KR101664635B1

KR101664635B1 - 고장력 열연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101664635B1
Application number: KR1020147018457A
Authority: KR
Inventors: 히로시 나카타; 도모아키 시바타; 지카라 가미
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2016-10-10
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: US20140352852A1; EP2799575A1; KR20140099321A; EP2799575B1; CN104011245A; EP2799575A4; CN104011245B; IN2014KN01252A; JPWO2013099192A1; WO2013099192A1; WO2013099192A8; JP5812115B2

Abstract

본 발명의 목적은, 강관으로서 굽힘 변형을 받았을 때에 국부 좌굴을 발생시키지 않고, 관 성형 후의 변형 특성이 우수하며, 라인 파이프용, 나아가서는 유정관용으로서 바람직한 고장력 열연 강판을 제공하는 것이다. 본 발명의 구성은, 질량％ 로, C : 0.04 ∼ 0.08 ％, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.8 ∼ 2.2 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.006 ％ 이하, Al : 0.1 ％ 이하, N : 0.008 ％ 이하, Cr : 0.05 ∼ 0.8 ％ 를 함유하고, 또한 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.001 ∼ 0.12 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.04 ％ 를 조정하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성이며, 표층이 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로 하고, 또한 합계의 체적률로 10 ％ 이하의 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 제 3 상으로서 함유하는 조직을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

고장력 열연 강판 및 그 제조 방법{HOT ROLLED HIGH TENSILE STRENGTH STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 원유, 천연 가스 등을 수송하는 수송관 (라인 파이프) 용, 혹은 유정관용으로서, 고강도, 고인성이 요구되는 용접 강관, 그 중에서도 고강도 전봉 (電縫) 강관, 고강도 스파이럴 강관용 소재로서 바람직한 고장력 열연 강판 및 그 제조 방법에 관련되고, 특히 관 성형 (조관 (造管)) 된 후의 변형 특성이 향상된 것에 관한 것이다.

또한, 여기서 말하는 「고장력 열연 강판」 이란, API5L-X65 급 이상 X80 급 이하의 고강도를 갖는 열연 강판을 말하는 것으로 한다.

최근, 석유 위기 이후의 원유의 고등 (高騰) 이나, 에너지 공급원의 다양화의 요구 등에서, 극한냉지에서의 석유, 천연 가스의 채굴 및 파이프라인의 부설이 활발하게 이루어지게 되어 있다. 또한, 파이프라인에 있어서는, 천연 가스나 오일의 수송 효율 향상을 위해, 태경 (太徑) 으로 고압 조업을 실시하는 경향이 되고 있다. 파이프라인의 고압 조업에 견디기 위해, 수송관 (라인 파이프) 은 후육의 강관으로 할 필요가 있어, UOE 강관과 같은 후강판을 소재로 하는 강관이 사용되며, 또한 API5L 규격의 X80 급과 같은 고강도 그레이드의 강관이 사용되게 되어 있다. 그러나, 최근에는 파이프라인의 시공 비용의 추가적인 저감이라는 강한 요망이나, 강관의 재료 비용 저감의 요망도 강하고, 수송관으로서, 후강판을 소재로 하는 UOE 강관 대신에, 코일 형상의 열연 강판 (열연 강대) 을 소재로 한 고강도 전봉 강관 혹은 고강도 스파이럴 강관이 사용되도록 되고 있다.

이들 고강도 강관에는, 라인 파이프의 파괴를 방지하는 관점에서, 고강도와 동시에, 우수한 저온 인성을 구비하는 것이 요구되고 있다. 이와 같은 고강도와 고인성을 겸비한 강관을 제조하기 위해, 강관 소재인 강판에서는, 열간 압연 후의 가속 냉각을 이용한 변태 강화나, Nb, Ti, V 등의 합금 원소의 석출물을 이용한 석출 강화 등에 의한 고강도화와, 제어 압연 등을 이용한 조직의 미세화 등에 의한 고인성화가 도모되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, C, Si, Mn, N 을 적정량 함유하고, 또한 Si, Mn 을 Mn/Si 가 5 ∼ 8 을 만족하는 범위에 함유하고, 또한 Nb : 0.01 ∼ 0.1 ％ 를 함유하는 강편에 압하율을 압연 온도마다 조정하는 조 (粗) 압연과, 일단 표층부를 Ar1 점 이하까지 냉각시키고, 복열 (復熱) 또는 강제 가열로 표층부의 온도가 (Ac3 - 40 ℃) ∼ (Ac3 + 40 ℃) 가 된 시점에서 마무리 압연을 개시하여, 950 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 60 ％ 이상이고, 압연 종료 온도 : Ac3 점 이상이 되는 마무리 압연을 실시하며, 마무리 압연 종료 후 10 ℃／s 이상이고 600 ℃ 이하까지 냉각시키고, 600 ∼ 350 ℃ 의 온도 범위에서 권취하는 고강도 전봉 강관용 열연 강판의 제조 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 고가의 합금 원소를 첨가하지 않고, 또, 강관 전체를 열처리하지 않고, 강판 표층의 조직을 미세화할 수 있고, 저온 인성이 우수한 고강도 전봉 강관을 제조할 수 있다고 되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 판두께가 두꺼운 강판의 경우에는, 냉각 능력이 부족하여, 원하는 냉각 속도를 확보하지 못하고, 추가적인 냉각 능력의 향상을 필요로 한다고 하는 문제가 있었다.

또, 파이프라인이 부설되는 환경도 해마다 다양화되고 있으며, 파이프라인 부설 후에 지반 변동, 해저에서의 해류 등의 영향에 의해, 파이프라인의 굽힘 변형을 무시할 수 없는 경우가 있어, 파이프라인 부설 설계상 문제가 되고 있다.

이와 같은 문제에 대해, 예를 들어 특허문헌 2 에는, C : 0.02 ∼ 0.09 ％ 를 함유하고, Si : 0.001 ∼ 0.8 ％, Mn : 0.5 ∼ 2.5 ％ 와, 추가로 Ti : 0.005 ∼ 0.03 ％, Nb : 0.005 ∼ 0.3 ％, Al : 0.001 ∼ 0.1 ％, N : 0.001 ∼ 0.008 ％ 를 함유하고, 추가로 Ni : 0.1 ∼ 1.0 ％, Cu : 0.1 ∼ 1.0 ％, Mo : 0.05 ∼ 0.6 ％ 의 2 종 이상을 (Ni + Cu) - Mo > 0.5 를 만족하도록 함유하고, 면적율로 50 ％ 이하의 결정 입경이 평균으로 15 ㎛ 이하의 페라이트와, 잔부가 마텐자이트 및/또는 베이나이트의 혼합 조직을 갖는 강판을 용접하여 이루어지는 시효 후의 변형 특성이 우수한 파이프라인용 고강도 강관이 기재되어 있다. 이 강관은, 200 ∼ 300 ℃ 로 가열 후의 균일 연신이 5 ％ 이상이고, 시효 후의 변형 특성이 우수한 X-70 ∼ X-100 급의 고강도 강관이 된다고 되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 에 기재된 기술에서는, 열간 압연시의 액상 취화의 원인이 되는 Cu 나 고가의 Ni 와 같은 합금 원소를 비교적 다량으로 함유할 필요가 있어, 용접성에 문제를 남기고 있었다.

또, 최근에는, 해저 라인 파이프의 부설에는, 릴 바지법이 다용되게 되어 있다. 릴 바지법은, 미리 육상에서 원주 용접, 검사, 도장 등을 실시하고, 완성된 장척 (長尺) 의 파이프를 해상의 바지선의 릴에 권취하여, 목적으로 하는 해상에서 되감으면서 해저에 부설하는 방법이다. 그러나, 릴 바지법에서는, 파이프 권취시, 및 파이프 부설시에 파이프의 일부에 굽힘-굽힘 되돌림에 의한 인장 및 압축의 응력이 작용한다. 이 때문에, 파이프에 국부 좌굴 (局部座屈) 이 발생하고, 그것을 기점으로 하여 파이프의 파괴가 발생한다는 문제가 있다.

이와 같은 문제에 대해, 예를 들어 특허문헌 3 에는, C : 0.03 ∼ 0.20 ％, Si : 0.05 ∼ 0.50 ％, Mn : 0.50 ∼ 1.5 ％, Al : 0.005 ∼ 0.060 ％ 를 함유하고, Nb + V + Ti 를 0.04 ％ 이하로 제한하여 함유하고, 탄소 당량 Ceq 를 0.20 ∼ 0.35 ％, 용접 균열 감수성 지수 Pcm 을 0.25 ％ 이하로 제한한 조성으로 하는 항복비 85 ％ 이하이고 용접 연화부가 적은 릴 바지 부설성이 우수한 전봉 강관이 기재되어 있다. 특허문헌 3 에 기재된 기술에 의하면, 릴 바지법을 이용한 파이프라인 부설시에 파이프에 발생하는 국부 좌굴을 방지할 수 있다고 되어 있다.

또, 특허문헌 4 에는, C : 0.1 ％ 이하, Mn : 2.3 ％ 이하를 함유하는 조성의 강철띠에, 조관 성형 공정 전에 판두께 방향 평균으로 15 ％ 이하의 변형을 부여하는 변형 부여 공정을 실시하는 전봉 강관의 제조 방법이 기재되어 있다. 이로써, 파이프 부설시의 국부 좌굴을 방지할 수 있다고 되어 있다.

일본 공개특허공보 2001-207220호 일본 공개특허공보 2006-144037호 일본 공개특허공보 평03-211255호 일본 공개특허공보 2006-122932호

그러나, 특허문헌 3 에 기재된 기술에서는, X65 급 이상이라고 하는 고강도를 안정적으로 확보하기 위해서는 C 를 증량할 필요가 있어, 인성을 확보할 수 없다는 문제를 남기고 있었다. 또, 특허문헌 4 에 기재된 기술에서는, 강철띠에 변형 부여 공정을 부여할 필요가 있어, 대규모의 변형 도입 설비가 필요하게 된다는 문제가 있었다.

또, 라인 파이프에는, 통상적으로 방식 (防食) 을 위해 관 표면에 도장이 실시된다. 그리고, 그 도장을 베이킹하기 위해, 200 ∼ 300 ℃ 의 범위의 온도로 가열하는 도장 베이킹 처리가 실시된다. 그 때문에, 조관시에 변형이 도입된 강관은, 변형 시효에 의해 경화하고, 항복 강도가 증가하여, 항복 연신을 나타내는 변형 특성을 나타내는 경우가 있다. 이와 같은 변형 특성을 나타내는 강관에서는, 그 후의 강관에 대한 굽힘 변형시에 있어서, 국부 좌굴을 발생시켜 파이프의 파괴에 이른다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제를 해결하여, API5L-X65 급 이상 X80 급 이하의 고강도이고, 또한 샤르피 충격 시험의 파면 (破面) 천이 온도 vTrs 가 -80 ℃ 이하의 고인성이고, 또한 표층 및 판두께 방향 중심부에서의 균일 연신이 10 ％ 이상이 되는 우수한 변형 특성을 갖고, 또한 관 성형 후의 변형 특성이 우수한 고장력 열연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 여기서 말하는 「관 성형 후의 변형 특성이 우수한」 이란, 표층부가 JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 JIS 5 호 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 사용한 인장 시험에서 균일 연신 10 ％ 이상을 나타내고, 또한 예비 변형으로서 2 ％ 인장 변형을 부여한 후, 250 ℃ × 60 min 가열하는 도장 베이킹 경화 처리 후의 도장 베이킹 경화량 ΔYS 가 40 ㎫ 이하가 되는 낮은 도장 베이킹 경화 특성을 갖고, 또한 관 성형-도장 베이킹 처리 후에 항복 연신의 발생이 억제되어, 관으로서 굽힘 변형을 받았을 때에, 국부 좌굴의 발생을 억제할 수 있는 변형 특성을 갖는 것을 의미한다.

본 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위해, 관으로서 도장 베이킹 처리가 실시된 후의 변형 특성, 특히 항복 연신의 발생에 미치는 각종 요인에 대해 예의 검토하였다.

그 결과, Cr 과, 또한 Nb, Ti, V 를 필수 함유하고, Nb, Ti, V 의 합계량을 적정 범위로 조정하며, 또한 표층부의 조직에 대해, 베이나이트를 주상으로 하고, 제 2 상으로서 소량의 마텐자이트를 함유하는 조직으로 함으로써, 표층부의 균일 연신을 10 ％ 이상으로 높은 변형능을 갖고, 또한 예비 변형 2 ％ 부여 후에 250 ℃ × 60 min 의 열처리 (도장 베이킹 처리) 를 실시한 후의 도장 베이킹 경화량 ΔYS (= {(도장 베이킹 처리 후의 항복 응력) - (예비 변형 부여 후의 변형 응력)} 이 40 ㎫ 이하로 낮고, 또한 도장 베이킹 처리 후에 항복 연신을 억제할 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명은 이들의 지견에 기초하여, 더욱 검토를 가하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 질량％ 로, C : 0.04 ∼ 0.08 ％, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.8 ∼ 2.2 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.006 ％ 이하, Al : 0.1 ％ 이하, N : 0.008 ％ 이하, Cr : 0.05 ∼ 0.8 ％ 를 함유하고, 또한 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.001 ∼ 0.12 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.04 ％ 를, 이하의 식 (1) :

0.05 ≤ Nb + V + Ti ≤ 0.20 … (1)

(여기서, Nb, V, Ti 는 강 중의 함유량 (질량％) 을 나타낸다)

을 만족하도록 조정하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성이며, 표층이 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로 하고, 또한 합계의 체적률로 10 ％ 이하의 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 제 3 상으로서 함유하는 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.

(2) (1) 에 있어서, 상기 강판의 판두께 중앙부가 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로 하고, 또한 합계의 체적률로 20 ％ 이하의 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 제 3 상으로서 함유하는 조직을 갖고, 균일 연신이 10 ％ 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.

(3) (1) 또는 (2) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Mo : 0.3 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.5 ％ 이하, B : 0.001 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.

(4) (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.

(5) (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.

(6) 강 소재에, 가열 후, 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 상기 열간 압연 후 즉시 상기 열연판에 가속 냉각을 실시한 후, 권취 온도에서 코일상으로 권취하는 열연 강판의 제조 방법으로서, 상기 강 소재를, 질량％ 로, C : 0.04 ∼ 0.08 ％, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.8 ∼ 2.2 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.006 ％ 이하, Al : 0.1 ％ 이하, N : 0.008 ％ 이하, Cr : 0.05 ∼ 0.8 ％ 를 함유하고, 또한 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.001 ∼ 0.12 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.04 ％ 를, 이하의 식 (1) :

0.05 ≤ Nb + V + Ti ≤ 0.20 … (1)

(여기서, Nb, V, Ti 는 강 중의 함유량 (질량％) 을 나타낸다)

을 만족하도록 조정하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성이며, 상기 강 소재의 상기 가열을 1100 ∼ 1250 ℃ 의 범위의 온도로 하고, 상기 열간 압연에 있어서의 마무리 압연의 930 ℃ 이하의 온도역에 있어서의 누적 압하율을 50 ％ 이상, 압연 종료 온도를 760 ℃ 이상으로 하고, 상기 가속 냉각을 상기 마무리 압연 종료 후 즉시 7 ∼ 50 ℃／s 의 평균 냉각 속도 CR 로 냉각을 개시하고, 550 ℃ 이상, 이하의 식 (2) :

SCT (℃) = 750 - 270C - 90Mn + 4Si(25 - CR) - 80Mo - 30(Cu + Ni) … (2)

(여기서, C, Mn, Si, Mo, Cu, Ni 는, 강 중의 함유량 (질량％) 을 나타내고, CR 은 가속 냉각에 있어서의 평균 냉각 속도 (℃/s) 를 나타낸다)

로 정의되는 온도 SCT + 30 ℃ 이하의 범위의 온도인 냉각 정지 온도에서 냉각을 정지시키는 처리로 하고, 그 가속 냉각을 정지시킨 후, 상기 권취까지의 사이를 (SCT - 20 ℃) ∼ (SCT + 30 ℃) 의 온도역에서의 체류 시간이 10 ∼ 60 s 인 방랭 처리 또는 서랭 처리를 실시하고, 상기 권취 온도를 430 ℃ 이상 (SCT - 50 ℃) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 관 성형 후의 변형능이 우수한 고장력 열연 강판의 제조 방법.

(7) (6) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Mo : 0.3 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.5 ％ 이하, B : 0.001 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.

(8) (6) 또는 (7) 에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.

(9) (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 강관으로서 굽힘 변형을 받았을 때에 국부 좌굴을 발생시키지 않고, 관 성형 후의 변형 특성이 우수하고, 라인 파이프용, 나아가서는 유정관용으로서 바람직한 고장력 열연 강판을 저렴하게 제조할 수 있어 산업상 각별한 효과를 발휘한다.

본 발명의 고장력 열연 강판은, API5L-X65 급 이상 X80 급 이하의 고강도를 갖고, 라인 파이프용, 나아가서는 유정관용으로서 바람직한 관 성형 (조관) 후의 변형 특성이 우수한 강관을 제조할 수 있는 열연 강판이다.

먼저, 본 발명의 고장력 열연 강판의 조성 한정 이유에 대해 설명한다. 이하, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 는 간단히 ％ 로 기재한다.

C : 0.04 ∼ 0.08 ％

C 는, 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이며, 본 발명에서는 원하는 강도를 확보하기 위해, 0.04 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.08 ％ 를 초과하여 다량으로 함유하면, 모재의 인성, 용접 열영향부 인성을 저하시킨다. 이 때문에, C 는 0.04 ∼ 0.08 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.07 ％ 이다.

Si : 0.50 ％ 이하

Si 는, 탈산제로서 작용하는 원소이며, 이와 같은 효과는 0.01 ％ 이상의 함유로 관찰된다. 또, Si 는, 전봉 용접시에 Si 를 함유하는 산화물을 형성하여, 용접부 품질을 저하시킴과 함께, 용접 열영향부 인성을 저하시킨다. 이와 같은 관점에서 Si 는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.50 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이러한 점에서, Si 는 0.50 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.40 ％ 이하이다.

Mn : 0.8 ∼ 2.2 ％

Mn 은 퀀칭성을 향상시키는 원소이며, 퀀칭성 향상을 통해 강판의 강도 증가에 기여한다. 또, Mn 은 MnS 를 형성하고 S 를 고정시킴으로써, S 의 입계 편석을 방지하여 슬래브 균열을 억제한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.8 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 2.2 ％ 를 초과하는 과잉 함유는, 응고시의 편석을 조장하고, 강판에 Mn 농화부를 잔존시켜, 세퍼레이션의 발생을 증가시킨다. 이 때문에, Mn 은 0.8 ∼ 2.2 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.9 ∼ 2.1 ％ 이다.

P : 0.02 ％ 이하

P 는, 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖지만, 편석 경향이 강하고, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, 본 발명에서는 P 는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.02 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이러한 점에서, P 는 0.02 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.016 ％ 이하이다.

S : 0.006 ％ 이하

S 는, 강 중에서는 주로 개재물 (황화물) 로서 존재하여, 연성, 인성을 저하시키는 악영향을 미친다. 이 때문에, S 는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.006 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이러한 점에서, S 는 0.006 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.004 ％ 이하이다.

Al : 0.1 ％ 이하

Al 은, 탈산제로서 작용하는 원소이며, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.1 ％ 를 초과하는 함유는, 전봉 용접시의 용접부의 청정성을 현저하게 저해한다. 이 때문에, Al 은 0.1 ％ 이하로 한정하였다.

N : 0.008 ％ 이하

N 은, 불가피적으로 함유되는 원소이지만, 과잉 함유는 슬래브 주조시의 균열을 다발시킨다. 또, 고용 N 은 시효를 일으킴과 함께, 도장 베이킹 처리시에 항복 강도의 증가 (도장 베이킹 경화) 를 가져오기 때문에, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, N 은 0.008 ％ 이하로 한정하였다.

Cr : 0.05 ∼ 0.8 ％

Cr 은 퀀칭성을 향상시켜 강판 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이며, 또, Cr 은 도장 베이킹 처리 후에 항복 연신의 발생을 억제하는 작용을 갖는다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.05 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.8 ％ 를 초과하는 과잉 함유는, 강도가 지나치게 높아지고, 연성, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Cr 은 0.05 ∼ 0.8 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.3 ∼ 0.5 ％ 이다.

Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％

Nb 는, 오스테나이트의 입계 이동을 억제하여, 오스테나이트립의 조대화 (粗大化), 재결정을 억제하는 작용을 갖는 원소이다. 또, Nb 는 탄질화물로서 미세 석출함으로써, 용접성을 저해하지 않고, 적은 함유량으로 열연 강판을 고강도화하는 작용을 갖는다. 또, Nb 는 C, N 을 고정시켜 도장 베이킹 처리시의 경화량을 작게 한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.01 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.08 ％ 를 초과하는 함유는, 강도가 지나치게 높아지고, 연성, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Nb 는 0.01 ∼ 0.08 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.07 ％ 이다.

V : 0.001 ∼ 0.12 ％

V 는, 탄질화물로서 미세 석출함으로써 강판의 강도를 증가시키는 작용을 갖는다. 또, V 는 C, N 을 고정시켜, 도장 베이킹 처리 후의 항복 연신의 발생을 억제하고, 관 성형 후의 변형 특성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.001 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.12 ％ 를 초과하는 함유는, 강도가 지나치게 높아지고, 연성, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, V 는 0.001 ∼ 0.12 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.001 ∼ 0.08 ％ 이다.

Ti : 0.005 ∼ 0.04 ％

Ti 는, 탄질화물로서 미세 석출함으로써 강판의 강도를 증가시키는 작용을 갖는다. 또, Ti 는 C, N 을 고정시켜, 도장 베이킹 처리 후의 항복 연신의 발생을 억제하고, 관 성형 후의 변형 특성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.04 ％ 를 초과하는 함유는, 용접성을 저하시킨다. 이 때문에, Ti 는 0.005 ∼ 0.04 ％ 의 범위로 한정하였다.

또, 상기 조성은, Nb, V, Ti 는 상기한 범위에서, 또한 다음 식 (1) 을 만족하도록 조정하여 함유한다.

0.05 ≤ Nb + V + Ti ≤ 0.20 ‥‥ (1)

(여기서, Nb, V, Ti : 함유량 (질량％))

Nb, V, Ti 의 합계 함유량이 0.05 ％ 미만에서는 원하는 고강도를 확보할 수 없는 데다, 도장 베이킹 처리 후의 항복 연신의 발생을 억제할 수 없다. 한편, 0.20 ％ 를 초과하는 과잉 함유는, 연성, 인성의 저하가 현저해진다. 이러한 점에서, Nb, V, Ti 는, (1) 식을 만족하도록 조정하여 함유하는 것으로 하였다.

상기한 성분이 기본 성분이며, 이들 기본 조성에 더하여 추가로 선택 원소로서, Mo : 0.3 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.5 ％ 이하, B : 0.001 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상, 및/또는 Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종, 및/또는 Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다.

Mo : 0.3 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.5 ％ 이하, B : 0.001 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

Mo, Cu, Ni, B 는 모두 강판 강도를 증가시키는 작용을 갖고, 본 발명에서는, Mo, Cu, Ni, B 중에서 선택하여 1 종 또는 2 종 이상을 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다.

Mo 는, 퀀칭성 향상을 통해 강판 강도를 증가시키는 작용을 가짐과 함께, 탄질화물로서 미세하게 석출되어 강판 강도의 증가에 기여한다. 또, Mo 는 도장 베이킹 처리 후의 항복 연신의 발생을 억제하는 작용을 갖는다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.05 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.3 ％ 를 초과하는 함유는 용접성을 저하시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Mo 는 0.3 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

또, Cu 는 고용되거나 혹은 석출되어 강판 강도를 증가시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.05 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.5 ％ 를 초과하여 함유하면, 강판의 표면 품질을 저하시킬 우려가 있다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Cu 는 0.5 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

또, Ni 는, 고용되어 강판 강도를 증가시킴과 함께, 강판의 인성 향상에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.05 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.5 ％ 를 초과하는 함유는, 제조 비용의 고등을 초래한다. 이러한 점에서, 함유하는 경우에는, Ni 는 0.5 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

또, B 는, 소량의 함유로 퀀칭성을 현저하게 향상시켜 강판 강도의 증가에 기여한다. 이와 같은 효과는 0.0003 ％ 이상의 함유로 현저해지지만, 0.001 ％ 를 초과하여 함유해도 효과가 포화한다. 이러한 점에서, 함유하는 경우에는 0.001 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종

Zr, Ta 는, 탄질화물로서 미세 석출함으로써 강판의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이며, 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Zr : 0.005 ％ 이상, Ta : 0.01 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, Zr : 0.04 ％, Ta : 0.07 ％ 를 초과하여 함유하면 용접성이 저하된다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종

Ca, REM 은 모두 전신 (展伸) 한 조대 (粗大) 한 황화물을 구상의 황화물로 하는 황화물의 형태 제어에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Ca : 0.001 ％ 이상, REM : 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, Ca : 0.005 ％, REM : 0.005 ％ 를 각각 초과하여 다량으로 함유하면 강판의 청정도를 저하시킨다. 이 때문에, Ca 는 0.005 ％ 이하, REM 은 0.005 ％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 서술한 조성 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

본 발명의 고장력 열연 강판은, 상기한 조성을 갖는 것에 더하여, 그 강판의 표층이 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로서 함유하고, 또한 제 3 상으로서 합계의 체적률로 10 ％ 이하의 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트 중 1 종 이상을 함유하는 조직을 갖는다.

또한, 여기서 말하는 「주상」 이란, 체적률로 50 ％ 이상, 바람직하게는 80 ％ 이상을 차지하는 상을 말하는 것으로 한다. 또, 여기서 말하는 「표층」 이란, 강판 표면으로부터 판두께 방향으로 2 ㎜ 까지의 영역을 말하는 것으로 한다.

상기 강판의 표층의 조직을 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로서 함유하는 조직으로 함으로써, 균일 연신이 바람직하게는 10 ％ 이상의 우수한 변형 특성을 가질 수 있게 된다. 나아가서는, 관 성형 후에 도장 베이킹 처리를 실시해도 경화량은 적고, 또한 도장 베이킹 처리 후에 항복 연신을 억제할 수 있어, 관을 굽힘 가공해도 좌굴이 발생하는 경우가 없어져, 굽힘 가공성이 우수한 강관이 된다. 또한, 여기서 말하는 「베이나이트」 는, 베이나이트 및 베이나이틱 페라이트를 함유하는 것으로 한다.

또, 제 2 상으로서, 마텐자이트상을 함유함으로써, 항복비가 저하되고, 관 성형 후의 변형 특성이 향상됨과 함께, 도장 베이킹 처리시의 경화량을 줄일 수 있어, 관 성형 후의 항복 연신의 발생을 억제할 수 있다. 또, 베이나이트 및 마텐자이트 이외의 제 3 상으로는, 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 함유할 수 있다. 이들은 균일 연신을 저하시키기 때문에 적을수록 바람직하지만, 합계의 체적률로 10 ％ 이하이면 허용할 수 있다.

또한, 상기 강판의 판두께 중앙부는, 바람직하게는 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로 하고, 또한 합계의 체적률로 20 ％ 이하의 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 제 3 상으로서 함유하는 조직을 갖는다.

상기 강판의 판두께 중앙부의 조직을 베이나이트가 주상이고, 제 2 상으로서 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로서 함유하는 조직으로 함으로써, 고강도 및 고인성을 겸비시킬 수 있다. 구체적으로는, 높은 강도를 가지면서, 10 ％ 이상의 균일 연신을 실현할 수 있다. 여기서, 「판두께 중앙부」 란, 상기 표층 이외의 부분을 말한다. 또, 베이나이트 및 마텐자이트 이외의 제 3 상으로는, 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 함유할 수 있다. 이들은, 강도 및 인성을 저하시키기 때문에 적을수록 바람직하지만, 합계의 체적률로 20 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 열연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 상기 서술한 조성을 갖는 강 소재를 출발 소재로 한다.

강 소재의 제조 방법은 특별히 한정할 필요는 없고, 전로 등의 통상적으로 공지된 용제 방법을 모두 적용할 수 있다. 용제된 용강은, 연속 주조법 등의 통상적으로 공지된 주조 방법을 모두 적용할 수 있어, 슬래브 등의 강 소재로 주조할 수 있다.

얻어진 강 소재는, 이어서 재가열된다.

강 소재의 재가열은 1100 ∼ 1250 ℃ 의 범위의 온도로 한다. 재가열 온도가 1100 ℃ 미만에서는 Nb 의 고용 및 압연 후의 석출에 의한 강도 증가량이 저하되어, 원하는 고강도를 확보하기 어렵게 된다. 한편, 1250 ℃ 를 초과하는 고온에서는, 결정립이 조대화하여 저온 인성이 저하됨과 함께, 스케일 생성량이 증가하고, 표면 성상이 저하됨과 함께, 수율이 저하된다. 이 때문에, 강 소재의 가열 온도는 1100 ∼ 1250 ℃ 의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 강 소재가 상기한 범위의 온도를 확보할 수 있는 열을 보유하고 있는 경우에는, 재가열하지 않고, 혹은 단시간의 가열로 유지를 거쳐 열간 압연을 실시해도 된다.

가열된 강 소재는, 이어서 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연이 실시된다.

조압연은, 소정 치수 형상의 시트바로 할 수 있으면 되고, 특별히 그 조건을 규정할 필요는 없다. 한편, 마무리 압연은, 930 ℃ 이하의 온도역에 있어서의 누적 압하율이 50 ％ 이상이고, 마무리 압연 종료 온도가 760 ℃ 이상인 압연으로 한다. 930 ℃ 이하의 온도역 (미재결정 온도역) 에서의 누적 압하율이 50 ％ 미만에서는 결정립의 미세화를 달성할 수 없고, 원하는 고인성을 확보할 수 없다. 또한, 바람직하게는 85 ％ 이하이다. 누적 압하율로 85 ％ 초과에서는, 압하량이 지나치게 많아져, 결정립이 압연 방향으로 극단적으로 편평한 형상을 나타내어, 파단시에 판두께 방향으로 박리되어, 세퍼레이션의 원인이 된다. 이 때문에, 미재결정 온도역에서의 누적 압하율은 50 ％ 이상, 바람직하게는 85 ％ 이하로 한다.

또한, 마무리 압연 종료 온도는, 760 ℃ 미만에서는, 오스테나이트 → 페라이트 변태가 특히 표층에서 진행되어, 표층의 조직을 원하는 베이나이트상을 주상으로 하는 조직으로 할 수 없게 되어, 원하는 고인성을 확보할 수 없게 된다. 또한, 바람직하게는 870 ℃ 이하이다. 마무리 압연 종료 온도가 870 ℃ 를 초과하면, 조직의 미세화를 달성할 수 없고, 인성이 저하된다. 이러한 점에서, 마무리 압연 종료 온도는 760 ℃ 이상, 바람직하게는 870 ℃ 이하로 한정하였다.

마무리 압연 종료 후, 즉시, 바람직하게는 15 s 이내, 더욱 바람직하게는 10 s 이내에 가속 냉각을 개시한다.

가속 냉각은, 7 ∼ 50 ℃／s 의 평균 냉각 속도로, 냉각 정지 온도까지 냉각시켜 냉각을 정지시킨다. 이로써, 페라이트상, 펄라이트의 생성이 억제되어, 결정립의 조대화를 방지할 수 있다. 냉각 속도가 평균으로 7 ℃／s 미만에서는, 페라이트상이 과잉으로 생성되어, 원하는 고강도, 고인성을 확보하기 어렵게 된다. 고온에서 생성되는 페라이트가 많이 형성되면, 미세한 베이나이트상의 형성이 곤란해진다. 한편, 50 ℃／s 를 초과하는 냉각 속도에서는, 마텐자이트상이 형성되기 쉬워지고, 베이나이트상을 주상으로 하는 원하는 조직이 형성되기 어려워진다. 이러한 점에서, 가속 냉각의 냉각 속도는 평균으로 7 ∼ 50 ℃／s 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 20 ℃／s 이하이다.

가속 냉각의 냉각 정지 온도는, 550 ℃ 이상 (SCT + 30 ℃) 이하의 범위의 온도로 한다.

가속 냉각의 냉각 정지 온도가 550 ℃ 미만에서는, 주상으로서 마텐자이트상이 형성되기 쉬워지고, 베이나이트상을 주상으로 하는 원하는 조직을 형성하기 어려워진다. 한편, (SCT + 30 ℃) 초과의 온도에서는, 페라이트, 펄라이트가 다량으로 생성되어, 원하는 특성을 안정적으로 확보하기 어려워진다.

여기서, SCT 는, 다음의 식 (2)

SCT (℃) = 750 - 270C - 90Mn + 4Si(25 - CR) - 80Mo - 30(Cu + Ni) … (2)

로 정의되는 온도이며, 내부에 마텐자이트를 함유하는 베이나이트상의 형성의 용이성의 정도를 나타내는 값이며, 함유되는 합금 원소량과, 가속 냉각의 정도에 의존하는 값이다.

가속 냉각을 정지시킨 후, 본 발명에서는, 권취까지의 사이를 (SCT - 20 ℃) ∼ (SCT + 30 ℃) 의 온도역에서의 체류 시간이 10 ∼ 60 s 가 되는 방랭 처리 또는 서랭 처리를 실시한다. 이로써, 강판 표면이 복열하여, 판두께 방향의 온도 분포가 균일화되고, 페라이트의 생성을 억제하면서, 마텐자이트를 함유하는 베이나이트상이 생성되기 쉽게 한다. 상기한 온도역에서의 체류 시간이 10 s 미만에서는, 복열이 불충분하여, 표층의 마텐자이트량이 부족하다. 한편, 60 s 를 초과하면, 베이나이트가 입성장하여, 인성이 저하되는 데다, 강판의 생산성이 저하된다. 이 때문에, 가속 냉각 정지로부터 권취까지의 사이를 (SCT - 20 ℃) ∼ (SCT + 30 ℃) 의 온도역에서의 체류 시간이 10 ∼ 60 s 가 되는 방랭 처리 또는 서랭 처리로 하였다.

이어서, 코일상으로 권취한다. 권취 온도는 430 ℃ 이상 (SCT - 50 ℃) 이하로 한다. 권취 온도가 430 ℃ 미만에서는, C 의 확산이 억제되어, 주상인 베이나이트 중에 마텐자이트상이 생성되지 않는다. 한편, (SCT - 50 ℃) 초과에서는, 펄라이트가 생성되어, 원하는 조직을 생성할 수 없게 된다.

실시예

이하, 더욱 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

표 1 에 나타내는 조성의 용강을 전로에서 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브 (두께 : 220 ㎜) 로 하였다. 이들 슬래브를 1200 ℃ 로 가열하고, 표 2 에 나타내는 조건으로, 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연을 실시하고, 이어서 마무리 압연 종료 후, 표 2 에 나타내는 냉각 조건으로 가속 냉각 및 방랭 처리를 실시하고, 표 2 에 나타내는 조건으로 코일상으로 권취하고 방랭하여, 판두께 : 12 ∼ 16 ㎜ 의 열연 강판 (열연 강대) 으로 하였다.

얻어진 열연 강판 (열연 강대) 으로부터 시험편을 채취하고, 조직 관찰, 인장 시험, 충격 시험, 도장 베이킹 처리 후의 인장 시험을 실시하여, 조직, 인장 특성, 인성, 도장 베이킹 처리 후의 인장 특성을 평가하였다. 또한, 평가 방법은 다음과 같다.

(1) 조직 관찰

얻어진 열연 강판으로부터 조직 관찰용 시험편을 채취하고, 압연 방향 단면을 연마, 부식하여, 광학 현미경 (배율 : 1000 배), 또는 주사형 전자 현미경 (배율 : 1000 배) 으로, 표층 (표면으로부터 1 ㎜ 의 위치) 및 판두께 중앙 위치에서 각 5 시야 이상 관찰하여 촬상하였다. 얻어진 조직 사진에 대해 화상 해석 장치로 조직의 종류, 조직 분율을 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

(2) 인장 시험

얻어진 열연 강판의 표층 (표면으로부터 판두께 방향으로 2 ㎜ 까지의 영역) 및 판두께 중앙 위치로부터 압연 방향과 평행 방향이 인장 방향이 되도록 JIS 5 호 인장 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 인장 시험을 실시하여, 인장 특성 (항복 강도, 인장 강도, 전체 연신, 균일 연신) 을 측정하였다. 또한, 표층 (표면으로부터 판두께 방향으로 2 ㎜ 까지의 영역) 에서의 인장 시험편은, 표면으로부터 1 ㎜ 의 위치가 두께 방향 중앙 위치가 되도록 채취하여, 시험편 두께를 1.6 ㎜ 로 하였다. 또, 판두께 중앙 위치에서의 인장 시험편은, 표층 (표면으로부터 판두께 방향으로 2 ㎜ 까지의 영역) 을 절삭에 의해 제거하여, 판두께 중앙 위치가 두께 방향 중앙 위치가 되도록 하여 제조하였다. 얻어진 결과를 표 4 에 나타낸다.

(3) 충격 시험

얻어진 열연 강판의 판두께 중앙부로부터 압연 방향에 직교하는 방향이 길이 방향이 되도록 V 노치 시험편 (폭 10 ㎜) 을 채취하고, JIS Z 2242 의 규정에 준거하여 샤르피 충격 시험을 실시하여, 파면 천이 온도 vTrs (℃) 를 구하여, 인성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 4 에 나타낸다.

(4) 도장 베이킹 처리 후의 인장 시험

얻어진 열연 강판의 표층 (표면으로부터 판두께 방향으로 2 ㎜ 까지의 영역) 및 판두께 중앙 위치로부터 압연 방향과 평행 방향이 인장 방향이 되도록 JIS 5 호 인장 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 채취하였다. 그리고, 그 인장 시험편에 실온에서 2 ％ 의 예비 변형을 부여한 후, 도장 베이킹 처리와 동등한 열처리 (250 ℃ × 60 min) 를 실시하고, (2) 와 동일하게 인장 시험을 실시하여, 항복 강도 (변형 응력), 항복 연신을 측정하여, 도장 베이킹 경화량을 구하였다. 얻어진 결과를 표 4 에 나타낸다.

표 1 ∼ 4 의 결과로부터, 본 발명예는 모두 베이나이트상을 주상으로 하는 조직을 갖고, 항복 강도 YS : 450 ㎫ 이상의 X65 급의 고강도, 및 vTrs 가 -80 ℃이하의 고인성을 가지며, 표층 및 판두께 방향 중심부에서의 균일 연신이 10 ％ 이상이 되는 우수한 변형 특성을 나타내고, 또한 도장 베이킹 처리가 실시된 후에도, 항복 연신의 발생은 관찰되지 않고, 도장 베이킹 경화량도 40 ㎫ 이하로 도장 베이킹 경화성도 낮은 강판으로 되어 있었다.

한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 강도가 부족하거나, 인성이 저하되어 있거나, 연신 특성이 저하되어 있거나, 항복 연신이 발생하고 있어, 라인 파이프용 고강도 열연 강판으로서 원하는 특성이 확보되어 있지 않다.

또, 본 발명예의 열연 강판을 롤을 사용한 냉간 성형에 의해 전봉 강관으로 하고, 또한 축경 (縮經) 압연을 실시하여 외경 406 ㎜φ 의 강관으로 하였다. 또한, 축경 압연에서는 관축 방향으로 3.5 ％ 이상의 인장 변형 (조관 변형) 을 부여하였다. 얻어진 전봉 강관에, 추가로 250 ℃ × 60 min 의 열처리를 실시하였다. 얻어진 강관으로부터 관축 방향을 인장 방향으로 하는 호상 (弧狀) 인장 시험편을 채취하고, API 5L 규격에 준하여 인장 시험을 실시했지만, 항복 연신의 발생은 없고, 또한 4 ％ 이상의 균일 연신을 나타내어, 우수한 변형 특성을 갖는 전봉 강관으로 되어 있는 것을 확인하였다. 이들 강관은, 굽힘 가공이 실시되어도 좌굴의 발생이 억제된 강관이다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.04 ∼ 0.08 ％, Si : 0 ％ 초과, 0.50 ％ 이하,
Mn : 0.8 ∼ 2.2 ％, P : 0 ％ 초과, 0.02 ％ 이하,
S : 0 ％ 초과, 0.006 ％ 이하, Al :0 ％ 초과, 0.1 ％ 이하,
N : 0 ％ 초과, 0.008 ％ 이하, Cr : 0.05 ∼ 0.8 ％
를 함유하고, 또한 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.001 ∼ 0.12 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.04 ％ 를 하기 (1) 식을 만족하도록 조정하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성이며,
표층이 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로 하고, 또한 합계의 체적률로 10 ％ 이하의 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 제 3 상으로서 함유하는 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판:
0.05 ≤ Nb + V + Ti ≤ 0.20 … (1)
여기서, Nb, V, Ti 는 강 중의 함유량 (질량％) 을 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 강판의 판두께 중앙부가 베이나이트를 주상으로 하고, 체적률로 0.5 ∼ 4 ％ 의 마텐자이트를 제 2 상으로 하고, 또한 합계의 체적률로 20 ％ 이하의 페라이트상, 펄라이트, 시멘타이트 중에서 선택되는 1 종 이상을 제 3 상으로서 함유하는 조직을 갖고,
균일 연신이 10 ％ 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Mo : 0.3 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.5 ％ 이하, B : 0.001 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 4 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
제 5 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판.
강 소재에, 가열 후, 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 상기 열간 압연 후 즉시 상기 열연판에 가속 냉각을 실시한 후, 권취 온도에서 코일상으로 권취하는 고장력 열연 강판의 제조 방법으로서,
상기 강 소재는, 질량％ 로,
C : 0.04 ∼ 0.08 ％, Si : 0 ％ 초과, 0.50 ％ 이하,
Mn : 0.8 ∼ 2.2 ％, P : 0 ％ 초과, 0.02 ％ 이하,
S : 0 ％ 초과, 0.006 ％ 이하, Al :0 ％ 초과, 0.1 ％ 이하,
N : 0 ％ 초과, 0.008 ％ 이하, Cr : 0.05 ∼ 0.8 ％
를 함유하고, 또한 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.001 ∼ 0.12 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.04 ％ 를 하기 (1) 식을 만족하도록 조정하여 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성이며,
상기 강 소재의 상기 가열을 1100 ∼ 1250 ℃ 의 범위의 온도로 하고,
상기 열간 압연에 있어서의 마무리 압연의 930 ℃ 이하의 온도역에 있어서의 누적 압하율을 50 ％ 이상, 압연 종료 온도를 760 ℃ 이상으로 하고,
상기 가속 냉각을 상기 마무리 압연 종료 후 즉시 7 ∼ 50 ℃／s 의 평균 냉각 속도 CR 로 냉각을 개시하고, 550 ℃ 이상, 하기 (2) 식으로 정의되는 온도 SCT + 30 ℃ 이하의 범위의 냉각 정지 온도에서 냉각을 정지시키는 처리로 하고,
그 가속 냉각을 정지시킨 후, 상기 권취까지의 사이, (SCT - 20 ℃) ∼ (SCT + 30 ℃) 의 온도역에서의 체류 시간이 10 ∼ 60 s 인 방랭 처리 또는 서랭 처리를 실시하고,
상기 권취 온도를 430 ℃ 이상 (SCT - 50 ℃) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법:
0.05 ≤ Nb + V + Ti ≤ 0.20 … (1)
여기서, Nb, V, Ti 는 강 중의 함유량 (질량％) 을 나타낸다.
SCT (℃) = 750 - 270C - 90Mn + 4Si(25 - CR) - 80Mo - 30(Cu + Ni) … (2)
여기서, C, Mn, Si, Mo, Cu, Ni 는 강 중의 함유량 (질량％) 을 나타내고,
CR 은 가속 냉각에 있어서의 평균 냉각 속도 (℃/s) 를 나타낸다.
제 10 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Mo : 0.3 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.5 ％ 이하, B : 0.001 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Zr : 0.04 ％ 이하, Ta : 0.07 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ca : 0.005 ％ 이하, REM : 0.005 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 고장력 열연 강판의 제조 방법.