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KR20230171665A - Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same - Google Patents

Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same Download PDF

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KR20230171665A
KR20230171665A KR1020220072114A KR20220072114A KR20230171665A KR 20230171665 A KR20230171665 A KR 20230171665A KR 1020220072114 A KR1020220072114 A KR 1020220072114A KR 20220072114 A KR20220072114 A KR 20220072114A KR 20230171665 A KR20230171665 A KR 20230171665A
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주식회사 포스코
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Abstract

Provided are extra heavy steel materials for a flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and a manufacturing method therefor. The steel materials of the present invention include, with wt.%, 0.05 % to 0.2 % of C, 0.05 % to 0.5 % of Si, 1.0 % to 2.0 % of Mn, 0.005 % to 0.1 % of Al, 0.01 % or lower of P, 0.015 % or lower of S, 0.001 % to 0.07 % of Nb, 0.001 % to 0.3 % of V, 0.001 % to 0.03 % of Ti, 0.01 % to 0.3 % of Cr, 0.01 % to 0.12 % of Mo, 0.01 % to 0.6 % of Cu, 0.05 % to 1.0 % of Ni, 0.0005 % to 0.004 % of Ca, the remaining Fe and other unavoidable impurities. Ceq in accordance with following relationship equation 1 satisfies the range of 0.35 to 0.55, has a thickness of 200mm to 500 mm, and has a steel microstructure consisting of a composite structure of ferrite and perlite with an average particle size of 30 ㎛ or less. The maximum size of the cementite present in the ferrite-ferrite and/or ferrite-pearlite grain boundaries is 5 ㎛ or less. The porosity in the center of the product, which is an area of 3/8t to 5/8t (where t means the thickness (mm) of the steel) from the surface of the steel in the thickness direction, is 0.1 mm^3 / g or less. Among the precipitates observed in the cross-section of the steel material, there are five or more NbC or NbCN precipitates with a diameter of 5 nm to 15 nm per 1㎛^2.

Description

강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 및 그 제조방법 {Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same}Extra heavy steel materials for flange having excellent strength and low temperature impact toughness, and manufacturing method for the same}

본 발명은 풍력 발전 타워 및 시스템 등에 사용 가능한 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 강도 및 저온 충격 인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material that can be used in wind power generation towers and systems and a method of manufacturing the same. More specifically, it relates to an extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness and a method of manufacturing the same.

풍력발전기는 친환경적인 전기생산 수단으로 각광을 받고 있으며 타워 플랜지(Tower Flange), 베어링 및 메인샤프트 등의 부품을 포함한다. 이들 중 타워 플랜지는 타워의 연결에 필요한 이음새 부품으로 보통 한 타워에 5~7개의 플랜지가 사용되며, 해상이나 극한지방에서도 설치가 되기 때문에, 높은 내구성이 요구된다. 특히, 대용량 에너지 생산 및 고효율화 요구에 부응하여 풍력 타워 역시 규모가 증대되고 있으며, 이에 따라 사용되는 강재 역시 고강도화, 고인성화 및 후물화가 지속적으로 요구되고 있는 실정이다. 소재의 두께가 증대될수록 총 변형량이 줄어들기 대문에 미세조직이 커지며, 개재물이나 편석 등 재료 내 결함으로 재질이 열화되는 경향성을 나타내게 된다. 따라서 강재의 내 외부 건전성(Soundness)를 향상시키기 위하여 비금속 개재물이나 편석 등 불순물 농도를 줄이거나 표면 및 재료 내부의 크랙, 공극등을 극한으로 제어하는 추세이다. Wind power generators are attracting attention as an eco-friendly means of producing electricity, and include parts such as tower flanges, bearings, and main shafts. Among these, tower flanges are joint parts required to connect towers, and usually 5 to 7 flanges are used in one tower. Since they are installed at sea or in extreme cold regions, high durability is required. In particular, the size of wind towers is increasing in response to the demand for large-capacity energy production and high efficiency, and accordingly, the steel materials used are also continuously required to be high-strength, high-toughness, and thicker. As the thickness of the material increases, the total amount of deformation decreases, so the microstructure increases, and the material tends to deteriorate due to defects within the material such as inclusions and segregation. Therefore, in order to improve the internal and external soundness of steel materials, there is a trend to reduce the concentration of impurities such as non-metallic inclusions and segregation or to control cracks and voids on the surface and inside the material to the limit.

특히, 두께가 200mmt를 초과하는 극후물재의 경우 소재중심부의 변형량이 많지 않기 때문에, 연주 또는 주조시 발생하는 미응고 수축공이 단조공정에서 충분히 압착되지 않을 경우 플랜지 중심부에 잔류 공극의 형태로 남게 된다. In particular, in the case of extremely thick materials exceeding 200 mmt in thickness, the amount of deformation in the center of the material is not large, so if the unsolidified shrinkage voids generated during playing or casting are not sufficiently compressed during the forging process, they remain in the form of residual voids in the center of the flange.

이러한 잔류공극은 구조물에 있어서 두께 축방향 응력 받았을 때, 크랙의 개시점으로 작용을 하게 되며, 결국 라멜라티어링 형태로 설비 전체에 파손을 일으킬 수 있다. 따라서 변형량이 적은 피어싱(구멍뚫기 단조) 및 링 포징단조 (제품성형) 이전에 반드시 잔류공극이 존재하지 않도록 중심 공극을 충분히 압착해주는 공정이 필요하다.These residual voids act as the starting point of cracks when the structure is subjected to thickness axial stress, which can eventually cause damage to the entire facility in the form of lamellar tearing. Therefore, before piercing (hole forging) and ring forging (product forming) with a small amount of deformation, it is necessary to sufficiently compress the center void to ensure that no residual void exists.

이와 관련된 특허문헌 1은 후판 조압연 공정에서 강압하를 적용하는 기술이다. 구체적으로, 압연기의 설계 허용치(하중 및 토크)에 근접하도록 설정된 패스별 강압하율로부터 두께별 판물림이 발생하는 두께별 한계 압하율을 결정하는 기술, 조압연기의 목표두께를 확보하기 위하여 패스별 두께비의 지수를 조정하여 압하율을 분배하는 기술, 그리고 두께별 한계 압하율에 근거하여 판물림이 발생하지 않도록 압하율을 수정하는 기술을 활용한 것으로서, 80mmt기준 조압연 최종 3패스에서의 평균압하율을 약 27.5%로 인가할 수 있는 제조방법을 제공한다. 하지만 상기 압연방법의 경우, 제품 두께 전체의 평균압하율을 측정한 것으로, 최대두께가 200mmt 이상인 극후물재의 경우, 잔류공극이 존재하는 중심부까지는 고변형을 인가시키기에는 기술적 어려움이 따른다.Patent Document 1 related to this is a technology for applying forced pressure in the heavy plate rough rolling process. Specifically, the technology to determine the limit reduction rate for each thickness where sheet bite occurs by thickness from the reduction rate for each pass set to be close to the design tolerance (load and torque) of the rolling mill, and the thickness ratio for each pass to secure the target thickness of the roughing mill. It utilizes technology to distribute the reduction rate by adjusting the index and to modify the reduction rate to prevent plate engagement based on the limit reduction rate for each thickness. The average reduction rate in the final 3 passes of rough rolling based on 80mmt is utilized. It provides a manufacturing method that can be applied at about 27.5%. However, in the case of the above rolling method, the average reduction rate of the entire product thickness is measured, and in the case of extremely thick materials with a maximum thickness of 200 mmt or more, it is technically difficult to apply high strain to the center where residual voids exist.

극후물을 제조하는 다른 방법 중 하나는 압연기보다 패스당 유효 변형량이 높은 단조기를 활용하는 방법이다. 특허문헌 2는 질량%로, C: 0.08∼0.20%, Si: 0.40% 이하, Mn: 0.5∼5.0%, P: 0.010% 이하, S: 0.0050% 이하, Cr: 3.0% 이하, Ni: 0.1∼5.0%, Al: 0.010∼0.080%, N: 0.0070% 이하, O: 0.0025% 이하를 함유하고, (1)식 및 (2)식의 관계를 충족시키고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 구성된 슬라브를 누적압하량 25% 이상으로 하는 열간단조를 행하고, Ac3점 이상 1200℃이하로 가열하고 누적 압하량 40%이상으로 하는 열간 압연을 행하고, Ar3점 이상의 온도에서 350℃이하 또는 Ar3점 이하의 낮은 온도까지 급랭하고, 450~700℃의 온도로 템퍼링 열처리 공정을 통해 판두께가 100mmt이상이고 항복강도가 620MPa이상이며 -40℃에서 저온 충격인성 평가 시 흡수에너지가 70J이상인 후육 고인성 고강도 소재를 제조할 수 있다고 명시하고 있다. One of the other methods of manufacturing extremely thick products is to use a forging machine with a higher effective deformation per pass than a rolling mill. Patent Document 2 shows, in mass%, C: 0.08% to 0.20%, Si: 0.40% or less, Mn: 0.5% to 5.0%, P: 0.010% or less, S: 0.0050% or less, Cr: 3.0% or less, Ni: 0.1% or less. A slab containing 5.0%, Al: 0.010 to 0.080%, N: 0.0070% or less, and O: 0.0025% or less, satisfying the relationships in formulas (1) and (2), and the balance consisting of Fe and inevitable impurities. Hot forging is performed with a cumulative reduction of 25% or more, heating is performed from the Ac3 point to 1200°C, and hot rolling is performed with a cumulative reduction of 40% or more. It is rapidly cooled to a temperature, and through a tempering heat treatment process at a temperature of 450~700℃, a thick, high-toughness, high-strength material is manufactured with a plate thickness of more than 100mmt, a yield strength of more than 620MPa, and an absorbed energy of more than 70J when evaluating low-temperature impact toughness at -40℃. It clearly states that it can be done.

하지만, 상기 제조방법은 누적 압하량이 지나치게 높을 경우 국부적인 변형집중으로 인하여 표면결함이 발생할 수 있으며, 특히, 단조 이전 주편상태에서 표층 또는 표층하 결함이 존재하는 경우 단조과정에서 결함이 전파되어 압연 후 제품상태에서 표면품질이 더욱 열위해 질 수 있다. 또한, Pass당 단조 압하량이 부족할 경우, 누적 압하량이 높다고 할지라도 중심부에 잔류하는 공극을 충분히 압착하기는 어려우며, 압연 공정 역시 표층 변형 대비 중심부 유효변형량이 작기 때문에 극후물재의 중심부 공극 및 조직을 제어하기에는 적절하지 않다.However, in the above manufacturing method, if the cumulative reduction amount is too high, surface defects may occur due to localized strain concentration. In particular, if surface or subsurface defects exist in the cast steel state before forging, the defects may propagate during the forging process and after rolling. The surface quality may deteriorate further in the product condition. In addition, if the amount of forging reduction per pass is insufficient, even if the cumulative reduction is high, it is difficult to sufficiently compress the voids remaining in the center, and the rolling process also has a small effective deformation at the center compared to the deformation of the surface layer, making it difficult to control the voids and structure at the center of extremely thick materials. It is not appropriate.

한편 특허문헌 3에서는 소정의 합금조성으로 제공되는 소재를 1200∼1350℃로 가열하고, 누적 압하량을 25% 이상으로 하는 열간 단조를 행하고, Ac3점 이상 1200℃ 이하로 가열하고, 누적 압하량을 40% 이상으로 하는 열간 압연을 행하고, Ac3점 이상 1050℃ 이하로 재가열하고, Ac3점 이상의 온도에서 350℃ 이하 또는 Ar3점 이하의 낮은 쪽의 온도까지 급냉하고, 450℃∼700℃의 온도로 템퍼링을 행하는 공정을 통하여 항복강도가 620MPa 이상인 100mmt이상의 후육 고강도 강판을 제조할 수 있다고 개시하고 있다. On the other hand, in Patent Document 3, a material provided with a predetermined alloy composition is heated to 1200 to 1350°C, hot forging is performed with a cumulative reduction of 25% or more, heated to the Ac3 point or more and 1200°C or less, and the cumulative reduction is Perform hot rolling to 40% or more, reheat to a temperature of not less than Ac3 point and not more than 1050°C, rapidly cool from a temperature of not less than Ac3 point to a temperature of 350°C or less or lower than Ar3 point, and temper to a temperature of 450°C to 700°C. It is disclosed that a thick high-strength steel plate of 100 mmt or more with a yield strength of 620 MPa or more can be manufactured through the process.

하지만 상술된 초고강도 강판의 경우, 탄소당량(Ceq) 및 경화능 지수(DI)가 높아 주조 중 표면크랙에 취약할 뿐만 아니라 노말라이징(Normalizing) 열처리로 제조되는 플랜지(Flange)용 강재 경우 해당 공정조건을 용이하게 적용할 수 없다. 또한 탄소당량(Ceq)과 경화능 지수(DI)가 높을 경우, 제강 2차 냉각 과정에서 표층 경질조직의 생성으로 인해, 주편 표층의 크랙이 쉽게 발생하며, 단조과정에서 크랙이 전파됨으로써, 최종 제품의 표면품질을 열화시킬 수 있다. However, in the case of the above-mentioned ultra-high-strength steel sheet, the carbon equivalent (Ceq) and hardenability index (DI) are high, so not only is it vulnerable to surface cracks during casting, but in the case of flange steel manufactured through normalizing heat treatment, this process Conditions cannot be easily applied. In addition, when the carbon equivalent (Ceq) and hardenability index (DI) are high, cracks easily occur in the surface layer of the cast steel due to the creation of surface layer hard tissue during the secondary cooling process of steelmaking, and the cracks propagate during the forging process, resulting in the final product. The surface quality may deteriorate.

따라서, 중심부 공극을 압착하여 최종 제품의 내부 건전성을 향상시키기 위해서 단조를 실시하는 방안이 제안되었으나, 플랜지(Flange)용 강재의 적절한 재질과 우수한 표면품질을 함께 확보하기 위한 실질적인 방안을 제시하지는 못하고 있다. Therefore, a method of forging has been proposed to improve the internal integrity of the final product by compressing the central void, but no practical method has been proposed to ensure both the appropriate material and excellent surface quality of the flange steel. .

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0075246호(2012.07.06 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0075246 (published on July 6, 2012) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0095307호(2017.08.22 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0095307 (published on August 22, 2017) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0095307호(2017.08.22. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0095307 (published on August 22, 2017)

따라서 본 발명은 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다. Therefore, the purpose of the present invention is to provide an extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness and a method for manufacturing the same.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-described content. A person skilled in the art will have no difficulty in understanding the additional problems of the present invention from the overall content of the present specification.

본 발명의 일 측면은, One aspect of the present invention is,

중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하며,By weight%, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P: 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001-0.07% , V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, It includes the remaining Fe and other inevitable impurities, and Ceq satisfies the range of 0.35 to 0.55 according to equation 1 below,

200~500mm의 두께를 가지며, It has a thickness of 200~500mm,

평균 입도가 30㎛이하인 페라이트와 펄라이트의 복합조직으로 이루어진 강재 미세조직을 가지며, It has a steel microstructure consisting of a composite structure of ferrite and pearlite with an average particle size of 30㎛ or less.

페라이트-페라이트 및/또는 페라이트-펄라이트 결정립계에 존재하는 시멘타이트의 최대 크기가 5㎛이하이며, The maximum size of cementite present at the ferrite-ferrite and/or ferrite-pearlite grain boundary is 5㎛ or less,

강재 표면으로부터 두께방향으로 3/8t 내지 5/8t(여기서 t는 강재 두께(mm)를 의미함)의 영역인 제품 중심부에서의 공극율이 0.1mm3/g 이하이고, 그리고 The porosity at the center of the product, which is an area of 3/8t to 5/8t (where t means the steel thickness (mm)) in the thickness direction from the steel surface, is 0.1mm 3 /g or less, and

강재의 단면에서 관찰되는 석출물 중 직경이 5~15nm인 미세 NbC 또는 NbCN 석출물이 1㎛2 당 5개 이상인 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재에 관한 것이다.It relates to an extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness, in which there are more than 5 fine NbC or NbCN precipitates with a diameter of 5 to 15 nm per 1㎛ among the precipitates observed in the cross section of the steel material.

[관계식 1][Relational Expression 1]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15

상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.

또한 강재는, 510~690MPa의 인장강도, 370MPa이상의 항복강도, 그리고 -50℃ 샤르피 충격시험 흡수에너지값은 50J이상일 수 있다.Additionally, the steel may have a tensile strength of 510 to 690 MPa, a yield strength of more than 370 MPa, and an absorbed energy value of -50°C Charpy impact test of more than 50 J.

상기 강재의 최대 표면크랙 깊이는 0.1mm 이하 (0포함)일 수 있다.The maximum surface crack depth of the steel may be 0.1 mm or less (including 0).

또한 본 발명의 다른 측면은, In addition, another aspect of the present invention is,

중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하는 용강을 이용하여 슬라브를 제조시, 몰드로부터 배출된 주편을 800~850℃의 온도범위까지 0.01~3℃/s의 냉각속도로 2차 냉각함으로써 슬라브를 제조하는 단계; By weight%, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P: 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001-0.07% , V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, When manufacturing a slab using molten steel that contains the remaining Fe and other unavoidable impurities and satisfies the Ceq range of 0.35 to 0.55 according to Equation 1 below, the cast steel discharged from the mold is heated to a temperature range of 0.01 to 3 to 800 to 850°C. Manufacturing a slab by secondary cooling at a cooling rate of ℃/s;

상기 제조된 슬라브를 1100~1300℃ 온도 범위로 가열한 후, 1.3~2.4의 단조비로 1차 업세팅을 하는 단계; Heating the manufactured slab to a temperature range of 1100 to 1300°C and then performing primary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.4;

상기 1차 업세팅 후 1.5~2.0의 단조비로 불룸단조하는 단계; Bloom forging at a forging ratio of 1.5 to 2.0 after the first upsetting;

상기 블룸단조된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열하고, 이어, 1.65~2.25의 단조비로 라운드 단조한 후, 1.3~2.3의 단조비로 2차 업세팅하는 단계; Reheating the bloom forged material to a temperature range of 1100 to 1300°C, then round forging at a forging ratio of 1.65 to 2.25, and then performing secondary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.3;

상기 2차 업세팅된 소재를 2.0~2.8의 단조비로 3차 업세팅한 후, 홀 가공하는 단계; Thirdly upsetting the secondly upsetting material at a forging ratio of 2.0 to 2.8 and then processing holes;

상기 홀 가공된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열한 후, 1.0~1.6의 단조비로 링 포징하는 단계; 및 Reheating the hole-machined material to a temperature range of 1100 to 1300°C and then ring forging at a forging ratio of 1.0 to 1.6; and

상기 링 포징된 소재를 그 중심부 온도 측정기준 820~930℃의 온도범위로 가열하여 5~600분간 유지한 후 상온까지 공냉하는 노멀라이징 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 노멀라이징 열처리 시, 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP가 20~33을 만족하도록 열처리하는 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법에 관한 것이다. A normalizing heat treatment step of heating the ring-forged material to a temperature range of 820 to 930°C, based on the center temperature measurement, maintaining it for 5 to 600 minutes, and then air cooling it to room temperature. During the normalizing heat treatment, the equation 2 below: It relates to a method of manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness by heat treatment so that the LMP, defined by , satisfies 20 to 33.

[관계식 1][Relationship 1]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15

상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.

[관계식 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000) [Relation 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)

상기 관계식 2에서, T는 Kelvin기준 온도이며, t는 시간 그리고 log의 지수는 10으로함.In equation 2 above, T is the temperature based on Kelvin, t is time, and the exponent of log is 10.

상기 슬라브는 연속주조공정, 반연속 주조공정 및 Ingot casting 중 하나의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. The slab may be manufactured using one of a continuous casting process, a semi-continuous casting process, and ingot casting.

슬라브 제조후, 단조 전 슬라브 표층의 구 오스테나이트 결정립도가 1000㎛이하이며, 미세조직은 15%이상의 폴리고날 페라이트와 잔부 베이나이트의 복합조직으로 구성됨이 바람직하다. After manufacturing the slab, it is desirable that the grain size of the old austenite in the surface layer of the slab before forging is 1000㎛ or less, and that the microstructure is composed of a composite structure of 15% or more of polygonal ferrite and the remaining bainite.

상기 노멀라이징 열처리 시, 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP가 20~33을 만족하도록 열처리함이 바람직하다. During the normalizing heat treatment, it is preferable to heat treat so that the LMP defined by the following relational equation 2 satisfies 20 to 33.

[관계식 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000) [Relation 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)

상기 관계식 2에서, T는 Kelvin기준 온도이며, t는 시간 그리고 log의 지수는 10으로 함.In equation 2 above, T is the temperature based on Kelvin, t is time, and the exponent of log is 10.

상기 1차 업세팅시 펀칭되는 단조면의 크기가 최초 700mm x 1800mm일 경우 1000~1200mm × 1800~2000mm일 수 있다. If the size of the forged surface punched during the first upsetting is initially 700 mm x 1800 mm, it may be 1000 to 1200 mm x 1800 to 2000 mm.

상기 블룸단조의 경우 단조 완료시 단조면의 크기가 최초 1000~1200mm × 1800~2000mm일 경우 1450~1850mm x 2100~2500mm일 수 있다.In the case of bloom forging, when forging is completed, the size of the forging surface may be 1450-1850 mm x 2100-2500 mm when the initial size is 1000-1200 mm x 1800-2000 mm.

상기 라운드 단조 및 2차 업세팅을 종료할 경우, 제품의 크기는 1450~1850Ø × 1300~1700mm 일 수 있다.When the round forging and secondary upsetting are completed, the size of the product may be 1450~1850Ø × 1300~1700mm.

상기 3차 업세팅을 종료할 경우, 제품의 크기는 2300~ 2800Ø × 400~800mm 일 수 있다.When the third upsetting is completed, the size of the product may be 2300~2800Ø × 400~800mm.

상기 강재로 제작된 플랜지의 최대두께는 200~500mm일 수 있으며, 내경은 4000~7000mm, 외경은 5000~8000mm 일 수 있다.The maximum thickness of the flange made of the steel may be 200 to 500 mm, the inner diameter may be 4000 to 7000 mm, and the outer diameter may be 5000 to 8000 mm.

또한 본 발명은,In addition, the present invention,

중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하며, 그 표층의 구 오스테나이트 결정립도가 1000㎛이하이며, 15%이상의 폴리고날 페라이트와 잔부 베이나이트의 복합조직으로 이루어진 미세직을 가지는 두께 500mm 이상의 슬라브를 준비하는 단계; By weight%, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P: 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001-0.07% , V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, It contains the remaining Fe and other unavoidable impurities, satisfies the range of 0.35 to 0.55 for Ceq according to the following relational equation 1, has a surface old austenite crystal grain size of 1000㎛ or less, and is a composite of polygonal ferrite of more than 15% and the remaining bainite. Preparing a slab with a thickness of 500 mm or more having a fine texture made of tissue;

상기 준비된 슬라브를 1100~1300℃ 온도 범위로 가열한 후, 1.3~2.4의 단조비로 1차 업세팅을 하는 단계; Heating the prepared slab to a temperature range of 1100 to 1300°C and then performing first upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.4;

상기 1차 업세팅 후 1.5~2.0의 단조비로 불룸단조하는 단계; Bloom forging at a forging ratio of 1.5 to 2.0 after the first upsetting;

상기 블룸단조된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열하고, 이어, 1.65~2.25의 단조비로 라운드 단조한 후, 1.3~2.3의 단조비로 2차 업세팅하는 단계; Reheating the bloom forged material to a temperature range of 1100 to 1300°C, then round forging at a forging ratio of 1.65 to 2.25, and then performing secondary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.3;

상기 2차 업세팅된 소재를 2.0~2.8의 단조비로 3차 업세팅한 후, 홀 가공하는 단계; Thirdly upsetting the secondly upsetting material at a forging ratio of 2.0 to 2.8 and then processing holes;

상기 홀 가공된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열한 후, 1.0~1.6의 단조비로 링 포징하는 단계; 및 Reheating the hole-machined material to a temperature range of 1100 to 1300°C and then ring forging at a forging ratio of 1.0 to 1.6; and

상기 링 포징된 소재를 그 중심부 온도 측정기준 820~930℃의 온도범위로 가열하여 5~600분간 유지한 후 상온까지 공냉하는 노멀라이징 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 노멀라이징 열처리 시, 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP가 20~33을 만족하도록 열처리하는 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법에 관한 것이다. A normalizing heat treatment step of heating the ring-forged material to a temperature range of 820 to 930°C, based on the center temperature measurement, maintaining it for 5 to 600 minutes, and then air cooling it to room temperature. During the normalizing heat treatment, the equation 2 below: It relates to a method of manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness by heat treatment so that the LMP, defined by , satisfies 20 to 33.

[관계식 1][Relationship 1]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15

상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.

[관계식 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000) [Relation 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)

상기 관계식 2에서, T는 Kelvin기준 온도이며, t는 시간 그리고 log의 지수는 10으로함.In equation 2 above, T is the temperature based on Kelvin, t is time, and the exponent of log is 10.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 단조공정을 최적화함으로써 강재 중심부 공극을 압착하여 최종 제품의 내부 건전성을 향상시킬 수 있어 강도 뿐만 아니라 저온 충격인성이 우수한 플랜지용으로 이용가능한 극후물 강재를 효과적으로 제공할 수 있다. The present invention, configured as described above, can improve the internal soundness of the final product by compressing the voids in the center of the steel by optimizing the forging process, effectively providing an extremely thick steel that can be used for flanges with excellent low-temperature impact toughness as well as strength. can do.

본 발명은 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 및 제품 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 구현예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 구현예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.The present invention relates to an extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness and a method of manufacturing the product. Preferred embodiments of the present invention will be described below. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to further explain the present invention to those skilled in the art.

이하, 본 발명의 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재는, 중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하며, 200~500mm의 두께를 가지며, 평균 입도가 30㎛이하인 페라이트와 펄라이트의 복합조직으로 이루어진 강재 미세조직을 가지며, 페라이트-페라이트 및/또는 페라이트-펄라이트 결정립계에 존재하는 시멘타이트의 최대 크기가 5㎛이하이며, 강재 표면으로부터 두께방향으로 3/8t 내지 5/8t(여기서 t는 강재 두께(mm)를 의미함)의 영역인 제품 중심부에서의 공극율이 0.1mm3/g 이하이고, 그리고 강재의 단면에서 관찰되는 석출물 중 직경이 5~15nm인 미세 NbC 또는 NbCN 석출물이 1㎛2 당 5개 이상이다. The extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness of the present invention has, in weight percent, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P : 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~ 0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, contains the remaining Fe and other inevitable impurities, Ceq according to equation 1 satisfies the range of 0.35~0.55, has a thickness of 200~500mm, and has an average It has a steel microstructure consisting of a composite structure of ferrite and pearlite with a grain size of 30㎛ or less, and the maximum size of cementite present at the ferrite-ferrite and/or ferrite-pearlite grain boundary is 5㎛ or less, and 3/3 in the thickness direction from the steel surface. The porosity at the center of the product in the area of 8t to 5/8t (where t refers to the steel thickness (mm)) is 0.1mm 3 /g or less, and the precipitates observed on the cross section of the steel have a diameter of 5 to 15 nm. There are more than 5 fine NbC or NbCN precipitates per 1㎛2 .

이하, 본 발명의 합금조성에 대해 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 표시하지 않는 한 합금조성과 관련하여 기재된 % 및 ppm은 중량을 기준으로 한다. Hereinafter, the alloy composition of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, unless otherwise specified, % and ppm stated in relation to alloy composition are based on weight.

·탄소(C): 0.05~0.20%·Carbon (C): 0.05~0.20%

탄소(C)는 기본적인 강도를 확보하는데 가장 중요한 원소이므로 적절한 범위 내에서 강 중에 함유될 필요가 있으며, 이러한 첨가효과를 얻기 위해서 0.05% 이상의 탄소(C)가 첨가될 수 있다. 바람직하게는 0.10% 이상의 탄소(C)가 첨가될 수 있다. 반면, 탄소(C)의 함량이 일정 수준을 초과하게 되면, 노말라이징 열처리 시 펄라이트의 분율이 증대되어 모재 강도 및 경도가 과다하게 초과될 수 있으며, 이로 인하여 단조 가공 중 표면크랙이 발생하고, 최종 제품에서의 저온충격인성 및 내 라멜라티어링 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명은 탄소(C) 함량을 0.20%로 제한 할 수 있으며. 보다 바람직한 탄소(C) 함량의 상한은 0.18%일 수 있다.Carbon (C) is the most important element in securing basic strength, so it needs to be contained in steel within an appropriate range. To achieve this added effect, more than 0.05% of carbon (C) can be added. Preferably, 0.10% or more of carbon (C) may be added. On the other hand, if the carbon (C) content exceeds a certain level, the fraction of pearlite increases during normalizing heat treatment, and the strength and hardness of the base material may be excessively exceeded. As a result, surface cracks occur during forging, and the final The low-temperature impact toughness and lamellar tearing resistance of the product may be reduced. Therefore, the present invention can limit the carbon (C) content to 0.20%. A more desirable upper limit of carbon (C) content may be 0.18%.

·실리콘(Si): 0.05~0.50%·Silicon (Si): 0.05~0.50%

실리콘(Si)은 치환형 원소로써 고용강화를 통해 강재의 강도를 향상시키고, 강력한 탈산효과를 가지고 있으므로 청정강 제조에 필수적인 원소이다. 따라서, 실리콘(Si)은 0.05% 이상 첨가될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.20% 이상 첨가될 수 있다. 반면, 실리콘(Si)이 다량 첨가되는 경우, MA(Martensite-Austenite)상을 생성시키고, 페라이트 기지 강도를 지나치게 증대시켜 극후물 제품의 표면품질에 열화를 가져올 수 있으므로, 그 함량의 상한을 0.50%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 실리콘(Si) 함량의 상한은 0.40%일 수 있다.Silicon (Si) is a substitutional element that improves the strength of steel through solid solution strengthening and has a strong deoxidation effect, so it is an essential element in the production of clean steel. Therefore, silicon (Si) may be added in an amount of 0.05% or more, and more preferably, 0.20% or more. On the other hand, when a large amount of silicon (Si) is added, it creates a MA (Martensite-Austenite) phase and excessively increases the strength of the ferrite matrix, which can cause deterioration in the surface quality of extremely thick products, so the upper limit of the content is 0.50%. It can be limited to . A more desirable upper limit of silicon (Si) content may be 0.40%.

·망간(Mn): 1.0~2.0%·Manganese (Mn): 1.0~2.0%

망간(Mn)은 고용강화에 의해 강도를 향상시키고 저온변태상이 생성되도록 경화능을 향상시키는 유용한 원소이다. 따라서, 550MPa이상의 인장강도를 확보하기 위해, 1.0% 이상의 망간(Mn)이 첨가되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 망간(Mn) 함량은 1.1% 이상일 수 있다. 반면, 망간(Mn)은 황(S)과 함께 연신된 비금속 개재물인 MnS를 형성하여 인성을 저하시키고, 충격 개시점으로 작용할 수 있기 때문에, 제품의 저온충격인성을 급격히 저하시키는 요인일 될 수 있다. 따라서, 망간(Mn) 함량은 2.0% 이하로 관리하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 망간(Mn) 함량은 1.5% 이하일 수 있다.Manganese (Mn) is a useful element that improves strength through solid solution strengthening and improves hardenability to create a low-temperature transformation phase. Therefore, in order to secure a tensile strength of 550 MPa or more, it is desirable to add 1.0% or more of manganese (Mn). A more desirable manganese (Mn) content may be 1.1% or more. On the other hand, manganese (Mn) forms MnS, an elongated non-metallic inclusion with sulfur (S), which reduces toughness and can act as an impact initiation point, which can be a factor that drastically reduces the low-temperature impact toughness of a product. . Therefore, it is desirable to manage the manganese (Mn) content to 2.0% or less, and a more preferable manganese (Mn) content may be 1.5% or less.

·알루미늄(Al): 0.005~0.1%·Aluminum (Al): 0.005~0.1%

알루미늄(Al)은 실리콘(Si)과 더불어 제강공정에서의 강력한 탈산제 중 하나로서, 이러한 효과를 얻기 위해 0.005% 이상으로 첨가되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 알루미늄(Al) 함량의 하한은 0.01%일 수 있다. 반면, 알루미늄(Al) 함량이 과다한 경우, 탈산의 결과물로 생성되는 산화성 개재물 중의 Al2O3의 분률이 과다하게 증대되어 그 크기가 조대해지고, 정련 중에 해당 개재물의 제거가 어려워 지는 문제가 있어, 저온충격인성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, 알루미늄(Al) 함량은 0.1% 이하로 관리하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 알루미늄(Al) 함량은 0.07% 이하일 수 있다.Aluminum (Al), along with silicon (Si), is one of the powerful deoxidizers in the steelmaking process, and it is preferably added in an amount of 0.005% or more to achieve this effect. A more desirable lower limit of aluminum (Al) content may be 0.01%. On the other hand, when the aluminum (Al) content is excessive, the fraction of Al 2 O 3 in the oxidizing inclusions generated as a result of deoxidation increases excessively, making their size coarse, and removing the inclusions during refining becomes difficult. It can be a factor that reduces low-temperature impact toughness. Therefore, it is desirable to manage the aluminum (Al) content to 0.1% or less. A more desirable aluminum (Al) content may be 0.07% or less.

·인(P): 0.010% 이하(0% 포함), 황(S): 0.0015% 이하(0% 포함)· Phosphorus (P): 0.010% or less (including 0%), Sulfur (S): 0.0015% or less (including 0%)

인(P) 및 황(S)은 결정립계에 취성을 유발하거나 조대한 개재물을 형성시켜 취성을 유발하는 원소이다. 따라서, 취성균열 전파저항성을 향상시키기 위해, 인(P)을 0.010% 이하로 제한하고, 황(S)을 0.0015% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Phosphorus (P) and sulfur (S) are elements that cause embrittlement at grain boundaries or by forming coarse inclusions. Therefore, in order to improve brittle crack propagation resistance, it is desirable to limit phosphorus (P) to 0.010% or less and sulfur (S) to 0.0015% or less.

·니오븀(Nb): 0.001~0.07%·Niobium (Nb): 0.001~0.07%

니오븀(Nb)은 NbC 또는 NbCN 의 형태로 석출하여 모재의 강도를 향상시키는 원소이다. 또한, 고온 재가열시에 고용된 니오븀(Nb)은 압연시 NbC의 형태로 매우 미세하게 석출되어 오스테나이트의 재결정을 억제하므로, 조직을 미세화시키는 효과가 있다. 따라서, 니오븀(Nb)은 0.001% 이상 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 니오븀(Nb) 함량은 0.005% 이상일 수 있다. 반면, 니오븀(Nb)이 과다하게 첨가될 경우, 미용해된 니오븀(Nb)이 TiNb(C,N)형태로 생성되며, 저온 충격인성을 저해시키는 요인이 되므로, 니오븀(Nb) 함량의 상한은 0.07%로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 니오븀(Nb) 함량은 0.065% 이하일 수 있다.Niobium (Nb) is an element that improves the strength of the base material by precipitating in the form of NbC or NbCN. In addition, niobium (Nb) dissolved in high-temperature reheating precipitates very finely in the form of NbC during rolling and suppresses recrystallization of austenite, which has the effect of refining the structure. Therefore, it is preferable that niobium (Nb) is added in an amount of 0.001% or more, and a more preferable niobium (Nb) content may be 0.005% or more. On the other hand, when niobium (Nb) is added excessively, undissolved niobium (Nb) is generated in the form of TiNb (C, N) and becomes a factor that impedes low-temperature impact toughness, so the upper limit of niobium (Nb) content is It is desirable to limit it to 0.07%. A more desirable niobium (Nb) content may be 0.065% or less.

·바나듐(V): 0.001~0.3%·Vanadium (V): 0.001~0.3%

바나듐(V)은 재가열 시 거의 모두 재고용되므로 후속하는 압연 시 석출이나 고용에 의한 강화효과는 미비하지만, 극후물 단조재의 경우 공랭속도가 매우 느리기 때문에 냉각과정 혹은 추가 열처리 과정에서 매우 미세한 탄질화물로 석출하여 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이러한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.001%이상의 바나듐(V)을 첨가할 필요가 있다. 보다 바람직한 바나듐(V) 함량의 하한은 0.01%일 수 있다. 반면, 그 함량이 과다한 경우, 높은 경화능으로 슬라브 표층경도가 지나치게 증대되어 플랜지 가공시 표면 크랙 등의 요인으로 작용할 수 있을 뿐만 아니라, 제조원가가 급격히 상승하여 상업적으로 이롭지 않다. 따라서, 바나듐(V) 함량은 0.3% 이하로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 바나듐(V) 함량은 0.25% 이하일 수 있다.Since vanadium (V) is almost completely redissolved upon reheating, the strengthening effect due to precipitation or solid solution during subsequent rolling is minimal. However, in the case of extremely thick forged materials, the air cooling speed is very slow, so it is precipitated as very fine carbonitrides during the cooling process or additional heat treatment. This has the effect of improving strength. To fully obtain this effect, it is necessary to add more than 0.001% of vanadium (V). A more desirable lower limit of vanadium (V) content may be 0.01%. On the other hand, if the content is excessive, the surface hardness of the slab is excessively increased due to high hardenability, which may not only cause surface cracks during flange processing, but also cause a sharp increase in manufacturing cost, which is not commercially advantageous. Therefore, the vanadium (V) content can be limited to 0.3% or less. A more preferable vanadium (V) content may be 0.25% or less.

·티타늄 (Ti): 0.001~0.03%·Titanium (Ti): 0.001~0.03%

티타늄(Ti)은 재가열 시 TiN 으로 석출하여 고온에서의 구오스테나이트 결정립의 성장을 억제하여 저온인성을 크게 향상시키는 성분이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해 0.001% 이상의 티타늄(Ti)이 첨가되는 것이 바람직하다. 반면, 티타늄(Ti)이 과다하게 첨가되는 경우, 연주 노즐의 막힘이나 중심부 정출에 의한 저온인성이 감소될 수 있다. 또한, 티타늄(Ti)은 질소(N)와 결합하여 두께 중심부에 조대한 TiN 석출물을 형성하여 제품의 연신률을 저하시키기므로, 단조과정에서 균일연신률을 저하시켜 표면크랙을 야기시킬수 있다. 따라서, 티타늄(Ti) 함량은 0.03% 이하일 수 있다. 바람직한 티타늄(Ti) 함량은 0.025% 이하일 수 있으며, 보다 바람직한 티타늄(Ti) 함량은 0.018% 이하일 수 있다.Titanium (Ti) is a component that precipitates as TiN when reheated and significantly improves low-temperature toughness by inhibiting the growth of old austenite grains at high temperatures. To achieve this effect, it is preferable that 0.001% or more of titanium (Ti) is added. On the other hand, if titanium (Ti) is added excessively, low-temperature toughness may be reduced due to clogging of the playing nozzle or crystallization in the center. In addition, titanium (Ti) combines with nitrogen (N) to form coarse TiN precipitates in the center of the thickness, which reduces the elongation of the product, so it can reduce the uniform elongation during the forging process and cause surface cracks. Therefore, the titanium (Ti) content may be 0.03% or less. A preferable titanium (Ti) content may be 0.025% or less, and a more preferable titanium (Ti) content may be 0.018% or less.

·크롬(Cr): 0.01~0.30%·Chromium (Cr): 0.01~0.30%

크롬(Cr)은 소입성을 증대시켜 저온변태조직을 형성함으로써 항복항도 및 인장강도를 증대시키는 성분이다. 또한, 시멘타이트의 구상화 속도를 늦춤으로써 강도의 하락을 방지하는 효과가 있는 성분이기도 하다. 이와 같은 효과를 위해 0.01% 이상의 크롬(Cr)이 첨가될 수 있다. 반면, 크롬(Cr) 함량이 과다한 경우, M23C6등과 같은 Cr-Rich 조대 탄화물의 크기 및 분률이 증대되어 제품의 충격인성이 저하되며, 제품 내 니오븀(Nb)의 고용도 및 NbC와 같은 미세 석출물의 분율이 줄어들게 되므로, 제품의 강도 저하가 문제될 수 있다. 따라서, 본 발명은 크롬(Cr) 함량의 상한을 0.30%로 제한할 수 있다. 바람직한 크롬(Cr) 함량의 상한은 0.25%일 수 있다.Chromium (Cr) is an ingredient that increases hardenability and forms a low-temperature transformation structure, thereby increasing yield strength and tensile strength. In addition, it is an ingredient that is effective in preventing a decrease in strength by slowing down the spheroidization rate of cementite. For this effect, more than 0.01% of chromium (Cr) may be added. On the other hand, when the chromium (Cr) content is excessive, the size and fraction of Cr-Rich coarse carbides such as M 23 C 6 increase, reducing the impact toughness of the product, and the solid solubility of niobium (Nb) in the product and As the fraction of fine precipitates decreases, a decrease in the strength of the product may be a problem. Therefore, the present invention can limit the upper limit of chromium (Cr) content to 0.30%. The upper limit of the desirable chromium (Cr) content may be 0.25%.

·몰리브덴(Mo): 0.01~0.12%·Molybdenum (Mo): 0.01~0.12%

몰리브덴(Mo)은 입계 강도를 증대시키고 페라이트 내 고용강화 효과가 큰 원소로써, 제품의 강도와 연성을 증대에 효과적으로 기여하는 원소이다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 인(P) 등의 불순물 원소의 입계 편석에 의한 인성 저하를 방지하는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 위해 0.10% 이상의 몰리브덴(Mo)이 첨가될 수 있다. 다만, 몰리브덴(Mo)은 고가의 원소로서 과도하게 첨가하는 경우 제조비용이 크게 상승할 수 있으므로, 몰리브덴(Mo) 함량의 상한을 0.12%로 제한할 수 있다.Molybdenum (Mo) is an element that increases grain boundary strength and has a significant solid solution strengthening effect in ferrite, effectively contributing to increasing the strength and ductility of products. In addition, molybdenum (Mo) has the effect of preventing a decrease in toughness due to grain boundary segregation of impurity elements such as phosphorus (P). For this effect, more than 0.10% molybdenum (Mo) may be added. However, molybdenum (Mo) is an expensive element and if added excessively, the manufacturing cost can increase significantly, so the upper limit of the molybdenum (Mo) content can be limited to 0.12%.

·구리(Cu): 0.01~0.60%·Copper (Cu): 0.01~0.60%

구리(Cu)는 페라이트 내 고용강화에 의해 기지상의 강도를 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 습윤 황화수소 분위기에서의 부식을 억제하는 효과가 있어, 본 발명에서 유리한 원소이다. 이와 같은 효과를 위해 0.01% 이상의 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 보다 바람직한 구리(Cu) 함량은 0.03% 이상일 수 있다. 다만, 구리(Cu)의 함량이 과다한 경우 강판의 표면에 스타크랙을 유발할 가능성이 커지며, 구리(Cu)는 고가의 원소로서 제조비용이 크게 상승하는 문제가 있을 수 있다. 따라서, 본 발명은 구리(Cu) 함량의 상한을 0.60%로 제한할 수 있다. 바람직한 구리(Cu) 함량의 상한은 0.35%일 수 있다. Copper (Cu) is an advantageous element in the present invention because it can not only greatly improve the strength of the matrix phase through solid solution strengthening in ferrite, but also has the effect of suppressing corrosion in a wet hydrogen sulfide atmosphere. For this effect, it may contain more than 0.01% copper (Cu). A more desirable copper (Cu) content may be 0.03% or more. However, if the content of copper (Cu) is excessive, the possibility of causing star cracks on the surface of the steel sheet increases, and copper (Cu) is an expensive element, which can lead to a significant increase in manufacturing costs. Therefore, the present invention can limit the upper limit of copper (Cu) content to 0.60%. The upper limit of the desirable copper (Cu) content may be 0.35%.

·니켈(Ni): 0.05~1.00%·Nickel (Ni): 0.05~1.00%

니켈(Ni)은 저온에서 적층결함을 증대시켜 전위의 교차슬립(Cross slip)을 용이하게 만들어 충격인성을 향상시키고, 경화능을 향상시켜 강도를 향상시키는데 효과적으로 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 위해 0.05% 이상의 니켈(Ni)이 첨가될 수 있다. 바람직한 니켈(Ni) 함량은 0.10% 이상일 수 있다. 반면, 니켈(Ni)이 과다하게 첨가되는 경우, 비싼 원가로 인해 제조원가도 상승시킬 수 있으므로, 니켈(Ni) 함량의 상한을 1.00%로 제한할 수 있다. 바람직한 니켈(Ni) 함량의 상한은 0.80%일 수 있다.Nickel (Ni) is an element that effectively contributes to improving impact toughness by increasing stacking faults at low temperatures, facilitating cross slip of dislocations, and improving strength by improving hardenability. For this effect, more than 0.05% nickel (Ni) may be added. A preferred nickel (Ni) content may be 0.10% or more. On the other hand, if excessive nickel (Ni) is added, the manufacturing cost may increase due to the high cost, so the upper limit of the nickel (Ni) content can be limited to 1.00%. The upper limit of the preferred nickel (Ni) content may be 0.80%.

·칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%·Calcium (Ca): 0.0005~0.0040%

알루미늄(Al)에 의한 탈산 후 칼슘(Ca)을 첨가하게 되면 MnS 개재물을 형성하는 황(S)과 결합하여 MnS의 생성을 억제함과 동시에, 구상의 CaS를 형성하여 수소유기균열에 의한 크랙의 발생을 억제하는 효과가 있다. 불순물로 함유되는 황(S) CaS로 충분히 형성시키기 위해서는 0.0005% 이상의 칼슘(Ca)을 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 첨가량이 과다해지면 CaS를 형성하고 남은 칼슘(Ca)이 산소(O)와 결합하여 조대한 산화성 개재물을 생성하게 되며, 이는 압연 시 연신 및 파괴되어 내 라멜라티어링 특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, 칼슘(Ca) 함량의 상한을 0.0040%로 제한할 수 있다.When calcium (Ca) is added after deoxidation with aluminum (Al), it combines with sulfur (S) forming MnS inclusions to suppress the production of MnS, and at the same time forms spherical CaS to prevent cracks caused by hydrogen-induced cracking. It has the effect of suppressing its occurrence. In order to sufficiently form sulfur (S) and CaS contained as impurities, it is preferable to add 0.0005% or more of calcium (Ca). However, if the addition amount is excessive, calcium (Ca) remaining after forming CaS combines with oxygen (O) to generate coarse oxidative inclusions, which are elongated and destroyed during rolling, which can be a factor in deteriorating the lamellar tearing resistance. You can. Therefore, the upper limit of calcium (Ca) content can be limited to 0.0040%.

·관계식 1·Relationship 1

본 발명에서는 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족할 것이 요구된다. 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35 미만일 경우, 펄라이트 분율이 감소되기 때문에 본 발명에서 요구되는 510~690MPa의 인장강도값을 확보할 수 없고, 0.55를 초과할 경우, 펄라이트 분율이 30%를 초과하기 때문에 -50℃ 저온충격에너지값을 확보하기가 용이하지 않다. 따라서 본 발명에서는 Ceq를 0.35~0.55 범위로 제한함이 바람직하다. In the present invention, it is required that Ceq according to the following relational equation 1 satisfies the range of 0.35 to 0.55. If Ceq according to the following equation 1 is less than 0.35, the pearlite fraction is reduced, making it impossible to secure the tensile strength value of 510 to 690 MPa required in the present invention, and if it exceeds 0.55, the pearlite fraction exceeds 30%. It is not easy to secure low-temperature impact energy values of -50℃. Therefore, in the present invention, it is desirable to limit Ceq to the range of 0.35 to 0.55.

[관계식 1][Relational Expression 1]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15

상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.

본 발명의 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 및 그 제품은 전술한 성분 이외에 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 전면적으로 배제할 수는 없다. 이들 불순물은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 더불어, 전술한 성분 이외에 유효한 성분의 추가적인 첨가가 전면적으로 배제되는 것은 아니다.The extremely thick steel for flanges and products thereof with excellent strength and low-temperature impact toughness of the present invention may contain remaining Fe and other unavoidable impurities in addition to the above-mentioned components. However, in the normal manufacturing process, unintended impurities may inevitably be introduced from raw materials or the surrounding environment, so this cannot be completely excluded. Since these impurities are known to anyone skilled in the art, all of them are not specifically mentioned in this specification. In addition, the addition of additional effective ingredients in addition to the above-mentioned ingredients is not completely excluded.

한편 본 발명의 극후물 강재는, 평균 입도가 30㎛이하인 페라이트와 펄라이트의 복합조직으로 이루어진 강재 미세조직을 가진다. 만일 페라이트 평균 입도가 30㎛를 초과하면 충격파단 시 Crack Path의 길이가 짧아지며 DBTT (Ductile Brittle Transition Temperature)가 증대되어 저온충격인성이 열화된다. 따라서 페라이트의 결정입도는 30㎛ 이하인 것이 적절하다. Meanwhile, the extremely thick steel material of the present invention has a steel microstructure consisting of a composite structure of ferrite and pearlite with an average particle size of 30 ㎛ or less. If the average ferrite grain size exceeds 30㎛, the length of the crack path during impact rupture becomes shorter, DBTT (Ductile Brittle Transition Temperature) increases, and low-temperature impact toughness deteriorates. Therefore, it is appropriate that the crystal grain size of ferrite is 30㎛ or less.

또한 상기 미세조직의 결정입계(페라이트-페라이트 및/또는 페라이트-펄라이트 사이의 결정립계면)에 존재하는 시멘타이트의 최대 크기가 5㎛이하인 것이 바람직하다. 만일 상기 시멘타이트의 최대 크기가 5㎛를 초과할 경우, 조대 시멘타이트가 충격개시점으로 작용할 수 있기 때문에 충격인성이 열화되며 입계강도가 낮아지고, 이에 따라 Intergranular fracture가 발생하기 쉬워 충격인성이 저하된다. 따라서 시멘타이트의 최대크기는 5㎛ 이하인것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the maximum size of cementite present at the grain boundaries (grain boundaries between ferrite-ferrite and/or ferrite-pearlite) of the microstructure is 5㎛ or less. If the maximum size of the cementite exceeds 5㎛, the coarse cementite can act as an impact initiation point, so impact toughness is deteriorated and intergranular strength is lowered, and intergranular fracture is likely to occur, thereby lowering impact toughness. Therefore, it is desirable that the maximum size of cementite is 5㎛ or less.

보다 바람직하게는, 상기 결정립계에 존재하는 시멘타이트의 분율을 3면적%이하로 제어하는 것이다. More preferably, the fraction of cementite present at the grain boundary is controlled to 3 area% or less.

그리고 본 발명의 극후물 강재는, 강재 표면으로부터 두께방향으로 3/8t 내지 5/8t(여기서 t는 강재 두께(mm)를 의미함)의 영역인 제품 중심부에서의 공극율이 0.1mm3/g 이하이다. In addition, the extremely thick steel material of the present invention has a porosity of 0.1 mm 3 /g or less at the center of the product, which is an area of 3/8t to 5/8t (where t refers to the steel thickness (mm)) in the thickness direction from the steel surface. am.

또한 본 발명의 극후물 강재는, 강재의 단면에서 관찰되는 석출물 중 직경이 5~15nm인 미세 NbC 또는 NbCN 석출물이 1㎛2 당 5개 이상인 것이 바람직하다. 만일 상기 미세 석출물의 갯수가 5개 미만이면 석출강화 효과가 약화되며 본 발명에서 요구되는 물성 확보에 문제가 있을 수 있다. In addition, the extremely thick steel material of the present invention preferably contains at least 5 fine NbC or NbCN precipitates with a diameter of 5 to 15 nm per 1㎛ 2 among the precipitates observed in the cross section of the steel material. If the number of fine precipitates is less than 5, the precipitation strengthening effect is weakened and there may be a problem in securing the physical properties required in the present invention.

또한 본 발명의 극후물 강재는 200~500mm의 두께를 가질 수 있다. Additionally, the extremely thick steel material of the present invention may have a thickness of 200 to 500 mm.

또한 본 발명의 극후물 강재는, 510~690MPa의 인장강도, 370MPa이상의 항복강도, 그리고 -50℃ 샤르피 충격시험 흡수에너지값은 50J이상일 수 있다.In addition, the ultra-thick steel material of the present invention may have a tensile strength of 510 to 690 MPa, a yield strength of 370 MPa or more, and a -50°C Charpy impact test absorbed energy value of 50 J or more.

그리고 상기 강재의 최대 표면크랙 깊이는 0.1mm 이하 (0포함)일 수 있다.And the maximum surface crack depth of the steel may be 0.1 mm or less (including 0).

다음으로, 본 발명의 다른 일 측면인 강도 및 저온충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. Next, a method for manufacturing an extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.

본 발명의 극후물 강재 제조방법은, 상술한 바와 같은 조성성분을 갖는 용강을 이용하여 슬라브를 제조시, 몰드로부터 배출된 주편을 800~850℃의 온도범위까지 0.01~3℃/s의 냉각속도로 2차 냉각함으로써 슬라브를 제조하는 단계; 상기 제조된 슬라브를 1100~1300℃ 온도 범위로 가열한 후, 1.3~2.4의 단조비로 1차 업세팅을 하는 단계; 상기 1차 업세팅 후 1.5~2.0의 단조비로 불룸단조하는 단계; 상기 블룸단조된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열하고, 이어, 1.65~2.25의 단조비로 라운드 단조한 후, 1.3~2.3의 단조비로 2차 업세팅하는 단계; 상기 2차 업세팅된 소재를 2.0~2.8의 단조비로 3차 업세팅한 후, 홀 가공하는 단계; 상기 홀 가공된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열한 후, 1.0~1.6의 단조비로 링 포징하는 단계; 및 상기 링 포징된 소재를 그 중심부 온도 측정기준 820~930℃의 온도범위로 가열하여 5~600분간 유지한 후 상온까지 공냉하는 노멀라이징 열처리하는 단계;를 포함한다. In the method of manufacturing extremely thick steel of the present invention, when manufacturing a slab using molten steel having the composition as described above, the cast iron discharged from the mold is cooled to a temperature range of 800 to 850 ° C. at a cooling rate of 0.01 to 3 ° C./s. Manufacturing a slab by secondary cooling with a furnace; Heating the manufactured slab to a temperature range of 1100 to 1300°C and then performing primary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.4; Bloom forging at a forging ratio of 1.5 to 2.0 after the first upsetting; Reheating the bloom forged material to a temperature range of 1100 to 1300°C, then round forging at a forging ratio of 1.65 to 2.25, and then performing secondary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.3; Thirdly upsetting the secondly upsetting material at a forging ratio of 2.0 to 2.8 and then processing holes; Reheating the hole-machined material to a temperature range of 1100 to 1300°C and then ring forging at a forging ratio of 1.0 to 1.6; And a normalizing heat treatment step of heating the ring-forged material to a temperature range of 820-930°C based on the center temperature measurement, maintaining it for 5-600 minutes, and then air-cooling it to room temperature.

슬라브 준비Slab preparation

먼저, 본 발명에서는 슬라브를 준비한다. First, in the present invention, a slab is prepared.

바람직하게는, 상술한 바와 같은 조성성분을 갖는 용강을 이용하여 슬라브를 제조시, 몰드로부터 배출된 주편을 800~850℃의 온도범위까지 0.01~3℃/s의 냉각속도로 2차 냉각함으로써 슬라브를 제조할 수 있다. Preferably, when manufacturing a slab using molten steel having the composition as described above, the cast slab discharged from the mold is secondary cooled at a cooling rate of 0.01 to 3°C/s to a temperature range of 800 to 850°C to form the slab. can be manufactured.

본 발명의 발명자는 플랜지용으로 적합한 물성을 가지면서도 우수한 강도와 충격인성 및 표면품질을 가지는 극후물 강재를 제조하기 위한 방안에 대해 심도 있는 연구를 수행하였으며, 특히 500mm 이상의 두께로 제작되는 슬라브에 있어서, 최종 플랜지 제품의 강도 및 인성 그리고 표면품질을 확보하기 위해서는 슬라브의 탄소 당량 (Ceq)을 일정 범위로 제어해야 할 뿐만 아니라, 슬라브 표층의 구오스테나이트 (Prior Austenite) 결정립 크기 및 미세조직 분율이 유효한 조건임을 인지하고 본 발명을 도출하게 되었다. The inventor of the present invention conducted in-depth research on methods for manufacturing extremely thick steel materials with physical properties suitable for flanges and excellent strength, impact toughness, and surface quality, especially in slabs manufactured with a thickness of 500 mm or more. , in order to secure the strength, toughness, and surface quality of the final flange product, not only must the carbon equivalent (Ceq) of the slab be controlled within a certain range, but also the prior austenite grain size and microstructure fraction of the slab surface must be effective. Recognizing that this was a condition, the present invention was developed.

두께가 650mm 이상인 슬라브를 제조하는 대단면 주조기의 주조속도는 0.06~0.1m/min이므로, 두께가 250~400mm인 슬라브를 제조하는 일반적인 주조기(주조속도: 0.4~1.5m/min)에 비해 현저히 느린 속도로 주조작업을 실시한다. 따라서, 두께가 500mm 이상인 슬라브를 제작하는 경우, 몰드(Mold) 내에서 유지되는 시간이 상대적으로 길어지므로, 오스테나이트(Austenite)가 더욱 조대하게 성장될 수 있는 환경에 놓여진다. The casting speed of a large-section casting machine that produces slabs with a thickness of 650 mm or more is 0.06 to 0.1 m/min, which is significantly slower than a general casting machine that produces slabs with a thickness of 250 to 400 mm (casting speed: 0.4 to 1.5 m/min). Casting operations are carried out at speed. Therefore, when manufacturing a slab with a thickness of 500 mm or more, the time it is maintained in the mold is relatively long, creating an environment in which austenite can grow more coarsely.

초기 오스테나이트 결정립 크기가 증개될수록 오스테나이트 입계의 망간(Mn) 편석지수가 증가되며, 입계강도가 낮아지고 동시에 소입성이 증가되기 때문에, 슬라브의 표층부에는 연질의 페라이트 및 펄라이트가 아닌 경질의 베이나이트 및 마르텐사이트의 분율이 증가하게 된다. 경질조직은 균일 연신율이 낮으므로, 열변형이나 외부 변형 또는 응력이 인가되는 경우, 입계크랙(Intergranular cracking)이 용이하게 발생할 수 있다. 따라서 슬라브 표층의 구오스테나이트(Prior Austenite) 결정립 크기가 큰 경우, 슬라브 표면의 입계크랙이 보다 활발히 발생할 수 있으며, 이후의 단조 및 압연 등 고변형 과정에서 크랙의 유입 깊이가 더욱 증대될 수 있다. 따라서 최종 제품의 표면 크랙을 억제하기 위해서는 구오스테나이트의 결정립 크기를 적정 수준 이하로 제어하고 연질상인 입계 폴리고날 페라이트의 비율을 적정수준 이상 확보하는 것이 매우 중요하다.As the initial austenite grain size increases, the segregation index of manganese (Mn) at the austenite grain boundary increases, the grain boundary strength decreases, and hardenability increases at the same time, so the surface layer of the slab contains hard bainite rather than soft ferrite and pearlite. And the fraction of martensite increases. Since hard tissue has a low uniform elongation rate, intergranular cracking can easily occur when thermal deformation, external deformation, or stress is applied. Therefore, when the prior austenite grain size of the slab surface layer is large, intergranular cracks on the slab surface may occur more actively, and the depth of crack introduction may further increase during high strain processes such as subsequent forging and rolling. Therefore, in order to suppress surface cracks of the final product, it is very important to control the grain size of the old austenite below an appropriate level and secure the ratio of grain boundary polygonal ferrite, which is a soft phase, above an appropriate level.

즉, 본 발명에서는 상기 슬라브 표층의 구 오스테나이트 결정립도가 1000㎛이하이며, 그 미세조직은 15면적%이상의 폴리고날 페라이트와 잔부 베이나이트의 복합조직으로 구성됨이 바람직하다. That is, in the present invention, it is preferable that the grain size of the old austenite in the surface layer of the slab is 1000㎛ or less, and that the microstructure is composed of a composite structure of polygonal ferrite of more than 15 area% and the balance bainite.

구오스테나이트 결정립 크기를 줄이고 폴리고날 페라이트 분율을 15면적% 이상 확보하기 위해서는 용질 견인(solute dragging) 효과나 피닝(Pinning) 효과가 있는 탄소(C), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)의 성분을 높게 설계하는 방안이 있다. 하지만 이들 탄소(C), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)의 성분이 높아지는 경우 탄소 당량(Ceq) 역시 증대되어 슬라브의 냉각 과정에서 저온변태조직이 생성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 아래의 관계식 1에 의한 강 슬라브의 탄소 당량(Ceq)을 0.55 이하로 제할 수 있다. 바람직한 탄소 당량(Ceq)은 0.4 내지 0.53일 수 있다.In order to reduce the old austenite grain size and secure a polygonal ferrite fraction of more than 15% by area, carbon (C), nickel (Ni), chromium (Cr), and molybdenum with solute dragging or pinning effects are used. There is a plan to design the (Mo) component to be high. However, when the components of carbon (C), nickel (Ni), chromium (Cr), and molybdenum (Mo) increase, the carbon equivalent (Ceq) also increases, and a low-temperature transformation structure may be generated during the cooling process of the slab. Therefore, the present invention can reduce the carbon equivalent (Ceq) of the steel slab to 0.55 or less according to the relational equation 1 below. A preferred carbon equivalent weight (Ceq) may be 0.4 to 0.53.

[관계식 1][Relational Expression 1]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15

상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.

한편 연속주조공정 또는 반연속 주조공정을 이용하여 용강으로부터 슬라브를 제조 시, 0.06~0.1m/min 주조속도로 몰드에서 빠져나온 직후부터 2차 냉각 시 슬라브 표층온도가 0.01~3℃/s의 냉각속도로 800~850℃의 온도까지 수냉후 공냉을 실시한다. 표층 냉각속도가 지나치게 느릴경우, 오스테나이트 결정립 성장이 지속적으로 진행되기 때문에, 표층의 AGS를 미세하게 제어할 수 없고, 또 3℃/s를 초과할 경우, 표층경질상 생성 및 표층-내부의 온도 구배 증대로 냉각 과정에서 표면크랙이 발생할 수 있다. 목표온도 역시 800℃ 미만일 경우, 국부 저온변태 조직이 형성될 수 있으며, 850℃를 초과할 경우 역시 AGS를 본 발명에서 요구되는 1000㎛이하로 제어하기가 힘들기 때문에 적절한 표면품질을 확보할 수 없다. Meanwhile, when manufacturing a slab from molten steel using a continuous casting process or a semi-continuous casting process, the surface layer temperature of the slab cools by 0.01 to 3°C/s during secondary cooling immediately after exiting the mold at a casting speed of 0.06 to 0.1 m/min. Water cooling is performed at a rate of 800~850℃ followed by air cooling. If the surface layer cooling rate is too slow, austenite grain growth continues, making it impossible to finely control the AGS of the surface layer, and if it exceeds 3°C/s, the surface layer hard phase is formed and the temperature inside the surface layer increases. Surface cracks may occur during the cooling process as the gradient increases. If the target temperature is also less than 800℃, local low-temperature transformation tissue may be formed, and if it exceeds 850℃, it is difficult to control the AGS to less than 1000㎛ required in the present invention, so appropriate surface quality cannot be secured. .

가열 및 1차 업세팅Heating and first upsetting

이어, 본 발명에서는 상기 제조된 슬라브를 1100~1300℃ 온도 범위로 가열한 후, 1.3~2.4의 단조비로 1차 업세팅한다. Next, in the present invention, the manufactured slab is heated to a temperature range of 1100 to 1300° C. and then first upset at a forging ratio of 1.3 to 2.4.

상기 제조된 슬라브를 1100~1300℃의 온도범위에서 가열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 슬라브의 두께는 500mm 이상일 수 있으며, 바람직한 두께는 700mm 이상일 수 있다. The manufactured slab can be heated in a temperature range of 1100 to 1300°C. As mentioned above, the thickness of the slab may be 500 mm or more, with a preferred thickness being 700 mm or more.

주조 중에 형성된 티타늄(Ti)이나 니오븀(Nb)의 복합 탄질화물 또는 TiNb(C,N) 조대 정출물 등을 재고용 시키기 위해 일정 온도범위 이상에서 슬라브를 가열할 필요가 있다. 또한, 1차 업세팅 단조 전 슬라브를 재결정 온도 이상까지 가열시켜 유지함으로써 조직을 균질화시키고, 단조 종료 온도를 충분히 높게 확보하여 단조과정에서 발생할 수 있는 표층 크랙을 최소화 하기 위해 일정 온도범위 이상에서 슬라브를 가열하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 슬라브 가열은 1100℃ 이상의 온도범위에서 실시하는 것이 바람직하다.It is necessary to heat the slab above a certain temperature range to re-dissolve the composite carbonitride of titanium (Ti) or niobium (Nb) or coarse crystallized TiNb (C, N) formed during casting. In addition, before the first upsetting forging, the slab is heated and maintained above the recrystallization temperature to homogenize the structure, and the slab is heated above a certain temperature range to ensure that the forging end temperature is sufficiently high to minimize surface cracks that may occur during the forging process. Heating is preferred. Therefore, the slab heating of the present invention is preferably performed in a temperature range of 1100°C or higher.

반면, 슬라브 가열 온도가 과다하게 높은 경우, 고온 산화스케일이 과도하게 발생할 수 있으며, 고온 가열 및 유지에 의해 제조원가의 증가가 과도할 수 있다. 따라서, 본 발명의 슬라브 가열은 1300℃ 이하의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.On the other hand, if the slab heating temperature is excessively high, high-temperature oxidation scale may be excessively generated, and the increase in manufacturing cost may be excessive due to high-temperature heating and maintenance. Therefore, the slab heating of the present invention is preferably performed in the range of 1300°C or lower.

한편 업세팅(Upsetting)은 길이방향을 축으로 수직으로 강소성변형을 하는 방법으로, 1차 업세팅 시의 단조비는 1.3~2.4가 적당하며, 바람직하게는 1.5~2.0일 수 있다. 여기에서, 단조비란 단조에 의해 변화되는 단면적의 비율을 말한다. 이러한 1차 업세팅 시, 펀칭되는 단조면의 크기가 최초 700mm × 1800mm일 경우 1000~1200mm × 1800~2000mm일 수 있다. Meanwhile, upsetting is a method of rigidly deforming the material vertically along the longitudinal axis. The appropriate forging ratio during the first upsetting is 1.3 to 2.4, and preferably 1.5 to 2.0. Here, the forging ratio refers to the ratio of the cross-sectional area changed by forging. During this first upsetting, if the size of the forged surface to be punched is initially 700 mm × 1800 mm, it may be 1000 to 1200 mm × 1800 to 2000 mm.

1차 업세팅 시 단조비가 1.3 미만일 경우, 슬라브 중심부에 잔류하는 Porosity를 충분히 압착하기가 어렵다. 따라서 본 발명의 최종 제품에서 요구되는 공극율을 적절한 수준인 0.1mm3/g 이하로 제어하기 어렵기 때문에 중심부 저온충격인성을 확보하기 쉽지 않다. 반면에, 1차 업세팅 시 단조비가 2.4를 초과할 경우, 단조과정에서 좌굴이 발생하기 때문에 표면품질 및 플랜지 제품에서 요구되는 적절한 형상제어를 하기가 용이하지 않다. 따라서 1차 업세팅 시 단조비는 1.3~2.4가 적당하다. If the forging ratio is less than 1.3 during the first upsetting, it is difficult to sufficiently compress the remaining porosity in the center of the slab. Therefore, since it is difficult to control the porosity required for the final product of the present invention to an appropriate level of 0.1 mm 3 /g or less, it is not easy to secure low-temperature impact toughness at the core. On the other hand, if the forging ratio exceeds 2.4 during the first upsetting, buckling occurs during the forging process, making it difficult to control the surface quality and appropriate shape required for flange products. Therefore, the appropriate forging ratio for the first upsetting is 1.3 to 2.4.

블룸단조(상하 2면단조)Bloom forging (top and bottom two-sided forging)

그리고 본 발명에서는 상기 1차 업세팅된 소재에 1.5~2.0의 단조비로 불룸단조를 실시한다. And in the present invention, bloom forging is performed on the first upsetting material at a forging ratio of 1.5 to 2.0.

불룸단조는 1차 업세팅된 소재를 좀 더 압착하여 블룸형태로 가공하는 방법으로 상 하면 모두 폭 또는 길이의 일정방향으로 가공하면서 면적을 넓히는 방법이다. 상기 블룸단조의 경우 단조 완료시 단조면의 크기가 최초 1000~1200mm × 1800~2000mm일 경우 1450~1850mm × 2100~2500mm일 수 있다. 블룸단조의 경우 단조비는 1.5~2.0이 적당하다. 만일 상기 단조비가 1.5 미만일 경우, 업세팅 단조와 마동일하게 본 발명에서 요구되는 적절한 공극 품질을 확보하기 어렵고, 2.0를 초과하면 표면크랙이 발생할 수 있기 때문이다. Bloom forging is a method of processing the first upsetting material into a bloom shape by further compressing it. It is a method of expanding the area by processing both the upper and lower sides in a certain direction of width or length. In the case of bloom forging, when forging is completed, the size of the forging surface may be 1450-1850 mm × 2100-2500 mm when the initial size is 1000-1200 mm × 1800-2000 mm. In the case of bloom forging, the appropriate forging ratio is 1.5 to 2.0. If the forging ratio is less than 1.5, it is difficult to secure the appropriate void quality required in the present invention, as is the case with upsetting forging, and if it exceeds 2.0, surface cracks may occur.

단조 진행방향은 길이방향 및 폭방향 모두 가능하나, 길이방향의 경우 주조조직이 좀더 치밀하게 구성되어 있기 때문에 표층조직의 연신률이 높아 가공성이 우수할 수 있다. 따라서 길이방향 불룸단조가 폭방향보다 표면크랙관점에서 좀더 적절할 수 있다. The forging progress direction is possible in both the longitudinal and width directions, but in the longitudinal direction, the casting structure is more dense, so the elongation of the surface layer is higher, so machinability can be excellent. Therefore, longitudinal bloom forging may be more appropriate from a surface crack perspective than width direction.

재가열 및 라운드단조 - 2차 업세팅Reheating and round forging - 2nd upsetting

이어, 본 발명에서는 상기 블룸단조된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열하고, 이어, 1.65~2.25의 단조비로 라운드 단조한 후, 1.3~2.3의 단조비로 2차 업세팅한다. Subsequently, in the present invention, the bloom forged material is reheated to a temperature range of 1100 to 1300°C, then round forged at a forging ratio of 1.65 to 2.25, and then subjected to secondary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.3.

상기 블룸단조가 종료될 경우, 블룸 표층온도는 950℃이하이며 가공을 지속할 경우 표면크랙 또는 소재 파단이 발생할 수 있다. 따라서 블룸단조 이후 다시 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 가열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 정출물 재고용, 조직균질화 및 표면크랙 방지등의 사유로 1100℃이상 가열하는 것이 바람직하며, 스케일 과다, 결정립 조대화 등의 문제로 1300℃이하로 제어하는 것이 좋다. When the bloom forging is completed, the bloom surface temperature is below 950°C, and if processing continues, surface cracks or material fracture may occur. Therefore, after bloom forging, the material can be heated again to a temperature range of 1100~1300℃. As mentioned above, it is preferable to heat it above 1100°C for reasons such as re-dispersing the crystallized material, homogenizing the structure, and preventing surface cracks, and it is better to control it below 1300°C due to problems such as excessive scale and coarsening of grains.

승열이 끝난 블룸의 경우, 플랜지 테두리의 원형으로 가공하기 위해 라운드 단조를 실시하며, 이후 다시 2차 업세팅을 적용한다. 상기 라운드 단조 및 2차 업세팅을 종료할 경우, 제품의 크기는 1450~1850Ø × 1300~1700mm 일 수 있다. 라운드 단조 및 2차 업세팅시 단조비는 각각 1.65~2.25, 1.3~2.3일수 있다. 라운드 단조 및 2차 업세팅시 단조비가 본발명에서 요구되는 수준 미만일 경우, 최종 제품에서의 중심부 공극률을 0.1mm3/g 이하로 제어하기 어렵기 때문에 중심부 저온충격인성을 확보하기 쉽지 않으며, 단조비 기준을 초과할 경우 좌굴 및 표면크랙의 발생, 형상불량 등의 문제로 원하는 플랜지 제품형태로 가공할 수 없다. In the case of bloom that has been heated, round forging is performed to shape the flange edge into a circular shape, and then secondary upsetting is applied again. When the round forging and secondary upsetting are completed, the size of the product may be 1450~1850Ø × 1300~1700mm. For round forging and secondary upsetting, the forging ratio can be 1.65 to 2.25 and 1.3 to 2.3, respectively. If the forging ratio during round forging and secondary upsetting is below the level required in the present invention, it is difficult to control the central porosity in the final product to less than 0.1mm 3 /g, so it is not easy to secure the low-temperature impact toughness at the central core, and the forging ratio If the standard is exceeded, it cannot be processed into the desired flange product shape due to problems such as buckling, surface cracks, and poor shape.

상기 2차 업세팅이 종료된 후 형상제어를 위하여 다시 라운드 단조를 적용할 수도 있으며 이후 전술 재가열 온도와 동일한 조건으로 가열할 수도 있다. After the secondary upsetting is completed, round forging may be applied again for shape control, and then heated under the same conditions as the tactical reheating temperature.

3차 업세팅 및 홀 가공3rd upsetting and hole processing

그리고 본 발명에서는 상기 2차 업세팅된 소재를 2.0~2.8의 단조비로 3차 업세팅한 후, 홀 가공한다. In the present invention, the second upsetting material is thirdly upset at a forging ratio of 2.0 to 2.8, and then hole-processed.

상기 원기둥 형태로 가공된 소재는 홀 가공(피어싱) 전 3차 업세팅을 통해 적절한 플랜지의 두께로 가공될 수 있다. 상기 3차 업세팅을 종료할 경우 제품의 크기는 2300~ 2800Ø × 400~800mm 일 수 있다. 3차 업세팅의 단조비는 2.0~2.8일 수 있으며 단조비가 부족 또는 초과할 경우 전술한 잔류공극 제어 및 표면크랙/ 형상제어 불가등의 문제가 발생할 수 있다. 3차 업세팅이 종료된 후, 500~1000Ø 펀치를 사용하여 소재 중앙부에 홀을 만들 수 있다. The material processed into the cylindrical shape can be processed to an appropriate flange thickness through third upsetting before hole processing (piercing). When the third upsetting is completed, the size of the product may be 2300~2800Ø × 400~800mm. The forging ratio of the 3rd upsetting can be 2.0 to 2.8, and if the forging ratio is insufficient or exceeded, problems such as the aforementioned residual void control and surface crack/shape control inability may occur. After the third upsetting is completed, a hole can be made in the center of the material using a 500~1000Ø punch.

재가열 및 링 포징Reheating and Ring Forging

후속하여, 본 발명에서는 상기 홀 가공된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열한 후, 1.0~1.6의 단조비로 링 포징한다. Subsequently, in the present invention, the hole-machined material is reheated to a temperature range of 1100 to 1300° C. and then ring-forged at a forging ratio of 1.0 to 1.6.

상기 홀 가공이 된 소재는 다시 전술한 1100~1300℃ 온도영역으로 재가열되며, 이후 최종 플랜지 링 (Ring)형태로 가공될 수 있다. 상기 강재로 제작된 플랜지의 최대두께는 200~500mm일 수 있으며 내경은 4000~7000mm, 외경은 5000~8000mm 일 수 있다. 링포징은 공극압착보다는 최종 형상 및 치수제어가 중요한 공정이기 때문에 강소성가공을 적용하지 않는다. 따라서 단조비는 1.0~1.6일수 있으며, 좀더 바람직 하게는 1.2~1.4일 수 있다. The hole-machined material is reheated to the temperature range of 1100 to 1300°C described above, and can then be processed into the final flange ring shape. The maximum thickness of the flange made of the steel may be 200 to 500 mm, the inner diameter may be 4000 to 7000 mm, and the outer diameter may be 5000 to 8000 mm. Because ring forging is a process in which final shape and dimension control is more important than void compression, rigid plastic processing is not applied. Therefore, the forging ratio may be 1.0 to 1.6, and more preferably 1.2 to 1.4.

한편 본 발명에서 상기 제시한 모든 단조공정에서의 변형속도는 1/s~4/s일 수 있다. 1/s 미만의 변형 속도에서는 마무리 단조의 온도가 하락하여 표층크랙이 발생할 여지가 있다. 반면, 미재결정역에서 4/s 초과의 고변형속를 적용하는 경우, 지나친 국부 가공경화에 의한 연신률 저하로 인해 표면크랙을 유발할 수 있다. Meanwhile, the strain rate in all forging processes presented above in the present invention may be 1/s to 4/s. At a strain rate of less than 1/s, the temperature of the finish forging may drop and surface cracks may occur. On the other hand, if a high strain rate exceeding 4/s is applied in the non-recrystallized region, surface cracks may be caused due to a decrease in elongation due to excessive local work hardening.

노멀라이징 열처리Normalizing heat treatment

마지막으로, 본 발명에서는 상기단조가 완료된 플랜지 제품을 제품중심부 온도 측정기준 820~930℃의 온도범위로 가열하여 5~600분간 유지한 후 상온까지 공냉하는 노말라이징 열처리를 실시할 수 있다.Finally, in the present invention, normalizing heat treatment can be performed by heating the forged flange product to a temperature range of 820 to 930°C based on the product center temperature measurement, maintaining it for 5 to 600 minutes, and then air cooling it to room temperature.

상기 노멀라이징 열처리 시, 가열온도가 820℃ 미만이거나, 유지시간이 5분 미만인 경우, 단조 후 냉각 중에서 생성된 탄화물이나 입계에 편석된 불순 원소들의 재고용이 원활히 일어나지 않아, 열처리 이후 강재의 저온 인성이 크게 저하될 수 있다. 반면에, 상기 노멀라이징 열처리 시, 가열온도가 930℃를 초과하거나, 유지시간이 600분을 초과하는 경우, 페라이트 펄라이트 복합조직의 페라이트 기지상 입도가 본발명에서 요구되는 30㎛를 초과하거나 Nb(C,N), V(C,N) 등의 석출상들의 조대화로 인하여 강도 및 저온 충격인성이 열화될 수 있다. During the normalizing heat treatment, if the heating temperature is less than 820°C or the holding time is less than 5 minutes, the re-dissolution of carbides generated during cooling after forging or impurity elements segregated at grain boundaries does not occur smoothly, and the low-temperature toughness of the steel after heat treatment is greatly reduced. may deteriorate. On the other hand, during the normalizing heat treatment, when the heating temperature exceeds 930°C or the holding time exceeds 600 minutes, the ferrite matrix particle size of the ferrite pearlite composite structure exceeds 30㎛ required in the present invention or Nb (C, Strength and low-temperature impact toughness may deteriorate due to coarsening of precipitated phases such as N) and V(C,N).

한편 본 발명에서는 상기 링 포징된 플랜지 소재를 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP가 20~33을 만족하는 조건으로 노멀라이징 열처리함이 바람직하다. Meanwhile, in the present invention, it is preferable to normalize heat treat the ring-forged flange material under the condition that the LMP defined by the following relational equation 2 satisfies 20 to 33.

노멀라이징 열처리 및 유지시간은 다음과 같이 Larson-Miller Parameter 식2로 표현될 수 있으며(문헌 : F.R. Larson and J. Miller: Trans. ASME, 1952, vol. 74, pp. 765-75), 펄라이트 콜로니 (Coloney)의 크기를 미세화하여 본 발명에서 요구되는 충격인성을 만족시키기 위하여 노말라이징 온도 및 시간 조건에 대한 LMP는 20~23일 수 있다. Normalizing heat treatment and holding time can be expressed by the Larson-Miller Parameter equation 2 as follows (Reference: F.R. Larson and J. Miller: Trans. ASME, 1952, vol. 74, pp. 765-75), and pearlite colonies ( In order to satisfy the impact toughness required in the present invention by miniaturizing the size of Coloney, the LMP for normalizing temperature and time conditions may be 20 to 23.

[관계식 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000) [Relation 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)

상기 관계식 2에서, T는 Kelvin기준 노멀라이징 열처리온도이며, t는 열처리시간 그리고 log의 지수는 10으로함In equation 2 above, T is the normalizing heat treatment temperature based on Kelvin, t is the heat treatment time, and the exponent of log is set to 10.

상기 LMP가 20 미만일 경우, Austenite 단상역까지 충분히 가열되지 않거나 Solute의 확산이 균질하게 일어나지 않아, 재질편차가 발생할 수 있는 단점이 있으며, LMP가 23을 초과할 경우, Ferrite 및 Pearlite Coloney가 지나치게 조대하게 생성되기 때문에, 본 발명에서 요구되는 저온충격인성을 확보하기 어렵다. If the LMP is less than 20, there is a disadvantage in that material deviation may occur because the austenite is not heated sufficiently to the single phase region or the solute does not spread homogeneously, and if the LMP exceeds 23, the ferrite and pearlite colonies become excessively coarse. Because it is produced, it is difficult to secure the low-temperature impact toughness required in the present invention.

그리고 본 발명에서는 상기 노멀라이징 열처리후, 용접을 실시할 경우 용접후 열처리 (Post- Weld Heat Treatment) 또는 응력이완 열처리 (Stress Relieving Heat Treatment) 혹은 Tempering 열처리를 실시할 수 있다. 용접후 열처리는 상기 관계식 2에 의해 정의되는 값이 LMP 19.3이하의 범위에서 실시할 수 있다. LMP가 19.3초과일 경우 입계 시멘타이트 크기가 증대되어 발명에서 요구되는 5㎛를 초과하게 되며 따라서 충격인성이 열화될 수 있다. 따라서 용접을 하는 경우, 후속 열처리의 LMP는 19.3이하인 것이 바람직하다.And in the present invention, when welding is performed after the normalizing heat treatment, Post-Weld Heat Treatment, Stress Relieving Heat Treatment, or Tempering heat treatment can be performed. Post-welding heat treatment can be performed within the range of LMP 19.3 or less, as defined by Equation 2 above. If the LMP exceeds 19.3, the grain boundary cementite size increases and exceeds the 5㎛ required in the invention, and therefore impact toughness may be deteriorated. Therefore, when welding, it is desirable that the LMP of subsequent heat treatment is 19.3 or less.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. The present invention will be described in detail below through examples. However, it should be noted that the following examples are only for illustrating and explaining the present invention in more detail, and are not intended to limit the scope of the present invention.

(실시예)(Example)

구분division CC SiSi MnMn AlAl PP SS NbNb VV TiTi CrCr MoMo CuCu NiNi CaCa CeqCeq 발명강1Invention Lecture 1 0.140.14 0.350.35 1.391.39 0.030.03 6868 88 0.0250.025 0.0230.023 0.0030.003 0.210.21 0.080.08 0.230.23 0.40.4 1515 0.48 0.48 발명강2Invention Lecture 2 0.170.17 0.270.27 1.431.43 0.020.02 5555 1010 0.0110.011 0.0310.031 0.020.02 0.080.08 0.050.05 0.210.21 0.280.28 2121 0.47 0.47 발명강3Invention Lecture 3 0.160.16 0.310.31 1.381.38 0.010.01 8080 1313 0.0230.023 0.0210.021 0.0050.005 0.120.12 0.090.09 0.080.08 0.150.15 1818 0.45 0.45 발명강4Invention Lecture 4 0.130.13 0.290.29 1.341.34 0.030.03 8181 1111 0.0170.017 0.080.08 0.0130.013 0.190.19 0.10.1 0.120.12 0.190.19 2222 0.45 0.45 발명강5Invention Lecture 5 0.180.18 0.30.3 1.181.18 0.020.02 6969 1414 0.0070.007 0.0310.031 0.010.01 0.270.27 0.040.04 0.190.19 0.250.25 1717 0.47 0.47 비교강1Comparison lecture 1 0.030.03 0.330.33 1.111.11 0.030.03 7171 66 0.0150.015 0.0430.043 0.0090.009 0.050.05 0.060.06 0.120.12 0.230.23 1919 0.27 0.27 비교강2Comparison lecture 2 0.140.14 0.320.32 0.80.8 0.050.05 9494 1111 0.0120.012 0.0230.023 0.0190.019 0.170.17 0.080.08 0.270.27 0.30.3 1717 0.37 0.37 비교강3Comparison lecture 3 0.110.11 0.360.36 3.543.54 0.040.04 4949 88 0.0310.031 0.0250.025 0.0070.007 0.120.12 0.050.05 0.150.15 0.30.3 2020 0.77 0.77 비교강4Comparison lecture 4 0.250.25 0.290.29 1.451.45 0.030.03 8989 1313 0.0070.007 0.030.03 0.0120.012 0.250.25 0.110.11 0.430.43 0.890.89 1818 0.66 0.66 비교강5Comparison lecture 5 0.170.17 0.350.35 1.291.29 0.050.05 8585 1717 0.00080.0008 0.0250.025 0.020.02 0.20.2 0.080.08 0.210.21 0.390.39 1818 0.490.49

*표 1에서 성분원소의 함량단위는 중량%이나, P, S 및 Ca의 단위는 ppm임. 그리고 잔여 성분은 Fe 및 불가피한 불순물임. *In Table 1, the unit of content of the constituent elements is weight%, but the unit of P, S, and Ca is ppm. And the remaining components are Fe and inevitable impurities.

상기 표 1의 합금성분을 가지는 두께 700mm 주편을 제조하였다. 이러한 주편을 이용하여 하기 표 2의 공정조건에 의해 냉각을 거쳐 슬라브를 준비한 후, 단조공정 (재가열 및 1차업세팅, 불룸단조, 재가열-2차업세팅, 3차업세팅, 재가열 및 링포징) 및 노멀라이징 열처리를 거쳐 최종 320mmt의 Flange를 제조하였다. 표 2에 기재된 공정 이외의 공정들에는 모두 본 발명의 범위를 만족하는 공정조건을 적용하였다. A 700 mm thick cast steel having the alloy components shown in Table 1 above was manufactured. Using this cast steel, a slab is prepared through cooling according to the process conditions in Table 2 below, followed by forging process (reheating and 1st upsetting, bloom forging, reheating-2nd upsetting, 3rd upsetting, reheating and ring forging) and normalizing. After heat treatment, the final 320mmt flange was manufactured. Process conditions satisfying the scope of the present invention were applied to all processes other than those listed in Table 2.

이후, 상기 제조된 각 시편의 물성값을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 하였다. 여기에서, 슬라브 표층부의 구오스테나이트 결정입도 및 폴리고날 페라이트(PF) 분율은 주조후 표층부 조직에서 시편을 채취하여 이미지 자동분석기를 이용하여 측정하였다. Afterwards, the physical properties of each specimen prepared above were measured and shown in Table 3 below. did. Here, the old austenite crystal grain size and polygonal ferrite (PF) fraction of the surface layer of the slab were measured using an automatic image analyzer by collecting a specimen from the surface layer structure after casting.

그리고 강재의 페라이트 입도 또한 최종 강재 조직에서 시편을 채취하여 이미지 자동분석기를 이용하여 측정하였다. 한편 본 실시예에서 발명예와 비교예 모두에서 제품 미세조직은 페라이트와 펄라이트의 혼합조직이다. Additionally, the ferrite grain size of the steel was also measured using an automatic image analyzer by collecting a specimen from the final steel structure. Meanwhile, in this example, the product microstructure in both the invention example and the comparative example is a mixed structure of ferrite and pearlite.

또한 항복/ 인장강도는 상온 인장시험을 통하여 평가되었으며, 항복강도의 경우 0.2% Offset을 적용하였다. 또한 각 시편에 대한 충격인성은 샤르피 V-Notch Test를 통하여 해당온도에서 3회씩 측정된 흡수에너지값의 평균을 사용하였다. Additionally, yield/tensile strength was evaluated through a room temperature tensile test, and a 0.2% offset was applied for yield strength. In addition, the impact toughness of each specimen was determined by using the average of the absorbed energy values measured three times at the corresponding temperature through the Charpy V-Notch Test.

또한 강재의 단면에서 NbC 석출물의 개수등을 TEM을 활용하여 측정하였다. NbC의 회절패턴 및 EDX mapping을 통하여 NbC 석출물을 확인하였으며, 1um2에 위치한 NbC 석출물의 개수를 카운팅하였다. In addition, the number of NbC precipitates in the cross section of the steel was measured using TEM. NbC precipitates were confirmed through NbC diffraction patterns and EDX mapping, and the number of NbC precipitates located in 1um 2 was counted.

제품 중심부의 공극률은 밀도 (g/mm3)를 측정하여 역수(mm3/g)를 취함으로써, 측정하였다. The porosity of the center of the product was measured by measuring the density (g/mm 3 ) and taking the reciprocal (mm 3 /g).

아울러, 각 시편의 표면을 육안으로 관찰 후 표면크랙이 형성된 지점에서 그라인딩을 실시하였으며, 크랙이 없어질 때까지의 그라인딩 길이를 표면크랙 길이로 측정하였다. 관통크랙의 경우, 크랙이 표층부에 국한되지 않고, 내부까지 깊게 침투한 경우에 해당되며 단면부를 절단하여 크랙이 유입된 총 길이를 측정하였다. In addition, after visually observing the surface of each specimen, grinding was performed at the point where the surface crack was formed, and the grinding length until the crack disappeared was measured as the surface crack length. In the case of penetrating cracks, the cracks were not limited to the surface layer but penetrated deep into the interior. The cross-section was cut and the total length of the cracks was measured.

구분division 강종steel grade 슬라브제조Slab manufacturing 가열 및
1차 업세팅
heating and
1st upsetting
블룸
단조
bloom
minor
재가열 및
2차 업세팅
reheat and
2nd upsetting
3차업세팅3rd upsetting 재가열 및
링 포징
reheat and
ring posing
노멀라이징
LMP
Normalizing
LMP
용접후
열처리
LMP
After welding
heat treatment
LMP
2차 냉각
온도
(℃)
secondary cooling
temperature
(℃)
냉각
속도
(℃/s)
Cooling
speed
(℃/s)
가열
온도
(℃)
heating
temperature
(℃)
단조비forging cost 단조비forging cost 재가열
온도(℃)
reheat
Temperature (℃)
단조비forging cost 단조비forging cost 재가열
온도(℃)
reheat
Temperature (℃)
단조비forging cost
발명예1Invention Example 1 발명강1Invention Lecture 1 823823 1.31.3 12371237 1.831.83 1.81.8 11591159 2.012.01 2.542.54 12591259 1.351.35 21.1521.15 미실시Not implemented 발명예2Invention Example 2 발명강2Invention Lecture 2 815815 1.51.5 12571257 1.751.75 1.691.69 12331233 198198 2.462.46 12531253 1.51.5 21.0921.09 미실시Not implemented 발명예3Invention Example 3 발명강3Invention Lecture 3 833833 1.71.7 12331233 1.921.92 1.591.59 12591259 2.212.21 2.612.61 12401240 1.411.41 22.0122.01 미실시Not implemented 발명예4Invention Example 4 발명강4Invention Lecture 4 841841 2.32.3 11951195 1.861.86 1.831.83 12601260 2.072.07 2.332.33 12391239 1.391.39 21.0721.07 미실시Not implemented 발명예5Invention Example 5 발명강5Invention Lecture 5 807807 2.82.8 12911291 1.691.69 1.751.75 12831283 2.152.15 2.752.75 12551255 1.251.25 20.5820.58 미실시Not implemented 비교예1Comparative Example 1 발명강1Invention Lecture 1 631631 1.61.6 12861286 1.831.83 1.911.91 12451245 1.881.88 2.652.65 12431243 1.411.41 21.1421.14 미실시Not implemented 비교예2Comparative example 2 발명강1Invention Lecture 1 894894 1.81.8 12561256 1.811.81 1.691.69 12341234 1.591.59 2.562.56 12541254 1.441.44 21.0521.05 미실시Not implemented 비교예3Comparative example 3 발명강1Invention Lecture 1 825825 5.95.9 12441244 1.761.76 1.881.88 11931193 1.591.59 2.452.45 11951195 1.091.09 20.7320.73 미실시Not implemented 비교예4Comparative Example 4 발명강2Invention Lecture 2 823823 2.12.1 10121012 1.751.75 1.751.75 12081208 1.681.68 2.442.44 12081208 1.171.17 21.6521.65 미실시Not implemented 비교예5Comparative Example 5 발명강2Invention Lecture 2 840840 1.81.8 12551255 2.952.95 1.681.68 12111211 2.072.07 2.32.3 12441244 1.231.23 21.5321.53 미실시Not implemented 비교예6Comparative Example 6 발명강2Invention Lecture 2 841841 2.52.5 12631263 1.061.06 1.951.95 12461246 2.162.16 2.532.53 12541254 1.341.34 21.0921.09 미실시Not implemented 비교예7Comparative example 7 발명강3Invention Lecture 3 832832 0.90.9 12371237 1.911.91 1.131.13 12591259 2.152.15 2.192.19 12381238 1.351.35 21.6821.68 미실시Not implemented 비교예8Comparative example 8 발명강3Invention Lecture 3 809809 1.51.5 12291229 1.931.93 1.891.89 10261026 1.891.89 2.282.28 11981198 1.291.29 22.5422.54 미실시Not implemented 비교예9Comparative Example 9 발명강3Invention Lecture 3 843843 1.61.6 12531253 1.691.69 1.931.93 12531253 1.121.12 2.542.54 12591259 1.431.43 20.9920.99 미실시Not implemented 비교예10Comparative Example 10 발명강4Invention Lecture 4 815815 2.72.7 12181218 1.591.59 1.881.88 12831283 2.662.66 2.632.63 11861186 1.511.51 20.3820.38 미실시Not implemented 비교예11Comparative Example 11 발명강4Invention Lecture 4 814814 1.31.3 12001200 1.621.62 1.861.86 12591259 1.91.9 1.321.32 12061206 1.471.47 21.3321.33 미실시Not implemented 비교예12Comparative Example 12 발명강4Invention Lecture 4 841841 2.52.5 12091209 1.831.83 1.941.94 12501250 2.072.07 3.053.05 12551255 1.541.54 22.5422.54 미실시Not implemented 비교예13Comparative Example 13 발명강5Invention Lecture 5 829829 2.52.5 12091209 1.841.84 1.911.91 12641264 1.851.85 2.752.75 13361336 1.381.38 20.6920.69 미실시Not implemented 비교예14Comparative Example 14 발명강5Invention Lecture 5 840840 1.41.4 12551255 1.661.66 1.691.69 12571257 1.91.9 2.552.55 12491249 2.052.05 21.4721.47 미실시Not implemented 비교예15Comparative Example 15 발명강5Invention Lecture 5 832832 2.32.3 12891289 1.731.73 1.691.69 12331233 2.012.01 2.532.53 12561256 1.341.34 2727 미실시Not implemented 비교예16Comparative Example 16 비교강1Comparison lecture 1 808808 2.32.3 12831283 1.691.69 1.631.63 12551255 1.891.89 2.52.5 12101210 1.441.44 20.7620.76 미실시Not implemented 비교예17Comparative Example 17 비교강2Comparison lecture 2 817817 1.91.9 12721272 1.651.65 1.581.58 12351235 1.941.94 2.542.54 11991199 1.541.54 21.5721.57 미실시Not implemented 비교예18Comparative Example 18 비교강3Comparison lecture 3 808808 2.32.3 12831283 1.691.69 1.631.63 12551255 1.891.89 2.52.5 12101210 1.441.44 20.7620.76 미실시Not implemented 비교예19Comparative Example 19 비교강4Comparison lecture 4 817817 1.91.9 12721272 1.651.65 1.581.58 12351235 1.941.94 2.542.54 11991199 1.541.54 21.5721.57 미실시Not implemented 비교예20Comparative Example 20 비교강5Comparison lecture 5 835835 1.81.8 12431243 1.821.82 1.541.54 12491249 2.112.11 2.512.51 12441244 1.511.51 21.0721.07 미실시Not implemented 발명예6Invention Example 6 발명강1Invention Lecture 1 822822 1.61.6 12331233 1.821.82 1.91.9 11541154 2.032.03 2.522.52 12541254 1.321.32 21.1321.13 18.118.1 발명예7Invention Example 7 발명강1Invention Lecture 1 840840 2.12.1 12541254 1.051.05 1.901.90 12451245 2.102.10 2.512.51 12531253 1.321.32 21.0521.05 19.019.0 비교예21Comparative Example 21 발명강1Invention Lecture 1 832832 2.32.3 12561256 1.691.69 1.831.83 12391239 2.012.01 2.402.40 12331233 1.451.45 20.5820.58 23.723.7 비교예22Comparative example 22 발명강2Invention Lecture 2 839839 2.02.0 12801280 1.831.83 1.921.92 12331233 1.941.94 2.392.39 12191219 1.401.40 21.0221.02 22.522.5

구분division 강종steel grade 슬라브Slavic 제품product 공극율
(mm3/g)
porosity
( mm3 /g)
항복
강도(MPa)
surrender
Strength (MPa)
인장
강도(MPa)
Seal
Strength (MPa)
-50℃ 충격
흡수에너지(J)
-50℃ shock
Absorbed energy (J)
표면크랙깊이
(mm)
Surface crack depth
(mm)
구오스
테나이트 입도(㎛)
Guos
Tenite particle size (㎛)
PF
분율(%)
PF
Fraction (%)
페라이트
입도 (㎛)
ferrite
Particle size (㎛)
입계시멘
타이트 크기
(㎛)
Intergranular cement
tight size
(㎛)
석출물 갯수Number of precipitates
발명예1Invention Example 1 발명강1Invention Lecture 1 853853 16.716.7 26.526.5 1.21.2 2424 0.0330.033 435435 576576 108108 미관찰Not observed 발명예2Invention Example 2 발명강2Invention Lecture 2 694694 17.517.5 24.324.3 3.13.1 3131 0.0160.016 424424 554554 153153 미관찰Not observed 발명예3Invention Example 3 발명강3Invention Lecture 3 738738 18.118.1 22.422.4 2.22.2 2525 0.0310.031 439439 535535 182182 미관찰Not observed 발명예4Invention Example 4 발명강4Invention Lecture 4 766766 15.915.9 25.625.6 1.51.5 4141 0.0230.023 429429 541541 175175 미관찰Not observed 발명예5Invention Example 5 발명강5Invention Lecture 5 594594 16.416.4 26.126.1 2.72.7 2929 0.0150.015 440440 529529 169169 미관찰Not observed 비교예1Comparative Example 1 발명강1Invention Lecture 1 695695 18.318.3 27.327.3 3.33.3 1313 0.0730.073 419419 543543 172172 3.6(표층크랙)3.6 (surface crack) 비교예2Comparative example 2 발명강1Invention Lecture 1 12731273 18.218.2 40.740.7 2.22.2 1818 0.0650.065 428428 564564 2121 미관찰Not observed 비교예3Comparative Example 3 발명강1Invention Lecture 1 659659 4.74.7 2525 2.22.2 2222 0.0430.043 431431 535535 199199 3.7(표층크랙)3.7 (surface crack) 비교예4Comparative example 4 발명강2Invention Lecture 2 707707 15.915.9 23.923.9 3.13.1 1818 0.0390.039 452452 564564 182182 2.8(표층크랙)2.8 (surface crack) 비교예5Comparative Example 5 발명강2Invention Lecture 2 810810 16.316.3 21.921.9 1.51.5 3333 0.0250.025 414414 535535 176176 21.6(관통크랙)21.6 (through crack) 비교예6Comparative Example 6 발명강2Invention Lecture 2 905905 17.417.4 22.422.4 2.02.0 2525 0.2370.237 440440 544544 1111 미관찰Not observed 비교예7Comparative example 7 발명강3Invention Lecture 3 865865 18.118.1 23.423.4 1.01.0 4141 0.1960.196 419419 531531 3333 미관찰Not observed 비교예8Comparative example 8 발명강3Invention Lecture 3 889889 1919 26.926.9 1.51.5 3838 0.0290.029 428428 581581 188188 2.9(표층크랙)2.9 (surface crack) 비교예9Comparative Example 9 발명강3Invention Lecture 3 808808 16.916.9 28.428.4 1.31.3 2727 0.2090.209 430430 601601 1515 미관찰Not observed 비교예10Comparative Example 10 발명강4Invention Lecture 4 891891 20.120.1 29.529.5 2.12.1 3030 0.0070.007 429429 583583 168168 19.8(표층크랙)19.8 (surface crack) 비교예11Comparative Example 11 발명강4Invention Lecture 4 885885 18.718.7 28.428.4 2.52.5 4141 0.2590.259 428428 587587 1414 미관찰Not observed 비교예12Comparative Example 12 발명강4Invention Lecture 4 843843 18.318.3 28.128.1 2.12.1 3535 0.0050.005 441441 532532 159159 30.7(관통크랙)30.7 (through crack) 비교예13Comparative Example 13 발명강5Invention Lecture 5 817817 17.817.8 51.951.9 1.11.1 2929 0.0360.036 439439 522522 88 미관찰Not observed 비교예14Comparative Example 14 발명강5Invention Lecture 5 826826 18.118.1 26.426.4 1.91.9 4141 0.0610.061 434434 584584 159159 16.9(관통크랙)16.9 (through crack) 비교예15Comparative Example 15 발명강5Invention Lecture 5 841841 18.918.9 50.750.7 2.32.3 4040 0.0540.054 409409 513513 1010 미관찰Not observed 비교예16Comparative Example 16 비교강1Comparison lecture 1 839839 17.617.6 26.526.5 1.21.2 1919 0.0330.033 258258 342342 389389 미관찰Not observed 비교예17Comparative Example 17 비교강2Comparison lecture 2 840840 15.415.4 26.426.4 1.71.7 2222 0.0380.038 375375 486486 158158 미관찰Not observed 비교예18Comparative Example 18 비교강3Comparison lecture 3 868868 16.916.9 28.128.1 1.81.8 3131 0.0450.045 605605 725725 77 미관찰Not observed 비교예19Comparative Example 19 비교강4Comparison lecture 4 887887 16.616.6 2929 1.21.2 2525 0.0680.068 495495 587587 1313 미관찰Not observed 비교예20Comparative Example 20 비교강5Comparison lecture 5 870870 16.316.3 28.328.3 2.42.4 1One 0.0430.043 369369 488488 253253 미관찰Not observed 발명예6Invention Example 6 발명강1Invention Lecture 1 901901 17.217.2 24.524.5 1.51.5 3333 0.0370.037 392392 543543 255255 미관찰Not observed 발명예7Invention Example 7 발명강1Invention Lecture 1 694694 18.018.0 25.325.3 2.32.3 2525 0.0190.019 412412 551551 198198 미관찰Not observed 비교예21Comparative Example 21 발명강1Invention Lecture 1 705705 17.617.6 21.421.4 8.98.9 3333 0.0370.037 382382 513513 1212 미관찰Not observed 비교예22Comparative example 22 발명강2Invention Lecture 2 773773 15.915.9 25.225.2 10.510.5 2525 0.0190.019 402402 521521 33 미관찰Not observed

*표 3에서 석출물 갯수는 강재의 단면에서 관찰되는 석출물 중 직경이 5~15nm인 미세 NbC 또는 NbCN 석출물이 1㎛2 당 갯수를 의미하며, 그리고 공극율은 강재 표면으로부터 두께방향으로 3/8t 내지 5/8t(여기서 t는 강재 두께(mm)를 의미함)의 영역인 제품 중심부에서의 공극율을 말한다. *The number of precipitates in Table 3 refers to the number of fine NbC or NbCN precipitates with a diameter of 5 to 15 nm per 1㎛ among the precipitates observed in the cross section of the steel, and the porosity is 3/8t to 5 in the thickness direction from the surface of the steel. It refers to the porosity at the center of the product, which is an area of /8t (where t refers to the steel thickness (mm)).

상기 표 1-3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 제조조건을 만족하는 발명예 1-7의 경우, 모두 우수한 강도 및 -50℃에서의 우수한 저온충격인성 뿐만 아니라 플랜지 제품상태에서 양호한 표면품질을 확보할 수 있음을 알 수 있다. As can be seen from Table 1-3, in the case of Invention Example 1-7 that satisfies the alloy composition and manufacturing conditions proposed by the present invention, not only has excellent strength and excellent low-temperature impact toughness at -50°C, but also a flange product. It can be seen that good surface quality can be secured in this condition.

이에 반하여, 비교예 1-15, 21-22는 본 발명이 제안하는 합금조성은 만족하나 제조조건을 만족하지 않은 경우로서, 본 발명이 제안하는 슬라브의 구오스테나이트 입도, 폴리고날페라이트 분율, 또는 중심부 공극률, 플랜지 제품상태에서의 페라이트 입도 등 특성을 만족하지 않음에 따라 강도 및 저온충격인성값이 낮은 수준임을 알 수 있다. 또한 재질이 양호할 경우라도 단조의 각 단계에서 단조비 조건을 충족하지 않을 경우에도, 표면크랙 또는 관통크랙 발생으로 제품상태에서 불량한 표면품질 특성을 확인할 수 있다. On the other hand, Comparative Examples 1-15 and 21-22 are cases where the alloy composition proposed by the present invention is satisfied but the manufacturing conditions are not satisfied, and the old austenite grain size, polygonal ferrite fraction, or polygonal ferrite fraction of the slab proposed by the present invention are satisfied. It can be seen that the strength and low-temperature impact toughness values are low as the characteristics such as center porosity and ferrite grain size in the flange product state are not satisfied. In addition, even if the material is good, if the forging ratio conditions are not met at each stage of forging, poor surface quality characteristics can be confirmed in the product condition due to the occurrence of surface cracks or penetrating cracks.

한편 비교예 16-20은 본 발명이 제안하는 제조조건은 만족하나 합금조성을 만족하지 않아, 강도 초과 (충격인성 미달) 또는 강도 미달 등, 품질수준이 낮음을 알 수 있다. On the other hand, Comparative Examples 16-20 satisfy the manufacturing conditions proposed by the present invention, but do not satisfy the alloy composition, so it can be seen that the quality level is low, such as excessive strength (low impact toughness) or low strength.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the detailed description of the present invention has described preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art can make various modifications without departing from the scope of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the scope of rights of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims described later, but also by their equivalents.

Claims (15)

중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하며,
200~500mm의 두께를 가지며,
평균 입도가 30㎛이하인 페라이트와 펄라이트의 복합조직으로 이루어진 강재 미세조직을 가지며,
페라이트-페라이트 및/또는 페라이트-펄라이트 결정립계에 존재하는 시멘타이트의 최대 크기가 5㎛이하이며,
강재 표면으로부터 두께방향으로 3/8t 내지 5/8t(여기서 t는 강재 두께(mm)를 의미함)의 영역인 제품 중심부에서의 공극율이 0.1mm3/g 이하이고, 그리고
강재의 단면에서 관찰되는 석출물 중 직경이 5~15nm인 미세 NbC 또는 NbCN 석출물이 1㎛2 당 5개 이상인 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재.
[관계식 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.
By weight%, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P: 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001-0.07% , V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, It includes the remaining Fe and other inevitable impurities, and Ceq satisfies the range of 0.35 to 0.55 according to equation 1 below,
It has a thickness of 200~500mm,
It has a steel microstructure consisting of a composite structure of ferrite and pearlite with an average particle size of 30㎛ or less.
The maximum size of cementite present at the ferrite-ferrite and/or ferrite-pearlite grain boundary is 5㎛ or less,
The porosity at the center of the product, which is an area of 3/8t to 5/8t (where t means the steel thickness (mm)) in the thickness direction from the steel surface, is 0.1mm 3 /g or less, and
An extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness in which there are more than 5 fine NbC or NbCN precipitates with a diameter of 5 to 15 nm per 1㎛ among the precipitates observed in the cross section of the steel.
[Relationship 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.
제 1항에 있어서, 상기 강재는, 510~690MPa의 인장강도, 370MPa이상의 항복강도, 그리고 -50℃ 샤르피 충격시험 흡수에너지값은 50J이상인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재.
According to claim 1, wherein the steel has a tensile strength of 510 to 690 MPa, a yield strength of 370 MPa or more, and an absorbed energy value in a -50°C Charpy impact test of 50 J or more. An extremely thick steel for a flange with excellent strength and low-temperature impact toughness.
제 1항에 있어서, 상기 강재의 최대 표면크랙 깊이는 0.1mm 이하(0포함)인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재.
The extremely thick steel material for flanges according to claim 1, wherein the maximum surface crack depth of the steel material is 0.1 mm or less (including 0), and has excellent strength and low-temperature impact toughness.
제 1항에 있어서, 상기 페라이트-페라이트 또는 페라이트-펄라이트 결정립계에 존재하는 시멘타이트의 분율이 3면적% 이하인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재.
The extremely thick steel material for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness according to claim 1, wherein the fraction of cementite present in the ferrite-ferrite or ferrite-pearlite grain boundary is 3 area% or less.
중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하는 용강을 이용하여 슬라브를 제조시, 몰드로부터 배출된 주편을 800~850℃의 온도범위까지 0.01~3℃/s의 냉각속도로 2차 냉각함으로써 슬라브를 제조하는 단계;
상기 제조된 슬라브를 1100~1300℃ 온도 범위로 가열한 후, 1.3~2.4의 단조비로 1차 업세팅을 하는 단계;
상기 1차 업세팅 후 1.5~2.0의 단조비로 불룸단조하는 단계;
상기 블룸단조된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열하고, 이어, 1.65~2.25의 단조비로 라운드 단조한 후, 1.3~2.3의 단조비로 2차 업세팅하는 단계;
상기 2차 업세팅된 소재를 2.0~2.8의 단조비로 3차 업세팅한 후, 홀 가공하는 단계;
상기 홀 가공된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열한 후, 1.0~1.6의 단조비로 링 포징하는 단계; 및
상기 링 포징된 소재를 그 중심부 온도 측정기준 820~930℃의 온도범위로 가열하여 5~600분간 유지한 후 상온까지 공냉하는 노멀라이징 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 노멀라이징 열처리 시, 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP가 20~33을 만족하도록 열처리하는 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
[관계식 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.
[관계식 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)
상기 관계식 2에서, T는 Kelvin기준 온도이며, t는 시간 그리고 log의 지수는 10으로함.
By weight%, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P: 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001-0.07% , V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, When manufacturing a slab using molten steel that contains the remaining Fe and other unavoidable impurities and satisfies the Ceq range of 0.35 to 0.55 according to Equation 1 below, the cast steel discharged from the mold is heated to a temperature range of 0.01 to 3 to 800 to 850°C. Manufacturing a slab by secondary cooling at a cooling rate of ℃/s;
Heating the manufactured slab to a temperature range of 1100 to 1300°C and then performing primary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.4;
Bloom forging at a forging ratio of 1.5 to 2.0 after the first upsetting;
Reheating the bloom forged material to a temperature range of 1100 to 1300°C, then round forging at a forging ratio of 1.65 to 2.25, and then performing secondary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.3;
Thirdly upsetting the secondly upsetting material at a forging ratio of 2.0 to 2.8 and then processing holes;
Reheating the hole-machined material to a temperature range of 1100 to 1300°C and then ring forging at a forging ratio of 1.0 to 1.6; and
A normalizing heat treatment step of heating the ring-forged material to a temperature range of 820 to 930°C, based on the center temperature measurement, maintaining it for 5 to 600 minutes, and then air cooling it to room temperature. During the normalizing heat treatment, the equation 2 below: A method of manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness by heat treating so that the LMP, defined by , satisfies 20 to 33.
[Relationship 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.
[Relation 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)
In equation 2 above, T is the temperature based on Kelvin, t is time, and the exponent of log is 10.
제 5항에 있어서, 상기 슬라브는 연속주조공정 또는 반연속 주조공정을 이용하여 제조되는, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법. The method of claim 5, wherein the slab is manufactured using a continuous casting process or a semi-continuous casting process. 제 5항에 있어서, 상기 슬라브 제조후, 단조 전 슬라브 표층의 구 오스테나이트 결정립도가 1000㎛이하이며, 미세조직은 15%이상의 폴리고날 페라이트와 잔부 베이나이트의 복합조직으로 구성되는, 강도 및 저온 충격성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein after manufacturing the slab, the old austenite crystal grain size of the surface layer of the slab before forging is 1000㎛ or less, and the microstructure is composed of a composite structure of polygonal ferrite of more than 15% and the balance bainite, and the strength and low-temperature impact resistance This excellent method of manufacturing extremely thick steel for flanges.
제 5항에 있어서, 상기 1차 업세팅시 펀칭되는 단조면의 크기가 최초 700mm × 1800mm일 경우 1000~1200mm × 1800~2000mm인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein the size of the forged surface punched during the first upsetting is 1000 to 1200 mm x 1800 to 2000 mm when the initial size is 700 mm x 1800 mm. Method for manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness.
제 5항에 있어서, 상기 블룸단조의 경우 단조 완료시 단조면의 크기가 최초 1000~1200mm × 1800~2000mm일 경우 1450~1850mm × 2100~2500mm인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein in the case of bloom forging, the size of the forged surface upon completion of forging is initially 1000 to 1200 mm Manufacturing method.
제 5항에 있어서, 상기 라운드 단조 및 2차 업세팅을 종료할 경우, 제품의 크기는 1450~1850Ø × 1300~1700mm인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein when the round forging and secondary upsetting are completed, the size of the product is 1450 to 1850Ø × 1300 to 1700 mm.
제 5항에 있어서, 상기 3차 업세팅을 종료할 경우, 제품의 크기는 2300~ 2800Ø × 400~800mm인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein when the third upsetting is completed, the size of the product is 2300 to 2800Ø × 400 to 800 mm.
제 5항에 있어서, 상기 강재로 제작된 플랜지의 최대두께는 200~500mm일 수 있으며, 내경은 4000~7000mm이고 외경은 5000~8000mm인, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein the maximum thickness of the flange made of the steel may be 200 to 500 mm, the inner diameter is 4000 to 7000 mm, and the outer diameter is 5000 to 8000 mm. Method for manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness. .
제 5항에 있어서, 상기 노멀라이징 열처리후, 강재에 용접을 실시한 경우, 용접후 열처리 (Post- Weld Heat Treatment), 응력이완 열처리 (Stress Relieving Heat Treatment) 또는 Tempering 열처리를 실시하는 단계를 추가로 포함하는 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein when welding is performed on the steel material after the normalizing heat treatment, it further comprises the step of performing Post-Weld Heat Treatment, Stress Relieving Heat Treatment, or Tempering heat treatment. Method for manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness.
제 5항에 있어서, 상기 열처리는 상기 관계식 2에 의해 정의되는 값이 LMP 19.3이하의 범위에서 실시하는, 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
The method of claim 5, wherein the heat treatment is performed in a range of LMP 19.3 or less as defined by the relational equation 2.
중량%로, C: 0.05~0.2%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.005~0.1%, P: 0.01% 이하, S: 0.015% 이하, Nb: 0.001~0.07%, V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의한 Ceq가 0.35~0.55 범위를 만족하며, 그 표층의 구 오스테나이트 결정립도가 1000㎛이하이며, 15%이상의 폴리고날 페라이트와 잔부 베이나이트의 복합조직으로 이루어진 미세직을 가지는 두께 500mm 이상의 슬라브를 준비하는 단계;
상기 준비된 슬라브를 1100~1300℃ 온도 범위로 가열한 후, 1.3~2.4의 단조비로 1차 업세팅을 하는 단계;
상기 1차 업세팅 후 1.5~2.0의 단조비로 불룸단조하는 단계;
상기 블룸단조된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열하고, 이어, 1.65~2.25의 단조비로 라운드 단조한 후, 1.3~2.3의 단조비로 2차 업세팅하는 단계;
상기 2차 업세팅된 소재를 2.0~2.8의 단조비로 3차 업세팅한 후, 홀 가공하는 단계;
상기 홀 가공된 소재를 1100~1300℃의 온도범위로 재가열한 후, 1.0~1.6의 단조비로 링 포징하는 단계; 및
상기 링 포징된 소재를 그 중심부 온도 측정기준 820~930℃의 온도범위로 가열하여 5~600분간 유지한 후 상온까지 공냉하는 노멀라이징 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 노멀라이징 열처리 시, 하기 관계식 2에 의해 정의되는 LMP가 20~33을 만족하도록 열처리하는 강도 및 저온 충격인성이 우수한 플랜지용 극후물 강재 제조방법.
[관계식 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
상기 관계식 1에서, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni] 및 [Cu]는 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Cr, Mo, V, Ni 및 Cu의 함량(중량%)을 의미하며, 이들 성분이 의도적을 첨가되지 않는 경우 0을 대입한다.
[관계식 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)
상기 관계식 2에서, T는 Kelvin기준 온도이며, t는 시간 그리고 log의 지수는 10으로함.
By weight%, C: 0.05-0.2%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.005-0.1%, P: 0.01% or less, S: 0.015% or less, Nb: 0.001-0.07% , V: 0.001~0.3%, Ti: 0.001~0.03%, Cr: 0.01~0.3%, Mo: 0.01~0.12%, Cu: 0.01~0.6%, Ni: 0.05~1.0%, Ca: 0.0005~0.004%, It contains the remaining Fe and other unavoidable impurities, satisfies the range of 0.35 to 0.55 for Ceq according to the following relational equation 1, has a surface old austenite crystal grain size of 1000㎛ or less, and is a composite of polygonal ferrite of more than 15% and the remaining bainite. Preparing a slab with a thickness of 500 mm or more having a fine texture made of tissue;
Heating the prepared slab to a temperature range of 1100 to 1300°C and then performing first upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.4;
Bloom forging at a forging ratio of 1.5 to 2.0 after the first upsetting;
Reheating the bloom forged material to a temperature range of 1100 to 1300°C, then round forging at a forging ratio of 1.65 to 2.25, and then performing secondary upsetting at a forging ratio of 1.3 to 2.3;
Thirdly upsetting the secondly upsetting material at a forging ratio of 2.0 to 2.8 and then processing holes;
Reheating the hole-machined material to a temperature range of 1100 to 1300°C and then ring forging at a forging ratio of 1.0 to 1.6; and
A normalizing heat treatment step of heating the ring-forged material to a temperature range of 820 to 930°C, based on the center temperature measurement, maintaining it for 5 to 600 minutes, and then air cooling it to room temperature, and during the normalizing heat treatment, the following relational equation 2 A method of manufacturing extremely thick steel for flanges with excellent strength and low-temperature impact toughness by heat treating so that the LMP, defined by , satisfies 20 to 33.
[Relationship 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 + ([Ni] + [Cu])/15
In equation 1, [C], [Mn], [Cr], [Mo], [V], [Ni], and [Cu] are C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, and It refers to the Cu content (% by weight), and if these components are not intentionally added, 0 is substituted.
[Relation 2] LMP = T (Logt + 20)x(1/1000)
In equation 2 above, T is the temperature based on Kelvin, t is time, and the exponent of log is 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119592884A (en) * 2024-12-13 2025-03-11 江阴市恒润环锻有限公司 A forging for safety end of reactor pressure vessel and forging method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4728204B2 (en) * 2006-11-17 2011-07-20 株式会社神戸製鋼所 High strength non-tempered hot forging steel with excellent fatigue limit ratio and toughness
KR101051241B1 (en) * 2010-08-30 2011-07-21 유니슨 주식회사 Mold steel manufacturing method with excellent hardness uniformity and mechanical strength
KR101455462B1 (en) * 2012-09-27 2014-10-28 현대제철 주식회사 Method of manufacturing tower flange
CN109338219B (en) * 2018-11-06 2020-01-07 鞍钢股份有限公司 Extra-thick steel plate for wind power flange and production method thereof
KR102722678B1 (en) * 2019-12-20 2024-10-29 주식회사 포스코 Extra heavy gauged steel plate having excellent surface quality and lamellar tearing resistance and manufacturing method for the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075246A (en) 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 Method and apparatus for roughing mill of thick steel sheet
KR20170095307A (en) 2015-01-16 2017-08-22 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Thick high-toughness high-strength steel sheet and method for manufacturing same

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