KR20240100530A - Steel plate and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉간 성형성 및 내라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel plate and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a steel plate for an extremely thick pressure vessel with excellent cold formability and anti-lamellar tearing quality and a method of manufacturing the same.
Description
본 발명은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉간 성형성 및 내라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel plate and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a steel plate for an extremely thick pressure vessel with excellent cold formability and anti-lamellar tearing quality and a method of 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 thicker steel materials used in these facilities has been continuously increasing. When manufacturing large structures, there is a trend to reduce the concentration of impurities such as non-metallic inclusions or segregation or to control cracks and voids on the surface and inside the material to the limit in order to improve the internal and external soundness of the steel material.
특히, 두께가 100mm를 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. 이러한 잔류 공극은 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 잔류 공극이 존재하지 않게끔 중심 공극을 충분히 압착해주는 공정이 필요하다.In particular, in the case of extremely thick materials exceeding 100 mm in thickness, the rolling reduction ratio is not high compared to thin materials, so the unsolidified shrinkage voids generated during continuous rolling or casting are not sufficiently compressed during the rough rolling process, resulting in residual voids in the center of the product. It remains as These residual voids act as the starting point of cracks when the structure is subjected to thickness axial stress, which can eventually cause damage to the entire facility in the form of lamellar tearing. Therefore, in the pre-rolling stage, a process is necessary to sufficiently compress the center void to ensure that no residual void exists.
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 목표 두께를 확보하기 위하여 패스별 두께비의 지수를 조정하여 압하율을 분배하는 기술, 그리고 두께별 한계 압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 기술을 활용한 것으로, 두께 80mm 기준 조압연 최종 3패스에서의 평균압하율을 약 27.5%로 인가할 수 있는 제조방법을 제공한다. 하지만 상기 압연방법의 경우 제품두께 전체의 평균 압하율을 측정한 것으로, 잔류 공극이 존재하는 최대두께 233mm의 극후물재 중심부까지는 고변형을 인가시키기 어려운 단점이 있다. Patent Document 1 related to this corresponds to a reduction technology in the heavy plate rough rolling process, and determines the limit reduction rate for each thickness at which plate bite occurs from the reduction rate for each pass set to be close to the design allowance (load and torque) of the rolling mill. Technology to distribute the reduction rate by adjusting the index of the thickness ratio for each pass to secure the target thickness of the roughing mill, and technology to modify the reduction rate to prevent plate bite based on the limit reduction rate for each thickness. It provides a manufacturing method that can apply an average reduction ratio of about 27.5% in the final three passes of rough rolling based on a thickness of 80mm. However, in the case of the above rolling method, the average reduction rate over the entire product thickness is measured, and it has the disadvantage of making it difficult to apply high strain to the center of the extremely thick material with a maximum thickness of 233 mm where residual voids exist.
극후물을 제조하는 다른 방법 중 하나는 압연기보다 패스당 유효 변형량이 높은 단조기를 활용하는 방법이다. 특허문헌 2는 가열로에서 추출된 연주 슬라브를 수직으로 세워서 전체 폭 단조 압하량을 400mm 이상 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 잔류 공극은 효과적으로 압착시킬 수 있는 장점이 있기 때문에 단조 적용시 제품의 내 라멜라티어링 품질은 향상될 수 있다. One of the other methods of manufacturing extremely thick products is to use a forging machine with a higher effective deformation per pass than a rolling mill. Patent Document 2 stands the continuous slab extracted from the heating furnace vertically, gives a total width forging reduction of 400 mm or more, and performs a width forging pass with a reduction amount within 2 passes, which is a condition within the buckling limit reduction amount. By eliminating the directional edge and center pores and increasing the center strain rate, there is an advantage in that the residual voids in the center, which were a problem in Patent Document 1, can be effectively compressed, so the lamellar tearing resistance quality of the product can be improved when forging is applied.
하지만, 폭 단조 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 width forging process. In particular, if surface or subsurface defects exist in the cast steel before forging, the defects may propagate during the forging process and the surface quality of the product after rolling may deteriorate.
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. 하지만 상술된 초고강도 강판의 경우, 카본당량(Ceq) 및 경화능 지수가 높아 주조 중 표면크랙에 취약할 뿐만 아니라 Austenite 단상역에서 급랭하여 판의 표층에서는 베이나이트나 마르텐사이트의 급랭조직이 국부적으로 형성될 수 있기 때문에 냉간 성형성이 우수한 저장탱크 및 압력용기 등에 사용될 수 없다는 단점이 있다. On the other hand, in Patent Document 3, a material provided with a predetermined alloy composition is heated to 1200 to 1350 ° C., hot forging is performed with a cumulative reduction of 25% or more, heated to a temperature of not less than Ac3 and not more than 1200 ° C., and the cumulative reduction is 25% or more. Perform hot rolling to increase the content to 40% or more, reheat to a temperature of not less than Ac3 point but not more than 1050°C, rapidly cool from a temperature of not less than Ac3 point to a temperature of 350°C or less or less than Ar3 point, and then heat it to a temperature of 450°C to 700°C. It is disclosed that a thick high-strength steel plate of 100 mmt or more with a yield strength of 620 MPa or more can be manufactured through a furnace tempering process. However, in the case of the above-mentioned ultra-high strength steel sheet, not only is it vulnerable to surface cracks during casting due to its high carbon equivalent (Ceq) and hardenability index, but also it is rapidly cooled in the austenite single phase region, causing a local quenching structure of bainite or martensite in the surface layer of the plate. Because it can be formed, it has the disadvantage that it cannot be used in storage tanks and pressure vessels with excellent cold formability.
본 발명의 일실시예에 따르면 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, it is intended to provide a steel plate and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일실시예에 따르면 냉간 성형성 및 내라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the object is to provide a steel plate for an extremely thick pressure vessel with excellent cold formability and anti-lamellar tearing quality, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-described contents. A person skilled in the art will have no difficulty in understanding the additional problems of the present invention from the overall content of the present specification.
본 발명의 일실시예에 따르면 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%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,According to one embodiment of the present invention, in weight percent, 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): 0.01~0.20%, Molybdenum (Mo): 0.01~0.15%, Copper (Cu): 0.01~0.50%, Nickel (Ni): 0.05~0.50%, Calcium (Ca): 0.0005~0.0040%, Contains the balance Fe and inevitable impurities,
미세조직은 표면으로부터 두께 방향으로 1/8 지점까지의 영역인 표층부가 면적%로, 80% 이상의 폴리고날 페라이트를 포함하고, 나머지 영역인 두께 방향으로 1/8 지점으로부터 1/2 지점까지의 영역인 중심부가 면적%로, 50% 이상의 베이나이트 및 잔부 페라이트를 포함하며,The microstructure is the surface layer, which is the area from the surface to 1/8 point in the thickness direction, and contains more than 80% polygonal ferrite, and the remaining area is the area from 1/8 point to 1/2 point in the thickness direction. The phosphorus center area is % and contains more than 50% of bainite and residual ferrite,
표면으로부터 두께 방향으로 3/8 지점까지의 영역의 공극률과 두께 방향으로 3/8 지점으로부터 5/8 지점까지의 영역의 공극률의 차이가 0.1mm3/g 이하이고,The difference between the porosity of the area from the surface to point 3/8 in the thickness direction and the porosity of the area from point 3/8 to 5/8 in the thickness direction is 0.1 mm 3 /g or less,
상기 표층부의 경도 값이 200~220HB인 강판을 제공할 수 있다.A steel plate having a hardness value of 200 to 220 HB in the surface layer can be provided.
상기 표층부는 잔부 조직으로 펄라이트 및 베이나이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The surface layer may include one or more types of pearlite and bainite as a residual structure.
상기 강판은 직경 5~50nm인 미세 NbC, NbCN, VC, CVN 석출물 중 1종 이상이 1μm2당 10개 이상일 수 있다.The steel sheet may contain at least 10 types of fine NbC, NbCN, VC, or CVN precipitates with a diameter of 5 to 50 nm per 1 μm 2 .
상기 강판은 인장강도가 510~690MPa이고, 두께 방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이고, -50℃에서 샤르피 충격 흡수 에너지 값이 50J 이상일 수 있다.The steel sheet may have a tensile strength of 510 to 690 MPa, a thickness direction elongation (ZRA) of 35% or more, and a Charpy impact absorption energy value of 50 J or more at -50°C.
상기 강판은 상온에서 180° 굽힘시험 시, 표면 크랙 최대 깊이가 1μm 이하일 수 있다.When the steel plate is subjected to a 180° bending test at room temperature, the maximum depth of surface cracks may be 1 μm or less.
상기 강판은 두께가 133~233mm일 수 있다.The steel plate may have a thickness of 133 to 233 mm.
본 발명의 일실시예에 따르면 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%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1차 재가열하는 단계; According to one embodiment of the present invention, in weight percent, 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): 0.01~0.20%, Molybdenum (Mo): 0.01~0.15%, Copper (Cu): 0.01~0.50%, Nickel (Ni): 0.05~0.50%, Calcium (Ca): 0.0005~0.0040%, Primary reheating of the steel slab containing residual Fe and unavoidable impurities;
상기 1차 재가열된 강 슬라브를 35~65%의 누적 압하율과 1~4/s의 변형속도로 단조하는 단계;Forging the first reheated steel slab at a cumulative reduction rate of 35 to 65% and a strain rate of 1 to 4/s;
상기 단조된 강 슬라브를 2차 재가열하는 단계; Secondary reheating of the forged steel slab;
상기 2차 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계; Hot rolling the secondary reheated steel slab at a finish rolling temperature of 900 to 1100°C;
상기 열간압연된 강판을 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분 유지한 후, 강판 표면 온도 기준으로 700℃까지 0.1~5℃/s의 평균 냉각속도로 1차 냉각하는 단계;Heating the hot-rolled steel sheet to a temperature range of 820 to 900°C and maintaining it for 10 to 40 minutes, followed by primary cooling at an average cooling rate of 0.1 to 5°C/s to 700°C based on the surface temperature of the steel sheet;
상기 1차 냉각된 강판을 강판 표면 온도 기준으로 상온까지 10℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 단계; 및Secondary cooling the primarily cooled steel sheet to room temperature based on the surface temperature of the steel sheet at an average cooling rate of 10°C/s or more; and
상기 2차 냉각된 강판을 550~700℃의 온도범위로 가열하여 5~60분 유지하는 템퍼링 열처리 단계;를 포함하고,A tempering heat treatment step of heating the secondary cooled steel sheet to a temperature range of 550 to 700 ° C and maintaining it for 5 to 60 minutes,
단조 시, 재결정온도 이하에서의 누적 압하율은 20% 이하인 강판 제조방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a method of manufacturing a steel sheet in which the cumulative reduction rate below the recrystallization temperature during forging is 20% or less.
상기 1차 재가열 단계는 1100~1300℃의 온도범위로 행하고,The first reheating step is performed at a temperature range of 1100 to 1300°C,
상기 2차 재가열 단계는 1000~1200℃의 온도범위에서 행할 수 있다.The second reheating step can be performed at a temperature range of 1000 to 1200°C.
상기 1차 재가열 시, 강 슬라브의 두께는 650~750mm이고,During the first reheating, the thickness of the steel slab is 650 to 750 mm,
상기 단조 후, 강 슬라브의 두께는 350~450mm이며,After the above forging, the thickness of the steel slab is 350~450mm,
상기 열간압연 후, 강판의 두께는 133~233mm일 수 있다.After the hot rolling, the thickness of the steel sheet may be 133 to 233 mm.
본 발명의 일실시예에 따르면 강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a steel plate and a manufacturing method thereof can be provided.
본 발명의 일실시예에 따르면 냉간 성형성 및 내라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a steel plate for an extremely thick pressure vessel with excellent cold formability and anti-lamellar tearing quality and a method for manufacturing the same can be provided.
본 발명의 일실시예에 따르면 석유화학 제조설비, 저장탱크 등에 사용될 수 있는 냉간 성형성 및 내라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a steel plate for an extremely thick pressure vessel with excellent cold formability and anti-lamellar tearing quality that can be used in petrochemical manufacturing facilities, storage tanks, etc., and a method for manufacturing the same.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 발명예 1의 표층 및 두께 방향 1/4 지점의 미세조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 벗어나는 비교예 6의 표층 및 두께 방향 1/4 지점의 미세조직 사진이다.Figure 1 is a microstructure photograph of the surface layer and 1/4 point in the thickness direction of Inventive Example 1 according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a microstructure photograph of the surface layer and 1/4 point in the thickness direction of Comparative Example 6, which deviates from an embodiment of the present invention.
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 기술자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.Below, preferred embodiments of the present invention will be described. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to explain the present invention in more detail to those skilled in the art.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
이하에서는, 본 발명의 강 조성에 대해 자세히 설명한다.Below, the steel composition of the present invention will be described in detail.
본 발명에서 특별히 달리 언급하지 않는 한 각 원소의 함량을 표시하는 %는 중량을 기준으로 한다.In the present invention, unless otherwise specified, the % indicating the content of each element is based on weight.
본 발명의 일실시예에 따르는 강판은 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%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.The steel sheet according to an embodiment of the present invention has, in weight percent, 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. ~0.1%, phosphorus (P): 0.010% or less, sulfur (S): 0.0015% or less, niobium (Nb): 0.001~0.03%, vanadium (V): 0.001~0.03%, titanium (Ti): 0.001~0.03 %, chromium (Cr): 0.01~0.20%, molybdenum (Mo): 0.01~0.15%, copper (Cu): 0.01~0.50%, nickel (Ni): 0.05~0.50%, calcium (Ca): 0.0005~0.0040 %, may include balance Fe and unavoidable impurities.
탄소(C): 0.10~0.25%Carbon (C): 0.10~0.25%
탄소(C)는 기본적인 강도를 확보하는데 가장 중요한 원소이므로 적절한 범위 내에서 강 중에 함유될 필요가 있으며, 이러한 첨가효과를 얻기 위해서 0.10% 이상의 탄소(C)가 첨가될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 0.12% 이상의 탄소(C)가 첨가될 수 있다. 반면, 그 함량이 일정 수준을 초과하게 되면, QT 열처리 시, 저온 변태조직의 분율이 증대되어 모재 강도 및 경도가 과다하게 초과될 수 있으며, 이로 인하여 표면조직이 연신 페라이트가 아닌 저온조직의 형성으로 균일 연신율이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 탄소(C) 함량의 상한은 0.25%로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 그 상한은 0.20%일 수 있다.Carbon (C) is the most important element in securing basic strength, so it needs to be contained in steel within an appropriate range. To achieve this added effect, more than 0.10% of carbon (C) can be added. According to one embodiment of the present invention, 0.12% or more of carbon (C) may be added. On the other hand, if the content exceeds a certain level, during QT heat treatment, the fraction of low-temperature transformed structure may increase and the base material strength and hardness may be excessively exceeded, which may result in the formation of a low-temperature structure in the surface structure rather than stretched ferrite. Uniform elongation may decrease. Therefore, in the present invention, the upper limit of carbon (C) content can be limited to 0.25%. According to one embodiment of the present invention, the upper limit may be 0.20%.
실리콘(Si): 0.05~0.50%Silicon (Si): 0.05~0.50%
실리콘(Si)은 치환형 원소로써 고용강화를 통해 강재의 강도를 향상시키고, 강력한 탈산효과를 가지고 있으므로 청정강 제조에 필수적인 원소이다. 따라서, 실리콘(Si)은 0.05% 이상 첨가될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 0.20% 이상 첨가될 수 있다. 반면, 실리콘(Si)이 다량 첨가되는 경우, MA상을 생성시키고, 페라이트 기지 강도를 지나치게 증대시켜 극후물 제품의 표면품질에 열화를 가져올 수 있으므로, 그 함량의 상한은 0.5%로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 그 상한은 0.40%일 수 있다.Silicon (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 in the production of clean steel. Therefore, silicon (Si) may be added in an amount of 0.05% or more. According to one embodiment of the present invention, 0.20% or more may be added. On the other hand, when a large amount of silicon (Si) is added, it creates an MA phase and excessively increases the strength of the ferrite matrix, which can lead to deterioration in the surface quality of extremely thick products, so the upper limit of its content can be limited to 0.5%. . According to one embodiment of the present invention, the upper limit may be 0.40%.
망간(Mn): 1.0~2.0%Manganese (Mn): 1.0~2.0%
망간(Mn)은 고용강화에 의해 강도를 향상시키고 저온 변태상이 생성되도록 경화능을 향상시키는 유용한 원소이다. 따라서, 450MPa 이상의 인장강도를 확보하기 위하여, 1.0% 이상 첨가할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 망간(Mn) 함량은 1.1% 이상일 수 있다. 반면, 망간(Mn) 함량이 높아질수록 망간(Mn)은 S와 함께 연신된 비금속 개재물인 MnS를 형성하여 인성을 저하시키고, 두께 방향 인장 시, 연신율을 저하시키는 요인으로 작용하게 때문에 내라멜라티어링 품질이 급격히 저하시키는 요인일 될 수 있다. 따라서, 망간(Mn) 함량은 2.0% 이하로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 그 함량은 1.5% 이하일 수 있다. Manganese (Mn) is a useful element that improves strength through solid solution strengthening and improves hardenability to generate a low-temperature transformation phase. Therefore, in order to secure a tensile strength of 450 MPa or more, 1.0% or more can be added. According to one embodiment of the present invention, the manganese (Mn) content may be 1.1% or more. On the other hand, as the manganese (Mn) content increases, manganese (Mn) forms MnS, an elongated non-metallic inclusion with S, which reduces toughness and acts as a factor in reducing elongation when stretched in the thickness direction, thereby reducing the anti-lamellar tearing quality. This may be a factor in its rapid decline. Therefore, the manganese (Mn) content can be limited to 2.0% or less. According to one embodiment of the present invention, the content may be 1.5% or less.
알루미늄(Al): 0.005~0.1%Aluminum (Al): 0.005~0.1%
알루미늄(Al)은 Si과 더불어 제강공정에서의 강력한 탈산제 중 하나로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005% 이상으로 첨가될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 알루미늄(Al) 함량의 하한은 0.01%일 수 있다. 반면, 알루미늄(Al) 함량이 과다한 경우, 탈산의 결과물로 생성되는 산화성 개재물 중의 Al2O3의 분율이 과다하게 증대되어 그 크기가 조대해지고, 정련 중에 해당 개재물의 제거가 어려워지는 문제가 있어, 내라멜라티어링 특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, 알루미늄(Al) 함량은 0.1% 이하로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 알루미늄(Al) 함량은 0.07% 이하일 수 있다.Aluminum (Al), along with Si, is one of the powerful deoxidizers in the steelmaking process, and can be added in amounts of 0.005% or more to achieve this effect. According to one embodiment of the present invention, the lower limit of aluminum (Al) content may be 0.01%. On the other hand, when the aluminum (Al) content is excessive, the fraction of Al 2 O 3 in the oxidizing inclusions generated as a result of deoxidation increases excessively, making their size coarse, and removing the inclusions during refining becomes difficult. This can be a factor that reduces anti-ramellar tearing characteristics. Therefore, the aluminum (Al) content can be limited to 0.1% or less. According to one embodiment of the present invention, the aluminum (Al) content may be 0.07% or less.
인(P): 0.010% 이하Phosphorus (P): 0.010% or less
인(P)는 결정립계에 취성을 유발하거나 조대한 개재물을 형성시켜 취성을 유발하는 원소이므로, 취성균열 전파저항성을 향상시키기 위해서, 인(P)을 0.010% 이하로 제한할 수 있다. 다만, 강 제조 시 불가피하게 함유되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.Phosphorus (P) is an element that causes embrittlement at grain boundaries or forms coarse inclusions, so in order to improve brittle crack propagation resistance, phosphorus (P) can be limited to 0.010% or less. However, considering the level of unavoidable content during steel manufacturing, 0% is excluded.
황(S): 0.0015% 이하Sulfur (S): 0.0015% or less
황(S)은 결정립계에 취성을 유발하거나 조대한 개재물을 형성시켜 취성을 유발하는 원소이므로, 취성균열 전파저항성을 향상시키기 위해서, 황(S)을 0.0015% 이하로 제한할 수 있다. 다만, 강 제조 시 불가피하게 함유되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.Sulfur (S) is an element that causes embrittlement at grain boundaries or forms coarse inclusions, so in order to improve brittle crack propagation resistance, sulfur (S) can be limited to 0.0015% or less. However, considering the level of unavoidable content during steel manufacturing, 0% is excluded.
니오븀(Nb): 0.001~0.03%Niobium (Nb): 0.001~0.03%
니오븀(Nb)은 NbC 또는 NbCN의 형태로 석출하여 모재 강도를 향상시키는 원소이다. 또한, 고온으로 재가열 시에 고용된 Nb는 압연 시 NbC의 형태로 매우 미세하게 석출되어 오스테나이트의 재결정을 억제하여 조직을 미세화시키는 효과가 있다. 따라서, 니오븀(Nb)은 0.001% 이상 첨가될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 0.005% 이상일 수 있다. 반면, 니오븀(Nb)이 과다하게 첨가될 경우, 미용해된 니오븀(Nb)이 TiNb(C,N)형태로 생성되며, 내라멜라티어링 특성을 저해시키는 요인이 되므로, 그 함량의 상한은 0.03%로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 니오븀(Nb) 함량은 0.02% 이하일 수 있다.Niobium (Nb) is an element that improves the strength of the base material by precipitating in the form of NbC or NbCN. In addition, Nb dissolved in solid solution when reheated to a high temperature precipitates very finely in the form of NbC during rolling, which has the effect of suppressing recrystallization of austenite and refining the structure. Therefore, niobium (Nb) may be added in an amount of 0.001% or more. According to one embodiment of the present invention, it may be 0.005% or more. On the other hand, when niobium (Nb) is added excessively, undissolved niobium (Nb) is generated in the form of TiNb (C, N), which is a factor that inhibits the anti-lamellar tearing characteristics, so the upper limit of the content is 0.03%. It can be limited to . According to one embodiment of the present invention, the niobium (Nb) content may be 0.02% or less.
바나듐(V): 0.001~0.03%Vanadium (V): 0.001~0.03%
바나듐(V)은 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 바나듐(V)을 첨가할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 바나듐(V) 함량의 하한은 0.01%일 수 있다. 반면, 그 함량이 과다한 경우, 모재 및 용접부의 강도 및 경도를 지나치게 증대시켜 압력용기 가공간 표면크랙 등의 요인으로 작용할 수 있으며, 제조원가가 급격히 상승하여 상업적으로 이롭지 않다. 따라서, 바나듐(V) 함량은 0.03% 이하일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 바나듐(V) 함량은 0.02% 이하일 수 있다.Since vanadium (V) is almost completely redissolved upon reheating, the strengthening effect due to precipitation or solid solution during subsequent rolling is minimal, but it has the effect of improving strength by precipitating as very fine carbonitride during subsequent heat treatment such as PWHT. To fully obtain this effect, vanadium (V) can be added in an amount of 0.001% or more. According to one embodiment of the present invention, the lower limit of vanadium (V) content may be 0.01%. On the other hand, if the content is excessive, the strength and hardness of the base material and weld zone are excessively increased, which may act as a factor such as surface cracks during pressure vessel processing, and the manufacturing cost rises rapidly, which is not commercially advantageous. Therefore, the vanadium (V) content may be 0.03% or less. According to one embodiment of the present invention, the vanadium (V) content may be 0.02% or less.
티타늄(Ti): 0.001~0.03%Titanium (Ti): 0.001~0.03%
티타늄(Ti)은 재가열 시 TiN으로 석출하여 모재 및 용접 열영향부의 결정립의 성장을 억제하여 저온인성을 크게 향상시키는 성분이므로, 이러한 첨가 효과를 얻기 위하여 0.001% 이상 첨가될 수 있다. 반면, 티타늄(Ti)이 과다하게 첨가되는 경우, 연주 노즐의 막힘이나 중심부 정출에 의한 저온인성이 감소될 수 있으며, N와 결합하여 두께 중심부에 조대한 TiN 석출물이 형성함으로써 제품의 연신율을 저하시키므로, 최종재의 내라멜라티어링 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 티타늄(Ti) 함량은 0.03% 이하일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르는 티타늄(Ti) 함량은 0.025% 이하일 수 있으며, 0.018% 이하일 수 있다.Titanium (Ti) is a component that greatly improves low-temperature toughness by precipitating as TiN upon reheating and inhibiting the growth of grains in the base metal and weld heat-affected zone. Therefore, it can be added in an amount of 0.001% or more to achieve this addition effect. On the other hand, if titanium (Ti) is added excessively, low-temperature toughness may be reduced due to clogging of the playing nozzle or crystallization at the center, and it combines with N to form coarse TiN precipitates in the center of the thickness, thereby reducing the elongation of the product. , the anti-lamellar tearing properties of the final material may be reduced. Therefore, the titanium (Ti) content may be 0.03% or less. The titanium (Ti) content according to one embodiment of the present invention may be 0.025% or less, and may be 0.018% or less.
크롬(Cr): 0.01~0.20%Chromium (Cr): 0.01~0.20%
크롬(Cr)은 소입성을 증대시켜 저온 변태조직을 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 크롬(Cr)을 첨가할 수 있다. 반면, 크롬(Cr) 함량이 과다한 경우, M23C6 등과 같은 Cr-Rich 조대 탄화물의 크기 및 분율이 증대되어 제품의 충격인성이 저하되면서, 제품 내 Nb의 고용도와 NbC와 같은 미세 석출물의 분율이 줄어들게 되므로, 제품의 강도 저하가 문제될 수 있는 바, 그 함량의 상한을 0.20%로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 크롬(Cr) 함량의 상한은 0.15%일 수 있다.Chromium (Cr) increases hardenability and increases yield and tensile strength by forming a low-temperature transformation structure, and has the effect of preventing a decrease in strength by slowing down the decomposition rate of cementite during tempering after quenching or heat treatment after welding. For this effect, more than 0.01% of chromium (Cr) can be added. On the other hand, when the chromium (Cr) content is excessive, the size and fraction of Cr-Rich coarse carbides such as M 23 C 6 increase and the impact toughness of the product decreases, and the solid solubility of Nb in the product and the fraction of fine precipitates such as NbC decrease. As this decreases, a decrease in the strength of the product may be a problem, so the upper limit of the content can be limited to 0.20%. According to one embodiment of the present invention, the upper limit of chromium (Cr) content may be 0.15%.
몰리브덴(Mo): 0.01~0.15%Molybdenum (Mo): 0.01~0.15%
몰리브덴(Mo)은 입계 강도를 증대시키고 페라이트 내 고용강화 효과가 큰 원소로써 제품의 강도와 연성 증대에 효과적으로 기여하는 원소이다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 P 등의 불순물의 입계 편석에 의한 인성 저하를 방지하는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 위해 0.01% 이상의 몰리브덴(Mo)을 첨가할 수 있다. 다만, 몰리브덴(Mo)은 고가의 원소로서 과도하게 첨가하는 경우 제조비용이 크게 상승할 수 있으므로, 그 함량의 상한을 0.15%로 제한할 수 있다.Molybdenum (Mo) is an element that increases grain boundary strength and has a significant solid solution strengthening effect in ferrite, effectively contributing to increasing the strength and ductility of products. In addition, molybdenum (Mo) has the effect of preventing a decrease in toughness due to grain boundary segregation of impurities such as P. For this effect, more than 0.01% molybdenum (Mo) can be added. However, molybdenum (Mo) is an expensive element and if added excessively, the manufacturing cost can increase significantly, so the upper limit of its content can be limited to 0.15%.
구리(Cu): 0.01~0.50%Copper (Cu): 0.01~0.50%
구리(Cu)는 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 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 보다 바람직한 구리(Cu) 함량은 0.03% 이상일 수 있다. 다만, 구리(Cu)의 함량이 과다한 경우, 강판의 표면에 스타크랙을 유발할 가능성이 커지며, 고가의 원소로서 제조비용이 크게 상승하는 문제가 있으므로, 본 발명은 그 함량의 상한을 0.50%로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 그 상한이 0.30%일 수 있다. Copper (Cu) is an advantageous element in the present invention because it can not only greatly improve the strength of the matrix phase through solid solution strengthening in ferrite, but also has the effect of suppressing corrosion in a wet hydrogen sulfide atmosphere. For this effect, it may contain more than 0.01% copper (Cu). A more desirable copper (Cu) content may be 0.03% or more. However, if the content of copper (Cu) is excessive, the possibility of causing star cracks on the surface of the steel sheet increases, and as it is an expensive element, the manufacturing cost increases significantly. Therefore, the present invention limits the upper limit of the content to 0.50%. can do. According to one embodiment of the present invention, the upper limit may be 0.30%.
니켈(Ni): 0.05~0.50%Nickel (Ni): 0.05~0.50%
니켈(Ni)은 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 니켈(Ni)이 첨가될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 니켈(Ni) 함량은 0.10% 이상일 수 있다. 반면, 니켈(Ni)이 과다하게 첨가되는 경우, 비싼 원가로 인해 제조원가도 상승시킬 수 있으므로, 그 함량의 상한을 0.50%로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 니켈(Ni) 함량의 상한은 0.30%일 수 있다.Nickel (Ni) is an important element in improving impact toughness by increasing stacking faults at low temperatures, facilitating cross slip of dislocations, and improving strength by improving hardenability. For this effect, more than 0.05% nickel (Ni) may be added. According to one embodiment of the present invention, the nickel (Ni) content may be 0.10% or more. On the other hand, if excessive nickel (Ni) is added, the manufacturing cost may increase due to the high cost, so the upper limit of the content can be limited to 0.50%. According to one embodiment of the present invention, the upper limit of nickel (Ni) content may be 0.30%.
칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%Calcium (Ca): 0.0005~0.0040%
칼슘(Ca)은 Al에 의한 탈산 후 칼슘(Ca)을 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 칼슘(Ca)을 0.0005% 이상으로 첨가할 수 있다. 다만, 그 첨가량이 과다해지면 CaS를 형성하고 남은 칼슘(Ca)이 산소와 결합하여 조대한 산화성 개재물을 생성하게 되며, 이는 압연 시, 연신 또는 파괴되어 내라멜라티어링 특성이 저하되는 문제가 있으므로, 칼슘(Ca) 함량의 상한을 0.0040%로 제한할 수 있다.When calcium (Ca) is added after deoxidation by Al, it combines with S forming MnS inclusions to suppress the production of MnS, and at the same time forms spherical CaS, which causes cracks due to hydrogen-induced cracking. It has a suppressing effect. In order to sufficiently form S contained as an impurity into CaS, calcium (Ca) can be added in an amount of 0.0005% or more. However, if the addition amount is excessive, the calcium (Ca) remaining after forming CaS combines with oxygen to form coarse oxidative inclusions, which are elongated or broken during rolling, causing a problem of deterioration in anti-ramellar tearing properties. The upper limit of (Ca) content can be limited to 0.0040%.
본 발명의 강재는, 상술한 조성 이외에 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 제조공정에서 의도되지 않게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이러한 불순물들은 통상의 철강제조분야의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.The steel material of the present invention may contain remaining iron (Fe) and inevitable impurities in addition to the composition described above. Since unavoidable impurities may be unintentionally introduced during the normal manufacturing process, they cannot be excluded. Since these impurities are known to anyone skilled in the field of steel manufacturing, all of them are not specifically mentioned in this specification.
이하에서는, 본 발명의 강 미세조직에 대해 자세히 설명한다.Below, the steel microstructure of the present invention will be described in detail.
본 발명에서 특별히 달리 언급하지 않는 한 미세조직의 분율을 표시하는 %는 면적을 기준으로 한다.In the present invention, unless specifically stated otherwise, the % indicating the fraction of microstructure is based on area.
본 발명의 일실시예에 따르는 강판의 미세조직은 표면으로부터 두께 방향으로 1/8 지점까지의 영역인 표층부가 면적%로, 80% 이상의 폴리고날 페라이트를 포함하고, 나머지 영역인 두께 방향으로 1/8 지점으로부터 1/2 지점까지의 영역인 중심부가 면적%로, 50% 이상의 베이나이트 및 잔부 페라이트를 포함할 수 있다.The microstructure of the steel sheet according to an embodiment of the present invention is that the surface layer, which is the area from the surface to 1/8 point in the thickness direction, contains 80% or more polygonal ferrite in area%, and the remaining area, which is the area up to 1/8 of the point in the thickness direction, is 1/8 of the area. The central area, which is the area from point 8 to 1/2 point, may contain 50% or more of bainite and residual ferrite in terms of area percentage.
본 발명에서는 표층의 연질 미세조직 형성을 통한 냉간 가공성 향상을 위하여 표면으로부터 두께 방향으로 1/8 지점까지의 영역인 표층부가 폴리고날 페라이트를 80% 이상 포함되도록 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예로는 폴리고날 페라이트가 90% 이상일 수 있다. 폴리고날 페라이트 외 잔부 조직으로는 펄라이트 및 베이나이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, in order to improve cold workability through the formation of a soft microstructure in the surface layer, the surface layer portion, which is the area from the surface to 1/8 point in the thickness direction, can be limited to contain 80% or more of polygonal ferrite. In one embodiment of the present invention, polygonal ferrite may be 90% or more. In addition to polygonal ferrite, the remaining structure may include one or more of pearlite and bainite.
나머지 영역인 1/8 지점으로부터 1/2 지점까지의 영역인 중심부는 본 발명에서 제안하는 강도를 확보하기 위하여 베이나이트를 50% 이상 포함할 수 있으며, 잔부 조직으로 페라이트를 포함할 수 있다.The remaining area, the central area from the 1/8 point to the 1/2 point, may contain more than 50% of bainite to ensure the strength proposed in the present invention, and may include ferrite as the remaining structure.
본 발명의 일실시예에 따르면 표면으로부터 두께 방향으로 3/8 지점까지의 영역의 공극률과 두께 방향으로 3/8 지점으로부터 5/8 지점까지의 영역의 공극률의 차이가 0.1mm3/g 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the difference between the porosity of the area from the surface to the 3/8 point in the thickness direction and the porosity of the area from the 3/8 point to the 5/8 point in the thickness direction may be 0.1 mm 3 /g or less. there is.
즉, 강판 두께 방향으로 3/8 지점으로부터 5/8 지점까지의 영역의 공극률에서 표면으로부터 두께 방향으로 3/8 지점까지의 영역의 공극률을 뺀 값이 0.1mm3/g 이하일 수 있다. 여기서, 공극률은 밀도(g/mm3)를 측정하여 역수(mm3/g)를 취함으로써, 구할 수 있다.That is, the value obtained by subtracting the porosity of the area from the surface to the 3/8th point in the thickness direction from the porosity of the area from 3/8 to 5/8 in the thickness direction of the steel sheet may be 0.1 mm 3 /g or less. Here, the porosity can be obtained by measuring the density (g/mm 3 ) and taking the reciprocal (mm 3 /g).
본 발명에서는 내라멜라티어링 특성을 위하여 표층부와 중심부의 공극률 차이를 제한할 수 있다. 상기 공극률 차이가 0.1mm3/g를 초과하면 잔류 공극이 두께방향 인장시험 시 연신율을 저하시키는 균열 개시점으로 작용하기 때문에 두께 방향 연신율(ZRA)을 열위시키는 문제가 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 차이는 0.05mm3/g 이하일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 차이가 0.03mm3/g 이하일 수 있다. 상기 차이의 하한을 특별히 한정할 필요가 없으나, 일실시예에서는 하한이 0mm3/g일 수 있다.In the present invention, the difference in porosity between the surface layer and the center can be limited for anti-ramellar tearing characteristics. If the difference in porosity exceeds 0.1 mm 3 /g, there is a problem of deteriorating the thickness direction elongation (ZRA) because the residual voids act as crack initiation points that lower the elongation during the thickness direction tensile test. According to one embodiment of the present invention, the difference may be 0.05mm 3 /g or less. According to one embodiment of the present invention, the difference may be 0.03mm 3 /g or less. There is no need to specifically limit the lower limit of the difference, but in one embodiment, the lower limit may be 0 mm 3 /g.
본 발명의 일실시예에 따르면 직경 5~50nm인 미세 NbC, NbCN, VC, CVN 석출물 중 1종 이상이 1μm2당 10개 이상일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, one or more types of fine NbC, NbCN, VC, or CVN precipitates with a diameter of 5 to 50 nm may be 10 or more per 1 μm 2 .
본 발명에서는 석출강화를 통한 강도 확보를 위하여 석출물을 제한할 수 있다. 석출물이 1μm2당 10개를 미만일 경우 강화 효과가 부족하기 때문에 본 발명에서 제안하는 적정한 강도를 확보하기 어렵다. 한편 석출물의 직경이 5nm 미만으로 너무 작을 경우 석출물 개수가 적은 효과와 유사하게 강도를 확보하기 어려우며, 50nm를 초과하는 경우 역시 Pinning 효과가 줄어들기 때문에 강도향상 효과가 줄어든다. 또한 석출물 크기가 50nm를 초과할 경우, 충격시험 시 조대 석출물이 취성파단 개시점으로 작용할 수도 있기 때문에 석출물의 직경은 5~50nm인 것이 적정하다. In the present invention, the amount of precipitates can be limited to secure strength through precipitation strengthening. If the number of precipitates is less than 10 per 1 μm 2 , the strengthening effect is insufficient, making it difficult to secure the appropriate strength proposed in the present invention. On the other hand, if the diameter of the precipitate is too small (less than 5 nm), it is difficult to secure strength similar to the effect of a small number of precipitates, and if it exceeds 50 nm, the pinning effect is also reduced, so the strength improvement effect is reduced. Additionally, if the precipitate size exceeds 50 nm, the coarse precipitate may act as a brittle fracture initiation point during the impact test, so it is appropriate that the diameter of the precipitate is 5 to 50 nm.
본 발명의 일실시예에 따르는 강판은 두께가 133~233mm이고, 상기 표층부의 경도 값이 200~220HB이며, 인장강도가 510~690MPa이고, 두께 방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이며, -50℃에서 샤르피 충격 흡수 에너지 값이 50J 이상이고, 상온에서 180° 굽힘시험 시, 표면 크랙 최대 깊이가 1μm 이하일 수 있다.The steel plate according to an embodiment of the present invention has a thickness of 133 to 233 mm, a hardness value of the surface layer of 200 to 220 HB, a tensile strength of 510 to 690 MPa, a thickness direction elongation (ZRA) of 35% or more, and -50 The Charpy impact absorption energy value at ℃ is more than 50J, and when bending 180° at room temperature, the maximum depth of surface cracks can be less than 1μm.
이하에서는, 본 발명의 강 제조방법에 대해 자세히 설명한다.Below, the steel manufacturing method of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일실시예에 따르는 강판은 본 발명의 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 1차 재가열, 단조, 2차 재가열, 열간압연, 1차 냉각, 2차 냉각 및 템퍼링하여 제조될 수 있다. A steel plate according to an embodiment of the present invention can be manufactured by primary reheating, forging, secondary reheating, hot rolling, primary cooling, secondary cooling, and tempering of a steel slab that satisfies the alloy composition of the present invention.
1차 재가열1st reheat
본 발명의 합금조성을 만족하는 두께 650~750mm의 강 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위로 1차 재가열할 수 있다.A steel slab with a thickness of 650 to 750 mm that satisfies the alloy composition of the present invention can be first reheated at a temperature range of 1100 to 1300°C.
주조 중에 형성된 Ti나 Nb의 복합 탄질화물 또는 TiNb(C,N) 조대 정출물 등을 재고용 시키고, 단조 전 오스테나이트를 재결정 온도 이상까지 가열시켜 유지함으로써 조직을 균질화시키고, 단조 종료 온도를 충분히 높게 확보하여 단조과정에서 발생할 수 있는 표층 크랙을 최소화 하기 위해, 1100℃ 이상의 온도범위에서 1차 재가열을 실시할 수 있다. 한편, 과도하게 높은 온도로 강 슬라브를 재가열할 경우, 고온에서의 산화 스케일로 인하여 문제가 발생할 수 있으며 가열 및 유지에 따른 원가 증대로 인하여 제조원가가 지나치게 증대될 수 있으므로, 강 슬라브 가열온도의 상한을 1300℃로 제한할 수 있다.The complex carbonitrides of Ti or Nb or TiNb(C,N) coarse crystals formed during casting are re-dissolved, and the austenite is heated and maintained above the recrystallization temperature before forging to homogenize the structure and ensure a sufficiently high forging end temperature. Therefore, in order to minimize surface cracks that may occur during the forging process, primary reheating can be performed in a temperature range of 1100°C or higher. On the other hand, when reheating a steel slab at an excessively high temperature, problems may occur due to oxidized scale at high temperatures and manufacturing costs may increase excessively due to increased costs due to heating and maintenance. Therefore, the upper limit of the steel slab heating temperature must be set. It can be limited to 1300℃.
본 발명의 일실시예에 따르면 1차 재가열 시, 강 슬라브의 두께는 650~750mm일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 강 슬라브의 두께는 700~750mm일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, during primary reheating, the thickness of the steel slab may be 650 to 750 mm. According to one embodiment of the present invention, the thickness of the steel slab may be 700 to 750 mm.
단조minor
상기 1차 재가열된 강 슬라브를 35~65%의 누적 압하율과 1~4/s의 변형속도로 단조할 수 있다.The primary reheated steel slab can be forged at a cumulative reduction rate of 35 to 65% and a strain rate of 1 to 4/s.
단조는 가열된 강 슬라브를 최종 원하는 중간재의 형상으로 가공하는 단계이다. 공극을 충분히 압착시키기 위해서는 고변형 저속 단조가 필수적이므로, 단조의 누적 압하율은 35~65%, 변형속도 1/s~4/s의 조건에서 행해질 수 있다. Forging is a step in which heated steel slabs are processed into the final shape of the desired intermediate material. Since high-strain, low-speed forging is essential to sufficiently compress the voids, forging can be performed under the conditions of a cumulative reduction rate of 35 to 65% and a strain rate of 1/s to 4/s.
본 발명에서 변형속도는 단위시간당 변형율을 의미하는 것으로, 단위는 %/s를 의미한다. In the present invention, strain rate means strain rate per unit time, and the unit means %/s.
단조의 누적 압하율이 35% 미만일 경우, 강 슬라브에서 잔류한 공극을 충분히 압착시키지 못하여 잔류 공극이 발생하므로, 제품에서의 내라멜라티어링 특성이 저하될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르는 단조의 누적 압하율은 40% 이상일 수 있다. 누적 압하율이 65%를 초과하여 단조 패스가 늘어날 경우, 표면온도는 지속 저하되며, 저온에서 표면크랙을 유발할 수 있다. If the cumulative reduction ratio of forging is less than 35%, the remaining voids in the steel slab cannot be sufficiently compressed, resulting in residual voids, which may deteriorate the anti-lamellar tearing characteristics of the product. The cumulative reduction rate of forging according to an embodiment of the present invention may be 40% or more. If the cumulative reduction ratio exceeds 65% and the number of forging passes increases, the surface temperature continues to decrease and surface cracks may occur at low temperatures.
한편, 전위밀도가 회복되거나, 재결정에 의해 상쇄되지 않는 미재결정 온도 이하에서의 누적 압하율이 20%를 초과하는 경우 단조가 진행되는 약 850℃~1150℃에서의 강재 표층의 균일 연신율 값인 20%를 초과하게 되며 따라서 중첩된 전위의 가공경화로 인하여 표면의 균일 연신율이 극히 저하되고, 단조과정에서 표면크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 재결정온도 이하에서의 누적 압하율은 20% 이하로 제한할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 15% 이하일 수 있다. On the other hand, if the dislocation density is recovered or the cumulative reduction ratio below the non-recrystallization temperature that is not offset by recrystallization exceeds 20%, 20% is the uniform elongation value of the steel surface layer at about 850°C to 1150°C where forging is performed. exceeds , and therefore, the uniform elongation of the surface is extremely reduced due to work hardening of overlapping dislocations, and surface cracks may occur during the forging process. Therefore, the cumulative reduction rate below the recrystallization temperature can be limited to 20% or less. According to one embodiment of the present invention, it may be 15% or less.
단조 시, 변형속도가 1/s 미만일 경우, 단조 생산성이 저하될 수 있으며 단조과정에서 표층부 온도저하가 지나치게 발생하게 되므로 마무리 단조과정에서 표면크랙이 발생할 수 있다. 반면, 그 변형속도가 4/s를 초과할 경우, 지나친 가공경화로 인하여 표면품질이 저하될 수 있다. During forging, if the strain rate is less than 1/s, forging productivity may decrease and the temperature of the surface layer may decrease excessively during the forging process, so surface cracks may occur during the final forging process. On the other hand, if the strain rate exceeds 4/s, surface quality may deteriorate due to excessive work hardening.
본 발명의 일실시예에 따르면 단조 후 강 슬라브의 두께는 350~450mm일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickness of the steel slab after forging may be 350 to 450 mm.
2차 재가열Secondary reheating
상기 단조된 강 슬라브를 1000~1200℃의 온도범위로 2차 재가열할 수 있다.The forged steel slab can be secondarily reheated to a temperature range of 1000 to 1200°C.
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, 압연 종료 온도를 충분히 높게 확보하여 압연과정에서 개재물 파쇄를 최소화 하기 위해 1000℃ 이상의 온도범위에서 재가열을 실시할 수 있다. 반면, 과다하게 높은 온도로 슬라브를 가열할 경우, 고온에서의 산화 스케일로 인하여 문제가 발생할 수 있으며 가열 및 유지에 따른 원가 증대로 인하여 제조원가가 지나치게 증대될 수 있으므로, 2차 가열온도의 상한을 1200℃로 제한할 수 있다. The complex carbonitrides of Ti or Nb or TiNb (C, N) coarse crystals formed during casting are re-dissolved, the structure is homogenized by heating and maintaining the austenite to the recrystallization temperature or higher before hot rolling, and the rolling end temperature is maintained. Reheating can be performed in a temperature range of 1000°C or higher to ensure that the temperature is high enough to minimize crushing of inclusions during the rolling process. On the other hand, if the slab is heated to an excessively high temperature, problems may occur due to oxidized scale at high temperature and manufacturing costs may increase excessively due to increased costs due to heating and maintenance. Therefore, the upper limit of the secondary heating temperature is set to 1200. It can be limited to ℃.
열간압연hot rolling
상기 2차 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 마무리 압연 온도로 열간압연할 수 있다.The secondary reheated steel slab can be hot rolled at a finish rolling temperature of 900 to 1100°C.
열간압연 시, 마무리 압연 온도가 900℃ 미만일 경우, 온도하락에 따라 변형 저항 값이 지나치게 증대되므로 충분히 제품 두께방향 중심부의 오스테나이트 결정립을 미세화 하기 어려우며, 그에 따라 최종 제품의 내라멜라티어링 특성이 열위해질 수 있다. 반면, 마무리 압연 온도가 1100℃를 초과하는 경우, 오스테나이트 결정립이 지나치게 조대해지기 때문에 강도 및 충격인성이 열위해질 우려가 있다. During hot rolling, if the finish rolling temperature is less than 900°C, the deformation resistance value increases excessively as the temperature drops, making it difficult to sufficiently refine the austenite grains in the center of the product's thickness direction, and as a result, the anti-ramellar tearing characteristics of the final product deteriorate. You can. On the other hand, when the finish rolling temperature exceeds 1100°C, there is a risk that the strength and impact toughness may be deteriorated because the austenite grains become excessively coarse.
본 발명의 일실시예에 따르면 열간압연 후 강판의 두께는 133~233mm일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickness of the steel sheet after hot rolling may be 133 to 233 mm.
1차 냉각Primary cooling
상기 열간압연된 강판을 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분 유지한 후, 강판 표면 온도 기준으로 700℃까지 0.1~5℃/s의 평균 냉각속도로 1차 냉각할 수 있다.The hot-rolled steel sheet can be heated to a temperature range of 820 to 900°C and maintained for 10 to 40 minutes, and then first cooled to 700°C based on the surface temperature of the steel sheet at an average cooling rate of 0.1 to 5°C/s.
본 발명에서 상기 1차 냉각은 강재의 표면으로부터 두께 방향으로 1/8 지점에 해당하는 영역까지 목적하는 폴리고날 페라이트를 형성시키기 위하여 행할 수 있다. 1차 냉각 시, 온도 및 냉각속도는 강판 표면온도를 기준으로 한다.In the present invention, the primary cooling can be performed to form the desired polygonal ferrite from the surface of the steel material to an area corresponding to 1/8 of the point in the thickness direction. During primary cooling, the temperature and cooling rate are based on the surface temperature of the steel plate.
재가열 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 두께 방향 연신율(ZRA) 및 저온 인성이 크게 저하될 수 있다. 반면, 그 온도가 900℃를 초과하거나, 유지시간이 40분을 초과하는 경우, 오스테나이트 조대화 및 Nb(C,N), V(C,N) 등의 석출상들의 조대화로 인하여 내라멜라티어링 품질이 저하될 수 있다.When reheating, if the temperature is less than 820℃ or the holding time is less than 10 minutes, the re-dissolution of the carbides generated during cooling after rolling or the impurity elements segregated at the grain boundaries does not occur smoothly, and the thickness direction elongation (ZRA) and Low-temperature toughness may be greatly reduced. On the other hand, when the temperature exceeds 900°C or the holding time exceeds 40 minutes, internal lamellae occur due to austenite coarsening and coarsening of precipitated phases such as Nb(C,N) and V(C,N). Tearing quality may deteriorate.
1차 냉각 시, 평균 냉각속도가 0.1℃/s 미만일 경우 공기 중 대기하는 시간이 너무 길어지기 때문에 제조시간이 길어져 생산성이 저하될 수 있다. 반면, 그 냉각속도가 5℃/s를 초과하면 폴리고날 페라이트가 만들어지지 않고 저온 변태조직인 베이나이트 또는 마르텐사이트가 생성되기 때문에 최종 제품의 표층 균일 연신율이 저하되므로 냉간 가공성이 급격히 열화될 수 있다.During primary cooling, if the average cooling rate is less than 0.1°C/s, the waiting time in the air becomes too long, which may prolong manufacturing time and reduce productivity. On the other hand, if the cooling rate exceeds 5°C/s, polygonal ferrite is not formed and bainite or martensite, which is a low-temperature transformation structure, is formed, and the uniform elongation of the surface layer of the final product is lowered, so cold workability may rapidly deteriorate.
2차 냉각secondary cooling
상기 1차 냉각된 강판을 강판 표면 온도 기준으로 상온까지 10℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각할 수 있다.The primary cooled steel sheet may be secondary cooled to room temperature based on the surface temperature of the steel sheet at an average cooling rate of 10°C/s or more.
상기 2차 냉각은 강랭을 통해 표층부 이외의 영역의 미세조직을 베이나이트 혹은 베이나이트와 페라이트의 이상조직을 포함하도록 하기 위하여 행할 수 있다. The secondary cooling may be performed to ensure that the microstructure of areas other than the surface layer includes bainite or an abnormal structure of bainite and ferrite through strong cooling.
상기 2차 냉각 시, 평균 냉각속도는 강판 표면온도를 기준으로 한다. 평균 냉각속도가 10℃/s 미만일 경우, 전술한 저온 변태조직을 얻기 곤란할 수 있다. 본 발명에서는 상기 2차 시, 평균 냉각속도의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 200℃/s 이하로 제한할 수 있다. 한편, 상기 2차 냉각은 ??칭을 하되 강재의 통판속도를 늦추고, 분사되는 물의 유량을 증가시키는 방법 등을 통해 이루어질 수 있다. During the secondary cooling, the average cooling rate is based on the surface temperature of the steel plate. If the average cooling rate is less than 10°C/s, it may be difficult to obtain the above-described low-temperature transformed structure. In the present invention, there is no particular limitation on the upper limit of the average cooling rate during the secondary cooling, but it may be limited to 200°C/s or less. Meanwhile, the secondary cooling can be achieved through quenching, slowing down the sheeting speed of the steel material, and increasing the flow rate of the sprayed water.
템퍼링 열처리tempering heat treatment
상기 2차 냉각된 강판을 550~700℃의 온도범위로 가열하여 5~60분 유지하는 템퍼링 열처리할 수 있다.The secondary cooled steel sheet can be subjected to tempering heat treatment by heating it to a temperature range of 550 to 700°C and maintaining it for 5 to 60 minutes.
상기 템퍼링 열처리를 통해 저온변태 조직인 베이나이트 또는 베이나이트 및 페라이트 혼합조직의 전위밀도를 감소시키고, 탄소를 단범위로 확산시킴으로써 강도와 인성을 향상시킬 수 있다. Through the tempering heat treatment, the dislocation density of bainite or a mixed structure of bainite and ferrite, which is a low-temperature transformation structure, can be reduced, and the strength and toughness can be improved by diffusing carbon to a short range.
상기 템퍼링 열처리 온도가 550℃ 미만인 경우에는 탄소의 확산이 충분하지 않아 강도가 지나치게 높아져서 인성이 저하될 수 있다. 반면, 그 온도가 700℃를 초과하는 경우에는 Ac1 이상 온도에서의 역변태로 인해 프레쉬 마르텐사이트(Fresh Martensite)가 형성되어 충격인성 및 냉간 가공성이 극히 열화될 수 있다. If the tempering heat treatment temperature is less than 550°C, diffusion of carbon is not sufficient, so the strength may increase excessively and the toughness may decrease. On the other hand, when the temperature exceeds 700°C, fresh martensite is formed due to reverse transformation at a temperature above Ac1, and impact toughness and cold workability may be extremely deteriorated.
상기 템퍼링 열처리 시간이 5분 미만일 경우에는 템퍼링 과정에서 탄소가 충분히 확산할 수 있는 시간이 부족하므로 강도가 지나치게 초과되어 인성 및 냉간 가공성이 저하될 수 있고, 본 발명에서 요구되는 적절한 강도 범위를 벗어날 수 있다. 반면, 상기 템퍼링 열처리 시간이 60분을 초과하는 경우에는 지나친 가열로 인하여 시멘타이트가 구상화되어 강도가 급격히 떨어질 수 있다. If the tempering heat treatment time is less than 5 minutes, there is not enough time for carbon to sufficiently diffuse during the tempering process, so the strength may be excessively exceeded, resulting in reduced toughness and cold workability, and may fall outside the appropriate strength range required by the present invention. there is. On the other hand, if the tempering heat treatment time exceeds 60 minutes, the cementite may spheroidize due to excessive heating and the strength may rapidly decrease.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it is important to note that the examples below are only for illustrating and explaining the present invention in more detail, and are not intended to limit the scope of the present invention.
(실시예)(Example)
표 1의 합금성분을 가지는 두께 700mm의 주편을 제작하였다. 표 2의 공정조건에 의해 단조, 열간압연, 1차, 2차 냉각 후 템퍼링 열처리를 실시하였으며, 최종적으로 두께 133mm의 강판을 제조하였다. 이 때, 1차 재가열 온도는 1200℃, 2차 재가열 온도는 1100℃를 공통적으로 적용하였으며, 1차 냉각을 위한 재가열 시간 및 템퍼링 시간은 30분을 공통적으로 적용하였다. A cast plate with a thickness of 700 mm having the alloy components shown in Table 1 was produced. According to the process conditions in Table 2, forging, hot rolling, primary and secondary cooling, and then tempering heat treatment were performed, and finally, a steel plate with a thickness of 133 mm was manufactured. At this time, the first reheating temperature was 1200°C and the second reheating temperature was 1100°C, and the reheating time and tempering time for first cooling were 30 minutes.
* P, S, Ca 및 O의 단위는 ppm이다.* Units for P, S, Ca and O are ppm.
번호Psalter
number
(%)Cumulative reduction rate
(%)
이하에서의
압하율(%)recrystallization temperature
below
Reduction rate (%)
(/s)Deformation speed
(/s)
압연 온도
(℃)finish
rolling temperature
(℃)
(℃/s)speed
(℃/s)
(℃/s)speed
(℃/s)
(℃)temperature
(℃)
상기 제조된 각 시편의 미세조직 및 물성 값을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 미세조직은 표층영역(표면으로부터 두께 방향으로 1/8 지점까지의 영역) 및 나머지 영역(두께 방향으로 1/8 지점으로부터 1/2 지점까지의 영역)의 시편을 채취하여 이미지 자동분석기를 이용하여 측정하였다. 이 때, 관찰되는 미세조직에 대하여 폴리고날 페라이트(P.F), 마르텐사이트(M), 베이나이트(B)를 나타냈으며, 이들의 면적%는 100%를 의미한다.The microstructure and physical properties of each specimen prepared above were measured and shown in Table 3 below. Microstructure is obtained by collecting specimens from the surface area (the area from the surface to 1/8 point in the thickness direction) and the remaining area (the area from 1/8 point to 1/2 point in the thickness direction) using an automatic image analyzer. Measured. At this time, the observed microstructure shows polygonal ferrite (P.F), martensite (M), and bainite (B), and their area percentage means 100%.
공극률 차이는 본 발명에서 두께 방향으로 3/8 지점으로부터 5/8 지점까지의 영역의 공극률에서 표면으로부터 두께 방향으로 3/8 지점까지의 영역의 공극률을 뺀 값으로 나타내었다. 여기서, 공극률은 밀도(g/mm3)를 측정하여 역수(mm3/g)를 취함으로써, 구하였다.In the present invention, the difference in porosity is expressed as the value obtained by subtracting the porosity of the area from the surface to the 3/8th point in the thickness direction from the porosity of the area from 3/8 to 5/8 in the thickness direction. Here, the porosity was obtained by measuring the density (g/mm 3 ) and taking the reciprocal (mm 3 /g).
강재의 단면에서 관찰되는 5~50nm인 석출물의 개수 등은 TEM을 활용하여 측정하였다. NbC, VC의 회절패턴 및 EDX mapping을 통하여 NbC 석출물을 확인하였으며, 1μm2에 위치한 석출물의 개수를 카운팅하였다.The number of precipitates measuring 5 to 50 nm observed in the cross section of the steel was measured using TEM. NbC precipitates were confirmed through diffraction patterns and EDX mapping of NbC and VC, and the number of precipitates located in 1 μm 2 was counted.
또한, 경도 값은 브리넬 경도기를 이용하여 표층부 3군데의 경도를 측정하여 그 평균 값을 나타내었다. 인장강도는 상온 인장시험을 통하여 평가되었으며, 각 시편에 대한 충격인성은 샤르피 V-Notch Test를 통하여 해당온도에서 3회씩 측정된 흡수에너지 값의 평균을 사용하였다. In addition, the hardness value was measured at three surface areas using a Brinell hardness tester, and the average value was expressed. Tensile strength was evaluated through a room temperature tensile test, and the impact toughness of each specimen was determined by using the average of the absorbed energy values measured three times at the corresponding temperature through the Charpy V-Notch Test.
아울러, 각 시편의 표면을 육안으로 관찰 후 표면크랙이 형성된 지점에서 그라인딩을 실시하였으며, 크랙이 없어질 때까지의 그라인딩 길이를 표면크랙 길이로 측정하였다. In addition, after visually observing the surface of each specimen, grinding was performed at the point where the surface crack was formed, and the grinding length until the crack disappeared was measured as the surface crack length.
편
번
호city
side
th
like
종river
bell
(면적%)surface layer
(area%)
(면적%)center
(area%)
(mm3/g)Porosity difference
( mm3 /g)
(개/
μm2)precipitate
(dog/
μm 2 )
(HB)Hardness
(HB)
강도
(MPa)Seal
robbery
(MPa)
(%)elongation
(%)
인성
(-50℃,
J)Shock
tenacity
(-50℃,
J)
깊이
(μm)crack
depth
(μm)
* P.F: 폴리고날 페라이트, M: 마르텐사이트, B: 베이나이트* P.F: polygonal ferrite, M: martensite, B: bainite
표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 합금조성 및 제조조건을 만족하는 발명예의 경우, 본 발명에서 제안하는 미세조직 특징을 만족하였으며, 본 발명에서 목적하는 물성 또한 확보할 수 있었다. As shown in Table 3, in the case of the invention example that satisfies the alloy composition and manufacturing conditions of the present invention, the microstructure characteristics proposed in the present invention were satisfied, and the physical properties desired in the present invention were also secured.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 발명예 1의 표층 및 두께 방향 1/4 지점의 미세조직 사진이다. 발명예 1의 경우, 도 1에 나타난 바와 같이, 표층부는 폴리고날 페라이트가 형성되어 있으며 1/4 지점은 베이나이트로 형성되어 있어, 냉간성형성 및 강도 확보에 유리함을 나타내었다.Figure 1 is a microstructure photograph of the surface layer and 1/4 point in the thickness direction of Inventive Example 1 according to an embodiment of the present invention. In the case of Invention Example 1, as shown in FIG. 1, polygonal ferrite was formed in the surface layer and 1/4 of the layer was formed of bainite, which was advantageous in securing cold formability and strength.
반면, 비교예 1 및 2는 단조 시, 누적 압하율이 본 발명의 범위를 벗어난 예시이다. 비교예 1은 단조 시, 압하율이 과도하여 단조 크랙이 발생하였으며, 냉간 벤딩 과정에서도 표면품질이 좋지 못하였다. 또한, 표층부 경도 값도 과도하였다. 비교예 2는 단조 시, 압하율이 부족하여 강판 중심의 잔류공극이 충분히 압착되지 못하여 연신율이 저하되었다.On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 are examples where the cumulative reduction ratio during forging is outside the scope of the present invention. In Comparative Example 1, forging cracks occurred due to excessive reduction during forging, and the surface quality was poor even during cold bending. Additionally, the hardness value of the surface layer was excessive. In Comparative Example 2, during forging, the reduction ratio was insufficient and the remaining voids in the center of the steel sheet were not sufficiently compressed, resulting in a decrease in elongation.
비교예 3은 재결정 온도 이하에서 압하율이 본 발명의 범위를 초과한 예시이다. 그 결과, 표면 결함이 발생하였다. Comparative Example 3 is an example in which the reduction ratio exceeds the range of the present invention below the recrystallization temperature. As a result, surface defects occurred.
비교예 4는 단조 시, 변형속도가 본 발명에서 제안하는 범위를 초과한 예시이다. 이로 인하여 표층부 경도 값이 과도하였으며, 크랙 또한 발생하였다.Comparative Example 4 is an example in which the strain rate during forging exceeds the range proposed in the present invention. As a result, the hardness value of the surface layer was excessive, and cracks also occurred.
비교예 5는 열간압연 시, 마무리 압연 온도가 미달된 예시이다. 이로 인해, 강도가 지나치게 높았으며, 저온 충격인성이 열화되었으며, 냉간 성형성 또한 열위하였다.Comparative Example 5 is an example in which the finish rolling temperature was insufficient during hot rolling. As a result, the strength was too high, the low-temperature impact toughness was deteriorated, and the cold formability was also poor.
비교예 6은 1차 냉각 시, 냉각속도가 본 발명에서 제안하는 범위를 초과한 예시이다. 그 결과, 표층에 경질 조직인 마르텐사이트가 형성되어 냉간 성형성이 떨어져 냉간 벤딩 과정에서 제품 표면결함이 발생하였다.Comparative Example 6 is an example in which the cooling rate exceeds the range proposed in the present invention during primary cooling. As a result, martensite, a hard structure, was formed in the surface layer, which reduced cold formability and resulted in surface defects in the product during the cold bending process.
도 2는 본 발명의 일실시예에 벗어나는 비교예 6의 표층 및 두께 방향 1/4 지점의 미세조직 사진이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 표층부가 마르??사이트 조직으로 형성된 것을 확인할 수 있다.Figure 2 is a microstructure photograph of the surface layer and 1/4 point in the thickness direction of Comparative Example 6, which deviates from an embodiment of the present invention. As shown in Figure 2, it can be confirmed that the surface layer is formed of marsitete tissue.
비교예 7은 2차 냉각 시, 냉각속도가 미달되는 경우로, 중심부에 적절한 강도 확보가 되지 않아, 본 발명에서 목적하는 강도를 확보하지 못하였다.Comparative Example 7 was a case where the cooling rate was insufficient during secondary cooling, and appropriate strength was not secured in the center, so the strength desired in the present invention was not secured.
비교예 8은 템퍼링 온도가 과도하게 높은 경우로, 석출물의 형성이 원활하지 않았으며, 이로 인해 본 발명에서 목적하는 강도를 확보하지 못하였다.Comparative Example 8 was a case in which the tempering temperature was excessively high, and the formation of precipitates was not smooth, and as a result, the desired strength of the present invention was not secured.
비교예 9 및 10은 탄소 함량이 본 발명에서 제안하는 범위를 초과한 예시이다. 이로 인해, 비교예 9는 표층부에 경질 조직인 마르텐사이트가 형성되어 목적하는 충격인성의 확보가 어려웠다. 비교예 10은 Mn 함량 또한 열위한 예시로, 중심부에 적절한 강도 확보가 어려워, 강도가 저하되었다.Comparative Examples 9 and 10 are examples in which the carbon content exceeds the range proposed in the present invention. For this reason, in Comparative Example 9, martensite, a hard structure, was formed in the surface layer, making it difficult to secure the desired impact toughness. Comparative Example 10 is an example in which the Mn content was also low, and it was difficult to secure appropriate strength in the center, resulting in a decrease in strength.
비교예 11은 Nb 함량이 본 발명에서 제안하는 함량에 미달된 예시이다. 그 결과, 석출물 형성이 용이하지 않았으며, 목적하는 강도를 확보하지 못하였다.Comparative Example 11 is an example in which the Nb content is below the content proposed in the present invention. As a result, it was not easy to form precipitates, and the desired strength could not be secured.
비교예 12는 V 함량이 본 발명의 범위를 초과한 예시이다. 이로 인해 표층부에 베이나이트 조직이 형성되었으며, 그 결과, 저온 충격인성이 열위하였다.Comparative Example 12 is an example in which the V content exceeds the range of the present invention. As a result, a bainite structure was formed in the surface layer, and as a result, low-temperature impact toughness was inferior.
비교예 13은 본 발명에서 제안하는 C 함량에 미달되는 예시이다. 그 결과, 중심부에 베이나이트가 적절히 형성되지 못하였으며, 강도 또한 저하되었다.Comparative Example 13 is an example that falls short of the C content proposed in the present invention. As a result, bainite was not properly formed in the center, and strength also decreased.
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 embodiments are also possible. Therefore, the technical spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.
Claims (9)
미세조직은 표면으로부터 두께 방향으로 1/8 지점까지의 영역인 표층부가 면적%로, 80% 이상의 폴리고날 페라이트를 포함하고, 나머지 영역인 두께 방향으로 1/8 지점으로부터 1/2 지점까지의 영역인 중심부가 면적%로, 50% 이상의 베이나이트 및 잔부 페라이트를 포함하며,
표면으로부터 두께 방향으로 3/8 지점까지의 영역의 공극률과 두께 방향으로 3/8 지점으로부터 5/8 지점까지의 영역의 공극률의 차이가 0.1mm3/g 이하이고,
상기 표층부의 경도 값이 200~220HB인 강판.
By weight percent, carbon (C): 0.10-0.25%, silicon (Si): 0.05-0.50%, manganese (Mn): 1.0-2.0%, aluminum (Al): 0.005-0.1%, 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%, including the balance Fe and inevitable impurities. ,
The microstructure is the surface layer, which is the area from the surface to 1/8 point in the thickness direction, and contains more than 80% polygonal ferrite, and the remaining area is the area from 1/8 point to 1/2 point in the thickness direction. The phosphorus center area is % and contains more than 50% of bainite and residual ferrite,
The difference between the porosity of the area from the surface to the 3/8th point in the thickness direction and the porosity of the area from the 3/8th point to the 5/8th point in the thickness direction is 0.1mm 3 /g or less,
A steel plate with a hardness value of 200 to 220 HB in the surface layer.
상기 표층부는 잔부 조직으로 펄라이트 및 베이나이트 중 1종 이상을 포함하는 강판.
In claim 1,
The surface layer portion is a steel plate containing at least one type of pearlite and bainite as a residual structure.
상기 강판은 직경 5~50nm인 미세 NbC, NbCN, VC, CVN 석출물 중 1종 이상이 1μm2당 10개 이상인 강판.
In claim 1,
The steel sheet contains at least 10 types of fine NbC, NbCN, VC, or CVN precipitates with a diameter of 5 to 50 nm per 1 μm 2 .
상기 강판은 인장강도가 510~690MPa이고, 두께 방향 연신율(ZRA)이 35% 이상이고, -50℃에서 샤르피 충격 흡수 에너지 값이 50J 이상인 강판.
In claim 1,
The steel sheet has a tensile strength of 510 to 690 MPa, a thickness direction elongation (ZRA) of 35% or more, and a Charpy impact absorption energy value of 50 J or more at -50°C.
상기 강판은 상온에서 180° 굽힘시험 시, 표면 크랙 최대 깊이가 1μm 이하인 강판.
In claim 1,
The steel sheet has a maximum surface crack depth of 1 μm or less when subjected to a 180° bending test at room temperature.
상기 강판은 두께가 133~233mm인 강판.
In claim 1,
The steel plate is a steel plate with a thickness of 133 to 233 mm.
상기 1차 재가열된 강 슬라브를 35~65%의 누적 압하율과 1~4/s의 변형속도로 단조하는 단계;
상기 단조된 강 슬라브를 2차 재가열하는 단계;
상기 2차 재가열된 강 슬라브를 900~1100℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계;
상기 열간압연된 강판을 820~900℃의 온도범위로 가열하여 10~40분 유지한 후, 강판 표면 온도 기준으로 700℃까지 0.1~5℃/s의 평균 냉각속도로 1차 냉각하는 단계;
상기 1차 냉각된 강판을 강판 표면 온도 기준으로 상온까지 10℃/s 이상의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 단계; 및
상기 2차 냉각된 강판을 550~700℃의 온도범위로 가열하여 5~60분 유지하는 템퍼링 열처리 단계;를 포함하고,
단조 시, 재결정온도 이하에서의 누적 압하율은 20% 이하인 강판 제조방법.
By weight percent, carbon (C): 0.10-0.25%, silicon (Si): 0.05-0.50%, manganese (Mn): 1.0-2.0%, aluminum (Al): 0.005-0.1%, 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%, including the balance Fe and inevitable impurities. primary reheating of the steel slab;
Forging the first reheated steel slab at a cumulative reduction rate of 35 to 65% and a strain rate of 1 to 4/s;
Secondary reheating of the forged steel slab;
Hot rolling the secondary reheated steel slab at a finish rolling temperature of 900 to 1100°C;
Heating the hot-rolled steel sheet to a temperature range of 820 to 900°C and maintaining it for 10 to 40 minutes, followed by primary cooling at an average cooling rate of 0.1 to 5°C/s to 700°C based on the surface temperature of the steel sheet;
Secondary cooling the primarily cooled steel sheet to room temperature based on the surface temperature of the steel sheet at an average cooling rate of 10°C/s or more; and
A tempering heat treatment step of heating the secondary cooled steel sheet to a temperature range of 550 to 700 ° C and maintaining it for 5 to 60 minutes,
A method of manufacturing a steel plate in which the cumulative reduction rate below the recrystallization temperature during forging is 20% or less.
상기 1차 재가열 단계는 1100~1300℃의 온도범위로 행하고,
상기 2차 재가열 단계는 1000~1200℃의 온도범위에서 행하는 강판 제조방법.
In claim 7,
The first reheating step is performed at a temperature range of 1100 to 1300°C,
A method of manufacturing a steel plate in which the second reheating step is performed in a temperature range of 1000 to 1200°C.
상기 1차 재가열 시, 강 슬라브의 두께는 650~750mm이고,
상기 단조 후, 강 슬라브의 두께는 350~450mm이며,
상기 열간압연 후, 강판의 두께는 133~233mm인 강판 제조방법.In claim 7,
During the first reheating, the thickness of the steel slab is 650 to 750 mm,
After the above forging, the thickness of the steel slab is 350~450mm,
A method of manufacturing a steel sheet where, after the hot rolling, the thickness of the steel sheet is 133 to 233 mm.
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