KR100515399B1

KR100515399B1 - 성형성이 우수한 강관 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100515399B1
Application number: KR10-2002-7001712A
Authority: KR
Inventors: 나오키 요시나가; 노부히로 후지타; 마나부 다카하시; 야스히로 시노하라; 도루 요시다; 나츠코 스기우라
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2005-09-16
Also published as: EP1231289A1; KR20020021401A; CN1143005C; CN1386143A; CA2381405A1; US6632296B2; CN100340690C; US20030131909A1; DE60114139T2; CN1493708A; WO2001094655A1; CA2381405C; EP1462536B1; DE60126688D1; EP1462536A1; EP1231289B1; EP1231289A4; DE60126688T2; DE60114139D1

Abstract

본 발명은 유압 성형 등의 가공 중에도 성형성이 우수한 강관 및 그 제조 방법을 제공한다. 보다 상세하게는, 강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이며, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상이고 그리고/또는 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성을 갖는, 성형성이 우수한 강관과; 모관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110>의 방위 성분들 각각의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3 이하인 특성을 갖는 강관을, 650℃ 이상 내지 1200℃ 이하의 범위의 온도에서 가열하고, 또한 30% 이상의 직경 압하율과 5% 내지 30%의 벽 두께 압하율의 조건 하에서 가공하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

성형성이 우수한 강관 및 그 제조 방법{STEEL PIPE HAVING HIGH FORMABILITY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 일례로 자동차 등의 패널, 차대 구성 부재, 및 구조 부재용으로 사용되는 강관과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 강관은 특히 유압식 성형에 적합하다(일본 특허 공개 공보 평10-175027호 참조).

본 발명에 따른 강관은 표면 처리를 하지 않은 것과, 방청을 위해 고온 침지 아연 도금(galvanizing) 및 전착 등과 같은 표면 처리를 한 것을 포함한다. 아연 도금은 순수 아연으로 하는 도금과 아연을 주 성분으로 함유하는 합금으로 하는 도금을 포함한다.

본 발명에 따른 강관은 축 방향 압축력이 가해지는 유압 성형용으로 특히 우수한데, 그에 따라 강관이 유압 성형에 의해 공정 처리되면서 자동차 구성 부재를 제조함에 있어서의 효율이 향상될 수 있다. 본 발명은 고 강도 강관에도 적용할 수 있고, 그에 따라 구성 부재의 재료 두께를 감소시킬 수 있고, 지구 환경 보호에도 기여를 하게 된다.

자동차에 있어서 중량을 감소시키기 위해서 높은 강도의 강판을 필요로 하는 요구가 증가하고 있다. 보다 높은 강도의 강판은 재료 두께의 감소를 통해서 자동차의 중량을 줄일 수 있으며 충돌 안정성을 향상시킬 수 있다. 최근에는 유압 성형 방법을 이용하여 고 강도 강판을 가지고 복잡한 형상의 구성 부재를 제조하려는 시도가 행해지고 있다. 이와 같은 시도는 중량 감소 및 비용 절감의 요구에 따라서 구성 부재들의 수 또는 용접 플랜지의 수를 줄이는 것에 목표를 두고 있는 것이다.

유압 성형 방법과 같은 새로운 성형 기술을 실제로 적용하게 되면 비용 절감 및 설계 작업 등에 있어서의 자유도 증가와 같은 상당한 이점을 제공할 것으로 기대된다. 유압 성형 방법의 이점들을 완전히 누리기 위해서는, 그러한 새 성형 방법에 적합한 새로운 재료가 필요하다. 본 발명의 발명자들은 일본 특허 출원 제2000-52574호에서 성형성이 우수하며 조절된 조직을 갖는 강관을 이미 제안한 바 있다.

지구 환경 문제가 점점 더 심각해지면서, 유압 성형 방법이 사용되는 경우에는 보다 고 강도의 강관의 수요 증가는 필연적이라는 점을 고려하게 된다. 그 경우, 고 강도 재료의 성형성은 이전보다도 더 심각한 문제가 될 것임은 분명하다.

α + γ상 구역 또는 α상 구역에서의 직경 압하는 양호한 r 값을 얻기 위해서는 효과적이지만, 통상적으로 사용되는 강 재료에서는 직경 압하의 온도에 있어서의 작은 감소만으로도 변형된 구조가 남게 되고 n 값이 낮아지게 되는 문제점이 야기된다.

본 발명은 성형성이 우수한 강관을 제공하고 또한 그 강관을 비용의 상승 없이 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은, 성형성이 우수한 강 재료의 조직을 분명하게 함으로써 유압 성형 또는 기타의 방법에서의 성형성이 우수한 강관을 제공하고 또한 조직을 조절하고 특정화하는 방법을 제공한다.

따라서 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이고; 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상이고 그리고/또는 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(2) 상기 항목(1)에 따르는 성형성이 우수한 강관에 있어서, 0.001 내지 0.5 질량%의 Al을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(3) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,0.01 내지 2.5%의 Al과,0.01% 이하의 O를 하기의 식(1)과 식(2)를 만족하도록 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관의 인장 강도(TS)와 n 값 간의 관계는 하기의 식(3)을 만족하고; 그 페라이트상의 체적 비율이 75% 이상이고; 페라이트의 평균 입경은 10㎛ 이상이고; 페라이트 결정 입자는, 페라이트를 구성하는 모든 결정 입자 중에서 면적 %로 90% 이상이 0.5 내지 3.0의 종횡비를 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

... 식(1)

(44.7Si + 700P + 200Al) > 80 ...식(2)

n ≥-0.126 ×ln(TS) + 0.94 ...식(3)

(4) 항목(3)에 따른 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관의 종 방향에서의 r값이 1.0 이상이고; 랜덤 X선 강도에 대한 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 비의 평균이 2.0 이상이고 그리고/또는 랜덤 X선 강도에 대한 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 비가 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상에서는 1.5 이하인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(5) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.2% 이하의 Ti와,

0.15% 이하의 Nb를 0.5 ≤(Mn + 13Ti + 29Nb) ≤5인 식을 만족하도록 하여 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상이고 그리고 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 2.0 이하인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(6) 상기 항목(5)에 따르는 성형성이 우수한 강관에 있어서, 0.001 내지 0.5 질량%의 Al을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(7) 상기 항목(5) 또는 항목(6)에 따른 성형성이 우수한 강관에 있어서,

축 방향 원주 방향의 45°방향에서의 모든 r값이 1.4 이상인 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(8) 상기 항목(1) 내지 항목(7) 중 어느 한 항목에 따르는 성형성이 우수한 강관에 있어서, 질량 %로,

0.0001 내지 0.5%의 Zr와,

0.0001 내지 0.5%의 Mg와,

0.0001 내지 0.5%의 V와,

0.0001 내지 0.01%의 B와,

0.001 내지 2.5%의 Sn과,

0.001 내지 2.5%의 Cr과,

0.001 내지 2.5%의 Cu와,

0.001 내지 2.5%의 Ni와,

0.001 내지 2.5%의 Co와,

0.001 내지 2.5%의 W와,

0.001 내지 2.5%의 Mo와,

0.0001% 내지 0.01%의 Ca 중에서 하나 이상을 총량으로 0.0001 내지 2.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(9) 상기 항목(1) 내지 항목(8) 중 어느 한 항목에 따른 강관이 도금된 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

(10) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

상기 강관이, 강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이고, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상이고 그리고/또는 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성을 갖도록 하기 위해, 직경 압하 전의 모관(mother pipe)의 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110>의 방위 성분들 각각의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3 이하인 특성을 갖는 강관을, 650℃ 이상 내지 1200℃ 이하의 범위의 온도에서 가열하고, 또한 30% 이상의 직경 압하율과 5% 이상 30% 이하의 벽 두께 압하율의 조건 하에서 가공하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

(11) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

상기 강관이, 강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이고, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상이고 그리고/또는 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성을 갖도록 하기 위해, 직경 압하 전의 모관의 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110>의 방위 성분들 중 하나 이상의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3을 초과하는 특성을 갖는 강관을, (Ac₃- 50)℃ 이상 1200℃ 이하의 범위의 온도에서 가열하고, 또한 30% 이상의 직경 압하율과 5% 이상 30% 이하의 벽 두께 압하율의 조건 하에서 가공하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

(12) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,0.01% 이하의 N과,

0.01 내지 2.5%의 Al과,

0.01% 이하의 O를 하기의 식(1)과 식(2)를 만족하도록 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

강관의 인장 강도(TS)와 n 값 간의 관계가 하기의 식(3)을 만족하고, 그 페라이트상의 체적 비율이 75% 이상이고, 페라이트의 평균 입경이 10㎛ 이상이고, 페라이트 결정 입자가, 페라이트를 구성하는 모든 결정 입자 중에서 면적 %로 90% 이상이 0.5 내지 3.0의 종횡비를 갖도록 하기 위해서, 직경 압하 시에 모관을 850℃ 이상으로 가열하고, Ar₃변태 온도 이하에서부터 750℃ 이상의 온도 범위에서 20% 이상의 직경 압하율 하에서 직경을 압하시키고, 750℃ 이상의 온도에서 직경 압하를 완료시키는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

...식(1)

(44.7Si + 700P + 200Al) > 80 ...식(2)

n ≥-0.126 ×ln(TS) + 0.94 ...식(3)

(13) 항목(12)에 따른 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

모관의 벽 두께에 대한 직경 압하 후의 강관의 벽 두께의 비가 +5% 내지 -30%가 되도록 직경 압하를 가하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

(14) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.2% 이하의 Ti와,

0.15% 이하의 Nb를 0.5 ≤(Mn + 13Ti + 29Nb) ≤5인 식을 만족하도록 하여 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

상기 강관이, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상이고 그리고 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 2.0 이하인 특성을 갖도록 하기 위해, 직경 압하 시에 Ac₃변태 온도 이상의 온도 범위에서 모관을 가열하고, Ar₃변태 온도 이상의 온도 범위에서 40% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 가하고, Ar₃변태 온도 이상의 온도에서 직경 압하를 완료하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

(15) 질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.2% 이하의 Ti와,

상기 강관이, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상이고 그리고 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 2.0 이하인 특성을 갖도록 하기 위해, 직경 압하 시에 Ac₃변태 온도 이상의 온도에서 모관을 가열하고, Ar₃변태 온도 이상의 온도 범위에서 40% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 가하고, 이에 후속하여 Ar₃내지 (Ar₃- 100)℃ 사이의 온도 범위에서 10% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 추가로 가하고, Ar₃내지 (Ar₃- 100)℃ 사이의 온도 범위에서 직경 압하를 완료하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

(16) 상기 항목(10), 항목(11), 항목(14), 및 항목(15) 중 어느 하나의 항목에 따르는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서, 0.001 내지 0.5 질량%의 Al을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

(17) 상기 항목(10) 내지 항목(16) 중 어느 한 항목에 따르는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서, 질량 %로,

0.0001 내지 0.5%의 Zr와,

0.0001 내지 0.5%의 Mg와,

0.0001 내지 0.5%의 V와,

0.0001 내지 0.01%의 B와,

0.001 내지 2.5%의 Sn과,

0.001 내지 2.5%의 Cr과,

0.001 내지 2.5%의 Cu와,

0.001 내지 2.5%의 Ni와,

0.001 내지 2.5%의 Co와,

0.001 내지 2.5%의 W와,

0.001 내지 2.5%의 Mo와,

0.0001% 내지 0.01%의 Ca 중에서 하나 이상을 총량으로 0.0001 내지 2.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 강관의 화학 조성에 대해서 먼저 설명한다. 구성 원소의 함량은 질량%로 나타낸다.

C는 강의 강도를 증가시키는 데 있어서 유효하고, 그에 따라 0.0001% 이상이 첨가되겠지만, C가 과도하게 첨가되면 강의 조직이 바람직하지 않게 조절되므로 그 첨가하는 상한은 0.50%로 설정한다. 0.001 내지 0.3% 범위의 C 함량이 바람직하고, 0.002 내지 0.2% 범위의 함량이 보다 더 바람직하다.

Si는 저 비용으로 기계적 강도를 증가시키는 것이므로, 요구되는 강도 수준에 따라 적절한 양이 첨가된다. Si가 과도하게 첨가되면 도금 가공에서의 습윤성(wettability)의 열화를 가져올 뿐만 아니라 양호한 조직의 형성에도 방해가 된다. 이와 같은 이유로 해서, Si 함량의 상한은 2.5%로 설정된다. 그 하한은 0.001%로 설정되는데, 그 이유는 현재의 제강 기술을 이용하여 Si 함량을 그러한 하한치 이하로 낮추는 것이 공업상 어렵기 때문이다.

Mn은 강의 강도를 증가시키는 데 유효하고 그에 따라 그 하한은 0.01%로 설정된다. S에 의해 야기되는 고온 균열을 방지하기 위하여 Mn/S ≥15를 만족하도록 Mn을 첨가하는 것이 바람직하다. Mn의 과도한 첨가는 연성을 저하시키므로 Mn 함량의 상한은 3.0%로 설정한다. 본 발명의 상기의 항목(3) 및 항목(4)를 위해서는 0.05 내지 0.50% 범위의 Mn 함량이 보다 더 바람직하다.

P는 Si와 같이 중요한 원소이다. P는 γ에서 α로의 변태 온도를 상승시키며 α + γ 2상 온도 범위를 확장시키는 데 있어 효과적이다. P는 또한 강의 강도를 증가시키는 데 있어서도 효과적이다. 따라서, P는 요구되는 강도 수준과 Si 및 Al 함량과의 균형을 고려하여 첨가될 수 있다. P 함량의 상한은 0.2%로 설정되는데, 그 이유는 0.2%를 초과하여 첨가하게 되면 열간 압연 및 직경 압하 중에 결함을 야기시키며 성형성을 떨어뜨린다. 그 하한은 제강 비용이 상승하는 것을 방지하기 위해 0.001%로 설정된다. 0.02 내지 0.12%의 P의 함량 범위는 본 발명의 항목(3) 및 항목(4)용으로 바람직하다.

S는 불순물 원소이므로 그 함량은 낮추면 낮출수록 보다 바람직하다. 열간 균열을 방지하기 위해서는 그 함량을 0.03% 이하, 보다 바람직하기로는 0.015% 이하로 한다.

N도 또한 불순물이므로 그 함량은 낮추면 낮출수록 보다 바람직하다. N은 성형성을 떨어뜨리므로 그 상한은 0.01%로 설정한다. 보다 바람직한 함량 범위는 0.005% 이하이다.

Al은 탈산화에 효과적이다. 그러나 Al을 과도하게 첨가하게 되면 산화물과 질화물이 대량으로 결정화 및 석출되어서 연성뿐만 아니라 도금 특성도 악화시킨다. 따라서 Al의 첨가량은 0.001 내지 0.50%로 하여야 한다. Al도 Si 및 P와 같이 본 발명의 항목(3) 및 항목(4)를 위해서 중요한 원소인데, 그 이유는 Al이 γ에서 α로의 변태 온도를 상승시키며 α + γ 2상 온도 범위를 확장시키기 때문이다. Al은 강의 기계적 강도를 거의 변화시키지 않기 때문에 비교적 낮은 강도와 우수한 성형성을 갖는 강관을 얻는 데 있어서 유효한 원소이다. Al은 요구되는 강도 수준과 Si 및 P와의 균형을 고려하여 첨가된다. 그러나 2.5%를 초과하여 Al을 첨가하게 되면 도금 가공에 있어서의 습윤성의 열화를 야기하며 합금 형성 반응의 공정을 현저하게 방해하는데, 그에 따라 그 상한은 2.5%로 설정된다. 강의 탈산을 위해서는 적어도 0.01%의 Al이 필요하고 그에 따라 그 하한은 0.01%로 설정된다. Al의 보다 바람직한 함량 범위는 0.1 내지 1.5%이다.

O는 과도하게 포함되는 경우에는 강의 성형성을 떨어뜨리며, 이러한 이유 때문에 그 상한은 0.01%로 설정된다.

강관이 본 발명의 항목(3) 및 항목(4)에서처럼 Al과 O를 함유하는 경우, 하기의 식(1)과 식(2)가 중요한데, 식(1)은 강관의 γ에서 α로의 변태 온도를 순철에서의 그러한 변태 온도 이상으로 상승시킬 목적으로 결정되며, 식(2)는 γ에서 α로의 변태 온도를 상승시키기 위해서 Si, P 및 Al의 활성 사용을 의미한다. 아주 우수한 성형성은 다음의 수학식 모두가 만족되는 경우에만 달성된다.

...식(1)

44.7Si + 700P + 200Al > 80 ...식(2)

다음의 식(1') 및 식(2')은 γ에서 α로의 변태 온도를 상승시키며 더 우수한 성형성을 실현하는 데 있어 보다 더 바람직하다.

...식(1')

44.7Si + 700P + 200Al > 110 ...식(2')

상기 식(1) 및 식(2)를 만족하는 본 발명에 다른 강관의 화학 조성 외에도, 본 발명에 따른 강관의 n값 및 인장 강도 TS(Mpa)는 다음의 식(3)을 만족시켜야 한다.

n ≥-0.126 ×ln(TS) + 0.94 ...식(3)

이것이 의미하는 바는, 성형성의 지표인 n값은 TS에 따라 변화하기 때문에 TS의 값과 관련하여 특정되어야 한다는 것이다. 일례로 350Mpa의 TS 값을 갖는 강관은 약 0.20 이상의 n값을 가진다. 상기 식이 다음과 같이 되면 보다 바람직하다.

n ≥-0.126 ×ln(TS) + 0.96

TS 값과 n값은 일본 공업 표준(Japanese Industrial Standard: JIS) 규정 하에서의 No.11의 튜브형 시편이나 No. 12의 호형 단면의 시편을 사용하는 인장 시험을 통하여 측정된다. n값은 5 및 15% 변형률로 평가되지만, 균일 연신율이 15% 이하이면 5 및 10%의 변형률로 평가되고, 균일 연신율이 10%에 미치지 못하면 3 및 5%의 변형률로 평가된다.

Mn, Ti, 및 Nb는 본 발명의 항목(5) 및 항목(6)을 위해서 특히 중요하다. 그들 원소들은 γ상 구역에서 직경 압하가 수행될 때의 변태 중에 γ상의 재결정화를 억제하고 또한 이형체 선택에 바람직한 영향을 미치게 함으로써 조직을 향상시키므로, 그들 원소들 중 하나 이상을 각각의 상한인 3.0, 0.2 및 0.15%까지 첨가한다.

그들 원소들이 그들 각각의 상한을 초과하여 첨가되면, 조직을 향상시키는 효과가 얻어지지 않으며, 불행하게도 연성이 떨어지게 된다.

더욱이, 본 발명의 항목(5) 및 항목(6)을 위해서, Mn, Ti, 및 Nb는 0.5 ≤(Mn + 13Ti +29Nb) ≤5인 식을 만족하도록 첨가되어야 한다. Mn + 13Ti +29Nb의 값이 0.5 이하이면, 조직 향상의 효과는 충분하지 않게 된다. 반면에, 이들 원소들이 Mn + 13Ti +29Nb의 값이 5를 초과하도록 첨가되는 경우에는, 조직 향상의 효과는 더 이상 증가하지 않고 강관은 현저하게 경화되며 그 연성은 떨어지게 된다. 이러한 이유 때문에, Mn + 13Ti +29Nb의 상한 값은 5로 설정된다. 1 내지 4의 범위가 바람직하다.

Zr 및 Mg는 탈산화제로서 효과적이다. 그러나 이들 원소가 과도하게 첨가되면 산화물, 황화물, 질화물의 재결정화 및 석출이 다량으로 야기되고, 이 결과 강의 청결성(cleanliness)이 떨어지고, 이는 연성과 도금 특성을 떨어뜨리게 된다. 이와 같은 이유로 해서 이들 원소들 중 하나 또는 둘은 소망하는 바대로 총량으로 0.0001 내지 0.50%를 첨가해야 한다.

V는, 0.001% 이상이 첨가되면 탄화물, 질화물, 또는 탄소 질화물의 형성을 통해서 강의 강성 및 성형성을 증가시키지만, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 매트릭스 페라이트의 입자 내에나 혹은 입자 경계에서 탄화물, 질화물, 또는 탄소 질화물의 형태로 대량으로 석출되어서 연성을 떨어뜨리게 된다. 따라서 V의 첨가 범위는 0.001 내지 0,5%로 한정된다.

B는 소망하는 바에 따라 첨가된다. B는 입자 경계를 강화하고 강의 강도를 증가시키는 데 있어 효과적이다. 그러나 그 함량이 0.01%를 초과하게 되면 그러한 효과는 포화되어서 역으로 강의 강도가 필요 이상으로 증가하게 되어 성형성이 악화된다. 따라서 B의 함량은 0.0001 내지 0.01%로 제한된다.

Ni, Cr, Cu, Co, Mo, W 및 Sn은 강을 경화시키는 원소이고, 이에 따라 이들 원소들 중 하나 이상을 소망에 따라 총량으로 0.001% 이상 첨가한다. 이들 원소들을 과도하게 첨가하게 되면 제조 비용이 증가하고 강의 연성을 낮추게 되므로, 첨가량의 상한은 총량으로 2.5%로 설정된다.

Ca는 함유물의 탈산화 및 조절에 효과적이고, 이에 따라 적절한 양으로 첨가하게 되면 열간 성형성이 증가하게 된다. 그 첨가량이 과도하게 되면 고온 취성(hot shortness)이 야기되고, 그에 따라 그 첨가량의 범위는 소망에 따라 0.0001 내지 0.01%로 한정된다.

본 발명의 효과는 Zn, Pb, As, Sb 등의 각각을 강관에 불가피한 불순물로서 0.01% 이하로 포함하는 경우라 해도 나빠지지 않는다.

강관이 Zr, Mg, V, B, Sn, Cr, Cu, Ni, Co, W, Mo, Ca 등 중에서 하나 이상을 소망에 따라 총량으로 0.0001% 이하 및 2.5% 이하로 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 항목(1), 항목(2), 항목(10) 및 항목(11)에서 특정한 강관을 제조할 때에, 상기 강의 화학적 조성 이외에도, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>으로부터 {332}<110>까지의 방위 성분 군과 {110}<110> 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 강관에 유압 성형 등의 공정을 가하는 데 있어서 아주 중요한 특성이 된다.

본 발명은, 임의의 시편의 X선 강도에 대한 다른 방위의 성분들에서의 X선 강도의 비를 결정하기 위해 두께의 중심에서의 평면 상의 X선 회절 성분을 측정하면, {110}<110>에서 {332}<110>까지의 방위 성분 군에서의 비들의 평균은 3.5 이상이라고 규정한다. 방위 성분 군에 포함된 주 방위 성분은 {110}<110>, {661}<110>, {441}<110>, {331}<110>, {221}<110>, 및 {332}<110>이다.

위에서 특정한 본 발명에 따른 강관에서는 {443}<110>, {554}<110>, 및 {111}<110>의 방위도 나타나는 경우가 있다. 이러한 방위는 유압 성형 공정에서 좋은 것인데, 그 방위는 딥 드로우잉용의 냉간 압연 강판에서 공통적으로 발견되는 방위이기 때문에 이들은 특유한 본 발명으로부터는 의도적으로 배제된다. 이것이 의미하는 바는, 위에서 특정한 본 발명에 따른 강관은 딥 드로우잉용 냉간 압연 강판을 전기 저항 용접 등에 의해 강관으로 단순히 성형시키는 것에 의해서는 얻을 수 없는 결정 방위 군을 갖는다는 것이다.

또한, 위에서 특정한 본 발명에 따른 강관은, 높은 r값을 가지는 냉간 압연 강판의 대표적인 결정 방위인 {111}<112> 및 {554}<225>의 결정 방위를 거의 갖지 않는데, 이들 방위 성분 각각의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 2.0 이하이고 보다 바람직하기로는 1.0 이하이다. 이들 방위에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 {110}, {100}, {211}, 및 {310} 중에서 3개 이상의 극점도에 기초하여 조화 급수 전개법(harmonic series expansion method)에 의해 계산된 3차원 조직으로부터 얻어질 수 있다. 즉, 결정 방위들 각각의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 3차원 조직의 Φ2 = 45°의 단면에서의 (110)[1-10], (661)[1-10], (441)[1-10], (331)[1-10], (221)[1-10], 및 (332)[1-10]인 강도로 나타낼 수 있다.

상기에서 특정한 본 발명에 따른 강관의 조직은, 일반적으로는 Φ2 = 45°의 단면에서의 상기 방위 성분 군의 범위에서 최고의 강도를 가지고, 그 방위 군으로부터 더 멀어지면 멀어질 수록 그 강도 수준은 점차로 더 낮아지게 된다는 점에 주목해야 한다. 그러나 X선 측정의 정확성, 강관 제조 시의 축 방향 비틀림, 및 X선 샘플 준비에 있어서의 정확성 등과 같은 인자들을 고려할 때, X선 강도가 가장 큰 방위는 상기 방위 성분 군으로부터 약 ±5°내지 ±10°만큼 큰 편차를 보이게 되는 경우가 있다.

{110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분 군의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 평균은 상기 방위 성분들에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 수학적 평균을 의미하는 것이다. 상기 방위 성분 군들 모두의 X선 강도가 얻어지면, {110}<110>, {441}<110>, 및 {221}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 수학적 평균이 대신에 사용된다. 이들 방위 성분들 중에서 {110}<110>은 특히 중요한데, {110}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 5.0 이상인 것이 바람직하다.

특히 유압 성형 공정용의 강관에서는 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분 군의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 평균은 3.5 이상으로 하고 또한 {110}<110> 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 5.0으로 하는 것이 더 바람직함은 물론이다. 또한, 성형이 곤란한 경우에는, 상기 방위 성분 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균은 5.0 이상이고 그리고/또는 {110}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 7.0 이상인 것이 바람직하다.

{001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, {113}<110>, {112}<110>, 및 {223}<110>와 같은 다른 방위 성분에서의 X선 강도는 생산 조건에 따라 변동되기 때문에 본 발명에서는 특정하지 않았지만, 그 방위 성분에서의 X선 강도의 비의 평균은 3.0 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 조직의 상기와 같은 특성은 일반적으로 사용되는 역극점도 및 종래의 극점도만을 가지고는 표현할 수 없지만, 상기 방위 성분들에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 일례로 강관의 반경 방향에서의 방위를 나타내는 역극점도가 벽 두께 중심 근처에서 측정되는 경우에는 다음과 같이 특정된다. 즉, <100>에서는 2 이하, <411>에서는 2 이하, <211>에서는 4 이하, <111>에서는 15 이하, <332>에서는 15 이하, <221>에서는 20.0 이하, 그리고 <110>에서는 30.0 이하로 특정된다.

또한, 강관의 축 방향에서의 방위를 표시하는 역극점도에 있어서는, <110>에서는 10 이상, 그리고 <110> 이외의 모든 방위 성분에서는 3 이하로 특정된다.

상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관의 r값은 조직의 변화에 따라서 변동되는데, 적어도 축 방향 r값은 1.4 이상의 값을 갖는다. 어떤 제조 조건에서는 3.0보다 더 커지기도 한다. 본 발명은 r값의 이방성을 특정하지 않는다. 즉, 축 방향 r값은 원주 방향 및 반경 방향에서의 r값보다 작거나 혹은 클 수 있다. 일례로 높은 r값을 가지는 냉간 압연 강판이 단순히 전기 저항 용접에 의해 강관으로 성형되는 경우, 축 방향 r값은 종종 불가피하게 1.4 이상이 되기도 한다. 그러나 상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관은 그와 같은 강관과는 분명히 구별되는데, 그 이유는 본 발명의 강관은 앞서 설명한 바와 같은 조직을 가지면서 그 r값은 1.4 이상이기 때문이다.

r값은 JIS No. 11 튜브형 시편 또는 JIS No. 12 호형 단면 시편을 사용하여 산정될 수 있다. 그 시험에서 변형량은 15%의 연신에서의 시험에서 산정되는데, 균일 연신이 15% 이하인 경우에는 균일 연신의 범위 내에서의 변형량이 사용된다. 시편은 강관에서 이음부가 아닌 다른 부분에서 절단하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명의 항목(5), 항목(6), 항목(7), 항목(14), 및 항목(15)에 특정된 강관을 제조하는 경우에는, 강의 화학적 조성 외에도, 강관의 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110> 및 {111}<112> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비도 본 발명의 목적을 위해서는 중요한 특성이다.

다른 방위 성분에서의 X선 강도의 임의의 시편의 X선 강도의 비를 결정하기 위한 벽 두께 중심에서의 평면 상의 X선 회절 측정에 있어서, {111}<110>의 방위 성분에서의 비는 5.0 이상으로, {111}<112>의 방위 성분에서의 비는 2.0 이하로 하는 것이 필요하다.

{111}<112> 방위는 유압 성형 공정에서 좋은 것이기는 하지만, 이들 방위는 높은 r값을 가지는 통상의 냉간 압연 강판의 대표적인 결정 방위이므로, 그 방위에서의 비는 본 발명의 강관을 상기 통상의 냉간 압연 강판으로부터 구별할 목적으로 여기에서는 의도적으로 2.0 이하로 특정한다. 또한, 저 탄소 냉간 압연 강판의 박스 어닐링을 통해서 얻어진 조직에 있어서, {111}<110> 방위는 주 방위이고 {111}<112> 방위는 부 방위이며, 이는 본 발명에 다른 조직의 특성과 유사하다. 또한, 박스 어닐링된 냉간 압연 강판에 있어서, {111}<112> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 2.0 이상이 되고, 이러한 이유 때문에 상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관은 이와 분명하게 구별된다.

{111}<110> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 7.0 이상이고 {111}<112> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 1.0 이하이면 더 바람직하다.

{111}<112> 방위와 마찬가지로 {554}<225>도 또한 높은 r값을 갖는 냉간 압연 강판의 주 방위이지만, 이와 같은 방위는 상기에서 특정한 본 발명에 다른 강관에서는 찾아볼 수 없다. 따라서 본 발명에 다른 강관의 {554}<225>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 2.0 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 1.0 이하인 것이 바람직하다. 이들 방향에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 {110}, {100}, {211}, 및 {310} 중의 3개 이상의 극점도에 기초하여 조화 급수 전개법에 의해 계산된 3차원 조직으로부터 얻어질 수 있다.

즉, 상기 특정된 본 발명에 따른 강관의 조직은 일반적으로 Φ2 = 45°의 단면에서의 (111)[1-10]의 방위 성분에서 가장 높은 강도를 가지며, 그 방위 군으로부터 더 멀어지면 멀어질 수록 X선 강도 수준은 점차로 더 낮아지게 된다는 점에 주목해야 한다. 그러나 X선 측정의 정확성, 강관 제조 시의 축 방향 비틀림, 및 X선 샘플 준비에 있어서의 정확성 등과 같은 인자들을 고려할 때, X선 강도가 가장 큰 방위는 상기 방위 성분 군으로부터 약 ±5°만큼 편차를 보이게 되는 경우가 있다.

또한, 본 발명은 {001}<110> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비를 특정하지 않지만, 이 방위는 축 방향 r값을 낮추기 때문에 2.0 이하인 것이 바람직하다. 그 비의 보다 바람직한 값은 1.0 이하이다. {116}<110>, {114}<110>, 및 {113}<110>과 같은 기타 다른 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비를 본 발명에서는 특정하지 않았지만, 이들 방위도 축 방향 r값을 낮추기 때문에 2.0 이하인 것이 바람직하다.

{001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {113}<110>의 방위 성분들에서의 X선의 랜덤 X선에 대한 비는 3차원 조직의 Φ2 = 45°의 단면에서의 (001)[1-10], (116)[1-10], (114)[1-10], 및 (113)[1-10]인 강도로 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 조직의 상기와 같은 특성은 일반적으로 사용되는 역극점도 및 종래의 극점도만을 가지고는 표현할 수 없지만, 상기 방위 성분들에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 일례로 강관의 반경 방향에서의 방위를 나타내는 역극점도가 벽 두께 중심 근처에서 측정되는 경우에는 다음과 같이 특정된다. 즉, <100>에서는 1.5 이하, <411>에서는 1.5 이하, <211>에서는 3 이하, <111>에서는 6 이상, <332>에서는 10 이하, <221>에서는 7 이하, 그리고 <110>에서는 5 이하로 특정된다.

또한, 강관의 축 방향에서의 방위를 표시하는 역극점도에 있어서는, <110>에서는 15 이상, 그리고 <110> 이외의 모든 방위 성분에서는 3 이하로 특정된다.

상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관에 있어서의 축 방향과 원주 방향의 바로 중간으로서 축 방향의 원주 방향 45°방향에서의 모든 r값은 1.4 이상이 된다. 축 방향 r값은 2.5를 초과할 수도 있다. 본 발명은 r값의 이방성을 특정하지 않지만, 상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관에 있어서의 축 방향 r값은 원주 방향의 45° 방향에서의 r값보다 약간 큰데, 그 차이는 1.0 이하이다. 일례로 높은 r값을 가지는 냉간 압연 강판이 단순히 전기 저항 용접에 의해 강관으로 성형되는 경우, 축 방향 r값은 강관의 절단되는 면에 따라서 1.4 이상이 될 수도 있다. 그러나 이러한 강관은 상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관이 앞에서 언급한 바와 같은 조직을 갖는다는 점에서 본 발명에 따른 강관과는 명확히 구별된다.

또한, 본 발명의 항목(3), 항목(4), 항목(12) 및 항목(13)에 특정된 강관을 제조하는 경우에는 그 화학적 조성 이외에 강의 조직도 조절되어야 한다.

상기에서 특정된 본 발명에 따른 강관의 조직은 75% 이상 차지하는 페라이트를 포함한다. 이 이유는 페라이트의 비율이 75% 이하이면 양호한 성형성이 얻어질 수 없기 때문이다. 페라이트의 비율은 85% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상이면 더욱 바람직하다. 본 발명의 효과는 페라이트상의 체적 비율이 100%인 경우에도 달성되지만, 특히 강의 강도를 증가시켜야 할 필요가 있는 경우에는 페라이트 상에 2차 상이 적절하게 분포되도록 하는 것이 바람직하다. 페라이트상 이외의 2차 상은 퍼얼라이트, 시멘타이트, 오스테나이트, 바이나이트, 침상 페라이트, 마르텐사이트, 탄소 질화물, 및 금속간 화합물 중에서 하나 이상으로 구성된다.

페라이트의 결정의 평균 입경은 10㎛ 이상이다. 그 평균 입경이 10㎛ 미만이면 양호한 연성을 확보하기가 어렵다. 페라이트의 결정의 평균 입경은 20㎛ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 30㎛ 이상이다. 페라이트의 결정의 평균 입경에 대해서 상한을 설정하지 않았는데, 그 상한이 지나치게 크면 연성이 낮아지며 강관의 표면이 거칠어진다. 이러한 이유로 해서, 페라이트의 결정의 평균 입경은 200㎛ 이하인 것이 바람직하다.

페라이트의 평균 입경은, 압연 방향을 따르며 관 소재 강판의 표면에 수직한 단면(L 단면)을 경면 연마하고 그 연마 면을 적절한 식각제(etching reagent)로 에칭하고 이어서 그 두께의 1/8 내지 7/8 범위에서 무작위로 선택된 2㎟ 이상의 영역을 관찰함으로써 점 계수 방법에 의해 결정된다.

또한, 0.5 내지 3.0의 종횡비를 갖는 결정 입자는 페라이트의 90% 이상을 차지한다. 상기 특정된 본 발명에 따른 강관의 조직은 재결정화를 통해서 최종적으로 형성되므로, 페라이트 결정 입자의 크기는 조절되며 결정 입자의 대부분은 상기한 바와 같은 종횡비를 갖게 될 것이다. 상기 특정된 입자의 그 비율은 95% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 98% 이상이다. 비율이 100%인 경우에도 본 발명의 효과는 저절로 달성된다. 종횡비의 보다 바람직한 범위는 0.7 내지 2.0이다.

종횡비는 압연 방향을 따르며 강관의 표면에 수직한 단면(L 단면)에서의 결정 입자의 두께 방향에서의 최대 길이(Y)로 결정 입자의 압연 방향에서의 최대 길이(X)를 나눈 비율(X/Y)로 정의된다. 상기와 같은 종횡비 범위를 갖는 결정 입자의 체적 비율은 결정 입자의 면적 비율로 나타낼 수 있고, 면적 비율은 L 단면을 적절한 식각제(etching reagent)로 에칭하고 이어서 판 두께의 1/8 내지 7/8 범위에서 무작위로 선택된 2㎟ 이상의 영역을 관찰함으로써 점 계수 방법에 의해 결정된다.

상기 특정된 본 발명에 따른 강관의 r값은 조직의 변화에 따라서 변동하지만, 강관의 축 방향 r값은 1,0 이상인 것이 바람직하다. r값이 1.5 이상이면 더 바람직하다. 어떤 제조 조건 하에서는 축 방향 r값이 2.5를 초과할 수 있다. 본 발명은 r값의 이방성을 특정하지 않는다. 즉, 축 방향 r값은 원주 방향 및 반경 방향에서의 r값보다 더 작거나 혹은 클 수 있다.

일례로 높은 r값을 가지는 냉간 압연 강판이 단순히 전기 저항 용접에 의해 강관으로 성형되는 경우, 축 방향 r값은 종종 불가피하게 1.0 이상이 되기도 한다. 그러나 이와 같은 강관은 본 발명의 항목(4)에 따른 강관과 명확히 구별되는데, 그 이유는 상기 본 발명의 강관은 이하에서 설명하는 조직을 가지며 r값은 1.4 이상이기 때문이다.

강판 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분에서의 X선 강도와 {110}<110>에서 {332}<110>까지의 방위 성분 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 평균은 유압 성형 공정에 있어서는 중요한 특성이다. 본 발명은 서로 다른 방위 성분에서의 X선 강도의 임의의 시편의 X선 강도에 대한 비를 결정하기 위해서 벽 두께 중심에서의 평면 상의 X선 회절을 측정함에 있어서 {110}<110>에서 {332}<110>까지의 방위 성분 군에서의 X선 강도의 비들의 평균은 2.0 이상이라고 규정한다. 방위 성분 군에 포함된 주 방위 성분은 {110}<110>, {661}<110>, {441}<110>, {331}<110>, {221}<110>, 및 {332}<110>이다.

상기에서 특정한 본 발명에 따른 강관에서는 {443}<110>, {554}<110>, 및 {111}<110>의 방위도 나타나는 경우가 있다. 이러한 방위는 유압 성형 공정에서 좋은 것인데, 그 방위는 딥 드로우잉용의 냉간 압연 강판에서 공통적으로 발견되는 방위이기 때문에 이들은 특유한 본 발명으로부터는 의도적으로 배제된다.

이것이 의미하는 바는, 본 발명에 따른 강관은 딥 드로우잉용 냉간 압연 강판을 전기 저항 용접 등에 의해 강관으로 단순히 성형시키는 것에 의해서는 얻을 수 없는 결정 방위 군을 갖는다는 것이다.

또한, 상기에서 특정한 본 발명에 따른 강관은 높은 r값을 가지는 냉간 압연 강판의 대표적인 결정 방위인 {111}<112>의 결정 방위를 거의 갖지 않으며, 이들 방위 성분 각각에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 1.5 이하이고, 보다 바람직하기로는 1.0 이하이다. 이들 방위에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 {110}, {100}, {211}, 및 {310} 중에서 3개 이상의 극점도에 기초하여 조화 급수 전개법에 의해 계산된 3차원 조직으로부터 얻어질 수 있다. 즉, 결정 방위들 각각의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 3차원 조직의 Φ2 = 45°의 단면에서의 (110)[1-10], (661)[1-10], (441)[1-10], (331)[1-10], (221)[1-10], 및 (332)[1-10]인 강도로 나타낼 수 있다.

{110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분 군의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 평균은 상기 방위 성분들에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 수학적 평균을 의미하는 것이다. 상기 방위 성분 군들 모두의 X선 강도가 얻어지면, {110}<110>, {441}<110>, 및 {221}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 수학적 평균이 대신에 사용된다. 특히 유압 성형 공정용의 강관에서는 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분 군의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비들의 평균은 3.0 이상으로 하는 것이 더 바람직함은 물론이다.

또한, 성형이 곤란한 경우에는, 상기 방위 성분 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균은 4.0 이상인 것이 바람직하다. {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, {113}<110>, {112}<110>, 및 {223}<110>와 같은 기타 다른 방위 성분에서의 X선 강도는 생산 조건에 따라 변동되기 때문에 본 발명에서는 특정하지 않았지만, 그 방위 성분에서의 X선 강도의 비의 평균은 3.0 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서 특정된 강관들 중 임의의 강관의 X선 회절 특정을 위해서 호형 단면 시편은 강관으로부터 절단되어서 납작 시편으로 프레스 가공한다. 또한, 호형 단면 시편을 납작 시편으로 프레스 가공할 때에는 가공에 의해 야기되는 결정 회전의 영향을 피하기 위해서는 가능한 한 낮은 변형 하에서 행하는 것이 바람직하다.

이어서, 이렇게 준비된 납작 시편은 기계적, 화학적, 또는 기타의 연마 방법에 의해서 두께 중심 근처에서 연마되고, 연마면은 버핑 가공에 의해 경면 연마되고, 이어서 변형은 전해 또는 화학적 연마에 의해 제거되고, 이에 따라 두께 중심 층은 X선 회절 측정에 노출된다.

벽 두께 중심 층에서 분리대(segregation band)가 발견된 경우, 벽 두께의 3/8 내지 5/8 범위의 임의의 위치에서 분리가 없는 영역에서 측정이 수행된다. 또한, X선 회절 측정이 곤란한 경우, 통계적으로 충분한 측정 회수를 확보하기 위하여 EBSP법 및 ECP법을 사용할 수 있다.

본 발명의 조직은 상기한 바와 같이 벽 두게 중심이나 그 근처에서의 평면 상에서의 X선 측정의 결과에 의해 특정되었지만, 벽 두께 중심 둘레가 아닌 벽 두께 범위를 가로질러서 유사한 조직을 구비하는 것도 바람직하다.

본 발명에 있어서, 외부면으로부터 벽 두께의 1/4 정도까지의 범위에 있는 조직은 이하에서 설명하는 바와 같은 직경 압하의 결과인 전단 변형에 기인하여 변동되기 때문에 이미 설명한 바와 같은 요건들을 만족시키지 못하는 경우가 있다. {hkl}<uvw>는 X선 회절 측정을 위한 시편이 상기한 바와 같은 방식으로 준비되는 경우에 평면에 수직한 결정 방위는 {hkl}이고 강관의 종 방향을 따르는 결정 방위는 <uvw>임을 의미하는 것이다.

본 발명에 따른 조직의 특성은 일반적으로 사용되는 역극점도 및 종래의 극점도만을 가지고는 표현할 수 없지만, 상기 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 일례로 강관의 반경 방향에서의 방위를 나타내는 역극점도가 벽 두께 중심 근처에서 측정되는 경우에는 다음과 같이 특정되는 것이 바람직하다. 즉, <100>에서는 2 이하, <411>에서는 2 이하, <211>에서는 4 이하, <111>에서는 8 이하, <332>에서는 10 이하, <221>에서는 15.0 이하, 그리고 <110>에서는 20.0 이하로 특정된다.

또한, 강관의 축 방향에서의 방위를 나타내는 역극점도에 있어서, <110>에서는 8 이상이고, <110>이 아닌 다른 모든 방위에서는 3 이하이다.

이하에서는 본 발명에 따른 강관을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

강을 고로(blast furnace) 공정 또는 아크로(electric arc furnace) 공정을 통해서 용융시키고, 이어서 여러 가지 2차 정련 공정을 거치게 하고서 잉곳 주조 또는 연속 주조에 의해 주조한다. 연속 주조의 경우, 주조 슬랩을 실온에 가까운 온도로까지 냉각시키지 않고도 열간 압연하기 위한 CC-DR 공정과 같은 제조 방법이 조합되어서 사용될 수 있다.

주조 잉곳 또는 주조 슬랩은 물론 열간 압연 전에 재가열된다. 본 발명은 열간 압연의 재가열 온도를 특정하지 않으므로, 목표 마무리 압연 온도를 실현하기 위해서는 어떤 재가열 온도도 허용된다.

열간 압연의 마무리 온도는 노말 γ 단상 구역, α + γ 2상 구역, α 단상 구역, α + 퍼얼라이트 구역, 또는 α + 시멘타이트 구역 중 어느 하나 내에 있을 수 있다. 압연 윤활은 열간 압연 통과 과정들 중 하나의 통과 과정에 적용될 수 있다. 또한 조열간 압연 후의 조압연 봉들을 결합시키는 것과 마무리 열간 압연을 연속적으로 인가하는 것이 허용된다. 조열간 압연 후의 조열간 압연 봉은 코일로 권취되고 이어서 마무리 열간 압연을 위해 풀린다(해권된다).

본 발명은 열간 압연 후의 냉각 속도 및 냉각 온도에 대해 특정하지 않는다. 열간 압연 후에는 스트립을 산세척하는 것이 바람직하다. 또한, 열간 압연 강 스트립은 50% 이하의 압하율의 조질 압연(skin pass rolling) 또는 냉간 압연을 거칠 수 있다.

압연 스트립을 관으로 형성하기 위해서는, 일반적으로는 전기 저항 용접이 사용되지만, TIG 용접, MIG 용접, 레이저 용접, UO 프레스법, 맞대기 용접 등과 같은 기타 다른 용접/관 형성법도 사용될 수 있다. 상기 용접 방식의 관 제조에 있어서, 용접된 이음부의 열 영향 구역은 소망하는 재료의 특성에 따라서 하나 이상의 국부 고용화 열처리 공정(local solution heat treatment)을 단일이나 조합으로 하여서 경우에 따라서 달라지는 다수의 단계를 거칠 수 있다. 이는 본 발명의 효과를 증진시키는 데 있어 도움이 된다. 열처리는 용접 이음부 및 용접의 열 열향 구역에만 적용되는 것을 의미하고, 관 형성 중에는 온라인에서 실행될 수 있고 아니면 오프라인에서 실행될 수도 있다.

직경 압하 가공 전의 가열 온도는 본 발명의 항목(10) 및 항목(11)에서 중요하다. 가열 온도는, 가열 및 직경 압하 전의 열간 압연 강판 또는 모관의 두께 중심에서의 평면 상의 {111}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110>의 모든 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3 이하일 때에는, 650℃ 이상 내지 1200℃ 이하의 범위 내에 있다. 가열 온도가 650℃보다 낮으면, 직경 압하는 어려워진다. 또한, 직경 압하 후의 강관의 조직은 변형된 조직으로 되고, 성형성을 유지하기 위해서는 강관을 다시 가열해야 할 필요가 있는데, 이는 제조 비용을 증가시킨다.

가열 온도가 1200℃를 넘어서게 되면, 관 표면에 과도한 양의 스케일이 형성되어서, 관의 표면 품질뿐만 아니라 성형성도 악화된다. 가열 온도의 보다 바람직한 상한은 1050℃이다. 모관의 조직은 일례로 열간 마무리 압연 온도가 재결정 온도 범위 내에 있고 Ar₃ 변태 온도보다 낮지 않을 때에나 혹은 재료 스트립이 열간 압연 후에 서서히 냉각되는 경우에는 상기한 바와 같이 변화된다.

한편, 직경 압하 전의 모관의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110> 방위 성분들 중에서 하나 이상의 방위 성분들에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3을 상회하는 때에는, 그 가열 온도는 (Ar₃- 50)℃ 내지 1200℃ 사이의 범위에 있어야 한다. 상기한 바와 같은 조직을 갖는 모관은 직경 압하 전의 가열 온도가 (Ar₃- 50)℃ 이상이 아니면 직경 압하 가공이 나중에 적절히 실행된다 해도 유압 성형 공정에 적합한 조직을 산출하지 못한다. 즉, 이렇게 직시되는 조직은 모관의 조직이 α + γ 2상 구역이나 γ 단상 구역의 고온으로까지 일단 가열함으로써 약화되고, 그 후에 직경 압하가 가해진다. 가열 온도가 Ar₃변태 온도 또는 그 이상인 경우가 보다 바람직하다.

가열 온도가 1200℃를 초과하는 경우, 상기한 바와 같은 효과는 포화되고, 대신에 스케일의 문제가 발생한다. 따라서, 가열 온도의 상한은 1200℃로 설정된다. 보다 바람직한 상한은 1050℃이다. 이 경우, 모관은 가열 후에 일단 냉각되고 이어서 직경 압하의 온도 범위까지 재가열된다. 모관의 조직은, 일례로 열간 마무리 압연 온도가 재결정의 개시가 이루어지지 않는 곳에서의 Ar₃변태 온도 바로 위에 있거나, Ar₃변태 온도 바로 아래에 있거나, 혹은 재료 스트립이 열간 압연 후에 급속 냉각되는 경우에는 상기한 바와 같이 된다. 열간 압연 스트립이 모관과 동일한 조직을 갖는 것으로 판단된 경우, 열간 압연 스트립의 조직이 모관의 조직 대신에 사용된다. {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110> 방위 성분들에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비는 3차원 조직의 Φ2 = 45°의 단면에서의 (001)[1-10], (116)[1-10], (114)[1-10], 및 (114)[1-10]과 동일한 것으로 나타낼 수 있다.

직경 압하의 방식도 역시 중요한데, 직경 압하율은 30% 이상이 되어야 하며, 벽 두께 압하율은 5% 이상 30% 미만이어야 한다. 직경 압하율이 30%미만이면, 양호한 조직이 충분히 발달되지 않는다. 양호한 직경 압하율은 50% 이상이다. 본 발명의 효과는 직경 압하율의 상한을 특별히 설정하지 않고도 얻을 수 있지만, 생산성의 관점에서 보면 90% 이하의 직경 압하율이 바람직하다. 30% 이상의 직경 압하율을 단순히 적용시키는 것은 충분치 않고, 직경과 벽 두께를 동시에 감소시키는 것이 필요하다. 벽 두께가 증가하고 변동되지 않으면 양호한 조직을 얻기가 어렵다. 따라서, 벽 두께 압하율은 5 내지 30%가 되어야 하고, 보다 바람직하기로는 10 내지 25%가 되어야 한다.

직경 압하율은 {(직경 압하 전의 모관의 직경 - 직경 압하 후의 강관의 직경)/직경 압하 전의 모관의 직경} ×100(%)으로 정의되고, 벽 두께 압하율은 {(직경 압하 전의 모관의 벽 두께 - 직경 압하 후의 강관의 벽 두께)/직경 압하 전의 모관의 벽 두께} ×100(%)으로 정의된다. 여기서, 강관의 직경은 외경이다.

직경 압하는, 특정량 이상의 직경 압하가 α상 위에 부과된 양호한 조직을 얻는 것이 필요하므로, α + γ 2상 구역, α 단상 구역, α + 시멘타이트 구역, 및 α + 퍼얼라이트 구역 중 어느 하나에서의 온도에서 마무리되는 것이 바람직하다.

이어서, 이하에서는 본 발명의 항목(14) 및 항목(15)에 특정된 요건에 대해서 설명한다.

직경 압하 전의 가열 온도와 가열에 후속하는 직경 압하의 조건은 본 발명의 상기 항목에서 상당히 중요하다. 상기 항목(14) 및 항목(15)에 따른 본 발명은 다음과 같은 새로운 발견 내용에 기초한 것이다. 즉, 본 발명자들이 밝혀낸 바에 의하면, 유압 성형 공정을 위해서 좋은 {111}<110> 방위 근처의 조직은, 제1 단계에서는, γ상을 재결정화 전의 상태로 유지하거나 혹은 γ상 구역에서의 직경 압하를 통하여 재결정화 비율을 50% 이하로 억제함으로써 γ상 조직이 발달될 때에 현저하게 발달되고, 이어서 이렇게 형성된 γ상 조직은 변태된다는 것이다.

가열 온도는 Ac₃변태 온도와 동일하거나 혹은 그 이상이어야 한다. 그 이유는 재결정화 전의 γ상 조직은 γ단상 구역에 큰 직경 압하를 가할 때에 발달되기 때문이다.

가열 온도의 상한을 특별히 정하지 않았지만, 양호한 표면 특성을 얻기 위해서는 가열 온도를 1150℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. (Ac₃+ 100)℃ 내지 1100℃의 온도 범위가 보다 더 바람직하다.

γ상 구역에서의 직경 압하는 직경 압하율이 40% 이상이 되도록 수행되어야 한다. 그 직경 압하율이 40% 이하이면, 재결정화 전의 조직이 γ상 구역에서 발달되지 않으며 바람직한 r값 및 조직을 최종적으로 얻는 것이 어렵다. 직경 압하율은 50% 이상이 바람직하고, 65% 이상이면 더 바람직하다. γ상 구역에서의 직경 압하는 가능한 한 Ar₃변태 온도에 근접한 온도에서 완료되는 것이 바람직하다.

이 경우에 있어서 직경 압하율은 {(직경 압하 전의 모관의 직경 - γ상 구역에서의 직경 압하 후의 강관의 직경)/직경 압하 전의 모관의 직경} ×100(%)으로 정의된다.

직경 압하가 γ상 구역에서 완료될 때, 강관은 직경 압하 후 5초 이내에, 5℃/초 이상의 냉각 속도로, (Ar₃- 100)℃ 이하의 온도까지 냉각되어야 한다. 냉각이 직경 압하 완료 후 5초 이상 실행되면, γ상의 재결정화가 가속되거나 혹은 γ로부터 α로의 변태시의 변형체(variant) 선택이 부적절해지고, 조직은 최종적으로 악화된다. 냉각 속도가 5℃/초 미만이면, 변태시의 변형체 선택이 부적절해지고, r값과 조직이 악화된다.

냉각 속도는 10℃/초 이상이 바람직하고, 20℃/초이면 더욱 바람직하다. 냉각의 종료점 온도는 (Ar₃- 100)℃ 이하라야 한다. 이는 γ로부터 α로의 변태 시에 조직 형성을 향상시킨다. 조직을 형성시키기 위해 γ로부터 α로의 변태가 완료되는 온도까지 냉각을 계속하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 항목(15)에서 언급한 바와 같이, γ상 구역에 40% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 하고, 이어서 Ar₃으로부터 (Ar₃- 100)℃까지의 온도 범위에서 10% 이상의 직경 압하율 하에서 다시 직경 압하를 하고, Ar₃으로부터 (Ar₃- 100)℃까지의 온도 범위에서 직경 압하를 완료하는 것이 허용된다. γ + α 2상 구역에서의 직경 압하율은 {(Ar₃미만에서의 직경 압하 전의 강관의 직경 - Ar₃으로부터 (Ar₃- 100)℃ 범위에서의 직경 압하 완료 후의 강관의 직경)/Ar₃미만 하에서의 직경 압하 전의 강관의 직경} ×100(%)으로 정의된다.

이렇게 제조된 강관의 총 직경 압하율은 당연한 결과로서 40% 이상이거나 바람직하기로는 60% 이상이다. 총 직경 압하율은, {(직경 압하 전의 모관의 직경 - 직경 압하 후의 강관의 직경)/직경 압하 전의 모관의 직경} ×100(%)으로 정의된다.

모관의 벽 두께에 대한 직경 압하 후의 강관의 벽 두께의 변화율은 +10% 내지 -10%의 범위 내로 조절된다. 벽 두께 변화율은, {(직경 압하 완료 후의 강관의 벽 두께 - 직경 압하 전의 모관의 벽 두께)/직경 압하 전의 모관의 벽 두께} ×100(%)으로 정의된다.

강관의 직경은 외경이라는 점을 주지해야 한다. 직경 압하 후의 벽 두께가 초기 벽 두께보다 아주 크거나 혹은 이와 반대로 아주 작은 경우에는 양호한 조직을 형성하기가 어려워진다.

이어서, 이하에서는 본 발명의 항목(12) 및 항목(13)에 특정된 요건에 대해 설명한다.

강관의 직경 압하 전의 가열 온도는 양호한 n값을 얻기 위해 중요하다. 가열 온도가 850℃ 미만이면, 직경 압하 후에도 변형된 조직이 남기 쉬워서 n값이 떨어진다. 850℃ 미만인 경우, 직경 압하 중에 유도 가열 또는 기타 다른 가열 수단을 사용하여 강관을 재가열하여 양호한 n값을 유지할 수 있지만, 이는 비용을 증가시킨다. 900℃ 이상이 보다 바람직한 온도 범위이다. 양호한 r값이 필요한 경우, 모관을 γ 단상 구역까지 가열하는 것이 바람직하다. 가열 온도와 관련하여 상한을 설정하지 않지만, 1200℃ 이상이면 과도한 양의 스케일이 강관 표면에 형성되어서 표면 품질뿐만 아니라 성형성도 악화시킨다. 보다 바람직한 상한은 1050℃ 이하이다. 가열 방법도 마찬가지로 특정되지 않았지만, 스케일 형성을 억제하고 양호한 표면 품질을 유지하기 위해서는 유도 가열기로 모관을 신속하게 가열시키는 것이 바람직하다.

스케일은 가열 후에 물이나 기타 다른 수단에 의해 소망하는 바대로 제거된다.

직경 압하는 직경 압하율이 Ar₃ 변태 온도 미만에서 750℃ 이상까지의 온도 범위에서 적어도 20% 이상되도록 가해져야 한다. 이 온도 범위에서의 직경 압하율이 20% 미만이면, 양호한 r값과 조직을 얻는 것이 어렵고, 더욱이 조대 입자의 형성으로 인해 성형성이 악화된다. 직경 압하율은 50% 이상이 바람직하고, 65% 이상이면 더 바람직하다. 본 발명의 효과는 직경 압하율의 상한을 특정하지 않아도 얻을 수 있지만, 생산성의 관점에서는 90% 이하가 바람직하다. Ar₃변태 온도 이상에서의 직경 압하는 Ar₃변태 온도 미만에서의 다른 직경 압하보다 먼저 행해질 수 있다. 이는 보다 더 양호한 r값을 가져온다. 직경 압하 완료 시의 온도도 또한 아주 중요하다. 완료 온도의 하한은 750℃로 설정된다. 완료 온도가 750℃ 미만이면, 변형된 조직이 쉽게 남게 되어서, n값에 악영향을 미친다. 보다 바람직한 완료 온도는 780℃ 이상이다.

Ar₃변태 온도 미만에서의 직경 압하율은 {(Ar₃미만에서의 직경 압하 바로 전의 강관의 직경 - 직경 압하 완료 후의 강관의 직경)/Ar₃미만에서의 직경 압하 바로 전의 강관의 직경} ×100(%)으로 정의된다.

직경 압하는 벽 두께의 변화율이 +5% 내지 -30%의 범위가 되도록 수행된다. 벽 두께 변화율이 상기 범위 내에 있지 않으면 양호한 조직과 r값을 얻기가 어렵다. 바람직한 범위는 +5% 내지 -20%이다.

벽 두께 변화율은, {(직경 압하 완료 후의 강관의 벽 두께 - 직경 압하 전의 모관의 벽 두께)/직경 압하 완료 전의 모관의 벽 두께} ×100(%)으로 정의된다.

여기서, 강관의 직경은 외경을 의미하는 것이다. 직경 압하 종료 시의 온도는, 양호한 조직을 얻기 위해서는 특정량 이상의 직경 압하를 α상에 부과해야 할 필요가 있기 때문에 α+γ상 이내인 것이 바람직하다.

직경 압하는, 모관이 다단 통과 성형 라인을 구성하도록 결합된 성형 롤을 통과하게 하거나 혹은 다이를 이용하여 인발함으로써 가해진다. 성형성을 향상시키기 위해서는 직경 압하를 하는 중에 윤활을 가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 강관이 페라이트를 30% 이상의 면적 비율로 포함하는 것은 연성을 확보하기 위해서 바람직하다. 그러나 이것은 관의 사용에 따라 필연적으로 참은 아니지만, 어떤 특정 용도의 강관은 퍼얼라이트, 바이나이트, 마르텐사이트, 오스테나이트, 탄소 질화물 등 중의 하나 이상이 단독으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 강관은 표면 처리가 없이 사용되는 것과 방청을 위해 고온 침지 도금, 전해 도금 또는 기타의 도금 방법에 의해 표면 처리한 후에 사용되는 것 모두를 포괄한다. 순수 아연, 아연을 주 성분으로 함유하는 함금, Al 등이 도금 재료로서 사용될 수 있다. 표면 처리를 위해서는 일반적으로 실시되는 방법을 사용할 수도 있다.

[실시예 1]

표 1에 나타낸 화학 조성을 갖는 강 등급의 슬랩이 1200℃로 가열되었고, 표 2에 열거된 마무리 온도에서 열간 압연된 후 권취되었다. 이렇게 제조된 강 스트립은 산세척되고 전기 저항 용접 방법에 의해 외경이 100 내지 200mm인 관으로 성형되었고, 이렇게 성형된 관은 소정의 온도로 가열된 후 직경 압하 가공되었다.

상기 제조된 강관의 성형성은 다음 방법을 통해 평가되었다.

미리 직경이 10mm인 원을 각 강관 상에 금그어 표기하였고, 원주 방향으로의 팽창 성형이 내부 압력과 축 방향 압축의 양을 제어하기 위해 적용되었다. 파열하기 직전 최대 팽창비를 나타내는 부분에서 축 방향 변형 εΦ 및 원주 방향 변형 εΘ가 측정되었다(팽창비 = 성형 후 가장 큰 원주/모관의 원주).

두 변형의 비 ρ=εΦ/εΘ와 최대 팽창비를 나타내었고, ρ가 -0.5인 팽창비 Re는 유압 성형에서 성형성의 지표로 규정되었다. 호형 단면 시험편은 직경 압하 전의 모관과 직경 압하 후의 강관으로부터 절단되었고, 납작 시험편으로 프레스 가공되었고, 이렇게 준비된 납작 시험편에 대해 X선 측정을 행하였다. (110), (200), (211) 및 (310)의 극점도가 측정되었고, 3차원 조직이 조화 급수 전개법에 의해 극점도를 사용하여 계산되었고, Φ2 = 45°단면에서의 랜덤 X선 강도에 대한 결정 방위 성분들 각각에서의 X선 강도의 비가 얻어졌다.

표 2는 랜덤 X선 강도에 대한 모관의 벽 두께 중심에서의 평면 상의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110> 및 {112}<110> 의 방위 성분의 X선 강도 비를 나타내고 있고, 표 3은 직경 압하 가공 이전의 가열 온도, 직경 압하율, 벽 두께 압하율, 랜덤 X선 강도에 대한 {110}<110>에서부터 {332}<110>까지의 방위 성분 군에서의 X선 강도와 {110}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 비의 평균, 인장 강도, 축 방향 r값 rL, 및 직경 압하 후의 강관의 유압 성형 시의 최대 팽창비를 나타내었다.

본 발명에 따른 모든 샘플이 양호한 조직과 r값을 가지며 높은 최대 팽창비를 나타낸 반면, 본 발명의 범위를 벗어난 샘플은 불량한 조직과 r값을 가지며 낮은 최대 팽창비를 나타내었다.

*1: 모관의 벽 두께 중심에서의 방위 성분들 각각에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

*2: {110}<110>에서 {332}<110>까지의 방위 성분 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균

*3: {110}<110> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

*4: {111}<112> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

#: 불충분한 연신에 기인하여 측정이 불가능한 r값

본 발명은 유압 성형시 성형성 등이 우수한 강재의 조직을 이루어내었으며 또한 상기 조직을 제어하는 방법을 이루어내었으며, 유압 성형의 성형성이 우수한 강관의 제조를 가능하게 하였다.

[실시예 2]

표 4에 나타낸 화학 조성을 갖는 강 등급의 슬랩이 1230℃로 가열되었고, 표 4에 열거된 마무리 온도에서 열간 압연되었고, 그 후 권취되었다. 이렇게 제조된 강 스트립은 산세척되었고, 전기 저항 용접 방법에 의해 직경이 100 내지 200mm인 관으로 성형되었고, 상기 성형된 관은 소정의 온도로 가열된 후 직경 압하 가공되었다.

미리 직경이 10mm의 원을 각 강관 상에 금그어 표기하였고, 원주 방향으로의 팽창 성형이 내부 압력과 축 방향 압축의 양을 제어하기 위해 적용되었다. 파열하기 직전 가장 큰 팽창비를 나타내는 부분에서 축 방향 변형 εΦ 및 원주 방향 변형 εΘ가 측정되었다(팽창비 = 성형 후 가장 큰 원주/모관의 원주).

두 변형의 비 ρ=εΦ/εΘ와 최대 팽창비를 나타내었고, ρ가 -0.5인 팽창비 Re는 유압 성형에서 성형성의 지표로서 규정되었다. 호형 단면 시험편은 직경 압하 전의 모관과 직경 압하 후의 강관으로부터 절단되었고, 납작 시험편으로 프레스 가공되었고, 이렇게 준비된 납작 시험편에 대해 X선 측정을 행하였다. (110), (200), (211) 및 (310)의 극점도가 측정되었고, 3차원 조직이 조화 급수 전개법에 의해 극점도를 사용하여 계산되었고, Φ2 = 45°단면에서의 랜덤 X선 강도에 대한 결정 방위 성분들 각각에서의 X선 강도의 비가 얻어졌다.

표 5는 직경 압하 조건과 직경 압하 후의 강관의 특성을 나타내는 것이다. 상기 표에서, rL은 축 방향 r값을 의미하고, r45는 45°방향에서의 r값이고, rC는 원주 방향에서의 r값이다.

본 발명에 따른 모든 샘플이 양호한 조직과 r값을 가지며 유압 성형에서 높은 최대 팽창비를 나타낸 반면, 본 발명의 범위를 벗어난 샘플은 불량한 조직과 r값을 가지며 낮은 최대 팽창비를 나타내었다.

*1: {111}<110> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

*2: {111}<112> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

*3: 직경 압하 후에 실온에서 자연스럽게 냉각되도록 방치

#: 불충분한 연신에 기인하여 측정이 불가능한 r값

[실시예 3]

표 6에 나타낸 화학 조성을 갖는 열간 압연 강판이 산세척되었고 전기 저항 용접 방법에 의해 외경이 100 내지 200mm인 관으로 성형되었고, 상기 성형된 관은 소정의 온도로 가열된 후 직경 압하 가공되었다.

이렇게 제조된 강관의 성형성은 다음 방법을 통해 평가되었다.

미리 직경이 10mm인 원을 각 강관 상에 금그어 표기하였고, 원주 방향으로의 팽창 성형성이 내부 압력과 축 방향 압축의 양을 제어하기 위해 적용되었다. 파열하기 직전 가장 큰 팽창비를 나타내는 부분에서 축 방향 변형 εΦ 및 원주 방향 변형 εΘ가 측정되었다(팽창비 = 성형 후 가장 큰 원주/모관의 원주).

두 변형의 비 ρ=εΦ/εΘ와 최대 팽창비를 나타내었고, ρ가 -0.5인 팽창비 Re는 유압 성형에서 성형성의 지표로 규정되었다. 강관의 기계적 특성은 JIS No. 12의 호형 단면 시험편을 사용하여 평가되었다. 시험편 형상에 의해 영향을 받는 r값은 각 호형 단면 시험편에 변형 게이지를 부착하여 측정되었다. 다른 호형 단면 시험편은 직경 압하 후의 강관으로부터 절단되어 납작 시험편으로 프레스 가공되었고, 이렇게 준비된 납작 시험편에 대해 X선 측정을 행하였다. (110), (200), (211) 및 (310)의 극점도가 측정되었고, 3차원 조직이 조화 급수 전개법에 의해 극점도를 사용하여 계산되었고, Φ2 = 45°단면에서의 랜덤 X선 강도에 대한 결정 방위 성분들 각각의 X선 강도의 비율이 얻어졌다.

표 7 및 표 8에, 직경 압하 이전의 가열 온도, 직경 압하 종료 시의 온도, 직경 압하율, 벽 두께 압하율, 인장 강도, n값, 페라이트 비율, 결정의 평균 입경, 종횡비, 축 방향 r값, 강관의 유압 성형시 최대 팽창비, 및 {110}<110>에서 {332}<110>까지의 방위 성분 군의 X선 강도와 모관 벽 두께의 중심에서의 {110}<110>, {441}<110> 및 {221}<110> 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균을 나타내었다. 본 발명에 따른 모든 샘플이 양호한 성형성과 높은 최대 팽창비를 나타낸 반면, 본 발명의 범위를 벗어난 샘플은 낮은 최대 팽창비를 나타내었다.

식(3)의 우변 = -0.126 ×ln(TS) + 0.94

A: 페라이트 상에서 0.5 내지 0.3의 종횡비를 갖는 페라이트 입자의 체적 비율

*2: {441}<110> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

*3: {221}<110> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

*4: {110}<110>에서 {332}<110>까지의 방위 성분 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균

*5: {111}<112> 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비

#: 불충분한 연신에 기인하여 측정이 불가능한 r값

**: 남아 있는 변형된 조직으로 인하여 측정이 불가능한 결정 입경

본 발명은 유압 성형시 성형성이 우수한 강재의 조직 및 상기 조직을 제어하는 방법을 나타내었고, 유압 성형의 성형성이 우수한 강관 제조를 가능하게 만들었다.

Claims

질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이고;

강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상인 특성과, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성 중 어느 한 특성 또는 두 특성 모두를 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 1항에 있어서, 0.001 내지 0.5 질량%의 Al을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.01 내지 2.5%의 Al과,

0.01% 이하의 O를 하기의 식(1)과 식(2)를 만족하도록 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관의 인장 강도(TS)와 n 값 간의 관계는 하기의 식(3)을 만족하고; 그 페라이트상의 체적 비율이 75% 이상이고; 페라이트의 평균 입경은 10㎛ 이상이고; 페라이트 결정 입자는, 페라이트를 구성하는 모든 결정 입자 중에서 면적 %로 90% 이상이 0.5 내지 3.0의 종횡비를 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.

... 식(1)

(44.7Si + 700P + 200Al) > 80 ... 식(2)

n ≥-0.126 ×ln(TS) + 0.94 ... 식(3)
제 3항에 있어서, 강관의 종 방향에서의 r값이 1.0 이상이고; 랜덤 X선 강도에 대한 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 비의 평균이 2.0 이상이고 랜덤 X선 강도에 대한 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 비가 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상에서는 1.5 이하인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.2% 이하의 Ti와,

0.15% 이하의 Nb를 0.5 ≤(Mn + 13Ti + 29Nb) ≤5인 식을 만족하도록 하여 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관에 있어서,

강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상이고 그리고 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 2.0 이하인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 5항에 있어서, 0.001 내지 0.5 질량%의 Al을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

축 방향 원주 방향의 45°방향에서의 모든 r값이 1.4 이상인 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 %로,

0.0001 내지 0.5%의 Zr와,

0.0001 내지 0.5%의 Mg와,

0.0001 내지 0.5%의 V와,

0.0001 내지 0.01%의 B와,

0.001 내지 2.5%의 Sn과,

0.001 내지 2.5%의 Cr과,

0.001 내지 2.5%의 Cu와,

0.001 내지 2.5%의 Ni와,

0.001 내지 2.5%의 Co와,

0.001 내지 2.5%의 W와,

0.001 내지 2.5%의 Mo와,

0.0001% 내지 0.01%의 Ca 중에서 하나 이상을 총량으로 0.0001 내지 2.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제1 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 강관이, 순수 아연, 아연을 주성분으로 함유하는 합금, 또는 Al로 도금된 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

상기 강관이, 강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이고;

강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상인 특성과, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성 중 어느 한 특성 또는 두 특성 모두를 갖도록 하기 위해, 직경 압하 전의 모관의 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110>의 방위 성분들 각각의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3 이하인 특성을 갖는 강관을, 650℃ 이상 내지 1200℃ 이하의 범위의 온도에서 가열하고, 또한 30% 이상의 직경 압하율과 5% 이상 30% 이하의 벽 두께 압하율의 조건 하에서 가공하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

상기 강관이, 강관의 축 방향에서의 r값이 1.4 이상이고;

강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>부터 {332}<110>까지의 방위 성분의 군에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비의 평균이 3.5 이상인 특성과, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {110}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상인 특성 중 어느 한 특성 또는 두 특성 모두를 갖도록 하기 위해, 직경 압하 전의 모관의 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {001}<110>, {116}<110>, {114}<110>, 및 {112}<110>의 방위 성분들 중 하나 이상의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 3을 초과하는 특성을 갖는 강관을, (Ac₃- 50)℃ 이상 1200℃ 이하의 범위의 온도에서 가열하고, 또한 30% 이상의 직경 압하율과 5% 이상 30% 이하의 벽 두께 압하율의 조건 하에서 가공하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.01 내지 2.5%의 Al과,

0.01% 이하의 O를 하기의 식(1)과 식(2)를 만족하도록 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

강관의 인장 강도(TS)와 n 값 간의 관계가 하기의 식(3)을 만족하고, 그 페라이트상의 체적 비율이 75% 이상이고, 페라이트의 평균 입경이 10㎛ 이상이고, 페라이트 결정 입자가, 페라이트를 구성하는 모든 결정 입자 중에서 면적 %로 90% 이상이 0.5 내지 3.0의 종횡비를 갖도록 하기 위해서, 직경 압하 시에 모관을 850℃ 이상으로 가열하고, Ar₃변태 온도 이하에서부터 750℃ 이상의 온도 범위에서 20% 이상의 직경 압하율 하에서 직경을 압하시키고, 750℃ 이상의 온도에서 직경 압하를 완료시키는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.

... 식(1)

(44.7Si + 700P + 200Al) > 80 ... 식(2)

n ≥-0.126 ×ln(TS) + 0.94 ... 식(3)
제 12항에 있어서, 모관의 벽 두께에 대한 직경 압하 후의 강관의 벽 두께의 비가 +5% 내지 -30%가 되도록 직경 압하를 가하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.2% 이하의 Ti와,

0.15% 이하의 Nb를 0.5 ≤(Mn + 13Ti + 29Nb) ≤5인 식을 만족하도록 하여 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

상기 강관이, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110>의 방위 성분에서의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상이고 그리고 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 2.0 이하인 특성을 갖도록 하기 위해, 직경 압하 시에 Ac₃변태 온도 이상의 온도 범위에서 모관을 가열하고, Ar₃변태 온도 이상의 온도 범위에서 40% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 가하고, Ar₃변태 온도 이상의 온도에서 직경 압하를 완료하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
질량 %로,

0.0001 내지 0.50%의 C와,

0.001 내지 2.5%의 Si와,

0.01 내지 3.0%의 Mn과,

0.001 내지 0.2%의 P와,

0.05% 이하의 S와,

0.01% 이하의 N과,

0.2% 이하의 Ti와,

0.15% 이하의 Nb를 0.5 ≤(Mn + 13Ti + 29Nb) ≤5인 식을 만족하도록 하여 포함하고 또한 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 잔부를 포함하는 화학 조성을 갖는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법에 있어서,

상기 강관이, 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<110>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 5.0 이상이고 그리고 강관 벽 두께의 중심에서의 평면 상의 {111}<112>의 방위 성분의 X선 강도의 랜덤 X선 강도에 대한 비가 2.0 이하인 특성을 갖도록 하기 위해, 직경 압하 시에 Ac₃변태 온도 이상의 온도에서 모관을 가열하고, Ar₃변태 온도 이상의 온도 범위에서 40% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 가하고, 이에 후속하여 Ar₃내지 (Ar₃- 100)℃ 사이의 온도 범위에서 10% 이상의 직경 압하율로 직경 압하를 추가로 가하고, Ar₃내지 (Ar₃- 100)℃ 사이의 온도 범위에서 직경 압하를 완료하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
제 10항, 제 11항, 제 14항, 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 0.001 내지 0.5 질량%의 Al을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 %로,

0.0001 내지 0.5%의 Zr와,

0.0001 내지 0.5%의 Mg와,

0.0001 내지 0.5%의 V와,

0.0001 내지 0.01%의 B와,

0.001 내지 2.5%의 Sn과,

0.001 내지 2.5%의 Cr과,

0.001 내지 2.5%의 Cu와,

0.001 내지 2.5%의 Ni와,

0.001 내지 2.5%의 Co와,

0.001 내지 2.5%의 W와,

0.001 내지 2.5%의 Mo와,

0.0001% 내지 0.01%의 Ca 중에서 하나 이상을 총량으로 0.0001 내지 2.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.
제 7항에 있어서, 질량 %로,

0.0001 내지 0.5%의 Zr와,

0.0001 내지 0.5%의 Mg와,

0.0001 내지 0.5%의 V와,

0.0001 내지 0.01%의 B와,

0.001 내지 2.5%의 Sn과,

0.001 내지 2.5%의 Cr과,

0.001 내지 2.5%의 Cu와,

0.001 내지 2.5%의 Ni와,

0.001 내지 2.5%의 Co와,

0.001 내지 2.5%의 W와,

0.001 내지 2.5%의 Mo와,

0.0001% 내지 0.01%의 Ca 중에서 하나 이상을 총량으로 0.0001 내지 2.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 7항에 따른 강관이, 순수 아연, 아연을 주성분으로 함유하는 합금, 또는 Al로 도금된 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 8항에 따른 강관이, 순수 아연, 아연을 주성분으로 함유하는 합금, 또는 Al로 도금된 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 18항에 따른 강관이, 순수 아연, 아연을 주성분으로 함유하는 합금, 또는 Al로 도금된 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관.
제 16항에 있어서, 질량 %로,

0.0001 내지 0.5%의 Zr와,

0.0001 내지 0.5%의 Mg와,

0.0001 내지 0.5%의 V와,

0.0001 내지 0.01%의 B와,

0.001 내지 2.5%의 Sn과,

0.001 내지 2.5%의 Cr과,

0.001 내지 2.5%의 Cu와,

0.001 내지 2.5%의 Ni와,

0.001 내지 2.5%의 Co와,

0.001 내지 2.5%의 W와,

0.001 내지 2.5%의 Mo와,

0.0001% 내지 0.01%의 Ca 중에서 하나 이상을 총량으로 0.0001 내지 2.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 강관을 제조하는 방법.