KR101185198B1

KR101185198B1 - 재가열 균열 저항성 및 고온강도가 우수한 내열강 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101185198B1
Application number: KR1020100105541A
Authority: KR
Inventors: 문준오; 김성주
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-09-21
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: KR20120044122A

Abstract

재가열균열 저항성 및 고온강도가 우수한 2.25Cr-1Mo 기반의 내열강 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 내열강은 중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

재가열 균열 저항성 및 고온강도가 우수한 내열강 및 그 제조 방법{HEAT RESISTANT STEEL WITH EXCELLENT REHEATING CRACKING RESISTANCE AND HIGH TEMPERATURE STRENGTH AND METHOD OF MANUFACTURING THE HEAT RESISTANT STEEL}

본 발명은 원자로나 화력발전소의 보일러 튜브 등의 소재로 사용되는 내열강 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재가열 균열에 대한 저항성이 우수하고, 아울러 500℃ 이상에서의 고온 강도가 우수한 내열강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

원자로나 화력발전소의 보일러 튜브 등의 용도로 사용되는 내열강은 장기간 500℃ 이상의 고온에서 사용되는 특성상, 고온강도가 요구되며, 또한 재가열 균열에 대한 저항성이 요구된다.

이러한, 내열강은 주로 열연공정에 의하여 제조된다.

열연공정은 일반적으로 슬라브(slab)의 각 성분 및 석출물을 재고용시키는 재가열(reheating) 공정, 고온에서 최종 두께로 압연하는 열간압연(hot-rolling) 및 냉각/권취(colling/coiling) 단계로 구성된다.

본 발명의 목적은 재가열시 결정립계에 석출되는 Cr-탄화물의 생성을 억제하고, 아울러 황(S)의 결정립계 편석을 방지함으로써 재가열 균열을 발생시키는 요인을 제거하여, 고온강도 및 재가열 균열에 대한 저항성을 확보할 수 있는 내열강을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 니오븀(Nb) 등의 합금 성분의 조절 및 열연공정 조건 제어를 통하여 상기와 같은 Cr-탄화물의 생성 억제 및 황(S)의 결정립계 편석 방지를 통하여 고온강도 및 재가열 균열 저항성을 확보할 수 있는 내열강 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 내열강은 중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 내열강 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 강재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800~900℃로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 CT(Coiling Temperature) : 550~650℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내열강 제조 방법은 2.25C-1Mo 기반의 내열강을 제조함에 있어, 석출물 형성원소인 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 등의 탄질화 석출물 형성원소를 다량 첨가함으로써 열간압연후 냉각 과정에서 (Ti, Nb, V)(C, N)의 석출을 유도할 수 있다. 또한 강력한 탄질화물 형성원소인 지르코늄(Zr)을 첨가함으로써 ZrN를 형성을 유도할 수 있다. 따라서, 이러한 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr)의 첨가에 따라서, 소재의 용접후 재가열시 발생하는 Cr-탄화물 석출을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 내열강은 칼슘을 첨가함으로써 강 중의 황(S)의 함량 및 MnS 함량을 낮추어 황의 결정립계 편석을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 내열강은 Cr-탄화물 석출 억제 및 황의 결정립계 편석 방지를 통하여, 우수한 고온강도 및 재가열 균열 저항성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열강 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 열연 시편의 온도에 따른 석출물 계산 결과를 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재가열 균열 저항성 및 고온강도가 우수한 내열강 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

내열강

본 발명에서는 2.25Cr-1Mo강 기반의 내열강에 있어, 재가열시 결정립계에 석출되어 재가열 균열을 발생시키는 Cr23C6, Cr7C3 등의 Cr-탄화물의 생성을 억제하고, 칼슘을 첨가하여 강중의 황의 함량 및 MnS 함량을 낮추어 황의 결정립계 편석을 방지하여, 최종적으로는 고온강도 및 재가열 균열에 대한 저항성을 확보하는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 내열강은 중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15% 및 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03%을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 내열강은 중량%로, 인(P) : 0.018% 이하, 황(S) : 0.003% 이하 및 질소(N) : 0.008% 이하를 포함할 수 있다.

상기의 합금 성분들 외에 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 내열강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.

상기 탄소는 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.13 ~ 0.17 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.13 중량% 미만일 경우 충분한 강도를 확보할 수 없다. 한편, 탄소의 함량이 0.17 중량%를 초과할 경우 용접성 및 인성이 저하되는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

실리콘은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 하며, 강도 확보에 기여한다.

상기 실리콘은 고유의 탈산 효과 및 표면 품질 등을 고려할 때 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.1 ~ 0.3 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우 강의 용접성을 저해할 수 있으며, 열간압연 시에 적 스케일(red scales)을 생성시킴으로써 표면 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도 확보에 효과적인 원소이다. 또한 망간은 오스테나이트 안정화 원소로서, 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트 결정립 미세화에 기여한다.

상기 망간은 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.5 ~ 1.0 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 내열강에서 망간의 첨가량이 0.5 중량% 미만일 경우 고용강화 효과가 미미하다. 반대로 망간의 첨가량이 1.0 중량%를 초과하면 용접성을 크게 저하시키며, MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

그러나, 인은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 되므로, 상기 인(P)은 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.018 중량% 이하의 범위 내에서 제한적으로 첨가되는 것이 바람직하다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.

따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)

본 발명에서 크롬(Cr)과 니켈(Mo)은 각각 경화능 향상을 위하여 첨가되며, 2.25Cr-1Mo 기반의 내열강 보증을 위하여 Cr : 2.25±0.05 중량%, Mo : 1.0±0.05 중량%로 첨가된다.

이러한 크롬과 몰리브덴이 상기 함량에 미치지 못할 경우, 경화능 효과가 불충분하며, 상기 함량을 초과할 경우, 2.25Cr-1Mo 기반의 내열강을 보증하지 못할 뿐만 아니라, 인성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 석출물 형성원소로서 강의 강도에 가장 큰 영향을 주는 원소 중 하나이며, 강 중에 탄질화물을 석출하거나 Fe 내 고용강화를 통하여 강의 강도를 향상시키는 원소이다. 특히, 니오븀계 석출물들은 슬라브 재가열시 1150℃ 이상의 가열로에서 고용된 후 열간압연 중 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다.

상기 니오븀은 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.05 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 탄소(C) 및 망간(Mn) 함량이 낮은 것을 고려할 때, 충분한 강도를 확보하기 어렵다. 반대로, 니오븀의 함량이 0.15 중량%를 초과할 경우 과다한 석출로 인하여 연주성, 압연성 및 연신율을 저하시킬 수 있다.

티타늄(Ti)

본 발명에서 티타늄(Ti)은 니오븀(Nb), 바나듐(V)과 함께 석출물 형성원소로서, 슬라브 재가열시 TiN을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여 강도를 증대시키는 역할을 한다. 특히, TiN 석출물은 높은 용해온도로 인하여 고온에서 쉽게 용해되지 않으며, 이로 인해 용접 열영향부(HAZ)에서 결정립을 미세화시키는 역할을 한다.

상기 티타늄은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.15 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄의 함량이 0.05 중량% 미만이면 상기의 티타늄 첨가 효과가 미미하고, 티타늄의 함량이 0.15 중량%를 초과하면 TiN석출물이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되고, 내열강의 표면 결함을 유발시킬 수 있다.

바나듐(V)

바나듐(V)은 저온에서 석출물 형성을 통해 강도 향상에 기여한다.

상기 바나듐은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 바나듐은 0.05 중량% 이상 첨가될 때, 그 효과를 충분히 발휘한다. 반면, 바나듐을 0.15 중량%를 초과하여 첨가할 경우 제조 비용 상승과 함께, 저온에서의 과다한 석출에 의하여 권취시 문제를 발생시킬 수 있다.

칼슘(Ca)

칼슘은 CaS를 형성시켜 강중의 황의 함량을 낮추고, 아울러 MnS 편석을 감소시켜 강의 청정도를 향상시키고, 특히 황의 결정립계 편석을 감소시켜 재가열 균열에 대한 저항성을 증가시키는 역할을 한다.

상기 칼슘은 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.001 ~ 0.004 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 칼슘의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우, [Ca]/[S] ≥ 1.5를 만족시키기 위하여 황의 함량이 극소가 되도록 제어하여야 하는 문제점이 있다. 반대로 칼슘의 함량이 0.004 중량%를 초과할 경우 CaO와 같은 개재물을 형성시키는 문제점이 있다.

지르코늄(Zr)

지르코늄(Zr)은 강력한 탄질화물을 형성하여 강의 재가열균열 저항성을 향상시키며, 가공성 향상에 기여한다.

상기 지르코늄은 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.01 ~ 0.03 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 지르코늄의 함량이 0.01 중량% 미만이면 지르코늄계 탄질화물 형성 효과가 불충분하다. 또한, 지르코늄의 함량이 0.03 중량%를 초과하면 강의 제조 비용이 크게 증가할 수 있다.

질소(N)

질소(N)는 니오븀(Nb) 등과 결합하여 탄질화물을 형성함으로써 결정립을 미세화하는데 기여한다.

다만, 질소의 함량이 본 발명에 따른 내열강 전체 중량의 0.008 중량%를 초과하는 경우, 고용 질소가 증가하여 강의 충격 특성 및 연신율을 저하시키며, 용접부 인성을 크게 저해되는 문제점이 있다. 따라서, 질소의 함량은 0.008 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내열강은 [Ca]/[S] ≥ 1.5 (여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)를 만족하는 범위에서 칼슘(Ca) 및 황(S)을 포함하는 것이 바람직하다.

황(S)의 함량 대비, 칼슘(Ca)의 함량 비율이 1.5 미만일 경우, 상대적으로 황의 함량이 높은 것이므로, CaS 형성에도 불구하고 황의 결정립계 편석 감소 효과가 저해되는 문제점이 있다.

내열강 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열강 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명에 따른 내열강 제조 방법은 열간압연 단계(S110) 및 냉각/권취 단계(S120)를 포함한다. 또한, 본 발명은 열간압연 단계(S110) 이전에 슬라브 재가열 단계(S105)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 내열강 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다. 이때, 슬라브 강재에는 중량%로, 인(P) : 0.018% 이하, 황(S) : 0.003% 이하 및 질소(N) : 0.008% 이하가 포함되어 있을 수 있다.

이때, 상기 슬라브 강재는 [Ca]/[S] ≥ 1.5 (여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)를 만족하는 범위에서 황(S) 및 칼슘(Ca)을 포함할 수 있다.

슬라브 강재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.

슬라브 재가열

본 발명에 따른 내열강 제조 방법에서 슬라브 재가열 단계(S105)가 포함될 경우, 슬라브 재가열 단계(S105)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 강재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1200~1250℃로 재가열한다.

슬라브 강재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다.

슬라브 강재의 재가열 온도(SRT)는 1200~1250℃인 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200℃ 미만이면 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하고, 니오븀(Nb) 등의 석출물 용해가 충분치 이루어지지 않는 문제점이 있다. 반대로 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 미세 조직의 페라이트가 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 내열강 제조 비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S110)에서는 슬라브 강재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800~900℃로 마무리 압연한다. 슬라브 재가열 단계(S105)를 포함하는 경우, 압연 대상은 재가열된 슬라브 강재가 된다.

열간압연 단계(S110)에서 마무리 압연 온도(FDT)는 800~900℃인 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도(FDT)가 900℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태후 페라이트 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않으며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다. 또한, 마무리 온도가 800℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.

냉각/권취

냉각/권취 단계(S120)에서는 열간압연된 강재를 CT(Coiling Temperature) : 650~550℃까지 냉각하여 권취한다.

본 발명에서 냉각 과정은 압연된 강재를 수냉 등의 방식을 통하여 650~550℃까지 냉각함으로써, 결정립 성장을 억제하여 미세한 페라이트 결정립을 가지는 기지 조직과 함께 펄라이트 조직을 형성시킨다. 냉각 속도는 대략 1~100℃/sec 정도가 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 권취 온도(CT)는 550~650℃인 것이 바람직하다. 권취 온도(CT)가 650℃를 초과할 경우, 강도가 불충분하며, 반대로, 권취 온도(CT)가 550℃ 미만일 경우 인성 확보가 어려운 문제점이 있다 .

상기 과정을 통하여 제조되는 내열강은 페라이트와 펄라이트 복합조직을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 내열강은 500 ~ 600℃에서의 고온 인장강도(TS)가 대략 540 MPa 이상의 고강도를 가질 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 고온강도 및 재가열균열 저항성이 우수한 내열강의 특성은 합금성분 및 열연공정 제어, 특히, 합금성분 측면에서 일반적인 내열강과 달리, 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 지르코늄(Zr) 등의 석출물 원소의 다량 첨가를 통하여 (Ti, Nb, V)(C, N) 및 ZrN 석출을 유도함으로써 용접 후 재가열시 발생하는 Cr-탄화물 생성을 억제하고, 또한 칼슘(Ca) 첨가에 의하여 황(S)의 결정립계 편석을 방지함으로써 얻어질 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 열연 시편의 제조

표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 및 비교예 1에 열연시편을 제조하였다.

실시예 1 및 비교예 1에 따른 열연시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열로에서의 60분 이상 가열, 7pass 압연, ROT(Run Out Table) 공정을 통한 냉각(수냉) 등의 열연공정을 모사하고, 권취로에 장입하였다.

실시예 1 및 비교예 1에서 질소(N)의 함량은 60ppm 이었다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2]

2. 기계적 특성 평가

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 열연 시편의 재질을 평가하기 위하여 500℃ 및 600℃에서 고온 인장 시험을 실시하였다.

표 2를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 열연 시편의 경우 500℃ 및 600℃ 모두에서 인장강도(TS)가 대략 540 MPa 이상으로서, 비교예 1에 따라 제조된 열연 시편보다 기계적 강도가 더 우수함을 알 수 있다.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 열연 시편의 온도에 따른 석출물 계산 결과를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 열연 시편의 경우, 다량의 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)과 더불어 지르코늄 (Zr)을 함유함으로써, 대략 1500℃에서부터 Ti(C, N)이 석출되기 시작하며, 온도가 낮아짐에 따라 Ti(C, N) → (Nb, Ti)(C, N) → (Nb, Ti, V)(C, N)의 순으로 석출물을 생성하며, 700℃ 정도의 온도에서 석출물 형성이 마무리되는 것을 볼 수 있으며, 이와 더불어 강력한 탄질화물 생성 원소인 Zr의 추가적인 첨가에 따라 고온에서 ZrN가 TiN와 더불어 생성될 수 있다.

이러한 석출물의 형성은 용접 후 재가열시 발생하는 Cr-탄화물의 석출량을현저히 감소시키며, 이를 통하여 고온강도 상승 및 재가열균열 저항성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 대략 700℃ 이하의 온도에서는 안정된 석출물의 분포를 나타내고 있으며, 이는 본 발명에 따른 내열강이 대략 500℃ 정도의 온도에서 강이 물성 변화없이 안정화될 수 있음을 의미한다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

S105 : 슬라브 재가열 단계
S110 : 열간압연 단계
S120 : 냉각/권취 단계

Claims

중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 강재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 800~900℃로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및
상기 열간압연된 강재를 CT(Coiling Temperature) : 550~650℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 열간압연 단계 이전에, 슬라브 강재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1200~1250℃로 재가열하는 슬라브 재가열 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬라브 강재는
중량%로, 인(P) : 0% 초과 내지 0.018%이하, 황(S) : 0% 초과 내지 0.003% 이하 및 질소(N) : 0% 초과 내지 0.008%이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 슬라브 강재는
[Ca]/[S] ≥ 1.5 (여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)를 만족하는 범위에서 칼슘(Ca) 및 황(S)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강 제조 방법.
중량%로, 탄소(C) : 0.13~0.17%, 실리콘(Si) : 0.1~0.3%, 망간(Mn) : 0.5~1.0%, 크롬(Cr) : 2.20~2.30%, 몰리브덴(Mo) : 0.95~1.05%, 니오븀(Nb) : 0.05~0.15%, 티타늄(Ti) : 0.05~0.15%, 바나듐(V) : 0.05~0.15%, 칼슘(Ca) : 0.001 ~ 0.004%, 지르코늄(Zr) : 0.01~0.03% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열강.
제5항에 있어서,
상기 내열강은
중량%로, 인(P) : 0% 초과 내지 0.018%이하, 황(S) : 0% 초과 내지 0.003% 이하 및 질소(N) : 0% 초과 내지 0.008%이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강.
제6항에 있어서,
상기 내열강은
[Ca]/[S] ≥ 1.5 (여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)를 만족하는 범위에서 칼슘(Ca) 및 황(S)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강.