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KR101290382B1 - 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 - Google Patents

고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101290382B1 KR1020110063243A KR20110063243A KR101290382B1 KR 101290382 B1 KR101290382 B1 KR 101290382B1 KR 1020110063243 A KR1020110063243 A KR 1020110063243A KR 20110063243 A KR20110063243 A KR 20110063243A KR 101290382 B1 KR101290382 B1 KR 101290382B1
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Abstract

내화성이 우수한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.05%, 실리콘(Si) : 0.1~0.5% 망간(Mn) : 0.30~2.00%, 크롬(Cr) : 0.8~2.0%, 바나듐(V) : 0.05~0.5%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03%, 알루미늄(Al) : 0.005~0.10%, 질소(N) : 0.001~0.006%, 니켈(Ni) : 0.01~1.0%, 구리(Cu) : 0.01~0.50%, 텅스텐(W) : 0.01~0.5%, 지르코늄(Zr) : 0.001~0.05%, 마그네슘(Mg) : 0.0005~0.005%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.005% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 25℃ 인장강도 500~650MPa, 600℃ 모재 항복강도 250MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE STRUCTURAL STEEL}
본 발명은 구조용 강재 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내화성이 우수한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
구조용 강재는 건축, 토목, 해양구조물 등 많은 분야에서 적용되고 있다.
일반적으로 구조용 강재는 상온에서는 충분한 강도를 확보할 수 있도록 설계되어 있다. 그러나, 일반적인 구조용 강재는 온도 상승에 따라 강도가 저하되고, 특히 500℃ 이상에서는 현저한 강도저하를 나타낸다.
따라서, 일반 구조용 강재를 구조물에 그대로 이용할 경우, 화재 발생시에 구조물이 도괴되거나 현저히 변형될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하고자, 최근에는 구조용 강재에 내화피복을 하거나, 구조용 강재 자체를 내화강으로 적용하고 있다.
본 발명의 목적은 합금 성분 및 공정조건 제어를 통하여, 내화성이 우수한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.05%, 실리콘(Si) : 0.1~0.5% 망간(Mn) : 0.30~2.00%, 크롬(Cr) : 0.8~2.0%, 바나듐(V) : 0.05~0.5%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03%, 알루미늄(Al) : 0.005~0.10%, 질소(N) : 0.001~0.006%, 니켈(Ni) : 0.01~1.0%, 구리(Cu) : 0.01~0.50%, 텅스텐(W) : 0.01~0.5%, 지르코늄(Zr) : 0.001~0.05%, 마그네슘(Mg) : 0.0005~0.005%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.005% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 800~1000℃에서 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 2℃/sec 이상의 냉각 속도로 450℃ 이하의 온도까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강 슬라브는 중량%로, 몰리브덴(Mo) : 0.01% 미만, 니오븀(Nb) : 0.01% 이하, 보론(B) : 0.0005% 미만 및 인(P) : 0.002% 미만 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고강도 구조용 강재 제조 방법은 상기 냉각된 강재를 400~650℃에서 템퍼링하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.05%, 실리콘(Si) : 0.1~0.5% 망간(Mn) : 0.30~2.00%, 크롬(Cr) : 0.8~2.0%, 바나듐(V) : 0.05~0.5%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03%, 알루미늄(Al) : 0.005~0.10%, 질소(N) : 0.001~0.006%, 니켈(Ni) : 0.01~1.0%, 구리(Cu) : 0.01~0.50%, 텅스텐(W) : 0.01~0.5%, 지르코늄(Zr) : 0.001~0.05%, 마그네슘(Mg) : 0.0005~0.005%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.005% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 25℃ 인장강도 500~650MPa, 600℃ 모재 항복강도 250MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강재는 중량%로, 몰리브덴(Mo) : 0.01% 미만, 니오븀(Nb) : 0.01% 이하, 보론(B) : 0.0005% 미만 및 인(P) : 0.002% 미만 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 내화성이 우수한 고강도 구조용 강재는 합금성분의 조절을 통하여 고온 항복강도가 우수한 장점이 있다.
즉, 본 발명에서는 고온강도 대비 실온강도의 과도한 상승 및 용접 열영향부(HAZ) 재열취화를 조장하는 몰리브덴(Mo), 보론(B), 및 니오븀(Nb)의 첨가를 억제하는 대신, 바나듐(V), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)을 첨가함으로써 실온 인장강도를 증가시키지 않고 고온 항복강도 상승에 기여하며, 용접 열영향부(HAZ)의 재열취화를 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 고강도 구조용 강재는 우수한 내화성을 통하여 건축, 토목, 해양구조물 등 다양한 분야의 각종 건조물 소재로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내화강 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 특징과 이를 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과, 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해진다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위함이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내화성이 우수한 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
고강도 구조용 강재
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.05%, 실리콘(Si) : 0.1~0.5% 망간(Mn) : 0.30~2.00%, 크롬(Cr) : 0.8~2.0%, 바나듐(V) : 0.05~0.5%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03%, 알루미늄(Al) : 0.005~0.10%, 질소(N) : 0.001~0.006%, 니켈(Ni) : 0.01~1.0%, 구리(Cu) : 0.01~0.50%, 텅스텐(W) : 0.01~0.5%, 지르코늄(Zr) : 0.001~0.05%, 마그네슘(Mg) : 0.0005~0.005% 및 칼슘(Ca) : 0.0005~0.005%을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 중량%로, 몰리브덴(Mo) : 0.01% 미만, 니오븀(Nb) : 0.01% 이하, 보론(B) : 0.0005% 미만 및 인(P) : 0.002% 미만 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 합금성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 내화성이 우수한 고강도 구조용 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 소입성 향상에 유효한 원소이다.
상기 탄소는 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.01중량% 미만인 경우 충분한 강도 확보가 어렵다. 반대로, 탄소의 첨가량이 0.05%를 초과하면 대입열용접시 용접 열영향부(HAZ)에서 도상 마르텐사이트(MA) 조직의 생성을 조장하여 용접 열영향부의 저온인성을 심하게 열화시키는 경우가 있고, 화재시 용접 열영향부 입계예 석출하는 탄화물량을 증대시켜 용접 열영향부의 재열취화를 초래하고, 실온인장강도의 과잉상승을 초래하는 등 여러 문제점이 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 탈산제로 작용하며, 또한 고용강화에 의해 강의 강도를 증가시키는데 유리한 원소이다.
상기 실리콘은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.1~0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.1중량% 미만에서는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.5중량%를 초과하는 경우, 대입열용접시 용접 열영향부에 도상 마르텐사이트 상을 조장하여 저온인성을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 소입성 향상에 유효한 원소로서, 고강도화에 유효한 원소이다.
상기 망간은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.30~2.00%중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 0.30중량% 미만인 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 2.0중량%를 초과하는 경우 용접 열영향부 재열취화를 조장하고, 실온 인장강도의 과도한 상승을 초래하는 문제점이 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 실온 인장강도를 상승시키지 않고 고온 항복강도를 상승시키는 효과가 있다. 또한, 용접 열영향부 재열취화를 억제하는 효과가 있다.
상기 크롬은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.8~2.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 0.8중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 2.0중량%를 초과하는 경우, 제강정련 중 용강의 온도 저하를 초래하여 주조성을 악화시키는 문제점이 있다.
바나듐(V)
바나듐(V)은 실온 인장강도를 상승시키지 않고, 탄화물형성에 의한 고온 항복강도를 현저히 향상시키는 역할을 한다.
상기 바나듐은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.05~0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 바나듐의 첨가량이 0.05중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 바나듐의 첨가량이 0.5중량%를 초과하면 용접 열영향부 입계에 석출하는 탄화물이 조대화되고, 재열취화가 발생할 수 있다.
티타늄(Ti)
티타늄(Ti)은 용접 열영향부 재열취화를 현저히 억제하는 역할을 한다.
상기 티타늄은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.005~0.03중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄의 첨가량이 0.005중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄의 첨가량이 0.03중량%를 초과하면 모재의 저온인성이 저하되는 문제점이 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 실리콘(Si)과 함께 탈산제로 작용한다.
상기 알루미늄은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.005~0.10중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.005중량% 미만인 경우 알루미늄 첨가에 따른 탈산 효과 등이 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 첨가량이 0.10중량%를 초과하면 대입열용접시 용접 열영향부에서 도상 마르텐사이트상 생성을 조장하고, 저온인성이 저하되는 문제점이 있다.
질소(N)
질소(N)는 각종 합금원소와 질화물을 형성하고 고온 항복강도 향상에 기여한다.
상기 질소는 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.001~0.006 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 질소의 첨가량이 0.001중량% 미만인 경우 고온 항복강도 향상 등의 효과가 불충분하다. 반대로, 질소의 첨가량이 0.006중량%를 초과하는 경우, 화재시 열영향부 입계에 석출하는 질화물이 조대화되고, 재열취화가 발생될 수 있다.
니켈(Ni)
니켈(Ni)은 소입성 향상에 의한 실온 인장강도 및 고온 항복강도 상승에 유효하다.
상기 니켈은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01~1.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.01중량% 미만인 경우 실온 및 고온 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 니켈의 첨가량이 1.0중량%를 초과하면 대입열용접시 용접 열영향부의 저온 인성을 현저히 저하시키는 문제점이 있다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 소입성 향상에 의한 실온 인장강도 상승 및 석출에 의한 고온 항복강도의 상승에 유효하다.
상기 구리는 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01~0.50중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 첨가량이 0.01중량% 미만인 경우, 그 첨가에 따른 실온 및 고온 강도 향상 효과가 불춘분하다. 반대로, 구리의 첨가량이 0.50중량%를 초과하는 경우, 용접 열영향부의 재열취화가 발생할 수 있다.
텅스텐(W)
텅스텐(W)은 소입성 향상 및 고용강화에 의한 실온 인장강도 및 고온 항복강도 상승에 유효한 원소이다. 또한, 텅스텐은 몰리브덴(Mo)보다 페라이트 또는 베이나이트 중에서 확산속도가 작고, 몰리브덴(Mo)에 비해 용접 열영향부의 구 오스테나이트 입계에서 석출이 늦기 때문에 용접 열영향부의 재열취화 발생이 잘 이루어지지 않는다.
상기 텅스텐은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01~0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 텅스텐의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 텅스텐의 첨가량이 0.5중량%를 초과하는 경우, 과다한 첨가로 인하여 용접 열영향부의 재열취화가 발생할 수 있다.
지르코늄(Zr)
지르코늄(Zr)은 탄화물 및 질화물로 석출하여 고온항복강도에 기여한다.
상기 지르코늄은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.001~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 지르코늄의 첨가량이 0.001중량% 미만이면 고온 항복강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 지르코늄의 첨가량이 0.05중량%를 초과하면 입계에 석출하는 탄화물이 조대화하고 용접 열영향부의 재열취화가 발생할 수 있다.
마그네슘(Mg)
마그네슘(Mg)은 강재 중 유화물 형태를 제어하고, 유화물에 의한 모재 인성저하를 저감하는 효과가 있다.
상기 마그네슘은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.0005~0.005중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 마그네슘의 첨가량이 0.0005중량% 미만인 경우 그 첨가 효과가 불충분하다. 반면, 마그네슘의 첨가량이 0.005중량%를 초과하면 그 첨가 효과가 포하된다.
칼슘(Ca)
칼슘(Ca)은 탈산원소로 유효하다. 또한 강재 중 유화물 형태를 제어하여 모재인성의 저하를 저감하는 효과도 있다.
상기 칼슘은 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.0005~0.005중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 칼슘의 첨가량이 0.0005중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반면, 칼슘의 첨가량이 0.005중량%를 초과하면 그 첨가 효과가 포하된다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 소입성 향상과 질화물 석출에 의해 실온 인장강도 및 고온 항복강도의 증대에 기여한다. 그러나, 몰리브덴이 0.01중량% 이상 첨가되는 경우, 화재시에 탄화물 또는 라베스 상(Laves phase)으로 용접 열영향부의 입계에서 조대 석출하여 재열취화를 발생시킨다.
따라서, 본 발명에서 몰리브덴은 첨가되지 않거나, 첨가되더라도 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01중량% 미만으로 첨가되는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 탄화물 또는 질화물로서 석출하여 고온 항복강도의 향상에 일부 기여하나, 강재 소입성을 증가시켜, 실온 인장강도 향상에 보다 크게 기여한다. 그 결과, 니오븀이 0.01중량%를 초과하면 목표로 하는 실온 인장강도가 과도하게 상승한다.
따라서, 본 발명에서 니오븀은 첨가되지 않거나, 첨가되더라도 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.01중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
보론(B)
보론(B)은 소입성 향상과 질화물 석출에 의한 실온 인장강도 및 고온 항복강도의 증대에 기여한다. 그러나, 보론이 0.0005중량% 이상 첨가되면, 화재시에 조대한 보론 질화물이 용접 열영향부 입계에 쉽게 석출되고, 용접 열영향부의 재열취화가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에서 보론은 첨가되지 않거나, 첨가되더라도 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.0005중량% 미만으로 첨가되는 것이 바람직하다.
인(P)
인(P)은 불순물로서 0.002중량% 이상 첨가되면, 모재의 저온인성을 저하시키고, 화재시 용접 열영향부 재열취화를 현저히 유발한다.
따라서, 본 발명에서 인은 강 중에 포함되지 않거나, 불가피하게 포함되더라도 본 발명에 따른 구조용 강재 전체 중량의 0.002중량% 미만으로 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 상기 합금성분 및 후술하는 공정조건 제어를 통하여, 25℃ 인장강도 500~650MPa, 600℃ 모재 항복강도 250MPa 이상을 가질 수 있어, 우수한 내화성을 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고강도 구조용 강재는 600℃ 용접 열영향부(HAZ) 인장시 단면감소율 30% 이상을 가질 수 있어, 화재시 용접 열영향부 재열취화를 억제 효과가 우수하다.
고강도 구조용 강재 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내화강 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 고강도 구조용 강재 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다. 또한, 도 1을 참조하면, 냉각 단계(S130) 이후, 템퍼링 단계(S140)가 더 포함될 수 있다.
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 본 발명의 성분계를 갖는 강 슬라브를 재가열한다. 재가열 온도(SRT)는 1100 ~ 1300℃가 바람직하다. 재가열 온도가 1100℃ 미만일 경우, 강재의 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제점이 있다. 반면, 가열 온도가 1300℃를 초과하는 경우 결정립 조대화 및 경제성이 문제될 수 있다.
다음으로, 열간압연 단계(S120)에서는 가열된 강재를 800~1000℃에서 열간압연한다. 이 경우, 압연종료온도는 800℃ 이상이 된다. 압연종료온도가 800℃ 미만일 경우, 이상역 압연에 따른 인성 열화 및 항복비가 높아질 수 있다. 한편, 압연이 1000℃를 초과하는 온도에서 실시될 경우 생산성이 저하될 수 있다.
또한, 열간압연은 50% 이상의 압하율로 실시되는 것이 바람직하다. 열간압연시 압하율이 50% 미만일 경우 충분한 실온 인장강도 및 고온 항복강도를 확보하기 어렵다. 한편, 열간압연시 압하율이 80%를 초과하면 성형성이 저하될 수 있다.
다음으로, 냉각 단계(S130)에서는 열간압연이 종료된 강재를 냉각한다.
이때, 냉각은 2℃/sec 이상의 냉각 속도로 450℃의 이하의 온도까지 실시되는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 2℃/sec미만이거나, 냉각종료온도가 450℃를 초과하는 경우, 충분한 베이나이트 조직을 얻기 어렵다. 다만, 냉각 속도가 50℃/sec를 초과하거나, 냉각 종료 온도가 250℃ 미만일 경우, 제조되는 강재의 용접 열영향부 재열취화 가능성이 높은 바, 2~50℃/sec의 냉각 속도로 250~450℃의 온도까지 냉각하는 것이 가장 바람직하다.
상기 과정들(S110 ~ S130)을 통하여 제조된 구조용 강재는 25℃ 인장강도 500~650MPa 및 600℃ 항복강도 250MPa 이상을 나타낼 수 있다.
한편, 제조된 구조용 강재에 대하여 템퍼링(S140)을 실시할 경우, 고온 항복강도를 낮추지 않고 실온인장강도만을 낮추면서 강재의 인성을 개선할 수 있다.
이러한 템퍼링은 400~650℃에서 대략 20분 내지 1시간동안 실시되는 것이 바람직하다. 템퍼링 온도가 400℃ 미만이면 강재 인성 개선 자체가 불충분하다. 반면, 템퍼링 온도가 650℃를 초과하는 경우, 고온 항복강도도 함께 낮춰질 수 있다.
템퍼링 결과, 25℃ 인장강도가 450~640MPa로서, 템퍼링 이전이 비하여 대략 10~50MPa 정도 낮춰졌다. 반면, 템퍼링 후 600℃ 항복강도는 템퍼링 이전과 마찬가지로 250MPa 이상을 나타내었다.
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. 강재 시편의 제조
표 1에 나타낸 조성 및 표 2에 나타낸 공정조건으로 실시예 1~3 및 비교예 1에 따른 강재 시편을 제조하였다.
[표 1](단위 : 중량%)
Figure 112011049463350-pat00001

[표 2]
Figure 112011049463350-pat00002

2. 물성 평가
실시예 1~3 및 비교예 1~2에 따라 제조된 강재 시편의 물성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure 112011049463350-pat00003
표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 3의 경우, 템퍼링 유무에 관계없이 25℃ 인장강도 500~650MPa 및 600℃ 항복강도 250MPa 이상을 나타내었으며, 템퍼링시 고온 항복강도를 거의 낮추지 않고, 실온 인장강도만 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1 ~ 3의 경우, 600℃ 인장시 단면감소율이 모두 30% 이상을 나타내었다.
반면, 크롬, 바나듐, 티타늄의 함량이 실시예 1~3에 편비하여 상대적으로 낮고, 반대로 몰리브덴, 보론 니오븀의 함량이 실시예 1~3에 비하여 상대적으로 높은 비교예 1에 따라 제조된 강재 시편의 경우, 실온 인장강도 대비 고온 항복강도가 매우 낮게 나타나, 고온강도가 좋지 못한 것을 볼 수 있다.
또한, 니오븀이 첨가되고, 공정조건이 본원발명에서 제시한 범위를 벗어난 비교예 2의 경우, 템퍼링 후 고온 항복강도가 250MPa에 미치지 못하였으며, 600℃ 인장시 단면 감소율이 목표치에 도달하지 못하였다.
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.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 템퍼링 단계

Claims (9)

  1. 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.05%, 실리콘(Si) : 0.1~0.5% 망간(Mn) : 0.30~2.00%, 크롬(Cr) : 0.8~2.0%, 바나듐(V) : 0.05~0.5%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03%, 알루미늄(Al) : 0.005~0.10%, 질소(N) : 0.001~0.006%, 니켈(Ni) : 0.01~1.0%, 구리(Cu) : 0.01~0.50%, 텅스텐(W) : 0.01~0.5%, 지르코늄(Zr) : 0.001~0.05%, 마그네슘(Mg) : 0.0005~0.005%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.005% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강재를 800~1000℃에서 열간압연하는 단계; 및
    상기 열간압연된 강재를 2℃/sec 이상의 냉각 속도로 450℃ 이하의 온도까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강 슬라브는
    중량%로, 몰리브덴(Mo) : 0% 초과 내지 0.01% 미만, 니오븀(Nb) : 0% 초과 내지 0.01% 이하, 보론(B) : 0% 초과 내지 0.0005% 미만 및 인(P) : 0% 초과 내지 0.002% 미만 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 재가열 단계는
    1100~1300℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열간압연 단계는
    50~80%의 압하율로 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 단계는
    상기 열간압연된 강재를 2~50℃/sec의 냉각 속도로 250~450℃의 온도까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각된 강재를 400~650℃에서 템퍼링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
  7. 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.05%, 실리콘(Si) : 0.1~0.5% 망간(Mn) : 0.30~2.00%, 크롬(Cr) : 0.8~2.0%, 바나듐(V) : 0.05~0.5%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03%, 알루미늄(Al) : 0.005~0.10%, 질소(N) : 0.001~0.006%, 니켈(Ni) : 0.01~1.0%, 구리(Cu) : 0.01~0.50%, 텅스텐(W) : 0.01~0.5%, 지르코늄(Zr) : 0.001~0.05%, 마그네슘(Mg) : 0.0005~0.005%, 칼슘(Ca) : 0.0005~0.005% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
    25℃ 인장강도 500~650MPa, 600℃ 모재 항복강도 250MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 강재는
    중량%로, 몰리브덴(Mo) : 0% 초과 내지 0.01% 미만, 니오븀(Nb) : 0% 초과 내지 0.01% 이하, 보론(B) : 0% 초과 내지 0.0005% 미만 및 인(P) : 0% 초과 내지 0.002% 미만 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 강재는
    600℃ 용접 열영향부(HAZ) 인장시 단면감소율 30% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 구조용 강재 제조 방법.
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