KR20240059874A - 형강 및 형강 제조 방법 - Google Patents

형강 및 형강 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240059874A
KR20240059874A KR1020220140893A KR20220140893A KR20240059874A KR 20240059874 A KR20240059874 A KR 20240059874A KR 1020220140893 A KR1020220140893 A KR 1020220140893A KR 20220140893 A KR20220140893 A KR 20220140893A KR 20240059874 A KR20240059874 A KR 20240059874A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
less
section steel
steel
temperature
Prior art date
Application number
KR1020220140893A
Other languages
English (en)
Inventor
홍도형
강문석
장홍기
정준호
박창준
오문성
김태형
황선혁
Original Assignee
현대제철 주식회사
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 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020220140893A priority Critical patent/KR20240059874A/ko
Priority to PCT/KR2023/016838 priority patent/WO2024091057A1/ko
Publication of KR20240059874A publication Critical patent/KR20240059874A/ko

Links

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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60—Aqueous agents
    • 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
    • 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
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • 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
    • C21D2211/002—Bainite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 형강 제조방법은 (a) 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05 중량% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1200 ℃ 이상에서 재가열하는 단계, (b) 상기 강재를 열간 압연하되, 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어하는 단계 및 (c) 상기 강재를 수냉하는 단계를 포함하며, 이로써, 내진 내화 성능을 동시에 가지는 고성능 형강 및 형강의 제조방법을 구현할 수 있다.

Description

형강 및 형강 제조 방법{Section steel and method for manufacturing section steel}
본 발명은 형강 및 형강 제조방법에 관한 것이다.
형강은 일반적으로 단면 형상이 다각적으로 변화를 가지는 강재를 의미한다. 형강은 대형 건축물의 기둥과 같은 구조용 강재로 적용되고 있으며, 지하철, 교량 등의 토목용 가설재와 기초용 말뚝으로도 적용되고 있다. 형강은 연속 주조로 제조된 블룸(Bloom), 빌렛(Billet), 빔블랭크(Beam blank) 등의 주편을 열간 압연함으로써 제조될 수 있다.
최근 들어 전 세계적으로 대형 지진이 발생하고 있으며 이로 인해 막대한 인명과 재산 피해가 발생하고 있다. 특히 2016년과 2017년에 경주와 포항에서 진도 5.0 이상의 강진이 잇따라 발생하는 등 불안감이 커지고있는 상황이다.
지진 발생 시, 건물 파손에 따른 1차적인 피해와 함께 2차적으로 발생할 수 있는 화재는 구조물을 떠받치고 있는 보강재의 연화를 일으킴으로써 지진에 따른 보강재의 소성변형과 더불어 건물붕괴를 촉진시키는 원인이 될 수 있다. 이에 따라 최근 지진이나 고층 건물 화재와 같은 재난 상황에서도 건축물의 붕괴를 지연시켜 인명과 재산 피해를 최소화하기 위한 건축물 설계 기준이 강화되고 있다.
이러한 건축물의 안전성 강화를 위해서는 건축물 디자인 내진 설계, 스프링쿨러와 같은 방호시설 설치와 더불어 구조물 제작에 사용되는 건축구조용 소재의 내진 및 내화성능 향상이 필수적으로 요구된다.
이를 위하여 항복비 제어를 통해서 지진에 견딜 수 있는 내진성능을 확보한 내진강과 고온강도 개선을 통해 화재에 견딜 수 있는 내화강이 각각 개발되어 사용되고 있다.
그러나 앞서 언급한 바와 같이 지진 발생 시에 건물 파손에 따른 화재 발생이 뒤따를 수 있으므로 이러한 상황을 대비할 수 있도록 내진성능과 내화성능을 동시에 갖는 내화 및 내진 형강에 대한 요구가 증대되고 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 형강 및 형강 제조방법은 내화 및 내진 성능을 갖는 고성능의 형강 및 형강 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 형강 제조방법은 (a) 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1200 ℃ 이상에서 재가열하는 단계; (b) 상기 강재를 열간 압연하되, 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어하는 단계; 및 (c) 상기 강재를 수냉하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c) 단계는 수냉 종료 온도를 680 ~ 880 ℃로 제어할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계를 수행한 강재는 상온에서 항복강도(YS) 355MPa 이상, 0℃에서 충격흡수에너지(CVN) 27J 이상, 연신율(EL) 21% 이상을 만족할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계를 수행한 강재는 600 ℃에서 고온 항복 강도(YS)가 238MPa 이상일 수 있다.
또한, 상기 (c)단계를 수행한 강재는 최종 미세조직에 베이나이트를 포함할 수 있다.
또한 상기 강재는 탄소(C) 0.08 ~ 0.15 중량%, 망간(Mn) 0.5 ~ 1.6 중량%, 크롬(Cr) 0.1 ~ 0.3 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.10 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb) 0.02 ~ 0.05 중량%, 타이타늄(Ti) 0.03 중량% 이하, 보론(B) 0.001 ~ 0.003 중량%일 수 있다.
또한, 상기 강재는 규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족한다.
또한, 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 27J 이상을 만족할 수 있다.
또한, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 238MPa 이상일 수 있다.
또한, 연신율(EL)이 21% 이상일 수 있다.
또한, 최종 미세조직에 베이나이트를 포함할 수 있다.
또한, 탄소(C) 0.08 ~ 0.15 중량%, 망간(Mn) 0.5 ~ 1.6 중량%, 크롬(Cr) 0.1 ~ 0.3 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.10 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb) 0.02 ~ 0.05 중량%, 타이타늄(Ti) 0.03 중량% 이하, 보론(B) 0.001 ~ 0.003 중량%일 수 있다.
또한 규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형강은, 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 1200 ℃ 이상에서 재가열한 후, 열간 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어한 후, 수냉하는 방법으로 제조할 수 있다.
또한 상기 수냉하는 방법에서, 수냉 종료 온도를 680 ~ 880 ℃로 제어하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 내진 성능과 내화 성능을 동시에 가지는 고성능의 형강 및 형강의 제조방법을 구현할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 형강의 플랜지(Flange) 중심부 시편의 조직 관찰 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 형강 제조방법을 도시한 순서도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예가 상세히 설명될 것이다.
형강
본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05 중량% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 추가적으로 규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함할 수 있으며, 상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 탄소(C)는 0.08 ~ 0.15 중량%, 상기 망간(Mn)은 0.5 ~ 1.6 중량%, 상기 크롬(Cr)은 0.1 ~ 0.3 중량%, 상기 몰리브데넘(Mo)은 0.10 ~ 0.15 중량%, 상기 니오븀(Nb)은 0.02 ~ 0.05 중량%, 상기 타이타늄(Ti)은 0.03 중량% 이하, 상기 보론(B)은 0.001 ~ 0.003 중량%를 포함할 수 있다.
상술한 합금 조성을 갖는 형강은, 상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족한다. 또한 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 27J 이상, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 238MPa 이상, 연신율(EL)이 21% 이상일 수 있다. 보다 상세하게는, 상온에서 항복강도(YS)는 400MPa 이상, 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 40J 이상, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 250MPa 이상, 연신율(EL)이 25% 이상일 수 있다.
또한, 상술한 합금 조성을 갖는 형강은 최종 미세조직에 베이나이트를 포함할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 형강은 베이나이트 기지조직이 구현됨으로써, 상술한 바와 같이 고온 항복강도가 향상될 수 있다. 또한 베이나이트 기지조직과 함께 미세 탄화물이 구현될 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 국내 건축 구조용 열간 압연 형강 규격인 KS D 3866의 합금 성분계 기준을 만족시키면서, 동시에 내진 성능과 내화 성능을 함께 갖는 항복강도(YS) 355MPa 이상급의 고성능 형강일 수 있다.
한편, 상기 KS D 3866의 합금 성분계는 탄소(C) 0.20 중량% 이하, 규소(Si) 0.40 중량% 이하, 망간(Mn) 1.00 ~ 1.60 중량% 이하, 인(P) 0.035 중량% 이하, 황(S) 0.030 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.35 중량% 이하, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 구리(Cu) 0.60 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05 중량% 이하를 만족하여야 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 형강에 포함되는 각 합금 원소의 역할 및 함량에 대해 상세히 설명한다.
탄소(C)
탄소는 Nb, Ti 등과 반응하여 미세한 탄화물 생성을 촉진시킴으로써 석출강화를 통한 강도 향상에 효과적으로 기여하는 한편, 고온에서 전위이동을 방해함으로써 고온강도를 향상시켜 내화성능 확보에 효과적이다. 반면 과도하게 첨가될 경우 조대한 탄화물이 생성되어 충격특성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 불연속 항복거동을 발생시킴으로써 항복비를 높여 내진 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 탄소가 0.17 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.08 ~ 0.15 중량% 포함될 수 있다.
즉, 탄소의 함량이 전체 중량의 0.08 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 전체 중량의 0.17 중량%를 초과할 경우에는 조대한 탄화물이 생성되어 충격특성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 불연속 항복 거동을 발생시킴으로써 항복비를 높여 내진성능을 떨어뜨릴 수 있다.
망간(Mn)
망간은 고용강화 원소로써 강도확보에 기여할 뿐만 아니라 강의 경화능을 향상시켜 베이나이트 조직 생성에 효과적이다. 반면 과도하게 첨가될 경우, S와 결합하여 MnS 게재물을 생성시키거나 또는 잉곳에 중심편석을 발생시킬 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 망간이 1.6 중량%이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 ~ 1.6 중량% 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1.3 중량% 포함될 수 있다.
즉, 망간의 함량이 전체 중량의 0.5 중량% 미만일 경우, 고용 강화의 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 1.6 중량%를 초과할 경우, 황과 결합하여 MnS 개재물을 생성시키거나 또는 잉곳에 중심편석을 발생시킬 수 있고 이에 따라 형강의 연성이 저하되고 내부식성이 저하될 수 있다.
크롬(Cr)
크롬은 강의 경화능을 향상시켜 베이나이트 미세조직 확보에 기여할 수 있으나, 과도하게 첨가될 경우, 강의 제조 단가를 높이며 입계에 조대한 탄화물을 형성시켜 강의 연성을 저하시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 크롬이 0.10 ~ 0.35 중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 중량% 포함될 수 있다.
즉, 크롬의 함량이 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우 크롬 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없으며, 반대로 크롬의 함량이 0.35 중량%을 초과하여 다량 첨가 시 강의 제조 단가를 높이며 입계에 조대한 탄화물을 형성시켜 강의 연성을 저하시킬 수 있다. 또한, 크롬의 함량이 0.35 중량% 이하인 경우 국내 건축 구조용 열간 압연 형강 규격인 KS D 3866의 합금 성분계 기준을 만족시킬 수 있다.
몰리브데넘(Mo)
몰리브데넘은 강의 경화능을 향상시켜 베이나이트 미세조직 확보에 기여할 수 있으며, 고온 강도 확보에 매우 효과적인 원소이지만, 과도하게 첨가될 경우, 강의 제조 단가를 높이고 입계 탄화물 생성을 촉진시켜 강의 연성을 저하시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 몰리브데넘이 0.15 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.10 ~ 0.15 중량% 포함될 수 있다.
즉, 몰리브데넘의 함량이 전체 중량의 0.10 중량% 미만일 경우, 몰리브데넘의 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없으며, 0.15 중량% 초과하여 다량 첨가 시, 강의 제조 단가를 높이며 입계 탄화물 생성을 촉진시켜 강의 연성을 저하시킬 수 있다. 또한, 몰리브데넘의 함량이 0.15 중량% 이하인 경우 국내 건축 구조용 열간 압연 형강 규격인 KS D 3866의 합금 성분계 기준을 만족시킬 수 있다.
니오븀(Nb)
니오븀은 오스테나이트 조직에 고용될 경우, 결정립 성장을 억제시키며 미세한 결정립 크기를 갖게 하는 원소이다. 또한 탄소와 반응하여 미세한 탄화물 생성을 촉진시킴으로써 석출 강화를 통한 강도 향상에 효과적이며, 특히 고온 항복강도를 향상시킬 수 있다. 또한 경화능을 향상시켜 기지조직을 베이나이트화 함으로써 고온 항복강도 향상에 효과적이다. 그러나 과도하게 첨가될 경우, 강의 충격흡수에너지를 감소시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 니오븀이 0.05 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.02 ~ 0.05 중량% 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.04 ~ 0.05 중량% 포함될 수 있다.
즉, 니오븀의 함량이 전체 중량의 0.02 중량% 미만일 경우, 상기 니오븀의 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없으며, 0.05 중량% 초과하여 다량 첨가 시, 강의 충격흡수에너지를 감소시킬 수 있다. 한편, 니오븀의 함량이 0.04 ~ 0.05 중량% 인 경우 상술한 니오븀의 첨가 효과를 극대화하면서, 강의 충격흡수에너지 감소를 최소화할 수 있다.
보론(B)
보론은 오스테나이트 입계에 우선 편석하여 냉각 시 연질조직인 페라이트의 형성을 억제시켜 경화능을 향상시킬 수 있다. 그러나 과도하게 첨가될 경우, 입계 취성을 나타내는 문제점이 있다. 이를 위해 보론(B) 0.003 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.001 중량% ~ 0.003 중량% 포함될 수 있다.
즉, 보론의 함량이 전체 중량의 0.001 중량% 미만일 경우, 오스테나이트 입계 편석 효과가 불충분하며, 0.003 중량%를 초과할 경우 입계 취성의 문제점이 발생할 수 있다.
타이타늄(Ti)
타이타늄은 질소와 함께 TiN을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 강재의 경화능을 향상시키기 위한 방법으로 보론 첨가를 통해 오스테나이트 결정립에서의 초석 페라이트 형성을 억제한다. 이때, 제강 과정에서 보론과 질소가 결합하여 BN이 형성될 경우 경화능 향상 메커니즘을 구현할 수 없게 된다. 따라서 제강 공정에서 VD(Vacuum Degassing) 공정 적용을 통해 질 함량을 100ppm 이하로 제한하는 공정이 필요하며, 또한 잔여 질소와 보론이 결합하는 것을 억제하기 위해 타이타늄을 첨가하여 TiN을 우선 형성시킬 수 있으며, 이를 통해 결론적으로 강재의 경화능을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에서 타이타늄(Ti)은 0.04 중량% 이하가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.03 중량% 이하로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.02 ~ 0.03 중량%로 포함될 수 있다.
규소(Si)
규소(Si)은 알루미늄과 함께 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 규소는 고용강화 효과도 가질 수 있다.
규소는 본 발명의 일 실시예에 따른 형강의 전체 중량의 0.10 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 규소의 함량이 전체 중량의 0.10 중량% 미만일 경우에는 규소 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 규소의 함량이 전체 중량의 0.40 중량%를 초과하여 다량 첨가 시 강의 용접성을 저하시키며, 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 페라이트에 고용되어 고용강화 효과를 나타내는 원소이다. 또한, 베이나이트 변태에 있어서 석출하지 않고 과포화된 구리가 상온에서는 조직 중에 고용하고, 내화강으로서의 사용 온도 600 ℃ 가열시에 베이나이트 변태에 의해 도입된 전위 상에 구리 상을 석출하고, 그 석출 경화에 의해 내력을 증가시킨다.
구리는 본 발명의 일 실시예에 따른 형강의 전체 중량의 0.6 중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 중량%이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 구리의 함량이 전체 중량의 0.6 중량%를 초과하여 다량 첨가 시 열간 가공이 어려우며 석출 강화는 포화되고 인성을 저하시키며 적열취성의 원인이 되는 문제점이 발생한다.
질소(N)
질소(N)는 AlN 등의 질화물계 석출물을 형성하여 결정립 미세화에 기여하고, 고온 강도를 확보하는 데 기여할 수 있다. 상기 질소는 본 발명의 일 실시예에 따른 형강의 전체 중량의 0.015 중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.012 중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 상기 질소의 함량이 0.015 중량%를 초과하면 용접부 인성이 저하되고, 충격치가 저하될 수 있다.
황(S)
황(S)은 미세 MnS의 석출물을 형성하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 상기 황은 본 발명의 일 실시예에 따른 형강의 전체 중량의 0.01중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 황의 함량이 0.01 중량%를 초과할 경우, 트램 원소(Tramp element)로서 개재물 등을 생성하여 강의 연성을 떨어뜨릴 수 있으며, 인성 및 용접성을 저해할 수 있다.
인(P)
인(P)은 고용 강화에 의해 강도의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 인은 본 발명의 일 실시예에 따른 형강의 전체 중량의 0.02 중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 인의 함량이 0.02 중량%를 초과하는 경우에는 트램 원소(Tramp element)로서 개재물 등을 생성하여 강의 연성을 떨어뜨릴 수 있으며, 석출거동에 의해 충격치가 저하되는 문제가 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 1200 ℃ 이상에서 재가열한 후, 열간 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어한 후, 수냉하는 방법으로 제조한다. 또한 상기 수냉하는 방법에서 수냉 종료 온도를 680 ~ 880 ℃로 제어하여 제조할 수 있다.
상기 형강은 추가적으로 규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 또한 보다 바람직하게는, 상기 탄소(C)는 0.08 ~ 0.15 중량%, 상기 망간(Mn)은 0.5 ~ 1.6 중량%, 상기 크롬(Cr)은 0.1 ~ 0.3 중량%, 상기 몰리브데넘(Mo)은 0.10 ~ 0.15 중량%, 상기 니오븀(Nb)은 0.02 ~ 0.05 중량%, 상기 타이타늄(Ti)은 0.03 중량% 이하, 상기 보론(B)은 0.001 ~ 0.003 중량%를 포함할 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 형강은 국내 건축 구조용 열간 압연 형강 규격인 KS D 3866의 합금 성분계 기준을 만족시키면서, 동시에 내진 성능과 내화 성능을 함께 갖는 항복강도(YS) 355MPa 이상급의 고성능 형강일 수 있다.
상술한 합금 조성을 갖는 형강은, 상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족한다. 또한 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 27J 이상, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 238MPa 이상, 연신율(EL)이 21% 이상일 수 있다. 보다 상세하게는, 상온에서 항복강도(YS)는 400MPa 이상, 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 40J 이상, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 250MPa 이상, 연신율(EL)이 25% 이상일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 형강의 플랜지(Flange) 중심부 시편의 조직 관찰 사진이다.
도 1을 참조하면, 상술한 합금 조성을 갖는 형강은 최종 미세조직에 베이나이트를 포함할 수 있다. 또한 베이나이트 기지조직과 함께 페라이트 및 미세 탄화물이 구현될 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 형강은 Cr, Mo, Nb계 탄화물의 형성과 베이나이트 기지조직을 확보함으로써 고온 항복강도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
형강 제조방법
도 2를 참조하면, 먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 형강 제조방법은, 강재를 (a) 재가열 하는 단계(S10) (b) 열간 압연하는 단계(S20) 및 (c) 수냉하는 단계(S30)를 포함한다.
먼저, 강재는 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 강재를 1200 ℃ 이상에서 (a)재가열하는 단계를 수행한다. 다음으로, 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어하여 상기 강재를 (b)열간 압연하는 단계를 수행한다. 이후 강재를 (c)수냉하는 단계를 포함한다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 형강 제조방법은 국내 건축 구조용 열간 압연 형강 규격인 KS D 3866의 합금 성분계 기준을 만족시키면서, 동시에 내진 성능과 내화 성능을 함께 갖는 항복강도(YS) 355MPa 이상급의 고성능 형강을 제조할 수 있다.
이하에서는 형강 제조방법의 각 단계들에 대해 상세히 설명한다.
먼저 재가열하는 단계에서는 상기 조성의 강재를 1200 ℃ 이상에서 재가열한다. 재가열 온도가 1200 ℃보다 낮을 경우, 각종 탄화물의 고용이 충분하지 않을 수 있으며, 연속주조공정 시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않을 수 있다. 또한, 재가열 온도는 1250℃를 초과하지 않을 수 있다. 만약 재가열 온도가 1250℃를 초과할 경우, 조대한 오스테나이트 결정립이 형성되어 강도확보가 어려울 수 있으며, 가열 비용 및 시간의 증대로 인해 제조비용의 상승 및 생산성 저하 문제를 가져올 수 있다.
한편, 상기 강재는 제강 공정을 통해 소망하는 조성의 용강을 얻은 다음, 연속주조공정을 통해 제조될 수 있다. 상기 강재는 예를 들어 빔 블랭크(beam blank)일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 강재의 조성은 추가적으로 규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 또한 보다 바람직하게는, 상기 강재에서 상기 탄소(C)는 0.08 ~ 0.15 중량%, 상기 망간(Mn)은 0.5 ~ 1.6 중량%, 상기 크롬(Cr)은 0.1 ~ 0.3 중량%, 상기 몰리브데넘(Mo)은 0.10 ~ 0.15 중량%, 상기 니오븀(Nb)은 0.02 ~ 0.05 중량%, 상기 타이타늄(Ti)은 0.03 중량% 이하, 상기 보론(B)은 0.001 ~ 0.003 중량% 포함할 수 있다.
(b)열간 압연하는 단계에서는 재가열된 상기 강재를 열간 압연한다. 이때, 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어하며, 이로써, 크롬(Cr), 몰리브데넘(Mo)의 함량이 다소 낮더라도 베이나이트 기지조직을 확보할 수 있으며 고온 항복강도를 확보할 수 있다. 특히, 상기 압연 종료 온도가 860℃ 미만이면, 미재결정 영역에서의 압연이 진행됨으로써, 압연 부가가 커질 수 있으며, 압연 결과물인 형강의 항복비가 높아질 수 있다. 또한, 상기 압연종료온도가 930℃를 초과하면, 목표하는 강도 및 인성 확보가 어려울 수 있다.
한편 (c) 수냉하는 단계는 열간 압연 후에 실시하는 것으로, 본 발명에 따른 형강 제조방법에서는 수냉 종료 온도(또는 냉각복열온도)를 680 ~ 880 ℃로 제어할 수 있다. 수냉하는 단계는 표면가속냉각장치인 QST(Quenching and Self Tempering)설비를 통하여 수행될 수 있으며, 열간 압연된 형강을 냉각 및 자가 템퍼링 처리한다. 상기 수냉은 상기 형강에 대해 냉각수를 분사하는 ??칭(quenching) 방법을 적용할 수 있으며, 상기 형강의 이송 속도 또는 분사되는 냉각수의 수량을 제어함으로써, 수냉 종료 온도 및 셀프 템퍼링 온도가 680 ~ 880℃로 제어할 수 있고, 보다 바람직하게는 720 ~ 760℃로 제어된 상태에서 진행할 수 있다.
상기 (c) 단계를 수행한 강재 또는 형강은 상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족한다. 또한 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 27J 이상, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 238MPa 이상, 연신율(EL)이 21% 이상일 수 있다. 보다 상세하게는, 상온에서 항복강도(YS)는 400MPa 이상, 0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 40J 이상, 600 ℃에서 고온 항복 강도가 250MPa 이상, 연신율(EL)이 25% 이상일 수 있다.
상기 (c)단계를 수행한 강재 또는 형강은 최종 미세조직에 베이나이트를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 형강은 베이나이트 기지조직이 구현됨으로써, 상술한 바와 같이 고온 항복강도가 향상될 수 있다. 또한 베이나이트 기지조직과 함께 미세 탄화물이 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형강 및 형강 제조방법은, 니오븀이 오스테나이트의 결정립계의 성장을 억제하여 미세한 결정립 크기를 갖게하여 재료의 상온 항복강도를 향상시키고, 탄화물을 형성하여 고온 항복강도를 향상시키며, 경화능을 향상시켜 기지조직을 베이나이트화 하여 고온 항복강도를 향상시킨다.
또한 타이타늄이 강재에 잔존해있는 질소와 우선 결합되어 TiN이 형성되고, BN의 결합 및 생성을 억제함으로써, 보론에 의해 강재의 경화능을 향상시켜 베이나이트 기지조직을 얻고 내진 내화 특성을 확보할 수 있다.
또한 경화능을 향상시켜 기지조직을 베이나이트화 시키는데 효과적인 원소인 크롬과, 몰리브데넘의 함량을 낮게하여 KS D 3866 규격 내 합금원소 첨가 제한 기준을 만족시킴과 동시에, 크롬 및 몰리브데넘의 저함량으로 인해 부족한 베이나이트 기지조직을 확보하기 위해 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃, 수냉 종료 온도를 680 ~ 880℃로 제어한다.
이로써, 본 발명은 내진 내화 성능을 함께 가지며 항복강도 355MPa 이상급의 고성능 형강을 제조할 수 있으며, 동시에 KS D 3866 규격을 만족할 수 있다.
비교예 및 실험예
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 비교예 및 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
표 1 및 표 2는 본 실험예 및 비교예의 주요 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 나타낸 것이며, 표 3은 본 실험예 및 비교예의 시편을 제조하는 공정 조건을 나타낸 것이며, 표 4는 표 3의 공정 조건에 따라 구현된 시편의 기계적 물성을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 표 1 및 표 2의 조성을 갖는 빔블랭크를 전기로를 이용하여 제조한 후 열간압연을 거쳐 플랜지(Flange)부 두께 15mm의 H형강을 제조하였다.
성분 C Mn Cr Mo Nb Ti B
KS D 3866 ≤0.20 1.0-1.6 ≤0.35 ≤0.15 ≤0.05 - -
조성계1 0.16 1.38 0.62 0.35 0.017 0.05 0.0020
조성계2 0.08 1.20 0.61 0.35 0.018 0.04 0.0020
조성계3 0.08 1.21 0.37 0.17 0.019 0.032 0.0020
조성계4 0.08 1.20 0.21 0.14 0.044 0.025 0.0022
조성계5 0.08 1.20 0.34 0.15 0.020 0.03 0.0020
성분 Si P S Cu N
KS D 3866 ≤ 0.40 ≤ 0.035 ≤ 0.030 ≤ 0.60 -
조성계1 0.20 0.019 0.009 0.20 0.010
조성계2 0.22 0.010 0.005 0.21 0.010
조성계3 0.21 0.010 0.003 0.19 0.010
조성계4 0.22 0.009 0.001 0.13 0.010
조성계5 0.21 0.008 0.002 0.18 0.010
구분 조성계 재가열온도 압연시작온도 압연종료온도 냉각복열온도
비교예1 조성계1 1200-1250 1050-1100 910-950 765-800
비교예2 조성계2 1200-1250 1050-1100 860-930 720-760
비교예3 조성계3 1200-1250 1050-1100 860-930 720-760
비교예4 조성계5 1200-1250 1050-1100 910-950 765-800
실험예1 조성계4 1200-1250 1050-1100 860-930 720-760
실험예2 조성계5 1200-1250 1050-1100 860-930 720-760
구분 조성계 상온 물성 600℃
고온물성
TS(MPa) YS(MPa) 항복비
(%)		 El
(%)		 CVN(J,
at 0℃)		 YS(MPa)
KS D 3866 - 490-610 355-475 ≤ 80 ≥21 ≥27 ≥238
비교예1 조성계1 579 383 66 23.0 28 243-246
비교예2 조성계2 577 370 64 23.0 29 243-245
비교예3 조성계3 578 395 68 24.8 38 247-249
비교예4 조성계5 575 380 66 23.0 27 241-243
실험예1 조성계4 576 415 71 27.5 43 276-278
실험예2 조성계5 575 408 71 27.0 40 268-271
비교예 1 및 실험예 1
비교예 1은 실험예 1과 비교하여 조성계에 차이가 있으며, 압연종료온도 및 냉각복열온도에 차이가 있다.
먼저 표 1 내지 표 3을 참조하면, 비교예 1의 조성계 1은 탄소 0.16 중량%, 크롬 0.62 중량%, 몰리브데넘 0.35 중량%, 니오븀 0.017 중량%, 타이타늄 0.05 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있으며, 압연종료온도는 910-950℃, 냉각복열온도는 765-800℃이다.
실험예 1의 조성계 4는 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.21 중량%, 몰리브데넘 0.14 중량%, 니오븀 0.044 중량%, 타이타늄 0.025 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있어 비교예 1의 조성계 1에 비해 탄소, 크롬, 몰리브데넘, 타이타늄의 함량이 낮고, 니오븀의 함량이 높다. 또한, 실험예 1의 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃로 비교예 1의 압연종료온도 및 냉각복열온도에 비해 낮다.
표 4를 참조하면, 상기 실험예 1의 상온 항복강도는 415MPa, 항복비는 71%, 연신율은 27.5%, 0℃ 충격흡수에너지는 43J, 600℃ 고온 항복강도는 276-278MPa로, 비교예 1의 물성과 비교하여 개선된 것을 확인할 수 있다.
비교예 2 및 실험예 1
비교예 2는 실험예 1과 조성계에 차이가 있으나, 압연종료온도 및 냉각복열온도는 동일하다.
표 1 내지 표 3을 참조하면, 비교예 2의 조성계 2은 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.61 중량%, 몰리브데넘 0.35 중량%, 니오븀 0.018 중량%, 타이타늄 0.04 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있으며, 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃이다.
실험예 1의 조성계 4는 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.21 중량%, 몰리브데넘 0.14 중량%, 니오븀 0.044 중량%, 타이타늄 0.025 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있어 비교예 2의 조성계 2에 비해 크롬, 몰리브데넘, 타이타늄의 함량이 낮고, 니오븀의 함량이 높다. 또한, 실험예 1의 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃로 비교예 2의 압연종료온도 및 냉각복열온도와 동일하다.
표 4를 참조하면, 상기 실험예 1의 상온 항복강도는 415MPa, 항복비는 71%, 연신율은 27.5%, 0℃ 충격흡수에너지는 43J, 600℃ 고온 항복강도는 276-278MPa로, 비교예 2의 물성과 비교하여 개선된 것을 확인할 수 있다.
비교예 2 및 실험예 2
비교예 2는 실험예 2와 조성계에 차이가 있으나, 압연종료온도 및 냉각복열온도는 동일하다.
표 1 내지 표 3을 참조하면, 비교예 2의 조성계 2은 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.61 중량%, 몰리브데넘 0.35 중량%, 니오븀 0.018 중량%, 타이타늄 0.04 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있으며, 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃이다.
실험예 2의 조성계 5는 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.34 중량%, 몰리브데넘 0.15 중량%, 니오븀 0.020 중량%, 타이타늄 0.03 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있어 비교예 2의 조성계 2에 비해 크롬, 몰리브데넘, 타이타늄의 함량이 낮고, 니오븀의 함량이 높다. 또한, 실험예 2의 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃로 비교예 2의 압연종료온도 및 냉각복열온도와 동일하다.
표 4를 참조하면, 상기 실험예 2의 상온 항복강도, 항복비, 연신율, 0℃ 충격흡수에너지, 600℃ 고온 항복강도는 비교예 2의 물성과 비교하여 개선된 것을 확인할 수 있다.
비교예 3 및 실험예 2
비교예 3은 실험예 2와 조성계에 차이가 있으나, 압연종료온도 및 냉각복열온도는 동일하다.
표 1 내지 표 3을 참조하면, 비교예 3의 조성계 3은 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.37 중량%, 몰리브데넘 0.17 중량%, 니오븀 0.019 중량%, 타이타늄 0.032 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있으며, 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃이다.
실험예 2의 조성계 5는 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.34 중량%, 몰리브데넘 0.15 중량%, 니오븀 0.020 중량%, 타이타늄 0.03 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있어 비교예 3의 조성계 3에 비해 크롬, 몰리브데넘, 타이타늄의 함량이 낮고, 니오븀의 함량이 높다. 또한, 실험예 2의 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃로 비교예 3의 압연종료온도 및 냉각복열온도와 동일하다.
표 4를 참조하면, 상기 실험예 2의 상온 항복강도, 항복비, 연신율, 0℃ 충격흡수에너지, 600℃ 고온 항복강도는 비교예 3의 물성과 비교하여 개선된 것을 확인할 수 있다.
비교예 4 및 실험예 2
비교예 4는 실험예 2와 조성계는 차이가 없으나, 압연종료온도 및 냉각복열온도에 차이가 있다.
표 1 내지 표 3을 참조하면, 비교예 4의 조성계 5는 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.34 중량%, 몰리브데넘 0.15 중량%, 니오븀 0.020 중량%, 타이타늄 0.03 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있으며, 압연종료온도는 910-950℃, 냉각복열온도는 765-800℃이다.
실험예 2의 조성계 5는 탄소 0.08 중량%, 크롬 0.34 중량%, 몰리브데넘 0.15 중량%, 니오븀 0.020 중량%, 타이타늄 0.03 중량% 및 기타 합금 원소를 더 포함하고 있어 비교예 4의 조성계와 동일하다. 또한, 실험예 2의 압연종료온도는 860-930℃, 냉각복열온도는 720-760℃로 비교예 4의 압연종료온도 및 냉각복열온도보다 낮다.
표 4를 참조하면, 상기 실험예 2의 상온 항복강도, 항복비, 연신율, 0℃ 충격흡수에너지, 600℃ 고온 항복강도는 비교예 3의 물성과 비교하여 개선된 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
S10: 재가열 단계
S20: 열간 압연 단계
S30: 수냉 단계

Claims (16)

  1. (a) 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05 중량% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1200 ℃ 이상에서 재가열하는 단계;
    (b) 상기 강재를 열간 압연하되, 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어하는 단계; 및
    (c) 상기 강재를 수냉하는 단계를 포함하는 형강 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    수냉 종료 온도를 680 ~ 880 ℃로 제어하는 형강 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계를 수행한 강재는,
    상온에서 항복강도(YS) 355MPa 이상, 0℃에서 충격흡수에너지(CVN) 27J 이상, 연신율(EL) 21% 이상을 만족하는 형강 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계를 수행한 강재는,
    600 ℃에서 고온 항복 강도(YS)가 238MPa 이상인 형강 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계를 수행한 강재는,
    최종 미세조직에 베이나이트를 포함하는 형강 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강재는,
    탄소(C) 0.08 ~ 0.15 중량%, 망간(Mn) 0.5 ~ 1.6 중량%, 크롬(Cr) 0.1 ~ 0.3 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.10 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb) 0.02 ~ 0.05 중량%, 타이타늄(Ti) 0.03 중량% 이하, 보론(B) 0.001 ~ 0.003 중량%인 형강 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강재는,
    규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함하는 형강 제조방법.
  8. 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05 중량% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상온에서 항복강도(YS)는 355MPa 이상을 만족하는 형강.
  9. 제8항에 있어서,
    0℃에서 충격흡수에너지(CVN)는 27J 이상을 만족하는 형강.
  10. 제8항에 있어서,
    600 ℃에서 고온 항복 강도가 238MPa 이상인 형강.
  11. 제8항에 있어서,
    연신율(EL)이 21% 이상인 형강.
  12. 제8항에 있어서,
    최종 미세조직에 베이나이트를 포함하는 형강.
  13. 제8항에 있어서,
    탄소(C) 0.08 ~ 0.15 중량%, 망간(Mn) 0.5 ~ 1.6 중량%, 크롬(Cr) 0.1 ~ 0.3 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.10 ~ 0.15 중량%, 니오븀(Nb) 0.02 ~ 0.05 중량%, 타이타늄(Ti) 0.03 중량% 이하, 보론(B) 0.001 ~ 0.003 중량%인 형강.
  14. 제8항에 있어서,
    규소(Si) 0.1 ~ 0.4 중량%, 구리(Cu) 0.6 중량% 이하, 질소(N) 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 인(P) 0.02 중량% 이하를 더 포함하는 형강.
  15. 탄소(C) 0.17 중량% 이하, 망간(Mn) 1.6 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.10 ~ 0.35 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.15 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.05 중량% 이하, 보론(B) 0.003 중량% 이하, 타이타늄(Ti) 0.04 중량% 이하, 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    1200 ℃ 이상에서 재가열한 후, 열간 압연 시작 온도를 1050 ~ 1100℃, 압연 종료 온도를 860 ~ 930 ℃로 제어한 후, 수냉하는 방법으로 제조하는 형강.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수냉하는 방법에서,
    수냉 종료 온도를 680 ~ 880 ℃로 제어하여 제조하는 형강.
KR1020220140893A 2022-10-28 2022-10-28 형강 및 형강 제조 방법 KR20240059874A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220140893A KR20240059874A (ko) 2022-10-28 2022-10-28 형강 및 형강 제조 방법
PCT/KR2023/016838 WO2024091057A1 (ko) 2022-10-28 2023-10-27 형강 및 형강 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220140893A KR20240059874A (ko) 2022-10-28 2022-10-28 형강 및 형강 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240059874A true KR20240059874A (ko) 2024-05-08

Family

ID=90831428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220140893A KR20240059874A (ko) 2022-10-28 2022-10-28 형강 및 형강 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240059874A (ko)
WO (1) WO2024091057A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000096136A (ja) * 1998-09-18 2000-04-04 Nkk Corp 耐震性、耐火性を兼ね備えた極厚圧延ｈ形鋼の製造方法
JP3991552B2 (ja) * 2000-04-10 2007-10-17 Ｊｆｅスチール株式会社 圧延形鋼の製造方法
JP4329583B2 (ja) * 2004-03-17 2009-09-09 Ｊｆｅスチール株式会社 耐震性に優れた低降伏比ｈ形鋼およびその製造方法
JP4631299B2 (ja) * 2004-03-25 2011-02-16 Ｊｆｅスチール株式会社 耐火性に優れた低降伏比圧延ｈ形鋼およびその製造法
JP5447292B2 (ja) * 2010-08-19 2014-03-19 新日鐵住金株式会社 圧延素材鋼とそれを使用した圧延鋼材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024091057A1 (ko) 2024-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8702880B2 (en) High strength and low yield ratio steel for structure having excellent low temperature toughness
JP5659758B2 (ja) 優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、ＰＷＨＴ後の落重特性に優れたＴＭＣＰ−Ｔｅｍｐｅｒ型高強度厚鋼板の製造方法
KR101676143B1 (ko) 저온충격인성이 우수한 저항복비형 고강도 강재 및 그 제조방법
KR102164112B1 (ko) 연성 및 저온 인성이 우수한 고강도 강재 및 이의 제조방법
KR101917454B1 (ko) 고강도 고인성 후강판 및 이의 제조방법
KR100799822B1 (ko) 저항복비 내화 강재
KR100711371B1 (ko) 극저온 인성이 우수한 라인파이프용 후강판 및 그 제조방법
JP4571915B2 (ja) 耐火厚鋼板及びその製造方法
KR102348539B1 (ko) 저항복비형 고강도 강재 및 그 제조방법
KR101070132B1 (ko) 저온 인성이 우수한 건설용 강재 및 그 제조방법
KR100559095B1 (ko) 고강도 압연 ｈ 형 강의 제조방법
KR102089167B1 (ko) 형강 및 그 제조 방법
KR20110070484A (ko) 피로균열 진전 억제 특성이 우수한 초고강도 강판 및 그 제조방법
KR20240059874A (ko) 형강 및 형강 제조 방법
KR102155431B1 (ko) 형강 및 그 제조 방법
KR20230026720A (ko) 용접 열영향부 인성이 우수한 강재 및 그 제조방법
US20220316019A1 (en) Section steel and method for manufacturing same
KR102175575B1 (ko) 연신율이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR102687012B1 (ko) 극후물 판재의 제어압연 방법 및 이를 이용하여 제조된 극후물 강재
KR20240059920A (ko) 형강 및 형강 제조 방법
KR102357082B1 (ko) 용접 열영향부 인성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법
KR101267624B1 (ko) 구조용 강재 및 그 제조 방법
KR101828705B1 (ko) 형강 및 그 제조 방법
JPH11323477A (ja) 高強度・高靱性極厚ｈ形鋼
KR20240080870A (ko) 형강 및 형강 제조 방법