 할 수 없다.
또한, 전위가 도입된 페라이트 상에서는, 전위가 도입되어 있지 않은 페라이트 상과의 계면이 취성 파괴의 기점이 되기 쉽고, 인성이 저하하는 요인이 된다. 그와 더불어, 2상 영역 압연에 의해서 전위가 도입된 페라이트 상으로 하였을 경우, 집합 조직의 발달에 의해서 세퍼레이션이 용이하게 발생하므로, 샤피 파면 천이 온도는 저하할 수 있어도, 샤피 평균 흡수 에너지를 상승시키는 것은 곤란하다.
또한, 강판의 이방성도 증가함으로써, 굽힘 변형량에도 이방성이 나타나고, 선상 가열에 의해 매끄러운 곡률면이 되도록 가공하는 것이 곤란해진다.
또한, 일본 공개특허 제2006－205181호 공보에 기재된 기술은, 압하 교정에 의해 도입된 가동(可動) 전위에 의해서, 실온에서의 항복 응력을 저하시킬 수 있지만, 저온 영역으로 가열되면 고용 탄소의 전위로의 고착이나 전위에 탄화물의 석출 등에 의한 이른바 시효 경화에 의해서, 저온의 항복 강도를 충분히 저하시키는 기술이라고는 할 수 없다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것이다. 그 목적은, 선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업 효율 향상을 위하여, 가열 시간을 단축하고, 선상 가열부의 낮은 최고 도달 온도에서도 굽힘 변형량이 큰 후강판(주로 두께 10mm ~ 30mm)을 얻는 것이다. 이를 위하여, 저온에서의 항복 강도를 저감시킨 후강판 및 그 제조 방법, 더욱이 조선용 강으로서의 항복 강도와 인성을 충분히 겸비하고 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해서 예의 검토의 결과에 의해 이루어진 것이며, 그 수단으로 하는 바는 이하와 같다.
(1) 질량%로,
C: 0.01% ~ 0.08%,
P: ≤0.05%,
S: ≤0.05%,
Al: 0.002% ~ 0.1%,
N: 0.001% ~ 0.008%
를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물에 의해 화학 성분이 구성된 강판으로, 미세 조직이 무가공(無加工)의 페라이트 상이 면적율로 90% 이상, 그 페라이트 상의 평균 결정립경이 15㎛ ~ 45㎛이고, 페라이트립 내에 원 상당경(圓相當徑) 0.5㎛ 이하의 세멘타이트 입자가 개수 밀도로 100000개/㎟ 이상 존재하고, 실온에서의 항복 강도가 235MPa 이상, 400℃에서의 항복 강도가 180MPa 이하, O℃에서의 샤피 평균 흡수 에너지가 100J 이상인 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판.
(2) 상기 (1)에 있어서,
질량%로,
Si: 0.05% ~ 0.5%,
Mn: 0.05% ~ 0.5%,
Cu: 0.05% ~ 0.5%,
Ni: 0.05% ~ 0.3%,
Cr: 0.05% ~ 0.3%,
Mo: 0.005% ~ 0.1%,
Nb: 0.005% ~ 0.01%,
V: 0.005 ~ 0.02%,
Ti: 0.005% ~ 0.02%,
B: 0.0005% ~ 0.003%
중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 또한 함유하고, Ceq가 0.20 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판.
단, Ceq=C+Si/24+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
여기서, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V: 각 원소의 함유량(질량%)
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서,
질량%로,
Ca: 0.0003% ~ 0.005%,
Mg: 0.0003% ~ 0.005%,
REM: 0.0003% ~ 0.005%
중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판.
(4) 상기 (1) ~ (3) 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 가지는 강편을 1000℃ ~ 1300℃로 가열하고, Ar3 변태점 이상의 오스테나이트 단상(單相) 영역에서 누적 압하율 30% 이상의 압연을 행하여 제품 판 두께로 한 후, 750℃ 이상으로부터 판 두께 평균으로 5℃/s ~ 50℃/s의 냉각 속도로 400℃ 미만의 온도까지 가속 냉각을 실시하는 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판의 제조 방법.
(5) 상기 (4)에 있어서, 상기 가속 냉각을 종료한 후, 300℃ 이상 400℃ 미만에서 템퍼링하는 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판의 제조 방법.
여기서, 본 발명에 있어서의 무가공의 페라이트 상이란, Ar3 변태점 이하의 2상 영역 압연에 의한 압연 가공이 실시되지 않은 페라이트 상을 의미한다.
또한, 실온이란, JIS Z 2241의 "금속재료 인장 시험 방법"으로 정해져 있는 시험 온도 범위인 10℃ ~ 35℃의 온도 범위로 한다.
본 발명에 의해 다음의 효과를 얻을 수 있다.
우선, 주로 조선용 강판으로서의 항복 강도와 인성을 충분히 겸비하고, 최고 도달 온도가 낮은 조건에서 굽힘 변형량을 증가시킬 수 있으므로, 선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 이는 조선의 공기(工期) 단축, 비용 저감, 에너지 소비 저감에 따른 환경 부하 저감 등을 가능하게 하여, 산업상 기여하는 바가 지극히 크다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
일반적으로 선박용 용접 구조체의 제조에 이용되는 후강판(이하 간단히 강판이라고 칭하기도 함)의 선상 가열에 의한 굽힘 가공은, 전술한 바와 같이, 가스 버너 등의 가열원을 이용하여 강판의 표면 또는 이면의 소정 영역을 선상으로 국부 가열하고, 이 가열 영역이 열 팽창한 후 냉각에 의해 수축할 때에, 그 주위의 비가열 영역으로부터의 구속에 의해 강판이 소성 변형되는 것에 의해, 목적으로 하는 가공 형상으로 강판을 가공하는 것이다.
이와 같이 선상 가열에 의한 굽힘 가공은, 강판의 소성 변형을 이용하므로, 강판의 항복 강도가 변형량에 큰 영향을 미친다. 특히 선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업의 효율화를 위해서, 선상 가열 시의 가열 온도를 낮게 하는 조건, 구체적으로는 최고 도달 온도를 400℃ ~ 600℃의 저온으로 하는 조건에 대해서는, 굽힘 변형량은 400℃에서의 항복 강도와 양호한 상관 관계가 있고, 400℃에서의 항복 강도가 낮아지면, 굽힘 변형량이 증대하는 것을 밝혀내었다.
이 선상 가열시의 최고 도달 온도를 400℃ ~ 600℃으로 한 이유는, 400℃ 미만에서는 열 팽창과 수축량이 적고 굽힘 변형량이 부족하므로, 소정의 형상으로 할 때까지의 선상 가열의 회수가 증가함에 의해 가공 시간을 필요로 하기 때문이다. 즉, 가열 시간이 짧아도 오히려 작업 효율은 저하하기 때문이다. 또한, 600℃를 초과하면 가열 시간이 길어지고 가공 시간이 증가하여, 작업 효율이 저하하기 때문이다.
다음으로 강판의 실온 및 400℃에서의 항복 강도와 O℃에서의 샤피 평균 흡수 에너지를 한정한 이유를 설명한다.
실온에서의 항복 강도의 하한을 235MPa로 한 이유는, 좌굴, 소성 변형, 피로 파괴 등을 방지하기 위해서, 최저한 필요한 조선 구조용 강으로서의 항복 강도가 235MPa이기 때문이다.
그러나, 355MPa를 초과하면, 후술하는 400℃에서의 항복 강도를 저하시키는 것이 용이하지 않기 때문에, 상한은 355MPa로 하는 것이 바람직하다.
선상 가열 작업을 효율적으로 실시하기 위해서는, 전술한 바와 같이, 최고 도달 온도가 400℃ ~ 600℃로 저온의 조건으로 실시하는 것이 필요하게 된다. 이러한 조건하에서 굽힘 변형량을 크게 하기 위해서는, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 할 필요가 있고, 이를 상한으로 하였다. 온도의 편차 등을 고려하면, 400℃에서의 항복 강도는 160MPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 400℃에서의 항복 강도는 낮을수록, 굽힘 변형량은 증대하지만, 80MPa 미만에서는 실온의 항복 강도를 확보하는 것이 용이하지 않기 때문에, 하한은 80MPa로 하는 것이 바람직하다.
또한, O℃에서의 샤피 평균 흡수 에너지를 100J 이상으로 한 이유는, 100J 미만에서는 취성 파괴의 위험성이 증가하므로, 이를 방지하고 안전성을 높인 후강판으로 하기 위해서 100J를 하한으로 하였다.
이하에 본 발명에 있어서의 미세 조직의 한정 이유를 설명한다.
미세 조직을 무가공의 페라이트 상 주체로 한 이유는, 강판의 조직 중에서 가장 연질의 것을 이용하여 상기 400℃에서의 항복 강도를 저하시키기 위함이다.
또한, 2상 영역 압연 등에 의해서 페라이트 상을 가공하고 전위를 도입하면, 400℃에서의 전위 회복은 일어나기 어렵기 때문에, 전위 강화가 잔존하고, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란하므로, 무가공의 페라이트 상으로 하였다.
또한, 가공한 페라이트 상은 강판의 이방성이나 샤피 평균 흡수 에너지 저하의 원인이 되고, 이를 피하기 위해서도 무가공의 페라이트 상 주체로 하였다.
또한, 무가공의 페라이트 상의 면적율을 90% 이상으로 한 것은, 90% 미만이 되면 페라이트 상 이외의 펄라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 등의 경질의 저온 변태 조직이 10%를 초과하고, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란해지기 때문이다. 바람직하게는, 무가공의 페라이트 상의 면적율은 93% ~ 97%로 한다.
또한, 페라이트 상의 평균 결정립경을 15㎛ ~ 45㎛로 한 이유는, 15㎛ 미만에서는 세립(細粒) 강화에 의해 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란하고, 45㎛를 초과하면 인성이 저하하고 샤피 평균 흡수 에너지를 100J 이상으로 하는 것이 곤란하기 때문이다.
또한, 15㎛ 미만의 세립이 되면, C는 용이하게 입계까지 확산할 수 있으므로, 이하에서 설명하는 페라이트립 내에 세멘타이트 입자를 석출시키는 것이 곤란해지는 것도 15㎛를 하한으로 한 이유의 하나이다. 바람직하게는, 페라이트 상의 평균 결정립경을 20㎛ ~ 40㎛로 한다.
다음으로, 페라이트립 내에 원 상당경 0.5㎛ 이하의 세멘타이트 입자가 개수 밀도로 100000개/㎟ 이상 존재하고 있는 것이, 본 발명에 있어서 중요한 요건의 하나이다. 그 이유를 이하에 설명한다.
본 발명에서는, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하, 바람직하게는 160MPa 이하로 하기 위해서, 페라이트 상 이외의 펄라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 등의 경질의 저온 변태 조직으로의 강화를 이용할 수 없거나, C 이외의 합금 원소의 첨가를 가급적 저감하므로 합금 원소에 의한 고용 강화나 석출 강화를 이용할 수 없다. 따라서, 실온에서의 항복 강도를 235MPa 이상으로 하는 것이 극히 곤란해진다. 따라서, 다양한 강의 석출물 중에서도 열적으로 불안정한 석출물로 존재하는 세멘타이트 입자를 실온에서의 항복 강도의 증가에 이용하였다.
세멘타이트는, 실온에서는 비교적 안정되어 있고, 항복 강도의 증가에 기여한다. 그러나, 400℃ 이상에서는 단시간에 용이하게 응집, 조대화함으로써, 항복 강도의 증가에는 거의 기여하지 않게 된다. 즉, 세멘타이트 입자를 적절히 제어하면, 실온에서의 항복 강도는, 세립 강화와 입자 분산 강화가 중첩하고, 항복 강도의 증가로의 기여가 극히 커지는 한편, 400℃ 이상에서는, 항복 강도의 증가에는 입자 분산 강화의 기여를 거의 제거하고, 결정립경만을 강화의 지배 인자로 하는 것이 가능하다.
이러한 입내의 미세 세멘타이트 입자에 의한 분산 강화는, 페라이트 분율이 높을 때, 그 페라이트의 결정립경이 비교적 클 때, 더욱이 냉각 속도가 클 때에 현저하게 된다. 이는, 합금 원소의 첨가에 의해 담금질성이 높아지고 페라이트 분율이 적고 제2 상 분율이 많아지는 경우는, 페라이트 중의 고용 C량이 감소함으로써, 소정의 세멘타이트 석출량을 확보하는 것이 곤란해지기 때문이다. 또한, 결정립경이 극단적으로 미세해지면 C가 입계까지 용이하게 확산함으로써, 입내에 세멘타이트를 분산시키는 것이 곤란해지기 때문이다. 또한, 냉각 속도가 작아지면, 전술한 바와 같이 C가 입계까지 용이하게 확산함으로써, 입내에 세멘타이트를 분산시키는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 세멘타이트가 응집하여 조대화하고, 입자 분산 강화에 기여할 수 있는 크기와 개수 밀도로 제어하는 것이 곤란해지기 때문이다.
여기서, 세멘타이트 입자의 원 상당경을 0.5㎛ 이하, 개수 밀도를 100000개/㎟ 이상으로 한 이유는, 0.5㎛ 초과 또는 100000개/㎟ 미만에서는, 입자 분산 강화가 기여하지 않게 되고 실온에서의 항복 강도를 235MPa 이상으로 하는 것이 곤란하기 때문이다. 세멘타이트 입자의 원 상당경의 하한과 개수 밀도의 상한은, 세멘타이트 입자 분산 강화에 의한 인성 저하를 허용할 수 있는 수준으로서, 원 상당경의 하한은 20nm, 개수 밀도의 상한은 10000000개/㎟로 하는 것이 바람직하다.
이하, 각 원소의 양을 한정한 이유에 대해 설명한다. 이하의 "%"는 특별한 설명이 없는 경우는 "질량%"를 의미하는 것으로 한다.
C는 본 발명에 있어서 가장 중요한 원소이다. 세멘타이트 입자의 석출량을 확보하고 실온에서의 항복 강도를 235MPa 이상으로 하기 위해서는 0.01% 이상 필요하다. 그러나, 0.08%를 초과하면, 예를 들면 펄라이트 등의 제2 상 분율이 증가함으로써, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란하기 때문에, 0.08%를 상한으로 하였으나, 바람직하게는 0.02% ~ 0.05%이다.
P는 불순물 원소이며, 고용 강화에 의한 고온에서의 항복 강도의 상승이나 인성의 저하를 초래하므로, 가급적 저감할 필요가 있다. 그러나, 0.05% 이하에서는 그러한 악영향이 허용 가능하므로, 0.05%를 상한으로 한다.
S도 불순물 원소이며, 강의 인성이나 연성을 저하시키므로, 가급적 저감하는 것이 바람직하지만, 0.05% 이하에서는 그러한 악영향이 허용 가능하므로, 0.05%를 상한으로 한다.
Al은 본 발명에 있어서 중요한 원소이다. 주로 탈산을 목적으로 하여 첨가한다. 이를 위해서는 0.002% 이상 필요하다. 단, 0.1%를 초과하면, 알루미나계의 조대 산화물이나 그 응집체가 생성되고 인성이 손상되므로, 0.1%가 상한이다. 바람직하게는 Al: 0.01% ~ 0.07%이다.
N은, 미량으로는 강편의 가열 시에 미세한 질화물을 형성하여 가열 오스테나이트립을 미세화하여 인성 향상에 기여한다. 이를 위해서는 0.001% 이상 필요하다. 한편, 0.008%를 초과하면, 질화물의 조대화에 의한 인성이 저하하기 쉽고, 고용 N량이 증대하여 고용 강화에 의해 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란하기 때문에, 0.008%를 상한으로 하며, 바람직하게는 0.001% ~ 0.005%이다.
또한, 0.05% 미만의 Si 및 Mn, 0.05% 미만의 Cu, Ni 및 Cr, 0.005% 미만의 Mo, Nb, V 및 Ti, 0.0005% 미만의 B, 0.0003% 미만의 Ca, Mg 및 REM은, 원료나 내화물 등으로부터 불가피한 불순물로서 혼입되는 경우가 있다. 그러나, 이러한 범위 내이면, 아무런 악영향을 미치지 않기 때문에, 본 발명에서는 불가피 불순물로서 허용할 수 있다.
이상이 본 발명 강판의 기본 성분이며, 본 발명의 목적으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이나 조선용 강으로서의 강도와 인성이 우수한 강판으로 할 수 있다.
또한, 강도와 인성의 조정의 목적으로 Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, V, Ti, B 중 1종 이상을 함유시킬 수 있다.
그러나, 이러한 선택 원소는, 미량 첨가로도 강의 담금질성을 높여 결정립 미세화에 의한 강도와 인성 향상이나, 고용 강화, 석출 강화 등에 기여하지만, 어느 것이나 과잉으로 함유되면, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란해지므로, 각각 상한을 설정할 필요가 있다.
이 상한을 Si와 Mn은 각각 0.5%, Cu, Ni 및 Cr는 각각 0.3%, Mo는 0.1%, Nb는 0.01%, V와 Ti는 각각 0.02%, B는 0.003%로 하였다. 그러나 바람직하게는, Si와 Mn은 각각 0.3% 이하, Cu, Ni 및 Cr은 각각 0.1% 이하, Mo는 0.05% 이하, Nb는 O.005% 이하, V는 0.01% 이하, Ti는 0.01% 이하, B는 0.001% 이하이다. 0.05% 이상의 Si, Mn, Cu, Ni 또는 Cr, O.005% 이상의 Mo, Nb, V 또는 Ti, 또는 0.0005% 이상의 B는, 결정립 미세화에 의한 강도와 인성 향상이나, 고용 강화, 석출 강화 등에 기여하므로, 이 값을 하한으로 하였다.
또한, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, V, Ti, B를 2종 이상 함유시키는 경우에는, 이하의 식으로 구할 수 있는 Ceq를 0.20 이하로 할 필요가 있다. Ceq가 0.20%를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란하다.
Ceq=C+Si/24+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
여기서, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V: 각 원소의 함유량(질량%)
또한, 전술한 함유 원소 외에, 본 발명에 있어서는, 강판의 연성 향상이나 HAZ 인성 향상의 목적으로, Ca: 0.0003% ~ 0.005%, Mg: 0.0003% ~ 0.005%, REM: 0.0003% ~ 0.005% 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유할 수도 있다. 이를 함유시킴으로써, 연성이나 HAZ 인성이 향상한다.
Ca, Mg 및 REM은 각각 0.003% 미만에서는 강판의 연성 향상이나 HAZ 인성 향상의 효과가 얻어지지 않고, 각각 0.005%를 초과하여 함유시켜도 효과가 포화하므로, 각각 0.0003% ~ 0.005%로 하였다.
이하에서, 본 발명의 제조 방법을 한정한 이유에 대해 설명한다. 우선, 전술한 적절한 화학 성분 조성으로 조정한 용강을, 전로 등의 통상 공지의 용제 방법으로 용제하고, 연속 주조 등의 통상 공지의 주조 방법으로 강 소재로 한다.
다음으로, 강 소재를 1000℃ ~ 1300℃의 온도로 가열하고, 오스테나이트 단상화한다. 이는 1000℃ 미만에서는 오스테나이트 단상화가 불충분하고, 1300℃를 초과하면 가열 γ 입경이 극단적으로 조대화하여 압연 후에 미세한 조직을 얻는 것이 곤란해지고 인성이 저하하기 때문이다.
이어서 실시하는 압연의 과정이 본 발명의 가장 중요한 부분이다. 즉, Ar3 변태점 이상의 오스테나이트 단상 영역에서 누적 압하율 30% 이상의 압연을 실시하는 것이 필요하다.
우선, Ar3 변태점 이상의 오스테나이트 단상 영역에서의 압연으로 하는 이유는, Ar3 변태점 미만의 2상 영역 압연에 의해서 페라이트 상에 전위가 도입되면, 전위 강화가 잔존하므로, 400℃에서의 항복 강도를 180MPa로 하는 것이 곤란해지기 때문이다.
또한, 전위가 도입된 페라이트 상과 전위가 도입되어 있지 않은 페라이트 상과의 계면이 취성 파괴의 기점이 되기 쉽고 인성이 저하하는 요인이 되기 때문에, 2상 영역 압연은 피할 필요가 있다.
또한, 2상 영역 압연을 행한 경우, 집합 조직의 발달에 의해서 세퍼레이션이 발생하기 쉬워지기 때문에, 샤피 평균 흡수 에너지를 100J 이상 확보하는 것이 곤란해진다.
또한, 강판의 이방성이 증가함으로써, 선상 가열에 의한 굽힘 가공성에도 이방성이 나타나고, 매끄러운 곡률면이 되도록 가공하는 것이 곤란해진다.
다음으로, 압연의 누적 압하율을 30% 이상으로 하는 이유는, 30% 미만에서는 재결정에 의한 오스테나이트의 세립화가 불충분하고, 그 후의 가속 냉각에 의해 결정립경을 소정의 범위로 제어하는 것이 곤란해지기 때문이다. 바람직하게는 압연의 누적 압하율을 50% 이상으로 한다.
전술한 압연 후에, 750℃ 이상으로부터, 판 두께 방향의 단면 평균으로 5℃/s ~ 50℃/s의 냉각 속도로 400℃ 미만의 온도까지 가속 냉각을 실시할 필요가 있다.
냉각 개시 온도를 750℃ 이상으로 한 이유는, 750℃ 미만에서는, 냉각 전에 페라이트가 변태, 성장하고, 평균 결정립경을 45㎛ 이하로 하는 것이 곤란하고, 페라이트 중의 고용 C가 감소하고 세멘타이트 석출량의 확보가 곤란하고, 세멘타이트가 석출, 응집, 조대화하여 실온에서의 항복 강도를 확보하는 것이 곤란하기 때문이다.
가속 냉각시의 냉각 속도를 판 두께 방향의 단면 평균으로 5℃/s ~ 50℃/s 이상으로 한 이유는, 전술한 바와 같은 이유로 5℃/s 미만에서는 페라이트의 평균 결정립경을 45㎛ 이하로 하는 것이 곤란하고, C가 입계까지 용이하게 확산 가능함에 의해 입내에 세멘타이트를 분산시키는 것이 곤란하고, 세멘타이트가 석출, 응집, 조대화하여 실온에서의 항복 강도의 확보가 곤란하게 되기 때문이다, 또한, 50℃/s를 초과하면, 페라이트의 결정립경이 15㎛ 미만의 세립이 되어, 세립 강화에 의해 400℃에서의 항복 강도를 180MPa 이하로 하는 것이 곤란하기 때문에, 50℃/s를 상한으로 하였다. 가속 냉각 시의 냉각 속도는 판 두께 방향의 단면 평균으로 10℃/s ~ 40℃/s가 더욱 바람직하다.
400℃ 미만의 온도까지 가속 냉각하는 이유는, 400℃ 이상에서 냉각을 종료하면, 세멘타이트가 석출, 응집, 조대화하여 실온에서의 항복 강도의 확보가 곤란하게 되기 때문이다. 온도 편차를 고려하고, 300℃ 이하의 온도까지 가속 냉각하는 것이 바람직하다.
가속 냉각 후에, 강도와 인성을 조정하는 목적으로 필요에 따라 300℃이상 400℃ 미만의 온도에서 템퍼링하는 것이 가능하다. 그 효과를 얻기 위해서는 300℃ 이상으로 할 필요가 있지만, 400℃ 이상에서는 세멘타이트가 응집, 조대화하여 실온에서의 항복 강도의 확보가 곤란해지므로, 400℃ 미만, 바람직하게는 350℃ 이하로 할 필요가 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업 효율 향상을 위해서, 가열 시간을 짧게 한 조건, 즉 선상 가열부의 최고 도달 온도가 낮은 조건에 있어서, 굽힘 변형량이 크고, 조선용 강으로서의 항복 강도와 인성을 충분히 겸비한 강판을 제조할 수 있다.
<실시예>
제강 공정에서 용강의 화학 성분 조정을 행한 후에, 연속 주조에 의해 주편을 제조하였다. 표 1에 화학 성분을 나타내었다. 표 내의 강종 A ~ P는 본 발명의 화학 성분 요건을 만족하는 것이고, 강종 Q ~ X는 본 발명의 화학 성분 요건을 만족하지 않는 것이다. 본 발명의 화학 성분 요건을 만족하는 강종 A ~ P는, Si ≤ 0.02%, Mn ≤ 0.03%, Cu ≤ 0.03%, Ni ≤ 0.03%, Cr ≤ 0.04%, Mo ≤ 0.004%, Nb ≤ 0.002%, V ≤ 0.002%, Ti ≤ 0.002%, B ≤ 0.0002%, Ca ≤ 0.0002%, Mg ≤ 0.0002%, REM ≤ 0.0001%의 범위의 1종 이상의 원소를 불가피 불순물로서 함유하고 있었으므로, 그 불순물량을 표 1에 나타내었다. 또한, 표 내의 Ar3 변태점(℃)은, 이 주편들로부터 채취한 포마스타 시험편을 이용하여, 1200℃의 오스테나이트화 처리를 한 후에, 0.5℃/s로 냉각하는 열 이력을 부여하였을 때의 열 팽창 곡선에 의해서 구한 값이다. 표 1의 주편을 이용하여 판 두께 10mm ~ 30mm의 후강판을 제조하였다. 표 2에 각 후강판의 제조 방법을 나타내었다.
표 3에 각 강판의 미세 조직 면적율(%), 페라이트 상의 평균 결정립경(㎛), 및 페라이트립 내의 세멘타이트 입자의 원 상당경(㎛)과 개수 밀도(개/㎟)를 나타내었다. 각각의 측정치는, 중심 편석을 제외한 판 두께 중심 위치의 것이며, 각 강판의 대표치로 하였다.
미세 조직 면적율은, 100배 또는 500배의 광학 현미경 사진을 이용하여 화상 해석에 의해 측정하였다. 이 때, 압연 방향으로 연신된 압연 방향의 판 두께 방향의 길이의 비(종횡비)가 1.5 이상의 페라이트를 가공 페라이트, 종횡비가 1.5 미만의 페라이트를 무가공 페라이트로 정의하고, 제2 상은 페라이트 이외의 펄라이트, 베이나이트, 마르텐사이트를 의미한다.
페라이트 상의 평균 결정립경은, 미세 조직 면적율을 측정한 광학 현미경 사진을 이용하여, JIS G 0552의 "강의 페라이트 결정립도 시험 방법"에 준거하여 측정하였다. 페라이트립 내의 세멘타이트 입자의 원 상당경과 개수 밀도는, 10000배 ~ 50000배의 주사형 전자현미경 사진을 이용하여 화상 해석에 의해 측정하였다.
표 4에 각 후강판의 기계적 성질을 나타내었다. 각각의 측정치는, 판 두께 중심부로부터 채취한 시험편을 이용하여 시험하였을 때의 것이며, 각 강판의 대표치로 하였다. 실온 및 400℃에서의 항복 강도는, 직경 10mm의 환봉 인장 시험편을 이용하여, 실온에서의 인장 시험은 JIS Z 2241의 "금속재료 인장 시험 방법"에 준거하고, 400℃에서의 인장 시험은 JIS G 0567의 "철강 재료 및 내열 합금의 고온 인장 시험 방법"에 준거하고, 각 2개를 시험 측정하여 그 평균치를 기재하였다. O℃의 샤피 평균 흡수 에너지는, 2mm V 노치 샤피 충격 시험편을 이용하여, JIS Z 2242의 "금속 재료 충격 시험 방법"에 준거하고, O℃에서 각 3개를 시험 측정하고, 그 평균치를 기재하였다.
또한, 각 강판의 선상 가열 후의 변형 특성을 평가한 결과를 나타내었다. 이 때의 시험체는, 원래의 판 두께×500mm 폭×500mm 길이의 크기로 하였다. 판 폭 중앙을 길이 방향으로 가스 버너로 선상 가열하고, 이어서 가스 버너 후방에 배치한 수랭 토치를 이용하여 수랭하였다. 이 작업을 강판의 동일한 위치에서 3회 반복하고, 강판의 상승량을 측정하였다. 선상 가열 조건은, O2 가스의 압력을 5kg/cm, 유량을 50ℓ/min, C2H2 가스의 압력을 0.5kg/cm, 유량을 20ℓ/min로 하고, 가스 버너와 강판의 거리를 14cm로 하고, 수량 6ℓ/min의 냉각 토치는 가스 버너 후방의 90mm 떨어진 위치에 배치하였다. 가스 버너와 수랭 토치는, 속도 제어 가능한 테이블에 설치하고, 예비 시험에서 강판 표면 아래 1mm의 위치에서 열전대에 의해 온도를 측정하고, 목표 온도가 되는 테이블 속도 조건을 결정하였다.
강판 표면 아래 1mm의 온도는, 400℃, 500℃, 600℃으로 하고, 그 때의 테이블 속도는 각각 640cm/min, 480cm/min, 280cm/min이다. 측정한 상승량과 테이블 속도로부터, 상승량 1mm를 얻기 위한 가열 시간을 구함으로써 작업 효율의 평가로 하였다. 이 때의 값은, 단지 선상 가열하고 있을 때의 시간이며, 준비 시간이나 상승량의 측정 시간은 고려하고 있지 않다.
또한, 상승량(mm)은, 시험체를 평탄한 받침대 위에 두고, 시험체의 한쪽 단부 면을 지그로 고정하고, 그 반대쪽 단부 면의 양단과 중앙부의 모두 3곳의 위치를, 테이퍼 게이지를 이용하여 측정하고, 그 평균치를 기재하였다.
강 번호 1 ~ 16은 본 발명의 후강판이다. 화학 성분과 제조 방법 모두 본 발명 요건을 만족하기 때문에, 기계적 성질과 미세 조직도 본 발명 요건을 만족하였다. 따라서, 선상 가열 후의 굽힘 변형 특성은, 비교예에 비하여, 상승량이 크고, 상승량 1mm를 얻기 위한 가열 시간이 단축되고, 극히 효율적이었다.
이에 대하여, 강 번호 17 ~ 33은 비교예가 되는 후강판이다. 이 중, 강 번호 17 ~ 24는, 화학 성분이 본 발명 요건을 만족하지만, 제조 방법 및 미세 조직이 본 발명 요건을 만족하지 않은 비교예이다. 또한, 강 번호 25 ~ 30은, 제조 방법이 본 발명 요건을 만족하지만, 화학 성분 및 미세 조직이 본 발명 요건을 만족하지 않은 비교예이다. 강 번호 31 ~ 33은, 화학 성분, 미세 조직, 제조 방법 모두 본 발명 요건을 만족하지 않은 비교예이다.
이하에 비교예가 되는 후강판이 본 발명 강판보다 열등한 것에 대한 이유를 설명한다.
강 번호 17은, 제조 방법에 있어서, 압연 후 수랭을 실시하지 않고 공랭하였으므로 냉각 속도가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 페라이트의 평균 결정립경이 본 발명의 상한을 상회하므로, 샤피 평균 흡수 에너지도 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 또한, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하므로, 실온에서의 항복 강도가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 400℃에서의 항복 강도는 본 발명 요건을 만족하기 때문에, 선상 가열 후의 변형 특성은 우수하지만, 조선용 강으로서의 항복 강도와 인성을 겸비하고 있지는 않다.
강 번호 18은, 제조 방법에 있어서, 2상 영역 압연을 실시하였고, 냉각 개시 온도도 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 무가공 페라이트 면적율이 본 발명의 하한을 하회하고, 가공 페라이트 면적율이 증가하고 있으므로, 400℃에서의 항복 강도가 본 발명의 상한을 상회하고, 샤피 평균 흡수 에너지가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 선상 가열 후의 변형 특성이 본 발명강보다 저하되어 있고, 조선용 강으로서 필요한 인성을 가지지 않는다.
강 번호 19는, 제조 방법에 있어서, 템퍼링 온도가 본 발명의 상한을 상회하고 있다. 따라서, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하므로, 실온에서의 항복 강도가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 400℃에서의 항복 강도는 본 발명 요건을 만족하기 때문에, 선상 가열 후의 변형 특성은 우수하지만, 조선용 강으로서 필요한 항복 강도를 가지지 않고 있다.
강 번호 20은, 제조 방법에 있어서, 냉각 개시 온도가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 페라이트의 평균 결정립경이 본 발명의 상한을 상회하고, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하므로, 실온에서의 항복 강도가 본 발명의 하한을 하회하고, 샤피 평균 흡수 에너지가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 400℃에서의 항복 강도는 본 발명 요건을 만족하기 때문에, 선상 가열 후의 변형 특성은 우수하지만, 조선용 강으로서의 항복 강도와 인성을 겸비하고 있지는 않다.
강 번호 21은, 제조 방법에 있어서, 냉각 속도가 본 발명의 상한을 상회하고 있다. 따라서, 페라이트의 평균 결정립경이 본 발명의 하한을 하회하므로, 400℃에서의 항복 강도가 본 발명의 상한을 상회하고 있다. 따라서, 선상 가열 후의 변형 특성이 본 발명강보다 저하되어 있다
강 번호 22는, 제조 방법에 있어서, 냉각 종료 온도가 본 발명의 상한을 상회하고 있다. 따라서, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하므로, 실온에서의 항복 응력이 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 400℃에서의 항복 강도는 본 발명 요건을 만족하기 때문에, 선상 가열 후의 변형 특성은 우수하지만, 조선용 강으로서 필요한 항복 강도를 가지지 않는다.
강 번호 23은, 제조 방법에 있어서, 2상 영역 압연을 실시하고, 냉각 개시 온도도 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 무가공 페라이트 면적율이 본 발명의 하한을 하회하고, 가공 페라이트 면적율이 증가하고 있으므로, 400℃에서의 항복 강도가 본 발명의 상한을 상회하고, 샤피 평균 흡수 에너지가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 선상 가열 후의 변형 특성이 본 발명강보다 저하되어 있고, 조선용 강으로서 필요한 인성을 가지지 않는다.
강 번호 24는, 제조 방법에 있어서, 냉각 속도가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 페라이트의 평균 결정립경이 본 발명의 상한을 상회하고 있으므로, 샤피 평균 흡수 에너지도 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 또한, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하므로, 실온에서의 항복 강도가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 400℃에서의 항복 강도는 본 발명 요건을 만족하기 때문에, 선상 가열 후의 변형 특성은 우수하지만, 조선용 강으로서의 항복 강도와 인성을 겸비하지는 않는다.
다음으로, 화학 성분에 있어서, 강 번호 25는 Mn, Cu, Ni 및 Nb가, 강 번호 26은 Mn, Mo 및 V가, 강 번호 27은 C, Mn 및 Cr이, 강 번호 28은 Si가 본 발명의 상한을 상회하고 있다. 또한, 강 번호 29와 30은 각각의 화학 성분이 본 발명 범위 내이지만, (1)식의 값이 본 발명의 상한을 상회하고 있다. 이와 같이, 담금질성이 높은 화학 성분이 되어 있기 때문에, 본 발명 요건을 만족하는 제조 방법에 대해서도, 페라이트 면적율이 본 발명의 하한을 하회하고, 페라이트의 평균 결정립경이 본 발명의 하한을 하회하고 있기 때문에, 400℃에서의 항복 강도가 본 발명의 상한을 크고 상회하고 있다. 따라서, 선상 가열 후의 변형 특성이나 효율이 저하되어 있다.
다음으로, 강 번호 31은, 제조 방법에 있어서, 템퍼링 온도가 본 발명의 상한을 상회하고 있기 때문에, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하고 있으므로 세멘타이트의 입자 분산 강화는 기여하고 있지 않으나, 실온에서의 항복 강도는 충분히 높다. 이는, 화학 성분에 있어서, 강 번호 25와 마찬가지로 Mn, Cu, Ni 및 Nb가 본 발명의 상한을 상회하고 있고, 담금질성이 높은 화학 성분이 되어 있기 때문에, 페라이트 면적율이 본 발명의 하한을 하회하고, 페라이트의 평균 결정립경이 본 발명의 하한을 하회하고 있는 것이 원인이다. 따라서, 400℃에서의 항복 응력이 본 발명의 상한을 크게 상회하고 있으므로, 선상 가열 후의 변형 특성이나 효율이 저하되어 있다.
강 번호 32는, 제조 방법에 있어서, 압연 후 수랭을 실시하지 않고 공랭하고 있으므로, 즉 냉각 속도가 본 발명의 하한을 하회하고 있으므로, 세멘타이트 입자의 원 상당경이 본 발명의 상한을 상회하고, 개수 밀도가 본 발명의 하한을 하회하고 있기 때문에 세멘타이트의 입자 분산 강화는 기여하고 있지 않지만, 실온에서의 항복 강도는 충분히 높다. 이는, 강 번호 31과 같은 이유로, 화학 성분에 있어서, Mn, Ni 및 Nb가 본 발명의 상한을 상회하고 있고, 담금질성이 높은 화학 성분이 되어 있기 때문에, 페라이트 면적율이 본 발명의 하한을 하회하고 있는 것이 원인이다. 따라서, 400℃에서의 항복 응력이 본 발명의 상한을 상회하고 있기 때문에, 선상 가열 후의 변형 특성이나 효율이 저하되어 있다.
강 번호 33은, 제조 방법에 있어서, 2상 영역 압연을 행하고 있고, 냉각 개시 온도도 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 무가공 페라이트 면적율이 본 발명의 하한을 하회하고, 가공 페라이트 면적율이 증가하고 있다. 이와 더불어, 화학 성분에 있어서, C와 Mn이 본 발명의 상한을 상회하고 있고, 담금질성이 높은 화학 성분이 되어 있기 때문에, 실온 및 400℃에서의 항복 응력이 본 발명의 상한을 크게 상회하고, O℃에서의 샤피 평균 흡수 에너지가 본 발명의 하한을 하회하고 있다. 따라서, 조선용 강으로서의 인성을 가지지 않을 뿐만 아니라, 선상 가열 후의 변형 특성이나 효율도 본 발명강에 비하여 현저하게 저하되어 있다.
이상의 실시예로부터, 본 발명을 적용함으로써, 선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업 효율 향상을 위해서, 가열 시간을 짧게 한 조건, 즉 선상 가열부의 최고 도달 온도가 낮은 조건에 있어서, 굽힘 변형량이 큰 강판으로 하기 위해서, 저온에서의 항복 강도를 감소시킨 강판 및 그 제조 방법, 더욱이 조선용 강으로서의 항복 강도와 인성을 충분히 겸비한 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.
본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 주로 조선용 강판으로서의 항복 강도와 인성을 충분히 겸비하고, 낮은 최고 도달 온도에서도 굽힘 변형량을 크게 할 수 있으므로, 선상 가열에 의한 굽힘 가공 작업 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 이는 조선의 공기 단축, 비용 저감, 및 에너지 소비 저감에 수반하는 환경 부하 저감 등을 가능하게 하고, 산업상의 공헌은 지극히 크다고 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 질량%로,
    C: 0.01% ~ 0.08%,
    P: ≤0.05%,
    S: ≤0.05%,
    Al: 0.002% ~ 0.1%,
    N: 0.001% ~ 0.008%
    를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물에 의해 화학 성분이 구성된 강판으로, 미세 조직이 무가공의 페라이트 상이 면적율로 90% 이상, 상기 페라이트 상의 평균 결정립경이 15㎛ ~ 45㎛이고, 페라이트립 내에 원 상당경 0.5㎛ 이하의 세멘타이트 입자가 개수 밀도로 100000개/㎟ 이상 존재하고, 실온에서의 항복 강도가 235MPa 이상, 400℃에서의 항복 강도가 180MPa 이하, O℃에서의 샤피 평균 흡수 에너지가 100J 이상인 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판.
  2. 제1항에 있어서,
    질량%로,
    Si: 0.05% ~ 0.5%,
    Mn: 0.05% ~ 0.5%,
    Cu: 0.05% ~ 0.5%,
    Ni: 0.05% ~ 0.3%,
    Cr: 0.05% ~ 0.3%,
    Mo: 0.005% ~ 0.1%,
    Nb: 0.005% ~ 0.01%,
    V: 0.005 ~ 0.02%,
    Ti: 0.005% ~ 0.02%,
    B: 0.0005% ~ 0.003%
    중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 또한 함유하고, Ceq가 0.20 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판.
    단, Ceq=C+Si/24+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
    여기서, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V: 각 원소의 함유량(질량%)
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    질량%로,
    Ca: 0.0003% ~ 0.005%,
    Mg: 0.0003% ~ 0.005%,
    REM: 0.0003% ~ 0.005%
    중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 화학 성분을 가지는 강편을 1000℃ ~ 1300℃로 가열하고, Ar3 변태점 이상의 오스테나이트 단상 영역에서 누적 압하율 30% 이상의 압연을 행하여 제품 판 두께로 한 후, 750℃ 이상으로부터 판 두께 방향의 단면 평균으로 5℃/s ~ 50℃/s의 냉각 속도로 400℃ 미만의 온도까지 가속 냉각을 실시하는 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가속 냉각을 종료한 후, 300℃ 이상 400℃ 미만에서 템퍼링하는 것을 특징으로 하는 선상 가열에 의한 굽힘 가공성이 우수한 후강판의 제조 방법.
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