KR20130002163A - 후 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

후 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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현대제철 주식회사
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Abstract

-40℃ 변형시효 충격인성 : 150 J 이상 및 두께 방향의 평균 단면수축율 : 55% 이상을 만족하는 후 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 후 강판 제조 방법은 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1050 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계; 상기 1차 압연된 판재를 미재결정 영역에서 복수의 압연 패스를 이용하여 2차 압연하는 단계; 및 상기 2차 압연된 판재를 420 ~ 600℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

후 강판 및 그 제조 방법{THICK STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE THICK STEEL SHEET}
본 발명은 후 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 두께 방향에 대한 평균 단면수축율을 향상시킬 수 있는 해양구조용 후 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
해양구조용 후 강판은 일반적으로 일반압연재(AR, As-Rolled) 및 열처리재(N, Normalizing)가 사용되어 왔으며, 최근에는 열가공제어압연재(TMCP, Thermo Mechanical Controlled Process)가 사용되고 있다. 열가공제어압연재는 효율성 및 모재의 충격인성이 우수한 장점이 있다.
해양구조용 후 강판은 열연 공정이나 냉연 공정 등에 의해 제조될 수 있다. 후 강판이 열연 공정에 의하여 제조될 경우, 열연 공정은 주로 슬라브 재가열 과정, 열간압연 과정 및 냉각 과정을 포함하여 진행된다.
슬라브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬라브 판재를 재가열한다.
열간압연 과정에서는 압연롤을 이용하여 재가열된 판재를 정해진 압하율로 열간 압연한다.
냉각 과정에서는 압연이 마무리된 판재를 냉각한다.
본 발명의 목적은 황(S), 인(P) 및 수소(H)의 함량을 극소로 제한함과 더불어 고온에서 1차 압연을 실시하여 오스테나이트 결정립을 미세화하고, 미재결정 영역에서 2차 압연을 실시하여 결정립의 미세화 및 중심 편석을 형성하는 저융점 개재물인 MnS를 불연속으로 연신시켜 두께 방향에 대한 재질 특성을 향상시킬 수 있는 후 강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, -40℃ 변형시효 충격인성 : 150 J 이상 및 두께 방향의 평균 단면수축율 : 55% 이상을 만족하는 인장강도 50kgf/mm2급 70mm 이상의 후 강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후 강판 제조 방법은 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1050 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계; 상기 1차 압연된 판재를 미재결정 영역에서 복수의 압연 패스를 이용하여 2차 압연하는 단계; 및 상기 2차 압연된 판재를 420 ~ 600℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후 강판은 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 후 강판은 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, -40℃ 변형시효 충격인성 : 150 J 이상을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 후 강판은 인장강도 50kgf/mm2 이상 및 70mm 이상의 두께를 가지면서도, 두께 방향의 평균 단면수축율이 55% 이상을 만족함으로써, 해양구조용으로 적용하기에 적합하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후 강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 제어압연(CR)/가속냉각(ACC) 과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 시편의 1/4 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면을 나타낸 최종 미세조직 사진이다.
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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 후 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
후 강판
본 발명에 따른 후 강판은 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함한다.
여기서, 상기 강판의 최종 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트와 더불어 베이나이트가 더 포함되어 있을 수 있다.
이때, 상기 강판은 구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.30 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 강판은 두께 방향에 대한 평균 단면수축율의 향상을 위하여, 칼슘(Ca) : 0.003 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비([Ca]/[S], 여기서 [ ]는 각 성분의 중량%)는 1.5 ~ 2.5를 만족하는 범위에서 첨가되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 후 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
본 발명에서 탄소(C)는 강판의 강도를 확보하기 위해 첨가된다.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.05 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 강판의 강도는 증가하나 저온 충격인성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한 실리콘은 고용강화 효과도 가진다.
상기 실리콘은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 실리콘의 함량이 강판 전체 중량의 0.05 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 실리콘 첨가 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 실리콘의 함량이 강판 전체 중량의 0.30 중량%를 초과할 경우에는 강판 표면에 산화물을 형성하여 강판의 용접성 등을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소이며, 결정립을 미세화시켜 강도 및 인성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 망간은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 1.0 ~ 2.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 망간의 함량이 1.0 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 강도 확보 및 결정립 미세화 효과가 불충분해지는 문제가 있다. 반대로, 망간의 함량이 2.0 중량%를 초과할 경우에는 강에 고용된 황을 MnS로 석출하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.
인(P)
인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 저온충격인성을 저하시키는 대표적인 원소로서 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 강판 전체 중량의 0.008 중량% 이하로 제한하였다.
황(S)
황(S)은 상기 인(P)과 함께 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS를 형성하여 두께 방향에 대한 평균 면적수축율 및 저온 충격인성을 저하시킨다.
따라서, 본 발명에서는 황의 함량을 강판 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하였다.
가용성 알루미늄(S_Al)
가용성 알루미늄(S_Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.
상기 가용성 알루미늄(S_Al)은 강판 전체 중량의 0.020 ~ 0.040 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 가용성 알루미늄의 함량이 0.020 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 탈산 효과가 불충분하다. 반대로, 가용성 알루미늄의 함량이 0.040 중량%를 초과할 경우에는 Al2O3를 형성하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강판의 강도와 저온인성을 향상시킨다.
상기 니오븀은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.03 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀의 함량이 0.03 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 강판의 용접성을 저하시킨다. 또한, 니오븀의 함량이 0.03 중량%를 초과하는 경우, 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.
티타늄(Ti)
본 발명에서 티타늄(Ti)은 슬라브 재가열시 TiN을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여, 강판의 조직을 미세화하는 역할을 한다.
상기 티타늄은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.010 ~ 0.020 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 티타늄의 함량이 0.010 중량% 미만일 경우에는 상기의 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄의 함량이 0.020 중량%를 초과할 경우에는 TiN 석출물이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되는 문제가 있다.
질소(N)
본 발명에서 질소(N)는 AlN, TiN 등을 형성하여 결정립을 미세화하는 역할을 한다.
다만, 상기 질소의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우에는 강 내부에 개재물을 생성시켜 강판 내부 품질을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소의 함량을 강판 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하였다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능 및 저온 충격인성을 향상시키는 역할을 한다.
다만, 본 발명에 따른 강판에서 구리의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우 강의 표면 품질을 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 구리의 함량을 강판 전체 중량의 0.30 중량% 이하로 제한하였다.
니켈(Ni)
본 발명에서 니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히 니켈은 저온인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.
다만, 본 발명에 따른 강판에서 니켈의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우에는 적열취성을 유발하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 니켈의 함량을 강판 전체 중량의 0.30 중량% 이하로 제한하였다.
칼슘(Ca)
칼슘은 CaS를 형성시켜 강중의 황의 함량을 낮추고, 아울러 MnS 편석을 감소시켜 강의 청정도 및 인성 향상에 기여한다. 또한 칼슘은 두께 방향의 평균 단면수축율을 향상시키는 역할을 한다.
다만, 본 발명에 따른 강판에서 칼슘의 함량이 강판 전체 중량의 0.003 중량%를 초과하는 경우 CaO와 같은 개재물을 과다 형성시켜, 저온 충격인성을 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 칼슘의 함량을 강판 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하였다.
또한, 상기 칼슘(Ca)은, 상기의 함량 범위와 더불어, 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비([Ca]/[S], 여기서 [ ]는 각 성분의 중량%)가 1.5 ~ 2.5를 만족하는 범위로 첨가되는 것이 바람직하다. 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비가 1.5 미만일 경우, CaS 형성이 불충분하다. 반대로, 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비가 2.5를 초과하는 경우, 황을 극저 함량으로 제어하거나 또는 칼슘이 과다하게 포함되는 문제점이 있다.
상술한 본 발명에 따른 후 강판에는 상기의 합금성분들 이외에 수소(H)가 더 함유되어 있을 수 있다. 이때, 수소(H)는 불가피한 불순물로 진공탈가스 처리를 통하여 그 첨가량을 극소량으로 제한하는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명에서는 수소(H)의 함량을 강판 전체 중량의 2.0ppm 이하로 제한하였다.
후 강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후 강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 후 강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 1차 압연 단계(S120), 2차 압연 단계(S130) 및 냉각 단계(S140)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열한다.
이때, 상기 슬라브 판재는 구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.30 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬라브 판재는 두께 방향의 평균 단면수축율의 향상을 위하여, 칼슘(Ca) : 0.003 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비([Ca]/[S], 여기서 [ ]는 각 성분의 중량%)가 1.5 ~ 2.5를 만족하는 범위에서 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다.
이때, 본 단계에서 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature: SRT)는 1050 ~ 1200℃로 실시하는 것이 바람직하다.
만일, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1050℃ 미만일 경우에는 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1200℃를 초과할 경우에는 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 석출물이 고용되어 오스테나이트 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 조대화되어 제조되는 강판의 강도 및 저온인성 확보가 어려운 문제점이 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 슬라브 재가열 단계(S110) 이전에 실시되는 진공탈가스 처리에 의하여, 수소(H)의 함량은 상기 슬라브 판재 전체 중량의 2.0ppm 이하로 제한될 수 있다.
이러한 진공탈가스 처리는 제강 과정의 2차 정련설비인 진공탈가스설비(RH 또는 VDOB)를 이용하여 실시되며, 이때 진공탈가스설비는 용강의 수소(H) 등의 기체를 제거하는 역할을 한다.
1차 압연 및 2차 압연
도 2는 본 발명에 적용되는 제어압연(CR)/가속냉각(ACC) 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2를 참조하면, 후 강판을 제조하기 위하여 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연, 오스테나이트 미재결정 영역에서 2차 제어 압연 및 가속냉각 과정을 통하여 미세한 조직을 형성할 수 있어, 강도 및 저온 인성을 모두 확보할 수 있다.
즉, 1차 압연 단계(S120)에서는 재가열된 슬라브 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연한다. 1차 압연은 오스테나이트 재결정 영역에 해당하는 950 ~ 1050℃에서 실시될 수 있다.
1차 압연의 압하율은 2차 압연의 누적 압하율에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 압연전 판재의 두께가 100mm, 제어압연 종료 후 두께가 40mm이고, 2차 압연의 누적압하율이 50%인 경우, 1차 압연 후의 판재 두께는 80mm가 되어야 한다(80mm→40mm). 따라서, 1차 압연의 압하율은 20%(100mm→80mm)가 된다.
2차 압연 단계(S130)에서는 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에서 2차 압연한다. 이때, 2차 압연은 제어 압연이 적용되도록 복수의 압연 패스를 이용한다.
2차 압연의 마무리 압연 온도(FDT)는 750 ~ 870℃인 것이 바람직하다. 만일, 2차 압연의 마무리 압연 온도가 750℃ 미만일 경우 이상역 압연이 발생하여 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 2차 압연의 마무리 압연 온도가 870℃를 초과할 경우에는 강도를 충분히 확보하는 데 어려움이 따른다.
2차 압연은 미재결정 영역에서의 누적압하율이 40 ~ 60%가 되도록 실시될 수 있다. 2차 압연의 누적압하율이 40% 미만일 경우 제어압연이 불충분하여 저온 충격인성 확보가 어렵다. 반면, 2차 압연의 누적압하율이 60%를 초과할 경우에는 강판의 제조 비용이 과다하게 상승할 수 있다. 또한, 각 패스마다 충분한 압연이 이루어질 수 있도록, 각 패스당 평균 압하율은 10 ~ 20%가 되도록 실시할 수 있다.
압연 패스의 수는 2차 압연의 누적압하율과 각 패스당 평균 압하율에 따라 그 수가 결정될 수 있으며, 마찬가지로 압연 패스의 수와 2차 압연의 누적압하율에 따라 각 패스당 평균 압하율이 결정될 수 있다.
냉각
냉각 단계(S140)에서는 2차 압연이 완료된 판재를 가속냉각 방식 등으로 냉각 종료 온도까지 냉각함으로써, 결정립 성장을 억제한다.
이때, 냉각 종료 온도는 420 ~ 600℃로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각 종료 온도가 420℃ 미만일 경우에는 저온변태조직이 다량 형성되어 저온 충격인성이 불충분한 문제점이 있다. 반대로, 냉각 종료 온도가 600℃를 초과할 경우에는 조대한 미세조직 형성으로 인하여 강도 확보가 불충분해지는 문제가 있다.
한편, 냉각 단계(S140)에서 냉각속도는 4 ~ 10℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각 속도가 4℃/sec 미만으로 실시될 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 10℃/sec를 초과할 경우에는 조직이 경해져서 목표로 하는 저온 충격인성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.
상기 제조 과정(S110 ~ S140)을 통하여 제조되는 후 강판은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, -40℃ 변형시효 충격인성 : 150 J 이상을 만족할 수 있다.
여기서, 상기 강판의 최종 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트의 복합 조직을 갖는다. 이때, 상기 강판의 최종 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트와 더불어 베이나이트가 더 포함되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 후 강판은 인장강도 50kgf/mm2 이상 및 70mm 이상의 두께를 가지면서도, 두께 방향의 평균 단면수축율 : 55% 이상을 만족하므로 해양구조용으로 적용하기에 적합하다.
실시예
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.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1 및 표 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 4에 따른 시편을 제조하였다.
[표 1](단위 : 중량%)
Figure pat00001
[표 2](단위 : 중량%)
Figure pat00002
[표 3]
Figure pat00003
2. 기계적 물성 평가
표 4는 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편의 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 4]
Figure pat00004
표 1 ~ 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편은 인장강도(TS) : 512 ~ 556MPa, -40℃ 변형시효 충격인성 : 185 ~ 245J 및 두께 방향의 평균 단면수축율 : 72.8 ~ 84.1%의 범위를 갖는 것을 확인할 수 있다.
이는 실시예 1에 따라 제조된 시편의 1/4 두께 지점의 절단면에 대한 최종 미세 조직을 나타내는 도 3과 실시예 2에 따라 제조된 시편의 1/2 두께 지점의 절단면에 대한 최종 미세조직을 나타내는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 후 강판은 황(S), 인(P) 및 수소(H)의 함량을 극소로 제한하고, 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 함량비를 1.5 ~ 2.5로 제한함으로써, 미세조직이 치밀하면서도 미세한 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합 조직으로 이루어지기 때문인 것으로 보인다.
반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 마무리 압연온도 및 냉각 종료 온도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 비교예 1 ~ 2의 경우, 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)는 실시예 1 ~ 4와 큰 차이가 없었으나, -40℃ 변형시효 충격인성 및 두께 방향의 평균 단면수축율이 90J, 45J 및 46.4%, 52.6%로 목표값인 150J 이상 및 55% 이상에 모두 미달하는 것을 알 수 있다.
한편, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 황(S)과 수소(H)의 함량이 본 발명에서 제시하는 범위보다 과도하게 첨가되며, 냉각 속도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 비교예 3의 경우, 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)는 실시예 1 ~ 4와 큰 차이가 없었으나, -40℃ 변형시효 충격인성 및 두께 방향의 평균 단면수축율이 35J 및 48.1%로 목표값인 150J 이상 및 55% 이상에 미달하는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 인(P) 및 칼슘(Ca)의 함량이 본 발명에서 제시하는 범위보다 과도하게 첨가되고, 보론(B)이 더 첨가되며, 냉각 속도가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 비교예 4의 경우, 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)는 실시예 1 ~ 4와 큰 차이가 없었으나, -40℃ 변형시효 충격인성 및 두께 방향의 평균 단면수축율이 75J 및 39.7%로 목표값인 150J 이상 및 55% 이상에 미달하는 것을 알 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 후 강판은 황(S), 인(P) 및 수소(H)의 함량을 극소로 제한함과 더불어 고온에서 1차 압연을 실시하여 오스테나이트 결정립을 미세화하고, 미재결정 영역에서 2차 압연을 실시하여 결정립의 미세화및 중심 편석을 형성하는 저융점 개재물인 MnS를 불연속으로 연신시켜 두께 방향에 대한 재질 특성을 향상시킬 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 후 강판은 -40℃ 변형시효 충격인성 : 150 J 이상 및 두께 방향의 평균 단면수축율 : 55% 이상을 만족할 수 있다.
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.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 1차 압연 단계
S130 : 2차 압연 단계
S140 : 냉각 단계

Claims (13)

  1. 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1050 ~ 1200℃로 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 판재를 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계;
    상기 1차 압연된 판재를 미재결정 영역에서 복수의 압연 패스를 이용하여 2차 압연하는 단계; 및
    상기 2차 압연된 판재를 420 ~ 600℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 재가열 단계 이전에,
    진공탈가스 처리를 실시하여, 수소(H) : 2.0ppm 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 판재는
    구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.30 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 판재는
    상기 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비([Ca]/[S], 여기서 [ ]는 각 성분의 중량%)가 1.5 ~ 2.5를 만족하는 범위에서, 칼슘(Ca) : 0.003 중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 압연 단계에서,
    상기 재결정 영역의 온도는 950 ~ 1050℃인 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 압연 단계에서,
    마무리 압연 온도는 750 ~ 870℃인 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2차 압연은
    상기 미재결정 영역에서의 누적압하율 : 40 ~ 60% 및 패스당 평균압하율 : 10 ~ 20%가 되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서,
    냉각 속도는 4 ~ 10℃/sec으로 실시하는 것을 특징으로 하는 후 강판 제조 방법.
  9. 탄소(C) : 0.05 ~ 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.05 ~ 0.30 중량%, 망간(Mn) : 1.0 ~ 2.0 중량%, 인(P) : 0.008 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 가용성 알루미늄(S_Al) : 0.020 ~ 0.040 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 티타늄(Ti) : 0.010 ~ 0.020 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 수소(H) : 2.0ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
    최종 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 강판은
    구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.30 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 강판은
    상기 황(S)에 대한 칼슘(Ca)의 중량비([Ca]/[S], 여기서 [ ]는 각 성분의 중량%)가 1.5 ~ 2.5를 만족하는 범위에서, 칼슘(Ca) : 0.003 중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후 강판.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 강판은
    두께 방향의 평균 단면수축율이 55% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 후 강판.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 강판은
    -40℃에서의 변형시효 충격인성이 150J 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 후 강판.
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CN112048676A (zh) * 2020-08-26 2020-12-08 南京钢铁股份有限公司 一种抗应变时效低温韧性s420ml钢板及其生产方法

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