KR102722678B1 - Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same - Google Patents
Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102722678B1 KR102722678B1 KR1020190172037A KR20190172037A KR102722678B1 KR 102722678 B1 KR102722678 B1 KR 102722678B1 KR 1020190172037 A KR1020190172037 A KR 1020190172037A KR 20190172037 A KR20190172037 A KR 20190172037A KR 102722678 B1 KR102722678 B1 KR 102722678B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- less
- steel
- intermediate material
- heating
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 8
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 69
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 49
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 10
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 M 23 C 6 increase Chemical class 0.000 description 1
- 241001387976 Pera Species 0.000 description 1
- 241000317173 Perla Species 0.000 description 1
- 229910000797 Ultra-high-strength steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
-
- 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
-
- 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel 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
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
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 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.10~0.25%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.0~2.0%, 알루미늄(Al): 0.005~0.1%, 인(P): 0.010% 이하, 황(S): 0.0015% 이하, 니오븀(Nb): 0.001~0.03%, 바나듐(V): 0.001~0.03%, 티타늄 (Ti): 0.001~0.03%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%, 구리(Cu): 0.01~0.50%, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 두께방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이며, 인장강도가 450~620MPa이고, 최대 표면크랙 깊이가 2㎛ 이하일 수 있다.According to one aspect of the present invention, a steel for an ultra-thick pressure vessel contains, in wt%, carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, Calcium (Ca): 0.0005 to 0.0040%, the remainder includes iron and unavoidable impurities, the elongation in the thickness direction (ZRA) is 35% or more, the tensile strength is 450 to 620 MPa, and the maximum surface crack depth may be 2 μm or less.
Description
본 발명은 석유화학 제조설비, 저장탱크 등에 사용될 수 있는 강재에 관한 것으로 보다 상세하게는 표면품질 및 내 라멜라티어링 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to steel that can be used in petrochemical manufacturing facilities, storage tanks, etc., and more specifically, to steel for pressure vessels having excellent surface quality and resistance to lamellar tearing and a method for manufacturing the same.
최근 들어 원유의 정제 및 저장용 설비의 대형화 및 대용량 저장요구로 인해 이들에 사용되는 강재의 후물화에 대한 요구가 지속적으로 증대되고 있다. 대형구조물을 제조함에 있어, 강재의 내 외부 건전성(Soundness)을 향상시키기 위하여 비금속 개재물이나 편석 등 불순물 농도를 줄이거나 표면 및 재료 내부의 크랙, 공극 등을 극한으로 제어하는 추세이다. Recently, due to the enlargement of crude oil refining and storage facilities and the demand for large-capacity storage, the demand for thick steel used in these facilities has been continuously increasing. In manufacturing large structures, the trend is to reduce the concentration of impurities such as non-metallic inclusions or segregation, and to control cracks and pores on the surface and inside the material to the extreme in order to improve the internal and external soundness of the steel.
특히 두께가 100mmt를 초과하는 극후물재의 경우, 박물재와 비교하였을 때 압연 압하비가 높지 않기 때문에 연주 또는 주조 시 발생하는 미응고 수축공이 조압연 과정에서 충분히 압착되지 않고 제품중심부에 잔류 공극의 형태로 남아 있게 된다. In particular, in the case of extremely thick materials exceeding 100 mmt in thickness, the rolling reduction ratio is not high compared to thin materials, so the unsolidified shrinkage voids that occur during casting or rolling are not sufficiently compressed during the rough rolling process and remain in the form of residual voids in the center of the product.
이러한 잔류공극은 구조물에 있어서 두께 축방향 응력 받았을 때, 크랙의 개시점으로 작용을 하게 되며, 결국 라멜라티어링 형태로 설비 전체에 파손을 일으킬 수 있다. 따라서 압연 이전 단계에서 반드시 잔류공극이 존재하지 않도록 중심 공극을 충분히 압착해주는 공정이 필요하다.These residual voids act as crack initiation points when the structure is subjected to axial stress along the thickness direction, and can eventually cause damage to the entire equipment in the form of lamellar tearing. Therefore, a process is necessary to sufficiently compress the center voids to ensure that no residual voids exist prior to rolling.
이와 관련된 특허문헌 1은 후판 조압연 공정에서 강압하 기술에 해당하는 것으로 압연기의 설계 허용치 (하중 및 토크)에 근접하도록 설정된 패스별 강압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계 압하율을 결정하는 기술, 조압연기의 목표두께를 확보하기 위하여 패스별 두께비의 지수를 조정하여 압하율을 분배하는 기술, 그리고 두께별 한계 압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 기술을 활용한 것으로, 80mmt기준 조압연 최종 3패스에서의 평균압하율을 약 27.5%로 인가할 수 있는 제조방법을 제공한다. 하지만 상기 압연방법의 경우 제품두께 전체의 평균압하율을 측정한 것으로, 잔류공극이 존재하는 최대두께 233mmt의 극후물재 중심부까지는 고변형을 인가시키기 어려운 단점이 있다. Patent Document 1 related to this corresponds to a technology for applying pressure in a thick plate roughing process, and it uses a technology for determining a thickness-specific limit reduction ratio at which plate biting occurs from a pass-specific reduction ratio set to be close to the design allowable value (load and torque) of the rolling mill, a technology for distributing the reduction ratio by adjusting the index of the thickness ratio of each pass to secure the target thickness of the roughing mill, and a technology for modifying the reduction ratio so that plate biting does not occur based on the thickness-specific limit reduction ratio, thereby providing a manufacturing method that can apply an average reduction ratio of approximately 27.5% in the final three passes of roughing with 80 mmt as a standard. However, in the case of the above rolling method, since it measures the average reduction ratio of the entire product thickness, there is a disadvantage in that it is difficult to apply high strain to the center of an extremely thick material with a maximum thickness of 233 mmt where residual voids exist.
극후물을 제조하는 다른 방법 중 하나는 압연기보다 패스당 유효 변형량이 높은 단조기를 활용하는 방법이다. 특허문헌2는 가열로에서 추출된 연주 슬라브를 수직으로 세워서 전체 폭 단조 압하량을 400mm이상 부여하고 폭단조 패스를 좌굴 한계 압하량 이내 조건인 2패스 이내의 압하량으로 폭단조 패스를 실시하여 폭방향 엣지부와 중심부 기공을 없애고 중심부 변형율을 증가시키는 방법으로 특허문헌 1에서의 문제점이었던 중심부 잔류공극은 효과적으로 압착시킬 수 있는 장점이 있기 때문에 단조 적용시 제품의 내 라멜라티어링 품질은 향상될 수 있다. Another method for manufacturing extremely thick materials is to utilize a forging machine having a higher effective strain per pass than a rolling mill. Patent Document 2 discloses a method in which a continuous casting slab extracted from a heating furnace is vertically erected to provide a total width forging reduction amount of 400 mm or more and performs width forging passes with a reduction amount of within two passes, which is within the buckling limit reduction amount, to eliminate pores in the width direction edge portion and center portion and increase center strain. Since the center residual pores, which were a problem in Patent Document 1, can be effectively compressed, the quality of the product's lamella tearing resistance can be improved when forging is applied.
하지만, 폭단조 과정에서의 국부적인 변형집중으로 인하여 표면결함이 발생할 수 있다는 단점이 존재한다. 특히 단조 이전에 주편상태에서 표층 또는 표층하 결함이 존재할 경우, 단조과정에서 결함이 전파되어 압연 후 제품상태에서 표면품질이 열위해 질 수 있다. However, there is a disadvantage that surface defects may occur due to local strain concentration during the forging process. In particular, if surface or subsurface defects exist in the cast state before forging, the defects may propagate during the forging process, resulting in poor surface quality in the product state after rolling.
한편 특허문헌 3에서는 소정의 합금조성으로 제공되는 소재를, 1200∼1350℃로 가열하고, 누적 압하량을 25% 이상으로 하는 열간 단조를 행하고, Ac3점 이상 1200℃ 이하로 가열하고, 누적 압하량을 40% 이상으로 하는 열간 압연을 행하고, Ac3점 이상 1050℃ 이하로 재가열하고, Ac3점 이상의 온도에서 350℃ 이하 또는 Ar3점 이하의 낮은 쪽의 온도까지 급냉하고, 450℃∼700℃의 온도로 템퍼링을 행하는 공정을 통하여 항복강도가 620MPa이상인 100mmt이상의 후육 고강도 강판을 제조할 수 있다고 개시하고 있다. Meanwhile, Patent Document 3 discloses that a thick-walled high-strength steel plate having a yield strength of 620 MPa or more and a thickness of 100 mmt or more can be manufactured through a process of heating a material provided with a predetermined alloy composition to 1200-1350°C, performing hot forging with a cumulative reduction amount of 25% or more, heating the material to a temperature of Ac3 point or higher and 1200°C or lower, performing hot rolling with a cumulative reduction amount of 40% or more, reheating the material to a temperature of Ac3 point or higher and 1050°C or lower, rapidly cooling the material from the temperature of Ac3 point or higher to a temperature of 350°C or lower or Ar3 point or lower, whichever is lower, and tempering the material at a temperature of 450°C to 700°C.
하지만 상술된 초고강도 강판의 경우, 카본당량(Ceq) 및 경화능 지수가 높아 주조 중 표면크랙에 취약할 뿐만 아니라 800~950℃ 온도에서 열간가공으로 제조되는 저장탱크 및 압력용기등에 사용될 수 없다는 단점이 있다. However, in the case of the ultra-high strength steel plate described above, the carbon equivalent (Ceq) and hardenability index are high, so not only is it vulnerable to surface cracks during casting, but it also has the disadvantage of not being able to be used in storage tanks and pressure vessels manufactured by hot working at temperatures of 800 to 950°C.
본 발명의 한 가지 측면에 따르면 표면품질 및 내 라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강재 및 그 제조방법이 제공될 수 있다According to one aspect of the present invention, a steel material for an ultra-thick pressure vessel having excellent surface quality and lamella tearing quality and a method for manufacturing the same can be provided.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The subject matter of the present invention is not limited to the above-described content. Those skilled in the art will have no difficulty in understanding additional subjects of the present invention from the overall content of this specification.
본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.10~0.25%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.0~2.0%, 알루미늄(Al): 0.005~0.1%, 인(P): 0.010% 이하, 황(S): 0.0015% 이하, 니오븀(Nb): 0.001~0.03%, 바나듐(V): 0.001~0.03%, 티타늄 (Ti): 0.001~0.03%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%, 구리(Cu): 0.01~0.50%, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 두께방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이며, 인장강도가 450~620MPa이고, 최대 표면크랙 깊이가 2㎛ 이하일 수 있다.According to one aspect of the present invention, a steel for an ultra-thick pressure vessel contains, in wt%, carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, Calcium (Ca): 0.0005 to 0.0040%, the remainder includes iron and unavoidable impurities, the elongation in the thickness direction (ZRA) is 35% or more, the tensile strength is 450 to 620 MPa, and the maximum surface crack depth may be 2 μm or less.
상기 강재의 두께는 133~233mm일 수 있다.The thickness of the above steel can be 133 to 233 mm.
상기 강재는 평균 입도 50㎛ 이하의 페라이트를 포함할 수 있다.The above steel may contain ferrite having an average grain size of 50㎛ or less.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.10~0.25%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.0~2.0%, 알루미늄(Al): 0.005~0.1%, 인(P): 0.010% 이하, 황(S): 0.0015% 이하, 니오븀(Nb): 0.001~0.03%, 바나듐(V): 0.001~0.03%, 티타늄 (Ti): 0.001~0.03%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%, 구리(Cu): 0.01~0.50%, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 두께 700mm의 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위로 가열하는 1차 가열 단계; 상기 1차 가열된 슬라브를 3~15%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 1차 단조 가공하여 1차 중간재를 제공하는 단계; 상기 1차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 2차 가열 단계; 상기 2차 가열된 1차 중간재를 3~30%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 2차 단조 가공하여 2차 중간재를 제공하는 단계; 상기 2차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 3차 가열 단계; 상기 3차 가열된 2차 중간재를 900~1100℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연재를 제공하는 단계; 및 상기 열연재를 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분간 유지한 후 상온까지 공냉하여 노말라이징 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for manufacturing a steel for an extremely thick pressure vessel comprises the following components in weight %: carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, A first heating step of heating a 700 mm thick slab containing calcium (Ca): 0.0005 to 0.0040%, the remainder iron and unavoidable impurities, to a temperature range of 1100 to 1300°C; a step of performing a first forging process on the first heated slab with a cumulative reduction amount of 3 to 15% and a strain rate of 1/s to 4/s to provide a first intermediate material; a second heating step of heating the first intermediate material to a temperature range of 1000 to 1200°C; a step of performing a second forging process on the second heated first intermediate material with a cumulative reduction amount of 3 to 30% and a strain rate of 1/s to 4/s to provide a second intermediate material; a third heating step of heating the second intermediate material to a temperature range of 1000 to 1200°C; The step of hot-rolling the secondary intermediate material that has been heated three times above in a temperature range of 900 to 1100°C to provide a hot-rolled material; and the step of heating the hot-rolled material in a temperature range of 820 to 900°C, maintaining it for 10 to 40 minutes, and then cooling it to room temperature to perform a normalizing heat treatment may be included.
상기 1차 중간재의 두께는 450~550mm이고, 상기 2차 중간재의 두께는 300~450mm이고, 상기 열연재의 두께는 133~233mm일 수 있다.The thickness of the above first intermediate material may be 450 to 550 mm, the thickness of the above second intermediate material may be 300 to 450 mm, and the thickness of the above hot-rolled material may be 133 to 233 mm.
상기 2차 중간재의 중심부 공극율은 0.1mm3/g이하일 수 있다.The central porosity of the above secondary intermediate material may be 0.1 mm 3 /g or less.
상기 2차 중간재의 최대 표면크랙 깊이는 5㎛ 이하이고, 상기 열연재의 최대 표면크랙 깊이는 2㎛ 이하일 수 있다.The maximum surface crack depth of the above secondary intermediate material may be 5 ㎛ or less, and the maximum surface crack depth of the above hot-rolled material may be 2 ㎛ or less.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 표면품질 및 내 라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to a preferred aspect of the present invention, it is possible to provide a steel material for an extremely thick pressure vessel having excellent surface quality and lamella tearing resistance and a method for manufacturing the same.
본 발명은 표면품질 및 내 라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 구현예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 구현예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.The present invention relates to a steel for an extremely thick pressure vessel having excellent surface quality and lamella tearing resistance and a method for manufacturing the same. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments are provided to those skilled in the art to which the present invention pertains in order to further detail the present invention.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 표면품질 및 내 라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강재에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a steel material for an extremely thick pressure vessel having excellent surface quality and lamella tearing resistance according to one aspect of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.10~0.25%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.0~2.0%, 알루미늄(Al): 0.005~0.1%, 인(P): 0.010% 이하, 황(S): 0.0015% 이하, 니오븀(Nb): 0.001~0.03%, 바나듐(V): 0.001~0.03%, 티타늄 (Ti): 0.001~0.03%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%, 구리(Cu): 0.01~0.50%, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 두께방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이며, 인장강도가 450~620MPa이고, 최대 표면크랙 깊이가 2㎛ 이하일 수 있다.According to one aspect of the present invention, a steel for an ultra-thick pressure vessel contains, in wt%, carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, Calcium (Ca): 0.0005 to 0.0040%, the remainder includes iron and unavoidable impurities, the elongation in the thickness direction (ZRA) is 35% or more, the tensile strength is 450 to 620 MPa, and the maximum surface crack depth may be 2 μm or less.
이하, 본 발명의 합금조성에 대해 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 기재하지 않는 한, 합금조성의 함량과 관련된 % 및 ppm은 중량을 기준으로 한다.Hereinafter, the alloy composition of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, unless specifically stated otherwise, % and ppm related to the contents of the alloy composition are based on weight.
본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.10~0.25%, 실리콘(Si): 0.05~0.50%, 망간(Mn): 1.0~2.0%, 알루미늄(Al): 0.005~0.1%, 인(P): 0.010% 이하, 황(S): 0.0015% 이하, 니오븀(Nb): 0.001~0.03%, 바나듐(V): 0.001~0.03%, 티타늄 (Ti): 0.001~0.03%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%, 구리(Cu): 0.01~0.50%, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a steel for an ultra-thick pressure vessel contains, in wt%, carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, Calcium (Ca): 0.0005~0.0040%, the remainder may contain iron and unavoidable impurities.
탄소(C): 0.10~0.25%Carbon (C): 0.10~0.25%
C은 기본적인 강도를 확보하는데 가장 중요한 원소이므로 적절한 범위 내에서 강 중에 함유될 필요가 있으며, 이러한 첨가효과를 얻기 위해서 0.10% 이상의 C가 첨가될 수 있다. 바람직하게는 0.12% 이상의 C가 첨가될 수 있다. 반면, C의 함량이 일정 수준을 초과하게 되면, 노말라이징 열처리 시 펄라이트의 분율이 증대되어 모재 강도 및 경도가 과다하게 초과될 수 있으며, 이로 인하여 단조 가공 중 표면크랙이 발생하고, 최종 제품에서의 내 라멜라티어링 특성이 저하될 수 있다. 따라서, C 함량의 상한은 0.25%일 수 있으며, 보다 바람직한 C 함량의 상한은 0.20%일 수 있다.Since C is the most important element for securing basic strength, it needs to be contained in steel within an appropriate range, and in order to obtain this addition effect, 0.10% or more of C can be added. Preferably, 0.12% or more of C can be added. On the other hand, if the C content exceeds a certain level, the fraction of pearlite increases during normalizing heat treatment, which may excessively exceed the strength and hardness of the base material, causing surface cracks to occur during forging processing, and deteriorating the anti-lamellar tearing characteristics in the final product. Therefore, the upper limit of the C content may be 0.25%, and a more preferable upper limit of the C content may be 0.20%.
실리콘(Si): 0.05~0.50%Silicon (Si): 0.05~0.50%
Si는 치환형 원소로써 고용강화를 통해 강재의 강도를 향상시키고, 강력한 탈산효과를 가지고 있으므로 청정강 제조에 필수적인 원소이다. 따라서, Si는 0.05% 이상 첨가될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.20% 이상 첨가될 수 있다. 반면, Si가 다량 첨가되는 경우, MA상을 생성시키고, 페라이트 기지 강도를 지나치게 증대시켜 극후물 제품의 표면품질에 열화를 가져올 수 있으므로, 그 함량의 상한은 0.5%로 제한하는 것이 바람직하다. 바람직한 Si 함량의 상한은 0.40%일 수 있다.Si is a substitutional element that improves the strength of steel through solid solution strengthening and has a strong deoxidation effect, so it is an essential element for manufacturing clean steel. Therefore, Si can be added at 0.05% or more, and more preferably at 0.20% or more. On the other hand, when Si is added in a large amount, it can generate an MA phase and excessively increase the strength of the ferrite matrix, which can cause deterioration in the surface quality of ultra-thick products. Therefore, it is preferable that the upper limit of the content is limited to 0.5%. The upper limit of the preferable Si content can be 0.40%.
망간(Mn): 1.0~2.0%Manganese (Mn): 1.0~2.0%
Mn은 고용강화에 의해 강도를 향상시키고 저온변태상이 생성되도록 경화능을 향상시키는 유용한 원소이다. 따라서, 450MPa이상의 인장강도를 확보하기 위해, Mn이 1.0% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Mn 함량은 1.1% 이상일 수 있다. 반면, Mn 함량이 높아질수록 Mn은 S와 함께 연신된 비금속 개재물인 MnS를 형성하여 인성을 저하시키고, 두께방향 인장 시, 연신률을 저하시키는 요인으로 작용하게 때문에 내 라멜라티어링 품질이 급격히 저하시키는 요인일 될 수 있다. 따라서, Mn 함량은 2.0% 이하로 관리하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 Mn 함량은 1.5% 이하일 수 있다. Mn is a useful element that improves strength by solid solution strengthening and enhances hardenability so that a low-temperature transformation phase is generated. Therefore, in order to secure a tensile strength of 450 MPa or more, it is preferable that Mn be added at 1.0% or more. A more preferable Mn content may be 1.1% or more. On the other hand, as the Mn content increases, Mn forms MnS, a non-metallic inclusion that is elongated together with S, which lowers the toughness, and acts as a factor that lowers the elongation during thickness-wise tension, which may be a factor that rapidly lowers the internal lamellar tearing quality. Therefore, it is preferable to manage the Mn content to 2.0% or less, and a more preferable Mn content may be 1.5% or less.
알루미늄(Al): 0.005~0.1%Aluminum (Al): 0.005~0.1%
Al은 Si과 더불어 제강공정에서의 강력한 탈산제 중 하나로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005% 이상으로 첨가되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Al 함량의 하한은 0.01%일 수 있다. 반면, Al 함량이 과다한 경우, 탈산의 결과물로 생성되는 산화성 개재물 중의 Al2O3의 분률이 과다하게 증대되어 그 크기가 조대해지고, 정련 중에 해당 개재물의 제거가 어려워지는 문제가 있어, 내 라멜라티어링 특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, Al 함량은 0.1% 이하로 관리하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 Al 함량은 0.07% 이하일 수 있다.Al, along with Si, is one of the powerful deoxidizers in the steelmaking process, and to obtain this effect, it is preferable to add 0.005% or more. The lower limit of the more preferable Al content may be 0.01%. On the other hand, if the Al content is excessive, the fraction of Al2O3 among the oxidizing inclusions generated as a result of deoxidation increases excessively, and the size thereof becomes coarse, and it becomes difficult to remove the inclusions during refining, which may be a factor that lowers the anti-lamellar tearing characteristics. Therefore, it is preferable to manage the Al content to 0.1% or less, and the more preferable Al content may be 0.07% or less.
인(P): 0.010% 이하, 황(S): 0.0015% 이하Phosphorus (P): 0.010% or less, Sulfur (S): 0.0015% or less
P, S는 결정립계에 취성을 유발하거나 조대한 개재물을 형성시켜 취성을 유발하는 원소이므로, 취성균열 전파저항성을 향상시키기 위해서, P을 0.010% 이하로 제한하고, S를 0.0015% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Since P and S are elements that induce brittleness at grain boundaries or form coarse inclusions, it is desirable to limit P to 0.010% or less and S to 0.0015% or less to improve brittle crack propagation resistance.
니오븀(Nb): 0.001~0.03%Niobium (Nb): 0.001~0.03%
Nb는 NbC 또는 NbCN 의 형태로 석출하여 모재 강도를 향상시키는 원소이다. 또한, 고온으로 재가열시에 고용된 Nb는 압연시 NbC의 형태로 매우 미세하게 석출되어 오스테나이트의 재결정을 억제하여 조직을 미세화시키는 효과가 있다. 따라서, Nb는 0.001% 이상 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 Nb 함량은 0.005% 이상일 수 있다. 반면, Nb가 과다하게 첨가될 경우, 미용해된 Nb가 TiNb(C,N)형태로 생성되며, 내 라멜라티어링 특성을 저해시키는 요인이 되므로, Nb함량의 상한은 0.03%로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Nb 함량은 0.02% 이하일 수 있다.Nb is an element that improves the strength of the base material by precipitating in the form of NbC or NbCN. In addition, Nb, which is dissolved during reheating at a high temperature, is very finely precipitated in the form of NbC during rolling, which suppresses recrystallization of austenite and has the effect of refining the structure. Therefore, it is preferable that Nb is added in an amount of 0.001% or more, and a more preferable Nb content may be 0.005% or more. On the other hand, if Nb is added excessively, undissolved Nb is generated in the form of TiNb(C,N), which becomes a factor that inhibits the lamellar tearing characteristics, and therefore it is preferable that the upper limit of the Nb content is limited to 0.03%. A more preferable Nb content may be 0.02% or less.
바나듐(V): 0.001~0.03%Vanadium (V): 0.001~0.03%
V는 재가열 시 거의 모두 재고용되므로 후속하는 압연 시 석출이나 고용에 의한 강화효과는 미비하지만, 이후의 PWHT 등 열처리 과정에서 매우 미세한 탄질화물로 석출하여 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이러한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.001%이상으로 V을 첨가할 필요가 있다. 보다 바람직한 V 함량의 하한은 0.01%일 수 있다. 반면, 그 함량이 과다한 경우, 모재 및 용접부의 강도 및 경도를 지나치게 증대시켜 압력용기 가공간 표면크랙등의 요인으로 작용할 수 있으며, 제조원가가 급격히 상승하여 상업적으로 이롭지 않다. 따라서, V 함량은 0.03% 이하일 수 있으며, 보다 바람직한 V 함량은 0.02% 이하일 수 있다.Since V is almost entirely reused during reheating, the strengthening effect by precipitation or solid solution during subsequent rolling is minimal, but it has the effect of improving the strength by precipitating very fine carbonitrides during subsequent heat treatment processes such as PWHT. In order to sufficiently obtain this effect, it is necessary to add V at 0.001% or more. The lower limit of the more preferable V content may be 0.01%. On the other hand, if the content is excessive, it may excessively increase the strength and hardness of the base material and the weld, which may act as a factor of surface cracks during pressure vessel processing, and the manufacturing cost may increase rapidly, which is not commercially advantageous. Therefore, the V content may be 0.03% or less, and the more preferable V content may be 0.02% or less.
티타늄 (Ti): 0.001~0.03%Titanium (Ti): 0.001~0.03%
Ti은 재가열 시 TiN 으로 석출하여 모재 및 용접 열영향부의 결정립의 성장을 억제하여 저온인성을 크게 향상시키는 성분이므로, 이러한 첨가효과를 얻기 위해 0.001% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 반면, Ti가 과다하게 첨가되는 경우, 연주 노즐의 막힘이나 중심부 정출에 의한 저온인성이 감소될 수 있으며, N와 결합하여 두께 중심부에 조대한 TiN 석출물이 형성함으로써 제품의 연신률을 저하시키기므로, 최종재의 내 라멜라티어링 특성이 저하될 수 있다. 따라서, Ti 함량은 0.03% 이하일 수 있다. 바람직한 Ti 함량은 0.025% 이하일 수 있으며, 보다 바람직한 Ti 함량은 0.018% 이하일 수 있다.Since Ti is a component that significantly improves low-temperature toughness by precipitating as TiN during reheating and suppressing the growth of grains in the parent material and the weld heat-affected zone, it is preferable to add 0.001% or more to obtain this addition effect. On the other hand, if Ti is added excessively, the low-temperature toughness may decrease due to clogging of the casting nozzle or central crystallization, and since it combines with N to form coarse TiN precipitates in the center of the thickness, the elongation of the product may decrease, so the lamellar tearing resistance of the final product may deteriorate. Therefore, the Ti content may be 0.03% or less. The preferable Ti content may be 0.025% or less, and the more preferable Ti content may be 0.018% or less.
크롬(Cr): 0.01~0.20%Chromium (Cr): 0.01~0.20%
Cr은 소입성을 증대시켜 저온변태조직을 형성함으로써 항복 및 인장강도를 증대시키며, 급냉 이후의 템퍼링이나 용접 후 열처리 동안 시멘타이트의 분해 속도를 늦춤으로써 강도 하락을 방지하는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 위해 0.01% 이상의 Cr 을 첨가할 수 있다. 반면, Cr 함량이 과다한 경우, M23C6등과 같은 Cr-Rich 조대 탄화물의 크기 및 분률이 증대되어 제품의 충격인성이 저하되면서, 제품내 Nb의 고용도와 NbC와 같은 미세 석출물의 분율이 줄어들게 되므로, 제품의 강도 저하가 문제될 수 있는바, Cr 함량의 상한을 0.20%로 제한할 수 있다. 바람직한 Cr 함량의 상한은 0.15%일 수 있다.Cr increases the hardenability and forms a low-temperature transformation structure, thereby increasing the yield and tensile strength, and prevents the decrease in strength by slowing down the decomposition rate of cementite during tempering after rapid cooling or heat treatment after welding. For this effect, 0.01% or more of Cr can be added. On the other hand, when the Cr content is excessive, the size and fraction of Cr-rich coarse carbides such as M 23 C 6 increase, thereby lowering the impact toughness of the product, while the solubility of Nb in the product and the fraction of fine precipitates such as NbC decrease, so that the decrease in the strength of the product may become a problem. Therefore, the upper limit of the Cr content can be limited to 0.20%. The desirable upper limit of the Cr content can be 0.15%.
몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%Molybdenum (Mo): 0.01~0.15%
Mo는 입계 강도를 증대시키고 페라이트 내 고용강화 효과가 큰 원소로써 제품의 강도와 연성을 증대에 효과적으로 기여하는 원소이다. 또한, Mo는 P 등의 불순물의 입계 편석에 의한 인성 저하를 방지하는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 위해 0.10% 이상의 Mo를 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, Mo는 고가의 원소로서 과도하게 첨가하는 경우 제조비용이 크게 상승할 수 있으므로, Mo의 함량의 상한을 0.15%로 제한할 수 있다.Mo is an element that increases grain boundary strength and has a large effect of solid solution strengthening in ferrite, and thus effectively contributes to increasing the strength and ductility of the product. In addition, Mo has the effect of preventing the deterioration of toughness due to grain boundary segregation of impurities such as P. For this effect, it is desirable to add 0.10% or more of Mo. However, since Mo is an expensive element, excessive addition can significantly increase the manufacturing cost, and therefore the upper limit of the Mo content can be limited to 0.15%.
구리(Cu): 0.01~0.50%Copper (Cu): 0.01~0.50%
Cu는 페라이트 내 고용강화에 의해 기지상의 강도를 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 습윤 황화수소 분위기에서의 부식을 억제하는 효과가 있어, 본 발명에서 유리한 원소이다. 이와 같은 효과를 위해 0.01% 이상의 Cu를 포함할 수 있다. 보다 바람직한 Cu 함량은 0.03% 이상일 수 있다. 다만, Cu의 함량이 과다한 경우, 강판의 표면에 스타크랙을 유발할 가능성이 커지며, 고가의 원소로서 제조비용이 크게 상승하는 문제가 있으므로, 본 발명은 Cu 함량의 상한을 0.50%로 제한할 수 있다. 바람직한 Cu 함량의 상한은 0.30%일 수 있다. Cu can greatly improve the strength of the matrix by solid solution strengthening in ferrite, and also has the effect of suppressing corrosion in a wet hydrogen sulfide atmosphere, and is therefore an advantageous element in the present invention. For this effect, 0.01% or more of Cu may be included. A more preferable Cu content may be 0.03% or more. However, when the content of Cu is excessive, there is a problem that star cracks are likely to be induced on the surface of the steel sheet, and the manufacturing cost increases significantly as it is an expensive element, and therefore the upper limit of the Cu content in the present invention may be limited to 0.50%. A preferable upper limit of the Cu content may be 0.30%.
니켈(Ni): 0.05~0.50%Nickel (Ni): 0.05~0.50%
Ni는 저온에서 적층결함을 증대시켜 전위의 교차슬립(Cross slip)을 용이하게 만들어 충격인성을 향상시키고 경화능을 향상시켜 강도를 향상시키는데 중요한 원소이다. 이와 같은 효과를 위해 0.05% 이상의 Ni이 첨가될 수 있다. 바람직한 Ni 함량은 0.10% 이상일 수 있다. 반면, Ni이 과다하게 첨가되는 경우, 비싼 원가로 인해 제조원가도 상승시킬 수 있으므로, Ni 함량의 상한을 0.50%로 제한할 수 있다. 바람직한 Ni 함량의 상한은 0.30%일 수 있다.Ni is an important element for improving impact toughness and hardenability by increasing stacking faults at low temperatures and facilitating cross-slip of dislocations, thereby improving strength. For this effect, 0.05% or more of Ni may be added. The preferred Ni content may be 0.10% or more. On the other hand, if Ni is added excessively, the manufacturing cost may also increase due to the high cost, so the upper limit of the Ni content may be limited to 0.50%. The preferred upper limit of the Ni content may be 0.30%.
칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%,Calcium (Ca): 0.0005~0.0040%,
Al에 의한 탈산 후 Ca를 첨가하게 되면 MnS 개재물을 형성하는 S와 결합하여 MnS의 생성을 억제함과 동시에, 구상의 CaS를 형성하여 수소유기균열에 의한 크랙의 발생을 억제하는 효과가 있다. 불순물로 함유되는 S를 충분히 CaS로 형성시키기 위해서는 0.0005% 이상으로 Ca를 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 첨가량이 과다해지면 CaS를 형성하고 남은 Ca이 O와 결합하여 조대한 산화성 개재물을 생성하게 되며, 이는 압연시 연신, 파괴되어 내 라멜라티어링 특성이 저하되는 문제가 있으므로, Ca 함량의 상한을 0.0040%로 제한할 수 있다.When Ca is added after deoxidation by Al, it combines with S that forms MnS inclusions to suppress the formation of MnS, and at the same time, it forms spherical CaS to suppress the occurrence of cracks due to hydrogen-induced cracking. In order to sufficiently form S contained as an impurity into CaS, it is preferable to add Ca in an amount of 0.0005% or more. However, if the amount added is excessive, the Ca remaining after forming CaS combines with O to generate coarse oxidizing inclusions, which are elongated and destroyed during rolling, resulting in a problem of deterioration of the lamellar tearing resistance. Therefore, the upper limit of the Ca content can be limited to 0.0040%.
본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는 상기한 성분 이외에 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 전면적으로 배제할 수는 없다. 이들 불순물은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 더불어, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.The steel for an ultra-thick pressure vessel according to one aspect of the present invention may contain residual Fe and other unavoidable impurities in addition to the above-mentioned components. However, since unintended impurities may inevitably be mixed in from raw materials or the surrounding environment during a normal manufacturing process, they cannot be completely excluded. Since these impurities are known to anyone with ordinary knowledge in the art, not all of the contents are specifically mentioned in this specification. In addition, addition of effective components other than the above-mentioned composition is not excluded.
본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 강재 두께가 133~233mm이고, 두께방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이며, 인장강도가 450~620MPa일 수 있다.According to one aspect of the present invention, a steel for an extremely thick pressure vessel may have a steel thickness of 133 to 233 mm, an elongation in the thickness direction (ZRA) of 35% or more, and a tensile strength of 450 to 620 MPa.
본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 미세조직으로 페라이트평균 및 펄라이트 복합조직을 구비하며, 페라이트의 평균 입도는 50㎛ 이하의 수준일 수 있다. According to one aspect of the present invention, a steel for an ultra-thick pressure vessel has a microstructure of ferrite average and pearlite composite structures, and the average grain size of the ferrite may be 50 ㎛ or less.
본 발명의 일 측며에 따른 극후물 압력용기용 강재는, 중심부 공극율이 0.1mm3/g이하이고, 최대 표면크랙 깊이가 2㎛ 이하일 수 있다. According to one aspect of the present invention, a steel material for a pressure vessel having a central void ratio of 0.1 mm 3 /g or less and a maximum surface crack depth of 2 ㎛ or less may be used.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a steel for an ultra-thick pressure vessel according to one aspect of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 극후물 압력용기용 강재의 제조방법은, 소정의합금조성으로 구비되는 두께 700mm의 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위로 가열하는 1차 가열 단계; 상기 1차 가열된 슬라브를 3~15%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 1차 단조 가공하여 1차 중간재를 제공하는 단계; 상기 1차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 2차 가열 단계; 상기 2차 가열된 1차 중간재를 3~30%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 2차 단조 가공하여 2차 중간재를 제공하는 단계; 상기 2차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 3차 가열 단계; 상기 3차 가열된 2차 중간재를 900~1100℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연재를 제공하는 단계; 및 상기 열연재를 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분간 유지한 후 상온까지 공냉하여 노말라이징 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for manufacturing a steel for an extremely thick pressure vessel comprises: a first heating step of heating a slab having a thickness of 700 mm and having a predetermined alloy composition to a temperature range of 1100 to 1300°C; a step of performing a first forging process on the first heated slab at a cumulative reduction amount of 3 to 15% and a strain rate of 1/s to 4/s to provide a first intermediate material; a second heating step of heating the first intermediate material to a temperature range of 1000 to 1200°C; a step of performing a second forging process on the second heated first intermediate material to a cumulative reduction amount of 3 to 30% and a strain rate of 1/s to 4/s to provide a second intermediate material; and a third heating step of heating the second intermediate material to a temperature range of 1000 to 1200°C. The step of hot-rolling the secondary intermediate material that has been heated three times above in a temperature range of 900 to 1100°C to provide a hot-rolled material; and the step of heating the hot-rolled material in a temperature range of 820 to 900°C, maintaining it for 10 to 40 minutes, and then cooling it to room temperature to perform a normalizing heat treatment may be included.
슬라브 1차 가열Slavic primary heating
소정의 합금조성으로 구비되는 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위에서 가열할 수 있다. 슬라브의 합금조성은 전술한 극후물 강재의 합금조성과 대응하므로, 슬라브 합금조성에 대한 설명은 전술한 극후물 강재의 합금조성에 대한 설명으로 대신한다. 슬라브의 두께는 650~750mm일 수 있으며, 바람직하게는 700mm일 수 있다.The slab having a predetermined alloy composition can be heated in a temperature range of 1100 to 1300°C. Since the alloy composition of the slab corresponds to the alloy composition of the aforementioned extremely thick steel, the description of the alloy composition of the slab is replaced with the description of the alloy composition of the aforementioned extremely thick steel. The thickness of the slab can be 650 to 750 mm, and preferably 700 mm.
주조 중에 형성된 Ti나 Nb의 복합 탄질화물 또는 TiNb(C,N) 조대 정출물 등을 재고용 시키고, 1차 단조 전 오스테나이트를 재결정 온도 이상까지 가열시켜 유지함으로써 조직을 균질화시키고, 단조종료 온도를 충분히 높게 확보하여 단조과정에서 발생할 수 있는 표층크랙을 최소화하기 위해, 1100℃ 이상의 온도범위에서 슬라브 1차 가열을 실시할 수 있다.In order to re-dissolve the composite carbonitrides of Ti or Nb or the coarse-grained TiNb(C,N) particles formed during casting, to homogenize the structure by heating and maintaining the austenite above the recrystallization temperature before the first forging, and to ensure a sufficiently high forging completion temperature to minimize surface cracks that may occur during the forging process, the first heating of the slab can be performed at a temperature range of 1100℃ or higher.
반면, 과다하게 높은 온도로 슬라브를 가열할 경우, 고온에서의 산화스케일로 인하여 문제가 발생할 수 있으며 가열 및 유지에 따른 원가 증대로 인하여 제조원가가 지나치게 증대될 수 있으므로, 슬라브 가열온도의 상한을 1300℃로 제한할 수 있다.On the other hand, if the slab is heated at an excessively high temperature, problems may occur due to oxidation scale at high temperatures, and the manufacturing cost may increase excessively due to increased costs due to heating and maintenance. Therefore, the upper limit of the slab heating temperature may be limited to 1300℃.
1차 단조1st forging
1차 가열된 슬라브를 3~15%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 1차 단조 가공하여 1차 중간재를 제공할 수 있다.The first heated slab can be subjected to first forging at a cumulative reduction of 3 to 15% and a strain rate of 1/s to 4/s to provide a first intermediate product.
1차 단조는 1100~1300℃의 온도범위에서 가열된 슬라브를 450~550mm 두께로 단조 작업 하면서, 최종 원하는 2차 중간재의 폭으로 가공하는 단계이다. 공극을 충분히 압착시키기 위해서는 고변형 저속 단조가 필수적이므로, 1차 단조는 누적 압하량은 3~15%, 단조 속도 1/s~4/s의 조건에서 행해질 수 있다.The first forging is a step in which a slab heated in a temperature range of 1100 to 1300℃ is forged to a thickness of 450 to 550 mm, and processed into the final desired width of the secondary intermediate material. Since high-strain, low-speed forging is essential to sufficiently compress the void, the first forging can be performed under the conditions of a cumulative reduction of 3 to 15% and a forging speed of 1/s to 4/s.
1차 단조의 누적 압하량이 3% 미만일 경우, 슬라브에서 잔류한 공극을 충분히 압착시키지 못하여 잔류공극이 발생하므로, 제품에서의 내 라멜라티어링 특성이 저하될 수 있다. 바람직한 1차 단조의 누적 압하량은 5% 이상일 수 있으며, 보다 바람직한 1차 단조의 누적 압하량은 7% 이상일 수 있다. 하지만, 전위밀도가 회복되거나, 재결정에 의해 상쇄되지 않는 미재결정 온도 이하에서의 누적압하량이 15%를 초과하는 경우 중첩된 전위의 가공경화로 인하여 표면의 균일 연신률이 극히 저하되며, 단조과정에서 표면크랙이 발생할 수 있다. 바람직한 1차 단조의 누적 압하량은 13% 이하일 수 있으며, 보다 바람직한 1차 단조의 누적 압하량은 11% 이하일 수 있다.When the accumulated reduction amount of the first forging is less than 3%, the remaining voids in the slab are not sufficiently compressed, resulting in residual voids, which may deteriorate the lamella tearing resistance of the product. The preferred accumulated reduction amount of the first forging may be 5% or more, and the more preferred accumulated reduction amount of the first forging may be 7% or more. However, when the accumulated reduction amount below the non-recrystallization temperature at which the dislocation density is recovered or is not offset by recrystallization exceeds 15%, the uniform elongation of the surface is extremely reduced due to the work hardening of the superimposed dislocations, and surface cracks may occur during the forging process. The preferred accumulated reduction amount of the first forging may be 13% or less, and the more preferred accumulated reduction amount of the first forging may be 11% or less.
2차 가열 및 2차 단조Secondary heating and secondary forging
1차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 2차 가열하고, 2차 가열된 1차 중간재를 3~30%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 2차 단조 가공하여 300~450mm 두께의 2차 중간재를 제공할 수 있다. 2차 중간재의 최대 표면크랙 깊이는 5㎛ 이하일 수 있다.The primary intermediate material is re-heated at a temperature range of 1000 to 1200℃, and the second-heated primary intermediate material is re-forged at a cumulative reduction amount of 3 to 30% and a strain rate of 1/s to 4/s to provide a secondary intermediate material with a thickness of 300 to 450 mm. The maximum surface crack depth of the secondary intermediate material can be 5㎛ or less.
1차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하여 단조함으로써, 목적하는 2차 중간재의 두께와 길이로 가공하는 단계이다. 1차 단조와 마찬가지로 2차 중간재의 중심부 공극율을 0.1mm3/g이하로 확보하기 위해서는, 2차 단조에서도 고변형 저속단조가 필수적이다. 따라서, 2차 단조는 3~30%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도를 적용하여 실시될 수 있다.This is a step of processing the primary intermediate material into the desired thickness and length of the secondary intermediate material by heating and forging it in a temperature range of 1000 to 1200℃. As in the primary forging, high-strain, low-speed forging is essential in the secondary forging in order to secure the central porosity of the secondary intermediate material to 0.1 mm 3 /g or less. Therefore, the secondary forging can be performed by applying a cumulative reduction amount of 3 to 30% and a strain rate of 1/s to 4/s.
2차 단조의 누적 압하량이 3% 미만일 경우, 1차 단조 후 잔류된 미세공극을 완전 압착시키지 못하며, 타원형으로 압착된 공극의 끝점에 변형 인가 시 노치효과(Notch Effect)로 인하여 오히려 원형 공극 형태일때보다 물성이 열위해 질 수 있다. 따라서 2차 단조 시 3% 이상의 변형으로 충분히 공극을 압착시켜줄 필요가 있다. 하지만 누적 압하량이 30%를 초과하는 경우, 표층 가공경화로 인하여 표면크랙이 발생할 수 있다. If the accumulated reduction amount of the second forging is less than 3%, the micropores remaining after the first forging cannot be completely compressed, and when deformation is applied to the end points of the oval-shaped compressed pores, the physical properties may be worse than when the pores are in a circular shape due to the notch effect. Therefore, it is necessary to sufficiently squeeze the pores with a deformation of 3% or more during the second forging. However, if the accumulated reduction amount exceeds 30%, surface cracks may occur due to surface work hardening.
2차 단조의 변형속도는 1차 단조와 마찬가지로 1/s~4/s일 수 있다. 1/s 미만의 속도에서는 마무리 단조의 온도하락에 따라, 표층크랙이 발생할 여지가 존재하며, 미재결정역에서의 4/s 초과의 고변형속도 역시 연신률 저하 및 표면크랙을 유발할 수 있기 때문이다. The strain rate of the second forging can be 1/s to 4/s, similar to the first forging. At a rate less than 1/s, surface cracks may occur due to the temperature drop in the final forging, and a high strain rate exceeding 4/s in the non-recrystallized region can also cause a decrease in elongation and surface cracks.
3차 가열 및 열간압연3rd heating and hot rolling
단조작업이 완료된 2차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 재가열 할 수 있다. The secondary intermediate material after forging can be reheated to a temperature range of 1000 to 1200℃.
주조 중에 형성된 Ti나 Nb의 복합 탄질화물 또는 TiNb(C,N) 조대 정출물 등을 재고용 시키고, 열간압연 전 오스테나이트(Austenite)를 재결정 온도 이상까지 가열시켜 유지함으로써 조직을 균질화시키고, 압연종료 온도를 충분히 높게 확보하여 압연과정에서 개재물 파쇄를 최소화 하기 위해 1000℃ 이상의 온도범위에서 3차 가열을 실시할 수 있다.The composite carbonitrides of Ti or Nb or coarse TiNb(C,N) crystallites formed during casting are reused, and the austenite is heated to a temperature higher than the recrystallization temperature before hot rolling and maintained to homogenize the structure. In order to ensure a sufficiently high rolling end temperature and minimize crushing of inclusions during the rolling process, a third heating can be performed in a temperature range of 1000℃ or higher.
반면, 과다하게 높은 온도로 2차 중간재를 가열할 경우, 고온에서의 산화스케일로 인하여 문제가 발생할 수 있으며 가열 및 유지에 따른 원가 증대로 인하여 제조원가가 지나치게 증대될 수 있으므로, 3차 가열온도의 상한을 1200℃로 제한할 수 있다. On the other hand, if the secondary intermediate material is heated at an excessively high temperature, problems may occur due to oxidation scale at high temperatures, and the manufacturing cost may increase excessively due to the increased cost due to heating and maintenance. Therefore, the upper limit of the 3rd heating temperature may be limited to 1200℃.
3차 가열된 2차 중간재를 900~1100℃의 온도범위에서 열간압연하여 두께가133~233mm인 열연재를 제공할 수 있다. 열연재의 최대 표면크랙 깊이는 2㎛ 이하일 수 있다.The third heated secondary intermediate material can be hot rolled at a temperature range of 900 to 1100℃ to provide a hot-rolled material having a thickness of 133 to 233 mm. The maximum surface crack depth of the hot-rolled material can be 2㎛ or less.
마무리 열간압연 온도가 900℃ 미만일 경우, 온도하락에 따라 변형저항값이 지나치게 증대되므로 충분히 제품 두께방향 중심부의 오스테나이트 결정립을 미세화 하기 어려우며, 그에 따라 최종 제품의 내 라멜라티어링 특성이 열위해 질 수 있다. 반면 열간압연 온도가 1100℃를 초과하는 경우, 오스테나이트 결정립이 지나치게 조대해 지기 때문에 강도 및 충격인성이 열위해 질 우려가 있다. 따라서 열간압연 온도는 900~1100℃인 것이 바람직하다. When the final hot rolling temperature is less than 900℃, the deformation resistance value increases excessively as the temperature decreases, so it is difficult to sufficiently refine the austenite grains in the center of the thickness direction of the product, and accordingly, the lamellar tearing resistance of the final product may be deteriorated. On the other hand, when the hot rolling temperature exceeds 1100℃, the austenite grains become excessively coarse, so there is a concern that the strength and impact toughness may be deteriorated. Therefore, the hot rolling temperature is preferably 900 to 1100℃.
노말라이징 열처리Normalizing heat treatment
열간압연이 완료된 열연재를 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분간 유지한 후 상온까지 공냉하여 노말라이징 열처리할 수 있다.The hot rolled steel that has been hot rolled can be normalized by heating it to a temperature range of 820 to 900℃, maintaining it for 10 to 40 minutes, and then cooling it to room temperature.
노멀라이징 열처리 시, 온도가 820℃ 미만이거나, 유지시간이 10분 미만인 경우, 압연 후 냉각 중에서 생성된 탄화물이나 입계에 편석된 불순 원소들의 재고용이 원활히 일어나지 않아, 열처리 이후 강재의 두께방향 연신율(ZRA) 및 저온 인성이 크게 저하될 수 있다. 반면, 노말라이징 열처리 시, 온도가 900℃를 초과하거나, 유지시간이 40분을 초과하는 경우, 오스테나이트 조대화 및 Nb(C,N), V(C,N) 등의 석출상들의 조대화로 인하여 내 라멜라티어링 품질이 저하될 수 있다.During normalizing heat treatment, if the temperature is lower than 820℃ or the holding time is shorter than 10 minutes, carbides generated during cooling after rolling or impurity elements segregated at grain boundaries do not re-dissolve smoothly, which may significantly deteriorate the elongation in the thickness direction (ZRA) and low-temperature toughness of the steel after heat treatment. On the other hand, during normalizing heat treatment, if the temperature exceeds 900℃ or the holding time exceeds 40 minutes, the quality of anti-lamellar tearing may deteriorate due to the coarsening of austenite and the coarsening of precipitated phases such as Nb(C,N) and V(C,N).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically through examples. However, it should be noted that the examples described below are only intended to illustrate and further specify the present invention, and are not intended to limit the scope of the rights of the present invention.
(실시예)(Example)
표 1의 합금성분을 가지는 700mm 두께의 주편을 제작하였다. 표 2의 공정조건에 의해 1차 단조, 2차 단조, 열간압연 및 노말라이징 열처리를 실시하였다. 이 때, 1200℃의 1차 가열 온도, 1100℃의 2차 가열 온도 및 1050℃의 3차 가열 온도를 공통적으로 적용하였으며, 노말라이징 시간은 30분을 공통적으로 적용하였다. 1차 중간재의 두께는 550mm 조건을 적용하고, 2차 중간재의 두께는 400mm 조건을 적용하였다. A 700 mm thick cast steel having the alloy composition of Table 1 was manufactured. First forging, second forging, hot rolling, and normalizing heat treatment were performed according to the process conditions of Table 2. At this time, a first heating temperature of 1200℃, a second heating temperature of 1100℃, and a third heating temperature of 1050℃ were commonly applied, and a normalizing time of 30 minutes was commonly applied. A condition of 550 mm was applied for the thickness of the first intermediate material, and a condition of 400 mm was applied for the thickness of the second intermediate material.
※ P, S, Ca 및 O는 중량 ppm단위임Alloy composition (wt%)
※ P, S, Ca and O are in weight ppm units
No.Psalter
No.
종료
온도
(℃)Rolling
end
temperature
(℃)
온도
(℃)Normalizing
temperature
(℃)
(%)Pressure
(%)
(/s)Transformation rate
(/s)
(%)Pressure
(%)
(/s)Transformation rate
(/s)
각 시편에 대해 단조 후 공극율, 미세조직 분율, 페라이트 평균 입자 크기, ZRA, 인장강도, 단계별 표면크랙 깊이를 정량적으로 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 기재하였다. For each specimen, the void ratio, microstructure fraction, average ferrite grain size, ZRA, tensile strength, and step-by-step surface crack depth were quantitatively measured after forging, and the results are shown in Table 3.
NoPsalter
No
공극율
(mm3/g)After forging
Porosity
(mm 3 /g)
이트
(면적%)Pera
Eat
(area%)
이트
(면적%)Perla
Eat
(area%)
평균입도
(um)ferrite
Average particle size
(um)
(mm)Surface crack depth
(mm)
(%)ZRA
(%)
강도
(MPa)seal
robbery
(MPa)
후minor
after
후Rolling
after
본 발명이 제한하는 합금조성 및 공정조건을 모두 만족하는 시편들은 본 발명이 목적하는 물성을 만족하는 반면, 본 발명이 제한하는 합금조성 및 공정조건 중 어느 하나를 만족하지 않는 시편들의 경우, 본 발명이 목적하는 수준의 물성을 확보하지 못하는 것을 확인할 수 있다.It can be confirmed that specimens that satisfy both the alloy composition and the process conditions limited by the present invention satisfy the properties targeted by the present invention, whereas specimens that do not satisfy any one of the alloy composition and the process conditions limited by the present invention fail to secure the properties at the level targeted by the present invention.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail through examples above, other forms of examples are also possible. Therefore, the technical spirit and scope of the claims described below are not limited to the examples.
Claims (7)
두께방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이며,
인장강도가 450~620MPa이고,
최대 표면크랙 깊이가 2㎛ 이하인, 극후물 압력용기용 강재.
In weight %, carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, calcium (Ca): 0.0005~0.0040%, including the remainder of Fe and inevitable impurities,
The elongation in the thickness direction (ZRA) is 35% or more,
The tensile strength is 450~620MPa,
Steel for extremely thick pressure vessels with a maximum surface crack depth of 2㎛ or less.
상기 강재의 두께는 133~233mm인, 극후물 압력용기용 강재.
In the first paragraph,
The above steel is for use in extremely thick pressure vessels, with a thickness of 133 to 233 mm.
상기 강재는 평균 입도 50㎛ 이하의 페라이트를 포함하는, 극후물 압력용기용 강재.
In the first paragraph,
The above steel is a steel for extremely thick pressure vessels, containing ferrite having an average grain size of 50㎛ or less.
상기 1차 가열된 슬라브를 3~15%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 1차 단조 가공하여 1차 중간재를 제공하는 단계;
상기 1차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 2차 가열 단계;
상기 2차 가열된 1차 중간재를 3~30%의 누적 압하량 및 1/s~4/s의 변형속도로 2차 단조 가공하여 2차 중간재를 제공하는 단계;
상기 2차 중간재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 3차 가열 단계;
상기 3차 가열된 2차 중간재를 900~1100℃의 온도범위에서 열간압연하여 열연재를 제공하는 단계; 및
상기 열연재를 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분간 유지한 후 상온까지 공냉하여 노말라이징 열처리하는 단계를 포함하는, 극후물 압력용기용 강재의 제조방법.
In weight %, carbon (C): 0.10 to 0.25%, silicon (Si): 0.05 to 0.50%, manganese (Mn): 1.0 to 2.0%, aluminum (Al): 0.005 to 0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001 to 0.03%, vanadium (V): 0.001 to 0.03%, titanium (Ti): 0.001 to 0.03%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.15%, copper (Cu): 0.01 to 0.50%, nickel (Ni): 0.05 to 0.50%, calcium (Ca): The first heating step is to heat a 700 mm thick slab containing 0.0005 to 0.0040% iron and unavoidable impurities at a temperature range of 1100 to 1300°C;
A step of providing a first intermediate material by first forging the first heated slab at a cumulative reduction amount of 3 to 15% and a strain rate of 1/s to 4/s;
A second heating step of heating the above primary intermediate material to a temperature range of 1000 to 1200°C;
A step of providing a second intermediate material by performing a second forging process on the second heated first intermediate material at an accumulated pressure of 3 to 30% and a strain rate of 1/s to 4/s;
A third heating step of heating the above secondary intermediate material to a temperature range of 1000 to 1200°C;
A step of hot-rolling the above-mentioned thirdly heated secondary intermediate material in a temperature range of 900 to 1100℃ to provide a hot-rolled material; and
A method for manufacturing steel for pressure vessels of extremely thick masses, comprising the step of heating the hot-rolled material to a temperature range of 820 to 900°C, maintaining it for 10 to 40 minutes, and then cooling it to room temperature to perform normalizing heat treatment.
상기 1차 중간재의 두께는 450~550mm이고,
상기 2차 중간재의 두께는 300~450mm이고,
상기 열연재의 두께는 133~233mm인, 극후물 압력용기용 강재의 제조방법.
In paragraph 4,
The thickness of the above primary intermediate material is 450 to 550 mm,
The thickness of the above secondary intermediate material is 300 to 450 mm,
A method for manufacturing a steel for an extremely thick pressure vessel, wherein the thickness of the hot-rolled steel is 133 to 233 mm.
상기 2차 중간재의 중심부 공극율은 0.1mm3/g이하인, 극후물 압력용기용 강재의 제조방법.
In paragraph 4,
A method for manufacturing a steel material for an extremely thick pressure vessel, wherein the porosity of the central portion of the secondary intermediate material is 0.1 mm 3 /g or less.
상기 2차 중간재의 최대 표면크랙 깊이는 5㎛ 이하이고,
상기 열연재의 최대 표면크랙 깊이는 2㎛ 이하인, 극후물 압력용기용 강재의 제조방법.
In paragraph 4,
The maximum surface crack depth of the above secondary intermediate material is 5㎛ or less,
A method for manufacturing a steel for an extremely thick pressure vessel, wherein the maximum surface crack depth of the hot-rolled material is 2㎛ or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190172037A KR102722678B1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190172037A KR102722678B1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210079847A KR20210079847A (en) | 2021-06-30 |
KR102722678B1 true KR102722678B1 (en) | 2024-10-29 |
Family
ID=76602102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190172037A KR102722678B1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102722678B1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102509355B1 (en) * | 2020-12-21 | 2023-03-14 | 주식회사 포스코 | Extra heavy gauged steel plate for steam drum having excellent surface quality and lamellar tearing resistance, and manufacturing method for the same |
KR20230094388A (en) * | 2021-12-21 | 2023-06-28 | 주식회사 포스코 | Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same |
KR20230171665A (en) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 주식회사 포스코 | Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101220738B1 (en) | 2010-12-27 | 2013-01-09 | 주식회사 포스코 | Forging method of Heavy Thick Plate |
KR101242841B1 (en) | 2010-12-28 | 2013-03-12 | 주식회사 포스코 | Method and apparatus for roughing mill of thick steel sheet |
-
2019
- 2019-12-20 KR KR1020190172037A patent/KR102722678B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20210079847A (en) | 2021-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100957970B1 (en) | High-strength and high-toughness thick steel plate and method for producing the same | |
KR101417231B1 (en) | Ultra heavy steel plate for pressure vessel with excellent low-temperature toughness and tensile property and manufacturing method of the same | |
EP3239327A1 (en) | High-strength steel plate for pressure vessel having excellent toughness after post weld heat treatment and manufacturing method thereof | |
KR101271888B1 (en) | Thick Plate Having Excellent Wear Resistant And Low-Temperature Toughness, And Method For Manufacturing The Same | |
KR102508129B1 (en) | Steel matreial having excellent low temperature impact toughness and manufacturing method for the same | |
CN109923237B (en) | Pressure vessel steel having excellent hydrogen-induced cracking resistance and method for manufacturing same | |
KR102722678B1 (en) | Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same | |
KR20190077830A (en) | Steel plate having excellent HIC resistance and manufacturing method for the same | |
KR101736621B1 (en) | High hardness anti-abrasion steel having excellent toughness and superior resistance to cracking during thermal cutting | |
KR20140056760A (en) | Steel for pressure vessel and method of manufacturing the same | |
KR20170076912A (en) | High strength steel having low yield ratio method for manufacturing the same | |
KR101560943B1 (en) | Hot rolled steel sheet having a good low temperature toughness and method for manufacturing the same | |
JP7265008B2 (en) | Steel material for pressure vessel excellent in resistance to hydrogen-induced cracking and its manufacturing method | |
KR102131536B1 (en) | Steel plate for pressure vessel having excellent hydrogen induced cracking resistance and method of manufacturing the same | |
KR20230094389A (en) | Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same | |
KR102509355B1 (en) | Extra heavy gauged steel plate for steam drum having excellent surface quality and lamellar tearing resistance, and manufacturing method for the same | |
KR102153170B1 (en) | Ultra heavy gauge hot rolled steel plate having excellent strength and high DWTT toughness at low temperature and method for manufacturing thereof | |
KR20220089409A (en) | Steel plate having excellent low temperature impact toughness of heat affeected zone and manufacturing mehtod for the same | |
KR20160078772A (en) | The steel sheet having excellent heat affected zone toughness and method for manufacturing the same | |
KR20240100530A (en) | Steel plate and method for manufacturing the same | |
KR101572317B1 (en) | Shape steel and method of manufacturing the same | |
EP3730644B1 (en) | High-strength steel with excellent toughness of welding heat affected zone and manufacturing method thereof | |
KR20230094388A (en) | Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same | |
KR20240096073A (en) | Steel plate having high strength and excellent low-temperature impact toughness and method for manufacturing thereof | |
KR101715485B1 (en) | Steel plate with high strength and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |