KR100312438B1 - 패턴팅된강선의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카바이드와 페라이트 판 사이에 매우 미세한 층상 공간을 갖는 필수적으로 펄라이트(pearlite)인 미세구조를 가지며, 우수한 연성을 갖고, 인발된 후 높은 인장 강도를 나타낼 수 있는 패턴팅된 강선(patented steel wire)의 제조방법에 관한 것으로서, 본 방법은 하기의 단계들을 포함한다:

(1) 약 97.03 내지 약 98.925 중량%의 철, 약 0.72 내지 약 0.92 중량%의 탄소, 약 0.3 내지 약 0.8 중량%의 망간, 약 0.05 내지 약 0.4 중량%의 규소, 및 약 0.005 내지 약 0.85 중량%의, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 원소로 필수적으로 구성된 미세합금(microalloy)된 고탄소강으로 이루어지나, 단, 상기 미세합금된 고탄소강 중의 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈, 및 붕소의 총량이 약 0.7 내지 약 0.9 중량% 인 강선을 약 2초 이상동안 약 850 내지 약 1050 ℃의 온도 범위로 가열시키는 단계;

(2) 오스테나이트(austenite)에서 펄라이트로의 전이가 시작될 때까지 상기 강선을 1초당 100 ℃ 미만의 냉각 속도로 연속 냉각시키는 단계;

(3) 재휘현상으로 인한 상기 선 온도의 증가로 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 일어나도록 하는 단계;

(4) 상기 패턴팅된 강선을 주위온도로 냉각시키는 단계.

Description

[발명의 명칭]

패턴팅된 강선의 제조방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 패턴팅된 강선(patented steel wire)의 제조방법에 관한 것이다.

예를 들어, 타이어, 컨베이어 벨트, 동력 전달 벨트, 타이밍 벨트, 호스 등의 제품과 같은 고무 제품에 강철 강화요소를 합체시켜 이들 고무제품을 강화하는 것이 종종 바람직하다. 차량의 공기 타이어는 종종 황동으로 피복된 강 필라멘트로부터 제조한 코드를 사용하여 강화시킨다. 상기 타이어 코드는 종종 고탄소강 또는 황동 박막으로 피복된 고탄소강으로 구성된다. 상기 타이어 코드는 모노필라멘트일 수 있으나, 일반적으로 함께 꼬거나 또는 다발로 만들어지는 여러 개의 필라멘트로부터 제조된다. 몇몇 경우에 있어서는, 강화되는 타이어의 유형에 따라, 필라멘트의 가닥들이 또한 케이블로 묶여 타이어 코드를 형성한다.

강화요소용 필라멘트에 사용되는 강 합금은 높은 내피로도뿐만아니라 높은 강도 및 연성을 나타내는 것이 중요하다. 불행하게도, 이와 같은 필수 성질들의 필요 조합을 갖춘 많은 합금들은 실제 상업적인 공정으로는 가공될 수 없다. 상업적으로 중요하다고 판명된 합금들은 전형적으로 오스테나이트(austenite)에서 펄라이트(pearlite)로의 등온 전이를 거치게 되는, 패턴팅 공정을 필요로 한다. 미합중국 특허 제 5,167,727호는 약 540 내지 약 620 ℃의 온도범위에서 등온 조건 하에 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 수행되는 패턴팅 단계를 사용하여 강 필라멘트를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 일반적으로 상기 등온 전이는, 전이가 일어나는 동안 일정한 온도를 유지하기 위하여 유동상 또는 용융된 납 매질에서 수행된다. 그러나 이와 같은 등온 전이 단계를 이용하면 특별한 장치가 필요하고 패턴팅 과정에 대한 비용이 추가된다.

선을 인발하는데 필요한 우수한 연성을 유지시키면서 높은 인장강도를 달성시키기 위하여, 패턴팅된 강선 내의 카바이드와 페라이트 판 사이에 미세한 층상 공간이 필요하다. 이를 위해서, 등온 패턴팅 기법을 사용하여 획득할 수 있는 기계적 성질을 개선시키기 위해 소량의 다양한 합금용 금속을 상기 강에 가한다.

등온 패턴팅에 대한 대안으로는 연속 냉각 또는 "공기" 패턴팅이 있다. 이 방법에서는, 고탄소강선이 공기 또는 분해 암모니아와 같은 기타 기체중에서 냉각되는데, 이때 기체는 냉각속도를 조절하기 위해서 방치되거나 힘을 받을 수 있다. 일반적으로 이 방법은 등온 패턴팅으로 생성된 것보다 다소 거친 층상 구조를 갖는 미세구조를 생성한다. 그 결과, 선의 인장 강도는 등온 패턴팅으로 생성된 것보다 매우 낮으며, 이 선으로부터 인발되는 필라멘트는 더 낮은 인장 강도를 갖는다. 패턴팅 공정중에 연속 냉각을 이용하는데 있어서의 또 다른 단점은 선의 직경이 증가할수록 선의 냉각속도가 감소하고 미세구조는 더욱 거칠어진다는 것이다. 그 결과,허용가능한 성질을 갖는 보다 큰 직경의 선을 생성하는 것이 더욱 어려워진다.

본 발명은 우수한 연성을 갖고 높은 인장강도를 나타내도록 인발시킬 수 있는 패턴팅된 강선을 제조하는 기술을 개시한다. 상기 패턴팅된 강선은 타이어와 같은 고무 제품용 강화 선의 제조에 사용하기에 특히 적합하다. 본 방법을 이용함으로써, 패턴팅과정중에서 연속 냉각을 수행할 수 있는데, 얻어지는 특성들은 등온 전이의 조건 하에서만 일반적으로 얻을 수 있는 보다 대표적인 특성들이다.

뜻밖에도, 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이를 위한 연속 냉각 단계를 사용하는 패턴팅 과정에 의해 우수한 연성을 갖고 높은 인장강도를 나타내도록 인발시킬 수 있는 특정의 미세합금(microalloy)된 고탄소강선을 제조할 수 있음을 알았다. 이들 플레인 탄소강은 철 약 97.03 내지 약 98.925 중량%, 탄소 약 0.72 내지 약 0.92 중량%, 망간 약 0.3 내지 약 0.8 중량%, 규소 약 0.05 내지 약 0.4 중량%, 및 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 원소 약 0.005 내지 약 0.85 중량%로 이루어진다. 상기 미세합금된 고탄소강 중의 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소의 총량은 약 0.7 내지 0.9 중량%의 범위이다. 상기 합금을 사용하면, 등온 전이에 필요한 비싼 장치가 없어도 된다. 이것은,다시 말해서, 패턴팅과정을 단순화시키고 패턴팅 공정의 비용을 감소시킨다.

본 발명은 보다 구체적으로, 카바이드와 페라이트 판 사이에 매우 미세한 층상 공간을 갖고 있는 필수적으로 펄라이트인 미세구조를 갖고, 우수한 연성을 가지며, 높은 인장강도를 나타내도록 인발시킬 수 있는 패턴팅된 강선의 제조 방법을 기술하며, 본 방법은 하기의 단계들을 포함한다:

(1) 약 2초 이상동안 약 850 내지 약 1050 ℃의 온도범위로 강선을 가열하는 단계(이때, 상기 강선은 철 약 97.03 내지 약 98.925 중량%, 탄소 약 0.72 내지 약 0.92 중량%, 망간 약 0.3 내지 약 0.8 중량%, 규소 약 0.05 내지 약 0.4 중량%, 및 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 원소 약 0.005 내지 약 0.85 중량%로 필수적으로 구성되는 미세합금된 고탄소강으로 이루어지나, 단, 미세 합금된 고탄소강중의 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소의 총량은 약 0.7 내지 약 0.9 중량%의 범위이다);

(2) 오스테나이트에서 펄 라이트로의 전이가 시작될 때까지 100℃/초 미만의 냉각속도로 상기 강선을 연속 냉각시키는 단계;

(3) 재휘현상으로 인해 상기 선의 온도가 증가하면서 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 일어나게 하는 단계;

(4) 상기 패턴팅된 강선을 주위온도로 냉각시키는 단계

본 발명의 방법에서는 특정 플레인(plain) 탄소강 미세합금을 사용한다. 이들 미세합금된 고탄소강은 철 약 97.03 내지 약 98.925 중량%, 탄소 약 0.72 내지 약 0.92 중량%, 망간 약 0.3 내지 약 0.8 중량%, 규소 약 0.05 내지 약 0.4 중량%, 및 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 원소 약 0.005 내지 약 0.85 중량%로 필수적으로 구성되며, 이때 미세 합금된 고탄소강 중의 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소의 총량은 약 0.7 내지 약 0.9 중량%의 범위이다. 다시 말하면, 미세 합금 중의 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소의 총량은 전체 미세합금의 총 0.005 내지 0.85 중량%이고, 미세합금 중의 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소의 총량은 총 약 0.7 내지 0.9 중량%이다. 대부분의 경우에 있어서, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 단 하나의 원소만이 미세합금 중에 존재할 것이다.

일반적으로 이들 미세합금은 철 약 97.82 내지 약 98.64 중량%, 탄소 약 0.76 내지 약 0.88 중량%, 망간 약 0.40 내지 약 0.60 중량%, 규소 약 0.15 내지 약 0.30 중량%, 및 크롬, 바나듐 및 니켈로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 원소 약 0.05 내지 약 0.4 중량%로 필수적으로 구성되는 것이 바람직하다. 미세합금에 붕소가 사용되는 경우, 상기 미세합금은 철 약 98.12 내지 약 98.68 중량%, 탄소 약 0.76 내지 약 0.88 중량%, 망간 약 0.40 내지 약 0.60 중량%, 규소 약 0.15 내지 약 0.30 중량% 및 붕소 약 0.01 내지 약 0.1 중량%로 필수적으로 구성되는 것이 바람직하다.

고탄소강 미세합금은 철 약 98.05 내지 약 98.45 중량%, 탄소 약 0.8 내지 약 0.85 중량%, 망간 약 0.45 내지 약 0.55 중량%, 규소 약 0.2 내지 약 0.25 중량%, 및 크롬, 바나듐 및 니켈로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 1종 이상을 약 0.1 내지 약 0.3 중량%로 필수적으로 구성되는 것이 일반적으로 더욱 바람직하다. 미세합금에 붕소가 포함되는 경우, 고탄소강 미세합금은 철 약 98.30 내지 98.54 중량%, 탄소 약 0.8 내지 약 0.85 중량%, 망간 약 0.45 내지 약 0.55 중량%, 규소 약 0.2 내지 0.25 중량% 및 붕소 약 0.01 내지 약 0.05 중량%로 필수적으로 구성되는 것이 일반적으로 더욱 바람직하다. 상기 미세합금은 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소를 총 약 0.75 내지 약 0.85 중량%로 함유하는 것이 일반적으로 가장 바람직하다.

본 발명의 강합금으로 구성되고 직경이 약 5 내지 약 6 mm 인 봉으로, 고무 제품의 강화 요소에 사용될 수 있는 강 필라멘트를 제조할 수 있다. 상기 강봉을 전형적으로 약 1.2 내지 약 2.4 mm 범위의 직경, 바람직하게는 1.6 내지 2.0 mm 범위의 직경을 갖도록 냉간 인발(cold drawing)시킨다. 예를 들어, 약 5.5 mm의 직경을 갖는 봉을 1.8 mm의 직경을 갖는 선으로 냉간 인발시킬 수 있다. 이 냉간 인발 과정은 금속의 강도 및 경도를 증가시킨다.

이어서 상기 냉간 인발된 선은, 상기 선을 850 내지 약 1100 ℃의 온도로 가열한 후 이 선을 주변 온도로 연속 냉각시킴으로써 패턴팅된다. 상기 선에 전류를 흐르게 함으로써 전기저항에 의해 상기 선을 가열시키는 경우, 가열 시간은 일반적으로 2 초 내지 10 초이다. 전기 저항 가열이 이용되는 경우, 가열 시간은 보다 전형적으로 약 4 초 내지 약 7 초의 범위이고, 가열 온도는 전형적으로 950 내지 약 1050 ℃의 범위에 있다. 물론 유동상 오븐에서 상기 선을 가열시키는 것도 또한 가능하다. 그러한 경우, 상기 선은 작은 입자 크기를 갖는 모래의 유동상에서 가열된다. 유동상 가열 기법에서 가열 시간은 일반적으로 약 5 초 내지 약 30 초 범위이다. 보다 전형적으로 유동상 오븐에서의 가열 시간은 약 10 초 내지 약 20초 범위이다. 상기 선을 대류 오븐 또는 노에서 가열시키는 것도 또한 가능하다. 이러한 경우, 가열 시간은 약 25 초 내지 50 초 범위일 것이다.

정확한 가열 시간은 중요하지 않다. 그러나, 상기 합금이 오스테나이트화하기에 충분한 시간 동안 상기 온도를 유지시키는 것이 중요하다. 합금의 미세구조가 균일한 면심 입방 결정 구조로 완전히 전이된 후에 상기 합금이 오스테나이트화되는 것으로 생각된다.

패턴팅 과정의 다음 단계에서는, 100 ℃/초 미만의 냉각속도로 상기 오스테나이트선을 연속 냉각시킨다. 대부분의 경우, 사용되는 냉각속도는 20 ℃/초 내지 70 ℃/초일 것이다. 약 40 ℃/초 내지 60 ℃/초 범위의 냉각속도를 이용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이러한 연속 냉각 단계는 공기 중에서 또는 분해 암모니아와 같은 다른 적합한 기체 중에서 상기 선을 단순히 냉각시킴으로써 수행될 수 있다. 냉각 속도를 조절하기 위하여 이들 기체를 방치시키거나 또는 순환시킬 수 있다.

상기 연속 냉각은 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 시작될 때까지 수행된다. 이 전이는 전형적으로 약 500 내지 약 650 ℃ 범위의 온도에서 시작될 것이다. 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이는 더욱 전형적으로 약 540 내지 약 600 ℃ 범위의 온도에서 시작될 것이다. 이 전이는 더욱 전형적으로 약 550 내지 약 580 ℃ 범위에서 시작될 것이다.

오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 시작된 후, 상기 선의 온도는 재휘현상으로 인해 증가될 것이다. 본 방법의 이 시점에서, 상기 전이는 상기 전이에 의해 발생되는 열로만 선의 온도가 증가되면서 단순히 진행된다. 일반적으로 온도가 약 20 내지 약 70 ℃ 증가할 것이다. 더욱 일반적으로는 온도가 30 내지 60℃ 증가할 것이다. 전이 과정동안 선의 온도가 약 40 내지 약 50 ℃ 까지 증가하는 것이 더욱 전형적일 것이다.

오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 완료되는데는 전형적으로 약 0.5 내지 약 4 초가 걸린다. 더욱 전형적으로, 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이는 약 1 내지 약 3 초 범위의 시간동안 일어날 것이다. 상기 전이는 재휘현상으로 인한 온도 증가가 관찰될 때 시작하는 것으로 생각된다. 상기 전이가 진행됨에 따라, 미세구조는 오스테나이트의 면심 입방 미세구조에서 펄라이트로 전이된다. 체심 입방 결정 구조를 갖는 철 상 및 카바이드 상으로 구성되는 층상 구조의 펄라이트로의 전이가 이루어진 이후에 본 패턴팅 과정이 완결된 것으로 간주한다. 패턴팅이 완료된 후, 상기 강선을 주변 온도로 간단히 냉각시킬 수 있다.

어떤 경우에 있어서는 선봉으로부터 선을 최종 패턴팅에 적합한 직경으로 직접 인발할 수 없을 수도 있다. 이러한 경우 상기 선을 초기 냉간 인발하여 그의 직경을 약 40 내지 약 80%로 줄여 약 3.8 내지 2.5 mm의 직경이 되도록 할 수 있다. 이 초기 인발 후에, 이어서 가열 시간이 일반적으로 더 긴 것을 제외하고는 초기 패턴팅 단계에서 사용된 것과 유사한 방법을 사용하는, 중간 패턴팅이라 칭하는 방법으로 상기 선을 패턴팅시킨다. 중간 패턴팅 후에, 상기 선을 상기 서술한 최종 패턴팅 단계에 적합한 최종 직경으로 냉간 인발시킨다.

최종 패턴팅 후에, 이어서 상기 강선에 전형적인 황동 도금을 한다. 예를 들어, 합금도금을 사용하여 상기 강선을 황동 피막으로 도금할 수 있다. 상기 합금 도금 과정은 화학적으로 착화하는 화합물들을 포함하는 도금 용액으로부터 동일 반응계에서 상기 선에 구리와 아연을 동시에 전착시켜 균일한 황동 합금을 형성시킴을 포함한다. 이러한 동시 침착은 착화 전해질이, 구리 및 아연의 각 침착 전위가 실질적으로 동일한 음극 필름을 제공하기 때문에 일어난다. 전형적으로 합금 도금을 이용하여 약 70% 의 구리 및 30%의 아연을 포함하는 알파-황동 피막을 형성시킨다. 이와 같은 피막은 우수한 인발 성능 및 우수한 초기 고착력을 제공한다.

순차적 도금도 또한 강선에 황동 합금을 입히는 실용적인 기법이다. 이 과정에서는 전착에 이은 열 확산 단계에 의해 강선에 구리 층과 아연 층이 순차적으로 도금된다. 이런 순차적 도금 방법은 본 원에서 참고로 인용한 미합중국 특허 제 5,100,517호에 기술되어 있다.

강선에 황동을 도금하는 표준 과정에서는, 우선 선택적으로 약 60 ℃ 이상의 뜨거운 물중에서 강선을 세척한다. 이어서 상기 강선을 황산 또는 염산에서 산세척시켜 강선의 표면으로부터 산화물을 제거한다. 물세척 후, 피로인산 구리 도금액 중에서 상기 선에 구리를 피복시킨다. 상기 선에 음전하를 가해 도금 전지 내에서 음극으로서 작용하도록 한다. 구리 판은 양극으로 이용한다. 가용성 구리 양극의 산화로 전해질에 구리 이온을 보충한다. 물론 구리 이온은 강선 음극의 표면에서 금속 상태로 환원된다.

이어서 구리로 도금된 강선을 세척하고, 아연 도금 전지에서 아연으로 도금한다. 구리 도금선에 음전하를 가해 아연 도금 전지 내에서 음극으로서 작용하도록 한다. 황산 아연의 산용액이 가용성 아연 양극이 장치된 도금 전지에 존재한다. 아연 도금이 수행되는 동안, 가용성 아연 양극이 산화되어 전해질에 아연 이온을 보충한다. 음극으로서 작용하는 구리 피복된 강선의 표면에서 아연 이온이 환원되어 표면에 아연 층이 침착된다. 적합한 아연 이온 보충 시스템을 갖춘 경우, 황산 아연 산욕에 불용성 양극을 또한 사용할 수 있다.

이어서, 상기 구리/아연으로 도금된 선을 세척하고, 약 450 ℃ 이상의 온도로, 바람직하게는 약 500 내지 약 550 ℃의 온도 범위로 가열하여 구리 및 아연 층을 확산시켜 황동 피막을 형성시킨다. 일반적으로 이것은 유도 가열 또는 저항 가열로 수행된다. 이어서, 상기 필라멘트를 냉각시키고, 실온에서 묽은 인산 욕에서 세척하여 산화물을 제거시킨다. 이어서, 상기 황동 피복된 선을 세척하고, 약 75 내지 약 150 ℃의 온도에서 공기 건조시킨다. 어떤 경우에는 강 합금에 철-황동 피막을 입히는 것이 바람직할 수 있다. 삼원 철-황동 합금으로 강철 강화 요소를 피복시키는 이러한 방법은, 본 원에서 참고로 인용한 미합중국 특허 제 4,446,198호에 기술되어 있다.

황동 도금 후, 상기 선을 액체 윤활제 욕중에 담근 상태에서 재 냉간 인발시킨다. 이 단계에서, 상기 선의 단면적이 약 80 내지 약 99% 감소하여 탄성 강화부재로 사용되는 고강도 필라멘트가 생성된다. 보다 전형적으로 상기 선의 단면적은 약 96 내지 약 98% 감소한다. 본 방법에 의해 생성되는 고강도 필라멘트의 직경은 전형적으로 약 0.15 내지 약 0.40 mm의 범위이다. 보다 전형적으로는, 생성된 고강도 필라멘트의 직경이 약 0.25 내지 약 0.35 mm의 범위이다.

많은 경우에 있어서, 둘 이상의 필라멘트를 꼬아 고무 제품용 강화부재로 사용하기 위한 케이블로 만드는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 두개의 상기 필라멘트를 꼬아 승용차 타이어용 케이블로 만드는 것이 전형적이다. 물론 많은 수의 상기 필라멘트를 꼬아 기타 용도의 케이블로 만드는 것도 또한 가능하다. 예를 들면, 약 50 개의 필라멘트를 꼬아 궁극적으로 땅 고르는 기계의 타이어(earth mover tire)에 사용되는 케이블을 만드는 것이 전형적이다.

본 발명은 하기의 실시예를 통해 더욱 자세히 설명될 것이다. 이들 실시예는 단지 설명을 위한 것이지 본 발명의 범위를 제한하거나 본 발명이 실행될 수 있는 방법을 제한하려는 것이 아니다. 특별한 언급이 없는 한, 모든 부 및 %는 중량에 의한다.

[실시예 1]

본 실험에서, 연속 냉각 단계를 포함하는 기법을 이용하여 크롬을 포함하는 고탄소강 미세합금 선을 패턴팅시켰다. 본 실험에서 사용된 미세합금은 약 98.43%의 철, 0.85%의 탄소, 0.31%의 망간, 0.20%의 규소 및 0.21%의 크롬을 포함한다. 사용된 본 방법에서는, 크롬을 포함하는 미세합금 선을, 전기 저항을 이용하여 약 5초에 걸쳐 약 950 ℃의 정점 온도로 매우 빨리 가열하였다. 이러한 가열 주기는 상기 선을 오스테나이트화하기에 충분했고, 이어서 상기 선을 1 초당 약 40 ℃의 냉각 속도로 공기 중에서 연속 냉각시켰다. 상기 선을 약 580 ℃의 온도로 냉각시 킨 후에 오스테나이트에서 펄 라이트로의 전이가 시작되었다. 이 전이로 인해 선의 온도가 약 1초에 걸쳐 약 625 ℃로 증가되었고, 이후에 상기 선을 다시 연속 냉각하기 시작했다. 제조된 패턴팅된 선은 1.75 mm의 직경을 갖고, 1260 MPa의 인장 강도를 갖는 것으로 측정되었다. 상기 패턴팅된 선은 또한 10.5%의 파단시 신장율 및 47%의 파단시 면적 감소율을 갖는 것으로 측정되었다.

이어서, 상기 패턴팅된 선을 0.301 mm의 직경을 갖는 필라멘트로 냉간 인발시켰다. 제조된 필라멘트는 3349 MPa의 인장 강도 및 2.61%의 파단시 신장율을 갖는다. 크롬을 포함하는 고탄소강 미세합금을 사용하여 본 실험에서 제조한 필라멘트의 인장 강도는 표준 1080 탄소강을 사용하는 등온 패턴팅 기법을 이용하여 실현될 수 있는 인장강도에 매우 필적할만하다. 보다 중요하게는, 본 실험은 연속 냉각 단계를 사용하는 패턴팅 과정을 이용하여 매우 우수한 필라멘트 인장 강도가 실현될 수 있음을 보여준다.

[비교 실시예 2]

약 98.47%의 철, 0.83%의 탄소, 0.48%의 망간 및 0.20%의 규소를 포함하는 1080 탄소강을 실시예 1에서 사용된 크롬을 포함하는 미세합금 대신 사용한 것만 제외하고는, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 과정을 이용하여 본 실험을 수행하였다. 제조된 패턴팅된 1080 탄소강선은 1210 MPa의 인장 강도를 갖고, 생성된 인발된 필라멘트는 단지 3171 MPa의 인장 강도를 갖는다. 제조된 필라멘트는 또한 2.52%의 파단시 신장율을 갖는 것으로 측정되었다. 이 실시예는 실시예 1에 기재된 크롬을 포함하는 미세합금의 사용으로 인해 필라멘트의 인장 강도가 178 MPa만큼 증가되었음을 나타낸다.

[실시예 3]

또한 바나듐을 포함하는 플레인 탄소강 미세합금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서 설명한 일반적인 과정을 이용하여 본 실험을 수행하였다. 본 실험에서 제조된 패턴팅된 선은 1311 MPa의 인장 강도, 10%의 파단시 신장율 및 48%의 파단시 면적 감소율을 갖는 것으로 측정되었다. 본 실험에서 제조된 필라멘트는 3373 MPa의 인장 강도 및 2.57%의 파단시 신장율을 갖는 것으로 측정되었다. 본 실시예는 상기 필라멘트의 인장 강도가 바나듐을 포함하는 미세합금을 이용하여 더욱 개선되었음을 나타낸다.

본 발명을 설명하기 위해 특정한 개별 실시태양 및 세부사항을 기재하였지만, 당해 분야의 숙련자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 다양하게 변화 및 수정시킬 수 있음을 알 것이다.

Claims (2)

1. (1) 97.03 내지 98.925 중량%의 철, 0.72 내지 0.92 중량%의 탄소, 0.3 내지 0.8 중량%의 망간, 0.05 내지 0.4 중량%의 규소, 및 0.005 내지 0.85 중량%의, 크롬, 바나듐, 니켈 및 붕소로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 원소로 필수적으로 구성되는 미세합금(microalloy)된 고탄소강으로 이루어지나, 단, 상기 미세합금된 고탄소강중의 규소, 망간, 크롬, 바나듐, 니켈, 및 붕소의 총량이 0.7 내지 0.9 중량%인 강선(steel wire)을 2초이상 동안 850 내지 1050 ℃의 온도 범위로 가열시키는 단계;

   (2) 오스테나이트(austenite)에서 펄라이트(pearlite)로의 전이가 시작되는 500 내지 600 ℃의 온도가 될 때까지 상기 강선을 1초당 20 내지 100 ℃의 냉각 속도로 연속 냉각시키는 단계;

   (3) 재휘현상(recalescence)으로 인해 상기 강선의 온도가 20 내지 70 ℃ 만큼 증가하면서 0.5초 내지 4초동안 오스테나이트에서 펄라이트로의 전이가 일어나도록 하는 단계; 및

   (4) 상기 패턴팅된 강선을 주위온도로 냉각시키는 단계를 포함하는,

   카바이드와 페라이트 판 사이에 매우 미세한 층상 공간을 갖는 필수적으로 펄라이트인 미세구조를 가지며, 우수한 연성을 갖고, 인발된 후 높은 인장 강도를 나타낼 수 있는 패턴팅된(patented) 강선을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 플레인(plain) 탄소강 미세합금이 98.43 중량%의 철, 0.85 중량%의 탄소, 0.31 중량%의 망간, 0.20 중량%의 규소 및 0.21 중량%의 크롬 또는 바나듐으로 필수적으로 구성되는 방법.