KR20170117235A - High strength thick steel plate with superior brittle crack arrestability and high heat input welding performance and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
선박에 이용하기 적합한 판두께 50㎜ 이상의 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. 특정의 성분 조성을 갖고, 금속 조직이 페라이트상 주체의 조직이며, 판두께 표층부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.8 이상인 집합 조직을 갖고, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부에 있어서의 샤르피 파면 전이 온도 vTrs가 -50℃ 이하인 후강판 및 그의 제조 방법이다.A high strength steel sheet for high heat input welding excellent in brittle crack propagation stopping property suitable for use in ships and having a plate thickness of 50 mm or more, and a method of producing the same. The degree of integration of the RD // (110) plane at the plate thickness portion is 1.3 or more, the degree of integration of the RD // (110) plane at the center of the plate thickness, Of 1.8 or more and having a Charpy wavefront transition temperature vTrs of -50 캜 or less at a plate thickness portion and a plate thickness central portion, and a method for producing the same.
Description
본 발명은, 취성 균열 전파 정지 특성(brittle crack arrestability)이 우수한 대입열 용접(high heat input welding)용 고강도 강판(high-strength thick steel plate) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 선박에 이용하기 적합한 판두께 50㎜ 이상의 것에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-strength thick steel plate for high heat input welding having excellent brittle crack arrestability and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a high- A suitable plate thickness of 50 mm or more.
선박 등의 대형 구조물에 있어서는, 취성 파괴(brittle fracture)에 수반하는 사고가 경제나 환경에 미치는 영향이 크다. 이 때문에, 안전성의 향상이 항상 요구되며, 사용되는 강재에 대해서는, 사용 온도에 있어서의 인성(toughness)이나, 취성 균열 전파 정지 특성이 요구되고 있다.In large structures such as ships, accidents involving brittle fracture have a large impact on the economy and the environment. For this reason, safety is always required to be improved, and toughness and brittle crack propagation stopping characteristics at the operating temperature are required for the steel material to be used.
컨테이너선이나 벌크 캐리어(bulk carrier) 등의 선박은 그 구조상, 선체 외판(outer plate of ship's hull)에 고강도의 후육(large thickness)재를 사용한다. 최근에는 선체의 대형화에 수반하여 한층 고강도 후육화가 진전되어, 일반적으로, 강판의 취성 균열 전파 정지 특성은 고강도 혹은 후육재일수록 열화되는 경향이 있기 때문에, 취성 균열 전파 정지 특성으로의 요구도 한층 고도화하고 있다.Container ships, bulk carriers and other vessels use high-strength large thickness materials for their outer plates of ship's hull. In recent years, with the increase in the size of the hull, the high strength thickening progresses further. In general, the brittle crack propagation stopping property of the steel sheet tends to deteriorate as the high strength or the shrunk material. Therefore, the demand for brittle crack propagation stopping property is further enhanced .
강재의 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키는 수단으로서, 종래부터 Ni 함유량을 증가시키는 방법이 알려져 있고, 액화 천연 가스(LNG: Liquefied Natural Gas)의 저조 탱크에 있어서는, 9% Ni강이 상업 규모로 사용되고 있다.As a means for improving the brittle crack propagation stopping property of the steel, there has been known a method of increasing the Ni content, and in a low-temperature tank of liquefied natural gas (LNG), 9% Ni steel is used on a commercial scale have.
그러나, Ni량의 증가는 비용의 대폭적인 상승이 불가피하기 때문에, LNG 저조 탱크 이외의 용도에는 적용이 어렵다.However, an increase in the amount of Ni is inevitable, and therefore, it is difficult to apply to applications other than the LNG tank.
한편, LNG와 같은 극저온(ultra low temperature)에까지 이르지 않는, 선박이나 라인 파이프에 사용되는, 판두께가 50㎜ 미만인 비교적 얇은 강재에 대해서는, TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)법에 의해 세립화(decreasing a grain size)를 도모하여, 저온 인성을 향상시킴으로써, 우수한 취성 균열 전파 정지 특성을 부여할 수 있다.On the other hand, a comparatively thin steel having a plate thickness of less than 50 mm, which is used for a ship or a line pipe, which does not reach an ultra low temperature such as LNG, is subjected to a decreasing process by a thermo-mechanical control process a grain size) is improved to improve the low-temperature toughness, whereby excellent brittle crack propagation stopping properties can be imparted.
또한, 합금 비용을 상승시키는 일 없이, 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키기 위해, 판두께 표층부의 조직을 초미세화한 강재(ultra fine grained steel)가 특허문헌 1에서 제안되고 있다.Further, in order to improve the brittle crack propagation stopping property without raising the alloy cost, a steel material (ultrafine grained steel) in which the structure of the surface layer of the plate thickness is made ultra fine is proposed in Patent Document 1.
특허문헌 1에는, 취성 균열이 전파할 때, 강재 판두께 표층부에 발생하는 시어립(shear-lips; 소성 변형 영역)이 취성 균열 전파 정지 특성의 향상에 효과가 있는 것에 착안하여, 시어립 부분의 결정립을 미세화시켜, 전파하는 취성 균열이 갖는 전파 에너지를 흡수시키는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 강재가 기재되어 있다.In Patent Document 1, attention is paid to the fact that a shear-lips (plastic deformation region) generated in a surface layer portion of a steel sheet is effective in improving brittle crack propagation stopping characteristics when a brittle crack propagates, Which is characterized in that crystal grains are refined to absorb the propagation energy of propagating brittle cracks, and a steel material excellent in brittle crack propagation stopping property is disclosed.
또한, 특허문헌 1에는, 열간 압연 후의 제어 냉각에 의해 판두께 표층 부분을 Ar3 변태점(transformation point) 이하로 냉각하고, 그 후 제어 냉각(controlled cooling)을 정지하여 판두께 표층 부분을 변태점 이상으로 복열(recuperate)시키는 공정을 1회 이상 반복하여 행하고, 이 사이에 강재에 압하를 가함으로써, 반복 변태시키거나 또는 가공 재결정시켜, 판두께 표층 부분에 초미세한 페라이트 조직(ferrite structure) 또는 베이나이트 조직(bainite structure)을 생성시키는 것이 기재되어 있다.Patent Document 1 discloses a method of cooling a portion of the surface layer of the plate thickness below the transformation point of Ar 3 by controlled cooling after hot rolling and then stopping the controlled cooling, The ferrite structure or the bainite structure is formed in the surface layer portion by repeatedly transforming or recrystallizing the steel material by repeatedly performing the recuperate process one or more times, thereby producing a bainite structure.
또한, 특허문헌 2에서는, 페라이트-펄라이트(pearlite)를 주체의 마이크로 조직으로 하는 강재에 있어서 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키기 위해서는, 강재의 양 표면부는 원상당 입경(circle-equivalent average grain size): 5㎛ 이하, 애스펙트비(aspect ratio of the grains): 2 이상의 페라이트립(grain)을 갖는 페라이트 조직을 50% 이상 갖는 층으로 구성하고, 페라이트 입경의 불균일을 억제하는 것이 중요하다고 하고 있다. 불균일을 억제하는 방법으로서 마무리 압연 중의 1패스당의 최대 압하율(maximum rolling reduction)을 12% 이하로 함으로써 국소적인 재결정 현상을 억제하는 것이 기재되어 있다.In
그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 강재는, 강재 판두께 표층부만을 일단 냉각한 후에 복열시키고, 또한 복열 중에 가공을 가함으로써, 특정의 조직을 얻는 것이기 때문에, 실생산 규모에서는 제어가 용이하지 않다. 특히 판두께가 50㎜를 초과하는 후육재에서는, 압연, 냉각 설비로의 부하가 큰 프로세스이다.However, since the steel material having excellent brittle crack propagation stoppage characteristics disclosed in
한편, 특허문헌 3에는, 페라이트 결정립의 미세화뿐만 아니라 페라이트 결정립 내에 형성되는 서브그레인(subgrain)에 착안하여, 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키는, TMCP의 연장상에 있는 기술이 기재되어 있다.On the other hand,
구체적으로는, 판두께 30∼40㎜의 강판에 있어서, 강판 표층의 냉각 및 복열 등의 복잡한 온도 제어를 필요로 하지 않고, (a) 미세한 페라이트 결정립을 확보하는 압연 조건, (b) 강재 판두께의 5% 이상의 부분에 미세 페라이트 조직을 생성하는 압연 조건, (c) 미세 페라이트에 집합 조직(texture)을 발달시킴과 함께 가공(압연)에 의해 도입한 전위(dislocation)를 열적 에너지에 의해 재배치하여 서브그레인을 형성시키는 압연 조건, (d) 형성한 미세한 페라이트 결정립과 미세한 서브그레인립의 조대화(coarsening)를 억제하는 냉각 조건에 의해 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시킨다.Specifically, in a steel sheet having a thickness of 30 to 40 mm, it is not necessary to control the surface temperature of the steel sheet such that cooling and repetition of the surface layer are complicated, and (a) rolling conditions for securing fine ferrite grains, (b) (C) a dislocation introduced by processing (rolling) while developing an aggregate texture in the fine ferrite is rearranged by thermal energy to produce a fine ferrite structure And (d) the brittle crack propagation stopping property is improved by cooling conditions for suppressing coarsening of fine fine ferrite grains and fine sub-grain grains formed.
또한, 제어 압연에 있어서, 변태한 페라이트에 압하를 가하여 집합 조직을 발달시킴으로써, 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키는 방법도 알려져 있다. 이 방법은, 강재의 파괴면 상에 세퍼레이션(separation)을 판면과 평행한 방향으로 생성시켜, 취성 균열 선단(tip)의 응력을 완화시킴으로써, 취성 파괴에 대한 저항을 높인다.It is also known to improve the brittle crack propagation stopping property by developing aggregate structure by applying a pressure drop to the transformed ferrite in the control rolling. This method generates separation on the fracture surface of the steel in a direction parallel to the plane of the steel, thereby relieving stress at the brittle crack tip, thereby increasing the resistance to brittle fracture.
예를 들면, 특허문헌 4에는, 제어 압연에 의해 (110)면 X선 강도비(X-ray plane intensity ratio in the (110) plane showing a texture developing degree)를 2 이상으로 하고, 또한 원상당경(diameter equivalent to a circle in the crystal grains) 20㎛ 이상의 조대립(large-size grain)을 10% 이하로 함으로써, 내취성 파괴 특성을 향상시키는 것이 기재되어 있다.For example,
특허문헌 5에는 용접 조인트부(welded joint)의 취성 균열 전파 정지 성능이 우수한 용접 구조용 강으로서, 판두께 내부의 압연면에 있어서의 (100)면의 X선 면강도비가 1.5 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 강판이 개시되고, 당해 집합 조직 발달에 의한 응력 부하 방향과 균열 전파 방향의 각도의 어긋남에 의해 우수한 취성 균열 전파 정지 특성이 얻어지는 것이 기재되어 있다.
그런데, 최근의 6,000TEU(Twenty-foot Equivalent Unit)를 초과하는 대형 컨테이너선에서는 판두께 50㎜를 초과하는 후강판이 사용된다. 비특허문헌 1에서는, 판두께 65㎜의 강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 평가하고, 모재의 대형 취성 균열 전파 정지 시험에서 취성 균열이 정지하지 않는 결과를 보고하고 있다.However, in the case of large container ships exceeding the recent 6,000TEU (Twenty-foot Equivalent Unit), a steel plate with a plate thickness exceeding 50 mm is used. In Non-Patent Document 1, the brittle crack propagation stopping performance of a steel sheet having a thickness of 65 mm was evaluated, and a result of the brittle crack not stopping in the large brittle crack propagation stop test of the base material was reported.
또한, 공시재의 표준 ESSO 시험(ESSO test compliant with WES 3003)에서는 사용 온도 -10℃에 있어서의 Kca의 값(이하, Kca(-10℃)라고도 기재함)이 3000N/㎜3/2에 못 미치는 결과가 나타나, 50㎜를 초과하는 판두께의 강판을 적용한 선체 구조의 경우, 안전성 확보가 과제가 되는 것이 시사되어 있다.In the standard ESSO test (ESSO test compliant with WES 3003), the value of Kca (hereinafter also referred to as Kca (-10 ° C)) at the operating temperature of -10 ° C is less than 3000 N / mm 3/2 The results show that, in the case of a hull structure to which a steel sheet having a thickness exceeding 50 mm is applied, securing of safety is a problem.
전술한 특허문헌 1∼5에 기재된 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 강판은, 제조 조건이나 개시되어 있는 실험 데이터로부터, 판두께 50㎜ 정도까지의 강판이 주된 대상이라고 생각된다. 특허문헌 1∼5에 기재된 기술을 50㎜를 초과하는 후육재로 적용한 경우, 소정의 특성이 얻어지는지 불분명하고, 선체 구조에서 필요한 판두께 방향의 균열 전파에 대한 특성에 대해서는 전혀 검증되어 있지 않다.It is considered that the steel sheet having excellent brittle crack propagation stopping properties described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 5 is mainly a steel sheet having a thickness of about 50 mm from the manufacturing conditions and the disclosed experimental data. It is unclear whether a predetermined characteristic can be obtained when the technique described in Patent Documents 1 to 5 is applied to a skirting material exceeding 50 mm and the characteristics of crack propagation in the plate thickness direction required in the hull structure are not verified at all.
한편, 강판의 후육화에 수반하여, 용접 시공에는, 서브 머지 아크 용접(submerged arc welding), 일렉트로 가스 용접(electrogas arc welding), 일렉트로 슬래그 용접(electroslag welding) 등의 고능률(high efficiency)인 대입열 용접이 적용되고 있다. 일반적으로, 용접 입열량(heat input)이 커지면, 용접 열영향부(Heat Affected Zone; HAZ)의 조직이 조대화하기 때문에, 용접 열영향부의 인성은 저하되는 것이 알려져 있다. 이러한 대입열 용접에 의한 인성의 저하 문제를 해결하기 위해, 대입열 용접용 강재가 이미 개발되어, 실용화에 이르고 있다. 예를 들면, 특허문헌 6에 있어서는, 강 중에 석출되는 TiN을 제어함으로써 용접 열영향부 조직의 조대화(coarsening)를 방지함과 함께, 페라이트 생성핵의 분산에 의해 입내(粒內; in grains) 페라이트 변태를 촉진함으로써, 용접 열영향부의 인성을 증가시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 대입열 용접부의 용접 열영향부의 인성은 우수하기는 하지만, 취성 균열 전파 정지 특성은 고려되지 않아, 양 특성을 만족하는 것은 얻어지고 있지 않았다.On the other hand, with the thickening of the steel sheet, the welding operation is performed with a high efficiency (high efficiency) such as submerged arc welding, electrogas arc welding, electroslag welding, Thermal welding is applied. Generally, it is known that as the heat input of the welding becomes larger, the structure of the heat affected zone (HAZ) becomes coarse, so that the toughness of the weld heat affected zone is lowered. In order to solve the problem of reduction in toughness due to such large heat welding, a steel material for large heat input welding has already been developed and put to practical use. For example, Patent Document 6 discloses a technique for preventing coarsening of a weld heat affected part structure by controlling TiN precipitated in a steel, and also preventing grain coarsening in grains by dispersion of ferrite generating nuclei, Discloses a technique for increasing the toughness of a weld heat affected zone by promoting ferrite transformation. However, although the toughness of the weld heat affected zone of the large heat weld zone is excellent, the brittle crack propagation stop characteristics are not taken into consideration and satisfactory properties are not obtained.
그래서 본 발명은, 강 성분 및 압연 조건을 최적화하여, 판두께 방향에서의 집합 조직을 제어하는 공업적으로 매우 간이한 프로세스로 안정적으로 제조할 수 있는 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to provide a high-strength, high-strength, high-strength, high-strength, high-strength, high-strength, high- Steel sheet and a method for producing the same.
본 발명자들은, 상기 과제의 달성을 목표로 예의 연구를 거듭하여, 후육 강판이라도 우수한 취성 균열 전파 정지 특성을 갖는 고강도 후강판에 대해서 이하의 인식을 얻었다.The present inventors repeatedly conducted extensive research aimed at achieving the above-described problems, and obtained the following perceptions for a high strength steel plate having excellent brittle crack propagation stopping properties even in case of a steel sheet under a low temperature.
1. 판두께 50㎜를 초과하는 후강판에 대해서, 표준 ESSO 시험의 파면을 상세하게 조사한 결과, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같은 파면 형태가 되는 경우에, 취성 균열의 폭이 작아짐에 수반하여 균열 선단부의 응력 확대 계수가 작아지고, 그 결과, 강판의 어레스트 성능(arrestability)이 높아진다. 도 1의 (a) 및 (b)는 표준 ESSO 시험편(1)의 노치(2)로부터 돌입한 균열(3)이 모재(5)에 있어서 선단 형상(4)으로 전파를 정지한 예를 개략적으로 나타낸다.1. Detailed examination of the wave front of the standard ESSO test for steel sheets with a plate thickness exceeding 50 mm resulted in a decrease in the width of the brittle cracks in the case of a wavefront shape as shown in Fig.1 (b) As a result, the stress intensity factor of the crack tip becomes smaller, and as a result, the arrestability of the steel sheet increases. 1 (a) and 1 (b) schematically show an example in which the
2. 상기와 같은 파면 형태를 얻기 위해서는, 판두께 표층부와 판두께 중앙부의 어레스트 성능을 향상시킬 필요가 있다. 판두께 표층부와 판두께 중앙부의 어레스트 성능을 향상시키는 방법으로서, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부의 인성을 향상시키는 것이 유효하다. 그러나, 판두께 50㎜를 초과하는 바와 같은 후강판에서는 냉각 속도나 압하율 등에 제한이 있어, 판두께 중앙부의 인성을 향상시키기에는 한계가 존재한다.2. In order to obtain the wavefront shape as described above, it is necessary to improve the performance of the edge of the plate thickness portion and the center portion of the plate thickness. It is effective to improve the toughness of the plate thickness portion and the plate thickness central portion as a method for improving the performance of the plate thickness portion and the center portion of the plate thickness. However, there is a limitation in improving the toughness of the central portion of the plate thickness because there is a limitation in the cooling rate and the reduction rate in the steel sheet having a plate thickness exceeding 50 mm.
3. 인성 향상 외에 어레스트 성능을 향상시키는 수법으로서는, 판두께 중앙부의 집합 조직을 제어하는 것이 유효하고, 특히 압연 방향에 대하여 평행으로 (110)면을 집적(integrating)시키고, 압연 방향 혹은 판폭 방향으로 진전하는 균열을 각각 압연 방향 혹은 판폭 방향으로부터 비스듬하게 빗나가도록 집합 조직 제어를 행하는 것이 유효하다.3. As a method for improving the performance of the alloy in addition to the improvement in toughness, it is effective to control the texture of the central portion of the plate thickness. In particular, integrating (110) planes parallel to the rolling direction, It is effective to perform the texture control so that the advancing cracks are deviated obliquely from the rolling direction or the plate width direction, respectively.
4. 또한, 판두께 중앙부가 오스테나이트 재결정 온도역에 있는 상태에서의 누적 압하율을 20% 이상, 또한, 1패스당의 평균 압하율을 5.0% 이하로 함으로써, 판두께 표층부의 조직의 미세화를 도모한다. 그 후, 판두께 중앙부가 오스테나이트 미재결정 온도역에 있는 상태에서의 누적 압하율을 40% 이상, 또한, 1패스당의 평균 압하율을 7.0% 이상으로 함으로써, 판두께 중앙부의 인성 및 집합 조직을 발달시킬 수 있어, 전술한 조직을 실현할 수 있다.4. Further, by making the cumulative reduction ratio at 20% or more and the average reduction ratio per one pass at 5.0% or less in the state where the plate thickness central portion is in the austenite recrystallization temperature range, the structure of the plate thickness portion can be miniaturized do. Thereafter, when the cumulative reduction ratio in the state where the center of the plate thickness is in the austenite non-recrystallization temperature range is 40% or more and the average reduction rate per pass is 7.0% or more, the toughness and aggregate structure It is possible to develop the above-described organization.
5. 대입열 용접부의 인성을 향상하는 수법으로서, TiN, CaS와 MnS의 복합 황화물을 미세하게 분열시키고, 용접에 의해 고온에 노출되었을 때의 입성장(growing of grains)을 억제, 또한, 그 후의 냉각 과정에서 입내 변태를 촉진하여 실온에서의 열영향부 조직을 미세화하는 것이 유효하다.5. As a method for improving the toughness of the heat-welded portion, it is possible to finely divide the complex sulfide of TiN, CaS and MnS, to inhibit the growing of grains when exposed to a high temperature by welding, It is effective to accelerate the transformation of the grain during the cooling process to refine the structure of the heat affected zone at room temperature.
본 발명은 얻어진 인식을 기초로 추가로 검토를 더하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명은,The present invention is further based on the obtained recognition, and is further reviewed. That is,
1. 강 조성이, 질량%로, C: 0.03∼0.15%, Si: 0.50% 이하, Mn: 1.0∼2.0%, P: 0.030% 이하, S: 0.0005∼0.0040%, Al: 0.005∼0.10%, Ti: 0.004∼0.030%, N: 0.0036∼0.0075% 이하, Ca: 0.0005∼0.0030%, O: 0.0040% 이하를 포함하고, 또한, Ca, O, S의 각 함유량은, 하기식 (1)을 충족하며, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이고, 금속 조직이 페라이트 주체이며, 판두께 표층부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.8 이상인 집합 조직을 갖고, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부에 있어서의 샤르피 파면 전이 온도(Charpy fracture transition temperature) vTrs가 -50℃ 이하인 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.1. A steel composition comprising, by mass%, 0.03 to 0.15% of C, 0.50% or less of Si, 1.0 to 2.0% of Mn, 0.030% or less of P, 0.0005 to 0.0040% of S, 0.005 to 0.10% 0.004 to 0.030% of Ti, 0.0036 to 0.0075% of N, 0.0005 to 0.0030% of Ca and 0.0040% or less of O, and each content of Ca, O and S satisfies the following formula (1) (110) surface in the plate thickness portion is 1.3 or more, and the RD // (110) surface in the plate thickness center portion is a ferrite- And the Charpy fracture transition temperature vTrs at the center of the plate thickness portion and the plate thickness portion is not higher than -50 캜. The brittle crack propagation stopping property is excellent in the substitution heat welding High strength steel plate.
0<(Ca-(0.18+130×Ca)×0)/1.25/S≤0.8…(1)0 < (Ca- (0.18 + 130 x Ca) x 0) /1.25/S? (One)
단, 식 (1)에 있어서, Ca, O, S는 함유량(질량%)으로 한다.In the formula (1), Ca, O and S are defined as the content (% by mass).
2. 판두께 표층부 및 판두께 중앙부의 샤르피 파면 전이 온도 및 RD//(110)면의 집적도가, 하기 (2)식을 충족하는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.(2) satisfying the following expression (2), characterized in that the Charpy wavefront transition temperature at the plate thickness part and the plate thickness center and the degree of integration of the RD // High strength steel for welding.
vTrs(표층)+1.9×vTrs(1/2t)-6×IRD//(110)[표층]-84×IRD//(110)[1/2t]≤-350…(2) vTrs (surface layer) + 1.9 x vTrs (1 / 2t) -6 x I RD // (110) [surface layer] -84 x I RD // (110) [1 / 2t] (2)
단, 식 (2)에 있어서,However, in the formula (2)
vTrs(표층): 판두께 표층부의 샤르피 파면 전이 온도(℃)vTrs (surface layer) : Charpy wavefront transition temperature (° C)
vTrs(1/2t): 판두께 중앙부(t/2)의 샤르피 파면 전이 온도(℃)vTrs (1 / 2t) : Charpy wavefront transition temperature (° C) of plate thickness central portion (t / 2)
IRD//(110)[표층]: 판두께 표층부의 RD//(110)면의 집적도I RD // (110) [surface layer] : density of the RD // (110) surface of the plate thickness portion
IRD//(110)[1/2t]: 판두께 중앙부(t/2)의 RD//(110)면의 집적도로 한다. I RD // (110) [1 / 2t] : This is the degree of integration of the RD // (110) surface of the plate thickness center part (t / 2).
또한, t는 판두께(㎜)이다.Also, t is the plate thickness (mm).
3. 강 조성이, 추가로, 질량%로, Nb: 0.003∼0.050%, Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.5% 이하, Mo: 0.5% 이하, W: 0.4% 이하, V: 0.2% 이하, B: 0.0003∼0.0030% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2에 기재된 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.3. The steel composition according to claim 1, further comprising, by mass%, 0.003 to 0.050% Nb, 0.5% or less Cu, 0.5% or less Ni, 0.5% or less of Cr, V: not more than 0.2%, and B: not more than 0.0003 to not more than 0.0030%, wherein the brittle crack propagation stopping property is excellent.
4. 강 조성이, 추가로, 질량%로, Mg: 0.0005∼0.0050%, Zr: 0.001∼0.020%, REM: 0.001∼0.020%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.4. The steel composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel composition further contains at least one of Mg: 0.0005 to 0.0050%, Zr: 0.001 to 0.020%, and REM: 0.001 to 0.020% And the brittle crack propagation stopping property described in any one of < 1 >
5. 1, 3 또는 4 중 어느 하나에 기재된 조성을 갖는 강 소재를, 900∼1150℃의 온도로 가열하고, 오스테나이트 재결정 온도역과 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 누적 압하율의 합계를 65% 이상, 판두께 중앙부가 오스테나이트 재결정 온도역에 있는 상태에 있어서, 누적 압하율을 20% 이상, 또한, 1패스당의 평균 압하율을 5.0% 이하로 하는 압연을 실시하고, 이어서, 판두께 중앙부가 오스테나이트 미재결정 온도역에 있는 상태에 있어서, 누적 압하율을 40% 이상, 또한, 1패스당의 평균 압하율을 7.0% 이상으로 하는 압연을 행하고, 그 후, 4.0℃/s 이상의 냉각 속도로 600℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판의 제조 방법.5. A steel material having a composition according to any one of
6. 600℃ 이하까지 냉각한 후, 추가로, AC1점 이하의 온도로 템퍼링(tempering)하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 5에 기재된 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판의 제조 방법.6. Preparation of a mixture was cooled to below 600 ℃, adding, A C1 point below the tempering temperature (tempering) for the high-strength steel sheet excellent in
본 발명에 의하면, 판두께 방향으로 집합 조직이 적절히 제어되어, 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한, 대입열 용접용 고강도 강판 및 그의 제조 방법이 얻어진다. 판두께 50㎜ 이상, 바람직하게는 판두께 50㎜ 초과하고, 보다 바람직하게는 판두께 55㎜ 이상, 한층 더 바람직하게는 판두께 60㎜ 이상의 강판에 본 발명을 적용하는 것이, 종래 기술에 따른 강에 대하여 보다 현저한 우위성을 발휘하기 때문에, 유효하다. 그리고, 예를 들면, 조선 분야에서는 대형의 컨테이너선, 벌크 캐리어의 강력 갑판부 구조에 있어서 해치 사이드 코밍(hatch side coaming)이나 갑판 부재로 본 발명을 적용함으로써 선박의 안전성 향상에 기여하는 등, 산업상 매우 유용하다.According to the present invention, there is obtained a high strength steel sheet for large heat input welding, which has an aggregate structure appropriately controlled in the plate thickness direction and excellent in brittle crack propagation stopping property, and a method for producing the same. The application of the present invention to a steel sheet having a plate thickness of 50 mm or more, preferably more than 50 mm, more preferably 55 mm or more, and even more preferably 60 mm or more, And therefore, it is effective. For example, in the shipbuilding industry, by applying the present invention to hatch side coaming or deck members in the strength deck structure of a large container line and a bulk carrier, Very useful.
도 1은 판두께 50㎜를 초과하는 후강판의 표준 ESSO 시험의 파면 형태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 1의 (a)는 시험편을 평면측으로부터 관찰한 도면, 도 1의 (b)는 시험편의 파면을 나타내는 도면이다.1 is a schematic view showing a wavefront form of a standard steel ESSO test of a steel sheet having a plate thickness of more than 50 mm. Fig. 1 (a) is a view of the test piece observed from the plane side, Fig. 1 (b) Fig.
(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)
본 발명에서는, 1. 강 조성, 2. 판두께 표층부 및 중앙부의 인성과 집합 조직, 3. 금속 조직 및, 4. 제조 조건을 규정한다.In the present invention, 1. steel composition, 2. plate thickness, toughness and aggregate structure at the center portion, 3. metal structure, and 4. manufacturing conditions.
1. 강 조성 1. Steel composition
이하, 본 발명에 있어서의 바람직한 화학 성분에 대해서 설명한다. 설명에 있어서, %는 질량%로 한다.Hereinafter, preferred chemical components in the present invention will be described. In the description,% is expressed in mass%.
C: 0.03∼0.15%C: 0.03 to 0.15%
C는 강의 강도를 향상하는 원소로서, 본 발명에서는, 소망하는 강도를 확보하기 위해서는 0.03% 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.15%를 초과하면, 용접성이 열화될 뿐만 아니라 인성에도 악영향이 있다. 이 때문에, C는, 0.03∼0.15%로 한다. 바람직하게는 0.05∼0.15%이다.C is an element which improves the strength of steel. In the present invention, it is required to contain 0.03% or more in order to secure a desired strength. On the other hand, if it exceeds 0.15%, not only the weldability is deteriorated but also the toughness is adversely affected. Therefore, C is set to 0.03 to 0.15%. Preferably 0.05 to 0.15%.
Si: 0.50% 이하Si: 0.50% or less
Si는 탈산 원소로서, 또한, 강의 강화 원소로서 유효하다. 그러나, 0.01% 미만의 함유량에서는 그 효과가 없는 경우가 있다. 한편, 0.50%를 초과하면 강의 표면 성상(surface quality)을 손상시킬 뿐만 아니라 인성이 열화된다. 따라서 그 첨가량을 0.50% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.01∼0.40%의 범위이다.Si is effective as a deoxidizing element and also as a strengthening element of steel. However, when the content is less than 0.01%, the effect may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.50%, not only the surface quality of the steel is deteriorated but also the toughness is deteriorated. Therefore, the addition amount should be 0.50% or less. Preferably, it is in the range of 0.01 to 0.40%.
Mn: 1.0∼2.0%Mn: 1.0 to 2.0%
Mn은, 강화 원소로서 첨가한다. 1.0%보다 적으면 그 효과가 충분하지 않다. 한편, 2.0%를 초과하면 용접부의 인성을 열화시킨다. 이 때문에, Mn은 1.0∼2.0%로 한다. 바람직하게는, 1.1∼1.8%의 범위이다.Mn is added as a strengthening element. If it is less than 1.0%, the effect is not sufficient. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the toughness of the welded portion is deteriorated. Therefore, Mn is set to 1.0 to 2.0%. Preferably, it is in the range of 1.1 to 1.8%.
P: 0.030% 이하P: not more than 0.030%
P는, 불가피적으로 혼입되는 불순물로서, 0.030%를 초과하면, 모재 및 용접부의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, 상한을 0.030%로 한다.P is an inevitably incorporated impurity, and if it exceeds 0.030%, the toughness of the base material and the welded portion is lowered. Therefore, the upper limit is set to 0.030%.
S: 0.0005∼0.0040%S: 0.0005 to 0.0040%
S는, 필요한 CaS 혹은 MnS를 생성하기 위해 0.0005% 이상 필요하다. 한편, 0.0040%를 초과하면, 모재의 인성을 열화시킨다. 이 때문에, S는 0.0005∼0.0040%로 한다.S is required in excess of 0.0005% to produce the required CaS or MnS. On the other hand, if it exceeds 0.0040%, the toughness of the base material deteriorates. Therefore, S is set to 0.0005 to 0.0040%.
Al: 0.005∼0.10%Al: 0.005 to 0.10%
Al은, 탈산제로서 작용하고, 이를 위해서는 0.005% 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.10%를 초과하여 함유하면, 인성을 저하시킴과 함께, 용접한 경우에, 용접 금속부의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Al은, 0.005∼0.10%의 범위로 규정한다. 바람직하게는 0.005∼0.08%, 더욱 바람직하게는, 0.02∼0.06%이다.Al acts as a deoxidizing agent, which requires a content of not less than 0.005%. However, if the content exceeds 0.10%, the toughness is lowered and, in the case of welding, the toughness of the weld metal portion is lowered. Therefore, Al is defined in the range of 0.005 to 0.10%. Preferably 0.005 to 0.08%, and more preferably 0.02 to 0.06%.
Ti: 0.004∼0.030%Ti: 0.004 to 0.030%
Ti는 미량의 첨가에 의해, 질화물, 탄화물, 혹은 탄질화물을 형성하고, 용접 열영향부에서의 오스테나이트의 조대화를 억제함으로써, 및/또는, 페라이트 변태핵으로서 페라이트 변태를 촉진함으로써, 결정립을 미세화하여 모재 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그 효과는 0.004% 이상의 첨가에 의해 얻어진다. 그러나, 0.030%를 초과하는 함유는, TiN 입자의 조대화에 의해, 모재 및 용접 열영향부의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Ti는, 0.004∼0.030%의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.006∼0.028%의 범위이다.By adding a trace amount of Ti, a nitride, a carbide or a carbonitride is formed, the coarsening of austenite in the weld heat affected zone is suppressed, and / or the ferrite transformation is promoted as ferrite transformation nuclei, And has an effect of improving the toughness of the base material. The effect is obtained by adding 0.004% or more. However, the content exceeding 0.030% lowers the toughness of the base material and the weld heat affected zone by coarsening of the TiN particles. For this reason, Ti is set in the range of 0.004 to 0.030%. Preferably, it is in the range of 0.006 to 0.028%.
N: 0.0036∼0.0075%N: 0.0036 to 0.0075%
N은, TiN의 필요량을 확보함에 있어서 필요한 원소이다. 0.0036% 미만에서는 충분한 TiN량이 얻어지지 않고, 용접부 인성이 열화된다. 0.0075%를 초과하면, 용접열 사이클(welding heat cycle)을 받았을 때에 TiN이 재고용(re-dissolution)하여 고용(solid solute) N이 과잉하게 생성되어 인성이 현저하게 열화된다. 이 때문에, N은 0.0036∼0.0075%로 한다. 바람직하게는, 0.0037∼0.0068%의 범위이다.N is an element necessary for securing a necessary amount of TiN. If it is less than 0.0036%, a sufficient amount of TiN can not be obtained and the toughness of the welded portion deteriorates. When the Ti content exceeds 0.0075%, TiN re-dissolves when it is subjected to a welding heat cycle, so that solid solute N is excessively generated, and the toughness is remarkably deteriorated. Therefore, N is set to 0.0036 to 0.0075%. Preferably, it is in the range of 0.0037 to 0.0068%.
Ca: 0.0005∼0.0030%Ca: 0.0005 to 0.0030%
Ca는, S의 고정에 의한 인성 개선 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키려면 Ca를 0.0005% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, 0.0030%를 초과하여 함유해도 효과가 포화된다. 이 때문에, 본 발명에서는, Ca는 0.0005∼0.0030%의 범위로 한정한다.Ca is an element having an effect of improving toughness by fixing S. In order to exhibit such effects, it is necessary to contain Ca in an amount of 0.0005% or more. However, if the content exceeds 0.0030%, the effect is saturated. Therefore, in the present invention, Ca is limited to a range of 0.0005 to 0.0030%.
O: 0.0040% 이하O: 0.0040% or less
O는 불가피적 불순물로서 강 중에 함유되고, 응고시에 산화물이 되어 석출되고, 강의 청정도를 저하시킨다. 이 때문에, 본 발명에서는 가능한 한 O를 저감하는 것이 바람직하다. 특히, O 함유량이 0.0040%를 초과하면 CaO계 개재물이 조대화하여 모재 인성을 저하시켜 버린다. 이 때문에, O는 0.0040% 이하로 한다.O is an inevitable impurity contained in the steel, becomes an oxide at the time of solidification, and precipitates, thereby lowering the cleanliness of the steel. Therefore, in the present invention, it is preferable to reduce O as much as possible. Particularly, when the content of O exceeds 0.0040%, the CaO inclusions are coarsened and the toughness of the base material is lowered. Therefore, O is set to 0.0040% or less.
본 발명에 있어서, 이하의 식 (1)을 만족할 필요가 있다.In the present invention, it is necessary to satisfy the following expression (1).
0<(Ca-(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S≤0.8…(1) 0 < (Ca- (0.18 + 130 x Ca) x O) /1.25/S<0.8. (One)
단, 식 (1)에 있어서, Ca, O, S는 함유량(질량%)으로 한다.In the formula (1), Ca, O and S are defined as the content (% by mass).
Ca, O 및, S는, 식 (1)의 관계를 만족하도록 함유시킬 필요가 있다. 이 경우에는, CaS 상에 MnS가 석출된 복합 황화물의 형태가 된다. 이 복합 황화물이 페라이트 변태의 핵으로서 기능하기 때문에, 용접 열영향부의 조직이 미세화되어, 용접 열영향부의 인성이 향상된다. (Ca-(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S의 값이 0 이하이면, CaS가 정출(crystalize)되지 않기 때문에 S는 MnS 단독의 형태로 석출된다. 이 MnS는 강판 제조시의 압연으로 신장되어 모재 인성 저하를 일으킴과 함께, 본 발명의 주안점인 용접 열영향부에서 MnS가 용융하기 때문에 미세 분산이 달성되지 않는다. 한편, (Ca-(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S의 값이 0.8을 초과하면, S가 거의 Ca에 의해서 고정되어, 페라이트 생성핵으로서 작용하는 MnS가 CaS 상에 석출되지 않기 때문에, 충분한 인성 향상이 달성되지 않는다. (Ca-(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S의 값의 바람직한 범위는, 0.10∼0.8%이다.Ca, O and S must be contained so as to satisfy the relationship of the formula (1). In this case, a form of complex sulfide in which MnS is precipitated on CaS is formed. Since this complex sulfide functions as the nucleus of the ferrite transformation, the structure of the weld heat affected zone becomes finer and the toughness of the weld heat affected zone is improved. (Ca- (0.18 + 130 x Ca) x O) /1.25/S is less than 0, CaS does not crystallize, so S precipitates in the form of MnS alone. This MnS is elongated by the rolling at the time of steel sheet production and causes deterioration of the toughness of the base material, and the MnS is melted in the weld heat affected zone, which is the main point of the present invention. On the other hand, when the value of (Ca- (0.18 + 130 x Ca) x O) /1.25/S exceeds 0.8, S is almost fixed by Ca and MnS serving as a ferrite generating nucleus is not precipitated on CaS , Sufficient toughness improvement is not achieved. The preferable range of the value of (Ca- (0.18 + 130 x Ca) x O) /1.25/S is 0.10 to 0.8%.
이상이 본 발명에 있어서의 바람직한 기본 성분 조성이다. 더욱 특성을 향상시키기 위해, Nb, Cu, Ni, Cr, Mo, W, V, B의 1종 이상을 함유하는 것이 가능하다.The above is the preferred basic composition in the present invention. It is possible to contain at least one of Nb, Cu, Ni, Cr, Mo, W, V and B in order to further improve the characteristics.
Nb: 0.003∼0.050%Nb: 0.003 to 0.050%
Nb는, NbC로서 페라이트 변태시 혹은 재가열시에 석출되고, 고강도화에 기여한다. 또한, 오스테나이트역의 압연에 있어서 미재결정 온도역을 확대시키는 효과를 갖고, 페라이트 및 베이나이트의 세립화에 기여하기 때문에, 인성의 개선에도 유효하다. 그 효과는 Nb를 0.003% 이상 함유함으로써 발휘되기 때문에, 함유시키는 경우에는, 0.003% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.050%를 초과하여 첨가하면, 조대한 NbC가 석출되어, 반대로 인성의 저하를 초래하기 때문에, 함유시키는 경우에는, 그 상한을 0.050%로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.005∼0.040%의 범위이다.Nb is precipitated as NbC upon ferrite transformation or reheating, and contributes to enhancement of strength. In addition, it has an effect of expanding the non-recrystallized temperature region in the rolling of the austenite region and contributes to grain refinement of ferrite and bainite. The effect is exhibited by containing Nb in an amount of 0.003% or more, and when it is contained, it is preferably 0.003% or more. However, when it is added in an amount exceeding 0.050%, coarse NbC precipitates and conversely toughness is lowered. Therefore, when it is contained, the upper limit is preferably 0.050%. More preferably, it is in the range of 0.005 to 0.040%.
Cu, Ni, Cr, Mo, WCu, Ni, Cr, Mo, W
Cu, Ni, Cr, Mo, W는 모두 강의 퀀칭성(hardenability)을 높이는 원소이다. 압연 후의 강도 향상에 직접 기여함과 함께, 인성, 고온 강도, 혹은 내후성 등의 기능 향상을 위해 첨가할 수 있다. 이들 효과는 0.01% 이상 함유함으로써 발휘되기 때문에, 함유시키는 경우에는, 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 과도하게 함유하면 인성이나 용접성이 열화되기 때문에, 함유시키는 경우에는, 각각 상한을 Cu는 0.5%, Ni는 1.0%, Cr은 0.5%, Mo는 0.5%, W는 0.4%로 하는 것이 바람직하다.Cu, Ni, Cr, Mo, and W are all elements that increase the hardenability of the steel. It can be directly added to improve the strength after rolling, and can be added for improving functions such as toughness, high temperature strength, weather resistance, and the like. These effects are exhibited by the content of not less than 0.01%, and when it is contained, the content is preferably not less than 0.01%. However, if it is contained excessively, the toughness and weldability are deteriorated. Therefore, it is preferable that the upper limit is 0.5% for Cu, 1.0% for Ni, 0.5% for Cr, 0.5% for Mo and 0.4% for W Do.
V: 0.2% 이하V: not more than 0.2%
V는, V(C, N)로서 석출 강화에 의해, 강의 강도를 향상하는 원소로서, 이 효과를 발휘시키기 위해 0.001% 이상 함유시켜도 좋다. 그러나, 0.2%를 초과하여 함유하면, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, V를 함유시키는 경우에는, 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.001∼0.10%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.V is V (C, N), an element which improves the strength of steel by precipitation strengthening, and may be contained in an amount of 0.001% or more so as to exhibit this effect. However, if it exceeds 0.2%, the toughness is lowered. Therefore, when V is contained, the content is preferably 0.2% or less, and more preferably 0.001 to 0.10%.
B: 0.0003∼0.0030%B: 0.0003 to 0.0030%
B는 미량으로 강의 퀀칭성을 높이는 원소이다. 이 효과를 발휘시키기 위해 0.0003% 이상 함유시켜도 좋다. 그러나, 0.0030%를 초과하여 함유하면 용접부의 인성을 저하시키기 때문에, B를 함유시키는 경우에는 0.0030% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.0003∼0.0026%의 범위이다.B is an element that enhances the quenching of the steel in a trace amount. In order to exhibit this effect, 0.0003% or more may be contained. However, when the content exceeds 0.0030%, the toughness of the welded portion is lowered. Therefore, when B is contained, the content is preferably 0.0030% or less. More preferably, it is in the range of 0.0003 to 0.0026%.
본 발명에서는, 특성을 향상시키기 위해, 상기 성분 조성에 추가로 Mg, Zr, REM의 1종 이상을 함유하는 것이 가능하다.In the present invention, in order to improve the characteristics, it is possible to contain at least one of Mg, Zr, and REM in addition to the above-mentioned component composition.
Mg: 0.0005∼0.0050%Mg: 0.0005 to 0.0050%
Mg는, 산화물의 분산에 의한 인성 개선 효과를 갖는 원소이기 때문에, 필요에 따라서 첨가해도 좋다. 이 효과는 0.0005% 이상 함유함으로써 발휘되기 때문에, 함유시키는 경우에는, 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.0050%를 초과하여 함유해도 효과가 포화되기 때문에, Mg를 첨가하는 경우에는, 첨가량을 0.0005∼0.0050%로 하는 것이 바람직하다.Since Mg is an element having an effect of improving toughness by dispersion of oxides, Mg may be added as needed. Since this effect is exhibited by containing 0.0005% or more, it is preferable that the effect is 0.0005% or more. However, since the effect is saturated even when it is contained in an amount exceeding 0.0050%, in the case of adding Mg, the addition amount is preferably 0.0005 to 0.0050%.
Zr: 0.001∼0.020%Zr: 0.001 to 0.020%
Zr은, 강 중에서 산화물을 형성하고, 그 산화물이 분산됨으로써 용접 열영향부의 조직을 미세화하여 인성을 향상시키는 효과를 갖고, 첨가해도 본 발명의 효과가 손상되는 일은 없기 때문에 필요에 따라서 첨가해도 좋다. 이 효과는 0.001% 이상 함유함으로써 발휘되기 때문에, 함유시키는 경우에는, 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 과도하게 첨가하면, 효과가 포화되고, 또한, 조대한 개재물을 형성하여 모재의 인성을 열화시키기 때문에, 첨가하는 경우에는, 첨가량의 상한을 0.020%로 하는 것이 바람직하다.Zr has an effect of forming oxides in the steel and dispersing the oxides thereof, thereby improving the toughness of the welded heat affected zone, thereby improving the toughness. Since this effect is exhibited by containing 0.001% or more, it is preferable that the effect is 0.001% or more. However, if it is added excessively, the effect becomes saturated, and coarse inclusions are formed to deteriorate the toughness of the base material. Therefore, when added, the upper limit of the addition amount is preferably 0.020%.
REM: 0.001∼0.020%REM: 0.001 to 0.020%
REM은, 강 중에서 산화물을 형성하고, 그 산화물이 분산됨으로써 용접 열영향부의 조직을 미세화하여 인성을 향상시키는 효과를 갖고, 첨가해도 본 발명의 효과가 손상되는 일은 없기 때문에 필요에 따라서 첨가해도 좋다. 이 효과는 0.001% 이상 함유함으로써 발휘되기 때문에, 함유시키는 경우에는, 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 과도하게 첨가하면, 효과가 포화되고, 또한 조대한 개재물을 형성하여 모재의 인성을 열화시키기 때문에, 첨가하는 경우에는, 첨가량의 상한을 0.020%로 하는 것이 바람직하다.The REM has the effect of forming oxides in the steel and dispersing the oxides, thereby improving the toughness of the weld heat affected zone by improving the toughness. The REM does not impair the effect of the present invention. Since this effect is exhibited by containing 0.001% or more, it is preferable that the effect is 0.001% or more. However, if it is added excessively, the effect becomes saturated, and coarse inclusions are formed to deteriorate toughness of the base material. Therefore, when added, the upper limit of the addition amount is preferably 0.020%.
본 발명에서는, Ca를 CaS로서 정출시키기 위해, Ca와 결합력이 강한 O량을 Ca 첨가 전에 저감시켜 두는 것이 필요하고, Ca 첨가 전의 잔존 산소량은, 0.0050% 이하인 것이 바람직하다. 잔존 산소량의 저감 방법으로서는, 탈가스를 강화하거나, 혹은, 탈산제를 투입하는 등의 방법을 취할 수 있다.In the present invention, in order to crystallize Ca as CaS, it is necessary to reduce the amount of O having strong bonding force with Ca before Ca addition, and it is preferable that the amount of remaining oxygen before Ca addition is 0.0050% or less. As a method for reducing the residual oxygen amount, a method of strengthening degassing or adding a deoxidizing agent can be employed.
상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.The remainder other than the above-mentioned components are Fe and inevitable impurities.
2. 판두께 표층부 및 중앙부의 인성과 집합 조직 2. Plate thickness Toughness and center texture
본 발명에서는, 압연 방향 또는 압연 직각 방향 등 수평 방향(강판의 면 내 방향)으로 진전하는 균열에 대하여 균열 전파 정지 특성을 향상시킬 수 있는 도 1의 파면 형태를 얻기 위해, 판두께 표층부 및 중앙부에서의 인성과 RD//(110)면의 집적도를, 적절히 규정한다.In the present invention, in order to obtain the wave form of FIG. 1 capable of improving the crack propagation stopping property against the cracks advancing in the horizontal direction (in-plane direction of the steel sheet) in the rolling direction or in the direction perpendicular to the rolling direction, And the degree of integration of the RD // (110) plane.
우선, 모재 인성이 양호한 것이 균열의 진전을 억제하기 위한 전제가 된다. 본 발명에 따른 강판에서는, 판두께 표층부 및 중앙부에서의 인성으로서, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부에 있어서의 샤르피 파면 전이 온도 vTrs를 -50℃ 이하로 규정한다.First, good parent material toughness is a prerequisite for suppressing crack propagation. In the steel sheet according to the present invention, the Charpy wavefront transition temperature vTrs in the plate thickness portion and the plate thickness central portion is specified to be -50 占 폚 or less as toughness in the plate thickness portion and the center portion.
또한, RD//(110)면의 집합 조직을 발달시킴으로써, 벽개면(cleavage planes)을 균열 주(主)방향에 대하여 비스듬하게 집적시키고, 미세한 균열 분기(branch)를 발생시키는 것에 의한 취성 균열 선단의 응력 완화의 효과에 의해 취성 균열 전파 정지 성능이 향상된다. 최근의 컨테이너선이나 벌크 캐리어 등 선체 외판에 이용되게 된 판두께 50㎜를 초과하는 후육재에서, 구조 안전성을 확보함에 있어서 목표로 여겨지는 Kca(-10℃)≥6000N/㎜3/2의 취성 균열 전파 정지 성능을 얻는 경우, 판두께 표층부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도를 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 판두께 표층부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도를 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상으로 한다.In addition, by developing the texture of the RD // (110) plane, the cleavage planes are integrated obliquely with respect to the crack main direction, and the brittle crack tip The brittle crack propagation stopping performance is improved by the effect of stress relaxation. Recent brittleness of the container ship or a bulk carrier, such as in yukjae after exceeding the thickness 50㎜ be used in the hull, the Kca (-10 ℃) considered the goals when securing the structure stability ≥6000N / ㎜ 3/2 The degree of integration of the RD // (110) face in the plate thickness portion is 1.3 or more, preferably 1.6 or more, and the degree of integration of the RD // (110) face in the center of the plate thickness is 1.8 Or more, and preferably 2.0 or more. Therefore, in the present invention, the degree of integration of the RD // (110) face in the plate thickness portion is 1.3 or more, preferably 1.6 or more, and the degree of integration of the RD // (110) face in the plate thickness central portion is 1.8 or more, Preferably 2.0 or more.
한편, 판두께 표층부 혹은 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 4.0을 초과하면 집합 조직이 과도하게 발달하기 때문에, 미세한 균열 분기가 발생하는 것이 아니라 취성 균열이 명료하게 분기해 버려, 취성 균열 선단의 응력 완화의 효과에 의한 취성 균열 전파 정지 성능이 발휘되기 어려워진다. 이 때문에, 판두께 표층부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도 및, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도는, 모두 4.0 이하인 것이 바람직하다.On the other hand, if the degree of integration of the RD // (110) plane in the plate thickness portion or the plate thickness central portion exceeds 4.0, the aggregate structure is excessively developed, so that not only fine crack branching occurs but also brittle cracks are clearly branched The brittle crack propagation stopping performance due to the stress relaxation effect of the brittle crack tip becomes difficult to be exerted. Therefore, it is preferable that the degree of integration of the RD // (110) plane in the plate thickness portion and the degree of integration of the RD // (110) plane in the center portion of the plate thickness are all 4.0 or less.
여기에서, 판두께 표층부, 혹은, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도란, 다음의 것을 가리킨다. 우선, 판두께 표층부 혹은 판두께 중앙부로부터 판두께 1㎜의 샘플을 채취하고, 판면에 평행한 면을 기계 연마(mechanical polishing)·전해 연마(electrolytic polishing)함으로써, X선 회절용의 시험편을 준비한다. 또한, 판두께 표층부의 경우에는, 최표면에 가까운 쪽의 면을 연마하는 것으로 한다. 이 시험편을 이용하여, Mo선원(Mo X-ray source)을 이용하고 X선 회절 장치를 사용하여, X선 회절 측정을 실시하여, (200), (110) 및 (211) 정극점도(pole figures)를 구하고, 얻어진 정극점도로부터 3차원 결정 방위 밀도 함수(orientation distribution functions)를 Bunge법으로 계산하여 구한다. 다음으로, 얻어진 3차원 결정 방위 밀도 함수로부터, Bunge 표기로 ψ2=0°∼90°까지, 5° 간격으로 합계 19매의 단면도에 있어서, 압연 방향에 대하여 (110)면이 평행이 되는 방위의 3차원 결정 방위 밀도 함수의 값을 적산하여(integrating) 적산값을 구하고, 이 적산값을 상기 적산한 방위의 개수로 나눈 값을, RD//(110)면의 집적도라고 칭한다.Here, the degree of integration of the RD // (110) surface in the plate thickness portion or the plate thickness center portion means the following. First, a sample having a thickness of 1 mm is taken from the surface layer portion or the center portion of the plate thickness, and a surface parallel to the surface of the plate is subjected to mechanical polishing and electrolytic polishing to prepare a test piece for X-ray diffraction . In the case of the sheet thickness surface layer portion, the surface closer to the outermost surface is to be polished. X-ray diffraction measurement was carried out using this test piece by using an X-ray source and an X-ray diffractometer to measure the (200), (110) and (211) ), And the orientation distribution functions of the three-dimensional crystal orientation are obtained from the obtained positive electrode viscosity by Bunge's method. Next, from the obtained three-dimensional crystal orientation density function, the orientation in which the (110) plane becomes parallel to the rolling direction in a cross section of 19 pieces in total at intervals of 5 degrees from? 2 = 0 to 90 degrees in Bunge notation Dimensional integrating value of the RD / (110) plane is obtained by integrating the value of the three-dimensional crystal orientation density function of the RD / (110) plane, and dividing the integrated value by the number of the accumulated orientations.
전술한 모재 인성 및 집합 조직의 규정에 더하여, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부의 샤르피 파면 전이 온도 및 RD//(110)면의 집적도가, 하기 (2)식을 충족하는 것이, 바람직하다.It is preferable that the Charpy wavefront transition temperature and the RD // (110) surface density of the plate thickness portion and the plate thickness central portion satisfy the following expression (2) in addition to the above-described base material toughness and texture definition.
vTrs(표층)+1.9×vTrs(1/2t)-6×IRD//(110)[표층]-84×IRD//(110)[1/2t]≤-350…(2) vTrs (surface layer) + 1.9 x vTrs (1 / 2t) -6 x I RD // (110) [surface layer] -84 x I RD // (110) [1 / 2t] (2)
단, 식 (2)에 있어서However, in the formula (2)
vTrs(표층): 판두께 표층부의 샤르피 파면 전이 온도(℃)vTrs (surface layer) : Charpy wavefront transition temperature (° C)
vTrs(1/2t): 판두께 중앙부의 샤르피 파면 전이 온도(℃)vTrs (1 / 2t) : Charpy wavefront transition temperature at the center of plate thickness (캜)
IRD//(110)[표층]: 판두께 표층부의 RD//(110)면의 집적도I RD // (110) [surface layer] : density of the RD // (110) surface of the plate thickness portion
IRD//(110)[1/2t]: 판두께 중앙부의 RD//(110)면의 집적도로 한다. 또한 t는 판두께(㎜)이다.I RD // (110) [1 / 2t] : This is the degree of integration of the RD // (110) plane at the center of the plate thickness. T is the plate thickness (mm).
상기 (2)식이 만족됨으로써, 더욱 우수한 취성 균열 전파 정지 성능을 얻을 수 있다.By satisfying the above expression (2), more excellent brittle crack propagation stopping performance can be obtained.
3. 금속 조직 3. Metal structure
본 발명에 있어서, 금속 조직이 페라이트 주체인 것으로 한다. 여기에서, 본 발명에 있어서, 금속 조직이 페라이트 주체란, 페라이트상의 면적분율이 전체의 60% 이상인 것으로 한다. 잔부는, 베이나이트, 마르텐사이트(섬 형상 마르텐사이트를 포함함), 펄라이트 등이 합계의 면적분율로 40% 이하이면 허용된다.In the present invention, it is assumed that the metal structure is a ferrite core. Here, in the present invention, it is assumed that the area fraction of the ferrite phase is 60% or more of the entire metal structure. The remainder is allowed if bainite, martensite (including island-shaped martensite), pearlite, etc. are 40% or less in total area fraction.
페라이트를 주체로 하는 조직에 있어서, 통상의 오스테나이트역 압연에서의 압연 조건에 의해 페라이트를 주체로 하는 금속 조직을 얻은 경우, 목적으로 하는 인성은 얻어지기는 하지만, 압연 후에 오스테나이트로부터 페라이트로 변태할 때에 변태 시간이 충분히 존재하기 때문에, 얻어지는 집합 조직이 랜덤이 되어 버려, 목표로 하는 판두께 표층부에 있어서 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상을 달성할 수 없다. 그래서, 후술과 같이 압연 조건을 궁리함으로써, 페라이트 주체의 조직이라도 판두께 표층부에 있어서 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상을 얻을 수 있다.When a metal structure mainly composed of ferrite is obtained by the rolling conditions in the ordinary austenite back-rolling in a structure mainly composed of ferrite, although desired toughness can not be obtained, a transformation from austenite to ferrite after rolling (110) surface is 1.3 or more, and preferably 1.6 or more in the intended sheet thickness surface layer portion, and the degree of integration of RD / (110) , The degree of integration of the RD // (110) plane can not be achieved to be 1.8 or more, preferably 2.0 or more. Thus, by devising the rolling conditions as will be described later, the degree of integration of the RD // (110) face is 1.3 or more, preferably 1.6 or more, in the plate thickness portion of the ferrite- 110) plane is 1.8 or more, preferably 2.0 or more.
4. 제조 조건4. Manufacturing conditions
이하, 본 발명에 있어서의 바람직한 제조 조건에 대해서 설명한다.Hereinafter, preferable production conditions in the present invention will be described.
제조 조건으로서는, 강 소재의 가열 온도, 열간 압연 조건, 냉각 조건 등을 규정하는 것이 바람직하다. 특히, 열간 압연에 대해서는, 오스테나이트 재결정 온도역 및 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 합계의 누적 압하율 외에, 판두께 중앙부가 오스테나이트 재결정 온도역에 있는 경우와, 오스테나이트 미재결정 온도역에 있는 경우의 각각에 대해서, 누적 압하율 및 1패스당의 평균 압하율을 규정하는 것이 바람직하다. 이들을 규정함으로써, 후강판의 판두께 표층부 및 판두께 중앙부에 있어서의 샤르피 파면 전이 온도 vTrs 및 RD//(110)면의 집적도에 대해서, 소망하는 특성을 얻을 수 있다.As the manufacturing conditions, it is preferable to specify the heating temperature of the steel material, the hot rolling condition, the cooling condition, and the like. Particularly, in the case of hot rolling, in addition to the cumulative rolling reduction ratio in the austenite recrystallization temperature range and the austenite non-recrystallization temperature range, in addition to the case where the plate thickness central portion is in the austenite recrystallization temperature region, It is desirable to specify the cumulative reduction ratio and the average reduction ratio per pass. By defining these, desirable characteristics can be obtained for the degree of integration of the Charpy wavefront transition temperature vTrs and RD // (110) plane in the plate thickness portion and the plate thickness central portion of the steel sheet.
우선, 상기한 조성의 용강(molten steel)을, 전로(converter) 등에서 용제하고, 연속 주조 등으로 강 소재(슬래브(slab))로 한다.Molten steel having the above composition is firstly melted in a converter or the like and made into a steel material (slab) by continuous casting or the like.
이어서, 강 소재를, 900∼1150℃의 온도로 가열하고 나서 열간 압연을 행하는 것이 바람직하다. 양호한 인성을 얻으려면 가열 온도를 낮게 하고, 압연 전의 결정 입경을 작게 하는 것이 유효하다. 그러나, 가열 온도가 900℃ 미만에서는 오스테나이트 재결정 온도역에 있어서의 압연을 행하는 시간을 충분히 확보할 수 없다. 또한, 1150℃ 초과에서는 오스테나이트립이 조대화하여 인성의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 산화 로스(loss)가 현저해져 수율이 저하된다. 따라서, 가열 온도는 900∼1150℃로 하는 것이 바람직하다. 인성의 관점에서 보다 바람직한 가열 온도의 범위는 1000∼1100℃이다.Then, it is preferable to heat the steel material to a temperature of 900 to 1150 占 폚 and then perform hot rolling. In order to obtain good toughness, it is effective to lower the heating temperature and reduce the crystal grain size before rolling. However, when the heating temperature is lower than 900 占 폚, it is not possible to sufficiently secure the time for rolling in the austenite recrystallization temperature range. In addition, at a temperature higher than 1150 DEG C, the austenite grains are coarse and not only deteriorate toughness but also oxidative loss becomes remarkable and the yield is lowered. Therefore, the heating temperature is preferably 900 to 1150 캜. A more preferable heating temperature range from the viewpoint of toughness is 1000 to 1100 deg.
일반적으로, 통상의 오스테나이트역 압연을 실시함으로써, 페라이트를 주체로 하는 금속 조직을 얻은 경우, 목적으로 하는 인성은 얻어지기는 하지만, 압연 후에 오스테나이트로부터 페라이트로 변태할 때에 변태 시간이 충분히 존재하기 때문에, 얻어지는 집합 조직이 랜덤이 되어 버린다. 이 때문에, 통상의 오스테나이트역 압연에서는, 본 발명에 있어서 목표로 하는 판두께 표층부에 있어서 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상을 달성할 수 없다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 이하에 서술하는 바와 같이, 열간 압연 조건을 규정하는 것이 바람직하고, 이에 따라, 페라이트 주체의 조직이라도 판두께 표층부에 있어서 RD//(110)면의 집적도가 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도가 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상을 얻을 수 있다.Generally, when a metal structure mainly composed of ferrite is obtained by performing normal austenite back-rolling, desired toughness can not be obtained. However, when transformation from austenite to ferrite occurs after rolling, As a result, the resulting texture becomes random. Therefore, in normal austenite reverse rolling, the degree of integration of the RD // (110) face in the sheet thickness surface layer portion of the present invention is 1.3 or more, preferably 1.6 or more, and the RD / / (110) plane can not attain 1.8 or more, preferably 2.0 or more. Therefore, in the present invention, it is preferable to specify the hot rolling condition as described below. Accordingly, even in the structure of the ferrite main body, the degree of integration of the RD // (110) Preferably 1.6 or more, and the degree of integration of the RD // (110) face in the central portion of the plate thickness is 1.8 or more, preferably 2.0 or more.
열간 압연은, 우선, 판두께 중앙부가 오스테나이트 재결정 온도역에 있는 상태에 있어서, 누적 압하율을 20% 이상, 또한, 1패스당의 평균 압하율 5.0% 이하로 하는 압연을 행하는 것이 바람직하다. 이 누적 압하율을 20% 이상으로 함으로써 오스테나이트가 세립화하고, 최종적으로 얻어지는 금속 조직도 세립화하여, 인성이 향상된다. 한편, 이 온도역에 있어서의 1패스당의 평균 압하율을 5.0% 이하로 함으로써, 강재의 특히 표층 부근에 변형을 도입할 수 있다. 이에 따라 판두께 표층부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도를 1.3 이상, 바람직하게는 1.6 이상으로 할 수 있고, 더욱 판두께 표층부가 세립화되어, 판두께 표층부의 인성 향상 효과가 얻어진다.In the hot rolling, it is preferable that rolling is first performed so that the cumulative rolling reduction is not less than 20% and the average rolling reduction per one pass is 5.0% or less in a state where the center of the plate thickness is in the austenite recrystallization temperature range. By setting the cumulative reduction ratio to 20% or more, austenite is made fine and the finally obtained metal structure is also refined to improve toughness. On the other hand, by setting the average reduction ratio per pass in this temperature range to 5.0% or less, deformation can be introduced particularly near the surface layer of the steel material. As a result, the degree of integration of the RD // (110) surface in the surface layer portion of the sheet thickness can be made to be 1.3 or more, preferably 1.6 or more, and further the surface layer portion of the plate thickness is made fine and the toughness improving effect of the plate thickness portion is obtained .
다음으로, 판두께 중앙부의 온도가 오스테나이트 미재결정 온도역에 있는 상태에 있어서 누적 압하율 40% 이상 또한 1패스당의 평균 압하율을 7.0% 이상으로 하는 압연을 행하는 것이 바람직하다. 이 온도역에서의 누적 압하율을 40% 이상으로 함으로써, 판두께 중앙부의 집합 조직을 충분히 발달시키고, 또한 1패스당의 평균 압하율을 7.0% 이상으로 함으로써 판두께 중앙부의 RD//(110)면의 집적도를 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상으로 할 수 있다.Next, it is preferable to perform rolling with a cumulative rolling reduction of 40% or more and an average rolling reduction per pass of 7.0% or more in a state where the temperature of the center of the plate thickness is in the austenite non-recrystallization temperature range. By setting the cumulative reduction ratio at this temperature range to 40% or more, the texture of the central portion of the plate thickness is sufficiently developed and the average reduction ratio per pass is 7.0% or more, May be 1.8 or more, and preferably 2.0 or more.
또한 상기의 오스테나이트 재결정 온도역 및 오스테나이트 미재결정 온도역을 합한 전체로서 누적 압하율은 65% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 전체의 누적 압하율을 65% 이상으로 함으로써, 조직에 대하여 충분한 압하량을 확보할 수 있어, 인성 및 집적도가 목적의 값을 달성할 수 있다.Further, it is preferable that the cumulative rolling reduction ratio as a whole of the austenite recrystallization temperature range and the austenite non-recrystallization temperature range is 65% or more. By setting the cumulative rolling reduction ratio to 65% or more as a whole, it is possible to secure a sufficient amount of rolling reduction for the structure, and the toughness and the degree of integration can attain desired values.
오스테나이트 재결정 온도역 및, 오스테나이트 미재결정 온도역은, 당해 성분 조성을 갖는 강에, 조건을 변화시킨 열·가공 이력을 부여하는 예비적 실험을 행함으로써, 파악할 수 있다.The austenite recrystallization temperature zone and the austenite non-recrystallization zone temperature can be grasped by performing a preliminary experiment to give a heat with a changed condition to a steel having the composition of the composition.
또한, 열간 압연의 종료 온도는 특별히 한정되는 것은 아니다. 압연 능률의 관점에서는, 오스테나이트 미재결정 온도역에 있어서 종료시키는 것이 바람직하다.The finish temperature of the hot rolling is not particularly limited. From the viewpoint of the rolling efficiency, it is preferable to terminate in the austenite non-recrystallization temperature range.
압연이 종료된 강판은, 4.0℃/s 이상의 냉각 속도로 600℃ 이하까지 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 속도를 4.0℃/s 이상으로 함으로써, 조직이 조대화하는 일 없이 세립 조직이 얻어져, 목표로 하는 우수한 인성을 얻을 수 있다. 냉각 속도가 4.0℃/s 미만에서는 조직이 조대화해 버려, 목표로 하는 인성이 얻어지지 않는다. 냉각 정지 온도를 600℃ 이하로 함으로써, 재결정의 진행을 회피할 수 있고, 열간 압연 및 그에 이어지는 냉각에 의해 얻어진 소망하는 집합 조직을 유지할 수 있다. 냉각 정지 온도가 600℃보다 높으면 냉각 정지 후에도 재결정이 진행되어 소망하는 집합 조직이 얻어지지 않는다. 또한, 이들 냉각 속도나 냉각 정지 온도는, 강판의 판두께 중앙부의 온도로 한다. 판두께 중앙부의 온도는, 판두께, 표면 온도 및 냉각 조건 등으로부터, 시뮬레이션(simulation) 계산 등에 의해 구해진다. 예를 들면, 차분법(difference method)을 이용하여, 판두께 방향의 온도 분포를 계산함으로써, 강판의 판두께 중앙부의 온도가 구해진다.The steel sheet after completion of rolling is preferably cooled to 600 占 폚 or less at a cooling rate of 4.0 占 폚 / s or more. By setting the cooling rate to 4.0 DEG C / s or more, the fine structure can be obtained without coarsening of the structure, and desired excellent toughness can be obtained. If the cooling rate is less than 4.0 DEG C / s, the structure becomes coarse and the target toughness can not be obtained. By keeping the cooling stop temperature at 600 占 폚 or less, progress of recrystallization can be avoided and the desired aggregate structure obtained by hot rolling and subsequent cooling can be maintained. If the cooling-stop temperature is higher than 600 ° C, recrystallization proceeds even after stopping the cooling, and desired aggregate structure can not be obtained. The cooling rate and the cooling stop temperature are set at the central portion of the thickness of the steel sheet. The temperature at the central portion of the plate thickness is obtained by simulation calculation or the like from the plate thickness, surface temperature, and cooling conditions. For example, the temperature at the center of the plate thickness of the steel sheet is obtained by calculating the temperature distribution in the plate thickness direction by using a difference method.
냉각이 종료된 강판에 대해서, 템퍼링 처리를 실시하는 것도 가능하다. 템퍼링을 실시함으로써, 강판의 인성을 더욱 향상시킬 수 있다. 템퍼링 온도는, 강판 평균 온도로 AC1점 이하로 하여, 템퍼링 처리를 실시함으로써, 압연·냉각으로 얻어진 소망하는 조직을 손상시키지 않도록 할 수 있다. 본 발명에서는 AC1점(℃)을 하기식으로 구한다.It is also possible to perform the tempering treatment on the steel sheet after cooling has been completed. By performing tempering, the toughness of the steel sheet can be further improved. The tempering temperature is set to the A C1 point or less as the steel sheet average temperature, and the tempering treatment can be performed so as not to damage the desired structure obtained by rolling and cooling. In the present invention, the point A C1 (° C) is obtained by the following formula.
AC1점=751-26.6C+17.6Si-11.6Mn-169Al-23Cu-23Ni+24.1Cr+22.5Mo+233Nb-39.7V-5.7Ti-895BA C1 point = 751-26.6C + 17.6Si-11.6Mn-169Al-23Cu-23Ni + 24.1Cr + 22.5Mo + 233Nb-39.7V-5.7Ti-895B
상기식에 있어서, 각 원소 기호는 강 중 함유량(질량%)이며, 함유하지 않는 경우는 0으로 한다.In the above formula, the symbol of each element is the content (mass%) in the steel, and is set to 0 when it is not contained.
강판의 평균 온도도, 판두께 중앙부의 온도와 동일하게, 판두께, 표면 온도 및 냉각 조건 등으로부터, 시뮬레이션 계산 등에 의해 구해진다.The average temperature of the steel sheet is obtained by simulation calculation or the like from the plate thickness, the surface temperature and the cooling condition, etc., in the same manner as the temperature at the center of the plate thickness.
실시예 1Example 1
표 1에 나타내는 각 조성의 용강(강 기호 A∼R)을, 전로에서 용제하고, 연속 주조법으로 강 소재(슬래브 250㎜ 두께)로 하여, 판두께 50∼80㎜로 열간 압연 후, 냉각을 행하여 No.1∼30의 공시강을 얻었다. 일부에 대해서는, 냉각 후에 템퍼링도 실시했다. 표 2에, 열간 압연 조건, 냉각 조건 및 템퍼링 조건을 나타낸다.(Steel symbols A to R) having the compositions shown in Table 1 were hot rolled to a thickness of 50 to 80 mm as a steel material (slab 250 mm in thickness) by a solvent in a converter and subjected to continuous casting, Nos. 1 to 30 of the disclosed steel were obtained. For some, tempering was also performed after cooling. Table 2 shows hot rolling, cooling and tempering conditions.
얻어진 후강판에 대해서, 판두께의 1/4 부분으로부터 φ14의 JIS14A호 시험편을 시험편의 길이 방향이 압연 방향과 직각이 되도록 채취하고, 인장 시험을 행하여, 항복점(YS; yield strength), 인장 강도(TS; tensile strength)를 측정했다.The obtained steel sheet was subjected to a tensile test to determine the yield strength (YS) and the tensile strength (YS) of the test piece of JIS 14A having a diameter of 14 from the ¼ portion of the thickness of the steel sheet so that the longitudinal direction of the test piece was perpendicular to the rolling direction TS; tensile strength) were measured.
얻어진 후강판의 압연 길이 방향과 평행한 판두께 단면을 경면 연마(mirror-polishing)한 후, 에칭(etching)에 의해 현출(現出; exposing)시킨 금속 조직을 광학 현미경에 의해 관찰했다.After the obtained steel sheet was mirror-polished, the sheet metal cross-section parallel to the longitudinal direction of the steel sheet was mirror-polished, and the metal structure exposed and exposed by etching was observed by an optical microscope.
또한, 인성값을 평가하기 위해, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부(이하, 판두께 중앙부를 1/2t부라고 기재하는 경우가 있음)로부터 JIS4호 충격 시험편을 시험편의 길이축의 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 채취하고, 샤르피 충격 시험(Charpy impact test)을 행하여, 파면 전이 온도(vTrs)를 각각 구했다. 여기에서, 판두께 표층부의 충격 시험편은, 가장 표면에 가까운 면을 강판 표면으로부터 1㎜의 깊이로 하는 것으로 한다.Further, in order to evaluate the toughness value, the JIS No. 4 impact test specimen was cut from the surface layer portion and the plate thickness central portion (hereinafter, the plate thickness central portion was sometimes referred to as 1/2 t portion) in the direction of the longitudinal axis of the test piece parallel to the rolling direction And a Charpy impact test was conducted to obtain the wave front transition temperature (vTrs). Here, the impact test piece of the surface layer portion of the plate thickness is assumed to have a depth of 1 mm from the surface of the steel sheet, the surface nearest to the surface.
다음으로, 취성 균열 전파 정지 특성을 평가하기 위해, 표준 ESSO 시험(온도 구배형 ESSO 시험)을 행하여, -10℃에 있어서의 Kca값(Kca(-10℃))을 구했다.Next, a standard ESSO test (temperature gradient type ESSO test) was conducted to evaluate the brittle crack propagation stopping characteristic, and the Kca value (Kca (-10 DEG C)) at -10 DEG C was obtained.
대입열 용접 특성을 평가하기 위해, 공시 강판에 개선(開先; groove) 가공을 행하고(개선 각도 20°), 시판의 저온용 강용 일렉트로 가스 아크 용접용 와이어(electrogas arc welding wire)를 사용하여, 대입열 용접(300∼750kJ/㎝)의 일렉트로 가스 용접(EGW)에 의해 조인트를 작성했다. 그 후, HAZ 인성을, 판두께 방향의 표면과 이면(裏面) 1㎜ 위치에 대해서 본드부(weld bond)에 노치(notch)를 넣은 샤르피 충격 시험편을 이용하여, 시험 온도 -20℃에서의 흡수 에너지: vE -20℃(3개의 평균값)를 구했다.In order to evaluate the welding characteristics of the large heat input, the disclosed steel sheet was subjected to grooving (improvement angle: 20 °), and a commercially available low-temperature steel electrogas arc welding wire was used, Joints were made by electrosurgical welding (EGW) with large-volume heat welding (300 to 750 kJ / cm). Thereafter, using a Charpy impact test piece in which a notch was placed in a weld bond with respect to the surface of the plate thickness direction and the position of 1 mm of the back surface, the HAZ toughness was measured at a test temperature of -20 ° C Energy: vE -20 캜 (three average values) were obtained.
또한, 판두께 표층부 및 판두께 중앙부에 있어서의 RD//(110)면의 집적도를 다음과 같이 하여 구했다. 우선, 판두께 표층부 혹은 판두께 중앙부로부터 판두께 1㎜의 샘플을 채취하고, 판면에 평행한 면을 기계 연마·전해 연마함으로써, X선 회절용의 시험편을 준비한다. 또한, 판두께 표층부의 경우에는, 최표면에 가까운 쪽의 면을 연마한다. 이 시험편을 이용하여, Mo선원을 이용하고 X선 회절 장치를 사용하여, X선 회절 측정을 실시하여, (200), (110) 및 (211) 정극점도를 구하고, 얻어진 정극점도로부터 3차원 결정 방위 밀도 함수를 Bunge법으로 계산하여 구한다. 다음으로, 얻어진 3차원 결정 방위 밀도 함수로부터, Bunge 표기로 ψ2=0°∼90°까지, 5° 간격으로 합계 19매의 단면도에 있어서, 압연 방향에 대하여 (110)면이 평행이 되는 방위의 3차원 결정 방위 밀도 함수의 값을 적산하여 적산값을 구하고, 이 적산값을 상기 적산한 방위의 개수로 나눈 값을, RD//(110)면의 집적도로 했다.In addition, the degree of integration of the RD // (110) plane in the plate thickness portion and the plate thickness center portion was obtained as follows. First, a sample having a thickness of 1 mm is taken from the surface layer portion or the center portion of the plate thickness, and a surface parallel to the surface is mechanically polished and electrolytically polished to prepare a test piece for X-ray diffraction. In the case of the sheet thickness surface layer portion, the surface nearest to the outermost surface is polished. Using this test piece, X-ray diffraction measurement was carried out using an Mo source and an X-ray diffractometer to obtain the positive electrode viscosity of (200), (110) and (211) The bearing density function is calculated by Bunge's method. Next, from the obtained three-dimensional crystal orientation density function, the orientation in which the (110) plane becomes parallel to the rolling direction in a cross section of 19 pieces in total at intervals of 5 degrees from? 2 = 0 to 90 degrees in Bunge notation Dimensional crystal orientation density function of the RD / (110) plane is calculated to obtain the integrated value, and the value obtained by dividing the integrated value by the number of the accumulated orientations is defined as the degree of integration of the RD // (110) plane.
표 3에 이들의 시험 결과를 나타낸다. 판두께 표층부 및 판두께 중앙부에 있어서의 인성값(파면 전이 온도 vTrs) 및 집합 조직이 본 발명의 범위 내인 공시 강판(제조 No.1∼13)의 경우, Kca(-10℃)가 6000N/㎜3/2 이상이 되어, 우수한 취성 균열 전파 정지 성능을 나타냈다. 또한, 용접 열영향부의 흡수 에너지: vE -20℃가 125J 이상으로 우수한 값을 나타냈다. 또한, 표층부 및 판두께 중앙부의 샤르피 인성값(파면 전이 온도) 및, RD//(110) 집적도가 (2)식을 충족하고 있는 공시 강판(제조 번호 1∼13)에 있어서는, (2)식을 충족하고 있지 않는 공시 강판(제조 번호 14)과 비교하여, 높은 Kca(-10℃)의 값이 얻어졌다. 또한, 이들 공시 강판(제조 No.1∼14)의 금속 조직은, 모두 페라이트 주체였다.Table 3 shows the results of these tests. (10 ° C) of 6,000 N / mm in the case of the steel sheet having the toughness value (wave-surface transition temperature vTrs) and the aggregate structure within the range of the present invention (Manufacture Nos. 3/2 or more, indicating excellent brittle crack propagation stopping performance. Also, the absorbed energy of the weld heat affected zone: vE -20 DEG C was 125 J or more, which was excellent. In addition, in the case of the published steel sheets (Manufacturing Numbers 1 to 13) in which the Charpy Toughness value (wave-front transition temperature) and the RD // (110) density of the surface layer portion and the plate thickness center satisfy the expression (2) (-10 [deg.] C) as compared with a known steel plate (production No. 14) which does not satisfy the above-mentioned requirements. In addition, the metal structures of these disclosed steel sheets (Manufacturing Nos. 1-14) were ferrite-based.
한편, 성분 조성 또는 제조 조건이 본 발명 범위 외이고, 강판의 인성 또는 집합 조직이 본 발명의 규정을 충족하지 않는 공시 강판(제조 번호 15∼30)에서는, Kca(-10℃)의 값이 6000N/㎜3/2에 못 미치거나, 및/또는, 용접 열영향부의 흡수 에너지: vE -20℃가 100J에 못 미치기 때문에, 본 발명예와 비교하여 뒤떨어져 있었다.On the other hand, in the case of the disclosed steel plates (Production Nos. 15 to 30) in which the composition or the manufacturing conditions are outside the scope of the present invention and the toughness or texture of the steel sheet does not satisfy the requirements of the present invention, the value of Kca / Mm < 3/2 >, and / or the absorption energy of the weld heat affected zone: vE -20 [deg.] C is less than 100J.
1 : 표준 ESSO 시험편
2 : 노치
3 : 균열
4 : 선단 형상
5 : 모재1: Standard ESSO test specimen
2: Notch
3: Crack
4: tip shape
5: Base material
Claims (6)
0<(Ca-(0.18+130×Ca)×O)/1.25/S≤0.8…(1)
단, 식 (1)에 있어서, Ca, O, S는 함유량(질량%)으로 한다.A steel composition comprising, by mass%, 0.03 to 0.15% of C, 0.50% or less of Si, 1.0 to 2.0% of Mn, 0.030% or less of P, 0.0005 to 0.0040% of S, 0.005 to 0.10% 0.004 to 0.030% of N, 0.0036 to 0.0075% of N, 0.0005 to 0.0030% of Ca and 0.0040% or less of O, and each content of Ca, O and S satisfies the following formula (1) The degree of integration of the RD // (110) plane in the plate thickness portion is 1.3 or more, and the degree of integration of the RD // (110) plane in the plate thickness center portion is Fe / inevitable impurity, Of not less than 1.8 and having a Charpy wavefront transition temperature vTrs of not more than -50 캜 at a plate thickness portion and a center portion of the plate thickness, characterized by having a brittle crack propagation stopping property and a substitution heat welding property, .
0 < (Ca- (0.18 + 130 x Ca) x O) /1.25/S<0.8. (One)
In the formula (1), Ca, O and S are defined as the content (% by mass).
판두께 표층부 및 판두께 중앙부의 샤르피 파면 전이 온도 및 RD//(110)면의 집적도가, 하기 (2)식을 충족하는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성 및 대입열 용접 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.
vTrs(표층)+1.9×vTrs(1/2t)-6×IRD//(110)[표층]-84×IRD//(110)[1/2t]≤-350…(2)
단, 식 (2)에 있어서,
vTrs(표층): 판두께 표층부의 샤르피 파면 전이 온도(℃)
vTrs(1/2t): 판두께 중앙부(t/2)의 샤르피 파면 전이 온도(℃)
IRD//(110)[표층]: 판두께 표층부의 RD//(110)면의 집적도
IRD//(110)[1/2t]: 판두께 중앙부(t/2)의 RD//(110)면의 집적도로 한다.
또한, t는 판두께(㎜)이다.The method according to claim 1,
Characterized in that the Charpy wavefront transition temperature at the plate thickness portion and the plate thickness center portion and the degree of integration of the RD // (110) face satisfy the following expression (2) High strength steel for welding.
vTrs (surface layer) + 1.9 x vTrs (1 / 2t) -6 x I RD // (110) [surface layer] -84 x I RD // (110) [1 / 2t] (2)
However, in the formula (2)
vTrs (surface layer) : Charpy wavefront transition temperature (° C)
vTrs (1 / 2t) : Charpy wavefront transition temperature (° C) of plate thickness central portion (t / 2)
I RD // (110) [surface layer] : density of the RD // (110) surface of the plate thickness portion
I RD // (110) [1 / 2t] : This is the degree of integration of the RD // (110) surface of the plate thickness center part (t / 2).
Also, t is the plate thickness (mm).
강 조성이, 추가로, 하기의 그룹 (A) 및 (B) 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성 및 대입열 용접 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.
(A) 질량%로, Nb: 0.003∼0.050%, Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.5% 이하, Mo: 0.5% 이하, W: 0.4% 이하, V: 0.2% 이하, B: 0.0003∼0.0030%의 1종 또는 2종 이상
(B) 질량%로, Mg: 0.0005∼0.0050%, Zr: 0.001∼0.020%, REM: 0.001∼0.020%의 1종 또는 2종 이상The method according to claim 1,
Wherein the steel composition further contains at least one of the following groups (A) and (B): (1) the brittle crack propagation stopping property and the substitution heat welding property;
(A) in an amount of from 0.003 to 0.050% Nb, 0.5% or less Cu, 1.0% or less of Ni, 0.5% or less of Cr, 0.5% or less of Mo, 0.4% or less of W, B: 0.0003 to 0.0030%
(B) at least one of Mg: 0.0005 to 0.0050%, Zr: 0.001 to 0.020% and REM: 0.001 to 0.020%
강 조성이, 추가로, 하기의 그룹 (A) 및 (B) 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성 및 대입열 용접 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판.
(A) 질량%로, Nb: 0.003∼0.050%, Cu: 0.5% 이하, Ni: 1.0% 이하, Cr: 0.5% 이하, Mo: 0.5% 이하, W: 0.4% 이하, V: 0.2% 이하, B: 0.0003∼0.0030%의 1종 또는 2종 이상
(B) 질량%로, Mg: 0.0005∼0.0050%, Zr: 0.001∼0.020%, REM: 0.001∼0.020%의 1종 또는 2종 이상3. The method of claim 2,
Wherein the steel composition further contains at least one of the following groups (A) and (B): (1) the brittle crack propagation stopping property and the substitution heat welding property;
(A) in an amount of from 0.003 to 0.050% Nb, 0.5% or less Cu, 1.0% or less of Ni, 0.5% or less of Cr, 0.5% or less of Mo, 0.4% or less of W, B: 0.0003 to 0.0030%
(B) at least one of Mg: 0.0005 to 0.0050%, Zr: 0.001 to 0.020% and REM: 0.001 to 0.020%
이어서, 판두께 중앙부가 오스테나이트 미재결정 온도역에 있는 상태에 있어서, 누적 압하율을 40% 이상, 또한, 1패스당의 평균 압하율을 7.0% 이상으로 하는 압연을 행하고, 그 후, 4.0℃/s 이상의 냉각 속도로 600℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성 및 대입열 용접 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판의 제조 방법.A steel material having a composition as claimed in any one of claims 1 to 3 is heated to a temperature of 900 to 1150 占 폚 and a total of the austenite recrystallization temperature zone and the austenite non- , The rolling reduction is carried out so that the cumulative rolling reduction rate is not less than 20% and the average rolling reduction per one pass is not more than 5.0% in the state where the cumulative rolling reduction rate is not less than 65% and the central portion of the plate thickness is in the austenite recrystallization temperature range ,
Subsequently, the rolled steel sheet was rolled so that the cumulative rolling reduction was 40% or more and the average rolling reduction per pass was 7.0% or more in a state where the center of the plate thickness was in the austenite non-recrystallization temperature range. s or more at a cooling rate of at least 600 ° C. The method of manufacturing a high strength steel plate for high heat input of high heat input excellent in brittle crack propagation stopping property and large heat input welding characteristics.
600℃ 이하까지 냉각한 후, 추가로 AC1점 이하의 온도로 템퍼링하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 취성 균열 전파 정지 특성 및 대입열 용접 특성이 우수한 대입열 용접용 고강도 강판의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Further comprising a step of tempering the steel to a temperature of not more than the point A C1 after cooling the steel sheet to 600 DEG C or less.
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