KR100622888B1

KR100622888B1 - 대입열용접용 강재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100622888B1
Application number: KR1020047004838A
Authority: KR
Inventors: 오이겐지; 이찌미야가쯔유끼; 오까쯔미쯔히로
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: EP1533392A1; KR20040040485A; CN100402688C; CN1561403A; EP1533392B1; WO2004022807A1; EP1533392A4

Abstract

본 발명은, 400kJ/㎝ 를 초과하는 대입열용접의 용접 열영향부에서 우수한 인성이 얻어지는 강재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

구체적으로는, C: 0.03∼0.15질량%, Si: 0.05∼0.25질량%, Mn: 0.5∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하, S: 0.0005∼0.0030질량%, Al: 0.005∼0.1질량%, Ti: 0.004∼0.03질량%, N: 0.0020∼0.0070질량%, Ca: 0.0005∼0.0030질량% 를 함유하고, 또한 Ca, O, S 의 각 함유량은 아래의 (1)식을 만족시켜 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성으로 하는 강판이다.

0.3≤ACR≤0.8 (1)

{여기에서, ACR＝(Ca－(0.18＋130×Ca)×0)/1.25/S 이고,

Ca, O, S 는 각 성분의 함유량(질량%)을 나타냄}

Description

대입열용접용 강재 및 그 제조방법{STEEL PRODUCT FOR HIGH HEAT INPUT WELDING AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 조선, 건축, 토목 등의 각종 구조물에서 사용되는 강재, 특히 용접 입열량(入熱量)이 400kJ/㎝ 을 초과하는 대입열용접(大入熱溶接)에 적합한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

조선, 건축, 토목 등의 분야에서 사용되는 강재는 일반적으로 용접 접합에 의해 원하는 형상의 구조물로 만들어진다. 이들 구조물에서는, 안전성의 관점에서 사용되는 강재의 모재 인성은 물론, 용접부의 인성이 우수할 것이 요구되고 있다. 한편, 이들 구조물이나 선박은 점점 대형화되어, 사용되는 강재의 고강도화·후육화(厚肉化)에 수반하여 용접 시공에는 잠호용접(submerged arc welding), 일렉트로가스 용접 및 일렉트로슬래그 용접 등의 고능률적인 대입열용접이 적용되고 있다. 이 때문에, 대입열용접에 의해 용접 시공하였을 때 용접부의 인성이 우수한 강재가 필요해지고 있다.

그러나, 일반적으로 용접 입열량이 커지면 용접 열영향부의 조직이 조대화되기 때문에 용접 열영향부의 인성은 저하한다고 알려져 있다. 이러한 대입열용접에 의한 인성의 저하에 대하여 지금까지도 많은 대책이 제안되어 왔다.

예를 들어, TiN 의 미세분산에 의한 오스테나이트 입자의 조대화 억제나 페라이트 변태핵으로서의 작용을 이용하는 기술은 이미 실용화되어 있다. 또, Ti 의 산화물을 분산시키는 기술(일본 공개특허공보 소57-51243호)이나 BN 의 페라이트핵 생성능을 조합하는 기술(일본 공개특허공보 소62-170459호)도 개발되어 있다. 그리고, Ca(일본 공개특허공보 소60-204863호)나 REM(일본 공개특허공보 소62-260041호)을 첨가하여 황화물의 형태를 제어함으로써 높은 인성을 얻는 것도 알려져 있다.

그러나, TiN 을 석출시키고 용접부의 조직을 미세화시켜 인성을 개선하는 것을 주체로 이용하는 일본 공개특허공보 소62-170459호, 동 공보 소60-204863호의 종래 기술에서는, TiN 이 용해되는 온도영역으로 가열되는 용접 열영향부에서는 TiN 가 갖는 상기 작용이 없어져, 조직이 고용 Ti 및 고용 N 에 의해 취화(脆化)되어 인성이 현저하게 저하된다는 문제가 있으며, 그 때문에 B 의 첨가에 의해 고용된 N 을 BN 으로서 고정할 필요가 있다. 그러나, B 의 첨가는 TiN 이 고용되는 영역에서는 HAZ 인성 향상에 효과적이지만 TiN 이 고용되지 않는 영역(가열 온도가 약 1350℃ 이하)에서는 N 과 관련되지 않는 고용 B 가 용접 냉각시에 담금질성을 현저하게 높임으로써 용접 열영향부의 조직을 단단한 베이나이트 주체로 하여 인성을 현저하게 저하시키는 문제가 있었다. 그래서 일본 공개특허공보 소62-170459호에서는 B 의 악영향을 없애기 위하여 추가로 Al 첨가량을 저감시키는 대책을 취하고 있으나, Al 량을 0.010% 이상 첨가하지 않으면, 강의 용제시에 충분한 탈산이 가능하지 않아 강 중의 개재물량이 증가하기 때문에 충분한 인성을 얻을 수 없다는 문제가 있었다. 그리고, 일본 공개특허공보 소62-260041호에서는 TiN 이 고용된 영역을 REM 첨가에 의해 REM 의 황·산화물로 미세조직으로 하는 것을 제안하고 있는데, 강의 용제시에 REM 을 충분히 미세분산시키는 것은 매우 곤란하며, 용접 열영향부의 고온으로 가열된 영역에서는 충분한 인성 확보가 곤란하였다. 또, 일본 공개특허공보 소57-51243호의 기술에서는, 통상의 Al 탈산과 달리 Ti 에 의해 탈산하여 Ti 의 산화물 또는 복합산화물을 강 중에 분산시킴으로써 오스테나이트 입자의 성장 억제를 도모하고자 한 것이다. 그 결과, 강 중에는 오스테나이트의 입자 성장을 억제하기 위한 산화물의 분산이 가능한 반면, 산화물을 균일 미세하게 분산시키는 것이 곤란하다는 문제와 TiN 에 비하여 Ti 산화물은 조대하여 샤르피의 흡수에너지를 저하시킨다는 치명적인 문제가 있다. 따라서, 입열량이 400kJ/㎝ 를 초과하는 대입열용접에서는 오스테나이트 입자의 성장을 충분히 억제하는 것은 곤란하며, 용접 열영향부의 높은 인성을 확보하는 것은 곤란하였다.

또, 일본 공개특허공보 소60-204863호에 기재된 Ca 를 첨가하는 기술이나 일본 공개특허공보 소62-260041호에 기재된 REM 을 첨가하는 기술에서는, 300kJ/㎝ 정도까지의 입열량이라면 높은 인성의 확보가 가능하지만, 400kJ/㎝ 을 초과하는 대입열용접에서는 이들 기술에서도 용접 열영향부의 높은 인성을 모재와 동등한 레벨로 확보하는 것은 곤란하였다.

그래서 본 발명은, 종래 기술이 안고 있던 상기 문제점을 해결하여 400kJ/㎝ 을 초과하는 대입열용접을 하여도 모재와 동등한 레벨의 양호한 용접 열영향부 인성을 얻을 수 있는 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(발명의 개시)

발명자들은 각종 검토를 거듭한 결과, 400kJ/㎝ 을 넘는 대입열로 용접한 용접 열영향부의 인성을 향상시키기 위해서는, 황화물의 형태 제어에 필요한 Ca 를 적정하게 함유시키는 것이 중요하다는 것을 알아내었다. 즉, 대입열용접 열영향부의 인성 향상에는, 고온 영역에서의 오스테나이트의 조대화를 억제하고, 그 후의 냉각 과정에서의 페라이트 변태를 촉진시키는데 필요한 페라이트 변태핵을 미세하게 분산시키는 것이 매우 중요하며, 종래 기술에서는 이들 모두가 불충분하였다는 것을 알 수 있다.

그래서 본 발명에서는 강판을 용제할 때의 응고단계에서 CaS 를 정출(晶出)시키도록 하였다. CaS 는 산화물에 비하여 저온에서 정출되기 때문에, 미세하게 분산시키는 것이 가능해진다. 여기서 특히 중요한 것은, Ca, S 의 함유량 및 강 중 용존산소량을 제어함으로써 CaS 의 정출후 고용 S 량을 확보하면, CaS 의 표면 위에 MnS 가 석출되는 것을 알아내었다. MnS 는 그 자체가 페라이트핵 생성능을 가지고 있는 것 외에 그 주위에 Mn 의 희박대를 형성하여 페라이트 변태를 촉진하는 작용을 하고 있다. 또, MnS 위에는 추가로 TiN, AlN 등의 페라이트 생성핵이 석출됨으로써 한층 더 페라이트 변태가 촉진된다는 것도 알아내었다. 이상의 방책을 취함으로써 대입열용접시의 고온하에서도 용해되지 않는 페라이트 변태 생성핵을 미세하게 분산시킬 수 있고, 용접 열영향부의 조직을 미세한 페라이트와 펄라이트의 조직으로 하여 고인성화를 달성할 수 있었다.

본 발명은,

C: 0.03∼0.15 질량%,

Si: 0.05∼0.25 질량%,

Mn: 0.5∼2.0 질량%,

P: 0.03 질량%이하,

S: 0.0005∼0.0030 질량%,

Al: 0.015∼0.1 질량%,

Ti: 0.004∼0.03 질량%,

N: 0.0020∼0.0070 질량%,

Ca: 0.0005∼0.0030 질량%를 함유하고,

또한 Ca, O, S 의 각 함유량은 아래의 (1)식을 만족시켜 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재이다.

0.3≤ACR≤0.8 (1)

{여기에서, ACR＝(Ca－(0.18＋130×Ca)×O)/1.25/S 이고,

Ca, O, S 는 각 성분의 함유량(질량%)을 나타냄}

또 본 발명은, 강 조성이 추가로,

B: 0.0004∼0.0010질량%, V: 0.2질량% 이하, Nb: 0.05질량% 이하, Cu: 1.0질량% 이하, Ni: 1.5질량% 이하, Cr: 0.7질량% 이하, Mo: 0.7질량% 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성이 되는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재이다.

또한, 본 발명은 용강의 조성이

C: 0.03∼0.15 질량%,

Si: 0.05∼0.25 질량%,

Mn: 0.5∼2.0 질량%,

P: 0.03 질량%이하,

S: 0.0005∼0.0030 질량%,

Al: 0.015∼0.1 질량%,

Ti: 0.004∼0.03 질량%,

N: 0.0020∼0.0070 질량%,

Ca: 0.0005∼0.0030 질량%를 함유하고,

또한 Ca, O, S 의 각 함유량은 아래의 (1)식을 만족시켜 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 용강을 연속 주조 또는 조괴(造塊)-분괴(分塊) 공정을 거쳐 강편으로 하며, 이것을 재가열하여 열간압연하거나 또는 상기 열간압연 후에 가속냉각, 직접 담금질(quenching)-뜨임(tempering), 재가열 담금질-뜨임, 재가열 불림(normalizing)-뜨임의 공정으로 제조하는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재의 제조방법이다.

0.3≤ACR≤0.8 (1)

{여기에서, ACR＝(Ca－(0.18＋130×Ca)×O)/1.25/S 이고,

Ca, O, S 는 각 성분의 함유량(질량%)을 나타냄}

또, 본 발명은 용강의 조성이 추가로,

B: 0.0004∼0.0010질량%, V: 0.2질량% 이하, Nb: 0.05질량% 이하, Cu: 1.0질량% 이하, Ni: 1.5질량% 이하, Cr: 0.7질량% 이하, Mo: 0.7질량% 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성이 되는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재의 제조방법이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 각 성분의 한정 이유에 관하여 설명한다.

C: 0.03∼0.15질량%

C 량은 구조용 강으로서 필요한 강도를 얻기 위하여 하한을 0.03질량% 로 하고, 용접 내균열성을 열화시키기 때문에 상한을 0.15질량% 로 한다. 더욱 바람직하게는 0.05∼0.10질량% 가 바람직하다.

Si: 0.05∼0.25질량%

Si 는 제강상 0.05질량% 이상이 필요하고, 0.25질량% 를 초과하면 모재의 인성을 열화시키는 것 외에 대입열용접 열영향부에 섬형상의 마르텐사이트 (Martensite-Austenite) 를 생성시켜 열영향부의 인성을 열화시킨다.

더욱 바람직하게는 0.13∼0.22질량% 가 바람직하다.

Mn: 0.5∼2.0질량%

Mn 은 모재의 강도를 확보하기 위하여 0.5질량% 이상은 필요하며, 2.0질량% 를 초과하면 용접부의 인성을 현저하게 열화시킨다. 더욱 바람직하게는 0.8∼1.6질량% 가 바람직하다.

P: 0.03질량% 이하

P 는 0.03질량% 를 초과하면 용접부의 인성을 열화시킨다. 더욱 바람직하게는 0.01질량% 이하가 바람직하다.

S: 0.0005∼0.0030질량%

S 는 필요한 CaS 및 MnS 를 생성하기 위하여 0.0005질량% 이상 필요하며, 0.0030질량% 를 초과하면 모재의 인성을 열화시킨다. 더욱 바람직하게는 0.0015∼0.0025질량% 가 바람직하다.

Al: 0.015∼0.1질량%

Al 은 강의 탈산에 있어 0.015질량% 이상은 필요하며, 0.1질량% 를 초과하여 함유하면 모재의 인성을 저하시키는 동시에 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 더욱 바람직하게는 0.02∼0.06질량% 가 바람직하다.

Ti: 0.004∼0.03질량%

Ti 는 응고시에 TiN 이 되어 석출되며, 용접 열영향부에서의 오스테나이트의 조대화 억제나 페라이트 변태핵이 되어 고인성화에 기여한다. 0.004질량% 를 만족시키지 않으면 그 효과가 적고, 0.03질량% 를 초과하면 TiN 입자의 조대화에 의해 기대하는 효과를 얻을 수 없게 된다. 더욱 바람직하게는 0.008∼0.02질량% 가 바람직하다.

N: 0.0020∼0.0070질량%

N 은 TiN 의 필요량을 확보하는 면에서 필요한 원소이며, 0.0020질량% 미만에서는 충분한 TiN 량을 얻을 수 없고, 0.0070질량% 를 초과하면 용접 열사이클에 의해 TiN 이 용해되는 영역에서의 고용 N 량의 증가에 의해 인성이 현저하게 저하 된다. 더욱 바람직하게는 0.0030∼0.0055질량% 가 바람직하다.

Ca: 0.0005∼0.0030질량%

Ca 는 S 의 고정에 의한 인성 개선 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는 적어도 0.0005질량% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.0030질량% 를 초과 함유하더라도 효과는 포화된다. 이 때문에, 본 발명에서는 0.0005질량% 내지 0.0030질량% 의 범위에 한정된다. 더욱 바람직하게는 0.0010∼0.0020질량% 가 바람직하다.

O: 0.0045질량% 이하

O 는 0.0045질량% 를 초과하면 개재물량이 증가하여 강의 청정도가 나빠지므로 인성을 저하시킨다.

0.3≤ACR≤0.8 (여기에서, ACR＝(Ca－(0.18＋130×Ca)×0)/1.25/S, 또, Ca, O, S: 각 원소의 함유량(질량%))

Ca 및 S 는 0.3≤ACR≤0.8 의 관계를 만족하도록 함유시킬 필요가 있다. 도 1 에는 본 발명 강의 기본조성에 Ca 를 다양하게 첨가하여 2 종류의 입열조건을 모의한 재현 열사이클 시험 결과를 나타낸다. 800-500℃ 의 냉각시간이 153초 또는 270초 어느 경우에도 0.3≤ACR≤0.8 에서 현격히 인성이 향상된다는 것을 알 수 있다(vTrs 로 약 30℃ 향상). 0.3≤ACR≤0.8 의 범위에서는 도 2 의 현미경 사진으로 나타낸 바와 같이 CaS 상에 MnS 가 석출된 복합 황화물의 형태 또는 추가로 TiN 이 석출된 것이 된다.

ACR 의 값이 0.3 을 만족시키지 않으면 CaS 가 정출되지 않기 때문에 S 는 MnS 단독인 형태로 석출된다. 이 MnS 는 강판제조시의 압연으로 신장되어 모재의 인성 저하를 야기하는 동시에, 본 발명에서 주안으로 하는 용접 열영향부에서 MnS 가 용융되기 때문에 미세분산이 달성되지 않는다. 한편, ACR 의 값이 0.8 을 초과하면 S 가 거의 Ca 에 의해 고정되어 페라이트 생성핵으로서 작용하는 MnS 가 CaS 위에 석출되지 않기 때문에 충분한 기능이 발휘되지 않는다. 도 3 에 ACR 과 석출되는 황산물의 관계를 모식도로 나타낸다. 또, 본 발명 강에서의 ACR 의 적정 범위에서는 CaS 와 MnS 의 복합 황화물 및 TiN 이 동시 석출된 것이 평균 입경 0.1∼5㎛ 의 크기에서 5×10²∼1×10⁴개/㎟ 존재함으로써 용접 열영향부에서의 페라이트-펄라이트 변태가 촉진되어, 조직 미세화에 의한 용접 열영향부의 고인성화를 달성할 수 있다.

본 발명에서는, 모재의 강도 향상 기능이 있는 B, V, Nb, Cu, Ni, Cr, Mo 에서 선택되는 적어도 1 종 또는 2 종 이상을 함유시킬 수 있다.

B: 0.0004∼0.0010질량%

B 는 강판을 제조할 때 담금질성(硬化能; hardenability)을 높이는 효과가 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.0004질량% 이상 필요한데, 0.0010질량% 를 초과하여 첨가하면 담금질성이 증가하여 용접 열영향부의 인성이 열화된다.

V: 0.2질량% 이하

V 는 모재의 강도·인성의 향상으로서 작용하는데, 그 효과는 0.01질량% 이상 첨가하여 얻어진다. 0.2질량% 를 초과하면 오히려 인성의 저하를 초래한다.

Nb: 0.05질량% 이하

Nb 는 모재의 강도, 인성 및 이음매의 강도를 확보하는데 효과적인 원소이지만, 그 효과는 0.007질량% 이상 첨가하여 얻어진다. 0.05질량% 를 초과하여 함유하면 용접 열영향부의 인성이 열화된다.

Ni: 1.5질량% 이하

Ni 는 모재의 고인성을 유지하면서 강도를 상승시키는데, 그 효과는 0.10질량% 이상 첨가하여 얻어진다. 1.5질량% 를 초과해도 효과가 포화되므로 이 함유량을 상한으로 하였다.

Cu: 1.0질량% 이하

Cu 는 Ni 와 동일한 작용을 하고 있는데, 그 효과는 0.10질량% 이상 첨가하여 얻어진다. 1.0질량% 를 초과하면 열간 취성이 생겨 강판의 표면성상을 열화시킨다.

Cr: 0.7질량% 이하

Cr 은 모재의 고강도화에 효과적인 원소인데, 그 효과는 0.05질량% 이상 첨가하여 얻어진다. 다량으로 첨가하면 인성에 악영향을 미치기 때문에 상한을 0.7질량% 로 한다.

Mo: 0.7질량% 이하

Mo 는 모재의 고강도화에 효과적인 원소인데, 그 효과는 0.05질량% 이상 첨가하여 얻어진다. 다량으로 첨가하면 인성에 악영향을 미치기 때문에 상한을 0.7질량% 로 한다.

상기 서술한 바와 같이 본 발명에서는, 특히 Ca, S 를 한정된 범위로 조정하여 함유시킴으로써 대입열용접에서의 용접 열영향부의 인성이 우수한 강재를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명의 강재는, 예를 들어 이하와 같은 방법으로 제조된다. 먼저 용선(molten steel)을 전로에서 정련하여 강으로 만든 후, RH 탈가스를 행하여 연속 주조 또는 조괴-분괴 공정을 거쳐 강편으로 한다. 이것을 1250℃ 이하의 온도로 재가열하고, 열간압연으로 가열 온도로부터 650℃의 온도영역에서 소정의 판두께로 압연한 후, 공랭 또는 1∼40℃/s 의 냉각속도로 가속냉각하여 200℃∼600℃에서 냉각정지시키고, 그 후 공랭하거나 또는 상기 열간압연 후에 650℃ 이상의 온도영역으로부터 직접 담금질하여 500℃±150℃에서 뜨임하는 방법. 850℃에서 950℃까지의 온도영역으로 재가열 담금질하고, 500℃±150℃에서 뜨임, 1000℃ 이하의 온도로 재가열 불림, 650℃ 이하로 뜨임 등의 공정으로 제조할 수 있다. 또, 탠덤 로울러(tandem roller)에 의한 열간압연에서도 통상 사용되는 제조조건으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 강판 치수는 판두께 6㎜ 이상의 두꺼운 강판 또는 열간압연 강판이다.

또한, 본 발명의 강판에 적용되는 용접방법에 특별히 제한은 없으며, 아크 용접, 잠호용접, 일렉트로슬래그 용접, 일렉트로가스 용접, 기타 열원의 용접방법도 적용할 수 있다.

실시예 1

다음으로 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다.

100㎏ 의 고주파용해로에서 표 1 및 표 2 에 나타내는 조성의 강을 용제하여 두께 100㎜ 의 슬래그로 하였다. 이 슬래그를 1150℃ 로 1시간 가열한 후, 930℃ 이상의 온도영역에서 전체 압하량의 50% 를 압연한 후, 900℃ 내지 700℃의 온도영역에서 20㎜ 두께의 강판을 만들어 10℃/s 의 냉각속도로 가속 냉각하였다.

이들 강판으로부터 용접 열사이클후의 특성을 측정하기 위해, 폭 80㎜×길이 80㎜×두께 15㎜의 시험편을 채취하여 1400℃ 로 가열한 후 800∼500℃의 냉각속도를 1℃/s (일렉트로가스 용접에서의 입열량 450kJ/㎝ 의 용접 열영향부에 상당) 로 한 용접 열사이클을 부여하고, 용접 열영향부의 인성을 2㎜V 노치 샤르피 시험으로 평가하였다. 표 3 에, 얻은 용접 열영향부의 인성을 모재의 강도·인성과 함께 나타낸다. 또, 모재의 강도는 압연재의 압연방향으로부터 판두께 1/2t부에서 JISZ2201 시험편을 각 2 개 채취하고 JISZ2241 에 준거해서 시험하여 그 평균값을 구하였다. 인성은 압연재의 압연 방향과 직각 방향으로 JISZ2201 의 V 노치 시험편을 1/2t 의 위치에서 각 3 개 채취하고, JISZ2242 에 준거해서 취성-연성 파면 천이 온도(vTrs)를 측정하였다. 또한, 모재와 용접 열영향부의 인성(파면 천이 온도)은 vTrs 가 -40℃ 이하를 양호하다고 판정하였다.

표 3 으로부터, 발명예에서는 모두 vTrs≤-40℃ 의 양호한 용접 열영향부 인성이 얻어졌다. 이것에 대하여, 비교예에서는 용접 열영향부의 인성이 뒤떨어지고 그 중에는 모재의 인성도 뒤떨어지는 것이 있었다. 이들 비교예는 (Ca－(0.18＋130×Ca)×0)/1.25/S 의 값, Ca, Ti, C, Mn, Si, S, N, Cu, Cr, Mo, V, B 등의 각 성분 함유량 중 어느 하나가 본 발명 범위를 벗어난 것이었다. 발명예의 강 16 과 비교예 23 의 강에 관하여 열간압연으로 판두께 60㎜t 인 강판을 제작하고 일렉트로가스 용접 450kJ/㎝ 의 입열로 용접 이음매를 만들어 판두께 1/4t 부의 대표적인 용접 열영향부의 마이크로 조직을 관찰하였다. 도 4 에 발명예의 강 16, 도 5 에 비교예 23 의 강의 마이크로 사진을 나타낸다. 도 5 의 비교강 23 에서는 용접 열영향부의 조립화가 현저한데 비하여, 도 4 의 본 발명강 16 은 용접 열영향부의 마이크로 조직을 모재와 동등할 때까지 미세화할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 결과, 본 발명강 16 에서는 대입열용접 열영향부의 인성이 모재와 동등 레벨이라는 것을 알았다.

실시예 2

본 발명강의 강 2 에 관하여 판두께 50㎜ 의 강판을 열간압연으로 제작하고 입열 700kJ/㎝ 의 일렉트로슬래그 용접 이음매를 만들어 용접 열영향부의 인성을 평가하였다. 강판의 화학조성, 용접조건, 모재 및 용접 열영향부의 기계적 특성을 표 4 에 나타낸다. 기계적 시험에서는 용접 열영향부의 본드(fusion line)에서 1㎜ 와 3㎜ 용접금속에서 떨어진 위치에 노치가 오도록 시험편을 채취하여 vTrs 를 구하였다. 어느 위치에서도 표 3 의 실시예의 재현 열사이클로 얻어진 인성과 거의 동등하여 모재 수준의 우수한 특성이 얻어졌다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 400kJ/㎝ 을 초과하는 대입열용접을 하여도 우수한 용접 열영향부 인성을 갖는 강재가 얻어진다. 따라서, 본 발명은 잠호용접, 일렉트로가스 용접, 일렉트로슬래그 용접 등의 대입열용량에 의해 시공되는 대형 구조물의 품질 향상에 기여하는 바가 크다. 당연히 400kJ/㎝ 이하의 입열 범위에서도 우수한 용접 열영향부 인성을 갖는다.

Claims

C: 0.03∼0.15질량%,

Si: 0.05∼0.25질량%,

Mn: 1.40∼2.0질량%,

P: 0.03질량% 이하,

S: 0.0005∼0.0030질량%,

Al: 0.015∼0.1질량%,

Ti: 0.004∼0.03질량%,

N: 0.0020∼0.0070질량%,

Ca: 0.0005∼0.0030질량% 를 함유하고,

또한 Ca, O, S 의 각 함유량은 아래의 (1)식을 만족시켜 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재.

0.3≤ACR≤0.8 (1)

{여기에서, ACR＝(Ca－(0.18＋130×Ca)×0)/1.25/S 이고,

Ca, O, S 는 각 성분의 함유량(질량%)을 나타냄}
제 1 항에 있어서, 강 조성이 추가로,

B: 0.0004∼0.0010질량%, V: 0.2질량% 이하, Nb: 0.018질량% 이하, Cu: 1.0질량% 이하, Ni: 1.5질량% 이하, Cr: 0.7질량% 이하, Mo: 0.7질량% 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성이 되는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재.
C: 0.03∼0.15질량%,

Si: 0.05∼0.25질량%,

Mn: 1.40∼2.0질량%,

P: 0.03질량% 이하,

S: 0.0005∼0.0030질량%,

Al: 0.015∼0.1질량%,

Ti: 0.004∼0.03질량%,

N: 0.0020∼0.0070질량%,

Ca: 0.0005∼0.0030질량% 를 함유하고,

또한 Ca, O, S 의 각 함유량은 아래의 (1)식을 만족시켜 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 용강을 연속 주조 또는 조괴-분괴 공정을 거쳐 강편으로 하며, 이것을 재가열하여 열간압연하거나 또는 상기 열간압연 후에 가속냉각, 직접 담금질 뜨임, 재가열 담금질-뜨임, 재가열 불림-뜨임의 공정으로 제조하는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재의 제조방법.

0.3≤ACR≤0.8 (1)

{여기에서, ACR＝(Ca－(0.18＋130×Ca)×0)/1.25/S 이고

Ca, O, S 는 각 성분의 함유량(질량%)을 나타냄}
제 3 항에 있어서, 용강의 조성이 추가로,

B: 0.0004∼0.0010질량%, V: 0.2질량% 이하, Nb: 0.018질량% 이하, Cu: 1.0질량% 이하, Ni: 1.5질량% 이하, Cr: 0.7질량% 이하, Mo: 0.7질량% 이하에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성이 되는 것을 특징으로 하는 대입열용접용 강재의 제조방법.