철강 가공 기술 · 주간 문헌 브리핑 · 2026-10-26

900 °C 선상가열 3회와 TMCP 냉각 정지 온도

축: 선급 공통 규칙의 가열 조항 ↔ 선상가열 후 냉각 방식 → 입도·강도 ↔ 제철소 TMCP 냉각 정지 온도 → 상분율·M/A·전위밀도

10-19가 남긴 숙제, ’선상가열 온도대에서 Nb·Ti 함유 판의 실제 미시구조 변화’와 ’선급 규칙 원문 대조’를 다룬다. Core On 실험·추정 수치는 없다.

슬라이드 1 · 이번 주 초점

표에서 실험으로

09-21 TMCP 냉각경로, 09-28 온도장 ANN·변형 CNN, 10-05 냉각 방식–미시구조, 10-12 가열 한도·경로, 10-19 IACS Rec.47 한도표·Nb–Ti 혼립에 이어:

  1. 선급 공통 규칙: IACS 공통구조규칙(CSR, 산적화물선·유조선) Pt1 Ch12 Sec1 [4] 열간성형·선상가열
  2. 선상가열 실험: 현대제철 연구소, 320 MPa급 Al·Nb·Ti 함유 선체판을 900 °C로 3회 가열 (대한용접·접합학회지, 2022)
  3. 신규 논문: V–Ti–N 미세합금 TMCP 강, 냉각 정지 온도 450–600 °C에 따른 미시구조와 기계적 성질 (steel research international, 2026-10-22 온라인)

용접-only Physical AI는 Research에 둔다.

슬라이드 2 · IACS CSR Pt1 Ch12 Sec1 [4]

공통 규칙은 숫자 대신 ’판 등급 한도’를 가리킨다

CSR (01 JAN 2024판) Pt1 Ch12 Sec1 [4] Hot Forming 원문 요지:

  • 4.1.1 상·하 임계온도(A3–A1) 사이에서는 성형하지 않는다. 압연·제어압연·TMCP·노멀라이즈 강은 성형 온도가 650 °C를 넘으면 인장·충격 시험으로 성질 저하가 없음을 보여야 한다. QT 강은 템퍼링 온도보다 28 °C 이상 낮아야 한다
  • 단, [4.2.1]에 따른 선상·점가열 곡가공·변형교정은 이 시험이 면제된다
  • 4.1.2 TMCP 판을 그 밖의 조건으로 다시 가열(성형·응력제거)하면, 대표 소재로 한 절차시험으로 기계적 성질을 입증해야 한다
  • 4.2.1 선상·점가열은 승인된 절차로 하고, 표면 가열온도는 해당 판 등급의 최대 허용 한도를 넘지 않게 관리한다

https://iacs.org.uk/resolutions/common-structural-rules/csr-for-bulk-carriers-and-oil-tankers

읽는 법(분석): CSR은 온도 숫자를 직접 두지 않고 ’판 등급별 한도’와 ’승인 절차’로 넘긴다. 그 숫자 칸이 10-19의 Rec.47 Table 6.5다.

슬라이드 3 · 선상가열 실험 조건

900 °C × 3회, 공랭 vs 수랭

Jeong, Hong, Seo, Choi (현대제철 R&D센터), Journal of Welding and Joining 40(4), 2022.

원문 조건:

  • 소재: 두께 12 mm, 320 MPa급 저온용(−55 °C 이하) 선체판. C 0.02–0.12, Si 0.1–0.5, Mn 0.9–1.6 wt%, 기타 Al·Nb·Ti·N
  • LPG 토치로 압연 방향과 나란히 최고 목표온도 900 °C, 3회 가열
  • 이송 속도 0.8 mm/s, 표면 1 mm 아래 열전대로 온도 이력 측정
  • 최고온도 → 500 °C 평균 냉각속도: 공랭 2.4 °C/s, 수랭 10.1 °C/s

https://www.e-jwj.org/journal/view.php?doi=10.5781/jwj.2022.40.4.8

슬라이드 4 · 선상가열 결과

공랭은 입성장, 수랭은 미세화

원문 수치 (표면 1 mm 아래 가열선):

시편 평균 입도 항복강도 인장강도 파단 위치
원판 13.9 µm 403 MPa 496 MPa 모재
900 °C × 3, 공랭 21.8 µm 376 MPa 485 MPa 가열부
900 °C × 3, 수랭 9.0 µm 404 MPa 495 MPa 모재
  • 저자 해석: 900 °C가 오스테나이트 변태 온도를 넘어 가열 중 재결정·입성장이 일어났고, 최종 미시구조는 냉각속도가 정했다. 공랭은 입성장과 펄라이트 층간 간격 증가로 가열부 강도가 낮아졌다 (Hall–Petch)
  • 모든 시편이 선급 기준(항복 315 MPa 이상, 인장 440–590 MPa, −60 °C 충격)을 충족했다
  • 석출물(Nb·Ti) 분석은 없다

슬라이드 5 · 신규: TMCP 냉각 정지 온도

냉각을 어디서 멈추느냐가 출발 미시구조를 바꾼다

Hu, Luo, Wang, Wang (요녕공대 · 연산대), steel research international, 2026-10-22 온라인. Gleeble-3500으로 V–Ti–N 미세합금 대입열 내후성 강의 TMCP 냉각 정지 온도 450/500/550/600 °C를 비교했다.

원문 초록:

  • 냉각 정지 온도가 높을수록 다각형 페라이트(PF) 증가, 입상 베이나이트 페라이트 크게 감소, 침상 페라이트는 약간 증가
  • M/A(마르텐사이트–오스테나이트) 면적분율과 크기 증가, 전위밀도 감소, 미시구조 조대화
  • 강도와 저온 충격인성은 떨어진다. 대신 PF 증가와 M/A 조대화로 가공경화 능력이 커져 인장강도 감소가 완만하고, 항복비는 낮아지고 연신율은 올라간다
  • 저자 결론: 냉각 정지 온도 500–550 °C에서 강도·연성·인성·항복비 균형이 가장 좋았다

https://doi.org/10.1002/srin.70768 (유료, 초록만 인용). 선체판이 아니라 교량·풍력용 계열 내후성 강이다.

슬라이드 6 · 세 자료를 겹쳐 읽기

강종 칸만으로는 부족하다 (분석)

  • 냉각 방식이 강도의 방향을 바꾼다: 같은 900 °C × 3회라도 공랭은 항복 −27 MPa(403 → 376), 수랭은 원판 수준 유지. 10-19 Rec.47 표가 냉각 방식으로 칸을 나눈 이유와 맞는다
  • CSR의 650 °C 선은 시험 면제 조건과 묶여 있다: 선상가열은 승인 절차 + 등급 한도를 지키면 시험이 면제된다. 그래서 절차서 안의 온도·냉각 기록이 품질 증거가 된다
  • 출발 미시구조는 판마다 다르다: 제철소 냉각 정지 온도만 바뀌어도 PF·베이나이트·M/A·전위밀도가 달라진다. 10-19의 ’혼립 태그’에 이어 ’TMCP 냉각 이력 태그’가 필요해 보인다
  • 아직 빈칸: 선상가열 온도대에서 이런 출발 미시구조 차이가 결과를 얼마나 바꾸는지 직접 본 공개 실험은 찾지 못했다

슬라이드 7 · 제어로 올릴 후보

가열계획 AI에 붙일 입력 3개

10-19의 ‘선급 칸(공정·등급·Ceq·냉각 방식) + Ceq 밀시트 계산 + 혼립 관찰 태그’ 위에:

  1. 냉각 방식을 1급 입력으로: 가열선마다 공랭/수랭/공랭 후 수랭과 최고온도 → 500 °C 냉각속도를 기록한다. 공랭이면 가열부 연화 위험 플래그를 단다 (JWJ 2022 방향성만, 수치 이식은 금지)
  2. 절차서 증빙 로그: CSR [4.2.1]의 ‘승인 절차 + 등급 한도’ 준수를 가열선별 최고온도·횟수·냉각 로그로 남겨 시험 면제 근거를 자동으로 만든다
  3. 출발 미시구조 태그 확장: 밀시트·제철소 공개 정보로 TMCP 냉각 이력(가속냉각 여부, 공개되면 냉각 정지 온도)을 태그로 받는다. 효과가 공개 실험으로 확인되기 전까지는 관찰 태그로만 둔다

다음 조사: 선상가열 온도대의 Nb·Ti 석출물 변화 직접 관찰, 두꺼운 판의 두께 방향 입도 분포, KR·DNV·ABS 자체 규칙의 가열 온도 수치 원문.

슬라이드 8 · 출처

공개 출처 (본문 인용)

  1. IACS Common Structural Rules for Bulk Carriers and Oil Tankers, Pt1 Ch12 Sec1 [4] Hot Forming (01 JAN 2024판 문구 확인): https://iacs.org.uk/resolutions/common-structural-rules/csr-for-bulk-carriers-and-oil-tankers
  2. 같은 조항 웹 열람본 (CSR January 2019): https://imorules.com/GUID-53AE91C6-F788-4F56-82BD-AFA4223CD068.html
  3. Jeong S., Hong S., Seo J., Choi W., Effect of Line-Heating on the Microstructural and Mechanical Characteristics of 320-MPa-Grade High-Strength Hull Plates, J. Weld. Join. 40(4), 2022: https://www.e-jwj.org/journal/view.php?doi=10.5781/jwj.2022.40.4.8
  4. Hu B., Luo W., Wang Q., Wang Q., Regulation of Finishing Cooling Temperatures on Microstructure and Comprehensive Mechanical Properties of Microalloyed Weathering Steel in Thermo-Mechanical Control Process, steel research international, 2026: https://doi.org/10.1002/srin.70768
  5. 직전: https://blog.coreon.build/blog/line-heating-class-limits-nbti-mixed-grain-2026-10-19/

추정·미공개 야드 수치는 넣지 않음. 용접-only Physical AI는 Research에 유지.