KR100957961B1 - High strength steel plate having excellent welded zone toughness for linepipe and the method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용접부 인성이 우수한 고강도 라인파이프 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량%로, C: 0.03~0.1%, Si: 0.05~0.3%, Mn: 0.5~2.0%, Ti: 0.005~0.02%, Nb: 0.005~0.03%, P: 0.010% 이하, S: 0.004% 이하, Ca: 0.0005~0.005%, N:0.008 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, TiN 비가 2<Ti/N<4.5 의 범위를 만족하는 용접부 인성이 우수한 고강도 라인파이프 강재 및 그 제조방법이 제공된다.The present invention relates to a high-strength line pipe steel having excellent weld toughness and a manufacturing method thereof, in weight%, C: 0.03 to 0.1%, Si: 0.05 to 0.3%, Mn: 0.5 to 2.0%, Ti: 0.005 to 0.02% , Nb: 0.005 to 0.03%, P: 0.010% or less, S: 0.004% or less, Ca: 0.0005 to 0.005%, N: 0.008 or less, remainder Fe and other unavoidable impurities, and the TiN ratio is 2 <Ti / N < A high strength line pipe steel having excellent weld toughness satisfying the range of 4.5 and a method of manufacturing the same are provided.
본 발명에 따르면, 용접부 물성이 우수한 인장강도 620-900MPa를 갖는 용접부 인성이 우수한 고강도 라인파이프 강재를 제조할 수 있다. According to the present invention, it is possible to produce a high-strength line pipe steel having excellent weld toughness having a tensile strength of 620-900 MPa excellent in weld properties.
라인파이프, 용접부 인성, 냉각속도, 중심편석, 강재 Line pipe, weld toughness, cooling rate, center segregation, steel
Description
본 발명은 건축, 파이프라인 및 해양구조물 등의 용도로 주로 사용되는 인장강도 620MPa 이상 900MPa 이하의 고강도 라인파이프용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 합금원소 및 관계식을 각별히 관리하고 냉각속도를 제어함으로써 용접부 물성이 우수한 인장강도 620MPa 이상 900MPa 이하의 고강도 라인파이프용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength line pipe steel having a tensile strength of 620MPa or more and 900MPa or less and mainly used for the purpose of construction, pipelines and offshore structures, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a steel plate for high-strength line pipe having a tensile strength of 620 MPa or more and 900 MPa or less having excellent welded properties by managing alloy elements and relations and controlling cooling rates.
원유, 천연가스의 장거리 수송에 따른 라인파이프의 수송능력 및 효율을 확대하기 위하여 수송압력 및 수송용량을 늘리기 위한 고강도 강판이 요구되고 있다. 이에 따라, 지금까지 API-X80급까지의 라인파이프가 실용화되고 있지만, API-X100급 이상의 고강도 라인파이프강의 요구가 점점 많아지고 있다.In order to increase the transport capacity and efficiency of the line pipe according to the long-distance transportation of crude oil and natural gas, a high strength steel sheet is required to increase the transport pressure and transport capacity. As a result, although line pipes up to API-X80 grade have been put to practical use, demand for high-strength line pipe steel of API-X100 grade or higher is increasing.
더욱이, 라인파이프용 강판이 저온에서 사용될 경우 용접부 및 모재의 인성이 취약할 경우에는 급격한 취성파괴로 연결되어 대형사고가 발생될 위험이 있으므로 인성에 물성확보가 더욱 중요하게 되는 추세이다.In addition, when the steel sheet for line pipe is used at low temperatures, when the toughness of the welded part and the base material is weak, there is a risk that a large accident may occur due to rapid brittle fracture, and thus the securing of physical properties is more important.
일반적으로 재료의 강도를 증가시키면 반대로 인성이 감소되는 경향을 가진다. 이는, 통상 첨가되는 합금원소가 강도에는 유리한 영향을 미치는 반면 인성을 저해하는 모순된 역할을 하기 때문이다. 이를 해결하기 위해서 성분원소의 조정을 가능한 한 억제하면서 강의 강도와 인성을 향상시키는 방법, 소위 TMCP(Thermo Mechanical Controlling Process)라 불리는 방법으로 내부의 결정립 크기를 작게 하여 인성을 향상시킴과 동시에 냉각 프로세스에 의해 경질 조직을 형성시켜서 고강도, 고인성을 추구하는 방법이 많이 사용되었다.In general, increasing the strength of a material, on the contrary, tends to reduce toughness. This is because the alloying elements added usually have a beneficial effect on strength while playing a contradictory role in inhibiting toughness. In order to solve this problem, the method of improving the strength and toughness of the steel while suppressing the adjustment of the element as much as possible, the so-called TMCP (Thermo Mechanical Controlling Process), reduces the internal grain size and improves toughness, Has been used a lot of methods to form a hard tissue to pursue high strength and high toughness.
강관제조시 요구되는 인장강도를 만족시키기 위하여 합금원소의 첨가량이 많아지고 제조시 냉각조건이 가혹화된다. 이때 고합금으로 제조된 강판으로 용접강관을 만들 때 심(Seam) 용접을 하게 되면 용접열영향부의 인성이 감소하게 되어 강관의 안정성 확보가 어렵게 된다.In order to satisfy the tensile strength required in the manufacture of steel pipes, the amount of alloying elements added is increased, and the cooling conditions are severe in manufacturing. At this time, when making a welded steel pipe made of a high alloy steel sheet, the seam welding reduces the toughness of the weld heat affected zone, making it difficult to secure the stability of the steel pipe.
일본 특개 2006-328523 에서는 용접부 인성이 우수한 강철관을 제조한 것으로 , Mg, B 사용을 하여 입열량 70KJ/cm 까지 적용시 열영향부에서 HAZ 노치 인성 -40도에서 약 100J 이상의 값을 얻었다. 하지만 제강 공정시 Mg를 첨가하고 개재물 을 조절해야하는 어려운 점과 보론을 첨가함에 따른 강 제조시 보론 제어기술 등의 어려운 점이 있다. 통상의 제강제조시 알루미늄으로 탈산을 하는데 상기 발명강에서는 Al 함량도 Mg 계에서는 0.01% 이하로 제조하여야 하는 어려운 점이 있다. In Japanese Patent Laid-Open No. 2006-328523, a steel tube having excellent welded toughness was manufactured. When Mg and B were used, heat values of up to 70 KJ / cm were obtained. However, there are difficulties in adding Mg and adjusting inclusions in the steelmaking process, and difficulties in controlling boron when manufacturing steel by adding boron. In general steelmaking, deoxidation is performed in aluminum. However, in the inventive steel, Al content is difficult to be prepared to 0.01% or less in the Mg system.
일본 특개 2005-2476에서는 대입열(200KJ/cm) 적용시에 후판에서 보론을 첨가하여 10ppm 이하의 함량으로 오스테나이트 입계에서의 페라이트 사이드 플레이트 (ferrite side plate) 생성의 억제를 함으로써 용접부 인성을 본드부의 충격샤피에너지 -40도에서 100J 이상을 확보하였다. 하지만 적용되는 강재의 강도가 615MPa 이하이며 첨가되는 합금 Mn 의 함량이 1.5% 를 넘지 않고 있는 것으로 보아 고강도강에 적용하기에는 어려운 점이 있다. Japanese Patent Laid-Open No. 2005-2476 adds boron to a thick plate when applying high heat input (200KJ / cm) to suppress the formation of ferrite side plates at the austenite grain boundary at a content of 10 ppm or less. More than 100J was secured at -40 ° C. However, the strength of the applied steel is less than 615MPa and the content of the alloy Mn added does not exceed 1.5%, so it is difficult to apply to high strength steel.
일본 특개 2003-313628 에서는 개재물 제어에 의해 초대입열 410KJ/cm 적용 되는 일렉트로 슬래그 법에 의한 적용시 용접부 인성이 해치지 않는 강재 제조 방법을 제안하였다. 하지만 상기 발명에서는 가격이 비싼 Ni이 다량 함유되어 있는 문제점이 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-313628 proposes a method for manufacturing steel materials which does not harm welded toughness when applied by the electroslag method, which is subjected to super heat input 410 KJ / cm by inclusion control. However, the present invention has a problem that a large amount of expensive Ni contained.
일본 특개 2001-113374 에서는 API-X100 을 초과하는 강재 에서 심용접부의 저온인성이 우수한 강관제조 방밥에 대한 것을 발명하였다. 하지만 20KJ/cm로 입열량이 매우 낮은 문제점이 있다. Japanese Patent Laid-Open No. 2001-113374 has invented a method for manufacturing steel pipes having excellent low temperature toughness of core welds in steels exceeding API-X100. However, there is a problem that the heat input is very low at 20KJ / cm.
한국 공개 2004-0057240 에서는 HAZ 부의 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여 대입열 적용시에도 용접부 인성을 향상시킨 강재를 제조하였다. 하지만 질소를 80ppm 이상으로 많이 함유하여 고압가스 수송관에 사용하는 라인파이프 강재로는 부적합하다는 문제점이 있다.In Korean Laid-Open Publication No. 2004-0057240, a steel material having improved weld toughness even when high heat input is applied by suppressing austenite grain growth of HAZ part is produced. However, there is a problem that it is not suitable as a line pipe steel used in the high pressure gas transport pipe containing a lot of nitrogen more than 80ppm.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 합금원소 및 관계식을 각별히 관리하고 냉각속도를 제어함으로써 용접부 인성이 우수한 인장강도 620MPa 이상의 고강도 라인파이프용 강재 및 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention is to improve the above-mentioned problems, and to provide a high-strength line pipe steel having a high tensile strength of 620MPa or more and a method of manufacturing the same by managing alloying elements and relational expressions and controlling the cooling rate. There is this.
본 발명의 일 견지에 의하면, 중량%로, C: 0.03~0.1%, Si: 0.05~0.3%, Mn: 0.5~2.0%, Ti: 0.005~0.02%, Nb: 0.005~0.03%, P: 0.010% 이하, S: 0.004% 이하, Ca: 0.0005~0.005%, N:0.008 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, TiN 비가 2<Ti/N<4.5의 범위를 만족하는 용접부 인성이 우수한 고강도 라인파이프 강재가 제공된다.According to one aspect of the invention, in weight%, C: 0.03-0.1%, Si: 0.05-0.3%, Mn: 0.5-2.0%, Ti: 0.005-0.02%, Nb: 0.005-0.03%, P: 0.010 High strength with excellent weldability toughness of% or less, S: 0.004% or less, Ca: 0.0005 to 0.005%, N: 0.008 or less, balance Fe and other unavoidable impurities, and satisfying a TiN ratio of 2 <Ti / N <4.5 Linepipe steels are provided.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 중량%로, C: 0.03~0.1%, Si: 0.05~0.3%, Mn: 0.5~2.0%, Sol.Al: 0.005~0.05%, Ti: 0.005~0.02%, Nb: 0.005~0.03%, P: 0.010% 이하, S: 0.004% 이하, Ca: 0.0005~0.005%, N:0.008 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, TiN 비가 2<Ti/N<4.5의 범위를 만족하는 조성으로 되는 강재를 제강하고 경압하율 2% 이상으로 경압하를 실시하고 주조 속도 0.9-1.2m/min을 적용하여 연주공정을 실시하여 슬래브를 제조하는 단계; 상기 슬래브를 1150-1300℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열한 강을 800-950℃에서 마무리 압연하는 단계; 및 상기 마무리 압연된 강판을 3℃/초 이상의 냉각속도로 150-350℃로 냉각하는 단계를 포함하여 이루어진 용접부 인성이 우수한 고강도 라인파이프 강재의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, in weight%, C: 0.03-0.1%, Si: 0.05-0.3%, Mn: 0.5-2.0%, Sol.Al: 0.005-0.05%, Ti: 0.005-0.02%, Nb : 0.005 to 0.03%, P: 0.010% or less, S: 0.004% or less, Ca: 0.0005 to 0.005%, N: 0.008 or less, balance with Fe and other unavoidable impurities, and the TiN ratio of 2 <Ti / N <4.5 Steel slab having a composition that satisfies a range and subjected to a low pressure with a reduction ratio of 2% or more and a casting process of 0.9-1.2 m / min to perform a reproducing process to produce a slab; Reheating the slab to 1150-1300 ° C .; Finishing rolling the reheated steel at 800-950 ° C .; And cooling the finished rolled steel sheet to 150-350 ° C. at a cooling rate of 3 ° C./sec or more, thereby providing a high strength line pipe steel having excellent weld toughness.
본 발명에 따르면, 용접부 물성이 우수한 인장강도 620-900MPa를 갖는 용접부 인성이 우수한 고강도 라인파이프 강재를 제조할 수 있다. According to the present invention, it is possible to produce a high-strength line pipe steel having excellent weld toughness having a tensile strength of 620-900 MPa excellent in weld properties.
본 발명자들은 합금원소를 적절히 첨가하고 용접열영향부(heat affected zone)의 오스테나이트 입성장을 억제하기 위하여 Ti/N 비를 2<Ti/N<4.5 로서 유지하고 Si 은 0.3 % 이하로 관리하고 Cr, Mo, Ni, Cu 등은 Ma 식에서 제시한 값 이하로 관리하여 제강하고 연주를 거치는 동안 중심부 편석을 억제하여 슬라브를 제조하고 냉각속도를 제어함으로써 API-X80급 이상의 고강도를 갖는 동시에 용접부 인성이 우수한 라인파이프용 강관을 확보하였으며 이 연구 결과를 기초하여 본 발명을 제안하는 것이다.The inventors maintained the Ti / N ratio as 2 <Ti / N <4.5 and controlled Si below 0.3% in order to properly add the alloying elements and to suppress the austenite grain growth in the heat affected zone. Cr, Mo, Ni, Cu, etc. are managed below the value suggested by Ma's formula to produce slabs by controlling center segregation during steelmaking and performance, and to control the cooling rate. An excellent line pipe for steel pipes is secured and the present invention is proposed based on the results of this study.
이하, 본 발명의 강재 성분의 조성범위를 설명한다.Hereinafter, the composition range of the steel component of the present invention will be described.
C의 함량은 0.03~0.1%가 바람직하다. 상기 C는 고용강화를 일으키고 강의 소 입성을 향상시켜서 강을 강화시키는데 가장 경제적이며 효과적인 원소이나 다량 첨가에 따라 용접성, 성형성 및 인성이 저하될 수 있다. 그 함량이 0.03% 미만인 경우 동일한 강도를 발휘시키기 위하여 다른 합금원소를 상대적으로 다량 첨가하여야 하기 때문에 경제적이지 못하며 0.1%를 초과하는 경우에는 용접성, 성형성 및 인성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다.The content of C is preferably 0.03 to 0.1%. The C is the most economical and effective element to strengthen the steel by causing solid solution strengthening and improving the hardenability of the steel, the weldability, formability and toughness may be reduced by adding a large amount. If the content is less than 0.03%, it is not economical because a relatively large amount of other alloy elements must be added to exert the same strength, and if it is more than 0.1%, it is not preferable because the weldability, formability and toughness are lowered.
Si의 함량은 0.05~0.3%가 바람직하다. 상기 Si은 알루미늄을 보조하여 용강을 탈산하는 역할을 수행하고 고용강화원소로도 효과를 나타낸다. 그 함량이 0.05% 미만일 경우 용강의 탈산역할을 충분히 하지 않기 때문에 청정한 강을 얻기 어려우며, 0.3%를 초과하는 경우에는 압연시 Si에 의한 붉은형 스케일이 형성되어 강판표면 형상이 매우 나쁘게 되고 취성파괴가 일어날 위험성이 현저히 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한 다량의 Si 을 함유하면 M/A 의 생성을 촉진하게 되어 바람직 하지 않다. The content of Si is preferably 0.05 to 0.3%. The Si serves to deoxidize molten steel by assisting aluminum and also has an effect as a solid solution strengthening element. If the content is less than 0.05%, it is difficult to obtain clean steel because it does not sufficiently deoxidize the molten steel.If the content exceeds 0.3%, the red scale is formed by Si during rolling, and the surface shape of the steel sheet becomes very bad and brittle fracture occurs. This is undesirable because the risk of occurrence is significantly higher. In addition, containing a large amount of Si promotes the production of M / A, which is not preferable.
Mn의 함량은 0.5~2.0%가 바람직하다. 상기 Mn은 강을 고용강화시키는데 효과적인 원소로서 0.5% 이상 첨가되어야 소입성 증가효과와 더불어 고강도를 발휘할 수 있다. 그러나, 2.0%를 초과하여 첨가하면 제강공정에서 슬라브를 주조시 두께 중심부에서 편석부가 크게 발달되고 최종제품의 용접성을 해치기 때문에 바람직하지 않다.The content of Mn is preferably 0.5 to 2.0%. The Mn is an element effective in strengthening the solid solution of the steel to be added at least 0.5% can exhibit high strength with the effect of increasing the hardenability. However, the addition of more than 2.0% is not preferable because the segregation at the center of thickness during the casting of the slab in the steelmaking process greatly develops and damages the weldability of the final product.
Ti의 함량은 0.005~0.02%가 바람직하다. 상기 Ti은 결정립을 미세화시키는데 아주 유용한 원소로서 강 중에 TiN으로 존재하여 압연을 위한 가열 과정에서 결정립의 성장을 억제하는 효과가 있으며 또한 질소와 반응하고 남은 Ti가 강 중에 고용되어 탄소와 결합하여 TiC의 석출물이 형성되고 TiC의 형성은 매우 미세하여 강의 강도를 대폭적으로 향상시킨다. 따라서, TiN 석출에 의한 오스테나이트 결정립 성장 억제 효과 및 TiC 형성에 의한 강도 증가를 얻기 위해서는 적어도 0.005% 이상의 첨가할 필요가 있다. 반면, 0.02%를 초과하여 첨가되면 효과가 포화되고 강판을 용접하여 강관으로 제조시 용융점까지 급열됨에 따라 TiN이 재고용됨에 의해 용접 열영향부의 인성이 열화되기 때문에 상기 Ti의 상한은 0.02%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of Ti is preferably 0.005 to 0.02%. Ti is a very useful element for miniaturizing grains and is present in the steel as TiN to inhibit the growth of grains during the heating process for rolling. Also, Ti reacts with nitrogen and solidifies with carbon to form TiC. Precipitates are formed and the formation of TiC is very fine, greatly improving the strength of the steel. Therefore, it is necessary to add at least 0.005% or more in order to obtain the austenite grain growth inhibition effect by TiN precipitation and the strength increase by TiC formation. On the other hand, when the content is added in excess of 0.02%, the effect is saturated and the toughness of the weld heat affected zone is deteriorated by the re-use of TiN as the steel sheet is welded to the melting point to the melting point. It is preferable.
Nb의 함량은 0.01~0.03%가 바람직하다. 상기 Nb는 오스테나이트 입경을 미세화시키며, 미재결정영역을 넓게 하는 동시에 최종 조직의 미세화 및 강도향상에 기여하는 원소이므로 0.01% 이상 첨가할 필요가 있다. 반면, 0.03%를 초과하여 첨가할 경우에는 M/A 의 과도한 생성으로 용접 열영향부 인성이 열위하게 되어 그 상한을 0.03%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of Nb is preferably 0.01 to 0.03%. The Nb is an element that refines the austenite grain size, widens the unrecrystallized region, and contributes to the refinement and strength of the final structure. On the other hand, when it is added in excess of 0.03%, it is desirable to limit the upper limit to 0.03% because the weld heat affected zone toughness is inferior due to excessive generation of M / A.
P의 함량은 0.010% 이하가 바람직하다. 상기 P는 Mn 등과 결합하여 비금속개재물을 형성하여 강을 취화시키는 문제를 발생시키므로 적극 저감하여야 할 필요가 있으나, P을 극한까지 저감하기 위해서는 제강 공정부하가 심화되고 0.010% 이하에 서는 중심부 편석 문제가 크게 발생하지는 않으므로 그 상한을 0.010%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of P is preferably 0.010% or less. P needs to be actively reduced because it combines with Mn to form a non-metallic inclusion to cause embrittlement of the steel. However, in order to reduce P to an extreme, the steelmaking process load is intensified and the segregation problem in the center is less than 0.010%. Since it does not occur large, it is preferable to limit the upper limit to 0.010%.
S의 함량은 0.004% 이하가 바람직하다. 상기 S는 Mn 등과 결합하여 비금속개재물을 형성하여 강을 취화시키고, 적열취성을 일으키는 원소로서, 중심부에서 편석할 경우 연질상을 형성하므로 용접부 인성에 좋지않고 상기 P와 마찬가지로 제강 공정 부하를 고려하여 그 상한을 0.004%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of S is preferably 0.004% or less. S is combined with Mn to form non-metallic inclusions to embrittle steel and cause red brittle brittleness. When S is segregated at the center, S is not good for weld toughness. It is preferable to limit the upper limit to 0.004%.
또한, 이때 TiN 비는 오스테나이트 입성장을 억제하기 위하여 2<Ti/N<4.5 의 범위가 되도록 관리한다. 그 비가 2 이하일 경우에는 용접부에서 열영향으로 용해되는 온도가 낮아 오스테나이트 결정립이 조대하게 된다. 한편 그 비가 4.5 보다 큰 경우에는 석출되는 TiN 입자가 매우 커서 또한 열영향에 의해 오스테나이트 결정립이 성장하여 조대하게 된다. In this case, the TiN ratio is controlled to be in the range of 2 <Ti / N <4.5 in order to suppress austenite grain growth. When the ratio is less than or equal to 2, the temperature at which the weld is melted due to heat influence is low, resulting in coarse austenite grains. On the other hand, when the ratio is larger than 4.5, the precipitated TiN particles are very large and austenite grains grow and coarsen due to thermal influence.
또한, 상기와 같이 조성되는 강에 V, Mo, Cr, Ni 및 Cu 중의 적어도 1종을 추가로 함유할 수 있다.In addition, at least one of V, Mo, Cr, Ni, and Cu may be further contained in the steel formed as described above.
V의 함량은 0~0.1%가 바람직하다. 상기 V는 강의 모재와 용접부 강도향상을 위해 0.01% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 0.1%를 초과하여 첨가할 경우에는 인성 및 용접성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있으므로 그 상한을 0.1%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of V is preferably 0 to 0.1%. The V is preferably added at least 0.01% to improve the strength of the base metal and the welded portion of the steel. However, when the content is added in excess of 0.1%, the problem of deterioration of toughness and weldability may occur, so the upper limit is preferably limited to 0.1%.
Mo의 함량은 0~0.5%가 바람직하다. 상기 Mo 0.5%를 초과하여 첨가할 경우에는 강재 제조 비용상승이 있으므로 그 상한을 0.5%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of Mo is preferably 0 to 0.5%. When adding more than 0.5% of Mo, there is an increase in steel manufacturing cost, so it is preferable to limit the upper limit to 0.5%.
Cr의 함량은 0.50% 이하가 바람직하다. 상기 Cr은 Mo와 같이 강의 경화능을 증대시키고 내식성, 내수소유기균열성에 효과가 있는 반면, 0.5%를 초과하여 첨가하는 경우에는 모재의 인성과 용접열영향부(HAZ)의 인성 열화가 발생할 수 있다.The content of Cr is preferably 0.50% or less. Cr increases the hardenability of steel like Mo and is effective in corrosion resistance and hydrogen organic crack resistance, but when added in excess of 0.5%, the toughness of the base metal and the toughness of the weld heat affected zone (HAZ) may occur. have.
Ni의 함량은 0.5% 이하가 바람직하다. 상기 Ni은 중심편석이 심하지 않고 모재의 연성-취성 천이 온도를 낮추는 효과가 있으나, 고가의 원소이고 0.5% 초과하는 경우에는 모재의 인성과 용접열영향부(HAZ)의 인성 열화가 발생할 수 있다.The content of Ni is preferably 0.5% or less. The Ni has an effect of lowering the ductile-brittle transition temperature of the base material without severe segregation, but when it is an expensive element and exceeds 0.5%, toughness of the base material and toughness of the weld heat affected zone (HAZ) may occur.
Cu의 함량은 0.5% 이하가 바람직하다. 상기 Cu는 내식성 및 내수소유기균열성에 효과가 있는 반면, 그 함량이 0.5%를 초과하여 첨가하는 경우에는 모재의 인성과 용접열영향부(HAZ)의 인성 열화가 발생할 수 있다.The content of Cu is preferably 0.5% or less. While Cu has an effect on corrosion resistance and hydrogen organic crack resistance, when the content is added in excess of 0.5%, the toughness of the base material and the toughness of the weld heat affected zone (HAZ) may occur.
또한, 본 발명의 라인파이프 강재는 하기 수학식 1로 표시되는 Ma의 값이 10 이하를 만족하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the line pipe steel material of the present invention satisfies a value of 10 or less represented by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
Ma = 28.7C + 25Cr + 31Mo + 0.8Mn + 2.5Cu + 157Nb - 4.3Ma = 28.7C + 25Cr + 31Mo + 0.8Mn + 2.5Cu + 157Nb-4.3
Ma 값은 미세조직학적으로 마르텐사이트와 오스테나이트의 혼합상과 관련된 것으로 Ma의 값이 10 이상을 초과하면 충격시험파괴 시험시 균열의 개시를 조장하는 특성이 있어 바람직하지 않다. The value of Ma is microscopically related to the mixed phase of martensite and austenite. If the value of Ma exceeds 10 or more, it is undesirable because of the characteristics that promote crack initiation during impact test fracture tests.
이와 같이 조성되는 본 발명의 강판은 모재의 인장강도가 620MPa 이상으로서, API-X80급 이상의 고강도를 확보할 수 있다.The steel sheet of the present invention thus formed has a tensile strength of 620 MPa or more, and can ensure a high strength of API-X80 grade or more.
이하, 상기와 같이 조성되는 강을 갖는 강판의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the steel plate which has the steel comprised as mentioned above is demonstrated in detail.
상기와 같은 조성되는 강재를 제강하고 경압하율 2% 이상으로 경압하를 실시하고 주조 속도 0.9-1.2m/min을 적용하여 연주공정을 실시하여 슬래브를 제조한다. 연주공정시 상기와 같은 범위내의 경압하율 및 주조 속도로 수행하면 중심 편석이 형성되는 것이 억제될 수 있다.Steel slab formed as described above is subjected to low pressure at a rate of less than 2%, and a slab is produced by applying a casting speed of 0.9-1.2 m / min. When performing at low pressure drop ratio and casting speed within the range as described above during the playing process it can be suppressed that the center segregation is formed.
그 다음, 상기 슬래브를 1100-1300℃로 재가열한다. 재가열온도 1100℃ 이하에서는 주조시 형성된 응고조직의 파괴가 불충분하여 중심 편석이 잘 발달되기 때문에, 최종 형성된 결정립의 혼립이 발생되어 가공성 및 충격 인성이 현저히 저하 된다. 또한 재가열온도가 1300℃를 넘으면 산화에 의한 스케일 형성이 촉진되어 슬라브의 두께 감소량이 크고 재가열시 결정립 조대화가 일어나는 단점이 있으며, 가열 원단위의 상승으로 인한 경제적인 손실이 크므로 관리 범위는 1100~1300℃로 한정하였다.The slab is then reheated to 1100-1300 ° C. At the reheating temperature of 1100 ° C. or less, the breakage of the solidified structure formed during casting is insufficient, and the center segregation is well developed. Thus, mixing of the finally formed crystal grains occurs and workability and impact toughness are significantly reduced. In addition, if the reheating temperature exceeds 1300 ℃, the formation of scale by oxidization is promoted, and the thickness reduction of slab is large and grain coarsening occurs when reheating.The economical loss due to the increase of heating unit is large, so the management range is 1100 ~. It was limited to 1300 degreeC.
그 다음, 상기 재가열한 강을 800-950℃에서 마무리 압연한다. 마무리 열연온도가 950℃보다 높으면 두께 전반에 걸쳐 균일한 열간압연이 이루어지지 않아 결정립 미세화가 불충분하게 되어 결정립 조대화에 기인한 충격 인성의 저하가 나타난다. 반대로, 마무리열연온도 800℃ 미만에서는 저온 영역에서 열간압연이 마무리됨에 따라 결정립의 혼립화가 급격히 진행되어 내식성 및 가공성의 저하를 초래하므로 마무리 열연 온도를 800~950℃로 제한하는 것이 바람직하다.The reheated steel is then finish rolled at 800-950 ° C. If the finish hot rolling temperature is higher than 950 ° C, uniform hot rolling is not performed throughout the thickness, resulting in insufficient grain refinement, resulting in a drop in impact toughness due to grain coarsening. On the contrary, when the hot rolling is finished at a temperature of less than 800 ° C. as the hot rolling is finished in the low temperature region, it is preferable to limit the finish hot rolling temperature to 800 ° C. to 950 ° C. as the hybridization of crystal grains proceeds rapidly, resulting in deterioration of corrosion resistance and workability.
그 다음, 상기 마무리 압연된 강판을 15~30℃/초 냉각속도로 150-350℃로 냉각하여 본 발명의 라인파이프 강재를 제조한다. 냉각시 냉각속도는 15℃/초 이상으로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 냉각속도가 15℃/초 미만인 경우에는 두께 중심부에 등축정의 페라이트가 형성되어 강도 확보가 어려울 수 있기 때문이다. 30℃/초 이상에서는 다량의 경질상 생성으로 충격인성이 나빠진다. Then, the finished rolled steel sheet is cooled to 150-350 ° C. at a cooling rate of 15 to 30 ° C./second to produce a line pipe steel of the present invention. When cooling, the cooling rate is preferably limited to 15 ° C./sec or more, because when the cooling rate is less than 15 ° C./sec, ferrite of equiaxed crystals may be formed at the center of the thickness, thereby making it difficult to secure strength. Above 30 ° C./sec, impact toughness deteriorates due to the generation of a large amount of hard phase.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
하기 표 1과 같은 조성을 만족하도록 용해하여 제조한 강괴를 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조건의 경압하율 및 주조 속도를 적용하여 연주공정을 실시하여 슬래브를 제조하고, 상기 슬래브를 1150℃로 재가열한 다음, 상기 재가열한 강을 900℃에서 마무리 압연하고, 상기 마무리 압연된 강판을 25℃/초의 냉각속도로 300℃로 냉각하여 라인파이프 강재를 제조하였다. 각 제조된 강재에 대해 항복강도, 인장강도, 충격인성 및 HAZ부 인성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. HAZ부 인성 평가 시험시 입열량은 30kJ/cm의 조건으로 하였다. The slab was prepared by melting the steel ingot so as to satisfy the composition shown in Table 1 by applying the reduced pressure ratio and the casting speed under the conditions shown in Table 2 to prepare a slab, and reheated the slab to 1150 ° C. Next, the reheated steel was finish rolled at 900 ° C., and the finish rolled steel sheet was cooled to 300 ° C. at a cooling rate of 25 ° C./sec to prepare a linepipe steel. The yield strength, tensile strength, impact toughness and HAZ part toughness were evaluated for each manufactured steel and the results are shown in Table 2. In the toughness evaluation test of the HAZ part, the heat input amount was set to 30 kJ / cm.
[표 1] 발명강과 비교강의 화학성분 비교[Table 1] Comparison of Chemical Compositions between Invented and Comparative Steels
[표 2] 발명강과 비교강의 특성 평가[Table 2] Characterization of Invented and Comparative Steels
표 2에 나타낸 바와 같이, 화학 성분 및 제조 조건이 본 발명의 범위를 만족하는 발명강 1-5의 경우, 항복강도 590MPa 이상, 인장강도 690MPa 이상, 충격인성 250Joule 이상 그리고 HAZ부 인성 150 이상을 확보할 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따라 용접부의 인성이 우수한 강판의 제조가 가능하였다.As shown in Table 2, for the inventive steels 1-5 where the chemical composition and the manufacturing conditions satisfy the scope of the present invention, yield strength of 590 MPa or more, tensile strength of 690 MPa or more, impact toughness of 250 Joule or more, and HAZ toughness of 150 or more are secured. Could. Therefore, according to the present invention, it was possible to produce a steel sheet excellent in the toughness of the weld.
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