KR100431849B1 - 저온조직이 없는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법 - Google Patents
저온조직이 없는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 EDC설비 또는 제어압연설비 등의 설비를 채용하지 않고 통상의 냉각설비에서 선재를 제어냉각함으로써 저온조직 (베이나이트 + 마르텐사 이트)의 생성을 억제시켜 균질하고 미세한 페라이트+퍼얼라이트 조직으로 확보할 수 있는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 탄소 0.40-0.60%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 0.01%이하, 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐: 0.01-0.5%, 니오븀:0.01-0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 빌레트를 950∼1150℃에서 가열하여 열간선재압연하고, 압연직후 물분사에 의해 760-790℃까지 급속 냉각하여 권취한 다음, 670±30℃까지는 1.4±0.4℃/sec의 냉각속도로 공냉하고, 595±65℃까지는 0.6±0.3℃/sec의 냉각속도로 서냉한 후 공냉하여 페라이트+퍼얼라이트 조직으로 확보하는 것을 포함하여 이루어지는 저온조직이 없는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.
Description
본 발명은 볼트 등으로 가공되어 사용되는 선재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 첨가량이 높음에 따른 열간선재압연후의 냉각과정에서 발생하는 저온조직이 없는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법에 관한 것이다.
선재는 일정형상으로 가공되어 다양한 기계부품류에 이용되는데, 그 예로는 볼트, 너트, 스프링 등이 있다. 이러한 기계부품류의 경량화와 고성능화를 위해 선재의 고강도화에 대한 요구는 계속 높아지고 있다. 고강도 소재는 일정하중이 지속적으로 가해지면 수소에 의해 균열이 진전되는 지연파괴가 발생할 수 있다.
일례로, 볼트는 지연파괴저항성이 열화되는 문제점으로 현재, 인장강도 130kg/mm2급이상 사용하는 것이 불가능하여 그 사용용도 및 범위가 제한되고 있는 실정이다. 지연파괴저항성이 우수하면서 고강도화가 가능한 볼트용 강을 개발할 경우 기대되는 잇점은 다음과 같다. 즉, 강구조물 측면에서 볼트체결은 용접 접합에 비해 숙련된 기술이 요구되지 않고 취약한 용접부를 대체하는 잇점 등을 고려할 때, 첫째, 볼트체결력 강화에 따른 강구조물의 안정성을 높일 수 있으며 둘째, 볼트체결 갯수의 감소에 의해 강재 사용량을 줄일 수 있다. 또한, 자동차 부품 측면에서는 셋째, 부품의 경량화에 기여하며 넷째, 부품 경량화에 따른 자동차 조립장치의 설계 다양화 및 컴팩트화(compact)가 가능한 잇점이 있다. 따라서, 소재의 지연파괴저항성의 저하없이 고강도화를 달성할 수 있다면, 사용상의 잇점과 산업계에 미치는 영향을 고려할 때 그 파급도는 상당히 클 것으로 예견되고 있다.
고강도 소재의 지연파괴저항성은 결정입계에 석출분포하고 있는 석출물이 수소의 트랩 사이트(trapped site)로 작용하여 입계의 강도를 열화시키기 때문에 저하되는 것으로 알려져 있으며, 고강도화를 달성하기 위해서는 열처리후 결정입계에 분포하게 되는 Fe계 석출물들의 분포를 최대한으로 억제시키는 것이 가장 중요하다. 이에 본 발명자는 결정입계에 Fe계 석출물의 석출 가능성이 전혀 없어 지연파괴저항성이 우수한 고강도의 고실리콘 첨가 중탄소강을 개발하였다.
그러나, 고실리콘 첨가 중탄소강은 Ac1및 Acm변태점이 저실리콘 첨가강 대비 Si성분범위에 따라 차이는 있지만 개략적으로 50~200℃ 이상 높은 관계로 선재 냉각시 쉽게 저온조직(베이나이트 또는 마르텐사이트)이 생성되는 특성이 있다. 선재에 저온조직이 존재하면, 볼트용 선재의 선경조정을 위한 신선가공시 저온조직주위에 응력이 집중되어 단선의 주원인이 되어 신선성의 저하를 초래하고, 이에 따라 소둔 열처리를 하지 않으면 신선가공이 어려운점이 있다. 또한, 냉간성형을 위한 구상화열처리시 구상화조직의 불균질화를 초래할 수 있어 냉간성형에 요구되어지는 적정 표면경도의 확보가 어렵다는 문제가 있다. 따라서, 고실리콘 첨가 중탄소강을 선재로 제조하기 위해서는 선재압연공정에서 저온조직의 발생없이 선재를 제조하여야 신선가공성을 확보할 수 있는 것이다.
통상적으로, 선재는 고속열간압연한 후에 스텔모아설비에서 이송되면서 냉각되는데, 이때에는 물분사에 의해 880℃까지 급속냉각을 실시한 후 코일형태로 권취하여 평균 냉각속도 0.8℃/sec로 평균냉각 마무리온도인 720℃부근까지 서냉하여 공냉시킨다. 이러한 종래의 열간선재압연공정에서의 냉각제어기술(냉각온도 및 냉각속도)로는 저온조직이 없는 페라이트+퍼얼라이트 조직을 확보하기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 저온조직(베이나이트+마르텐사이트)을 완전히 억제하기가 거의 불가능하다. 이는 스텔모아 설비능력에 기인하는 것으로 스테모아설비에서 선재는 오스테나이트에서 페라이트+퍼얼라이트로 변태할 때 변태 마무리시간의 부족으로 인해 미변태 잔류오스테나이트가 선재 공냉시 저온조직(베이나이트+마르텐사이트)으로 변태하게 되기 때문이다. 물론, 스텔모아(Stelmor)방식 이외의 냉각속도가 아주 느린 EDC(easy drawing conveyor)설비 등을 이용하거나 제어압연설비를 갖춘 압연기에서 제어냉각하여 오스테나이트 입자 미세화로 저온조직의 발생을 억제시킬 수는 있으나, 이는 기존의 스텔모아설비를 완전히 교체해야 가능하다는 단점이 있다.
본 발명은 EDC설비 또는 제어압연설비 등의 새로운 설비의 도입 없이 통상의 냉각설비에서 저온조직(베이나이트+마르텐사이트)의 생성을 억제시켜 균질하고 미세한 페라이트+퍼얼라이트 조직으로 확보할 수 있는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선재제조방법은, 중량%로 탄소 0.40-0.60%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 0.01%이하, 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐: 0.01-0.5%, 니오븀:0.01-0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 빌레트를 950∼1150℃에서 가열하여 열간선재압연하고, 압연직후 물분사에 의해 760-790℃까지 급속 냉각하여 권취한 다음, 670±30℃까지는 1.4±0.4℃/sec의 냉각속도로 공냉하고, 595±65℃까지는 0.6±0.3℃/sec의 냉각속도로 서냉한 후 공냉하여 페라이트+퍼얼라이트 조직으로 확보하는 것을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 고실리콘 첨가 중탄소강을 선재압연과정에서 제어냉각에 의해 저온조직의 발생없이 선재로 제조한다는데, 그 특징이 있다. 이러한 본 발명의 대상강종인 고실리콘 첨가 중탄소강의 강성분계를 먼저, 설명한 다음에 이 강을 선재압연하는 방법을 설명한다.
[고실리콘 첨가 중탄소강]
탄소(C)의 함량은 0.40-0.60%으로 제한 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.40%미만에서는 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직강 제조를 위한 열처리후 페라이트+ 잔류오스테나이트 복합조직내의 총 잔류 오스테나이트양과 잔류 오스테나이트의 형상 및 크기, 그리고 기계적 및 열적 안정성의 확보가 어렵고, 또한 고강도 볼트용강으로서의 충분한 인장강도와 항복강도를 확보하기 어렵기 때문이다. 0.60% 초과하는 경우에는 이상역 페라이트가 생성되기 어렵고, 열처리후 적정 단면감소율, 연신율 및 충격인성 등의 저하되며, 또한 선재제조시 편석및 표면흠 발생, 가열로 장입시 표면탈탄 심화, 볼트 체결시 영구변형성 및 정적 피로특성과 미세복합 조직의 형상 및 크기, 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 확보하기 위한 변태 소요시간, 잔류 오스테나이트내의 탄소농도 및 계면농도구배등에 영향을 미치기 때문이다.
실리콘(Si)의 함량은 2.0-4.0%로 한정하는 것이 바람직하다. 실리콘이 2.0%미만에서는 페라이트 변태후 잔류 오스테나이트의 기계적 및 열적 안정성이 저하되어 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직의 확보와 적정 잔류 오스테나이트양을 확보하기가 어려우며 또한 페라이트의 고용강화 효과가 미흡하여 강도확보에 어려움이 있고, 또한 지연파괴저항성, 표면 부식특성, 충격인성, 베이나이트 조직 구성, 볼트체결시 영구변형성등에 영향을 미치기 때문이고, 또한 선재 탈탄제어를 위한 선재가열로내에서의 표면 페라이트 탈탄층의 균일성 및 적정두께를 확보하기가 어려워 탈탄이 심화되고, 선재냉각시 소입성 증가로 표면 스케일 특성의 제어가 어려운 단점이 있기 때문이다. 4.0%초과의 경우에는 상기 언급한 효과가 포화되고 소입성, 베이나이트 조직 구성, 충격인성, 피로특성 등에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않으며, 선재제조를 위한 부룸(bloom) 또는 빌레트(billet) 제조시 실리콘 편석에 의한 미세조직의 불균질화를 초래하여 최종 제품에서의 품질특성이 저하되기 때문이며, 또한 열처리시 표면 페라이트층의 두께가 증가하여 균질 표면 탈탄제어가 어렵기 때문이다.
망간(Mn)은 기지조직내에 치환형 고용체를 형성하여 고용강화하는 원소로 고장력 볼트 특성에 매우 유용하므로 모재의 강도, 열처리시 소입성, 응력이완성, 편석대생성에 따른 유해한 영향 등을 고려하여 0.1-0.8%로 하는 것이 바람직하다. 망간의 함량이 0.8%를 초과할 경우 고용강화 효과 보다는 주조시 망간편석으로 인한 국부소입성이 증대하고 편석대의 형성으로 조직이방성이 심화되어 조직이 불균질하게 되어 볼트 특성에 더 유해한 영향을 미치기 때문이다. 즉, 강의 응고시 편석기구에 따라 거시편석과 미시편석이 일어나기 용이한데, 망간편석은 타원소에 비해 상대적으로 낮은 확산계수로 인해 편석대를 조장하고 이로 인한 경화능 향상은 선재제조시 중심부 저온조직(core martensite)를 생성하는 주원인이 된다. 또한, 망간이 0.1%미만의 경우 망간편석에 의한 편석대의 형성은 거의 없으나 고용강화효과의 미흡으로 응력이완 개선효과는 기대하기 어렵다.
크롬(Cr)의 함량은 0.1-0.8%로 하는 것이 바람직하다. 크롬의 함량이 0.1%미만에서는 고실리콘 첨가강의 열처리시 표면 탈탄제어를 위한 표면 페라이트층의 형성이 어려워 탈탄억제 효과가 거의 없으며, 소입성 개선을 기대하기 어렵기 때문이다. 또한, 0.8%를 초과하면 등온열처리시 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직의 변태 소요시간이 길어지기 때문에 바람직하지 않으며, 선재 탈탄층 제어를 위한 선재 가열로 장입시 표면 적정 페라이트층의 생성이 어려워 균질 탈탄제어에 영향을 미치기 때문이다.
인(P) 및 황(S)의 함량은 0.01%이하로 하는 것이 바람직하다. 인은 결정입계에 편석되어 인성을 저하시키므로 그 상한을 0.01%로 제한하는 것이며, 황은 저융점 원소로 입계 편석되어 인성을 저하시키고 유화물을 형성시켜 지연파괴저항성 및 응력이완특성에 유해한 영향을 미치므로 그 상한을 0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.
질소(N)의 함량은 0.005-0.01%로 하는 것이 바람직한데, 이는 0.005%미만에서는 비확산성 수소 트랩 사이트로 작용하는 바나듐 및 니요븀계 질화물의 형성이 어렵기 때문이며, 0.01%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되기 때문이다.
산소(O)의 함량은 0.005%이하로 하는 것이 바람직한데, 이는 산소함량이 0.005%미만에서는 조대한 산화물계 비금속개재물이 용이하게 형성되어 피로수명이 저하되기 때문이다.
니켈(Ni)은 열처리시 표면에 니켈 농화층을 형성하여 외부수소의 투과(permeation)를 억제하여 지연파괴저항성을 개선하는 원소로, 그 함량은 0.3-2.0%로 하는 것이 바람직하다. 니켈의 함량이 0.3%미만에서는 표면 농화층 형성이 불완전하여 지연파괴정항성의 개선효과를 기대하기 어려우며, 또한 탈탄제어, 인성 및 냉간성형성 향상을 위한 구상화 또는 흑연화처리시 열처리시간이 길어지며, 볼트 성형시의 냉간성형성의 개선효과가 없기 때문이다. 니켈의 함량이 2.0%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고 잔류 오스테나이트량의 적정한 양, 크기 및 형상 등에 영향을 미치기 때문이다.
붕소(보론,B)는 본 발명에서 소입성 및 지연파괴저항성 개선을 위한 입계강화 원소로, 그 함량은 0.001-0.003%로 하는 것이 바람직하다. 붕소의 함량이 0.001%미만에서는 열처리시 보론원자들의 입계편석이 미흡하여 입계강도개선이 크지 않으며, 또한 냉간성형성 개선을 위한 흑연화 처리시 흑연화 촉진 효과가 미흡하기 때문이다. 또한, 붕소의 함량이 0.003%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고 오히려 입계에 보론계 질화물의 석출로 입계강도의 저하를 초래하기 때문이다.
바나듐(V) 또는 니요븀(Nb)은 지연파괴저항성 및 응력이완성 개선원소로, 그 함량은 0.01-0.5%로 하는 것이 바람직하다. 이들의 함량이 0.01%미만에서는 모재내 바나듐 또는 니요븀계 석출물들의 분포가 적어짐에 따라 비확산성 수소 트랩사이트(trap site)로의 역할이 미흡하여 지연파괴저항성 개선효과를 기대하기 어려우며, 또한 석출강화를 기대하기 어려워 응력이완저항성에 대한 개선효과가 충분하지 못하며, 오스테나이트 결정립 미세화를 기대하기 어려워 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직의 구성시 조직 미세화에 영향을 미치기 때문이다. 또한, 0.5%를 초과할 경우에는 V 또는 Nb계 석출물들에 의한 지연파괴저항성 및 응력이완저항성에 대한 개선 효과가 포화하고 오스테나이트 열처리시 모재에 용해되지 않은 조대한 합금 탄화물양이 증가하여 비금속 개재물과 같은 작용을 하기 때문에 피로특성의 저하를 초래하기 때문이다.
몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)의 함량은 0.01-0.5%로 하는 것이 바람직하다. 이들의 함량이 0.01%미만에서는 페라이트와 잔류 오스테나이트의 입계강화 효과가 미흡하고 또한 열처리시 소입성, 페라이트의 고용강화, Mo 및 W계 석출강화 효과가 미흡하기 때문이다. 0.5%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고, 소입성의 증가로 선재제조시 저온조직(마르텐사이트+베이나이트)의 생성이 용이하고 냉간성형성 개선을 위한 구상화 또는 흑연화처리시 열처리 시간이 길어지는 단점이 있어 바람직하기 않다.
티타늄(Ti)의 함량은 0.01-0.2%로 하는 것이 바람직하다. 티타늄의 함량이 0.01%미만에서는 오스테나이트 결정입자 미세화 효과가 미흡하며, 지연파괴저항성에 유효한 결정입계내의 티타늄계 탄,질화물의 석출분포가 미흡하여 그 개선효과를 기대하기 어렵기 때문이다. 또한, 0.2%초과할 경우에는 그 효과가 포화되고 조대한 티타늄계 탄, 질화물을 형성하여 기계적 성질에 영향을 미치기 때문이다.
구리(Cu)의 함량은 0.01-0.2%로 하는 것이 바람직한데, 이는 구리의 함량이 0.01%미만에서는 부식저항에 대한 개선효과가 미흡하며, 0.2%이상에서는 그 개선효과가 포화되고 입계 편석시 녹는점(melting point)이 낮아져 선재압연을 위한 가열로 장입시 결정입계 취화에 따른 표면흠 발생 가능성이 높고, 최종 제품에서의 충격인성이 저하되기 때문이다.
[선재의 제조방법]
상기와 같이 조성되는 강편(billet)을 선재압연하는데, 이때의 가열온도는 950~1150C로 하는 것이 바람직하다. 이는 선재제조후 최종제품상의 표면품질(탈탄)을 제어하기 위한 것으로, 선재가열로의 가열온도가 950℃미만에서는 탈탄제어를 위한 빌레트 표면 페라이트층 적정두께 제어에 문제점이 있으며, 빌레트 제조시 조대하게 석출된 바나듐계 또는 니요븀계 석출물들의 재고용이 용이하지 않은 것과, 열간변형저항성의 증가로 압연시 과부하로 인해 작업성이 열악해지기 때문이며, 1150℃ 초과할 경우에는 탈탄제어를 위한 균일한 페라이트층을 표면에 석출시킬 수 없기 때문이다. 즉, 탄소 고용도가 매우 낮은 표면 페라이트층을 석출시켜 탈탄반응을 급격히 감소시키기 위해서는 가열 유지온도에서 표면 페라이트층이 잔존하여야 가능하나 가열온도가 1150℃ 초과할 경우에는 표면의 페라이트층이 오스테나이트로 변태하기 때문에 탈탄속도가 급격히 증가하며 이로 인해 표면탈탄이 심화되기 때문이다. 이때의 가열시간은 1∼3시간이 바람직하다.
상기와 같이 가열하여 선재상태로 고속열간압연한 직후 물분사에 의해 760∼790℃까지 급속냉각하여 권취한다. 이때 선재의 선경은 지름 30mm이하로 하여 제조하는 것이 바람직하다. 상기 온도 범위는 오스테나이트 단상구역으로 미세한 오스테나이트 결정립을 유지할 수 있고 CCT(Continuous Cooling Transformation)곡선상으로 볼 때 변태개시 온도 및 시간이 통상 냉각개시온도 850℃ 대비 고온 및 단시간 방향 이동하기 때문에 소재의 경화능 저하에 따른 저온조직의 발생 가능성을 억제하는데 유리하다.
상기와 같이 급속냉각하여 권취한 다음, 670±30℃ 까지는 1.4±0.4℃/sec의 냉각속도로 냉각한다. 여기서 냉각온도를 670℃기준으로 ±30℃로 하고 냉각속도를 1.4℃sec기준으로 ±0.4℃/sec의 범위로한 것은 선재가 코일형태로 권취 된 이후 컨베아위에서의 선재집적상태 즉, 겹침부와 비겹침부위의 냉각정도의 차이를 고려하여 설정한 것이다. 이러한 냉각온도 및 냉각속도의 조건은 신선성이 양호한 미세페라이트+퍼얼라이트조직을 확보하기 위한 것으로 CCT곡선상의 노이즈(nose)의 상향 위치에 해당된다. 그러나, 1.4±0.4℃/sec의 냉각속도로 670+30℃보다 높은 온도로 냉각이 될 경우 냉각대에서의 적정 변태소요시간이 불충분하게 되어 저온조직의 발생 가능성이 높으며 또한 670-30℃ 미만의 온도로 냉각이 될 경우에서도 저온조직의 발생가능성이 매우 높다.
상기와 같이 냉각하고 이어 595±65℃까지는 0.6±0.3℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 이는 냉각정지온도가 595+65℃를 초과할 경우 미변태 오스테나이트의 잔존으로 공냉시 저온조직의 발생할 가능성이 높으며, 냉각정지온도가 595-65℃ 미만의 경우에는 본 발명의 서냉 냉각속도인 0.6±0.3℃/sec를 벗어나는 냉각속도가 되기 때문에 적정조직인 페라이트+펄라이트조직의 확보가 불가능하다. 또한, 냉각정지온도인 595±65℃까지 의 냉각속도가 0.6+0.3℃/sec보다 빠른 경우에는 저온조직의 발생가능성이 높으며, 0.6-0.3℃/sec미만의 경우에는 서냉냉각설비의 한계로 인해 적정 냉각온도인 595±65℃ 범위를 확보하기가 어려워 저온조직이 생성하기 때문이다.
상기와 같이 595±65℃까지 서냉한 다음, 공냉하는데, 이는 변태가 완료된 상태로 냉각속도의 변화가 조직에 미치는 영향이 없기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
아래 표 1의 조성을 갖는 빌레트(160×160mm)을 1100℃에서 2시간 유지한 후고속압연하여 지름 14 mm의 선재로 만들고, 발명재와 비교재의 냉각조건은 각각 달리하여 선재를 제조하였다.
| 강종 | C | Si | Mn | Cr | V | Ni | Mo | Ti | W | B | P | S | N2 |
| 1 | 0.45 | 3.03 | 0.29 | 0.58 | 0.05 | - | - | - | - | - | 0.005 | 0.004 | 0.008 |
| 2 | 0.40 | 3.42 | 0.31 | 0.79 | 0.2 | - | - | 0.01 | - | 0.0013 | 0.006 | 0.005 | 0.014 |
| 3 | 0.60 | 2.99 | 0.32 | 0.33 | 0.05 | 0.54 | - | - | 0.02 | - | 0.007 | 0.009 | 0.007 |
| 4 | 0.45 | 2.0 | 0.77 | 0.51 | 0.11 | - | 0.2 | 0.03 | - | - | 0.006 | 0.008 | 0.009 |
| 5 | 0.44 | 3.96 | 0.23 | 0.27 | 0.06 | - | - | - | 0.2 | 0.0015 | 0.009 | 0.008 | 0.008 |
| 6 | 0.53 | 3.01 | 0.35 | 0.55 | - | - | 0.05 | 0.05 | 0.07 | 0.0010 | 0.004 | 0.009 | 0.004 |
| 7 | 0.58 | 2.56 | 0.80 | 0.29 | - | 1.10 | 0.13 | 0.10 | - | - | 0.005 | 0.006 | 0.005 |
| 강종1-7에는 O가 0.005%이하 함유됨.강종 7에는 Nb, Cu가 각각 0.01% 함유됨 |
표 2의 발명예(1-9)는 열간압연한후 760-900℃의 범위내로 물분사에 의해 급속 냉각하여 권취하고 620-700℃범위까지 1.0-1.8℃/sec 범위의 냉각속도로 냉각시키고 530-660℃범위까지 0.3-1.8℃/sec의 냉각속도 범위로 서냉한 후 상온까지 공냉한 것이다. 또한, 비교예(1-10)은 열간압연한 후 790-900℃범위내로 물분사에 의해 급속 냉각하여 권취하고 620-830℃범위까지 2.0-5.0℃/sec의 냉각속도 범위로 냉각시키고 530-730℃까지 0.3-2.0℃/sec로 서냉한 후 상온까지 공냉하였다. 상기와 같이 제조된 선재들의 저온조직 생성율은 화상분석기(image analyze)를 이용하여 측정하였으며, 이때 피검면은 300mm2를 기준으로 하였다.
| 구분 | 사용강종 | 냉각개시온도(권취온도, ℃) | 1차냉각온도(℃) | 1차냉각온도까지의 냉각속도(℃/sec) | 2차냉각온도(℃) | 2차냉각온도까지의 냉각속도(℃/sec) | 저온조직생성율 |
| 발명예1 | 강종1 | 780 | 700 | 1.0 | 660 | 0.3 | 0 |
| 발명예2 | 강종1 | 780 | 670 | 1.4 | 595 | 0.6 | 0 |
| 발명예3 | 강종1 | 780 | 640 | 1.8 | 530 | 0.9 | 0 |
| 발명예4 | 강종1 | 760 | 620 | 1.6 | 560 | 0.8 | 0 |
| 비교예1 | 강종1 | 830 | 781 | 2.3 | 659 | 1.0 | 20 |
| 비교예2 | 강종1 | 850 | 817 | 3.3 | 703 | 0.6 | 15 |
| 비교예3 | 강종1 | 900 | 830 | 5.0 | 730 | 1.3 | 30 |
| 발명예5 | 강종2 | 790 | 700 | 1.4 | 700 | 0.4 | 0 |
| 발명예6 | 강종3 | 760 | 670 | 1.8 | 640 | 0.7 | 0 |
| 발명예7 | 강종4 | 790 | 640 | 1.5 | 660 | 0.7 | 0 |
| 발명예8 | 강종5 | 760 | 620 | 1.7 | 680 | 0.9 | 0 |
| 발명예9 | 강종7 | 790 | 761 | 1.8 | 660 | 0.6 | 0 |
| 비교예4 | 강종2 | 780 | 700 | 3.0 | 640 | 0.3 | 15 |
| 비교예5 | 강종3 | 780 | 670 | 5.0 | 540 | 1.2 | 20 |
| 비교예6 | 강종3 | 780 | 640 | 2.0 | 530 | 1.4 | 10 |
| 비교예7 | 강종4 | 760 | 620 | 2.6 | 560 | 2.0 | 18 |
| 비교예8 | 강종5 | 790 | 700 | 2.9 | 650 | 1.5 | 15 |
| 비교예9 | 강종6 | 790 | 570 | 2.5 | 600 | 1.6 | 10 |
| 비교예10 | 강종7 | 790 | 700 | 2.2 | 660 | 1.3 | 10 |
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법들에 의해 제조된 본 발명예(1-9)의 경우 선재상태에서의 미세조직은 기지조직내에 저온조직(베이나이트 또는 마르텐사이트)이 없는 미세 페라이트+퍼얼라이트 조직을 확보할 수 있는 반면, 비교예(1-10)의 경우, 저온조직의 상분율이 10-30% 범위로 분포하는 것으로 볼 때, 본 발명의 선재냉각제어법에 저온조직이 매우 효과적으로 제어됨을 잘알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 EDC법 또는 제어압연설비에서 오스테나이트입자 미세화법에 의하지 않고 통상의 냉각설비에서 단지 선재를 제어냉각시켜 줌으로서 저온조직(베이나이트+마르텐사이트)의 생성을 억제시켜 균질하고 미세한 페라이트+퍼얼라이트 조직으로 구성된 고실리콘 첨가 중탄소강 선재를 제공할 수 있는 것이다.
Claims (1)
- 중량%로 탄소 0.40-0.60%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 0.01%이하, 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하를 포함하고, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐: 0.01-0.5%, 니오븀:0.01-0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 빌레트를 950∼1150℃에서 가열하여 열간선재압연하고, 압연직후 물분사에 의해 760-790℃까지 급속 냉각하여 권취한 다음, 670±30℃까지는 1.4±0.4℃/sec의 냉각속도로 공냉하고, 595±65℃까지는 0.6±0.3℃/sec의 냉각속도로 서냉한 후 공냉하여 페라이트+퍼얼라이트 조직으로 확보하는 것을 포함하여 이루어지는 저온조직이 없는 고실리콘 첨가 중탄소강 선재의 제조방법.
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1999
- 1999-12-28 KR KR10-1999-0063185A patent/KR100431849B1/ko not_active IP Right Cessation
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| CN103290187A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-09-11 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 一种细化低碳钢线材组织的方法 |
| CN103290187B (zh) * | 2013-05-06 | 2014-10-29 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 一种细化低碳钢线材组织的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010060758A (ko) | 2001-07-07 |
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