고강도 철강 및 이의 제조방법
본 발명은 고강도 철강 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 철근 콘크리트(Reinforced Concrete, RC) 건축 구조는 값싸고 압축내력이 강한 콘크리트와, 값은 비싸지만 인장내력이 탁월한 철근을 배근하여 합성내력을 발휘하게 하는 건축 구조를 말한다. 다만, 철근 콘크리트 건축 구조는 콘크리트를 담아 주는 거푸집과 동바리의 제작, 탈형 비용이 소요되어 공사 비용이 증가하게 되며, 또한 콘크리트의 표준양생기간이 28일이므로 공사 기간을 단축키는 데 많은 어려움이 있다. 이와 같은 철근 콘크리트 건축 구조의 문제점을 개선하기 위하여, 선조립 철골 철근 콘크리트(Pre-fabricated Steel Reinforced Concrete, PSRC)와 같은 건축 구조가 개발되었다 선조립 철골 철근 콘크리트는 한국공개특허 제10-2018-0046094호에 도시되어 있는 바와 같이, 선조립 철근 콘크리트((Pre-fabricate Reinforced Concrete, PRC) 기둥에 ㄱ자 형강, 일명 등변 앵글(Equal Angle)을 적용하는 방식으로 공사 기간을 획기적으로 단축시키고, 공사 비용을 크게 줄일 수 있는 장점을 가진다. 종래에는 항복강도 350MPa급의 앵글을 사용하여 합성기둥을 제조하였으며, 이와 같은 항복강도 350MPa급의 강재는 고용강화(Mn첨가 등) 및 석출 강화(V, Nb 첨가 등)를 활용하여 화학성분을 설계하고, 일반 압연을 수행하는 방식으로 제조하였다. 그리고 현재까지 일반 압연 방식으로 항복강도 420MPa급의 고강도 강재를 제조하기 위해서는 합금성분을 추가로 첨가해 주는 방법이 유일하다. 하지만, KS D 3866규격에 탄소당량 및 탄소균열 감수성이 제한됨으로써, 합금성분만을 활용하는 방식으로는 강재의 강도 상승 범위가 제한된다는 문젝 있다. 이와 같이 선조립 철골 철근 콘크리트 건축 구조에 적용되는 ㄱ자 형강은 그 특성 상 우수한 항복강도와 충격인성을 만족시켜야 하며, 따라서 이와 같은 건축재료에 적용하기 위한 고강도 철강을 제조하는 방안이 요구되고 있는 상황이다. 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 철골 철근 콘크리트 건축 구조에 적용될 수 있도록 우수한 항복강도와 충격인성을 만족시키는 고강도 철강을 제공하기 위한 목적을 가진다. 본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 고강도 철강은 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가되어 결합 석출물을 형성하며, 항복강도 420MPa 이상, 항복비 0.85 이하 및 -5 ℃에서 충격 인성이 47J 이상을 갖는다. 여기서 본 발명은 170ppm~190ppm의 질소가 첨가되는 것으로 할 수 있다. 또한 상기 기타 합금원소는, 알루미늄(Al) 0.015~0.055wt%를 포함할 수 있다. 더불어 본 발명은 탄소당량이 0.38~0.45%로 형성될 수 있다. 그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고강도 철강 제조방법은, 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가되어 결합 석출물을 형성하는 강재를 재가열 하는 재가열 단계, 상기 강재를 압연하는 열간압연단계 및 상기 열간압연단계에 의해 압연된 강재를 냉각시키는 냉각단계를 포함하여, 항복강도 420MPa 이상, 항복비 0.85 이하 및 -5 ℃에서 충격 인성이 47J 이상을 가지는 철강을 제조한다. 이때 상기 강재에는 170ppm~190ppm의 질소가 첨가될 수 있다. 그리고 상기 기타 합금원소는, 알루미늄(Al) 0.015~0.055wt%를 포함할 수 있다. 또한 상기 재가열단계는 재가열온도가 1150~1300℃ 범위로 제어될 수 있다. 더불어 상기 열간압연단계는, 시작온도가 1000℃~1100℃, 종료온도가 890~930℃ 범위에서 제어될 수 있다. 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고강도 철강 및 이의 제조방법은, 질소 첨가 합금 설계를 통해 석출강화 효과를 극대화시키고, 이에 따라 제조된 철강이 420MPa 이상의 항복강도, 0.85 이하의 항복비 및 -5℃에서 47J 이상의 충격인성을 확보하여 우수한 내진성을 가지도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 선조립 철골 철근 콘크리트 건축 구조에 적용되는 ㄱ자 형강과 같은 건축재료로서 적합하게 활용이 가능하다는 장점을 가진다. 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 철강 제조방법의 각 과정을 나타낸 도면;
도 2는 질소 첨가 함량에 따른 석출물 변화를 나타낸 사진;
도 3는 질소 첨가 함량에 따른 석출물 변화를 나타낸 그래프; 및
도 4는 질소 첨가 함량에 따른 석출물 분율을 나타낸 그래프이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다. 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 철강의 조성 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 철강은 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0~0.02wt%, 황(S) 0~0.07wt%, 바나듐 0.06~0.1wt%를 포함하며, 이와 더불어 나머지 질량%를 구성하는 철(Fe), 기타 합금원소 및 기타 불순물로 조성된다. 그리고 본 실시예에 따른 고강도 철강은, 탄소당량이 0.38~0.45%로 형성될 수 있다. 이와 같은 조성의 고강도 철강은 재가열 및 열간압연 과정을 거친 후 냉각됨에 따라, 420MPa 이상의 항복강도, 0.85 이하의 항복비 및 -5℃에서 47J 이상의 충격인성을 가지게 된다. 더욱 바람직하게는 인장강도 600MPa 이상, 항복강도 470MPa 이상, 연신율 22% 이상, 항복비 0.81 이하, -5℃ 충격인성 115J 이상일 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 철강에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명하도록 한다. 탄소(C): 0.12~0.14wt% 탄소(C)는 강의 강도를 높이는데 가장 효과적이며 중요한 원소이며 오스테나이트에 고용되어 담금질시 마르텐사이트조직을 형성시키게 된다. 이와 같은 탄소량의 증가는 담금질 경도를 향상시키나, 담금질 시 변형이나 강재의 연신율 및 저온인성의 저하를 유발할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 탄소의 함량을 0.12~0.14wt%로 제어할 수 있다. 규소(Si): 0.1~0.55wt% 규소(Si)는 강력한 탈산제로써 용강의 청정도 향상에 도움을 주며, 페라이트 안정화 원소이며 고용강화 원소로 작용되어 강재의 강도 향상에 사용된다. 이에 따라 본 실시예에서는 규소의 함량을 0.1~0.55wt% 범위로 제어할 수 있다. 망간(Mn): 1.0~1.65wt% 망간(Mn)은 일반적으로 강 중에는 보통 0.35~1.0wt%가 함유되어 있다. 이와 같은 망간은 강의 내산성과 내산화성을 저해하지만, 펄라이트가 미세해지고 페라이트를 고용강화시킴으로써 항복강도를 향상시키고, 담금질 시 경화 깊이를 증가시킨다. 또한 오스테나이트 안정화 원소로 1.4~2.0wt%까지 첨가 시 침상페라이트 및 베이나이트 형성에 유리하다. 또한 강에 점성을 부여하기 때문에 1.0~1.5wt%의 망간이 첨가된 강을 강인강(强靭鋼)이라고 부른다. 본 실시예에서는 망간의 함량을 1.0~1.65wt% 범위로 첨가하여 강도 향상에 유리한 미세조직 형성을 제어할 수 있다. 인(P): 0.02wt% 이하 인(P)은 강 중에 균일하게 분포되어 있으면 별다른 문제가 되지 않으나, 일반적으로 인화철(Fe3P)의 해로운 화합물을 형성할 수 있다, 이와 같은 인화철은 극히 취약하고 편석되어 있어 풀림처리를 해도 균질화되지 않고, 단조, 압연 등 가공 시 길게 늘어난다. 또한 충격저항을 저하시키고 뜨임취성을 촉진하나, 쾌삭강에서는 피삭성을 개선시킬 수 있다. 다만, 인은 일반적으로 강에 해로운 원소이므로 인의 함량을 0.02wt%이하로 제어할 수 있다. 황(S) 0.007wt% 이하 황(S)은 망간(Mn), 아연(Zn), 타이타늄(Ti), 몰디브데넘(Mo) 등과 결합하여 강의 피삭성을 개선시키며, 망간과 결합하여 황화망간(MnS) 개재물을 형성한다. 강 중에 망간의 양이 충분하지 못할 경우, 황은 철(Fe)과 결합하여 황화철(FeS)을 형성한다. 이와 같은 황화철은 매우 취약하고 용융점이 낮기 때문에 열간 및 냉간가공시에 균열을 일으킬 수 있다. 본 실시예에서는 연신율 향상을 위해 황의 함량을 0.007wt%이하로 제어할 수 있따. 바나듐(V): 0.06~0.1wt% 바나듐(V)은 저온에서 탄소(C)와 탄화물을 형성하여 강도를 향상시키며, 소량의 첨가로 탄화물이나 질화물의 결정립 미세화에 기여하여 인성을 향상시킬 수 있다. 즉, 바나듐은 후술하는 질소(N)와 함께 석출 강화 효과가 증대되게 할 수 있다. 이를 위해 본 실시예에서는 바나듐의 함량을 0.06~0.1wt%로 제어할 수 있으며, 바람직하게는0.078 wt%~0.097wt%로 제어할 수 있다. 기타 합금원소 및 기타 불순물 본 실시예의 고강도 철강은 상술한 각 성분 외에 나머지 질량%를 구성하는 철(Fe), 기타 합금원소 및 기타 불순물로 조성된다. 여기서 기타 합금원소는, 알루미늄(Al) 0.015~0.055wt%를 포함할 수 있다. 알루미늄(Al)은 탈산 작용을 갖는 원소이다. 또한 알루미늄은 질소(N)와 결합하여 질화알루미늄(AlN)을 형성하고, 그 피닝 효과에 의해 열간 압연 시 오스테나이트 입자를 미세화하는 작용을 갖는 원소이다. 이를 고려하여 본 실시예에서 알루미늄의 함량을 0.015~0.055wt%로 제어할 수 있다. 질소(N): 160~190ppm 질소(N)는 강중의 V, N, Al, Ti 등과 결합하여 MC, MN, M(C,N) 형태의 석출물을 형성함으로써 강의 강도를 향상시킨다. 일반적인 강재는 용강 제조중에 질소가 40~110ppm 수준으로 포함되나, 본 발명에서는 바나듐(V)을 첨가한 강재에 질소의 함량을 추가함으로써 석출 강화 효과가 보다 증대되도록 하였다. 즉 본 실시예의 경우 일반적인 수준 이상의 질소 첨가를 통하여 석출 구동력을 증가시킴으로써, 석출물 분율을 증가시키고, 석출물 미세분산도를 증대시켜 강의 강도를 확보할 수 있다. 특히 질소는 질화물을 형성하여 오스테나이트 결정입도를 세립화하고, 강재의 강도 및 저온인성을 향상시킬 수 있으며, 강재의 냉간 성형성을 향상시키면서도 냉간인발 이후의 강도를 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이를 고려하여 질소는 160~190ppm가 첨가되도록 제어하였으며, 바람직하게는 170ppm~190ppm가 첨가될 수 있다. 철강의 제조방법 본 발명의 일 실시예에 의한 철근의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 재가열단계, 열간압연단계 및 냉각단계를 포함할 수 있다. 재가열단계는, 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가된 강재를 재가열하는 단계이다. 여기서 기타 합금원소는, 알루미늄(Al) 0.015~0.055wt%를 포함할 수 있다. 그리고 탄소당량은 0.38~0.45%로 형성될 수 있다. 이때 본 발명에 의해 제조될 철강이 420MPa 이상의 항복강도를 확보하기 위해서는 160~190ppm, 바람직하게는 170~190ppm로 질소 함량이 제어될 필요가 있다. 하지만, 이와 같은 질소의 첨가는 석출물 분율증대로 인하여 충격인성이 저하될 수 있다는 문제가 있다. 도 2는, 질소 첨가 함량에 따른 석출물 변화를 나타낸 사진이다. 도 2의 (A)는 0.097wt%의 바나듐 함량을 가지는 강재에 95ppm의 질소를 첨가한 경우이며, 도 2의 (B)는 0.097wt%의 바나듐 함량을 가지는 강재에 159ppm의 질소를 첨가한 경우이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 질소의 첨가량이 증가한 경우 석출불의 평균 사이즈는 감소하며, 총 석출물의 개수가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 도 3은 질소 첨가 함량에 따른 석출물 변화를 나타낸 그래프이며, 도 4는 질소 첨가 함량에 따른 석출물 분율을 나타낸 그래프이다. 도 3의 (A)는 0.094wt%의 바나듐 함량을 가지는 강재에 95ppm의 질소를 첨가한 경우이며, 도 3의 (B)는 0.094wt%의 바나듐 함량을 가지는 강재에 159ppm의 질소를 첨가한 경우이다. 그리고 도 4는 도 3의 (A), (B) 각 경우에 있어서 석출물 분율을 나타낸다. 도 3의 (A) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 95ppm의 질소를 첨가한 경우에는 석출물의 평균 사이즈는 4.5nm, 총 석출물 수는 163개로 나타났으며, 석출물 분율은 1.45%로 확인된다. 여기서 분율이란 일정한 면적 내에서 석출물이 차지하는 비율을 의미할 수 있다. 또한 도 3의 (B) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 159ppm의 질소를 첨가한 경우에는 석출물의 평균 사이즈는 1.0nm, 총 석출물 수는 812개로 나타났으며, 석출물 분율은 2.96%로 확인된다. 즉 질소의 첨가량이 증가할 경우에는 석출물의 평균 사이즈는 감소하고, 총 석출물의 개수가 증가하여 석출물 분율이 증가하게 되며, 석출물의 분산정도를 나타내는 미세분산도가 증대됨으로써 강도가 우수해진다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 질소의 첨가로 인하여 강재의 충격인성이 저하될 수 있는데, 이는 아래에서 설명하는 압연 온도범위를 제어함으로써 보완할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 철강 제조방법에서는, 질소 첨가 합금설계를 통해 석출강화 효과를 극대화시키면서도, 항복강도 420MPa의 고강도를 가지고, 항복비를 확보할 수 있도록 압연 시 온도를 제어하게 된다. 이는 압연 조건에 따라서 결정립도의 크기가 변하게되며, 이러한 결정립도는 충격인성과 항복강도 및 항복비에 영향을 크게 미치기 때문이다. 본 실시예의 재가열 단계에서는, 재가열온도가 1150~1300℃ 범위로 제어될 수 있으며, 시작온도가 1000~1100℃ 종료온도는 890~930℃ 범위에서 제어될 수 있다. 압연종료온도가 950℃ 이상에서 마무리될 경우 결정립 성장에 의해 요구하는 충격인성을 확보하기 어렵고, 항복강도의 증가 효과도 부족하게 된다. 또한 압연종료온도가 860℃ 이하에서 마무리될 경우 결정립 미세화를 통하여 충격인성 및 항복강도는 향상되나, 요구하는 항복비를 초과하게 된다. 따라서 본 실시예에서는 압연종료온도를 890~930℃ 범위에서 제어하였으며, 이를 통해, 충격인성과 항복비를 확보할 수 있다. 냉각단계는 열간압연단계에 의해 압연된 강재를 냉각시키는 단계로서, 수냉 설비를 적용하여 이루어질 수 있다. 예컨대 냉각단계에서 적용되는 수냉설비로는 템프코어(Temp Core)가 적용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이처럼 상기 강재를 재가열, 열간압연 및 냉각하여 제조한 철강은 항복강도 420MPa 이상, 항복비 0.85 이하 및 -5 ℃에서 충격 인성이 47J 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 인장강도 600MPa 이상, 항복강도 470MPa 이상, 연신율 22% 이상, 항복비 0.81 이하, -5℃ 충격인성 115J 이상일 수 있다. 실험예 이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. (TS: 인장강도(단위: MPa) , YS: 항복강도(MPa), EL: 연신율(%), YR: 항복비) 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고강도 철강은 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가된다. 그리고 탄소당량은 0.38~0.45%로 형성된다. 그리고 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고강도 철근의 제조방법은 열간압연단계에서 재가열온도가 1150~1300℃, 압연시작온도가 1000~1100℃ 범위로 제어되었으며, 압연종료온도는 890~930℃ 범위에서 제어되었다. 또한 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 철강의 특성 목표치는 420MPa 이상의 항복강도, 0.85 이하의 항복비 및 -5℃에서 47J 이상의 충격인성을 가지는 것이다. 표 3에 나타난 바와 같이, 비교재1~비교재4의 경우 질소의 함량이 부족하거나, 압연종료온도가 890~930℃보다 높게 설정되거나, 또는 양측의 조건이 동시에 적용되었다. 그리고 실시예1, 실시예 2의 경우 질소의 함량이 충분하게 적용되었으며, 압연종료온도는 890~930℃ 범위에서 설정되었다. 결과적으로, 비교재1~비교재4의 경우 인장강도, 항복강도, 연신율, 항복비, 충격인성 중 어느 하나의 특성이 목표치에 미달되는 것을 확인할 수 있으며, 실시예1, 실시예 2의 경우 모든 특성이 목표치를 초과한 것을 확인할 수 있다. 이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다. 본 발명에 따른 고강도 철강은, 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가되어 결합 석출물을 형성하며, 항복강도 420MPa 이상, 항복비 0.85 이하 및 -5 ℃에서 충격 인성이 47J 이상이다. 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가되어 결합 석출물을 형성하며,항복강도 420MPa 이상, 항복비 0.85 이하 및 -5 ℃에서 충격 인성이 47J 이상인,고강도 철강. 제1항에 있어서,상기 질소(N)는 170ppm~190ppm가 첨가되는,고강도 철강. 제1항에 있어서,상기 기타 합금원소는,알루미늄(Al) 0.015~0.055wt%를 포함하는,고강도 철강. 제1항에 있어서,탄소당량이 0.38~0.45%로 형성되는,고강도 철강. 탄소(C) 0.12~0.14wt%, 규소(Si) 0.1~0.55wt%, 망간(Mn) 1.0~1.65wt%, 인(P) 0.02wt% 이하, 황(S) 0.007wt% 이하, 바나듐 0.06~0.1wt%, 나머지 철(Fe)과 기타 합금원소 및 기타 불순물을 포함하고, 질소(N)가 160ppm~190ppm 첨가되어 결합 석출물을 형성하는 강재를 재가열하는 재가열단계;상기 강재를 압연하는 열간압연단계; 및상기 열간압연단계에 의해 압연된 강재를 냉각시키는 냉각단계;를 포함하여,항복강도 420MPa 이상, 항복비 0.85 이하 및 -5 ℃에서 충격 인성이 47J 이상을 가지는 철강을 제조하는,고강도 철강 제조방법. 제5항에 있어서,상기 강재에는 170ppm~190ppm의 질소가 첨가되는,고강도 철강 제조방법. 제5항에 있어서,상기 기타 합금원소는,알루미늄(Al) 0.015~0.055wt%를 포함하는,고강도 철강 제조방법. 제5항에 있어서,상기 재가열단계는,재가열온도가 1150~1300℃ 범위로 제어되는,고강도 철강 제조방법. 제5항에 있어서,상기 열간압연단계는,시작온도가 1000~1100℃, 종료온도가 890~930℃ 범위에서 제어되는,고강도 철강 제조방법.성분(wt%) C Si Mn P S Al V N(ppm) Ceq 실시예 0.12~0.14 0.10~0.55 1.00~1.65 ≤0.020 ≤0.007 0.015~0.055 0.060~0.100 160~190 0.38~0.45 공정 재가열온도(℃) 압연온도(℃) 압연시작온도 압연종료온도 본발명 1,150~1,300 1,000~1,100 890~930 구분 주요성분 압연조건(℃) 인장물성(MPa, %) 충격인성(J) V(wt%) N(ppm) 압연종료온도 TS YS EL YR -5℃(Flange) 목표 520/640 ≥420 ≥19 ≤0.85 ≥47 비교재1 0.040 95 980 593 397(미달) 24 0.67 89 비교재2 0.090 95 980 548 408(미달) 28 0.74 185 비교재3 0.094 159 989 644 477 19 0.74 32(미달) 비교재4 0.055 88 855 552 474 20 0.86(미달) 119 실시예1 0.097 163 923 607 476 22 0.78 115 실시예2 0.078 178 898 631 513 23 0.81 155