KR100268852B1 - 구상화 열처리성이 우수한 냉간압조용 선재의 제조방법 - Google Patents

구상화 열처리성이 우수한 냉간압조용 선재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신선 및 열처리공정을 거친후 냉간압조 또는 절삭가공 제품을 만드는 소재로 사용되는 열간압연한 5.5 ∼ 42mm Ψ 치수의 구상화 열처리성이 우수한 냉간압조용 선재의 제조 방법에 대한 것이다.
본 발명의 구상화 열처리성이 우수한 냉간압조용 선재의 제조 방법은, 중량 % 로, C:0.25∼0.60%, Si:0.10∼0.35%, Mn:0.30∼2.0%, P:0.030 % 이하, S:0.030% 이하, Cr:1.5% 이하, Mo:0.5% 이하, Cu:0.10% 이하, Al:0.005 ∼ 0.070 %, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 강을, 선재 압연전 가열로에서 1100∼1300℃로 가열하고, 선재압연중 소재 표면 온도를 950℃ 이상으로 유지하여 오스테나이트 입자를 ASTM No.8 이하로 최대한 조대화시키고, 선재 압연된 강을 냉각 개시 온도 880 - 1000℃ 로 선택하여 냉각시 630 - 1000℃ 온도 영역에서는 10 - 25℃/초 의 냉각 속도로 냉각하고 630 - 500℃ 온도 영역에서는 5 - 15℃/초의 속도로 냉각하여 냉각된 선재의 페라이트 분율을 12 % 이하로 제어하여 구상화 열처리후 구상화율이 88 % 이상이며 구상화 세멘타이트 입자가 균일하게 분포하도록 한 것을 기술 요지로 한다.

Description

구상화 열처리성이 우수한 냉각압조용 선재의 제조방법
본 발명은 신선 및 열처리공정을 거친후 냉각압조 또는 절삭가공 제품을 만드는 소재로 사용되는 열간압연한 5.5 ∼42mm Ψ치수의 구상화 열처리성이 우수한 냉간압조용 선재의 제조 방법에 대한 것이다.
선재의 열간압연 제조 공정은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 가열로와, 선재 압연과정을 거친후, 권취기에서 선재의 냉각이 개시되어 선재를 냉각하는 과정을 통해 제조하는데, 그 제조 기술에 대해서는 종래 여러 방법이 알려져 있으며, 일반적으로 C:0.025 - 0.050%, Si:0.010 - 0.035%, Mn:0.30 - 2.0% 를 포함하여 이루어지는 열간압연한 강을 냉간압연하여 제조한였다.
그런, 일반적으로 5.5 ∼ 42 mm Ψ 치수로 생산되는 열간압연한 실리콘 킬드강(C:0.025 - 0.050%, Si:0.010 - 0.035%, Mn:0.30 - 2.0 %)은, 인성이 저하하고, 구상화 열처리성이 떨어지는 문제가 있는등, 종래 실리콘 킬드강의 선재 제조 방법의 경우 열간압연후 코일상태의 선재 냉각시 소입 열처리성을 확보하기 위하여 즉, 최대한 조대한 조직 확보가 요구되므로 극서냉을 적용하며, 종래강에서 느린냉각 적용시 열간압연후 선재코일 냉각 과정에서 페라이트 핵생성과 성장이 용이하게 이루어지므로 페라이트 분율(점유비)이 높아져 구상화 열처리시 균일한 구상화 조직을 확보하기가 어렵다.
따라서, 본 발명은, 강의 제강 과정에서 적절한 강의 화학성분을 선택하고 빌레트(Billet)를 선재로 열간압연 및 냉각하는 과정에서 철강의 금속조직을 적절히 제어함으로써 구상화 열처리성이 우수한 열간압연한 냉각압조용 선재를 제조하는 방법을 제공하는데 그목적이 있다.
제1도는 종래의 선재 열간압연 제조공정을 개략적으로 도시한 도면,
제2도는 본 발명에 따른 냉각압조용 선재의 제조 공정으로 도시한 도면,
제3a,b도는 열간압연한 선재 조직의 현미경 사진으로 (a)는 발명강, (b)는 비교강의 사진이며,
제4a,b도는 구상화 열처리후의 선재의 현미경 조직을 나타내는 사진으로 (a)는 발명강. (b)는 비교강의 사진이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본발명에서는, 중량 % 로, C:0.25∼0.60%, Si:0.10∼0.35%, Mn:0.30∼2.0%, P:0.030 % 이하, S:0.030% 이하, Cr:1.5% 이하, Mo:0.5% 이하, Cu:0.10% 이하, Al:0.005 ∼ 0.070 %, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 강을, 선재 압연전 가열로에서 1100 ∼ 1300℃로 가열하고, 선재압연중 소재 표면 온도를 950℃ 이상으로 유지하여 오스테나이트 입자를 ASTM No.8 이하로 최대한 조대화시키고, 선재 압연된 강을 냉각 개시 온도 880 - 1000℃ 로 선택하여 냉각시 630 - 1000℃ 온도 영역에서는 10 - 25 ℃/초 의 냉각 속도로 냉각하고 630 - 500℃ 온도 영역에서는 5 - 15℃/초의 속도로 냉각하여 냉각된 선재의 페라이트 분율을 12 % 이하로 제어하여 구상화 열처리후 구상화율이 88 % 이상이며 구상화 세멘타이트 입자가 균일하게 분포하도록 한 것을 특징으로 하는 구상화 열처리성이 우수한 냉간 압조용 선재의 제조 방법을 제공한다.
이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 2 에는 냉간압조용 선재의 신선, 열처리 가공 공정이 개략적으로 도시되고 있는데, 선재로 제조한후 저온 소둔하고, 이어서 산세 및 신선과정을 거쳐 구상화 소둔하고 재차 산세하며, 스킨패스(Skin Pass)밀을 통해 제조하는 과정으로 이루어지고 있다.
우선, 본발명에 있어서 첨가원소의 성분범위, 강의 가열온도 및 압연온도, 냉각조건에 있어서의 수치 한정 등의 한정 이유에 대하여 이하에서 설명한다.
열간압연 과정중 가열로에서 빌레트 가열온도를 1100 ∼ 1300℃로 제어하여 가열된 강의 오스테나이트 입자를 조대화시켜 최종 선재 냉각시 냉각조직의 입자 미세화 영역을 최소화 하였다.
또한, 선재압연중 압연되는 소재의 온도는 950℃ 이상 유지하여 압연중 강빌레트(Billet)의 재결정과 오스테나이트 입자를 조대화시켜 선재 냉각시 선재의 냉각조직 입자를 미세화시키는 영향을 최소화 시켰다.
압연후 선재 냉각시 냉각개시온도(권취온도)는 880℃ ∼ 1000℃ 범위로 유지하고, 선재 냉각시 퍼얼라이트 변태전 온도영역(630℃∼1000℃)은 15∼25℃/초의 냉각속도를 냉각하고, 퍼얼라이트의 온도 영역(630℃∼550℃)에서는 강의 변태 온도 구역은 5∼15℃/초의 냉각속도로 냉각하였는데, 이러한 냉각 속도의 수치 한정 이유는 다음과 같다.
선재 냉각 개시 온도를 880∼1000℃범위로 유지하여 고온에서 오스테나이트입자의 성장을 용이하게 한다. 이는 오스테나이트 입자 조대화로 선재 냉각중 페라이트의 핵생성 자리수를 최소화시켜 주는 역할을 한다.
또한, 강의 퍼얼라이트 변태 온도 이상 온도 영역(630℃∼1000℃)즉, 페라이트가 성장하는 온도영역에서는 15∼25℃/초의 냉각속도 범위로 급냉하고, 500℃∼630℃ 의 퍼얼라이트 변태온도 영역에서 구상화가 용이한 미세 퍼얼라이트 조직을 확보하기 위해서 5∼15℃/초의 냉각속도를 적용한다. 이 방법에 의하면, 긍국적으로 페라이트 분율을 최소화시키고 퍼얼라이트 분율의 최대화가 가능케하여 균일한 구상화 조직 즉, 구상화 입자의 균일한 분포를 가능하게 하여 우수한 구상화 열처리 조직을 얻을 수 있다.
이하에서는 냉각 속도 설정 사유를 설명한다.
냉각속도 설정 사유는 변태전 온도영역에서 25℃/초 이상으로 냉각시 후공정의 신선이 불가능한 베이나이트 또는 마르텐사이트 경조직이 발생하기 때문이며, 변태온도 영역에서 5℃/초 이하로 선재냉각시 퍼얼라이트 조직내 시멘타이트 두께가 과도하게 두꺼워져 구상화처리 시간 연장 및 구상화 입자 조대화를 초래하여 구상화 열처리성(조직)을 해치게 되며, 15℃/초 이상의 냉각 속도 이상에서는 앞에서 언급한 경조직이 발생하여 후 공정에서 신선가공이 불가능하게 되기 때문이다.
이하 실시예를 통하여 본발명을 보다 구체적으로 설명한다
[실시예]
하기 표 1과 같은 조성을 갖는 발명강과 비교강을 단면부 치수가 160 mm × 160mm 강편으로 제작한후 표 2와 같은 조건으로 강을 가열후 선재압연을 실시하였다. 표 3 에는 선재압연이 완료된 상태에서의 발명강과 비교강의 조직 및 기계적 성질을 나타내고 있는데, 도 3 (a),(b) 및 도 4 (a),(b)는 발명강과 비교강의 현미경 조직을 나타낸 사진이다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명강에 의하면, 페라이트 분율이 낮아 구상화열처리성이 개선됨을 알 수 있으며, 기계적 성질도 향상됨을 알 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 구상화 열처리성이 우수한 냉간 압조용 선재의 제조 방법에 의하면, 인성(냉간압조성)이 향상되며, 구상화 열처리성이 향상된 선재가 얻어지므로 제품의 품질의 향상을 도모할 수 있는등 유용한 효과가 얻어진다.

Claims (1)

  1. 중량비로 C:0.25∼0.60%, Si:0.10∼0.35%, Mn:0.30∼2.0%, P:0.030 % 이하, S:0.030% 이하, Cr:1.5% 이하, Mo:0.5% 이하, Cu:0.10% 이하, Al:0.005 ∼ 0.070 %, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 강을, 선재 압연전 가열로에서 1100 ∼ 1300℃로 가열하고, 선재압연중 소재 표면 온도를 950℃ 이상으로 유지하여 선재 냉각중 페라이트의 핵생성 자리수를 최소화하기 위해 오스테나이트 입자를 최대한 조대화시키고, 선재 압연된 강을 냉각 개시온도 880-1000℃로 선택하여 냉각시 630-1000℃온도영역에서 10-25℃/초의 냉각속도로 냉각하고, 630-500℃온도영역에서는 5-15℃/초의 냉각속도로 냉각하여 냉각된 선재의 구상화 시멘타이트 입자가 균일하게 분포되도록 한 것을 특징으로 하는 구상화 열처리성이 우수한 냉간압조용 선재의 제조방법.
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