KR20120001017A - Hot rolled high strength steel sheet with excellent pipe expandability for casting and tubing and method of manufacturing the steel sheet - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유정용 고강도 열연강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 API(American Petroleum Institute)에서 규정한 API-J55 규격을 만족하면서 확관성이 우수하여 유정용 강관을 슬림화 및 일직선화를 추구할 수 있는 유정용 고강도 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-strength hot rolled steel sheet for oil wells, more specifically, to meet the API-J55 standard prescribed by the API (American Petroleum Institute), while having excellent swelling capacity, the oil well high strength for oil well steel pipe can be pursued in slimming and straightening. It is related with a hot rolled steel sheet and its manufacturing method.
유정용 강관(Casting & Tubing Steel Pipe)은 석유 및 가스의 시추를 위하여 사용되는 강관이다. 이러한 유정용 강관은 통상 열연강판을 조관 및 확관하여 제조한다. Casting & Tubing Steel Pipe is a steel pipe used for drilling oil and gas. Such oil well steel pipes are usually manufactured by piping and expanding hot rolled steel sheets.
일반적으로 열연강판은 슬라브 재가열 과정, 열간압연 과정 및 권취 과정을 포함하는 열연과정으로 제조된다. In general, hot rolled steel sheet is manufactured by a hot rolled process including a slab reheating process, a hot rolling process and a winding process.
슬라브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬라브(slab) 판재를 재가열한다. The slab reheating process reheats slab plates that are semifinished.
열간압연 과정에서는 압연롤을 이용하여 재가열된 판재를 정해진 압하율로 열간 압연한다. In the hot rolling process, the reheated sheet is hot rolled using a rolling roll at a predetermined reduction ratio.
권취 과정에서는 열간 압연된 판재를 권취 온도까지 냉각한 후, 냉각된 판재를 권취한다.
In the winding process, the hot rolled sheet is cooled to the coiling temperature, and then the cooled sheet is wound.
본 발명의 목적은 API(American Petroleum Institute)에서 규정한 API-J55 규격(인장강도(TS) 517MPa 이상, 항복강도(YS) 379MPa 이상)을 만족하면서 우수한 확관성을 가져 유정용 강관의 슬림화 및 직선화가 용이한 유정용 고강도 열연강판을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to satisfy the API-J55 standard (tensile strength (TS) 517 MPa or more, yield strength (YS) 379 MPa or more) defined by the API (American Petroleum Institute), and has excellent stiffness, resulting in slimmer and straightened oil pipes for oil wells. It is to provide a high strength hot rolled steel sheet for easy oil wells.
본 발명의 다른 목적은 합금 성분 및 공정 조건의 제어를 통하여 API-J55 규격 이상의 고강도 및 확관성을 확보할 수 있는 유정용 열연강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hot rolled steel sheet for oil wells, which can secure high strength and expandability over API-J55 standard through control of alloy components and process conditions.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유정용 고강도 열연강판은 탄소(C) : 0.2 ~ 0.25 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.025 중량%, 알루미늄(Al) : 0.05 중량% 이하를 포함하고, 식 1 : 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 및 식 2 : 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0 (여기서, [Ca], [S], [Mn] 및 [Si]은 각 성분의 중량%)을 만족하는 범위에서, 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)을 함유하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
High-strength hot-rolled steel sheet for oil wells according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is carbon (C): 0.2 to 0.25% by weight, phosphorus (P) 0.02% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, Niobium (Nb): 0.005 to 0.025 wt%, aluminum (Al): 0.05 wt% or less, Equation 1: 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 and Equation 2: 6.0 ≤ [Mn] / [Si ] ≤ 9.0 (wherein [Ca], [S], [Mn] and [Si] are the weight percent of each component) and contain silicon (Si), manganese (Mn) and calcium (Ca) And it is characterized by consisting of the remaining Fe and other unavoidable impurities.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유정용 고강도 열연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.2 ~ 0.25 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.025 중량%, 알루미늄(Al) : 0.05 중량% 이하를 포함하고, 식 1 : 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 및 식 2 : 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0 (여기서, [Ca], [S], [Mn] 및 [Si]은 각 성분의 중량%)을 만족하는 범위에서, 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)을 함유하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간 압연된 판재를 펄라이트(pearlite) 온도역까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Method for producing a high strength hot rolled steel sheet for oil wells according to an embodiment of the present invention for achieving the above another object is (a) carbon (C): 0.2 to 0.25% by weight, phosphorus (P) 0.02% by weight or less, sulfur (S): 0.005 Wt% or less, niobium (Nb): 0.005 to 0.025 wt%, aluminum (Al): 0.05 wt% or less, and Equation 1: 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 and Equation 2: 6.0 ≤ [Mn ] / [Si] ≦ 9.0 (wherein [Ca], [S], [Mn] and [Si] are the weight percent of each component), silicon (Si), manganese (Mn) and calcium ( Reheating the slab plate containing Ca) and consisting of the remaining Fe and other unavoidable impurities; (b) hot rolling the reheated plate; And (c) winding the hot rolled sheet to a pearlite temperature range, and winding the hot rolled sheet.
본 발명에 따른 제조 방법을 통하여 제조되는 유정용 고강도 열연강판은 0.2 중량% 이상의 탄소(C) 함량과 함께 900℃ 이상의 고온에서 마무리 압연함으로써 6mm 이하의 두께에서도 590MPa 이상의 인장강도(TS)와 함께 30% 이상의 고연신율을 확보할 수 있다. The high strength hot rolled steel sheet for oil wells manufactured by the manufacturing method according to the present invention is 30% with a tensile strength (TS) of 590 MPa or more even at a thickness of 6 mm or less by finishing rolling at a high temperature of 900 ° C. with a carbon (C) content of 0.2% by weight or more. The above high elongation can be secured.
따라서, API에서 규정한 API-J55 규격을 충분히 만족하면서 고연신성을 통하여 우수한 확관성을 확보할 수 있어, 유정용 강관의 슬림화 및 직선화가 용이한 장점이 있다.
Therefore, while satisfying the API-J55 standard prescribed in the API, it is possible to secure excellent expandability through high elongation, and there is an advantage that the oil pipe can be slimmed and straightened.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유정용 고강도 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판의 미세 조직을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판의 180ㅀ 굽힘시험 결과를 나타낸다.1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a high strength hot rolled steel sheet for oil wells according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a microstructure of a hot rolled steel sheet manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the 180 ㅀ bending test results of the hot rolled steel sheet manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유정용 고강도 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a high strength hot rolled steel sheet for a well and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
유정용 고강도 열연강판High strength hot rolled steel sheet for oil well
본 발명에 따른 유정용 고강도 열연강판은 탄소(C) : 0.2 ~ 0.25 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.025 중량%, 알루미늄(Al) : 0.05 중량% 이하를 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 유정용 고강도 열연 강판은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 범위에서 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)을 함유한다. High strength hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention is carbon (C): 0.2 to 0.25% by weight, phosphorus (P) 0.02% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, niobium (Nb): 0.005 to 0.025% by weight, Aluminum (Al): 0.05 weight% or less is included. At this time, the high strength hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention contains silicon (Si), manganese (Mn) and calcium (Ca) in a range satisfying the following equations (1) and (2).
식 1 : 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5Equation 1: 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5
식 2 : 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0Equation 2: 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0
(여기서, [Ca], [S], [Mn] 및 [Si]은 각 성분의 중량%)(Where [Ca], [S], [Mn] and [Si] are the weight percent of each component)
상기 합금 성분들 이외에 나머지는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.In addition to the alloying components, the remainder consists of iron (Fe) and other unavoidable impurities.
이하, 본 발명에 따른 유정용 고강도 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the role and content of each component included in the high strength hot rolled steel sheet for oil well according to the present invention will be described.
탄소(C)Carbon (C)
탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다. Carbon (C) is added to secure the strength.
상기 탄소는 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.2 ~ 0.25 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량의 0.2 중량% 미만일 경우 강도가 불충분하며, 탄소의 함량이 0.25 중량%를 초과할 경우 연신성 저하에 의하여 확관성을 확보하기 어려우며, 또한 저온 충격 인성이 저하될 수 있다.
The carbon is preferably added in 0.2 ~ 0.25% by weight of the total weight of the hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention. If the content of carbon is less than 0.2% by weight, the strength is insufficient. If the content of the carbon is more than 0.25% by weight, it is difficult to secure expansion by lowering the ductility, and the low-temperature impact toughness may be lowered.
인(P)Phosphorus (P)
인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가되지만, 과다하게 첨가될 경우 용접성이 악화되고, 슬라브 중심 편석(center segregation)에 의해 최종재질 편차가 발생하는 문제가 있으므로, 인(P)의 함량은 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Phosphorus (P) is added to suppress cementite formation and increase strength, but when added excessively, weldability deteriorates and final material variation occurs due to slab center segregation. The content of P) is preferably limited to 0.02% by weight or less of the total weight of the oil-treated hot rolled steel sheet according to the present invention.
황(S)Sulfur (S)
황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고 MnS 비금속 개재물을 증가시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다. 따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 보다 바람직하다.
Sulfur (S) is an element that inhibits the toughness and weldability of steel and increases MnS non-metallic inclusions, causing cracks during processing of steel. Therefore, the content of sulfur (S) is more preferably limited to 0.005% by weight or less of the total weight of the hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention.
니오븀(Nb)Niobium (Nb)
니오븀(Nb)은 석출물 형성원소로서 강의 강도에 가장 큰 영향을 주는 원소 중 하나이며, 강 중에 탄질화물을 석출하거나 Fe 내 고용강화를 통하여 강의 강도를 향상시키는 원소이다. 특히, 니오븀계 석출물들은 슬라브 재가열시 1150℃ 이상의 가열로에서 고용된 후 열간압연 wdn 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다. Niobium (Nb) is one of the elements that have the greatest influence on the strength of steel as a precipitate forming element. It is an element that improves the strength of steel by precipitating carbonitride in steel or strengthening solid solution in Fe. In particular, niobium-based precipitates are dissolved in a heating furnace of 1150 ℃ or more upon reheating the slab and then finely precipitated hot rolled wdn to effectively increase the strength of the steel.
상기 니오븀은 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.005 ~ 0.025 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀의 함량이 0.005 중량% 이상일 때 니오븀 첨가 효과를 가지며, 니오븀의 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우 과다한 석출로 인하여 연주성, 압연성 및 연신율을 저하시킬 수 있다.
The niobium is preferably added in an amount ratio of 0.005 to 0.025% by weight of the total weight of the hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention. When the content of niobium is 0.005% by weight or more, niobium is added, and when the content of niobium is more than 0.025% by weight, excessive playability may reduce playability, rollability, and elongation.
알루미늄(Al)Aluminum (Al)
알루미늄(Al)은 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 비해 우수한 탈산능을 가짐으로써 제강공정 시 용강 중에 산소 제거에 효과적인 원소이다. Aluminum (Al) has an excellent deoxidation ability compared to silicon (Si) or manganese (Mn) and is an effective element for removing oxygen in molten steel during the steelmaking process.
다만, 본 발명에서 알루미늄의 함량이 0.05 중량%를 초과할 경우 펄라이트 변태시 시멘타이트의 구상화를 방해함으로써 제조되는 유정용 열연강판의 절삭성 등의 가공성 등을 저해할 수 있으므로, 알루미늄의 함량은 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.05 중량% 이하인 것이 바람직하다.
However, when the content of aluminum in the present invention exceeds 0.05% by weight, the workability, such as the machinability of the hot-rolled steel sheet for oil wells produced by disturbing the spheroidization of cementite during perlite transformation, may be inhibited. It is preferable that it is 0.05 weight% or less of the total weight of the hot rolled steel plates for oil wells.
실리콘(Si), 망간(Mn), 칼슘(Ca)Silicon (Si), Manganese (Mn), Calcium (Ca)
본 발명에서 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 범위 내에서 첨가된다. In the present invention, silicon (Si), manganese (Mn) and calcium (Ca) are added within a range satisfying the following formulas (1) and (2).
상기 식 1 및 식 2는 전기저항용접(ERW) 특성에 관한 것으로, 본 발명의 발명자들은 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)이 하기 식 1 및 식 2를 만족할 경우 용접부 균열 발생이 현저히 감소하는 것을 알아내었다. 특히 식 2의 경우, Mn-oxide, Si-oxide의 특성을 제어하기 위하여 Al-Si 복합 탈산이 유효하게 적용되는 구간에 해당한다. Equations 1 and 2 are related to the electric resistance welding (ERW) characteristics, the inventors of the present invention when the silicon (Si), manganese (Mn) and calcium (Ca) satisfies the following formula 1 and formula 2 crack generation I found this to decrease significantly. In particular, in the case of Equation 2, Al-Si complex deoxidation is effectively applied to control the properties of Mn-oxide and Si-oxide.
식 1 : 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5Equation 1: 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5
식 2 : 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0Equation 2: 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0
(식 1 및 식 2에서 [Ca], [S], [Mn] 및 [Si]은 각 성분의 중량%)를 의미한다)
(In formulas 1 and 2, [Ca], [S], [Mn] and [Si] are the weight percent of each component).)
실리콘(Si)Silicon (Si)
실리콘은 고용강화 원소로써 강도 확보에 기여하며, 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. Silicon is a solid solution strengthening element, contributing to securing strength, and serves as a deoxidizer to remove oxygen from the steel.
상기 실리콘은 용접성과 관계되는 상기 식 1 및 식 2를 만족하는 범위 내에서 자유롭게 첨가될 수 있으며, 실리콘 고유의 탈산 효과 및 표면 품질 등을 고려할 때 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.3 중량%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. The silicon may be added freely within the range that satisfies Equation 1 and Equation 2 related to the weldability, considering the inherent deoxidation effect and surface quality of the silicon 0.05 ~ 0.3 of the total weight of the hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention More preferably added in weight percent.
실리콘의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과가 불충분하며, 실리콘의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우 강의 용접성 저하가 현저하고, 열간압연시에 적 스케일(red scales)을 생성시킴으로써 표면 품질을 열화시키는 문제점이 있다.
If the content of silicon is less than 0.05% by weight, the deoxidation effect due to the addition of silicon is insufficient. If the content of silicon is more than 0.3% by weight, the weldability of the steel is remarkable, and red scales are produced during hot rolling. There is a problem of deteriorating surface quality.
망간(Mn)Manganese (Mn)
망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도 확보에 효과적인 원소이다. Manganese (Mn) is very effective as a solid solution strengthening element, and is an effective element for securing strength by improving the hardenability of steel.
상기 망간은 용접성에 관계되는 식 2를 만족하는 범위 내에서 자유롭게 첨가될 수 있으며, 강도 향상 효과 및 중심 편석 유발 등을 고려할 때 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 1.0 ~ 2.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. The manganese may be added freely within the range satisfying Equation 2 related to weldability, in consideration of the strength improvement effect and the occurrence of central segregation, in the content ratio of 1.0 to 2.0% by weight of the total weight of the hot-rolled steel sheet for oil wells according to the present invention. It is more preferable to add.
망간의 첨가량이 1.0 중량% 미만일 경우 고용강화 효과가 미미하고, 반대로 망간의 첨가랴이 2.0 중량%를 초과하면 용접성이 크게 저하되며, 아울러 MnS 개재물 생성 및 중심편석 등을 유발하여 강의 연성을 현저히 저하시키는 문제점이 있다.
If the added amount of manganese is less than 1.0% by weight, the effect of strengthening the solid solution is insignificant.On the contrary, when the added amount of manganese exceeds 2.0% by weight, the weldability is greatly reduced, and the ductility of the steel is significantly reduced by causing MnS inclusions and central segregation. There is a problem.
칼슘(Ca)Calcium (Ca)
칼슘은 MnS 개재물의 형상을 조절하고, 저온 충격 인성을 향상시키는 역할을 한다. Calcium controls the shape of the MnS inclusions and serves to improve low temperature impact toughness.
상기 칼슘의 함량은 상기 식 1을 만족하는 범위에서 자유롭게 첨가될 수 있으나, 칼슘의 함량으로 보다 바람직하게는 본 발명에 따른 유정용 열연강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.004 중량%를 제시할 수 있다 The calcium content may be freely added in a range satisfying Equation 1, but more preferably 0.001 to 0.004% by weight of the total weight of the hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention.
칼슘의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 칼슘 첨가 효과가 미미하며, 칼슘의 함량이 0.004 중량%를 초과할 경우에는 강의 청정성이 저하되며, 용접성 또한 현저히 저하될 수 있다.
When the content of calcium is less than 0.001% by weight, the effect of adding calcium is insignificant. When the content of calcium is more than 0.004% by weight, the cleanliness of the steel is lowered, and the weldability may be significantly reduced.
유정용 고강도 열연강판 제조 방법Manufacturing method of high strength hot rolled steel sheet for oil well
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유정용 고강도 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a high strength hot rolled steel sheet for oil wells according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도시된 유정용 고강도 열연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간 압연 단계(S120) 및 권취 단계(S130)를 포함한다.
Referring to FIG. 1, the illustrated high strength hot rolled steel sheet manufacturing method includes a slab reheating step S110, a hot rolling step S120, and a winding step S130.
슬라브 재가열Reheat slab
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.2 ~ 0.25 중량%, 인(P) 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.025 중량%, 알루미늄(Al) : 0.05 중량% 이하를 포함하고, 식 1 : 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 및 식 2 : 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0을 만족하는 범위에서, 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)을 함유하며, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어진 반제품 상태의 슬라브 판재를 재가열한다. In the slab reheating step (S110), carbon (C): 0.2 to 0.25% by weight, phosphorus (P) 0.02% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, niobium (Nb): 0.005 to 0.025% by weight, aluminum ( Al): 0.05 wt% or less, and in the range in which Eq. 1: 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 and Eq. 2: 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0, silicon (Si) Reheat the slab slab in semifinished state, containing manganese (Mn) and calcium (Ca), consisting of the remaining Fe and other unavoidable impurities.
슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다. The slab plate can be obtained through the continuous casting process after obtaining the molten steel of the desired composition through the steelmaking process. By reheating the slab sheet, the segregated components are cast again.
본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)는 1150 ~ 1250℃의 온도범위에서 실시되는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우, 주조시 편석된 성분이 재고용되지 못한다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과하는 경우 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 페라이트 입도가 조대화되면서 강도가 감소하며, 또한 과도한 가열 공정으로 인하여 강의 제조 비용을 증가시킨다.
In this step, the slab reheating temperature (SRT) is preferably carried out in a temperature range of 1150 ~ 1250 ℃. If the slab reheat temperature (SRT) is less than 1150 ° C., the segregated components during casting cannot be reclaimed. Conversely, when the slab reheating temperature (SRT) exceeds 1250 ° C., the austenite grain size increases, resulting in coarsening of the final ferrite grain size, which reduces the strength and also increases the steel manufacturing cost due to excessive heating process.
열간 압연Hot rolling
열간 압연 단계(S120)에서는 상기 슬라브 재가열 단계(S110)를 통하여 재가열된 슬라브 판재를 열간 압연한다. In the hot rolling step (S120) is hot-rolled slab plate material reheated through the slab reheating step (S110).
이때, 열간압연 후 냉각 전의 판재의 조직이 오스테나이트 상의 조직을 가지도록 마무리 열간 압연 온도(FDT)는 900 ~ 950 ℃인 것이 바람직하다. 마무리 열간 압연 온도가 900℃ 미만인 경우 높은 분율의 페라이트 확보가 어려워질 수 있으며, 압연 마무리 온도가 950℃를 초과할 경우 제조되는 강판의 강도를 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있다.
At this time, it is preferable that the finish hot rolling temperature (FDT) is 900-950 degreeC so that the structure of the board | plate material after hot rolling before cooling may have a structure of an austenite phase. If the finish hot rolling temperature is less than 900 ℃ it may be difficult to secure a high fraction of ferrite, there is a problem that can not sufficiently secure the strength of the steel sheet produced when the rolling finish temperature exceeds 950 ℃.
냉각 및 권취Cooling and winding
냉각 및 권취 단계(S130)에서는 열간 압연된 판재를 펄라이트(pearlite) 온도역에 해당하는 650 ㅁ50 ℃의 권취 온도(CT)까지 냉각하여, 페라이트(ferrite)와 펄라이트(pearlite) 복합 조직을 갖는 미세조직을 형성한 후, 냉각된 판재를 권취하여 열연 코일을 형성한다. In the cooling and winding step (S130), the hot rolled sheet is cooled to a coiling temperature (CT) of 650 ㅁ 50 ° C. corresponding to a pearlite temperature range, and has a fine structure having ferrite and pearlite composite structures. After forming the structure, the cooled plate is wound to form a hot rolled coil.
열간 압연된 판재의 냉각은 수냉을 통한 급속 냉각이 포함될 수 있으며, 지속적인 수냉 방식 혹은 수냉과 공냉을 반복하는 방식 등이 적용될 수 있다.
The cooling of the hot rolled sheet may include rapid cooling through water cooling, and a continuous water cooling method or a method of repeating water cooling and air cooling may be applied.
본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 유정용 고강도 열연강판은 실리콘(Si), 망간(Mn), 칼슘(Ca) 등의 원소를 제어하여 용접성을 확보하고, 니오븀(Nb) 등의 합금 성분의 함량 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 590MPa 이상의 인장강도(TS), 420MPa 이상의 항복강도(YS)를 가져 강도가 매우 우수하다. The high strength hot rolled steel sheet for oil wells produced by the manufacturing method according to the present invention controls weldable elements such as silicon (Si), manganese (Mn), calcium (Ca), and secures weldability, and controls the content of alloying components such as niobium (Nb). And through the control of the process conditions have a tensile strength (TS) of 590MPa or more, yield strength (YS) of 420MPa or more is very excellent in strength.
이에 더불어 30% 이상의 연신율(EL)을 가짐으로써 높은 연신성을 통하여 본 발명에 따른 유정용 열연강판을 이용한 조관 후, 확관 시에 우수한 확관성을 확보할 수 있다. In addition, by having an elongation (EL) of 30% or more, it is possible to secure excellent expandability at the time of expansion, after pipe-joining using the hot-rolled steel sheet for oil wells according to the present invention through high elongation.
석유나 가스 등의 시추를 위한 파이프 라인의 설계의 경우, 구경이 다른 여러 유정용 강관을 차례로 박아나가는 방식을 취하고 있다. 이는, 지하 혹은 해저로 들어갈수록 파이프 혹은 튜브의 직경을 감소시키면서 안정적인 건설 및 시추가 가능하도록 하고 있으나, 이러한 방법의 경우 건설 및 시추 비용의 증가와 더불어 시추 깊이에 있어서 한계가 있다. In the case of designing pipelines for drilling oil and gas, they are driven through various oil well steel pipes of different sizes. This allows stable construction and drilling while reducing the diameter of the pipe or tube as it enters the basement or the sea floor, but in this case, there is a limit in drilling depth along with the increase in construction and drilling costs.
그러나, 본 발명에 따른 유정용 고강도 열연강판은 우수한 확관성을 통하여 유정용 강관을 지하에 박은 상태에서 시추 홀의 크기에 맞도록 확관을 실시할 수 있다. 따라서, 시추 라인 설계시 시추 홀을 직선화 및 슬림화할 수 있어서 시추 비용의 절감 및 보다 깊은 채굴이 가능하다.
However, the high strength hot rolled steel sheet for oil wells according to the present invention can be expanded to fit the size of the drilling hole in the state in which the oil well steel pipe is embedded underground through excellent expandability. Therefore, when drilling lines are designed, the drilling holes can be straightened and slimmed, thereby reducing drilling costs and deeper mining.
실시예Example
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. However, this is presented as a preferred example of the present invention and in no sense can be construed as limiting the present invention.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.
1. 시편의 제조1. Preparation of Specimen
표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 및 비교예 1에 따른 열연 시편을 제조하였다. Hot rolled specimens according to Example 1 and Comparative Example 1 were prepared under the compositions shown in Table 1 and the process conditions described in Table 2.
(API-J55)(API-J55)
(℃)(° C)
(℃)(° C)
(℃)(° C)
(MPa)(MPa)
(MPa)(MPa)
(%)(%)
2. 기계적 특성2. Mechanical Properties
표 2를 참조하면, 비교예 1의 경우 인장강도(TS)는 대략 460MPa, 항복강도(YS)는 대략 330, 연신율(EL)은 대략 35%이었다. 반면, 본 발명에 해당하는 실시예 1의 경우 인장강도(TS)는 대략 593MPa, 항복강도(YS)는 대략 425로서 비교예 1보다 상대적으로 높은 강도를 나타내었으며, 이는 목표로 하는 인장강도(TS) 517MPa 이상, 항복강도(YS) 379MPa를 만족하는 값에 해당한다. Referring to Table 2, in Comparative Example 1, the tensile strength TS was about 460 MPa, the yield strength YS was about 330, and the elongation EL was about 35%. On the other hand, in Example 1 corresponding to the present invention, the tensile strength (TS) was about 593 MPa, and the yield strength (YS) was about 425, which is relatively higher than that of Comparative Example 1, which is the target tensile strength (TS). ) 517 MPa or more, which corresponds to a value that satisfies the yield strength (YS) 379 MPa.
특히, 실시예 1의 경우 연신율(EL)은 대략 33%로서 비교예 1의 목표보다 매우 높았으며, 이는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 유정용 고강도 열연강판이 우수한 확관성을 가지고 있음을 의미한다. In particular, in the case of Example 1, the elongation (EL) was about 33%, which was much higher than that of Comparative Example 1, which means that the high strength hot rolled steel sheet prepared by the manufacturing method according to the present invention has excellent expandability. .
아울러, 표 1을 참조하면, 실시예 1에서, [Ca] / [S]는 2.0 이었으며, [Mn] / [Si]는 6.5 로서, 용접성을 확보하였음을 알 수 있다.
In addition, referring to Table 1, in Example 1, [Ca] / [S] was 2.0, [Mn] / [Si] is 6.5, it can be seen that the weldability.
3. 미세 조직3. Microstructure
도 2는 실시예 1에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판의 미세 조직을 나타내는 사진이다. Figure 2 is a photograph showing the microstructure of the hot rolled steel sheet produced by the manufacturing method according to Example 1.
도 2를 참조하면, 본 발명에 해당하는 실시예 1에 따라 제조된 시편의 최종 미세 조직은 조대한 페라이트 및 펄라이트의 복합 조직으로 이루어져 있으며, 결정립의 평균 크기는 10 ~ 20 ㎛ 이었다. Referring to Figure 2, the final microstructure of the specimen prepared according to Example 1 corresponding to the present invention consists of a complex structure of coarse ferrite and pearlite, the average size of the grains was 10 ~ 20 ㎛.
또한, 도 2를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 최종 미세 조직은 높은 분율의 조대한 페라이트를 갖는 것을 볼 수 있는데, 이는 탄소(C)를 0.2 중량% 이상 첨가하면서 아울러 압연온도를 900℃ 이상으로 높임으로써 조대한 페라이트의 안정적인 확보가 가능하였다.
In addition, referring to Figure 2, it can be seen that the final microstructure of the specimen prepared according to Example 1 has a high fraction of coarse ferrite, which adds more than 0.2% by weight of carbon (C) and at the same time the rolling temperature By raising it to 900 degreeC or more, stable coarse ferrite was secured.
4. 굽힘 시험4. bending test
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 제조 방법으로 제조된 열연강판의 180ㅀ 굽힘시험 결과를 나타낸다.Figure 3 shows the 180 ㅀ bending test results of the hot rolled steel sheet produced by the manufacturing method according to Example 1 of the present invention.
도 3을 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 열연 시편의 경우 180ㅀ 굽힘 시험 결과 균열이 발생하지 않았다. 이는 실시예 1에 따라 제조된 열연 시편의 높은 연신율에 따른 결과로 판단된다.
Referring to FIG. 3, in the case of the hot-rolled specimen prepared according to Example 1, no crack occurred as a result of the 180 ㅀ bending test. This is judged as a result of the high elongation of the hot rolled specimen prepared according to Example 1.
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 description, the embodiment of the present invention has been described, but various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간 압연 단계
S130 : 권취 단계 S110: slab reheating stage
S120: Hot Rolling Step
S130: winding step
Claims (15)
식 1 : 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 및 식 2 : 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0 (여기서, [Ca], [S], [Mn] 및 [Si]는 각 성분의 중량%)을 만족하는 범위에서, 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 칼슘(Ca)을 함유하며,
나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
Carbon (C): 0.2 to 0.25% by weight, phosphorus (P) 0.02% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, niobium (Nb): 0.005 to 0.025% by weight, aluminum (Al): 0.05% by weight or less Including,
Equation 1: 2.0 ≤ [Ca] / [S] ≤ 2.5 and Equation 2: 6.0 ≤ [Mn] / [Si] ≤ 9.0 (where [Ca], [S], [Mn] and [Si] are the respective components (% By weight) of silicon (Si), manganese (Mn) and calcium (Ca),
High strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that the remaining Fe and other unavoidable impurities.
상기 열연강판은
실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
The method of claim 1,
The hot rolled steel sheet
Silicon (Si): high strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that containing 0.05 to 0.3% by weight.
상기 열연강판은
망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
The method of claim 1,
The hot rolled steel sheet
Manganese (Mn): high strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that it comprises 1.0 to 2.0% by weight.
상기 열연강판은
칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
The method of claim 1,
The hot rolled steel sheet
Calcium (Ca): high strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that it comprises 0.001 ~ 0.004% by weight.
상기 열연강판은
517 MPa 이상의 인장강도(TS) 및 330 MPa 이상의 항복강도(YS)를 갖는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
The method of claim 1,
The hot rolled steel sheet
A high strength hot rolled steel sheet for oil wells having a tensile strength (TS) of at least 517 MPa and a yield strength (YS) of at least 330 MPa.
상기 열연강판은
30% 이상의 연신율(EL)을 갖는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판. The method of claim 5,
The hot rolled steel sheet
A high strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized by having an elongation (EL) of 30% or more.
상기 열연강판은
페라이트(ferrite) 및 펄라이트(pearlite) 복합조직을 갖는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
The method of claim 1,
The hot rolled steel sheet
High strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that it has a ferrite and pearlite composite structure.
상기 열연강판은
결정립의 평균 크기가 10 ~ 20 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판.
The method of claim 7, wherein
The hot rolled steel sheet
High strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that the average grain size of 10 ~ 20 ㎛.
(b) 상기 재가열된 판재를 열간 압연하는 단계; 및
(c) 상기 열간 압연된 판재를 펄라이트(pearlite) 온도역까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법.
(a) Carbon (C): 0.2 to 0.25% by weight, phosphorus (P) 0.02% by weight or less, sulfur (S): 0.005% by weight or less, niobium (Nb): 0.005 to 0.025% by weight, aluminum (Al): 0.05 Including wt% or less, wherein Equation 1: 2.0 ≦ [Ca] / [S] ≦ 2.5 and Equation 2: 6.0 ≦ [Mn] / [Si] ≦ 9.0 where [Ca], [S], [Mn] And [Si] reheating the slab plate containing silicon (Si), manganese (Mn), and calcium (Ca) in a range satisfying the weight percent of each component), the remaining Fe and other unavoidable impurities;
(b) hot rolling the reheated plate; And
(c) cooling the hot rolled sheet to a pearlite temperature range and winding up; and manufacturing a high strength hot rolled steel sheet for oil wells.
상기 슬라브 판재는
실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The slab plate is
Silicon (Si): Method for producing a high strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that it comprises 0.05 to 0.3% by weight.
상기 슬라브 판재는
망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The slab plate is
Manganese (Mn): high strength hot rolled steel sheet manufacturing method characterized in that it comprises 1.0 to 2.0% by weight.
상기 슬라브 판재는
칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The slab plate is
Calcium (Ca): Method for producing a high strength hot rolled steel sheet for oil wells, characterized in that it comprises 0.001 ~ 0.004% by weight.
상기 (a) 단계는,
슬라브 재가열 온도(SRT) : 1150 ~ 1250℃로 실시되는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법.
10. The method of claim 9,
In step (a),
Slab reheating temperature (SRT): high strength hot rolled steel sheet manufacturing method characterized in that carried out at 1150 ~ 1250 ℃.
상기 (b) 단계는,
마무리 압연 온도(FDT) : 900 ~ 950℃로 실시되는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법.
10. The method of claim 9,
In step (b),
Finish rolling temperature (FDT): A high strength hot rolled steel sheet manufacturing method for oil wells, characterized in that carried out at 900 ~ 950 ℃.
상기 (c) 단계는,
권취 온도(CT) : 600 ~ 700℃로 실시되는 것을 특징으로 하는 유정용 고강도 열연강판 제조 방법. 10. The method of claim 9,
In step (c),
Winding temperature (CT): A high strength hot rolled steel sheet manufacturing method for oil wells, characterized in that carried out at 600 ~ 700 ℃.
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| CN106244931A (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-21 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | A kind of yield strength 450MPa level hot rolled steel plate and manufacture method thereof |
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| CN106244931A (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-21 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | A kind of yield strength 450MPa level hot rolled steel plate and manufacture method thereof |
| CN105177467A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 铜陵市大明玛钢有限责任公司 | Configuration of hot-rolled steel plate and manufacturing process thereof |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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