KR100363190B1 - 고탄소강 선재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것으로; 그 목적하는 바는 강 성분조성을 적절한 범위로 제한함과 동시에 제조공정을 제어함으로써, 강중의 석출물 분포량을 제어하고 결정립을 미세화시켜 도금가공시 강도하락을 억제할 수 있으며 장착후 응력이완을 방지할 수 있는 고강도, 고인성의 고탄소강 선재를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고탄소강 선재의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.70-0.90%, Si:0.50-0.70%, Mn:0.20-0.90%, P:0.020%이하, S:0.020%이하, Al:0.01-0.06%, V:0.03-0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 빌렛을 1000-1200℃의 온도범위로 재가열하고 선재압연한 다음, 선재를 750-900℃의 온도범위에서 권취하고, 300-400℃의 온도범위까지 10-25℃/sec의 속도로 냉각하는 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

고탄소강 선재의 제조방법{A METHOD OF MANUFACTURING HIGH CARBON STEEL WIRE}

본 발명은 구조용 또는 교량용의 케이블 등에 사용되는 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선재압연시 세멘타이트 발생을 방지하여 신선성을 향상하고 도금시의 강도하락을 개선한 고강도 고인성의 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것이다.

통상, 케이블 등에 사용하는 고탄소강은 1차 신선으로 일정 사이즈(size)의 구형강선으로 제조하며, 아연도금을 실시하고 연선을 통해, 즉 도 1에 나타난 바와같은 공정을 통해 크레인 교량 등의 중량물을 지지하는 케이블 등으로 제조된다. 종래, 이와 같이 제조되는 고탄소강 선재는 도금시 강도하락 및 장착후 응력이완이 심하여 완제품 장착후 조기절손의 원인이 되는 문제가 있었다.

한편, 고탄소강을 제조하는 대표적인 종래기술로 일본의 특개평7-90495호 및 특개평6-145895호에 제시된 방법을 들 수 있는데, 상기 방법들은 Co, V, Nb등의 고가인 경화능 향상원소가 다량투입되기 때문에 제조원가가 상승한다는 문제점이 있고, 또한 선재제조후 2차 가공을 통해 강도 향상을 도모하고 있어서 도금처리시 강도저하량이 크다는 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 강 성분조성을 적절한 범위로 제한함과 동시에 제조공정을 제어함으로써, 강중의 석출물 분포량을 제어하고 결정립을 미세화시켜 도금가공시 강도하락을 억제할 수 있으며 장착후 응력이완을 방지할 수 있는 고강도, 고인성의 고탄소강 선재를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 선재를 이용한 케이블 제조의 통상 공정을 보이는 순서도

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고탄소강 선재의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.70-0.90%, Si:0.50-0.70%, Mn:0.20-0.90%, P:0.020%이하, S:0.020%이하, Al:0.01-0.06%, V:0.03-0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 빌렛을 1000-1200℃의 온도범위로 재가열하고 선재압연한 다음, 선재를 750-900℃의 온도범위에서 권취하고, 300-400℃의 온도범위까지 10-25℃/sec의 속도로 냉각하는것을 특징으로 하는 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것이다.

다음에서는 본 발명을 상세히 설명하는데, 먼저 본 발명에 있어 강 성분조성의 함량한정 이유를 설명한다.

상기 탄소(C)는 그 함량을 0.7-0.90%로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 0.70% 미만에서는 페라이트 분율이 적어 강도확보가 어렵고, 0.90%를 초과하면 편석 및 초석세멘타이트 조직 존재로 신선가공시 취성의 발생으로 단선발생이 우려되기 때문이다.

상기 규소(Si)는 페라이트 고용강화에 의해 강도향상 및 페라이트내 전위이동을 억제하여 장시간 경과시 응력이완성을 향상시키며, 페라이트 변태시 세멘타이트/페라이트 계면에 농축되어 세멘타이트 분해를 억제하여 아연도금시 강도저하 억제에 효과적이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 그 함량이 0.50%이상 함유되어야 하나, 0.70%를 초과하면 표면탈탄이 발생하는 문제점이 있기 때문에, 본 발명에서는 규소의 그 함량을 0.50-0.70%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 망간(Mn)은 소입성을 향상시켜 모재에 강인성을 부여하는 원소이며, 그 첨가량이 0.2%미만이면 제강공정에서의 탈산부족에 의한 주편 표면흠이 유발되고, 0.9%를 초과하면 중심편석 및 마르텐사이트 조직을 초래하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 망간의 함량을 0.20-0.90%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 인(P)은 다량함유되면 편석되어 인성을 저하시키기 때문에, 그 함량을 0.020%이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 황(S)은 다량함유되면 입계의 황화물계 개재물(MnS)에 의한 취성이 발생하여 조기절손의 원인으로 되기 때문에, 그 함량을 0.020%이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 알루미늄(Al)은 인성부여를 위하여 첨가하는 것으로, 그 함량이 0.01%미만에서는 오스테나이트 그레인 사이즈(AGS)가 조대하여 인성저하로 신선가공시 단선이 발생하고, 0.06%를 초과하면 경제성이 없고 과다첨가시 Al성 개재물이 생성되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 알루미늄의 함량을 0.01-0.06%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 바나듐(V)은 압연중 페라이트내에 석출하여 강도를 향상시키고 전위이동을 방해하여 제품장착후 응력이완을 억제하는데 유용한 원소로서, 그 함량이 0.01% 미만 함유되면 그 효과가 미미하고, 0.05%를 초과하여 함유되면 경제성이 떨어진다. 따라서, 본 발명에서는 바나듐의 함량을 0.01-0.05%로 한정하는 것이 바람직하다.

다음에서는 상기와 조성되는 빌렛을 이용하여 선재로 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 빌렛을 1000-1200℃의 온도범위로 재가열하고 선재압연한 다음 선재를 750-900℃의 온도범위에서 권취한다.

상기 재가열 및 선재압연을 통상의 방법으로 행할 수 있으며, 선재압연에 의해 얻어진 선재는 권취한다. 이때, 선재 권취온도가 750℃미만이 되면 온도가 낮아 권취시 선재표면에 흠이 발생하고, 900℃를 초과하면 결정입도(AGS)가 성장하여 신선가공시 단선이 발생한다. 따라서, 상기 선재의 권취온도는 750-900℃범위인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 권취후, 300-400℃의 온도범위까지 10-25℃/sec의 속도로 냉각한다.

상기 권취된 선재의 냉각시 그 냉각속도가 10℃/sec 미만에서는 서냉으로 인하여 펄라이트 층상 간격 조대화로 강도와 인성이 저하되며, 25℃/sec를 초과하면 Mn, C성분이 집적된 중심부에서 이상 경조직(마르텐사이트조직)이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 권취된 선재의 냉각을 300-400℃의 온도범위까지 10-25℃/sec의 냉각속도로 행하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

하기 표1과 같은 조성의 강들을 전로에서 제강한 다음 진공탈가스 설비를 이용하여 유해가스를 제거했으며, 그 때의 진공도는 2.0torr이하, 처리시간은 21분이었다. 탈가스 처리를 마친 용강을 연주설비에 용강의 이온응고에 20℃이하로 관리하고 0.6-0.9m/min의 속도로 주조한 부룸(bloom, 250×330mm)을 재가열한후 단면이 160×160의 빌렛으로 강편압연을 행했다.

	C	Si	Mn	P	S	sol. Al	V
발명강 1	0.80	0.51	0.83	0.015	0.005	0.02	0.036
발명강 2	0.78	0.60	0.78	0.013	0.007	0.04	0.042
발명강 3	0.82	0.69	0.80	0.011	0.006	0.06	0.038
종래강 1	0.82	0.25	0.55	0.012	0.005	0.09	-
종래강 2	0.81	0.23	0.65	0.014	0.005	0.005	-

얻어진 빌렛을 다시 1100℃로 재가열한 후 직경 13mmø로 선재압연하고, 권취온도를 830℃로 유지하여 권취한 후, 양호한 조직을 확보하기 위해 냉각속도를 10~25℃/sec로 하여 380℃까지 냉각하였다. 이후 11mmø선재를 8개 다이스(dies)를 통해 통상방법으로 건식신선하고 아연도금한 다음 케이블로 제조하였다.

이때, 선재압연후의 선재, 신선후의 선재, 아연도금을 행한 후의 선재 각각의 인장강도를 측정하여 그 결과를 하기 표2에 나타내었으며, 단선횟수도 하기 표2에 나타내었다.

	강종	인장강도(kg/㎟)	단선횟수(10톤당)
		선재		신선후	도금후	도금후 하락량
발명예 1	발명강 1	120	201	198	3	0
발명예 2	발명강 2	125	223	218	5	0
발명예 3	발명강 3	123	215	210	5	0
비교예 1	종래강 1	119	198	180	18	12
비교예 2	종래강 2	117	193	176	17	20

상기 표2에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 조성범위 중에서 특히 Si, V의 함량범위를 벗어나는 종래강을 이용하여 제조한 선재의 경우(비교예 1∼2)는 신선후 및 도금후 강도가 낮았고, 단선발생 횟수도 10회 이상 발생되었다.

이에 반하여, 본 발명의 조성범위를 만족한 발명강을 이용하여 제조한 선재의 경우(발명예 1∼3)는 단선발생이 없었고, 도금후 인장강도 하락량도 5kg/㎟이하로 우수하였다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 강성분계의 적절한 설계, 특히 Si, V를 적정량 첨가하고, 제조공정에 있어 여러 변수를 제어하여 고탄소강 선재를 제조함으로써, 선재의 세멘타이트 조직의 발생을 억제하여 신선가공성이 우수하며 아연도금을 하여도 강도하락이 적어 교량, 구조용케이블 등에 적용하여도 고강도, 고인성의 특성을 보이는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고탄소강 선재의 제조방법에 있어서,

   중량%로, C:0.70-0.90%, Si:0.50-0.70%, Mn:0.20-0.90%, P:0.020%이하, S:0.020%이하, Al:0.01-0.06%, V:0.03-0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 빌렛을 1000-1200℃의 온도범위로 재가열하고 선재압연한 다음, 선재를 750-900℃의 온도범위에서 권취하고, 300-400℃의 온도범위까지 10-25℃/sec의 속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 선재의 제조방법