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KR102513656B1 - 적어도 100 밀리미터의 두께를 갖는 강 섹션 및 그 제조 방법 - Google Patents

적어도 100 밀리미터의 두께를 갖는 강 섹션 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102513656B1
KR102513656B1 KR1020207016849A KR20207016849A KR102513656B1 KR 102513656 B1 KR102513656 B1 KR 102513656B1 KR 1020207016849 A KR1020207016849 A KR 1020207016849A KR 20207016849 A KR20207016849 A KR 20207016849A KR 102513656 B1 KR102513656 B1 KR 102513656B1
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크리스토쁘 우유
발레리 리날디
보리스 도네
류드밀라 베버
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아르셀러미탈
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Abstract

본 발명은 적어도 100 mm 의 두께를 갖는 플랜지 부분에 각 측에서 연결된 웹 중앙 부분을 포함하는 강 섹션으로서, 상기 강 섹션은, 중량% 로, C : 0.06 ~ 0.16 %, Mn　: 1.10 ~ 2.00 %, Si　: 0.10 ~ 0.40 %, Cu　: 0.001 ~ 0.50 %, Ni　: 0.001 ~ 0.30 %, Cr　: 0.001 ~ 0.50 %, Mo　: 0.001 ~ 0.20 %, V　: 0.06 ~ 0.12 %, N　: 0.0050% ~ 0.0200 %, Al　≤ 0.040 %, P ≤ 0.040 %, S ≤ 0.030 %, 그리고 선택적으로, 중량% 로, 다음의 원소들: Ti　< 0.005 %, Nb　≤ 0.05 % 중 하나 이상, 철 및 정교화 (elaboration) 로부터의 불순물인 잔부를 포함하는 조성을 갖고, 상기 강 섹션의 미세조직은 크롬, 망간 및 철로부터 선택된 하나 이상의 금속을 또한 가능하게 포함하는 적어도 1 종의 바나듐 석출물을 함유하고, 상기 석출물은 질화물, 탄화물, 탄질화물 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며, 상기 석출물의 70 % 초과가 6 nm 미만의 평균 직경을 갖는, 강 섹션을 다룬다. 본 발명은 또한 그 제조 방법을 다룬다.

Description

적어도 100 밀리미터의 두께를 갖는 강 섹션 및 그 제조 방법
본 발명은 적어도 100 mm 의 두께를 갖는 플랜지 부분에 각 측에서 연결된 웹 중앙 부분을 포함하는 강 섹션을 다룬다. 본 발명에 따른 강 섹션은 특히 고층 건물, 긴 스팬, 트랜스퍼 및 벨트 트러스, 아우트리거 및 브리지 거더의 기둥 제조에 매우 적합하다.
새로운 현대식 구조용 강 그레이드의 개발은 작업장 및 현장에서 효율적인 제조 기술을 보장하는, 항복 강도 및 인성과 같은 더 높은 기계적 특성뿐만 아니라 우수한 기술적 특성을 향한 사용자의 요구 사항에 의해 항상 추진된다.
따라서, 본 발명의 목적은 우수한 용접성과 함께 485 MPa 이상의 높은 항복 강도 및 580 MPa 이상의 높은 인장 강도에 도달하는 강 헤비 섹션을 제공하는 것이다.
구조용 강 제조의 경우, 강도 및 인성을 향상시키기 위해, 더 낮은 온도에서 열간 압연을 통해 조직을 미세화하거나 오스테나이트 결정립 미세화를 위한 몇몇 합금 원소를 첨가하는 것이 바람직하다는 것이 알려져 있다. 더 낮은 열간 압연 온도의 경우 롤의 과열이 불가피하기 때문에, 두 해법 모두 무거운 구조용 강 제조에는 충분하지 않다. 또한, 합금 원소가 다량 첨가되면, 강의 용접성이 열화된다.
본 발명의 목적은 청구항 1 에 따른 강 헤비 섹션을 제공함으로써 달성된다. 강 헤비 섹션은 청구항 2 내지 12 의 특징을 또한 포함할 수 있다. 또 다른 목적은 청구항 13 에 따른 방법을 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명에 대한 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다:
도 1 은 헤비 섹션의 플랜지의 코어에서의 무작위 분포된 석출물을 나타내는 전자 현미경 사진이다.
도 2 는 규칙적으로 이격된 밴드로 배열된 석출물을 나타내는 전자 현미경 사진이다.
모든 조성 백분율은 달리 나타내지 않는 한 중량% (wt%) 로 주어진다. 강의 화학 조성에 관하여, 탄소는 목표 기계적 특성의 도달 및 미세조직의 형성에서 중요한 역할을 한다. 그 주된 역할은 마텐자이트/베이나이트 상의 경화뿐만 아니라 강의 금속 원소의 탄화물 및/또는 탄질화물의 형성을 통한 강화를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 그레이드의 탄소 함량은 0.06 내지 0.16 중량% 이다. 0.06 % 미만의 탄소 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않아서, 485 MPa 미만의 항복 강도 값을 초래한다. 반대로, 0.16 % 초과의 탄소 함량은 강의 연성 및 용접성을 감소시킨다. 바람직하게는, 충분한 강도 및 용접성을 얻기 위해 탄소 함량은 0.08 내지 0.14 % 이다.
망간은 경화성을 증가시키는 원소이다. 본 발명에 따른 그레이드의 망간 함량은 1.10 내지 2.00 % 이다. 1.10 % 미만의 망간 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않는다. 반대로, 2.00 % 초과의 망간 함량은 용접성을 감소시키거나 경질 마텐자이트-오스테나이트 성분의 형성을 촉진할 뿐만 아니라 강의 인성에 부정적인 영향을 미친다.
규소는 탈산 (deoxidizing) 원소이며, 강도 향상에 기여한다. 0.10 % 미만의 규소 함량은 충분한 수준의 기계적 저항 또는 양호한 탈산을 초래하지 않을 것이다. 반대로, 0.40 % 초과의 규소 함량은 산화물의 형성을 초래하여, 강의 용접 특성을 감소시킨다.
구리는 경화능 향상 및 석출 강화에 의해 강의 강도를 향상시키는 데 기여하는 원소이다. 0.001 % 미만의 구리 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않을 것이다. 반대로, 0.50 % 초과의 구리 함량은 탄소 당량을 증가시켜서, 결정립계로의 Cu-풍부 상의 침투에 의해 야기되는, 열간 변형 동안 강의 열취성 (hot shortness) 에 영향을 미치거나 용접성을 저하시킨다.
니켈은 강의 강도 및 인성의 향상에 기여하는 원소이다. 0.001 % 미만의 니켈 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않을 것이다. 반대로, 0.30 % 초과의 니켈 함량은 높은 합금 비용으로 이어질 것이다.
크롬은 용액 경화뿐만 아니라 석출 경화를 통해 경화능을 향상시킴으로써 강의 강도를 향상시키는 데 기여하는 원소이다. 0.001 % 미만의 크롬 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않을 것이다. 반대로, 0.50 % 초과의 크롬 함량은 강의 인성을 악화시킬 수 있는, 조대한 크롬 탄화물 또는 탄질화물의 생성을 초래할 수 있다.
몰리브덴은 경화능을 향상시킴으로써 강의 강도를 향상시키는 데 기여하는 원소이다. 0.001 % 미만의 몰리브덴 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않을 것이다. 반대로, 0.20 % 초과의 몰리브덴 함량은 강의 인성을 감소시킬 것이다.
바나듐은 질화물, 탄질화물 또는 탄화물의 석출에 의해 그리고 또한 결정립 미세화를 통해 경화 및 강화를 달성하기 위해 사용되는 중요한 원소이다. 바나듐 석출물의 형성은 페라이트 결정립 감소 및 페라이트 상의 석출에 의한 향상된 강도를 초래함으로써, 오스테나이트 결정립 조대화를 제한한다. 바나듐은 또한 시멘타이트에서 크롬 및 망간 이동을 방지하여, 작은 석출물 형성에 적용된다. 0.06 % 미만의 바나듐 함량은 충분한 수준의 기계적 저항을 초래하지 않을 것이다. 반대로, 0.12 % 초과의 바나듐 함량은 과도한 석출이 인성 저하를 초래할 위험이 있으므로, 이는 회피되어야 한다. 바람직한 실시형태에서, 바나듐 첨가는 강의 인성을 더욱 향상시키기 위해 0.09 % 로 제한된다.
질소는 바나듐, 니오븀, 알루미늄 및 티타늄과 같은 금속 원소의 질화물 및 탄질화물을 형성하는 데 중요한 원소이다. 그 크기, 분포 밀도 및 안정성은 기계적 강화에 중요한 영향을 미친다. 0.0050 % 미만의 질소 함량은 충분한 수준의 석출 및 결정립 크기 제어를 초래하지 않을 것이다. 이들 특성을 더욱 개선하기 위해, 최소 수준 0.0060 %, 또는 심지어 0.0070 % 또는 심지어 더 양호한 0.0080 %가 바람직하다. 반대로, 0.0200 % 초과의 질소 함량은 강 중 유리 질소의 존재를 초래할 것이고, 이는 용접 후 열영향부의 인성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
열간 압연 동안, 바나듐의 일부는 오스테나이트 결정립계 피닝을 위한 VN 입자를 형성하기 위해 질소와 결합 할 것이다. 용액에 남아 있는 바나듐은 강의 냉각 동안 미세 석출물 형태로 석출되어, 최종 강도에 중요한 영향을 미칠 것이다. 본 발명자들은 강 섹션 중 바나듐 대 질소 비율을 4 : 1 의 화학량론적 비율에 접근하도록 최적화함으로써 석출 강화가 향상될 수 있다는 것을 발견하였다. 바람직한 실시형태에서, V 대 N 의 비율은 2.5 내지 7, 및 심지어 3 내지 5 이다.
알루미늄은 탈산 효과 및 강에서 산소의 제거를 위해 강에 첨가될 수 있다. 다른 탈산 원소가 강에 첨가되면, 알루미늄 함량은 0.005 % 이하이다. 그렇지 않으면, 알루미늄 함량은 0.005 % 내지 0.040 % 이다. 알루미늄 함량이 너무 높으면, AlN 의 형성이 VN 보다 우선적으로 일어날 것이고, AlN 이 VN 보다 크기가 크므로, VN 만큼 오스테나이트 결정립계의 피닝에 효율적이지 않을 것이다.
황과 인은 결정립계를 취화시키고 중심과 마이크로편석의 형성을 초래하는 불순물이다. 이들 각각의 함량은 충분한 고온 연성을 유지하기 위해 그리고 용접 특성의 열화를 피하기 위해 0.030 및 0.040 % 를 초과해서는 안 된다.
니오븀은 질화물, 탄질화물 또는 탄화물의 석출에 의한 경화 및 강화를 달성하기 위해 선택적으로 사용될 수 있는 원소이다. 이는 압연 중 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하여 미세화하여서, 강도와 저온 인성을 향상시킨다. 그러나, 그 양이 0.05 % 를 초과하면, 마텐자이트 경화로 인해 열영향부의 인성을 열화시킬 수 있다. 한편, 니오븀량이 0.05 % 이상인 경우, 이용 가능한 질소에 피닝되어서, 섹션의 연성 코어의 강화를 보장하는 바나듐 석출물을 형성하는 질소를 손상시킨다.
티타늄은 질화물, 탄질화물 또는 탄화물의 석출에 의한 경화 및 강화를 달성하기 위해 선택적으로 사용될 수 있는 원소이다. 그러나, 그 양이 0.005 % 이상이면, VN 보다는 TiN 형성의 위험이 있다. 또한, 장방형 (cuboids) 입자인 TiN 은 응력 집중부로서 반응하여, 강의 인성 및 피로 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 티타늄의 최대량은 0.003 % 로, 그리고 심지어 0.001 % 로 설정된다.
바람직한 실시형태에서, 그레이드의 탄소, 망간, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 니켈 및 구리 함량은 다음과 같다:
0.4 ≤ CEV ≤ 0.6
여기서, CEV = C + Mn/6 + ( Cr + Mo + V )/5 + ( Ni + Cu )/15 이다.
이들 값을 존중하면, 강 섹션의 양호한 용접성을 유지하면서, 베이나이트의 충분한 형성을 통해 강 섹션의 경화능이 적절한 범위에 있는 것이 보장된다. 감소된 탄소 당량은 예열 (허용되는 경우) 과 같은 용접 프로세싱 단계를 피할 수 있게 하며 또한 제조 비용을 감소시킨다. 바람직한 실시형태에서, CEV ≤ 0.5% 이다.
강 섹션은 각 측에서 플랜지 부분에 연결된 웹 중앙 부분을 포함한다.
본 발명에 따른 강 섹션의 플랜지의 두께는 100 mm 초과로 설정되어, 특히 고층 건물 구조물에 그러한 빔을 사용할 수 있게 한다. 요구되는 인장 및 인성 특성을 보장하기에 충분한 냉각 속도가 획득하기 어려우므로, 그 두께는 바람직하게는 140 mm 미만이다.
본 발명에 따르면, 헤비 섹션의 웹 및 플랜지는 표면의 수냉으로 얻어지는 경화 구역 및 제품의 코어에 있는 비경화 구역으로 구성된다. 강 섹션의 각 구역은 템퍼드 마텐자이트, 베이나이트, 페라이트 및 펄라이트 중 하나 이상의 상을 포함할 수 있는 특정 미세조직을 가질 수 있다. 페라이트는 침상 페라이트 또는 정규 (regular) 페라이트의 형태로 존재할 수 있다.
각 구역의 미세조직은 강 섹션 두께 및 겪은 열 경로에 의존한다.
바람직한 실시형태에서, 플랜지 부분의 미세조직은, 표면에서부터 코어까지, 템퍼드 마텐자이트 및 가능하게는 베이나이트를 포함하는 제 1 구역 및 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 제 2 구역을 포함한다.
제 1 구역은 예를 들어 플랜지 부분의 표면 아래로 10 mm 까지 연장될 수 있다.
본 발명의 본질적인 특징은 크롬, 망간 및 철 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있는 1 종 이상의 바나듐 석출물의, 강 섹션 미세조직에서의 존재이며, 상기 석출물은 질화물, 탄화물, 탄질화물, 또는 이들의 임의의 조합 중에서 선택되며, 그 석출물 중 70 % 초과, 바람직하게는 80 % 초과가 6 nm 미만의 평균 직경을 갖는다. 평균 직경 결정은 다음의 방식으로 행해졌다: 각각의 검출된 석출물의 표면을 측정하고 상응하는 원에 적용하였고, 이로부터 직경을 추출하여, 모든 검출된 석출물에 대한 평균 직경 크기를 구하였다.
바람직한 실시형태에서, 이들 석출물의 평균 밀도는 mm2 당 500 개 이상의 석출물, 바람직하게는 mm2 당 1000 개 이상의 석출물이다. 이들 석출물은 유리한 효과를 가지며, 석출물 크기 감소 및 석출물 함량 증가에 따라 강도가 증가하는 것으로 알려져 있다.
이러한 석출물은 주로 페라이트 상으로 섹션의 플랜지의 코어 구역에 존재하는 것이 바람직하다. 이러한 석출물의 적어도 70 %, 바람직하게는 적어도 80 % 가 6 nm 미만의 평균 직경을 갖는다. 이러한 석출물의 감소된 크기는 경화 효과가 증가시켜서, 강 섹션의 인장 강도를 증가시킨다.
바람직한 실시형태에서, 강 섹션의 플랜지의 코어에 2 가지 유형의 석출물이 존재하는 것이 바람직하다:
- 페라이트 내부에 무작위로 분포된 석출물, 및
- 규칙적으로 이격된 밴드로 배치되어서, 입자들이 조밀하게 분포된 평행 시트를 형성하는 석출물.
무작위로 분포된 석출물은 규칙적으로 이격된 밴드로 배치된 석출물보다 더 크다.
바람직한 실시형태에서, 이러한 규칙적으로 이격된 석출물은 적어도 바나듐 및 크롬을 포함한다.
다른 바람직한 실시형태에서, 무작위로 분포된 석출물의 80 % 이상이 3.5 내지 6 nm 의 평균 직경을 갖는다. 이러한 석출물은 바람직하게는 적어도 바나듐, 크롬 및 철을 포함한다.
본 발명에 따른 강 섹션은 임의의 적절한 제조 방법에 의해 생산될 수 있고, 당업자는 이를 정의할 수 있다. 그러나, 가속 냉각으로 종료되는 프로세스 (그 경우 열간 압연 단계 후 표면층의 켄칭 및 자기 템퍼링) 를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 본 발명에 따른 조성을 갖는 반제품을 공급하는 단계,
- 1000 ℃ 초과의 온도에서 반제품을 재가열하고 적어도 900 ℃ 의 최종 압연 온도로 열간 압연하여, 열연 강 섹션을 얻는 단계,
- 제품의 전부 또는 일부의 표면층의 마텐자이트 및/또는 베이나이트 켄칭을 생성하도록 열연 강 섹션을 냉각시키는 단계로, 압연 제품의 켄칭되지 않은 부분은, 마텐자이트 및/또는 베이나이트의 켄칭된 표면층의 자기 템퍼링을 야기하고 후속 냉각 동안 섹션의 코어 부분에서 오스테나이트를 페라이트 및 탄화물로 변태시키는 것을 가능하게 하기에 충분히 높은 온도에 남고, 켄칭 후 제품의 템퍼드 표면의 최대 온도는 450 내지 650 ℃, 심지어 550 내지 650 ℃ 인, 열연 강 섹션을 냉각시키는 단계.
본 발명에 따른 강 섹션은 바람직하게는 전술한 조성을 가지는 본 발명에 따른 강으로 구성된 반제품이 주조되는 방법을 통해 생산되고, 주조 투입 원료 (cast input stock) 는 1000 ℃ 초과, 바람직하게는 1050 ℃ 초과, 및 더 바람직하게는 1100℃ 또는 1150℃ 초과의 온도로 가열되거나 중간 냉각 없이 주조 후에 이러한 온도에서 직접적으로 사용된다. 이러한 온도는 바나듐 탄질화물의 완전한 용해를 가능하게 하며, 이는 석출 강화 메커니즘에 더 참여할 것이다.
최종 열간 압연 단계는 850 ℃ 초과의 온도에서 수행된다. 압연 종료 온도는 오스테나이트 결정립 미세화 및 변태 후 더 얇은 미세조직의 형성을 보장하기 위해 850 ℃ 이상이며, 이는 인성 및 강도 특성을 향상시키는 것으로 알려져 있다.
열간 압연 동안, 압연 단계들의 관리된 조합을 사용하고 압연 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 목표는 압연 중 후속 재결정화 동안 결정립 미세화에 의해 미세 결정립의 미세조직을 생성하는 것이다.
이어서, 전술한 프로세스에 의해 수득된 열연 제품은 바람직하게는 켄칭 및 자기 템퍼링 프로세스를 사용하여 냉각된다.
이른바 켄칭 및 자기 담금질 프로세스 (QST) 는 제품의 전부 또는 일부의 표면 층의 마텐자이트 및/또는 베이나이트 켄칭을 생성하기 위해 압연기의 마무리 스탠드에서 나오는 열연 강 섹션을 유체에 의해 냉각시키는 단계로 이루어진다. 더욱이, 유체 냉각 구역의 출구에서, 압연 제품의 비켄칭 부분은 후속 공기 냉각 동안 마텐자이트 및/또는 베이나이트의 표면 층의 템퍼링이 일어나게 하기에 충분히 높은 온도에 있다.
켄칭 및 자기 템퍼링 단계를 수행하기 위해 사용되는 냉각 유체는 보통 예를 들어 통상적인 첨가제를 갖는 또는 갖지 않는 물, 또는 미네랄 염의 수용액이다. 유체는 예를 들어 가스에 물을 현탁시켜 획득된 미스트일 수 있거나, 증기와 같은 가스일 수 있다.
실제적인 관점에서, 압연 제품의 바람직한 냉각은 사용된 냉각 장치, 및 냉각 수단의 길이 및 유량 특성의 적절한 선택에 의존한다.
제품의 치수뿐만 아니라 강의 조성과 연속 냉각 변태도가 알려져 있어서, 강 섹션의 적절한 처리에 적용할 조건, 특히 마텐자이트가 형성되는 온도 및 원하는 깊이까지 표면 켄칭을 수행하는데 이용 가능한 최대 시간을 결정할 수 있다.
압연 강 섹션의 코어와 스킨에서의 온도 구배 곡선에 기초하여, 제거될 열량은 냉각 장치의 특성 및 냉각 장치에 의해 적용되는 유체의 유량일 수 있다.
강 섹션의 상이한 구역들에서 원하는 미세조직의 형성을 모니터링하기 위해, 마텐자이트 및/또는 베이나이트 켄칭의 종료에서 시작하는 강 섹션의 스킨 온도의 전개가 측정된다. 켄칭 후, 섹션이 압연기의 마지막 스탠드에서 나온 후 코어의 온도는 계속 감소하는 반면, 스킨 온도는 상승한다. 주어진 단면에서의 스킨 온도 및 코어 온도는 2 개의 곡선이 실질적으로 서로 평행하게 계속되기 시작하는 시점을 향해 수렴한다. 이 시점의 스킨 온도를 "균일 온도 (equalization temperature)" 라고 부른다.
예
표 1 에 기재된 조성을 갖는 2 개의 그레이드를 반제품으로 주조하고, 표 2 에 기재된 프로세스 파라미터로, 가열, 제어된 열간 압연, 및 켄칭 및 자기 템퍼링에 의해 달성되는 후속 수냉을 통해 강 섹션으로 가공하였다.
표 1 - 조성
시험된 조성은 하기 표에 기재되어 있으며, 원소 함량은 수천 중량 퍼센트 (thousands of weight percent) 로 표시된다:
Figure 112020060234382-pct00001
시험 1 은 비교예이고, 시험 2 는 본 발명에 따른 예이다.
표 2 - 프로세스 파라미터
주조된 강 반제품은 다음의 조건으로 가공되었다:
Figure 112020060234382-pct00002
그리고, 최종 샘플들을 분석하였고, 해당 미세조직 엘리먼트들 및 기계적 특성들을 표 3 및 표 4 에 각각 기재하였다.
표 3 - 미세조직 및 석출물
수득된 강 섹션의 미세조직의 상 백분율을 측정하였다:
Figure 112020060234382-pct00003
섹션 No. 1 의 두 구역, 특히 코어 구역에서의 상 백분율은 섹션 No. 2 와 매우 유사하여, 바나듐 석출 강화의 영향이 더 작은 미세조직 스케일에서 관찰됨을 보여준다.
섹션의 플랜지 두께의 코어 구역으로부터 취한 탄소 추출 복제물의 TEM 검사에 의해 수행된 석출 분석은 바나듐 석출물의 존재를 보여주었다. 미세 석출물 분석은 TEM 얇은 포일 방법을 통해 수행되었으며, 이로써 석출물의 평균 크기 및 밀도를 정량화할 수 있다.
섹션의 기계적 강화에 관여하는 석출물이 강 섹션의 코어 구역, 특히 페라이트 상 내에 위치되는 것으로 밝혀졌다.
도 1 은 크거나 작은 크기의 주로 구형 형상을 갖는 바나듐 석출물을 보여준다. 더 큰 크기의 석출물 (직경 약 6 nm 의 전형적인 크기) 은 주로 무작위로 분포되었다. 그러나, 미세 석출물 (직경 약 3 nm 의 전형적인 크기) 은 규칙적으로 이격된 밴드로 배치되었다. 도 2 에서 미세조직이 바나듐 입자들이 조밀하게 분포된 평행 시트들로 구성되어 있음을 알 수 있다. 시트들은 규칙적인 간격으로 나타난다.
규칙적으로 이격된 석출물
Figure 112020060234382-pct00004
무작위로 분포된 석출물
Figure 112020060234382-pct00005
표 4 - 기계적 특성
시험된 강의 기계적 특성을 측정하고 다음의 표에 기재하였다:
Figure 112020060234382-pct00006
예들은 본 발명에 따른 강 섹션들이 그들의 특정 조성 및 미세조직 덕분에 모든 목표 특성을 나타내는 유일한 것임을 보여준다.
본 발명에 따른 강 섹션은 오늘날 쉽게 달성할 수 없는 높은 강도, 인성 및 양호한 용접성의 우수한 값을 나타낸다. 본 발명에 따른 강 그레이드를 사용하면, 대규모 건설 프로젝트에 관련된 설계 및 건설 팀이 더 효율적인 구조 솔루션을 활용할 수 있다. 강 섹션의 높은 항복 강도는 일반적으로 사용되는 다른 구조용 강 그레이드보다 중량 절감 및 더 낮은 운송 및 제조 비용을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 건설업에 극히 중요한 기여를 한다.

Claims (14)

  1. 적어도 100 mm 의 두께를 갖는 플랜지 부분에 각 측에서 연결된 웹 중앙 부분을 포함하는 강 섹션으로서, 상기 강 섹션은, 중량% 로,
    C : 0.06 ~ 0.16 %
    Mn　: 1.10 ~ 2.00 %
    Si　: 0.10 ~ 0.40 %
    Cu　: 0.001 ~ 0.50 %
    Ni　: 0.001 ~ 0.30 %
    Cr　: 0.001 ~ 0.50 %
    Mo　: 0.001 ~ 0.20 %
    V　: 0.06 ~ 0.12 %
    N　: 0.0050% ~ 0.0200 %
    Al　≤ 0.040 %
    P ≤ 0.040 %
    S ≤ 0.030 %
    그리고 선택적으로, 중량% 로, 다음의 원소들:
    Ti　< 0.005 %
    Nb　≤ 0.05 %
    중 하나 이상,
    철 및 정교화 (elaboration) 로부터의 불순물인 잔부를 포함하는 조성을 갖고, 상기 강 섹션의 미세조직은 크롬, 망간 및 철로부터 선택된 하나 이상의 금속을 또한 가능하게 포함하는 적어도 1 종의 바나듐 석출물을 함유하고, 상기 석출물은 질화물, 탄화물, 탄질화물 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며, 상기 석출물의 70 % 초과가 6 nm 미만의 평균 직경을 갖고,
    상기 강 섹션은 mm2 당 적어도 500 개의 석출물의 평균 밀도를 갖는 부분을 함유하는, 강 섹션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섹션의 조성은 다음의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는, 강 섹션:
    0.4 ≤ CEV ≤ 0.6
    여기서, CEV = C + Mn/6 + ( Cr + Mo + V )/5 + ( Ni + Cu )/15 이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    바나듐 대 질소 량의 비율이 2.5 내지 7 인 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지 부분의 미세조직이, 표면에서부터 코어까지, 템퍼드 마텐자이트 및 가능하게는 베이나이트를 포함하는 경화 구역 및 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 코어 구역을 함유하는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석출물의 적어도 일부가 규칙적으로 이격된 밴드들로 배치되는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 규칙적으로 이격된 석출물의 80 % 초과가 3 nm 미만의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 규칙적으로 이격된 석출물은 적어도 바나듐 및 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 석출물의 적어도 일부가 상기 강 섹션의 코어에 위치된 페라이트 상에 무작위로 분포되는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 무작위로 분포된 석출물의 80 % 초과가 3.5 내지 6 nm 의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 무작위로 분포된 석출물은 적어도 바나듐, 크롬 및 철을 함유하는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 석출물은 상기 코어 구역에 위치되는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지 부분은 최대 140 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 강 섹션.
  14. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 조성을 갖는 강 반제품을 공급하는 단계,
    - 상기 강 반제품을 1000 ℃ 초과의 온도에서 재가열하고 적어도 850°C 의 최종 압연 온도로 열간 압연하여, 열연 강 섹션을 얻는 단계,
    - 제품의 전부 또는 일부의 표면층의 마텐자이트 및/또는 베이나이트 켄칭을 생성하도록 상기 열연 강 섹션을 냉각시키는 단계로서, 압연 제품의 켄칭되지 않은 부분은, 마텐자이트 및/또는 베이나이트의 켄칭된 표면층의 자기 템퍼링을 야기하고 후속 냉각 동안 섹션의 코어 부분에서 오스테나이트를 페라이트 및 탄화물로 변태시키는 것을 가능하게 하기에 충분히 높은 온도에 남고, 켄칭 후 제품의 템퍼드 표면의 최대 온도는 450 내지 650 ℃ 인, 상기 열연 강 섹션을 냉각시키는 단계를 포함하는 강 섹션의 제조방법으로서,
    상기 강 섹션은 적어도 100 mm 의 두께를 갖는 플랜지 부분에 각 측에서 연결된 웹 중앙 부분을 포함하고,
    상기 강 섹션의 미세조직은 크롬, 망간 및 철로부터 선택된 하나 이상의 금속을 또한 가능하게 포함하는 적어도 1 종의 바나듐 석출물을 함유하고, 상기 석출물은 질화물, 탄화물, 탄질화물 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며, 상기 석출물의 70 % 초과가 6 nm 미만의 평균 직경을 갖고,
    상기 강 섹션은 mm2 당 적어도 500 개의 석출물의 평균 밀도를 갖는 부분을 함유하는, 강 섹션의 제조방법.
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