KR100542005B1 - Steel bar for prestressed concrete with improved fracture elongation of spot welded part - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극히 적은 고온리락세이션 손실이 요구되는 고강도 콘크리트 파일의 인장근으로 사용되는, 스폿트 용접부의 파단신율이 개선된 프리스트레스트 콘크리트용 강봉에 관한 것이다.The present invention relates to a steel bar for prestressed concrete with improved elongation at break of spot welds, which is used as a tensile root of high strength concrete piles requiring extremely low high temperature relaxation loss.

본 발명의 PC강봉은, 소재의 기본성분으로 C 0.25∼0.40wt%, Si 0.8∼1.5wt%, Mn 0.60∼2.0wt%, P+S 0.04wt%이하 함유되고, 여기에 Ti 0.01∼0.05wt%, B 0.0005∼0.0050wt%, Al 0.01∼0.05wt% 첨가되거나 Ti 0.01∼0.05wt%, B 0.0005∼0.0050wt%, Al 0.01∼0.05wt% 및 Cr 0.02∼0.30wt%가 첨가되고 잔여부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어진 조성으로서, 이와 같은 조성으로 이루어진 소재강선을 연속적으로 주행시키면서 Ac3점 이상으로 가열하여 담금질, 뜨임처리를 실시하여 인장강도가 1420MPa이상이고, 고온 리락세이션 손실이 15%이하를 나타내는 프리스트레스트 콘크리트용 강봉으로서 스폿트 용접부를 포함한 파단신율이 5%이상인 것을 특징으로 한다.PC steel bar of the present invention, C 0.25 ~ 0.40wt%, Si 0.8 ~ 1.5wt%, Mn 0.60 ~ 2.0wt%, P + S 0.04wt% or less is contained as a basic component of the material, here Ti 0.01 ~ 0.05wt %, B 0.0005 ~ 0.0050wt%, Al 0.01 ~ 0.05wt% or Ti 0.01 ~ 0.05wt%, B 0.0005 ~ 0.0050wt%, 0.01 ~ 0.05wt% Al and 0.02 ~ 0.30wt% Cr And an unavoidable impurity, wherein the material steel wire having such a composition is continuously driven and heated to Ac 3 or more to quench and temper to obtain tensile strength of 1420 MPa or more and high temperature relactation loss of 15% or less. It is characterized by the elongation at break including spot welds being 5% or more as steel bars for prestressed concrete shown.

발명의 강재는 종래의 강재와 비교하여 볼 때 고온에서의 리락세이션 특성을 그대로 유지하면서, 스폿트 용접부의 파단신율이 훨씬 개선되어 PHC파일을 제조하기 위하여 인장하는 과정 또는 파일에 가해지는 굽힘 외력 등으로부터 파단될 가능성이 거의 없다는 이점이 있어서 우수한 스폿트 용접부의 연성을 지닌 PC강봉을 제조할 수 있는 장점이 있다.The steel of the invention maintains the relamination characteristics at high temperatures as compared to conventional steels, while the elongation at break of the spot weld is much improved, and the bending external force applied to the stretching process or pile to produce the PHC pile There is an advantage that there is little possibility of breaking from the back, there is an advantage that can produce a PC steel bar with ductility of the excellent spot welds.

PC강봉PC steel bar

Description

스폿트 용접부의 파단신율이 개선된 프리스트레스트 콘크리트용 강봉{Steel bar for prestressed concrete with improved fracture elongation of spot welded part}Steel bar for prestressed concrete with improved fracture elongation of spot welded part}

도1은 고강도 프리스트레스트 콘크리트 파일 제조용 철근농에 대한 개략구조도로서,1 is a schematic structural diagram of a reinforcing bar for manufacturing a high strength prestressed concrete pile,

(가)는 측면도이고,(A) is a side view,

(나)는 정면도이다.(B) is front view.

도2는 Ti, B, Al이 첨가되지 않은 PC강봉의 Si함유량에 따른 고온리락세이션 손실의 변화를 나타내는 그래프.Figure 2 is a graph showing the change in high temperature relaxation loss according to the Si content of the PC steel bar not added Ti, B, Al.

도3은 Ti,B,Al이 함유된 본 발명재와 함유되지 않은 비교재에 대하여 Si함유량에 따른 스폿트 용접부를 포함한 파단신율의 차이를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the difference in elongation at break including spot welds according to the Si content for the present invention material containing Ti, B, Al and a comparative material not containing.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))((Explanation of symbols for main parts of drawing))

1. PC 강봉 2. 나선근1. PC rod 2. Spiral root

3. 스폿 용접부3. Spot weld

본 발명은 극히 적은 고온리락세이션 손실을 요구되는 고강도 콘크리트 파일(이하, PHC파일이라 함)의 인장근으로 사용하기에 적합토록 스폿트 용접부의 파단신율이 개선된 고강도 프리스트레스트 콘크리트용 강봉 또는 강선(이하, PC강봉이라고 한다)에 관한 것이다.The present invention is a steel bar or steel wire for high-strength prestressed concrete with improved elongation at break of spot welds, suitable for use as a tensile muscle of high-strength concrete piles (hereinafter referred to as PHC piles) requiring extremely low high temperature relaxation loss. It is about (hereinafter called PC steel bar).

기존의 PHC파일을 제조하는 방법은 여러 가지가 알려져 있는 바, 가장 일반적인 PHC 제조방법을 제1도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Various methods of manufacturing existing PHC piles are known. Looking at the most common PHC manufacturing method with reference to FIG.

도시된 바와 같이, 7∼13mm의 PC강봉(1) 다수개를 축근으로 사용하여 원통으로 배열한 상태에서 그 축근의 주위에 보통철선(KSD3554의 MSRW8, 3.2mm)을 나선근(2)으로 감아돌려 축근과 나선근과의 접촉부를 스폿트 용접하여 철근농으로 제작한 후에, 축근을 인장강도의 70%로 인장 한 상태에서 콘크리트를 타설하여 철근농이 콘크리트 중에 매설되도록 한다.As shown in the figure, a plurality of 7-13 mm PC steel rods (1) are used as the axial roots, and the common steel wire (MSRW8 of KSD3554, 3.2 mm) is wound around the axial roots with the spiral roots (2). After turning the spot contact between the axle and the spiral muscle to make the reinforcing bar, the reinforcing bar is embedded in the concrete by placing the concrete with the axle at 70% of the tensile strength.

이후에 원심성형에 의하여 콘크리트를 다진 후 고온고압양생(양생조건: 오토크레이브조의 내부에 콘크리트 파일을 장입하고 기압을 10기압으로 올린상태에서 4시간만에 180℃까지 승온시킨 후 3시간 유지, 이후에 상온까지 서냉)에 의하여 유효 프리스트레스 량이 80Kgf/㎠이상이 되는 PHC파일을 제조하고 있다.After crushing the concrete by centrifugal molding after high temperature and high pressure curing (curing condition: After loading the concrete pile into the interior of the autoclave tank and raising the air pressure to 10 atm, after raising the temperature to 180 ℃ in 4 hours and then maintained for 3 hours By slow cooling to room temperature) to produce a PHC pile having an effective prestress amount of 80 Kgf / cm 2 or more.

따라서, PHC파일용으로 사용되는 PC강봉은 고온고압양생 조건하에서 초기에 도입된 초기하중(인장강도의 70%)의 손실이 적어야 PHC파일로서의 충분한 유효프리 스트레스량을 확보할 수 있게 된다. 이때, 도입된 초기응력의 손실을 리락세이션 손실이라고 하며, 이는 아래의 식1과 같다.Therefore, PC steel bar used for PHC pile should have a small loss of initial load (70% of tensile strength) introduced initially under high temperature and high pressure curing conditions to ensure sufficient effective free stress as PHC pile. At this time, the loss of the initial stress introduced is called relaxation loss, which is expressed by Equation 1 below.

Figure 112004503366618-pat00001
Figure 112004503366618-pat00001

통상 PHC파일용 PC강봉은 적어도 인장강도 1420MPa이상의 고강도이면서, 고온고압양생과 동일한 실험실 조건에서 고온리락세이션치(실험조건: 인장강도의 70%를 인장한 후 강봉을 4시간에 180℃까지 승온시켜 3시간유지한 후 자연 냉각시켜 23시간째의 응력손실율을 측정하여 리락세이션치로 한다)가 15%이하의 저 리락세이션 손실을 요구한다.PC steel bar for PHC pile is usually high strength with at least tensile strength of 1420MPa and high temperature relaxation value under the same laboratory conditions as high temperature and high pressure curing (experimental condition: after stretching 70% of tensile strength, the steel bar is heated up to 180 ℃ in 4 hours). After cooling for 3 hours, it is naturally cooled and the stress loss rate at 23 hours is measured to be a relaxation rate. A low recovery loss of 15% or less is required.

상기의 품질특성을 달성하기 위한 저 리락세이션 PC강봉의 제조방법의 한 예로 국내 특허공고 제92-5386호에는 Si함량을 통상의 0.15∼0.35wt%보다 훨씬 많이 첨가한 1.0∼2.0wt%으로 유지하여 소재강선을 연속적으로 주행시키면서 급속가열과 급속냉각에 의해 담금질하고, 이어서 소정의 뜨임온도까지 급속가열, 급냉하는 방법에 의하여 약 12∼13% 수준의 고온 리락세이션 손실을 지닌 저 리락세이션 PC강봉이 제조가능한 것으로 밝히고 있다.As an example of the manufacturing method of low-relaxation PC steel bar to achieve the above quality characteristics, Korean Patent Publication No. 92-5386 has 1.0-2.0wt% of Si content added much more than 0.15-0.35wt%. Low lylace with about 12-13% high temperature relactation loss by quenching by rapid heating and rapid cooling while continuously running the material steel wire and rapidly heating and quenching to a predetermined tempering temperature. It is said that PC rods can be manufactured.

그러나, 상기 특허는 단지 Si량만을 높여 PC강봉의 내응력 부식성과 고온리락세이션 손실의 개선만에 기술적 주안점을 두고 있을 뿐으로, 스폿트 용접이후의 용접부의 취성은 전혀 고려되어 있지 않다.However, the patent only focuses on improving the stress corrosion resistance and the high temperature relaxation loss of the PC steel bar by only increasing the amount of Si, and the brittleness of the weld after spot welding is not considered at all.

또 다른 종래의 고강도 PC파일 제조용 저 리락세이션 PC강봉의 제조방법으로서, 일본 특허공고 평3-31841호에서는 탄소량 0.4wt% 이하의 소재 강봉에 Si함량을 1.6∼2.0wt%로 다량 첨가하고 담금질한 후 뜨임 중에 미소한 굴곡가공(2%이하)을 행하는 온간교직을 실시하고 급냉하여 고온 리락세이션 손실이 6% 이하인 PC강봉을 제조하는 기술이 개시되어 있다.In another conventional method of manufacturing a low relaxation PC steel bar for producing high strength PC pile, Japanese Patent Publication No. Hei 3-31841 adds a large amount of Si to 1.6 to 2.0 wt% to a steel bar with a carbon content of 0.4 wt% or less. A technique for producing a PC steel bar having a high temperature relactation loss of 6% or less is performed by quenching after quenching and performing a warm working job which performs a small bending process (2% or less) during tempering.

그러나, 상기 특허는 Si함유량을 높이고 뜨임 중 온간교직을 실시하여 고온 리락세이션 손실을 더욱 줄여 유효 프리스트레스 80Kg/㎠ 이상의 고강도 파일만을 제조하는 데 그 목적이 있어, Si함량이 다량 첨가됨에 따른 스폿트 용접이후의 용접부의 취성에 대한 문제점은 전혀 고려되어 있지 않다.However, the patent is to increase the Si content and to carry out warm knitting during tempering to further reduce the high temperature relactation loss to produce only a high strength pile of effective prestress 80Kg / ㎠ or more, the spot as the Si content is added in large quantities The problem of brittleness after welding is not considered at all.

그런데 PC강봉은 도1에서와 같이 PC강봉을 축근으로 하고 보통철선이 나선형태로 축근 주위에 스폿트 용접되어 철근농을 편성하여 콘크리트에 매설되어 PHC파일로 제조된다. 철근농을 편성할 때, PC강봉과 보통철선의 교차점을 용접할 경우 통상은 나선근(보통철선)과 축근(PC강봉)에 전류를 통하여 스폿트 용접을 행하게 되는데, Si를 다량 함유한 PC강봉은 전류가 흐르기 어렵기 때문에 대용량의 전압을 투입하지 않으면 부착이 어려우며, 이 경우 대량 투입된 전압 때문에 용접영향부가 커져서 PHC파일의 초기인장 응력 도입시 스폿트 용접부에서 파단하는 사례가 빈발했다.However, the PC steel bar is made of PC steel bar as the axle as shown in FIG. 1, and the ordinary steel wire is spot welded around the axle in a spiral shape to form a reinforcing bar and embedded in concrete to produce a PHC pile. When constructing reinforcing bar, when welding the intersection point of PC steel rod and ordinary steel wire, spot welding is usually performed through spiral current (ordinary steel wire) and shaft (PC steel bar) through electric current. Since silver current is difficult to flow, it is difficult to attach it unless a large amount of voltage is applied, and in this case, the welding influence part becomes large due to the large amount of applied voltage, so that the spot welding part breaks frequently when the initial tensile stress of PHC pile is introduced.

따라서, 이에 대한 대책으로 최근 사용자들은 보통철선과 스폿트 용접된 PC강봉의 용접부를 포함한 파단신율이 KSD3505 또는 JISG3137에 따라 5%이상인 품질 특성 요구하고 있으나, 현재까지 개발된 PC강봉으로는 상기 요구조건을 만족할 수 없는 실정이어서 상기 품질특성 요구조건에 부합하는 소재의 개발이 시급하게 요망되고 있다.Therefore, as a countermeasure, users have recently demanded quality characteristics of 5% or more according to KSD3505 or JISG3137 including elongation at break of ordinary steel wire and spot welded PC steel bars. Since the situation cannot be satisfied, it is urgently required to develop a material meeting the quality characteristic requirements.

본 발명은 상기 종래 고강도 PC파일용 PC강봉에서 제기되고 있는 문제점을 감안하여 창안된 것으로, Si를 다량 함유한 종래의 PC강봉이 가지는 기계적 성질, 특히 저 고온리락세이션 특성을 그대로 유지하면서, 스폿트 용접부의 파단신율을 현저히 개선한 프리스트레스트 콘크리트용 PC강봉을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised in view of the problems posed by the conventional high-strength PC steel bar, the spot, while maintaining the mechanical properties, especially low temperature relamination characteristics of the conventional PC steel bar containing a large amount of Si, It is an object of the present invention to provide a PC steel bar for prestressed concrete which significantly improves the elongation at break of the weld weld.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PC강봉은, 소재의 기본성분으로 C 0.25∼0.40wt%, Si 0.8∼1.5wt%, Mn 0.60∼2.0wt%, P+S 0.04wt%이하 함유되고, 여기에 Ti 0.01∼0.05wt%, B 0.0005∼0.0050wt%, Al 0.01∼0.05wt% 첨가되거나 Ti 0.01∼0.05wt%, B 0.0005∼0.0050wt%, Al 0.01∼0.05wt% 및 Cr 0.02∼0.30wt%가 첨가되고 잔여부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어진 조성으로서, 이와 같은 조성으로 이루어진 소재강선을 연속적으로 주행시키면서 Ac3점 이상으로 가열하여 담금질, 뜨임처리를 실시하여 인장강도가 1420MPa이상이고, 고온 리락세이션 손실이 15%이하를 나타내는 프리스트레스트 콘크리트용 강봉으로서 스폿트 용접부를 포함한 파단신율이 5%이상인 것을 특징으로 한다.PC steel bar of the present invention for achieving the above object, C 0.25 ~ 0.40wt%, Si 0.8 ~ 1.5wt%, Mn 0.60 ~ 2.0wt%, P + S 0.04wt% or less as a basic component of the material, 0.01 to 0.05 wt% Ti, 0.0005 to 0.0050 wt% B, 0.01 to 0.05 wt% Al, or 0.01 to 0.05 wt% Ti, 0.0005 to 0.0050 wt% B, 0.01 to 0.05 wt% Al, and 0.02 to 0.30 wt% Cr. Is added and the remainder is composed of iron and unavoidable impurities. The material steel having such composition is continuously quenched and heated to Ac3 point or more by quenching and tempering, and the tensile strength is 1420 MPa or more. A steel bar for prestressed concrete with a loss of 15% or less, characterized in that the elongation at break including spot welds is 5% or more.

여기서 본 발명의 주안점은 15%이하의 고온 리락세이션치를 확보하기 위하여 종래는 다량의 Si를 첨가하였으나, Si를 다량 첨가하면 고온에서의 리락세이션 손실은 현저히 감소되지만, 대신 나선근과의 스폿트 용접부의 연성이 현저히 저하됨에 따라 고강도 PHC파일용 PC강봉에서 요구되는 품질특성으로서의 고온 리락세이션 특성과 스폿트 용접부 연성을 함께 만족시킬 수 있는 새로운 조성의 PC 강봉을 제 공하고자 함에 두고 있다.Here, the main point of the present invention is to add a large amount of Si in order to secure a high temperature relase value of 15% or less, but when the large amount of Si is added, the loss of relase at a high temperature is significantly reduced, but instead a spot with a helix muscle. As the ductility of the weld is significantly reduced, it is intended to provide a PC steel rod with a new composition that can satisfy both the high temperature relamination characteristics and the spot weld ductility required for the high quality PHC pile PC bars.

본 발명의 PC강봉은, 소재강선의 Si함량을 저감시켜 다소의 용접부의 연성을 개선하고, Ti, B, Al 및 Cr을 첨가하여 스폿트 용접중 발생하는 결정립의 크기를 미세화시킴과 동시에 개재물을 형성하여 입계를 취화시키는 P와 S를 특별히 규제함으로서 스폿트 용접부의 연성을 더욱 개선시킬 뿐만 아니라, Si의 저감으로 초래되는 고온리락세이션 손실의 증가도 보완되도록 한 점에 기술적 특징이 있다.PC steel bar of the present invention, by reducing the Si content of the material steel wire to improve the ductility of some welds, by adding Ti, B, Al and Cr to refine the size of the grains generated during spot welding and at the same time By specially regulating P and S forming embrittlement grain boundaries, not only the ductility of the spot weld is further improved, but also the increase in high temperature relaxation loss caused by the reduction of Si is complemented.

이와 같은 본 발명의 PC강봉을 구성하고 있는 조성의 각 성분에 대한 역할과 성분한정 이유는 다음과 같다.The role and component limitation reason for each component of the composition constituting the PC steel bar of the present invention as follows.

C : 0.25∼0.40wt%C: 0.25 to 0.40 wt%

C는 담금질시 강도증가를 위하여 필요한 가장 중요한 원소로서, 0.25wt%미만에서는 담금질에 의한 경화효과가 미흡하여 PC강봉으로서 요구되는 소정의 강도를 확보하기 곤란하며, 0.40wt%를 초과하게 되면 스폿트 용접성을 저하시킨다.C is the most important element necessary for increasing the strength during quenching. If it is less than 0.25wt%, the hardening effect by quenching is insufficient, so it is difficult to secure the predetermined strength required as a PC steel bar. Decreases the weldability.

Si : 0.8∼1.5wt%Si: 0.8-1.5 wt%

Si는 본발명에 있어서 고온 리락세이션치를 저하시키는 데 매우 유용한 원소로서, 0.8wt%미만에서는 본 발명자가 수차례 연구 실험한 결과 고온리락세이션치가 15%이상으로서 본발명의 목적에 미흡하며, 1.6wt%이상에서는 나선근과의 스폿트 용접시 전류가 잘 흐르지 않아 부착력이 떨어질 뿐만 아니라, 스폿트 용접부의 취성이 증가하므로 1.5%이하로 한정한다.Si is a very useful element for lowering the high temperature relaxation value in the present invention. At the time of less than 0.8 wt%, the inventors have conducted several studies and the high temperature relaxation rate is 15% or more, which is insufficient for the purpose of the present invention. In the case of 1.6wt% or more, the spot welding with the spiral roots does not flow well, so that the adhesive force is reduced, and the brittleness of the spot weld increases, so it is limited to 1.5% or less.

Mn : 0.60∼2.0wt%Mn: 0.60 to 2.0 wt%

Mn은 담금질시의 강도향상에 기여하며, 낮은 C, Si 첨가강에서 강도의 저하 를 보완하기 위한 원소이다. 따라서 상기의 효과를 기대하기 위해서는 최소 0.60wt%의 첨가가 필요하지만, 과잉 첨가되면 스폿트 용접부의 연성을 나쁘게 하므로 그 첨가량은 2.0wt%를 초과하지 않도록 하여야 한다.Mn contributes to strength improvement during quenching and is an element to compensate for the decrease in strength in low C and Si-added steels. Therefore, in order to expect the above effect, at least 0.60 wt% of addition is required, but if excessive addition deteriorates the ductility of the spot weld, the addition amount should not exceed 2.0 wt%.

Cr: 0.02∼0.30wt%Cr: 0.02 to 0.30 wt%

Cr은 강도와 담금질 경도 및 인성의 향상을 위하여 첨가되는 원소로서, 0.02wt%미만에서는 상기 특성들의 향상효과가 미약하며, Cr 0.30wt%를 초과하면 스폿트 용접부의 연성을 떨어뜨리므로 0.30wt%를 초과하지 않도록 하여야 한다.Cr is an element added to improve strength, quenching hardness, and toughness. At 0.02 wt% or less, the improvement of the properties is insignificant. When Cr is more than 0.30 wt%, the ductility of the spot weld is reduced, so it is 0.30 wt%. Do not exceed.

B: 0.0005∼0.0050wt%B: 0.0005 to 0.0050 wt%

B는 미량첨가로 보론탄화물을 형성시켜 담금질성을 향상시키는 원소로서 0.0005wt% 미만에서는 첨가효과가 불분명하며, 0.0050wt%를 초과하면 오히려 담금질성을 저하시킨다.B is an element that improves hardenability by forming boron carbide with a small amount of addition, and the effect of addition is unclear at less than 0.0005wt%, but rather hardenability is greater than 0.0050wt%.

Ti: 0.01∼0.05wt%Ti: 0.01 to 0.05 wt%

Ti는 B와 공존하여 담금질 강도를 올리는 효과도 있지만, 오스테나이트의 결정립 미세화에 효과가 크며, 특히 스폿트 용접시 용해도가 낮은 탄,질화물을 석출하여 변태점을 높이는 결과가 되므로 용접부의 균열발생을 억제하는 효과가 크다.Ti coexists with B to increase the quenching strength, but it is effective in refining the grain size of austenite, and in particular, it results in precipitation of carbon and nitride with low solubility during spot welding, resulting in higher transformation point. The effect is great.

그러나, 0.01wt%미만에서는 그 효과가 미흡하며, 0.05wt%를 초과하면 개재물이 많게 되어 요구되는 각종 물성치를 저하시킨다.However, when the amount is less than 0.01 wt%, the effect is insufficient. When the amount exceeds 0.05 wt%, the inclusions increase, which lowers various required physical properties.

Al : 0.01∼0.05wt%Al: 0.01 to 0.05 wt%

Al은 질소와 결합하여 오스테나이트의 결정립성장 억제효과가 있으므로, 재료의 인장시 스폿트 용접부의 균열발생을 억제하는 효과가 크다. 그러나, 다량 함 유되면 경질의 알루미늄산화물계의 개재물이 많이 생성되어 스폿트 용접부이외의 부분까지도 급격히 연성을 저하시킨다. 따라서 본발명의 목적을 달성하기 위하여는 0.01∼0.05wt% 정도의 Al을 첨가하는 것이 가장 적합하다.Al combines with nitrogen and has an effect of inhibiting grain growth of austenite, and therefore, has a large effect of suppressing crack generation in spot welds when the material is tensioned. However, if it contains a large amount of hard aluminum oxide-based inclusions are generated a lot, even in the portion other than the spot weld, the ductility is rapidly reduced. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, it is most suitable to add about 0.01 to 0.05 wt% of Al.

P+S: 0.040wt%이하P + S: 0.040 wt% or less

P와 S는 불가피한 불순물 원소로서, P의 경우 강중에 페라이트에 고용하여 경도와 인장강도를 향상시키는 역할도 하지만, 응고시 편석이 심하여 Fe3P로 응고하고, 결정입계에 편석하여 고온가열에도 확산이 어려우므로 충격치 및 연성을 현저히 저하시킨다. 또한 S는 다량 첨가될 경우, 철 및 망간과 결합하여 FeS와 MnS의 개재물이 결정입계에 편석하므로 입계취화로 스폿트 용접부의 인장시 균열발생을 조장할 가능성이 매우 크다.P and S are unavoidable impurity elements. In the case of P, solid solution is used in ferrite to improve hardness and tensile strength. However, P and S solidify to Fe 3 P due to segregation during solidification, and diffuse to high temperature heating due to segregation at grain boundaries. Since this is difficult, the impact value and ductility are significantly reduced. In addition, when a large amount of S is added, the inclusions of FeS and MnS segregate at the grain boundaries in combination with iron and manganese, and thus, the grain boundary embrittlement is very likely to promote cracking when the spot is welded.

따라서, P와 S의 함량은 가능한 한 낮게 관리되어야 하며 본 발명의 목적 달성을 위하여는 P+S를 0.040wt%이하로 관리하는 것이 가장 적합하다.Therefore, the content of P and S should be managed as low as possible, and to achieve the object of the present invention, it is most appropriate to manage P + S at less than 0.040 wt%.

실시예Example

본 발명자는 PC강봉으로서의 기본 성분계인 C-Mn-P-S를 거의 동일 수준으로 유지하고, Si 함량을 변화시켜 가면서 Ti, B, Al 및 Cr을 첨가하거나 첨가하지 않은 10mm 선경의 각 소재강선(와이어 로드)을 9.0mm로 신선하고, 고주파 유도가열장치를 사용하여 신선된 강선을 연속적으로 주행시키면서 Ac3 변태점 온도이상으로 급속가열하여 담금질처리하고, 인장강도가 1470∼1500MPa이 되도록 소정의 뜨임온도까지 급속가열, 급속냉각하여 시료를 제작하였다.The present inventors maintain C-Mn-PS, which is a basic component system as a PC steel bar, at about the same level, and each material steel wire having a wire diameter of 10 mm with or without Ti, B, Al, and Cr added while changing the Si content (wire rod) ) To 9.0mm, quenched by rapid heating over Ac3 transformation point temperature while continuously running the steel wire using high frequency induction heating device, and rapid heating to predetermined tempering temperature so that tensile strength is 1470 ~ 1500MPa The sample was prepared by rapid cooling.

본 실시예에서 사용된 각 시료의 첨가 화학성분과 상기와 같이 제조된 각 시료에 대하여 스폿트 용접 후, 인장 및 고온 리락세이션 시험결과를 표1에 나타낸다.Table 1 shows the tensile and high temperature relase test results after spot welding of the additive chemical composition of each sample used in this example and each sample prepared as described above.

[표 1]TABLE 1

Figure 112004503366618-pat00002
Figure 112004503366618-pat00002

여기서, 인장시험 결과는 상기 조성으로 제조된 각 강선에 대하여 3.2mm의 보통철선(KSD3554의 MSRW8)을 100mm 간격으로 연속적으로 3000A, 2사이클의 조건으로 스폿트 용접을 실시한 후 강선에 부착된 보통철선을 떼어내고 최소한 스폿트 용접부가 3개 이상이 존재할 수 있도록 강선을 절단하여 얻어진 시험편에 대하여 인장시험을 행하여 얻어진 값이다.Here, the tensile test results for the steel wire manufactured in the above composition, 3.2mm ordinary steel wire (MSRW8 of KSD3554) in the spot of continuous continuous welding at 3000A, 2 cycles at 100mm intervals, the ordinary steel wire attached to the steel wire Is a value obtained by performing a tensile test on a test piece obtained by cutting a steel wire so that at least three spot welds exist.

이때, 파단신율 측정을 위한 표점거리는 PC강봉의 관련규격인 KSD3505에 따라 선경의 8배로 하였으며, 파단신율의 측정은 반드시 스폿트 용접부가 포함된 것에 대하여 행했다.At this time, the gauge length for breaking elongation was 8 times the wire diameter according to KSD3505, the relevant standard for PC steel bars, and the measurement of breaking elongation was carried out for the inclusion of spot welds.

단, 스폿트 용접부에서 파단하지 않고, 모재부에서 파단할 경우에는 스폿트 용접부의 연성이 우수한 것으로 판단하고, 그 값을 그대로 인정하였다.However, when breaking at the spot welding part and breaking at the base material part, it was judged to be excellent in ductility of the spot welding part, and the value was recognized as it is.

또한, 고온 리락세이션치의 측정은 상기의 인장시편과 같이 제조된 시료를 KSD3505의 규격의 공칭 인장강도(1420MPa)에 대하여 70%를 인장한 후, 상온에서 4시간에 180℃까지 승온시키고 3시간유지한 후 자연 냉각시켜 23시간째의 응력 손실율을 측정하여 리락세이션치로 하였다.In addition, the measurement of the high temperature relaxation value is obtained by stretching 70% of the sample prepared as the tensile test specimen with respect to the nominal tensile strength (1420MPa) of KSD3505 standard, and then raising the temperature to 180 ° C. at 4 hours at room temperature and then 3 hours. After holding, the mixture was naturally cooled and the stress loss rate at 23 hours was measured to obtain a relaxation value.

본 발명자는 이상의 결과로부터 다음과 같은 사실을 확인할 수 있었다.The present inventors were able to confirm the following facts from the above results.

Si량이 0.80wt%미만인 시료-1∼4의 경우는 낮은 Si량 때문에 스폿트 용접부의 파단신율은 충분히 만족한 수준이 되지만, Ti, B 및 Al을 첨가하여도 고온리락세이션치가 PHC파일에서의 요구조건인 15%이하를 만족시키지 못하고 있다.In the case of Samples 1 to 4 in which the amount of Si is less than 0.80 wt%, the elongation at break of the spot weld is sufficiently satisfactory due to the low amount of Si. However, even if Ti, B, and Al are added, the high temperature relaxation rate is increased in the PHC pile. It does not meet the requirements below 15%.

본 발명에 따른 PC강봉의 Si함량 범위인 Si 0.80∼1.5wt%에 있어서, Si가 0.91wt%인 시료-5의 경우는 파단신율은 5%이상으로서 요구 목적치를 만족하지만, 낮은 Si로 인하여 고온리락세이션치가 요구조건 15%를 상회하게 된다.In the Si content range of 0.80 to 1.5wt% of Si in the PC steel bar according to the present invention, in the case of Sample-5 having 0.91wt% of Si, the elongation at break is 5% or more, which satisfies the required target value, Only the lock value exceeds the requirement of 15%.

반면에 동등한 Si량(0.89%)을 가진 시료-6의 경우, Ti, B 및 Al이 첨가되어 있으므로 15%이하의 고온 리락세이션치 조건을 만족할 뿐만 아니라, 파단신율도 5%이상의 목표치를 충분히 달성하고 있으며, 이와 같은 Ti, B 및 Al첨가의 효과는 시료-8∼12에서도 동일하게 확인된다.On the other hand, in the case of Sample-6 having an equivalent amount of Si (0.89%), Ti, B, and Al were added, which not only satisfies the high temperature relaxation rate of 15% or less, but also the elongation at break of 5% or more. The effects of such addition of Ti, B and Al are similarly confirmed in Samples 8 to 12.

시료-13∼15는 Ti, B 및 Al의 첨가와 더불어 Cr도 함께 첨가하여 그 효과를 파악하기 위한 것이지만, 결과로 볼 때 Cr을 추가로 첨가함에 따라 고온리락세이션 손실을 다소 줄이는 효과는 있으나, 스폿트 용접부의 파단신율에 대한 개선 효과는 거의 볼 수 없었다.Samples 13 to 15 are intended to determine the effects of addition of Ti, B, and Al together with Cr, but as a result, the addition of Cr further reduces the high temperature recovery loss. , The improvement effect on the elongation at break of spot welds was hardly seen.

Ti, B 및 Al의 첨가가 스폿트 용접부의 파단신율 개선에 지배적으로 작용함을 확인 할 수 있다.Addition of Ti, B and Al dominates the improvement of elongation at break of spot welds.

Si함량이 1.5wt%를 초과하는 시료-16∼19의 경부는 앞서 언급된 바와 같이 Si의 다량 첨가로 고온 리락세이션 손실은 감소되지만, 스폿트 용접부의 취성은 현저히 증가하여 Ti, B 및 Al을 첨가하여도 파단신율에 대한 개선효과가 매우 미흡함을 알 수 있다.The neck of Samples 16-19 with Si content exceeding 1.5wt%, as mentioned above, the high temperature relactation loss is reduced by adding a large amount of Si, but the brittleness of spot welds is significantly increased, so that Ti, B and Al It can be seen that even if the addition effect of the elongation at break is very poor.

또한, 시료-7과 시료-15로부터 P+S가 0.040wt%이상일 때는 Ti, B, Al 및 Cr 등이 첨가되어도 스폿트 용접부의 파단신율은 동등한 성분계에 비해 급격히 저하되어 본 발명의 목적을 달성할 수 없음도 분명히 확인할 수 있었다.In addition, when P + S is 0.040 wt% or more from Sample-7 and Sample-15, even when Ti, B, Al, Cr, etc. are added, the elongation at break of the spot weld is sharply lowered compared to the equivalent component system to achieve the object of the present invention. I could not confirm clearly.

이상의 사실을 정리하여 보면 도2, 도3과 같이 요약된다. 도2는 본 발명의 기본 성분계에 Ti ,B, Al 을 첨가하지 않고 Si량만을 변화시켜 고온리락세이션 손 실을 측정한 것으로서, PHC파일용 PC강봉의 요구조건인 15%이하를 얻기 위해서는 적어도 1.0%이상의 Si가 첨가되어야 한다는 것을 잘 알 수 있다. 반면에 Ti, B 및 Al이 첨가되면 표1에서와 같이 Si가 0.80wt%이상만 첨가되면 15%이하의 고온 리락세이션 손실을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.The above facts are summarized as shown in FIG. 2 and FIG. Figure 2 is a measurement of high temperature recovery loss by changing only the amount of Si without adding Ti, B, Al to the basic component system of the present invention, at least 15%, which is a requirement of PC steel bar for PHC pile It can be appreciated that more than 1.0% of Si should be added. On the other hand, when Ti, B, and Al were added, as shown in Table 1, when only 0.80 wt% or more of Si was obtained, high temperature relactation loss of 15% or less could be obtained.

한편, 도3은 Ti, B 및 Al을 첨가한 발명재와 첨가하지 않은 비교재에 대하여 스폿트 용접부를 포함한 파단신율을 비교한 그래프로서 발명재의 경우가 비교재 보다 훨씬 우수한 파단신율을 나타내며, PC강봉 으로서의 요구조건인 5%를 충분히 만족하는 것을 알 수 있었다. 또한 파단신율에 미치는 Ti, B 및 Al의 첨가는 Si량이 적은 0.80wt%미만에서는 개선효과가 크지 않지만, 본 발명에 따른 Si 함량 범위인 0.80∼1.50wt%에서는 상당한 개선 효과가 있으며, Si량이 과다한 1.5wt%를 초과할 경우는 효과가 급격히 저하됨을 확인 할 수 있었다.On the other hand, Figure 3 is a graph comparing the elongation at break including spot welds with respect to the invention material added Ti, B and Al and the comparative material not added, the case of the invention material exhibits much higher elongation at break than the comparative material, PC It was found that 5%, a requirement for steel bars, was fully satisfied. In addition, the addition of Ti, B, and Al on the elongation at break does not have a significant improvement effect at less than 0.80 wt% of Si amount, but has a significant improvement effect at 0.80 to 1.50 wt% of Si content range according to the present invention. When it exceeds 1.5wt% it could be confirmed that the effect is sharply lowered.

결론적으로, 본 발명은 PC강봉의 스폿트 용접부의 파단신율 개선을 위하여 용접부를 취화시키는 Si량을 고온리락세이션 손실이 15%이하가 되도록 하는 범위내에서 종래의 1.0∼2.0wt% 또는 1.6∼2.0wt%에서 0.80∼1.5wt%로 하향 조절하고, 약간 부족한 고온 리락세이션치의 개선 및 획기적인 스폿트 용접부의 파단신율 개선을 위하여 스폿트 용접성에 악영향을 주는 P+S를 0.04wt%이하로 유지하고, Ti, B 및 Al을 첨가할 경우, 용접부의 결정립을 미세하게 하고, 효과적으로 미세한 탄,질화물을 석출시켜 스폿트 용접부의 균열발생을 억제하게 함으로서 목적하는 스폿트 용접부의 파단신율 5%이상을 훨씬 상회하는 극히 우수한 PC강봉이 제조 가능함을 명확하게 확인할 수 있었다.In conclusion, in the present invention, the amount of Si embrittlement of the weld to improve the break elongation of the spot weld of the PC steel bar is 1.0-2.0 wt% or 1.6- Adjust from 0.8wt% to 1.5wt% at 2.0wt%, and maintain P + S below 0.04wt% to improve spot weldability and break elongation at break. In addition, when Ti, B, and Al are added, the crystal grains of the weld are fine, and fine carbon and nitride are effectively precipitated to suppress cracking of the spot weld. It was clearly confirmed that extremely superior PC steel rods could be manufactured.

한편, 앞에서 언급된 종래의 공지기술(일본 특허공고 평3-31841호)와 같이 고온 리락세이션 손실을 더욱 줄이기 위하여 뜨임중 온간교직을 실시할 경우에도 본 발명의 재료를 사용하면 실시예에서 보는 바와 같이 더욱 낮은 고온리락세이션 손실을 지닌 스폿트 용접부를 포함한 파단신율이 극히 우수한 PC강봉을 얻을 수 있음을 충분히 예측할 수 있다.On the other hand, in the case of carrying out the warm-weaving during tempering in order to further reduce the high temperature relactation loss as in the conventional known art (Japanese Patent Publication No. 3-31841) mentioned above, the material of the present invention is used in the examples. As can be predicted, PC bars with extremely high elongation at break including spot welds with lower high temperature relaxation loss can be obtained.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 강재는 종래의 강재와 비교하여 볼 때 고온에서의 리락세이션 특성을 그대로 유지하면서, 스폿트 용접부의 파단신율이 훨씬 개선되어 PHC파일을 제조하기 위하여 인장하는 과정 또는 파일에 가해지는 굽힘 외력 등으로부터 파단될 가능성이 거의 없다는 이점이 있으며, 통상 시판되는 종래재(시료-18)의 파단신율 3.3% 대비 본 발명재는 7.6∼8.3%로서 약 2.3∼2.5배의 우수한 스폿트 용접부의 연성을 지닌 PC강봉을 제조할 수 있는 장점이 있다.As described above, the steel of the present invention is a process of tensioning to produce a PHC pile with much improved elongation at break of the spot weld, while maintaining the relamination characteristics at high temperatures as compared with conventional steels. In addition, there is an advantage that there is little possibility of being broken from the bending external force applied to the pile, etc., and the present invention is 7.6 to 8.3%, which is about 2.3 to 2.5 times superior to 3.3% of the elongation at break of the conventional material (Sample-18). There is an advantage that can produce a PC steel bar having a ductility of the spot welds.

Claims (4)

C 0.25∼0.40wt%, Si 0.8∼1.5wt%, Mn 0.60∼2.0wt%, P+S 0.040wt%이하, Ti 0.01∼0.05wt%, B 0.0005∼0.0050wt%, Al 0.010∼0.050wt%를 함유하고 잔여부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 인장강도가 1420MPa 이상이고, 스폿트 용접부를 포함한 파단신율이 5% 이상인 것을 특징으로 하는 스폿트 용접부의 파단신율이 개선된 프리스트레스트 콘크리트용 강봉.C 0.25-0.40wt%, Si 0.8-1.5wt%, Mn 0.60-2.0wt%, P + S 0.040wt% or less, Ti 0.01-0.05wt%, B 0.0005-0.0050wt%, Al 0.010-0.050wt% Steel bars for prestressed concrete with improved elongation at break of spot welds, characterized in that the residual portion is made of iron and unavoidable impurities, tensile strength is at least 1420MPa, and elongation at break including spot welds is 5% or more. 삭제delete C 0.25∼0.40wt%, Si 0.8∼1.5wt%, Mn 0.60∼2.0wt%, P+S 0.040wt%이하, Ti 0.01∼0.05wt%, B 0.0005∼0.0050wt%, Al 0.010∼0.050wt%, Cr 0.02∼0.30wt%를 함유하고 잔여부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 인장강도가 1420MPa 이상이고, 스폿트 용접부를 포함한 파단신율이 5% 이상인 것을 특징으로 하는 스폿트 용접부의 파단신율이 개선된 프리스트레스트 콘크리트용 강봉.C 0.25 ~ 0.40wt%, Si 0.8 ~ 1.5wt%, Mn 0.60 ~ 2.0wt%, P + S 0.040wt% or less, Ti 0.01 ~ 0.05wt%, B 0.0005 ~ 0.0050wt%, Al 0.010 ~ 0.050wt%, The elongation at break of the spot weld is improved, containing 0.02 to 0.30 wt% of Cr, the remainder being made of iron and unavoidable impurities, the tensile strength being at least 1420 MPa, and the elongation at break including the spot weld being 5% or more. Steel rods for prestressed concrete. 삭제delete
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