[go: up one dir, main page]

KR20240098878A - 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240098878A
KR20240098878A KR1020220181045A KR20220181045A KR20240098878A KR 20240098878 A KR20240098878 A KR 20240098878A KR 1020220181045 A KR1020220181045 A KR 1020220181045A KR 20220181045 A KR20220181045 A KR 20220181045A KR 20240098878 A KR20240098878 A KR 20240098878A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rolled steel
hot rolled
steel sheet
hot
vacuum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020220181045A
Other languages
English (en)
Inventor
양홍석
노민규
조정혜
하준혁
김현우
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020220181045A priority Critical patent/KR20240098878A/ko
Priority to PCT/KR2023/019804 priority patent/WO2024136218A1/ko
Publication of KR20240098878A publication Critical patent/KR20240098878A/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/02—Winding-up or coiling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B23K9/291—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009—Pearlite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

항복강도, 진동 감쇠비, 용접성 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 사용하기에 적합한 물성을 갖는 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법은 350MPa 이상의 항복강도 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 가질 뿐만 아니라, 길이, 폭 및 두께가 80 × 20 × 2mm인 시편을 준비하여 굽힘 진동 모드(flexural vibration mode)에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상을 나타낸다.

Description

진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET FOR VACUUM TUBE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항복강도, 진동 감쇠비, 용접성 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 사용하기에 적합한 물성을 갖는 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
진공 열차, 일명 하이퍼 튜브 열차(hyper tube train)는 진공의 튜브 안을 자기 부상 열차가 움직이는 시스템이다. 진공 열차는 열차 주행 시 주요 에너지 손실의 원인인 공기나 트랙과의 마찰이 없기 때문에 초고속 운행이 가능하다. 이러한 진공 열차는 에너지 손실이 적어 항공기 대비 93% 이상의 에너지 절감이 가능하기에 친환경 차세대 교통수단으로 각광받고 있으며, 이로 인해 전세계에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
초고속 진공 열차에 이용되는 진공 튜브는 그 구조와 소재가 시스템의 성능이나 비용에 영향을 미친다. 현재, 진공 열차의 튜브 소재로 연구되는 재료는 크게 3가지 정도이다. 진공 열차의 튜브 소재 중 하나는 콘크리트이다. 콘크리트 소재의 진공 튜브는 비용적인 측면에서 유리하지만, 10m 내외의 개별 튜브를 서로 잇는 접합이 용이하지 않다. 또한, 콘크리트 내부의 기공으로 인하여 진공을 구현했을 때 외부의 기체가 튜브 내부로 침입하여 진공도가 쉽게 깨지는 단점이 있다. 연구가 많이 이루어지는 다른 소재중 하나는 탄소 섬유 등과 같은 복합 물질 소재이다. 탄소 섬유 등과 같은 복합 물질 소재는 가볍고 고성능을 가지지만, 높은 비용이 가장 큰 단점으로 꼽힌다.
따라서, 현재 진공 열차 튜브용 소재로 가장 유력한 소재는 철강이다. 철강은 낮은 비용으로 대량 생산이 가능한 소재이다. 철강은 높은 강성 및 강도를 가지고 있으며, 가공이 쉬운 소재이다. 또한, 진공 튜브 간에 또는 진공 튜브에 부속품을 조립하거나 용접하기 쉬운 소재이며, 진공을 유지할 때 탈기체율도 적정한 소재이다. 다만, 초고속 진공 열차는 현행 고속열차에 비해 현저하게 빠른 속도로 운행되기 때문에 승객 및 주변 시설의 안전성이 최우선으로 고려되어야 한다.
현재, 초고속 진공 열차의 안전 기준조차 정립되어 있지 않은 상황이며, 초고속 진공 열차의 안전 확보를 위한 튜브용 소재의 개발 역시 미미한 상황이다.
따라서, 진공 열차 튜브에 사용하기 적합한 가공성 및 탈기체율을 가지면서도, 안전성의 확보가 가능한 진공 열차 튜브용 소재의 개발이 시급한 실정이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0086232호(2009.08.11. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 감쇠능이 우수한 부재 및 그 제조 방법, 그리고 감쇠능이 우수한 부재로서 사용되는 강판이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 항복강도, 진동 감쇠비, 용접성 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 사용하기에 적합한 물성을 갖는 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 중량%로, 탄소(C): 0.03 ~ 0.11%, 실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%, 코발트(Co): 1 ~ 3%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.2% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 가지며, 하기 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[관계식 1]
355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])
[관계식 2]
150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
(상기 관계식 1 및 2에서, 상기 D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미함.)
상기 열연강판은 최종 미세조직이 면적비로 60 ~ 95%의 페라이트 및 5 ~ 40%의 펄라이트와 기타 불가피한 조직으로 이루어진다.
이때, 상기 기타 불가피한 조직은 베이나이트 및 마르텐사이트 중 적어도 하나의 저온 조직을 포함하고, 상기 저온 조직은 면적비로 5% 이하인 것이 바람직하다.
상기 페라이트의 평균 결정립 사이즈는 7 ~ 15㎛일 수 있다.
상기 열연강판은 350MPa 이상의 항복강도(YS) 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖는다.
상기 열연강판은 굽힘 진동 모드에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상인 것이 바람직하다.
서브머지드 아크 용접으로 상기 열연강판을 용접하여 형성된 용접부에서, 상기 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지는 50J 이상이고, 상기 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하인 것이 바람직하다.
상기 열연강판의 두께는 10mm 이상인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진공 튜브용 열연강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C): 0.03 ~ 0.11%, 실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%, 코발트(Co): 1 ~ 3%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.2% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,100℃ ~ 1,300℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 열연강판을 600 ~ 700℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하며, 상기 열연강판은 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 가지며, 하기 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[관계식 1]
355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])
[관계식 2]
150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
(상기 관계식 1 및 2에서, 상기 D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미함.)
상기 열간압연은 마무리 압연온도 860℃ ~ 960℃ 조건으로 실시한다.
상기 열연강판은 최종 미세조직이 면적비로 60 ~ 95%의 페라이트 및 5 ~ 40%의 펄라이트와 기타 불가피한 조직으로 이루어진다.
이때, 상기 기타 불가피한 조직은 베이나이트 및 마르텐사이트 중 적어도 하나의 저온 조직을 포함하고, 상기 저온 조직은 면적비로 5% 이하인 것이 바람직하다.
상기 페라이트의 평균 결정립 사이즈는 7 ~ 15㎛일 수 있다.
상기 열연강판은 350MPa 이상의 항복강도(YS) 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖는다.
상기 열연강판은 굽힘 진동 모드에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상인 것이 바람직하다.
서브머지드 아크 용접으로 상기 열연강판을 용접하여 형성된 용접부에서, 상기 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지는 50J 이상이고, 상기 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하인 것이 바람직하다.
상기 열연강판의 두께는 10mm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법은 350MPa 이상의 항복강도 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 가질 뿐만 아니라, 길이, 폭 및 두께가 80 × 20 × 2mm인 시편을 준비하여 굽힘 진동 모드(flexural vibration mode)에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법은 서브머지드 아크용접으로 열연강판을 용접하였을 때, 용접부의 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖고, 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하를 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법은 항복강도, 진동 감쇠비, 용접성 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 사용하기에 적합한 물성을 갖는다.
본 발명의 효과는 상술한 사항에 국한되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 본 명세서에 기재된 사항으로부터 합리적으로 유추 가능한 사항을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
진공열차 튜브용 열연강판
진공 열차는 진공 또는 아(亞)진공 상태의 튜브 속을 달리는 열차로서, 현재 개발 초기 단계에 있는 차세대 운송 수단이다. 진공 열차는 차륜과 궤도 간의 마찰저항을 제거하고, 공기의 저항을 최소화하므로, 고속화 및 고효율성을 효과적으로 달성할 수 있는 운송 수단이다.
다만, 초고속으로 운행하는 진공 열차의 특성상 진공 열차의 안전성이 충분히 확보되지 않는 경우, 대형 사고가 발생할 우려가 있다. 특히, 진공 튜브가 구조적으로 파손되거나 붕괴되는 경우 뿐만 아니라, 튜브의 일부 형상에 변형이 발생한 경우에도 초대형 참사를 유발할 수 있다. 따라서, 진공열차 튜브용 소재는 더욱 엄격한 안전성이 요구되고 있다.
본 발명의 발명자들은 심도 있는 연구 결과, 진공열차의 안전성을 확보하기 위해 진공 튜브용 소재로서 다음의 물성이 주요하다는 것을 알 수 있었다.
진공열차 튜브용 소재에 요구되는 첫 번째 물성은 고강도 특성이다. 진공열차는 진공 튜브의 내부를 통과하여 이동하므로, 진공 튜브용 소재는 구조체로서 충분한 강도를 가질 것이 요구된다. 또한, 진공 튜브는 내부가 진공 또는 아진공 상태로 유지되어야 하므로, 내부와 외부의 압력 차이에 의해 진공 튜브의 형상이 변형되지 않도록 충분한 고강도 특성을 가질 것이 요구된다.
진공 튜브용 소재에 요구되는 두 번째 물성은 진동 감쇠능이다. 진공열차는 수명 내지 수십명이 탑승한 파드(pod)가 수십 초 내지 수 분 간격으로 진공 튜브의 내부를 지나가게 된다. 선행 파드(pod)가 통과한 후 후행 파드(pod)의 통과 시 진공 튜브 내에서 진동이 증폭되어 공명이 발생할 수 있으며, 심각한 경우에는 진공 튜브의 파손까지 유발할 수 있다.
따라서, 일정 수준 이상의 진동 감쇠비를 가지는 소재를 진공 튜브에 적용하는 경우, 선행 파드(pod)의 통과 후 진공 튜브 내의 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 이 결과 진공열차의 안전성에 효과적으로 기여할 수 있다.
진공 튜브용 소재에 요구되는 세 번째 물성은 저온 인성이다. 진공열차는 극지방 또는 심해에서도 운행될 수 있다. 철강 소재는 저온 또는 극저온 환경에서 보다 쉽게 파손되는 경향을 가지므로, 철강 소재를 진공 튜브에 적용하는 경우, 안전성 확보를 위해 일정 수준 이상의 저온 인성을 가질 것이 요구된다. 특히, 진공열차용 튜브는 용접을 통해 튜브 형태로 제작되기 때문에 모재 뿐만 아니라 용접부에서도 우수한 저온 인성을 가질 것이 요구된다.
본 발명의 발명자들은 심도 있는 연구를 통해, 열연강판의 합금조성 및 이의 함량비와 최종 미세조직을 엄격히 제어하여, 우수한 항복강도, 진동 감쇠비, 용접성 및 용접부 저온 인성을 양립시킬 수 있음을 인지하여 본 발명을 도출하게 되었다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 중량%로, 탄소(C): 0.03 ~ 0.11%, 실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%, 코발트(Co): 1 ~ 3%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.2% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 가지며, 하기 관계식 1 및 관계식 2를 만족한다.
[관계식 1]
355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])
[관계식 2]
150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
위의 관계식 1 및 2에서, D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
또한, 본 발명의 열연강판은 최종 미세조직이 면적비로 60 ~ 95%의 페라이트 및 5 ~ 40%의 펄라이트와 기타 불가피한 조직으로 이루어진다. 이때, 기타 불가피한 조직은 베이나이트 및 마르텐사이트 중 적어도 하나의 저온 조직을 포함하고, 저온 조직은 면적비로 5% 이하인 것이 바람직하다.
아울러, 페라이트의 평균 결정립 사이즈는 7 ~ 15㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 열연강판은 350MPa 이상의 항복강도(YS) 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖는다.
본 발명의 열연강판은 굽힘 진동 모드에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상인 것이 바람직하다.
서브머지드 아크 용접으로 열연강판을 용접하여 형성된 용접부에서, 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지는 50J 이상이고, 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 열연강판의 두께는 10mm 이상일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판에 포함되는 강 조성 및 이의 조성비에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 표시하지 않는 한 각 원소의 함량을 나타내는 %는 중량을 기준으로 한다.
탄소(C): 0.03 ~ 0.11%
탄소(C)는 강판의 강도에 매우 큰 영향을 미치는 성분이다.
이러한 탄소(C)는 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 전체 중량의 0.03 ~ 0.11 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 0.05 ~ 0.09 중량%를 제시할 수 있다.
탄소(C)의 첨가량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 구조체가 요구하는 강도를 확보하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 첨가량이 0.11 중량% 초과하여 과다 첨가될 경우에는 소재의 인성이 저하되고, 용접성이 떨어지며, 항복비가 상승할 수 있다. 또한, 탄소(C)의 첨가량이 0.11 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 결정립의 조대화에 어려움이 따를 수 있다.
실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%
실리콘(Si)은 자기이력을 높여 진동 감쇠비를 증가시킬 수 있는 원소이다. 또한, 제강 단계에서 산소와 결합하여 슬래그를 형성하므로, 산소와 함께 제거되는 경향이 있다. 또한, 실리콘(Si)은 소재의 강도 향상에도 효과적으로 기여하는 성분이기도 하다.
이러한 실리콘(Si)는 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 전체 중량의 0.3 ~ 1.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 0.5 ~ 1.0 중량%를 제시할 수 있다.
실리콘(Si)의 첨가량이 0.3 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반면, 실리콘(Si)의 첨가량이 1.5 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 표면 스케일의 탈락을 방해하여 제품 표면 품질을 저하시킬 수 있다. 또한, 실리콘(Si)의 첨가량이 1.5 중량%를 초과하여 과도한 경우에는 용접부에 M-A상(마르텐사이트-오스테나이트 복합체)의 형성을 조장하여 용접부의 저온 인성이 저하될 수 있다.
코발트(Co): 1.0 ~ 3.0%
본 발명은 자구벽의 이동시 발생하는 마찰을 통해 외부 진동이 감쇠되는 현상을 극대화한다. 이에 따라, 자구벽 이동시 발생하는 자기이력 또는 자왜 상수를 크게 하는 합금 원소의 첨가가 도움이 된다. 코발트(Co)는 자기이력은 크게 하면서 투자율은 저하시키지 않아 진동 감쇠능을 향상시킬 수 있는 효과적인 원소이다.
따라서, 코발트(Co)는 본 발명에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 전체 중량의 1.0 ~ 3.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 1.5 ~ 2.5 중량%를 제시할 수 있다.
코발트(Co)의 첨가량이 1.0 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미하여 진공 감쇠능 향상 효과를 제대로 발휘하는데 따를 수 있다. 반대로, 코발트(Co)의 첨가량이 3.0 중량%를 초과할 경우에는 고가인 코발트 첨가량 증가로 인하여 비용이 증가할 우려가 크다. 아울러, 코발트(Co)의 첨가량이 3.0 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 석출물 형성을 통한 부작용이 있을 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
망간(Mn): 1.2 ~ 2.2%
망간(Mn)은 강의 강도 및 경화능을 향상시키는 성분이다.
이러한 망간(Mn)은 본 발명에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 전체 중량의 1.2 ~ 2.2 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 1.5 ~ 2.0 중량%를 제시할 수 있다.
망간(Mn)의 첨가량이 1.2 중량% 미만일 경우에는 강도 및 경화능 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 망간(Mn)의 첨가량이 2.2 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 중심부 편석에 의해 재질 편차가 발생하고, 크랙(crack) 전파 저항성이 열위해질 수 있다. 또한, 망간(Mn)의 첨가량이 2.2 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 강의 인성이 저하될 수 있다.
한편, 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 및 바나듐(V)은 모두 미세 탄질화물의 형성을 통해 강판의 강도를 향상시키는 원소이다. 이에, 강도 확보를 위해 많은 제품에서 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 및 바나듐(V) 원소들을 활용한다. 그러나, 이러한 석출물들은 결정립의 성장을 방해하고, 자구벽의 이동을 방해하여 진동 감쇠비를 악화시킨다. 따라서, 본 발명에서는 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 및 바나듐(V) 원소들을 첨가하지 않았다.
본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 상술한 성분들 이외에 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 통상의 제조 과정에서는 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 성분들 이외에 유효한 성분의 추가적인 첨가가 전면적으로 배제되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 최종 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직으로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 베이나이트 및 마르텐사이트 등의 저온조직의 생성을 적극 억제하였다.
이러한 베이나이트 및 마르텐사이트 등의 저온조직은 높은 강도를 가지고 항복비가 낮아 구조용 재료로서 우수한 물성을 발휘할 수 있다. 다만, 본 발명에서 목표로 하는 진공열차 튜브용 열연강판은 두께가 10mm 이상으로 상당히 두껍기 때문에, 저온 조직을 도입하더라도 강판의 두께 방향으로 물성 편차가 발생하게 된다. 따라서, 강판의 표면에서만 저온 조직이 형성되고, 강판의 두께 중심부까지 충분히 저온 조직이 생성되기는 어렵다. 이로 인해, 본 발명에서는 베이나이트 및 마르텐사이트 등의 저온조직의 생성을 의도적으로 적극 억제한 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 표면과 두께 중심부 간의 물성 편차를 최소화하기 위해 강판의 미세조직을 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직으로 구성하되, 베이나이트 및 마르텐사이트 등의 저온조직은 불가피하게 형성되더라도 그 분율을 면적비로 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하, 보다 더 바람직하게는 1% 이하로 적극 억제하였다. 물성 확보 측면에서, 페라이트의 분율은 면적비로 60 ~ 95%일 수 있고, 펄라이트의 분율은 면적비로 5 ~ 40%일 수 있다.
목적하는 항복강도, 진동 감쇠비 및 저온 인성을 동시에 확보하기 위해, 본 발명은 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 7 ~ 15㎛의 일정 범위로 제한하였다. 페라이트의 평균 결정립 사이즈가 클 수록 진동 감쇠비 확보에 유리하므로, 최소 7㎛ 이상을 갖도록 제한하였다. 반면, 페라이트의 평균 결정립 사이즈가 과도하게 클 경우에는 소재의 강도 및 저온 인성이 열위해지므로, 페라이트의 평균 결정립 크기를 최대 15㎛ 이하로 제한하였다.
본 발명의 발명자들은 진공열차 튜브용 소재의 안정성 확보 방안에 대해 심도 있는 연구를 수행한 결과, 본 발명과 같은 저합금계 강판에서 탄소(C), 실리콘(Si), 코발트(Co) 및 망간(Mn)의 함량과 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 7 ~ 15㎛의 일정 범위로 제어하는 경우 항복강도, 진동 감쇠비 및 용접부 저온 인성을 동시에 확보하는 것이 가능하다는 점을 인지하고 아래의 관계식 1 및 관계식 2를 도출하게 되었다.
[관계식 1]
355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])
[관계식 2]
150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
위의 관계식 1 및 2에서, D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 관계식 1 및 2를 만족하므로, 목적하는 항복항도, 진동 감쇠비 및 용접부 저온 인성을 동시에 확보할 수 있다.
앞에서 언급하였듯이, 진공열차 튜브는 구조 안정성을 위하여 설계 두께와 강도를 요구한다. 이에, 본 발명에서는 항복강도가 355MPa 이상은 되어야 튜브 설계가 용이하다고 판단하였기에, 관계식 1의 값이 355 이상이 되는 소재를 개발하였다. 또한, 관계식 2에서 예측하는 진동감쇠비가 150 이상이 되는 강재를 개발하였다. 진공열차 튜브 안을 파드(pod)라 불리는 소형 열차가 2분 간격으로 이동하게 되는데, 이때 진동이 빠르게 감쇠되지 않으면 공명으로 인한 파괴 위험이 존재한다. 이에, 관계식 2와 같이, 진동감쇠비가 150 × 10-6 이상이 확보되면 이러한 파괴 위험이 현저히 줄어들게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 350MPa 이상의 항복강도 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 350 ~ 500MPa의 항복강도 및 -20℃에서 50 ~ 200J의 샤르피 충격에너지를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 구조재로서 적합한 강도 및 저온인성을 확보할 수 있으므로, 진공열차용 튜브의 구조적 안전성을 효과적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 150 × 10-6 이상의 진동 감쇠비를 가질 수 있다. 여기서, 진동 감쇠비는 길이, 폭 및 두께가 80mm × 20mm × 2mm인 시편에 대해 굽힘 진동 모드(flexural vibration mode)에서 타격한 후 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판은 150 × 10-6 이상의 진동 감쇠비를 가지므로, 진공 튜브 내에서의 진동 증폭을 효과적으로 억제할 수 있으며, 진동에 의한 진공열차용 튜브의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 열연강판을 서브머지드 아크 용접을 이용하여 용접하였을 때, 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지는 50J 이상일 수 있으며, 용접부에 포함되는 M-A상(마르텐사이트-오스테나이트 복합체)의 분율은 면적비로 5% 이하일 수 있다. 바람직하게, 용접부 M-A상 분율은 면적비로 3% 이하일 수 있으며, 보다 더 바람직한 용접부 M-A상 분율은 면적비로 1% 이하일 수 있다.
여기서, 용접부는 용융선(fusion line)으로부터 1mm 떨어진 위치로서, 용융금속(weld metal)부와 용접열영향부(heat-affected zone, HAZ)를 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
본 발명에서, 용접에 이용되는 용접재료가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 가급적 실리콘(Si)을 포함하지 않는 용접재료를 이용하여 용접을 실시하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)을 포함하는 용접재료를 이용하여 용접을 실시하는 경우, 과도한 경화능에 의해 용접부에 경질의 M-A상이 다량 형성될 가능성이 존재하기 때문이다.
따라서, 본 발명은 항복강도, 진동 감쇠비 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 적합한 물성을 가지는 열연강판을 제공할 수 있다.
진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법은 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120)와 냉각 및 권취 단계(S130)를 포함한다.
재가열
재가열 단계(S110)에서는 중량%로, 탄소(C): 0.03 ~ 0.11%, 실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%, 코발트(Co): 1 ~ 3%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.2% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,100℃ ~ 1,300℃에서 재가열한다.
본 단계에서, 열간압연 시 압연 부하를 고려하여 강 슬라브는 1,100℃ 이상의 온도범위에서 가열될 수 있다. 특히, 본 발명은 일정 크기 이상의 미세조직을 도입하고자 하므로, 바람직한 강 슬라브 가열 온도는 1,200℃ 이상일 수 있고, 보다 더 바람직한 강 슬라브 가열 온도는 1,250℃ 이상일 수 있다. 반면, 강 슬라브 가열 온도가 1,300℃를 초과하여 과도하게 높을 경우에는 스케일 생성에 의한 표면품질 저하가 우려될 수 있다.
열간압연
열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도 860℃ ~ 960℃ 조건으로 열간압연한다.
본 발명에서, 열간압연에 의해 제공되는 강판은 10㎜ 이상의 두께를 가질 수 있다.
열간압연시 강 슬라브가 압연되면서 결정립은 변형되지만 곧 재결정된다. 이와 같은 과정을 거치면서 조대하고 불균일했던 조직은 미세화되고, 균질화된다. 열간압연시 중요한 공정 변수는 압연을 마쳤을 때의 온도인 마무리 압연온도(Finishing Delivery Temperature, FDT)이다. 마무리 압연온도에 따라 최종 미세조직의 입도 등이 제어될 수 있기 때문이다. 본 발명은 최종 미세조직을 일정 크기 이상의 수준으로 제어하고자 하므로, 860℃ 이상의 마무리 압연온도로 열간압연을 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 마무리 압연온도는 900℃ 이상일 수 있다. 반면, 마무리 압연온도가 960℃를 초과하여 과도하게 높을 경우에는 최종 미세조직이 과도하게 조대하게 구현될 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
냉각 및 권취
냉각 및 권취 단계(S130)에서는 열간압연된 열연강판을 600 ~ 700℃까지 냉각하여 권취한다.
이와 같이, 열간압연된 열연강판은 수냉을 거친 후 600℃ ~ 700℃의 권취온도에서 권취될 수 있다. 본 발명은 최종 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 구현하고자 하는 것이므로, 600℃ 이상의 온도범위에서 권취를 실시하는 것이 바람직하다. 본 발명은 일정 크기 이상의 최종 미세조직을 구현하고자 하므로, 630℃ 이상의 온도범위에서 권취하는 것이 보다 바람직하다. 다만, 권취온도가 700℃를 초과하여 과도하게 높을 경우에는 조대 미세조직이 형성되거나, 표면 품질이 열위해질 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 열연강판은 하기 관계식 1 및 2를 만족할 수 있다.
[관계식 1]
355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])
[관계식 2]
150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
위의 관계식 1 및 2에서, D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 열연강판은 관계식 1 및 2를 만족하므로, 목적하는 항복항도, 진동 감쇠비 및 용접부 저온 인성을 동시에 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 열연강판은 350MPa 이상의 항복강도 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 가질 뿐만 아니라, 길이, 폭 및 두께가 80 × 20 × 2mm인 시편을 준비하여 굽힘 진동 모드(flexural vibration mode)에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상을 나타낸다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 열연강판은 서브머지드 아크용접으로 열연강판을 용접하였을 때, 용접부의 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖고, 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하를 갖는다. 여기서, 용접부는 용융선(fusion line)으로부터 1mm 떨어진 위치를 의미할 수 있다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 열연강판은 항복강도, 진동 감쇠비, 용접성 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 사용하기에 적합한 물성을 갖는다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편 제조
하기 표 1에 기재된 A ~ F의 합금조성을 갖는 250mm 두께의 강 슬라브를 준비한 후, 하기 표 2에 기재된 공정조건을 적용하여 열연 도금강판을 제조하였다. 표 1에서 나머지는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물이며, 표 2의 공정조건을 적용한 2.0mm의 두께를 갖는 열연 도금강판(시편 NO. 1 ~ 15)을 제조하였다. 하기 표 1에 기재되지 않은 합금성분은 불순물 및 잔부 Fe를 의미한다.
[표 1] (단위 : 중량%)
[표 2]
2. 물성 평가
표 3은 시편 1 ~ 15에 대한 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
1) 미세조직 및 기계적 물성 분석
각 시편의 미세조직 및 기계적 물성을 분석하여 표 3에 기재하였다. 미세조직은 나이탈(Nital) 에칭법으로 각 시편을 에칭한 후 500배율의 광학 현미경을 이용하여 측정하였다. 페라이트의 ASTM#는 ASTM E112에 따라 측정하였다.
2) 진동 감쇠비 측정
진동 감쇠비는 길이, 폭 및 두께가 80mm × 20mm × 2mm인 시편을 준비한 후 IMCE의 RFDA LTV800을 사용하여 상온에서 측정하였다. 굽힘 진동 모드(flexural vibration mode)에서 타격한 후 해당 시편의 진동 모드 중 1st 모드에 해당하는 1,650Hz 영역의 진동 감쇠비를 측정하여 분석하였으며, 그 결과를 표 3에 함께 기재하였다.
3) 용접성 및 용접부 저온 인성 평가
C : 0.052 중량%, Mn : 1.53 중량%, Ni : 1.3 중량%, Mo : 0.135 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용접재료를 이용하여 각각의 시편에 대한 서브머지드 아크용접을 실시하였다.
서브머지드 아크 용접시 내측(inside)에는 20kJ/㎠의 입열량을 적용하였고, 외측(outside)에는 22kJ/㎠의 입열량을 적용하였다. KS B 0810에 따라 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격인성을 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 기재하였다. 용융선(fusion line)으로부터 1mm 떨어진 영역에 대해, EDTA 5g, NaF 0.5g을 증류수 100ml에 녹인 용액을 이용하여 1차 에칭한 후, NaOH 25g, 피크르산(picric acid) 5g을 증류수 100ml에 녹인 용액을 이용하여 2 에칭하였으며, ASTM E 562에 따라 M-A상 분율을 측정하였다.
[표 3]
표 1 내지 표 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 합금조성, 공정조건 및 관계식 1과 2를 만족하는 시편 1 및 시편 10 ~ 15는 350MPa 이상의 항복강도, 150 × 10-6 이상의 진동 감쇠비(Damping Ratio)를 만족할 뿐만 아니라, 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지가 50J 이상을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
반면, 본 발명의 합금조성, 공정조건 및 관계식 1과 2 중 어느 하나 이상을 만족하지 않는 시편 2 ~ 9는 목적하는 물성을 동시에 확보하지 못하는 것을 알 수 있다.
한편, 종래재와의 비교를 위해, 기존의 구조용 강재인 EN-S355에 대해 동일한 조건에서 시험을 진행하였으며, EN-S355의 경우 동일한 조건에서 측정된 진동 감쇠비가 60 × 10-6의 수준에 불과한 것을 확인할 수 있었다.
위의 실험 결과를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 합금조성, 공정조건 및 관계식 1과 2를 만족하는 시편 1은 항복강도, 진동 감쇠비 및 용접부 저온 인성이 우수하여 진공열차 튜브용으로 적합한 물성을 갖는 것을 입증하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 및 권취 단계

Claims (17)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.03 ~ 0.11%, 실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%, 코발트(Co): 1 ~ 3%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.2% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 가지며,
    하기 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 진공열차 튜브용 열연강판.

    [관계식 1]
    355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])

    [관계식 2]
    150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
    (상기 관계식 1 및 2에서, 상기 D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미함.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    최종 미세조직이 면적비로 60 ~ 95%의 페라이트 및 5 ~ 40%의 펄라이트와 기타 불가피한 조직으로 이루어진,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기타 불가피한 조직은
    베이나이트 및 마르텐사이트 중 적어도 하나의 저온 조직을 포함하고, 상기 저온 조직은 면적비로 5% 이하인,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트의 평균 결정립 사이즈는 7 ~ 15㎛인,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    350MPa 이상의 항복강도(YS) 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖는,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    굽힘 진동 모드에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상인,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  7. 제1항에 있어서,
    서브머지드 아크 용접으로 상기 열연강판을 용접하여 형성된 용접부에서, 상기 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지는 50J 이상이고, 상기 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하인,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판의 두께는
    10mm 이상인,
    진공열차 튜브용 열연강판.
  9. 중량%로, 탄소(C): 0.03 ~ 0.11%, 실리콘(Si): 0.3 ~ 1.5%, 코발트(Co): 1 ~ 3%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.2% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,100℃ ~ 1,300℃에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하는 단계; 및
    상기 열간압연된 열연강판을 600 ~ 700℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하며,
    상기 열연강판은 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 가지며,
    하기 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.

    [관계식 1]
    355 ≤ (11 + 394 × D-0.5) + (448 × [C]) + (94 × [Si]) + (36.5 × [Co]) + (69 × [Mn]) + (3,429 × [Nb])

    [관계식 2]
    150 ≤ (186 - 210 × D-0.5) - (121 × [C]) + (13.2 × [Si]) + (31.1 × [Co]) - (13.7 × [Mn]) - (4,723 × [Nb])
    (상기 관계식 1 및 2에서, 상기 D는 열연강판의 페라이트의 평균 결정립 사이즈를 의미하고, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미함.)
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열간압연은
    마무리 압연온도 860℃ ~ 960℃ 조건으로 실시하는,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열연강판은
    최종 미세조직이 면적비로 60 ~ 95%의 페라이트 및 5 ~ 40%의 펄라이트와 기타 불가피한 조직으로 이루어진,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기타 불가피한 조직은
    베이나이트 및 마르텐사이트 중 적어도 하나의 저온 조직을 포함하고, 상기 저온 조직은 면적비로 5% 이하인,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 페라이트의 평균 결정립 사이즈는 7 ~ 15㎛인,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 열연강판은
    350MPa 이상의 항복강도(YS) 및 -20℃에서 50J 이상의 샤르피 충격에너지를 갖는,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 열연강판은
    굽힘 진동 모드에서 1,650Hz 주파수에 대해 측정한 진동 감쇠비가 150 × 10-6 이상인,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    서브머지드 아크 용접으로 상기 열연강판을 용접하여 형성된 용접부에서, 상기 용접부의 -20℃에서의 샤르피 충격에너지는 50J 이상이고, 상기 용접부에 포함되는 M-A상의 분율은 면적비로 5% 이하인,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 열연강판의 두께는
    10mm 이상인,
    진공열차 튜브용 열연강판 제조 방법.
KR1020220181045A 2022-12-21 2022-12-21 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법 Pending KR20240098878A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220181045A KR20240098878A (ko) 2022-12-21 2022-12-21 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법
PCT/KR2023/019804 WO2024136218A1 (ko) 2022-12-21 2023-12-04 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220181045A KR20240098878A (ko) 2022-12-21 2022-12-21 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240098878A true KR20240098878A (ko) 2024-06-28

Family

ID=91589347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220181045A Pending KR20240098878A (ko) 2022-12-21 2022-12-21 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240098878A (ko)
WO (1) WO2024136218A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5303908B2 (ja) 2006-12-08 2013-10-02 Ｊｆｅスチール株式会社 減衰能に優れた部材およびその製造方法、ならびに減衰能に優れた部材として用いられる鋼板
JP5397437B2 (ja) * 2011-08-31 2014-01-22 Ｊｆｅスチール株式会社 加工性と材質安定性に優れた冷延鋼板用熱延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板用熱延鋼板およびその製造方法
JP6143355B2 (ja) * 2013-10-22 2017-06-07 株式会社神戸製鋼所 絞り加工性と浸炭熱処理後の表面硬さに優れる熱延鋼板
US11060157B2 (en) * 2016-03-31 2021-07-13 Jfe Steel Corporation Steel sheet, coated steel sheet, method for producing hot-rolled steel sheet, method for producing full hard cold-rolled steel sheet, method for producing steel sheet, and method for producing coated steel sheet
JP7303435B2 (ja) * 2019-08-20 2023-07-05 日本製鉄株式会社 熱延鋼板およびその製造方法
KR102484995B1 (ko) * 2020-12-10 2023-01-04 주식회사 포스코 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024136218A1 (ko) 2024-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101360467B1 (ko) 저온 파괴인성 및 균일연신율이 우수한 라인파이프용 강판 및 그 제조방법
WO2008126944A1 (ja) 高温強度、靭性に優れた鋼材並びにその製造方法
CN114867884B (zh) 真空管用钢材及其制造方法
US20210102269A1 (en) Rolled h-shape steel and manufacturing method thereof
JP7640697B2 (ja) 真空列車チューブ用熱延鋼板及びその製造方法
JP5471523B2 (ja) 靱性に優れた高強度極厚ｈ形鋼およびその製造方法
KR102485007B1 (ko) 가공성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법
KR20240098878A (ko) 진공열차 튜브용 열연강판 및 그 제조 방법
JPH0742549B2 (ja) リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼
KR20220041913A (ko) 강 및 그의 제조 방법
KR20240098927A (ko) 강판 및 그 제조방법
JP7701464B2 (ja) 真空列車チューブ用熱延鋼板及びその製造方法
US20250051892A1 (en) Hot-rolled steel for hyper tube and manufacturing method therefor
JP2007051321A (ja) 溶接性及びガス切断性に優れた溶接構造用４９０ＭＰａ級厚手高張力耐火鋼及びその製造方法
KR20200076799A (ko) 두께 중심부 인성이 우수한 극후물 강판 및 그 제조방법
US20240383506A1 (en) Hot-rolled steel sheet for hyper tube and manufacturing method therefor
KR102485006B1 (ko) 가공성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법
KR100415672B1 (ko) 인장강도 780ＭＰａ급 구조용 열연강판 및 그 제조방법
KR20240098928A (ko) 강판 및 그 제조방법
KR101455458B1 (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR20110130987A (ko) 고강도 및 고인성을 갖는 강관파일용 열연강판 및 그 제조 방법
KR20250090684A (ko) 진공 열차 튜브용 열연 강판
KR20250011693A (ko) 후강판 및 그 제조 방법
AU2023367259A1 (en) Steel section and steel section manufacturing method
AU2023255622A1 (en) Steel plate and method of producing same

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20221221

PG1501 Laying open of application