KR20190119089A

KR20190119089A - 선재 및 평강선

Info

Publication number: KR20190119089A
Application number: KR1020197026762A
Authority: KR
Inventors: 도시히코 데시마; 나오키 마츠이; 히로시 오오바; 마사히토 하나오; 쇼헤이 가키모토
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-21
Also published as: JPWO2018174270A1; WO2018174270A1; BR112019017993A2; EP3604590A1; JP6733808B2; EP3604590A4

Abstract

본 발명의 일 형태에 관한 선재는, 소정의 화학 조성을 갖고, 중심부에 있어서 측정되는, 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 0.00≤ε<3.00이고, 중심부에 있어서 측정되는 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 6.0㎛ 이하이다. 본 발명의 다른 형태에 관한 평강선은, 소정의 화학 조성을 갖고, 중앙부에 있어서 측정되는, 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 0.00≤ε<3.00이고, 중앙부에 있어서 측정되는 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 3.0㎛ 이하이다.

Description

선재 및 평강선

본 발명은 선재 및 평강선에 관한 것이다.

본원은 2017년 3월 24일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-059111호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

해저에서 채굴되는 천연 가스, 원유 등을 고압으로 수송하기 위해 사용되는 플렉시블 파이프에는, 보강재로서 평강선이 사용되고 있다. 이러한 종류의 평강선은 열간 압연 선재에 40 내지 80％의 평압 가공을 실시함으로써 성형되고, 가공 조직인채로, 혹은 ?칭 템퍼링하여 사용되고 있다. 근년은, 채굴 장소가 심해역으로 되어 있고, 채굴물의 수송 거리도 길어지고 있기 때문에, 플렉시블 파이프와 그 보강재인 평강선에는, 고강도화의 요망이 높아지고 있다. 또한, 플렉시블 파이프는 황화수소를 포함하는 사워 환경 하에서 사용되는 점에서, 평강선에는 수소 유기 균열(Hydrogen Induced Cracking; HIC)이 일어나기 어려운 특성, 즉 내수소 유기 균열 특성이 필요하다.

그러나, 평강선을 고강도화한 경우에는, 평강선의 수소 감수성이 높아져 수소 유기 균열이 조장된다. 또한, 선재에 40 내지 80％의 평압 가공을 실시하면 선재 중에 존재하는 황화물이 신장함으로써, 철과 황화물 사이에 박리가 발생하고, 박리에 의해 발생한 공극에 수소가 모임으로써 수소 유기 균열이 한층 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 사워 환경에서 사용되는 플렉시블 파이프에 적용하는, 고강도이며 또한 내수소 유기 균열 특성이 우수한 평강선을 제조할 수 있는 열간 압연 선재의 개발이 요망되고 있다. 지금까지, 이와 같은 사워 환경에서 사용되는 고강도재를 제공하는 기술로서, 특허문헌 1이 제안되어 있다.

특허문헌 1에는 펄라이트 조직의 고탄소강에 냉간 가공을 실시하고, 단시간 템퍼링을 행하여, 내수소 취화 특성이 우수한 고강도 평강선을 얻는 기술이 기재되어 있다.

일본 특허 공표 제2013-534966호 공보

특허문헌 1에는, 인장 강도 1300㎫ 이상의 강도를 가지면서 pH5.6 이상의 환경에 있어서 우수한 내수소 유기 균열 특성을 갖는 평강선이 개시되어 있지만, 이 평강선은 pH5.5 이하의 HIC 시험에서는, 인장 강도를 1100㎫로 한 경우라도 균열이 형성된다. 본 발명자들은, 개재물 박리에 의한 내수소 취화 특성의 저하가 강하게 발현되는 것이, 특허문헌 1의 평강선의 내수소 유기 균열 특성이 부족한 원인이라고 생각했다.

본 발명은, 상기 현상을 감안하여 이루어진 것이고, 인장 강도가 1100㎫ 이상이고, 내수소 유기 균열 특성이 우수한 평강선을 얻는 것이 가능한 선재를 과제로 한다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 선재는, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.15 내지 0.85％, Si: 0.10 내지 2.00％, Mn: 0.30 내지 1.50％, Al: 0.001 내지 0.080％, Ca: 0.0002 내지 0.0050％, N: 0.0020 내지 0.0080％, P: 0.020％ 이하, S: 0.020％ 이하, O: 0.0050％ 이하, Cr: 0 내지 1.00％, V: 0 내지 0.15％, Ti: 0 내지 0.050％, Nb: 0 내지 0.050％, Cu: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.50％, Mo: 0 내지 1.00％, B: 0 내지 0.0100％, REM: 0 내지 0.0100％, Zr: 0 내지 0.1000％, 잔부: Fe 및 불순물인 선재이며, CaO과 Al₂O₃을 포함하고, 또한 식 A 및 식 B를 만족시키는 산화물이 복합 산화물이라고 정의되고, 상기 선재의 압연 방향과 수직인 단면에 있어서의, 상기 선재의 중심축으로부터 상기 선재의 직경의 1/10의 범위 내인 중심부에 있어서 측정되는, 식 C에 의해 정의되는 상기 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 0.00≤ε<3.00이고, 상기 단면의 상기 중심부에 있어서 측정되는 상기 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 6.0㎛ 이하이다.

(산화물 중의 Ca, Al 이외의 산화물 형성 원소의 단위mol％에서의 함유량)<(1/3)×(산화물 중의 단위mol％에서의 Ca 함유량 또는 Al 함유량 중 많은 쪽): 식 A

(단위mol％에서의 산화물 중의 O 함유량)≥(단위mol％에서의 산화물 중의 S 함유량): 식 B

(조성비 ε)＝(단위 질량％에서의 상기 복합 산화물 중의 CaO 농도)/(단위 질량％에서의 상기 복합 산화물 중의 Al₂O₃ 농도): 식 C

(2) 상기 (1)에 기재된 선재로는, 상기 화학 조성이, 질량％로, Cr: 0.05 내지 1.00％를 함유해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 선재에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, V: 0.02 내지 0.15％, Ti: 0.002 내지 0.050％ 및 Nb: 0.002 내지 0.050％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 선재에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, Cu: 0.01 내지 1.00％, Ni: 0.01 내지 1.50％, Mo: 0.01 내지 1.00％ 및 B: 0.0002 내지 0.0100％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 선재에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, REM: 0.0002 내지 0.0100％ 및 Zr: 0.0002 내지 0.1000％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 선재에서는, 인장 강도가 600 내지 1400㎫이어도 된다.

(7) 본 발명의 다른 형태에 관한 평강선은, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.15 내지 0.85％, Si: 0.10 내지 2.00％, Mn: 0.30 내지 1.50％, Al: 0.001 내지 0.080％, Ca: 0.0002 내지 0.0050％, N: 0.0020 내지 0.0080％, P: 0.020％ 이하, S: 0.020％ 이하, O: 0.0050％ 이하, Cr: 0 내지 1.00％, V: 0 내지 0.15％, Ti: 0 내지 0.050％, Nb: 0 내지 0.050％, Cu: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.50％, Mo: 0 내지 1.00％, B: 0 내지 0.0100％, REM: 0 내지 0.0100％ 및 Zr: 0 내지 0.1000％, 잔부: Fe 및 불순물인 평강선이며, CaO과 Al₂O₃을 포함하고, 또한 식 A 및 식 B를 만족시키는 산화물이 복합 산화물이라고 정의되고, 상기 평강선의 압연 방향 및 짧은 직경 방향에 평행이며, 또한 상기 평강선의 중앙축을 포함하는 단면에 있어서의, 상기 중앙축으로부터 상기 평강선의 짧은 직경의 1/7 이내의 범위 내인 중앙부에 있어서 측정되는, 하기 식 C에 의해 정의되는 상기 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 0.00≤ε<3.00이고, 상기 단면의 상기 중앙부에 있어서 측정되는 상기 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 3.0㎛ 이하이다.

(8) 상기 (7)에 기재된 평강선에서는, 상기 중앙부에 있어서의 조직이, 98면적％ 이상의 템퍼링 마르텐사이트를 포함해도 된다.

(9) 상기 (7)에 기재된 평강선에서는, 상기 중앙부에 있어서의 조직이, 20 내지 60면적％의 페라이트와 40 내지 60면적％의 베이나이트를 포함해도 된다.

(10) 상기 (7) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 평강선에서는, 인장 강도가 1100 내지 1500㎫이어도 된다.

(11) 상기 (7) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 평강선에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, Cr: 0.05 내지 1.00％를 함유해도 된다.

(12) 상기 (7) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 평강선에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, V: 0.02 내지 0.15％, Ti: 0.002 내지 0.050％ 및 Nb: 0.002 내지 0.050％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

(13) 상기 (7) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 평강선에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, Cu: 0.01 내지 1.00％, Ni: 0.01 내지 1.50％, Mo: 0.01 내지 1.00％ 및 B: 0.0002 내지 0.0100％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

(14) 상기 (7) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 평강선에서는, 상기 화학 조성이, 질량％로, REM: 0.0002 내지 0.0100％ 및 Zr: 0.0002 내지 0.1000％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

본 발명의 선재는, 인장 강도 1100㎫ 이상이고, pH5.5 이하의 엄격한 사워 환경에서 우수한 내수소 유기 균열 특성을 구비하는, 본 실시 형태에 관한 평강선을 제조 가능하다. 본 실시 형태에 관한 평강선은, 인장 강도 1100㎫ 이상 또한 내수소 유기 균열 특성이 우수하므로, 예를 들어 엄격한 사워 환경에서 사용되는 플렉시블 파이프의 장력 보강용의 평강선으로서 사용할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 선재의 C단면의 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 평강선의 C단면의 모식도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 평강선의 L단면의 모식도이다.

본 발명자들은, 상술한 과제를 해결하기 위해 다양한 검토를 실시했다. 종래부터, Ca 등의 첨가에 의해 황화물이 무해화되어 있었지만, 이 경우라도 선재 및 평강선의 중심축 부근에서 HIC가 발생하는 경우가 있었다. 본 발명자들은, 중심축 부근의 균열 부분에서는 Al₂O₃ 및 CaO을 포함하는 복합 산화물의 존재가 HIC에 영향을 미치고 있는 것을 찾아냈다. 그리고 본 발명자들은, 중심축 부근에서의 Al₂O₃ 및 CaO을 포함하는 복합 산화물의 조성과 크기를 제어함으로써, HIC를 효과적으로 방지하는 것이 가능한 취지를 찾아냈다. 즉, 하기 (a) 내지 (d)의 지견을 얻었다.

(a) 평강선의 수소 유기 균열은 강 중의 조대한 황화물을 기점으로 발생한다. 특히, MnS 등의 황화물이 조대한 경우, 열간 압연한 선재를 평압 가공할 때에, 황화물의 주위에 공극이 생겨, pH5.5 이하의 엄격한 사워 환경에 있어서 수소 유기 균열을 촉진하는 요인으로 된다.

(b) 그 때문에, 선재에 함유되는 황화물을 가능한 한 미세화할 필요가 있다. 황화물을 미세화하기 위해서는, Ca 혹은 Mg을 미량 첨가하고, Ca이나 Mg을 일부 포함하는 MnS 또는 CaS이나 MgS으로 하는 것이 효과적이다.

(c) Ca을 첨가하면, CaO과 Al₂O₃을 포함하는 산화물(이하, 복합 산화물이라고 칭하는 경우가 있음)이 발생하는 경우가 있고, 평압 가공 시에는, 이들 복합 산화물의 주위에 공극이 생겨, pH5.5 이하의 엄격한 사워 환경에 있어서 수소 유기 균열을 촉진하는 요인으로 된다.

(d) 따라서, 평압 가공 시에 복합 산화물 주위의 공극 형성을 억제할 필요가 있다. 그것을 위해서는, 복합 산화물의 사이즈 및 조성비를 제어하여, 평압 가공 시에 복합 산화물이 분쇄되도록 하는 것이 효과적이다. 분쇄된 복합 산화물은 모재와 잘 밀착되어 있기 때문에, 고강도이고 또한 pH5.5 이하의 엄격한 사워 환경에 있어서의 수소 유기 균열의 발생이 크게 저감된다.

본 실시 형태에 관한 선재, 및 이것을 압연하여 얻어지는 본 실시 형태에 관한 평강선은, 상기한 지견에 기초하여 완성된 것이다. 이하에, 먼저 본 실시 형태에 관한 선재에 대하여 설명한다.

(A) 화학 조성에 대하여:

이하, 본 실시 형태에 관한 선재의 화학 조성에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 화학 조성의 함유량은 질량％이다.

C: 0.15 내지 0.85％

C는, 강을 강화하는 원소이다. 이 효과를 얻는 데는 C를 0.15％ 이상 함유시켜야만 한다. 한편, C의 함유량이 0.85％를 초과하면, 강도가 지나치게 높아져 버리기 때문에 평압 가공 시에 내부에 균열이 형성되어, 내수소 유기 균열 특성이 열화된다. 따라서, 적절한 C의 함유량은 0.15 내지 0.85％이다. 또한, 균열 형성 억제의 관점에서 C의 함유량을 0.20％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.30％ 이상, 0.35％ 이상, 또는 0.40％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 탄화물의 균열 억제의 관점에서, C의 함유량을 0.75％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 내수소 유기 균열 특성을 향상시키기 위해서는 0.65％ 이하, 0.60％ 이하, 또는 0.50％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si: 0.10 내지 2.00％

Si는 매트릭스에 고용되어, 평강선의 강도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 데는 0.10％ 이상의 Si를 함유시켜야만 한다. 그러나, 2.00％를 초과하여 Si를 함유시키면 평압 가공 시, 선재에 균열이 발생한다. 따라서, Si의 함유량은 0.10％ 내지 2.00％이다. 더 강도를 높이고 싶은 경우에는, Si는 0.30％ 이상 함유시키면 되고, 0.50％ 이상, 0.55％ 이상, 0.60％ 이상, 또는 0.70 이상 함유시키면 한층 바람직하다. 평강선으로 가공할 때에 선재의 균열을 억제하고 싶은 경우에는, Si 함유량을 2.00％ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 1.80％ 이하, 1.70％ 이하, 또는 1.50％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

Mn: 0.30 내지 1.50％

Mn은, 강의 ?칭성을 높이는 효과가 있고, 열처리 후의 평강선의 고강도화에 필요한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.30％ 이상의 Mn을 함유시켜야만 한다. 그러나, Mn의 함유량이 1.50％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 선재를 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서의 Mn의 함유량은 0.30 내지 1.50％이다. 또한, 평강선의 ?칭성을 높여 고강도화하기 위해서는, Mn 함유량은, 바람직하게는 0.40％ 이상이고, 0.50％ 이상, 0.60％ 이상, 0.70％ 이상, 0.80％ 이상, 또는 0.90％ 이상 함유시키는 것이 한층 바람직하다. 평강선으로 가공할 때에 선재의 균열을 억제하고 싶은 경우에는, Mn 함유량은 1.30％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.10％ 이하, 1.05％ 이하, 또는 1.00％ 이하라면 보다 한층 바람직하다.

S: 0.020％ 이하

S은, 불순물이다. S의 함유량이 0.020％를 초과하면, MnS은 연신된 형태로 되어, 내수소 유기 균열 특성을 저하시킨다. 내수소 유기 균열 특성을 개선하기 위해서는, Ca 등의 S과 결합하여 황화물을 생성하기 쉬운 원소와의 밸런스를 고려하여, 함유하는 S의 상한을 제어해야만 한다. 따라서, S의 함유량의 상한은 0.020％ 이하로 한다. 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 관점에서 S의 함유량은 0.010％ 미만이라면 바람직하고, 0.008％ 미만, 또는 0.005％ 미만이라면 보다 한층 바람직하다. 제강 비용의 관점에서, S 함유량을 0.001％ 이상, 0.003％ 이상, 또는 0.005％ 이상으로 해도 된다.

P: 0.020％ 이하

P은, 불순물이다. P의 함유량이 0.020％를 초과하면, 수소 유기 균열이 발생하기 쉬워져, 평강선에서는, pH5.5 이하의 엄격한 사워 환경에서 수소 유기 균열을 억제할 수 없다. 따라서, P의 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 관점에서, P의 함유량은 0.015％ 이하가 바람직하고, 0.013％ 미만, 또는 0.010％ 미만이라면 더욱 바람직하고, 0.008％ 미만이라면 보다 한층 바람직하다. 제강 비용의 관점에서 P 함유량을 0.003％ 이상, 또는 0.005％ 이상으로 해도 된다.

Al: 0.001 내지 0.080％

Al은 탈산 작용을 갖는 원소이고, 선재 중의 산소량 저감을 위해 필요하다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.001％ 이상의 Al을 함유시켜야만 한다. 바람직한 Al 함유량은 0.002 이상, 또는 0.005％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.015％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.020％ 이상, 또는 0.025％ 이상이다. 한편, Al의 함유량이 0.080％를 초과하면, 조대한 산화물이 생성되고, 내수소 유기 균열 특성이 열화된다. 따라서, Al 함유량을 0.080％ 이하로 한다. 조대한 산화물의 생성을 억제하기 위해, Al 함유량은 0.060％ 이하인 것이 바람직하고, 더욱이 0.050％ 이하, 0.045％ 이하, 또는 0.040％ 이하인 것이 한층 바람직하다.

N: 0.0020 내지 0.0080％

N는 페라이트상에 고용되어, 평강선의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 또한 N에는, Al 및 Ti 등과 결합하여 질화물이나 탄질화물을 생성하여, 열간 압연 시의 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있고, 평강선의 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해, N는 0.0020％ 이상 함유시켜야만 하고, 0.0030％ 이상, 0.0035％ 이상, 또는 0.0040％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, N을 선재에 과잉으로 함유시키면, 질화물이나 탄질화물이 조대화되어 연성을 저하, 평압연 가공 시에 내부 균열이 발생하는 점에서, N의 함유량을 0.0080％ 이하로 할 필요가 있다. N 함유량은 바람직하게는 0.0060％ 이하이고, 0.0055％ 이하, 0.0050％ 이하, 0.0045％ 이하, 또는 0.0040％ 이하로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

O: 0.0050％ 이하

O는 불순물이다. O는 조대한 산화물을 형성하여, 강의 내수소 유기 균열 특성을 저하시킨다. 따라서, O 함유량은 낮은 편이 바람직하다. O 함유량은 0.0050％ 이하이다. 바람직한 O 함유량은 0.0050％ 미만이고, 보다 바람직하게는 0.0040％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.0035％ 미만이다. 제강 비용의 관점에서, O 함유량을 0.0007％ 이상, 또는 0.0010％ 이상으로 해도 된다.

Ca: 0.0002 내지 0.0050％

Ca은, MnS 중에 포함됨으로써, MnS을 미세하게 분산하는 효과가 있다. MnS을 미세하게 분산함으로써, MnS에 기인으로 한 수소 유기 균열을 억제할 수 있다. Ca에 의한 수소 유기 균열 억제 효과를 얻기 위해서는, Ca은 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 더 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.0005％ 이상, 0.0008％ 이상, 0.0010％ 이상, 또는 0.0015％ 이상을 함유시키면 된다. 그러나, Ca의 함유량이 0.0050％를 초과하면, 그 효과는 포화되고, Al과 함께 강 중의 산소와 반응하여 생성되는 산화물이 조대로 됨과 함께, 평압 가공 시에 산화물의 분쇄가 곤란해지기 때문에, 오히려 내수소 유기 균열 특성의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 적정한 Ca의 함유량은 0.0050％ 이하이다. 내수소 유기 균열 특성을 향상시키는 관점에서, Ca의 함유량은 0.0040％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하, 0.0025％ 이하, 또는 0.0020％ 이하라면 한층 바람직하다.

(B) 임의 성분에 대하여:

본 실시 형태에 관한 선재에는, 후술하는 잔부의 Fe의 일부 대신에, 필요에 따라, Cr, Ti, Nb, V, Cu, Ni, Mo, B, REM, Zr에서 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 단, 이들 임의 원소를 함유하지 않고 본 실시 형태에 관한 선재는 그 과제를 해결할 수 있으므로, 임의 원소의 함유량의 하한값은 0％이다. 이하, 임의 원소인 Cr, Ti, Nb, V, Cu, Ni, Mo, B, REM, Zr의 작용 효과와, 함유량의 한정 이유에 대하여 설명한다. 임의 성분에 대한 ％는 질량％이다.

Cr: 0 내지 1.00％

Cr은, Mn과 마찬가지로, 강의 ?칭성을 높이고, 평강선을 고강도화하기 위해, 선재에 0.05％ 이상 함유시켜도 된다. 한편, Cr의 함유량이 1.00％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 문제가 생긴다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서의 적정한 Cr의 함유량은 1.00％ 이하이다. 또한, 평강선의 ?칭성을 높이는 경우, Cr은 0.10％ 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.20％ 이상 함유시키면 한층 바람직하다. 평강선으로 냉간 가공할 때에 선재의 균열을 억제하고 싶은 경우에는, Cr 함유량을 0.80％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.60％ 이하라면 보다 한층 바람직하다.

Ti: 0 내지 0.050％

Ti은, N나 C와 결합하여, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 형성하여, 그것들의 피닝 효과에 의해 열간 압연 시에 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있고, 평강선의 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 효과가 있기 때문에, 함유시켜도 된다. 이 효과를 얻기 위해, Ti은 0.002％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 관점에서, Ti의 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.010％ 이상으로 하는 것이 한층 바람직하다. 한편, Ti의 함유량이 0.050％를 초과하면, 그 효과가 포화될뿐만 아니라, 조대한 TiN이 다수 생성되어, 평압 가공 시에 균열이 형성되는 원인으로 되어, 내수소 유기 균열 특성을 열화시킬 가능성이 있다. 따라서, Ti의 함유량은 0.050％ 이하로 하고, 0.035％ 이하인 것이 한층 바람직하다.

Nb: 0 내지 0.050％

Nb는, N나 C와 결합하여, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 형성하여, 그것들의 피닝 효과에 의해 열간 압연 시에 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있고, 평강선의 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 효과가 있기 때문에, 함유시켜도 된다. 이 효과를 얻기 위해, Nb는 0.002％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 내수소 유기 균열 특성을 개선하는 관점에서, Nb의 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.010％ 이상으로 하는 것이 한층 바람직하다. 한편, Nb의 함유량이 0.050％를 초과하면, 그 효과가 포화될뿐만 아니라, 강괴나 주조편을 강편에 분괴 압연하는 공정에서 강편에 균열이 발생하는 등 강의 제조성에 악영향을 미친다. 따라서, Nb의 함유량은 0.050％ 이하로 하고, 0.035％ 이하인 것이 바람직하고, 0.030％ 이하인 것이 한층 바람직하다.

V: 0 내지 0.15％

V은 C 및 N와 결합하여, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 형성하여, 평강선의 강도를 높일 수 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 V을, 0.02％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, V의 함유량이 0.15％를 초과하면, 석출되는 탄화물이나 탄질화물에 의해 평강선의 강도가 증대되어, 평압 가공 시에 균열이 형성되는 경우가 있다. 따라서, V의 함유량은 0.15％ 이하로 한다. 평압 가공 시의 균열을 억제하는 관점에서, V의 함유량은, 0.10％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.08％ 이하라면 한층 바람직하다. 또한, 전술한 V의 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, V의 함유량의 하한은 0.03％ 이상인 것이 한층 바람직하다.

Cu: 0 내지 1.00％

Cu는, 강의 ?칭성을 높이는 원소이고, 함유시켜도 된다. ?칭성을 높이는 효과를 얻기 위해서는, Cu를 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Cu의 함유량이 1.00％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 생긴다. 따라서, 함유시키는 경우의 Cu의 함유량은 1.00％ 이하이다. ?칭성을 향상시키는 관점에서 함유시키는 경우의 Cu의 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.30％ 이상 함유시키면 한층 바람직하다. 또한, 평강선으로의 가공성을 고려하여, 함유시키는 경우의 Cu의 함유량은 0.80％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.50％ 이하라면 보다 한층 바람직하다.

Ni: 0 내지 1.50％

Ni은, 강의 ?칭성을 높이는 원소이고, 함유시켜도 된다. ?칭성을 높이는 효과를 얻기 위해서는, Ni를 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Ni의 함유량이 1.50％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Ni의 함유량은 1.50％ 이하이다. ?칭성을 향상시키는 관점에서, 함유시키는 경우의 Ni의 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.30％ 이상 함유시키면 한층 바람직하다. 또한, 평강선으로의 가공성을 고려하여, 함유시키는 경우의 Ni의 함유량은 1.00％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.60％ 이하라면 보다 한층 바람직하다.

Mo: 0 내지 1.00％

Mo은, 강의 ?칭성을 높이는 원소이고, 함유시켜도 된다. ?칭성을 높이는 효과를 얻기 위해서는, Mo을 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Mo의 함유량이 1.00％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은 1.00％ 이하이다. ?칭성을 향상시키는 관점에서 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은 0.02％ 이상인 것이 바람직하고, 0.05％ 이상 함유시키면 보다 한층 바람직하다. 또한, 평강선으로의 가공성을 고려하여, 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은 0.50％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.30％ 이하라면 보다 한층 바람직하다.

B: 0 내지 0.0100％

B는, 미량 첨가함으로써 강의 ?칭성을 높이는 데 유효하고, 이 효과를 얻고 싶은 경우에는 0.0002％ 이상 함유시켜도 된다. 한편, 0.0100％를 초과하여 B를 함유시켜도 효과가 포화될뿐만 아니라, 조대한 질화물이 생성되므로, 수소 유기 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 함유시키는 경우의 B의 함유량은 0.0100％ 이하이다. 더욱 ?칭성을 높이고 싶은 경우에는, B의 함유량을 0.0010％ 이상으로 하면 되고, 0.0020％ 이상이라면 보다 한층 바람직하다. 또한, 내수소 유기 균열 특성을 향상시키기 위해서는, B의 함유량은 0.0050％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하라면 보다 한층 바람직하다.

REM: 0 내지 0.0100％

REM은 희토류 금속의 총칭이고, Ca과 같이 MnS 중에 포함됨으로써, MnS을 미세하게 분산시키는 효과가 있다. MnS을 미세하게 분산함으로써, 내수소 유기 균열 특성을 개선할 수 있기 때문에, REM을 함유시켜도 된다. 수소 유기 균열을 억제하는 효과를 얻기 위해서는, REM은 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 더 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.0005％ 이상을 함유시키면 된다. 그러나, REM의 함유량이 0.0100％를 초과해도, 그 효과는 포화되고, 강 중의 산소와 반응하여 생성되는 산화물이 조대로 되어, 평압 가공 시의 균열의 원인으로 된다. 따라서, 함유시키는 경우의, REM의 함유량은 0.0100％ 이하이다. 평강선으로의 가공성의 관점에서, REM의 함유량은 0.0050％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하라면 한층 바람직하다.

또한, REM(희토류 원소)은 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2원소와, 란탄(La)부터 루테튬(Lu)까지의 15원소(란타노이드)의 총칭을 가리킨다. 이들 원소를 첨가하는 경우, 단독으로 첨가해도 되고, 혼합물로서 첨가해도 된다. REM의 함유량이란, 이들 17원소의 함유량의 합계값을 의미한다.

Zr: 0 내지 0.1000％

Zr은, O와 반응하여 산화물을 생성하고, 미량으로 첨가하면 산화물을 미세하게 분산시켜, 수소 유기 균열을 억제하는 효과가 있어, 그 효과를 얻고 싶은 경우에 함유시켜도 된다. 수소 유기 균열을 억제하는 효과를 얻기 위해서는, Zr은 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 더 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.0010％ 이상을 함유시키면 된다. 그러나, Zr의 함유량이 0.1000％를 초과한 경우, 그 효과는 포화되고, 강 중의 N나 S과 반응하여, 조대한 질화물이나 황화물을 생성하기 때문에, 반대로 내수소 유기 균열 특성의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Zr의 함유량은 0.1000％ 이하이다. 내수소 유기 균열 특성에 악영향을 미치는 산화물을 저감시키는 관점에서, Zr의 함유량은 0.0800％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0500％ 이하라면 한층 바람직하다.

선재의 화학 조성의 잔부는 Fe 및 불순물을 포함한다. 「불순물」이란, 철강 재료를 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것이며, 본 실시 형태에 관한 선재의 특성에 실질적인 영향을 미치지 않는 것을 가리킨다.

(C) 산화물의 특성에 대하여:

상술한 성분을 갖는 선재는, CaO과 Al₂O₃을 소정량 이상 포함하는 산화물을 함유하는 것으로 된다. 본 발명자들은, 선재를 평압 가공할 때에 이 산화물의 주위에 발생하는 공극이, 수소 유기 균열을 촉진하는 것을 알아냈다. 또한, 이 산화물의 조성비와 사이즈를 적당한 범위로 제어함으로써, 평압 가공 시에 이것을 미세하게 분쇄하는 것이 가능해짐과 함께, 분쇄 시에는 산화물이 모재에 추종하여 이동함으로써 모재와 산화물 사이의 밀착성도 양호해지고, 평압 가공 후의 내수소 유기 균열 특성이 향상되는 것을 본 발명자들은 알아냈다. 이 효과를 얻기 위해서는 산화물의 조성비나 사이즈를 엄정하게 제어할 필요가 있다.

먼저, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 제어 대상으로 되는 산화물에 대하여 설명한다. 선재 및 평강선의 내수소 유기 균열 특성에 영향을 미치는 산화물은, CaO과 Al₂O₃을 포함하고, 또한 식 A 및 식 B를 만족시키는 산화물이다. 이하, 「CaO과 Al₂O₃을 포함하고 또한 식 A 및 식 B를 만족시키는 산화물」을 「복합 산화물」이라고 줄이는 경우가 있다.

(단위mol％에서의 산화물 중의 Ca, Al 이외의 산화물 형성 원소의 함유량)<(1/3)×(단위mol％에서의 산화물 중의 Ca 함유량 또는 Al 함유량 중 많은 쪽): 식 A

상기 식 A에 기재된 「Ca, Al 이외의 산화물 형성 원소」란, 상술한 본 실시 형태에 관한 선재의 화학 조성 중에서는 Si, Mg 및 Mn이다.

복합 산화물은, 수소 유기 균열을 발생시키는 것이고, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 개선의 대상으로 된다. 따라서 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서는, 복합 산화물의 조성 및 사이즈가 한정된다.

한편, 본 발명자들이 확인한 한에서는, 복합 산화물 이외의 다양한 개재물은 수소 유기 균열에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서, 복합 산화물 이외의 다양한 개재물은 특별히 한정되지 않는다.

예를 들어, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서, CaO 및 Al₂O₃ 이외의 산화물은, 선재의 화학 조성에 기인하여 미량이다. 따라서 CaO 및 Al₂O₃ 이외의 산화물은, 수소 유기 균열에 영향을 미치지 않는다. 또한, CaO과 Al₂O₃을 포함하는 산화물이라도, Si, Mg 및 Mn 등의 기타 산화물 형성 원소의 함유량(mol％)이 Ca 함유량(mol％) 또는 Al 함유량(mol％)의 1/3 이상인 복합 산화물은, 선재 및 평강선의 평가 시험에 있어서 균열의 기점에 존재하지 않고, 수소 유기 균열에 영향을 미치지 않는다고 생각된다. 동일한 이유에 의해, O 함유량(mol％)이 S 함유량(mol％)보다도 적은 개재물, 즉 식 B를 만족시키지 않는 개재물도, 내수소 유기 균열 특성에 영향을 미치지 않는다고 생각된다.

이상의 사항을 감안하여, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서는, 제어 대상으로 되는 복합 산화물을, CaO과 Al₂O₃을 포함하고, 또한 이하의 식 A 및 B를 만족시키는 것에 한정된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 제어 대상으로 되는 복합 산화물을, 실질적으로 CaO과 Al₂O₃으로 이루어지는 산화물에 한정해도 된다.

복합 산화물의 평가는, 선재의 C단면의 중심부, 즉 선재의 압연 방향에 수직인 단면의 중심부에 있어서 실시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선재(1)의 C단면의 중심부(11)란, 선재(1)의 C단면이 대략 원형인 경우, 선재의 C단면의 중심으로부터 선재의 직경 d의 1/10의 범위를 의미한다. 즉, 대략 원형의 선재(1)의 C단면의 중심부(11)는 직경이 1/5d(2/10d)인, 선재(1)의 단면의 동심원 내의 영역이다. 선재(1)의 C단면이 대략 원형이 아닌 경우, 선재(1)의 C단면의 상사비 1/5의 상사형이며, 선재(1)의 C단면과 그 기하 중심이 일치하는 영역을, 상술한 선재(1)의 C단면의 중심부(11)라고 간주한다. 또한, 복합 산화물은 주조편의 중심부에 모이기 쉽고, 따라서 주조편을 압연하여 얻어지는 선재에 있어서도, 복합 산화물은 그 중심부에 모이기 쉽다. 중심부에 있어서의 복합 산화물의 조성은, 그 주변부에 있어서의 것과 실질적으로 동일하고, 또한 중심부에 있어서 조대한 복합 산화물의 석출이 억제되어 있으면, 그 주변부에 있어서도 억제가 이루어져 있다고 생각된다. 이상의 이유에 의해, 복합 산화물의 평가는 선재의 C단면의 중심부에 있어서 행해진다.

선재 압연 방향과 수직인 단면 상에 관찰되는 복합 산화물은, 이하의 식 C에 의해 산출되는 CaO과 Al₂O₃의 조성비 ε이 0.00≤ε<3.00인 경우에 취화되기 때문에, 평압 가공 시에 분쇄하는 것이 가능해진다.

(조성비 ε)＝(단위 질량％에서의 상기 산화물 중의 CaO 농도)/(단위 질량％에서의 상기 산화물 중의 Al₂O₃ 농도): 식 C

구체적으로는, ε이 0.00에 가까운 경우, 즉 복합 산화물의 성분이 Al₂O₃ 주체로 되는 경우나, ε이 3.00보다도 작은 경우, 복합 산화물은 평압 가공 시에 분쇄된다. 따라서, 선재의 중심부에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값을 상기 범위 내로 제어하는 것이, 평압 가공 후의 선재(즉, 평강선)의 내수소 유기 균열 특성을 향상시키기 위해 필요하다. 한편, 선재의 중심부에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 3.00 이상인 경우에는, 복합 산화물의 성분이 CaO 주체로 되고, 사이즈 제어에 관계없이 평압 가공 후의 내수소 유기 균열 특성이 열화된다. 이상의 이유에 의해, 선재의 중심부에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값은 0 이상 3.00 이하로 규정된다. 보다 안정된 내수소 유기 균열 특성을 얻기 위해서는, 선재의 중심부의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값의 상한은 1.00 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.60 이하이다. 또한, 선재의 중심부의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값의 하한을 0.02, 0.05, 0.10, 0.15, 또는 0.20으로 해도 된다.

또한, 선재의 중심부의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 상기 조건을 만족시키고 있었다고 해도, 그 원 상당 직경이 6.0㎛보다도 큰 복합 산화물(조대 복합 산화물)이 선재의 중심부에 포함되는 경우, 평강선의 내수소 유기 균열 특성을 충분히 향상시킬 수 없다. 조대 복합 산화물이 선재에 포함되는 경우, 선재에 평압 가공을 실시해도, 원 상당 직경 3㎛ 초과의 복합 산화물이 평강선에 잔존하여, 모재와 복합 산화물의 계면에 박리가 발생하기 때문에, 평강선의 내수소 유기 균열 특성이 열화된다. 한편, 가공률 40％ 이상의 평압 가공을 선재에 실시한 경우, 6.0㎛ 이하의 사이즈의 복합 산화물은 대략 3㎛ 이하로 파쇄된다. 따라서, 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값을 6.0㎛ 이하로 한다. 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 2.0㎛, 2.5㎛, 3.0㎛, 3.5㎛, 또는 4.0㎛로 규정해도 된다.

(D) 평가 방법에 대하여

이어서, 본 실시 형태에 관한 선재의 복합 산화물의 평가 방법을 설명한다. 또한, 선재가 포함하는 복합 산화물은 클러스터상으로 존재하는 경우가 있지만, 이 경우라도, 클러스터를 구성하는 각 복합 산화물을 독립된 것으로서 취급한다. 클러스터 전체를 하나의 복합 산화물이라고 간주하지는 않는다.

(D-1) 복합 산화물의 화학 조성

복합 산화물의 화학 조성은 그 사이즈에 의하지 않고, 하나의 선재에 있어서 실질적으로 균일하다고 생각된다. 따라서, 선재의 중심부의 C단면에 있어서의 10시야에 있어서 관찰을 행하고, 각 시야에 있어서 최대의 원 상당 직경을 갖는 복합 산화물(가장 화학 조성의 분석이 용이한 복합 산화물)에 관해서만 화학 조성의 분석 및 조성비 ε의 산출을 행하고, 이 10시야에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균함으로써 구해지는 값을, 선재의 중심부에 있어서 측정되는 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이라고 간주할 수 있다. 이 값이 상술한 본 실시 형태에 관한 선재의 요건을 만족시키면, 그 선재는 본 실시 형태에 관한 선재의 요건을 만족시키는 것이라고 간주된다. 선재의 복합 산화물의 화학 조성의 구체적인 분석 방법에 관하여 이하에 설명한다.

선재의 C단면(즉, 선재의 압연 방향에 수직인 절단면)을 경면 연마한 후, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여 배율 1000배로 복합 산화물 등의 개재물을 관찰할 수 있도록 반사 전자상에서 10개소를 관찰하고, 사진 촬영한다. 1시야당의 면적은 8000㎛²(세로 100㎛, 가로 80㎛) 이상으로 한다. 이때, 맞추어 EDS를 사용하여 각 개재물의 화학 조성을 측정하고, 이에 의해 개재물이 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 제어 대상으로 되는 복합 산화물인지 여부를 판단한다. 이어서, 각각의 사진에서의 최대 사이즈의 복합 산화물에 대하여 에너지 분산형 X선 분석기(EDS)를 사용하여 특성 X선 스펙트럼을 얻음으로써 원소 분석을 행한다. 이에 의해, 복합 산화물의 조성을 평가할 수 있다. 얻어진 특성 X선 스펙트럼의 피크 에너지로부터, 복합 산화물에 포함되는 원소를 특정하고, 피크의 높이로부터 그것들 원소의 함유량(mol％)을 정량한다. 그리고, 복합 산화물 중의 Ca은 모두 CaO으로서, Al은 모두 Al₂O₃으로서 존재한다고 가정하고, 그 복합 산화물의 질량비의 CaO/Al₂O₃을 산출함으로써, 각 시야에 있어서의 최대 사이즈의 복합 산화물의 조성비 ε을 구한다. 그리고, 10시야에 있어서의 이들 조성비 ε을 평균함으로써, 선재의 중심부에 있어서 측정되는 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 산출된다.

단, Si, Mg 및 Mn 등의 기타 산화물 형성 원소의 함유량(mol％)이, Ca 함유량(mol％) 및 Al 함유량(mol％) 중 많은 쪽의 1/3 이상인 산화물(즉, 상기 식 A를 만족시키지 않는 산화물)은, 예를 들어 CaO, Al₂O₃ 및 SiO₂를 포함하는 산화물이며, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 제어 대상으로 되지 않는 것이라고 판단한다. 또한, O 함유량(mol％)이 S 함유량(mol％)보다도 적은 개재물(즉, 상기 식 B를 만족시키지 않는 개재물)은 황화물계 개재물이며, 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 제어 대상으로 되지 않는 것이라고 판단한다. 이와 같은 개재물은 복합 산화물의 상태를 확인하는 데 있어서는 무시된다.

(D-2) 복합 산화물 사이즈

선재의 중심부에 포함되는 모든 복합 산화물의 원 상당 직경을 측정하는 것은 현실적이지 않다. 이하에 설명하는 방법에 의해 얻어지는 값을, 선재의 C단면의 중심부에 있어서 측정되는 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이라고 간주할 수 있다.

선재의 C단면(즉, 압연 방향에 수직인 절단면)을 경면 연마한 후, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여 배율 1000배로 개재물을 관찰할 수 있도록 10개소를 관찰하고, 사진 촬영한다. 1시야당의 면적은, 8000㎛²(세로 100㎛, 가로 80㎛) 이상으로 한다. 이때, 맞추어 EDS를 사용하여 각 개재물의 화학 조성을 측정하고, 이에 의해 개재물이 본 실시 형태에 관한 선재에 있어서 제어 대상으로 되는 복합 산화물인지 여부를 판단한다. 이어서, 얻어진 각 사진에 대하여, 통상의 화상 해석에 의해 최대 사이즈의 복합 산화물의 면적을 각각의 사진으로부터 측정하고, 면적으로부터 구해지는 원 상당 직경을 산출한다. 원 상당 직경을 측정하기 위한 사진은, 반사 전자상으로 하는 것이 좋다. 상기 방법에 의해 구한, 10개소의 사진의 최대의 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값을 구함으로써, 선재의 C단면의 중심부에 있어서 측정되는 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 얻어진다.

상술한 요건이 만족되는 한, 본 실시 형태에 관한 선재의 기타의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 선재의 금속 조직은, 평강선의 내수소 유기 균열 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 상술한 바와 같이, 황화물 및 복합 산화물의 상태가 평강선의 내수소 유기 균열 특성에 관하여 지배적이기 때문이다. 따라서 선재의 금속 조직은 한정되지 않는다. 단, 가공성을 고려하는 경우에는, 선재의 금속 조직을 펄라이트 조직이나 페라이트 조직, 베이나이트 조직으로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 선재의 금속 조직을, 합계 99면적％ 이상의 펄라이트 조직, 페라이트 조직 및 베이나이트 조직을 포함하는 것이라고 규정해도 된다.

선재의 직경에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 현재 시장에 유통되는 평강선용의 선재의 직경은 7 내지 16㎜로 되는 것이 통상이므로, 본 실시 형태에 관한 선재의 직경을 7 내지 16㎜라고 규정해도 된다.

선재의 인장 강도도 특별히 한정되지 않는다. 선재의 화학 조성을 감안하면, 선재의 인장 강도는 600 내지 1400㎫ 정도로 되는 경우가 많다고 생각된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 선재의 인장 강도의 하한값을 600㎫, 또는 700㎫이라고 규정해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 선재의 인장 강도의 상한값을 1400㎫, 또는 1350㎫이라고 규정해도 된다.

황화물계 개재물의 형태 등을 한정할 필요도 없다. 선재의 화학 조성, 그리고 복합 산화물의 화학 조성 및 입경을 적절하게 제어한 경우, 황화물계 개재물은 필연적으로 미세 분산되어, 무해화되기 때문이다. 또한, 본 발명자들의 실험에 의하면, Ca 등에 의해 황화물이 무해화되어 있는 경우, 평강선의 평가 시험에 있어서 황화물을 기점으로 하는 균열은 발생하지 않았다. 이 점을 감안해도, 황화물계 개재물의 형태 등을 한정하지 않는 것이 타당하다고 생각된다.

(E) 제조 방법에 대하여

본 실시 형태에 관한 선재의 제조 방법에서는, 수소 유기 균열을 억제하기 위해, 용강 단계에서 Ca을 첨가하여 CaO 및 Al₂O₃을 포함하는 산화물의 조성비 ε을 적정화하고, 또한 이 복합 산화물의 사이즈를 제어한다.

본 실시 형태에 관한 선재의 요건을 만족시키면, 선재의 제조 방법에 의하지 않고, 본 실시 형태에 관한 선재의 효과를 얻을 수 있지만, 예를 들어 하기에 나타내는 제조 방법에 의해, 선재를 제조하면 된다. 또한, 하기의 제조 프로세스는 일례이고, 하기 이외의 프로세스에 의해 화학 조성 및 그 밖의 요건이 본 실시 형태에 관한 선재의 범위인 선재가 얻어진 경우라도, 그 선재가 본 실시 형태에 관한 선재에 포함되는 것은 물론이다.

구체적으로는, 용선의 탈황 후에 전로에서 용강의 성분을 조정하고, Ca 합금을 용강에 첨가 후에, 연속 주조를 사용하여 강편을 얻는다. 그 후, 강편을 재가열하여 열간으로 제품 압연하고, 소정의 직경의 강재로 마무리한다. 이하에, 용강의 제조 방법의 일례를, 보다 상세하게 설명한다.

용광로로부터 출선된 용선에 탈황제를 더하여 교반하고, 황을 제거하는 KR(Kanbara Reactor)법 등으로 탈황하고, 계속해서 전로에서 탈인, 탈탄을 행한다. 그리고 전로로부터 용강 냄비로 용강을 출강할 때, 목표로 하는 화학 조성 중 Ca, REM, Zr을 제외한 원소에 대하여, 금속 Al 등의 합금을 첨가하여 용강의 성분을 조정한다. 계속해서, RH(Ruhrstahl-Heraeus)로 용강의 탈가스를 행하고, Ca 합금을 용강에 첨가한다. Ca 합금의 조성은, 예를 들어 Ca: 40질량％, Si: 60질량％이다. 또한 Ca 합금의 첨가 방법은, 예를 들어 Ca 합금의 분말을 불활성 가스와 함께 강 중에 불어 넣는 분체 인젝션법에 의해 행한다.

여기서 Ca 합금을 첨가하는 타이밍은, 금속 Al 첨가로부터 30분 이상, 60분 이하로 한다. Ca 합금의 첨가를, 금속 Al 첨가로부터 30분 미만으로 한 경우, 강 중에 첨가된 Ca의 일부가, 강 중을 부상하고 있는 조대한 Al₂O₃과 반응함으로써 소비되므로, Ca에 의한 황화물 무해화 효과를 얻을 수 없다. 또한, Ca 합금의 첨가를, 금속 Al 첨가로부터 30분 미만으로 한 경우, 조대한 Al₂O₃이 잔존하기 때문에 압연 후의 선재 중의 산화물의 원 상당 직경은 6.0㎛ 이하로 되지 않는다. 한편, Ca 합금의 첨가가, 금속 Al 첨가로부터 60분보다 큰 경우, 강 중에 존재하는 Al₂O₃이 적어져, ε을 3.00 미만으로 제어하는 것이 곤란하다. 또한, REM 및 Zr의 한쪽 또는 양쪽을 용강에 함유시키는 경우는, Ca 합금의 첨가와 동시 혹은 첨가 후에, REM 및 Zr의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 합금을 첨가한다. Al과의 관계에 있어서, REM 및 Zr은 Ca과 동일한 거동을 나타내기 때문이다.

이상의 공정에 의해 제조된 용강에서는, 복합 산화물의 조성비 ε(CaO질량％ /Al₂O₃질량％)이 0.00≤ε<3.00으로 된다. 이 용강을, 연속 주조법을 사용하여 강편으로 한다. 강편으로 할 때의 주조 속도는 0.6m/min 내지 1.4m/min이 바람직하다. 주조 시에, 개재물의 일부는 부상하여 강편에 잔존하지 않게 되지만, 기타의 개재물은 하강하여 강편에 잔존한다. 0.6m/min 미만으로 주조한 경우, 일단 부상한 개재물이 다시 하강하므로, 주조편에 조대한 개재물이 증가하는 경우가 있다. 한편, 1.4m/min 초과로 주조하면, 하강하는 개재물이 증가하므로, 강편에 조대한 개재물이 증가하는 경우가 있다.

얻어진 강편을 열간 압연하여, 선재를 제조한다. 열간 압연은, 강편을 1020℃ 이상으로 가열하여 행한다. 열간 압연의 최종 마무리 온도는 800 내지 960℃로 한다. 또한, 열간 압연 선재와, 열간 압연 전의 강편의 단면적비(강편의 단면적(㎟)/열간 압연 선재의 단면적(㎟))가 100.0 이상으로 되도록 열간 압연을 행한다. 최종 마무리 압연에서의 압연 온도가 800℃ 미만 또는 960℃ 초과이거나, 단면적비가 100.0 미만이거나 하면 열간 압연 시의 복합 산화물의 분쇄가 불충분해지고, 선재의 복합 산화물의 사이즈가 6.0㎛ 이하로 되지 않는다. 이상의 공정에 의해 복합 산화물의 사이즈와 조성비를 제어할 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 평강선에 대하여 이하에 설명한다. 본 실시 형태에 관한 평강선은, 본 실시 형태에 관한 선재를 압연함으로써 얻어지는 것이다. 평강선(2)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 그 C단면의 형상은, 도 2에 예시된 바와 같이, 원을 눌러 찌부러뜨리는 형상으로 되는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 평강선(2)에 있어서는, C단면의 짧은 직경을 평강선(2)의 두께 t라고 칭하고, C단면의 긴 직경을 평강선(2)의 폭 w라고 칭한다.

또한, 후술하는 평강선(2)의 L단면이란, 평강선의 압연 방향 및 짧은 직경 방향에 평행이며, 또한 평강선의 중앙축을 실질적으로 포함하는 단면을 의미한다. 평강선의 중앙축이란 C단면의 중앙을 지나 압연 방향에 평행인 축이다. 평강선의 짧은 직경 방향이란, 평강선의 압연 방향에 수직인 단면의 짧은 직경 방향이다.

평강선(2)의 L단면에 있어서의 중앙부(21)란, 도 3에 도시된 바와 같이, 평강선(2)의 중앙축으로부터 평강선(2)의 짧은 직경(평강선(2)의 두께 t)의 1/7 이내의 범위 내의 영역을 의미한다. 환언하면, 평강선의 L단면에 있어서의 중앙부(21)는 L단면에 있어서의, 평강선의 표면으로부터 깊이 5/14t 이상의 영역이다.

이하, 평강선(2)의 L단면에 있어서의 중앙부(21)를, 단순히 「중앙부」라고 칭하는 경우가 있다. 평강선(2)의 C단면이 실질적으로 원형이고, 그 C단면의 단축 및 장축을 특정할 수 없는 경우, 평강선의 C단면의 중심을 지나는 임의의 축, 및 이것에 수직인 축을 장축 및 단축이라고 간주하면 된다.

평강선의 화학 조성은, 질량％로, C: 0.15 내지 0.85％, Si: 0.10 내지 2.00％, Mn: 0.30 내지 1.50％, Al: 0.001 내지 0.080％, Ca: 0.0002 내지 0.0050％, N: 0.0020 내지 0.0080％, P: 0.020％ 이하, S: 0.020％ 이하, O: 0.0050％ 이하, Cr: 0 내지 1.00％, V: 0 내지 0.15％, Ti: 0 내지 0.050％, Nb: 0 내지 0.050％, Cu: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.50％, Mo: 0 내지 1.00％, B: 0 내지 0.0100％, REM: 0 내지 0.0100％ 및 Zr: 0 내지 0.1000％, 그리고 Fe 및 불순물을 포함하는 잔부를 포함한다. 평강선은 선재를 압연하여 얻어지는 것이므로, 본 실시 형태에 관한 평강선의 화학 조성은, 본 실시 형태에 관한 선재의 화학 조성과 일치한다. 또한, 선재의 화학 조성에 있어서의 각 원소에 관하여 상술된 바람직한 상한값, 및 바람직한 하한값은, 평강선의 화학 조성에 있어서도 당연히 적용될 수 있는 것이다.

본 실시 형태에 관한 평강선에 있어서도 CaO과 Al₂O₃을 포함하는 산화물(복합 산화물)의 형태가 규정된다. 평강선의 복합 산화물 및 그 조성비 ε의 정의는, 선재의 복합 산화물 및 그 조성비 ε의 정의와 동일하다. 평강선의 중앙부에 있어서 관찰되는 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값은, 0.00≤ε<3.00으로 된다. 평강선은 선재를 압연하여 얻어지는 것이므로, 본 실시 형태에 관한 평강선의 복합 산화물의 화학 조성은 본 실시 형태에 관한 선재의 복합 산화물의 화학 조성과 일치한다.

평강선의 중앙부에 있어서 관찰되는 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값은 3.0㎛ 이하로 된다. 평강선의 중앙부에 있어서 관찰되는 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 3.0㎛ 초과인 경우, 복합 산화물의 주위에 발생하는 공극에 의해 평강선의 내수소 유기 균열 특성이 손상된다.

상술한 요건이 만족되는 한, 본 실시 형태에 관한 평강선의 기타의 구성은 특별히 한정되지 않는다.

예를 들어, 평강선의 금속 조직은 선재의 금속 조직과 마찬가지로, 평강선의 내수소 유기 균열 특성에 크게 영향을 미치지 않는다. 따라서 평강선의 금속 조직은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 평강선의 중앙부에 있어서의 조직이 98면적％ 이상인 템퍼링 마르텐사이트를 포함하는 경우, 평강선의 인장 강도를 한층 향상시킬 수 있으므로 바람직하다. 한편, 예를 들어 평강선의 중앙부에 있어서의 조직이, 20 내지 60면적％의 페라이트와 40 내지 60면적％의 베이나이트를 포함하는 경우, 평강선의 인성 등을 향상시키게 되므로 바람직하다.

평강선의 폭 w 및 두께 t에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 현재 시장에 유통되는 평강선의 폭은 13 내지 16㎜로 되고, 두께 t는 2 내지 7㎜로 되는 것이 통상이므로, 본 실시 형태에 관한 평강선의 폭 및 두께를 이와 같이 규정해도 된다.

평강선의 인장 강도도 특별히 한정되지 않는다. 평강선의 용도를 감안하면, 평강선의 인장 강도는 1100 내지 1500㎫ 정도로 되는 것이 바람직하고, 이것은 평강선의 열처리 조건을 적절히 조정함으로써 달성 가능하다.

평강선의 황화물계 개재물도, 선재의 황화물계 개재물과 동일한 이유로, 그 형태 등을 한정할 필요는 없다.

평강선의 복합 산화물의 평가 방법은, 원칙적으로 선재의 복합 산화물의 평가 방법에 준한다. 단, 선재의 복합 산화물의 평가는 선재의 C단면의 중심부에 있어서 실제 실시되지만, 평강선의 복합 산화물의 평가는 평강선의 L단면의 중앙부에 있어서 실시되는 점에 있어서만, 평강선과 선재 사이에서 복합 산화물의 평가 방법이 다르다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 평강선의 L단면은, 평강선의 중앙축을 포함하는 단면이지만, 복합 산화물의 평가 시에는, 평강선의 중앙축으로부터 약간 이격된 단면을 측정면으로서 사용하여, 복합 산화물의 평가를 해도 된다. 이 경우, 이 측정면의 압연 방향에 평행인 축을 평강선의 중앙축이라고 간주하고, 측정면에 있어서의 중앙부를 특정하면 된다. 측정면과 평강선의 중앙축 사이에 약간의 간격이 있었다고 해도, 복합 산화물의 평가 결과에 실질적인 영향은 미치지 못한다.

본 실시 형태에 관한 평강선의 제조 방법은, 본 실시 형태에 관한 선재를 평압 가공하는 공정을 구비한다. 평압 가공에 있어서의 감면율은 40％ 이상으로 된다. 감면율이 40％ 미만인 경우, 선재 중의 복합 산화물이 충분히 분쇄되지 않으므로, 평강선의 복합 산화물의 원 상당 직경의 최댓값을 3.0㎛ 이하로 하는 것이 곤란하다. 평강선의 인장 강도의 조정을 위해, 평압 가공 전의 선재 또는 평압 가공 후의 평강선에 적절히 열처리를 해도 된다. 통상의 강을 위한 열 처리 온도에 있어서 복합 산화물 및 황화물의 형태가 현저하게 변화되는 경우는 없기 때문이다.

[실시예]

이하에 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

구체적으로는, 표 1, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 화학 조성의 강을 용제하고, 이하의 방법으로 선재 및 평강선을 제작했다. 또한, 이들 표 중의 「-」의 표기는, 당해 원소의 함유량이 불순물 레벨이고, 실질적으로 함유되어 있지 않다고 판단할 수 있는 것을 나타낸다.

표 1에 나타내는 화학 조성의 강 A, B를 이하의 방법으로 제조했다. 용광로로부터 출선된 용선에 KR법을 사용하여 탈황을 행하고, 전로에서 탈인, 탈탄을 행하였다. 그 후, 상기 화학 조성 중 Ca, REM, Zr을 제외한 원소를 조정하기 위해 금속 Al 등을 용강에 첨가했다. 용강으로부터 분석용 샘플을 채취하고 성분 분석을 실시하여, Ca, REM, Zr 이외의 화학 조성을 조정했다. 그 후, RH로 용강의 탈가스를 행하고, CaSi 합금을 용강에 첨가했다. CaSi 합금의 조성은 Ca: 40질량％, Si: 60질량％였다. CaSi 합금의 첨가는 CaSi 합금의 분말을 불활성 가스와 함께 강 중에 불어 넣는 분체 인젝션법에 의해 행하였다. 시험 번호 A1, A4, A5 및 B1에서는 CaSi 합금의 첨가를 금속 Al 첨가로부터 40분 후에 행하였다. 시험 번호 A2 및 B2에서는 CaSi 합금의 첨가를 금속 Al 첨가로부터 25분 후에 행하였다. 시험 번호 A3 및 B3에서는 CaSi 합금의 첨가 타이밍을 금속 Al 첨가로부터 70분 후에 행하였다.

이와 같이 얻은 용강을 주입하여 강괴로 했다. 주조 속도는 0.9m/min으로 했다. 그 후, 이 강괴를 1250℃에서 12hr 재가열한 후, 한 변이 122㎜인 정사각형의 강편으로 분괴 압연하여, 압연용 소재로 했다. 이어서 A1 내지 A3, A5 및 B1 내지 B3에 대해서는, 압연용 소재를 1050℃로 가열하여 직경 12㎜인 선재로 압연했다. A4에 대해서는 1250℃로 가열 후에 직경 16㎜까지 열간 압연을 행하고, 1500㎜ 길이로 절단하여, 직경 12㎜로 될 때까지 연삭을 실시했다. 압연 혹은 연삭 후, 선재의 표면을 윤활 처리한 후, 직경 11㎜의 선재로 되도록 1차 신선 가공을 행하였다. 그 후, 모든 강재에 대하여, 신선 가공한 선재를 냉간 압연기에서 평압연(평압 가공)하여, 폭 15㎜, 두께 3㎜의 평강선으로 성형했다. 시험 번호 A1 내지 A4 및 시험 번호 B1 내지 B3은 평강선으로 한 후에 900℃에서 15min의 가열을 행한 후, 콜드 오일에 침적하여 ?칭 처리를 행하고, 450℃의 온도에서 60min의 템퍼링 처리를 행하였다. 한편, 시험 번호 A5는 평압연(평압 가공) 후에 450℃에서 60min의 어닐링 처리를 행하였다.

또한, 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 화학 조성의 강 a 내지 au(표 4-1 및 표 4-2의 시험 번호 1 내지 47)를 강 A1과 동일한 방법으로 용제하고, 얻은 강괴를 1250℃에서 12hr 가열한 후, 한 변이 122㎜인 정사각형의 강편으로 분괴 압연한 강편을 압연용 소재로 했다. 이어서 압연용 소재를 1050℃에서 가열하여 직경 12㎜의 선재로 평압연(평압 가공)했다. 그 후, 선재의 표면을 윤활 처리하여, 직경 11㎜의 선재가 되도록 1차 신선 가공을 행하였다. 그 후, 신선 가공한 선재를 냉간 압연기에서 압연하여, 폭 15㎜, 두께 3㎜의 평강선으로 성형했다. 성형한 평강선에 대하여, 냉간 압연 후에 900℃에서 15min의 가열을 행한 후, 콜드 오일에 침적하여 ?칭 처리를 행하고, 450℃의 온도에서 60min의 가열 처리를 행하였다. 평강선에 냉간 압연한 때에 평강선에 균열이 발생한 시료는, 열처리 이후의 공정을 행하지 않고 시험 및 평가를 중지했다. 이와 같은 시료의 평가 결과란에는 부호 「-」를 기재했다. 또한, 표 2-1 및 표 2-2 중의 언더라인은 성분 조성이 본 발명의 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

[표 1]

[표 2-1]

[표 2-2]

상기 방법으로 제작한 선재의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값, 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값, 인장 강도, 그리고 평강선의 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값, 조직, 인장 강도 및 내수소 유기 균열 특성에 대하여 조사한 결과를 표 3-1 내지 표 4-2에 나타낸다. 표 3-1에 있어서, 바람직한 제조 조건을 벗어나는 값에는 밑줄을 그었다. 표 3-1 내지 표 4-2에 있어서, 본 발명의 범위 외로 되는 값에도 밑줄을 그었다. 또한, 이들 표에 있어서, 「복합 산화물 조성비 ε」은 선재의 중심부에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값을 나타내고, 「평균 원 상당 직경」은 선재의 중심부 또는 평강선의 중앙부에 있어서의 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값을 나타낸다. 또한, 평강선의 중앙부에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값은, 선재의 중심부에 있어서의 그것과 실질적으로 일치하므로, 측정되어 있지 않다.

또한, 선재의 중심부에 있어서의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값, 선재의 중심부 또는 평강선의 중앙부에 있어서의 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값은, 상술한 방법에 의해 조사했다. 선재의 인장 강도, 그리고 평강선의 조직, 인장 강도 및 내수소 유기 균열 특성은, 각각 하기에 기재하는 방법에 의해 조사했다.

<1> 선재의 인장 강도

선재를 340㎜ 길이로 절단하고, 상하 70㎜를 유압 척으로 고정하여 인장 시험을 행하였다. 얻어진 최대 하중을 선재의 단면적으로 나눔으로써 인장 강도를 산출했다. 인장 강도가 600㎫ 이상인 것이 바람직하기 때문에, 인장 강도 600㎫ 이상을 합격품이라고 평가했다.

<2> 평강선의 조직

평강선의 L단면을 경면 연마한 후, 피크럴에 의해 부식되고, FE-SEM을 사용하여 배율 2000배로 L단면의 중앙부에 있어서 각각 임의의 5개소를 관찰하고, 5매의 사진을 촬영했다. 얻어진 각 사진에 OHP 시트를 겹치고, 각 투명 시트에 있어서의 페라이트 조직, 베이나이트 조직과 겹치는 영역에 색을 칠했다. 이어서, 각 투명 시트에 있어서의 「색을 칠한 영역」의 면적률을 화상 해석 소프트웨어에 의해 구함으로써, 상기 5개소 각각에 있어서의 페라이트 조직 및 베이나이트 조직의 면적률을 구했다. 그리고, 5개소의 페라이트 조직 및 베이나이트 조직의 면적률을 평균함으로써, 평강선에 있어서의 페라이트 조직 및 베이나이트 조직의 면적률을 산출했다. 또한, 페라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 이외의 조직이 어느 평강선에 있어서도 실질적으로 확인되지 않았으므로, 페라이트 조직 및 베이나이트 조직의 면적률을 100％로부터 뺀 값을, 마르텐사이트 조직의 면적률의 평균값이라고 간주했다.

<3> 평강선의 인장 강도:

평강선을 400㎜ 길이로 절단하고, 상하 100㎜를 유압 척으로 고정하여 인장 시험을 행하였다. 얻어진 최대 하중을 평강선의 단면적으로 나눔으로써 인장 응력을 산출했다. 인장 강도가 1100㎫ 이상인 것이 바람직하기 때문에, 인장 강도 1100㎫ 이상을 합격품이라고 평가했다.

<4> 평강선의 내수소 유기 균열 특성의 조사:

150㎜ 길이로 절단한 평강선을 사용하여 내수소 유기 균열 특성을 평가했다. 시험편으로의 수소 공급을 위한 용액은, 5％ NaCl＋CH₃COONa 수용액을 사용하여 pH5.0으로 조정한 것을 사용했다. 질소 가스로 탈기 후, 황화수소(H₂S)＋이산화탄소(CO₂) 혼합 가스를 도입하고, 용액 중에 평강선을 침적하여 균열의 발생을 조사했다. 이때, 황화수소의 분압은 0.1㎫, 시험 온도는 25℃이고, 시험 시간은 96시간이었다. 시험 후, 평강선의 두께 방향에 대하여 주파수 10㎑의 초음파 탐상 시험(UST: Ultrasonic Test)에 의해 균열 발생의 유무를 확인했다. 초음파 탐상 시험에 의해 균열이 발생했다고 판정되는 균열 발생부의 면적의 합계를 화상 해석에 의해 구하고, 하기 식 D를 사용하여 수소 유기 균열 발생률(χ(％))을 구했다. 수소 유기 균열이 발생한 평강선을, 내수소 유기 균열 특성에 관하여 불합격이라고 판정했다.

χ=(Af/(w×L))×100 …식 D

여기서, Af: UST에서 측정된 균열 발생부의 합계 면적(mm₂), w: 평강선의 폭(㎜), L: 평강선의 길이(㎜)이다.

[표 3-1]

[표 3-2]

표 3-1 및 표 3-2에 나타난 바와 같이, 화학 조성 및 제조 조건이 적절했던 본 발명예는, 평압 가공 후에도 수소 유기 균열이 발생하고 있지 않아, 문제 없다.

이에 비해, 시험 번호 A2 및 B2는 금속 Al을 첨가하고 나서 CaSi 합금을 첨가할 때까지의 시간이 25분이었기 때문에, 선재의 복합 산화물이 조대화되어, 평강선에 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 A3 및 B3은 금속 Al을 첨가하고 나서 CaSi 합금을 첨가할 때까지의 시간이 70분이었기 때문에, 선재의 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 3.00 이상으로 되어, 평강선에 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 A4는 열간 압연 시의 단면적 감소량이 작고, 열간 압연 시의 산화물의 분쇄가 불충분했기 때문에, 선재의 복합 산화물의 최대 사이즈가 본 발명의 범위 외로 되어, 평강선에 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

[표 4-1]

[표 4-2]

표 4-1 및 표 4-2에 나타난 바와 같이, 화학 조성 및 제조 조건이 적절한 본 발명예는, 평압 가공 후라도 수소 유기 균열이 발생하고 있지 않아, 문제 없다.

시험 번호 16, 17, 20 및 46은 화학 조성이 본 발명의 범위 외이고, 평강선에 냉간 압연한 때(평압 가공 시)에, 평강선에 균열이 발생했기 때문에, 열처리 이후의 공정을 행하지 않고 시험을 중지했다.

시험 번호 16은 Mn 및 Ca의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 평압 가공 시에 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 17은 C의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 평압 가공 시에 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 20은 Si의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 평압 가공 시에 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 18 및 19는 강의 화학 조성의 어느 것이 본 발명의 범위 외이고, 수소 유기 균열이 발생했다.

시험 번호 18은 S의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 19는 Ca가 첨가되어 있지 않고, MnS이 미세화되지 않고, 또한 복합 산화물의 최대 사이즈가 본 발명의 범위 외로 되어, 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 21은 C 및 N의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 인장 강도가 1100㎫에 달하고 있지 않다.

시험 번호 22는 Ca의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 또한 복합 산화물의 조성비가 본 발명의 범위 외이고, 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 42는 Si의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 인장 강도가 1100㎫에 달하고 있지 않다.

시험 번호 43은 Mn의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 인장 강도가 1100㎫에 달하고 있지 않다.

시험 번호 44는 Al 및 O의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 복합 산화물의 최대 사이즈가 본 발명의 범위 외로 되어, 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 45는 Al의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 복합 산화물의 최대 사이즈가 본 발명의 범위 외로 되어, 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 46은 N의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, 평압 가공 시에 균열이 발생하고 있다.

시험 번호 47은 Ca의 함유량이 본 발명의 범위 외이고, MnS이 미세화되지 않고, 또한 복합 산화물의 최대 사이즈가 본 발명의 범위 외로 되어, 수소 유기 균열이 발생하고 있다.

1 : 선재
11 : 중심부
2 : 평강선
21 : 중앙부

Claims

화학 조성이, 질량％로,
C: 0.15 내지 0.85％,
Si: 0.10 내지 2.00％,
Mn: 0.30 내지 1.50％,
Al: 0.001 내지 0.080％,
Ca: 0.0002 내지 0.0050％,
N: 0.0020 내지 0.0080％,
P: 0.020％ 이하,
S: 0.020％ 이하,
O: 0.0050％ 이하,
Cr: 0 내지 1.00％,
V: 0 내지 0.15％,
Ti: 0 내지 0.050％,
Nb: 0 내지 0.050％,
Cu: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 1.50％,
Mo: 0 내지 1.00％,
B: 0 내지 0.0100％,
REM: 0 내지 0.0100％,
Zr: 0 내지 0.1000％,
잔부: Fe 및 불순물인 선재이며,
CaO과 Al₂O₃을 포함하고, 또한 식 A 및 식 B를 만족시키는 산화물이 복합 산화물이라고 정의되고,
상기 선재의 압연 방향과 수직인 단면에 있어서의, 상기 선재의 중심축으로부터 상기 선재의 직경의 1/10의 범위 내인 중심부에 있어서 측정되는, 식 C에 의해 정의되는 상기 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 0.00≤ε<3.00이고,
상기 단면의 상기 중심부에 있어서 측정되는 상기 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 6.0㎛ 이하인
것을 특징으로 하는 선재.
(산화물 중의 Ca, Al 이외의 산화물 형성 원소의 단위mol％에서의 함유량)<(1/3)×(산화물 중의 단위mol％에서의 Ca 함유량 또는 Al 함유량 중 많은 쪽): 식 A
(단위mol％에서의 산화물 중의 O 함유량)≥(단위mol％에서의 산화물 중의 S 함유량): 식 B
(조성비 ε)＝(단위 질량％에서의 상기 복합 산화물 중의 CaO 농도)/(단위 질량％에서의 상기 복합 산화물 중의 Al₂O₃ 농도): 식 C
제1항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.05 내지 1.00％
를 함유하는 것을 특징으로 하는 선재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
V: 0.02 내지 0.15％,
Ti: 0.002 내지 0.050％ 및
Nb: 0.002 내지 0.050％
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 선재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cu: 0.01 내지 1.00％,
Ni: 0.01 내지 1.50％,
Mo: 0.01 내지 1.00％ 및
B: 0.0002 내지 0.0100％
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 선재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
REM: 0.0002 내지 0.0100％ 및
Zr: 0.0002 내지 0.1000％
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 선재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 인장 강도가 600 내지 1400㎫인 것을 특징으로 하는 선재.
화학 조성이, 질량％로,
C: 0.15 내지 0.85％,
Si: 0.10 내지 2.00％,
Mn: 0.30 내지 1.50％,
Al: 0.001 내지 0.080％,
Ca: 0.0002 내지 0.0050％,
N: 0.0020 내지 0.0080％,
P: 0.020％ 이하,
S: 0.020％ 이하,
O: 0.0050％ 이하,
Cr: 0 내지 1.00％,
V: 0 내지 0.15％,
Ti: 0 내지 0.050％,
Nb: 0 내지 0.050％,
Cu: 0 내지 1.00％,
Ni: 0 내지 1.50％,
Mo: 0 내지 1.00％,
B: 0 내지 0.0100％,
REM: 0 내지 0.0100％ 및
Zr: 0 내지 0.1000％,
잔부: Fe 및 불순물인 평강선이며,
CaO과 Al₂O₃을 포함하고, 또한 식 A 및 식 B를 만족시키는 산화물이 복합 산화물이라고 정의되고,
상기 평강선의 압연 방향 및 짧은 직경 방향에 평행이며, 또한 상기 평강선의 중앙축을 포함하는 단면에 있어서의, 상기 중앙축으로부터 상기 평강선의 짧은 직경의 1/7 이내의 범위 내인 중앙부에 있어서 측정되는, 하기 식 C에 의해 정의되는 상기 복합 산화물의 조성비 ε의 평균값이 0.00≤ε<3.00이고,
상기 단면의 상기 중앙부에 있어서 측정되는 상기 복합 산화물의 원 상당 직경의 평균값이 3.0㎛ 이하인
것을 특징으로 하는 평강선.
(산화물 중의 Ca, Al 이외의 산화물 형성 원소의 단위mol％에서의 함유량)<(1/3)×(산화물 중의 단위mol％에서의 Ca 함유량 또는 Al 함유량 중 많은 쪽): 식 A
(단위mol％에서의 산화물 중의 O 함유량)≥(단위mol％에서의 산화물 중의 S 함유량): 식 B
(조성비 ε)＝(단위 질량％에서의 상기 복합 산화물 중의 CaO 농도)/(단위 질량％에서의 상기 복합 산화물 중의 Al₂O₃ 농도): 식 C
제7항에 있어서, 상기 중앙부에 있어서의 조직이, 98면적％ 이상의 템퍼링 마르텐사이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 평강선.
제7항에 있어서, 상기 중앙부에 있어서의 조직이, 20 내지 60면적％의 페라이트와 40 내지 60면적％의 베이나이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 평강선.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 인장 강도가 1100 내지 1500㎫인 것을 특징으로 하는 평강선.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.05 내지 1.00％
를 함유하는 것을 특징으로 하는 평강선.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
V: 0.02 내지 0.15％,
Ti: 0.002 내지 0.050％ 및
Nb: 0.002 내지 0.050％
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 평강선.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cu: 0.01 내지 1.00％,
Ni: 0.01 내지 1.50％,
Mo: 0.01 내지 1.00％ 및
B: 0.0002 내지 0.0100％
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 평강선.
제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 조성이, 질량％로,
REM: 0.0002 내지 0.0100％ 및
Zr: 0.0002 내지 0.1000％
의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 평강선.