KR100544162B1 - 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계적으로 우수한 탈스케일성을 가진 강선재를 제공하고, 또한 그 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 강선재는 C : 1.1질량% 이하, Si : 0.05∼0.80질량%를 기본성분으로 함유하는 모재금속부와 ; 이 모재금속부의 표면에 부착된 스케일 생성층으로 구성되고 이 모재금속부의 스케일 계면부에서의 Si평균농도는 모재금속부의 Si농도의 2.0배 이상이다.

Description

기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재 및 그 제조방법{Steel wire rod excellent in mechanical descalability and manufacturing method thereof}

본 발명은 스케일 박리성이 우수한 강선재(steel wire rod)에 관한 발명이다. 본 발명은 스케일 박리성을 요하는 예컨대 냉간인발용 선재, 용접봉용 강선재, 또는 와이어로프, 고무호스, 타이어코드(tire cord) 등의 용도에 사용되는 강선재(steel wire rod) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

강선은 통상 강선재를 인발하여 소정의 직경을 가진 와이어로 가공하는 인발공정단계를 거쳐 제조된다.

와이어로 인발시, 양호한 인발가공성을 얻기 위하여 그 가공공정진행에 앞서 우선 선재의 표면에 붙어 있는 스케일(scale deposited)을 충분히 제거할 필요가 있다.

스케일을 제거하기 위해 종래에는 주로 산세에 의해 스케일제거작업을 행하였다. 하지만 산세는 주위작업환경을 악화시키고 나아가서 사용후에도 액상폐기물이 발생되므로 액상폐기물까지 처리해야 할 문제까지 생기게 한다. 이러한 이유로, 기계적으로 스케일을 제거하는 소위 "기계적인 탈스케일" 방법이 산세공정에 대체하여 행해지기 시작했다.

기계적인 스케일박리는 숏블라스트(shot-blast) 또는 대기송풍(air blast)에 의한 공정을 통해서 뿐 아니라 굽힘(bending) 또는 꼬움(twisting)이라는 방법을 통해서도 박리된다. 그러나 그 반면, 선재를 이송하는 도중에 자칫 스케일이 벗겨져서 몸체가 드러나 노출되므로써 오히려 부식이 일어나기도 한다. 따라서, 이송도중 스케일이 덜 벗겨지도록, 나아가 열간압연후에도 강선재의 기계적 탈스케일이 행해지도록 하는 요구가 있어 왔다.

상술한 요청에 부응하여, 예컨대 일본특허출원 공개평 7-204726, 8-295992, 10-204582, 11-172332호에 공개되어 있는 바와 같이, 다음의 방법이 적용되고 있다. 이를 소개하면, 스케일 성분을 조절하는 방법 ; 모재금속과 스케일 사이의 거친 계면(interface roughness)을 조성하는 방법 ; 및 스케일의 두께를 조절하는 방법 ; 그 이외의 다른 방법 등이다.

그러나, 이들 종래의 기술에서는 스케일내에 스케일 박리성 또는 기계적인 탈스케일성을 촉진하기 위해 Si함량(농도)을 제어할 이론적 기구가 없다. 게다가, 스케일내의 Si함량이 선재제조시·열간압연후에 냉각속도에 좌우된다 해도, 냉각조건에 대해 깊은 연구가 이루어진 바 없다. 그 결과, 표면에서 적절한 박리성을 가진 강선재에 상술한 방법들을 적용하더라도, 충분한 효과를 올리지 못하고 있다.

전술한 바와 같이, 강선으로 인발해야 할 소재인 선재에 대하여 여러가지 방법이 기계적 탈스케일성(mechanical descalability)을 향상시키기 위해 적용되고 있다. 그러나, 최근에 들어 탈스케일의 향상을 위한 점증적인 요구가 있어 왔으며, 더욱 진보된 수단이 요구되어 왔다.

앞서와 같은 문제에 비추어 본 발명이 완성된 것으로, 그 목적은 기계적인 스케일 제거능이 우수한 스케일 박리성을 강선에 제공하기 위한 것이다.

본 발명자들은 스케일두께에 관계없이 매우 우수한 상기 탈스케일성(이하 줄여서 "MD성"이라 부름)을 가진 강선재에 관해 깊은 연구를 하여 왔다. 그 결과, 스케일의 박리성(peelability)은 강선재의 지철부(地鐵部)인 모재금속(base metal)부 또는 모재와 계면되어 있는 스케일 생성층 계면에서의 Si함유량에 크게 좌우된다는 것을 알게 되었고, 이에 따라 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명상의 강선재는 모재금속이 C : 1.1질량% 이하 ; Si : 0.05∼0.80질량% 를 포함한 강성분조성으로 되고 ;

상기 모재금속의 표면에 부착되어 있는 스케일 생성층은 이 스케일층 계면부에서의 Si평균농도가 모재금속부의 Si성분농도의 2.0배 이상인 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명상의 강선재는 요구조건을 만족시켜주므로써 탈스케일성의 현저한 향상을 나타낸다.

이와 같이 "Si 농축역"은 Si 농도가 스케일 생성층의 계면부에 있는 것이 모재금속(부)의 Si농도의 2배 이상되도록 하고, 가급적 60면적% 이상을 점유한다. 물론 100면적%까지 점유하는 것이면 가장 바람직하다. 그렇게 되면 보다 양호한 스케일 박리성이 이에 따라 얻어질 수 있기 때문이다.

모재금속의 Si함량은 통상 0.1질량% 이상 0.6질량% 미만으로 되어 있다. 이는 스케일 계면부에서의 평균 Si농도를 보다 적합한 것으로 하기 위한 것으로, 탈스케일성의 추가적인 향상을 달성한다.

또한 모재금속은 통상 1.1질량% 이하의 탄소(C)와 0.05∼0.80질량%의 Si와 잔부Fe 및 불가피불순물로 이루어져 있다. 이는 다음 목적을 위한 것이다. 즉, 모재금속의 성분을 직접 그대로 정의하므로써, 강선재가 안정된 기계적 탈스케일성을 나타내도록 허용한다.

모재금속은 또한 전술한 성분외에도, Mn : 0.01∼2.0질량%, Cr : 0∼2.0질량 %, Mo : 0∼0.6질량%, Cu : 0∼2.0질량%, Ni : 0∼4.0질량%, Ti : 0∼0.1질량%, Al : 0.001∼0.10질량, N : 0∼0.03질량%, V : 0∼0.40질량%, Nb : 0∼0.15질량%, B : 0∼0.005질량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분으로 구성된다. 이는 강선재에 일반적인 원소를 추가한다고 해도 본 발명상의 강선재의 기계적 탈스케일성에 악영향을 주는 것이 결코 아닌 것이기 때문이다.

또한, 강선에 대해 전술한 성분을 직접적으%로 한정하면 농축 Si는 스케일 생성층의 계면부에서 가급적 60면적%이상 점유하게 되고, 모재금속의 Si함량은 통상 0.1질량%∼0.6질량%의 범위에 들게 되기 때문이다.

또한, 본 발명상의 강선재는 다음의 제조공정으로 제조되는 것에 특징이 있다. 즉, C : 1.1질량% 이하, Si : 0.05∼0.80질량%를 함유한 강을 1000∼1100℃로 마무리압연되도록 열간압연을 행하는 공정 ;

상기 열간압연후 50℃/sec 이하의 제1냉각속도로 950∼800℃의 냉각개시온도로 강을 냉각하는 공정 ;

냉각속도가 3℃/sec 이상되는 제2냉각속도로 그리고 다음의 (1)식으로 정의 되는 임계냉각속도 이하로 냉각개시온도 700℃로부터 산소공급분위기하에 강을 냉각시키는 공정 ;

단, 임계냉각속도(℃/sec) = 22 + 11 × [Si] - 8.5 × log(D)...(1)

여기에서 [Si]는 강의 Si질량%를 가리키고, D는 강선의 직경(mm)을 가리킨다.

2.5℃/sec 이상의 제조냉각속도로 700∼500℃로부터 강을 추가로 냉각시키는 공정, 상기 공정단계로 제조된 강선재는 스케일의 계면부에서의 평균 Si함량은 모재금속부의 Si함량의 2배 이상을 보여주는 것이 특징이고, 그 외에도 우수한 기계적 탈스케일성을 보여 주는 것이 특징이다.

또한, 제1냉각속도는 가급적 45℃/sec 이하가 되는 것이 좋으며, 이는 보다 우수한 기계적 탈스케일성을 보증하기 위함이다.

도 1은 후술할 실시예 A에서 Si평균함유량지수와 스케일 잔존율(scale residual rate)과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.

도 2는 후술할 실시예 A에서 모재금속부 Si함유량(질량%)과 제2냉각속도 V(℃/sec) 및 강선직경 D(mm)와의 상관관계를 나타내는 그래프이다.

[발명을 실시할 최량의 형태]

본 발명상의 강선재가 갖는 최대의 특징은 모재금속쪽의 스케일층의 표면에서의 Si함유량을 한정하므로써 MD성이 현저히 향상되는 것에 있다.

다시 말해, 종래기술에도 MD성을 향상시킬 수 있는 기술이 있긴 하지만, 스 케일의 Si함량에 주목한 예는 과거에 없었으며 종래 그 향상율은 미미했다.

본 발명자들은 연구과정에서 다음의 사실을 발견하였다. 즉, Si함유량을 제어할 수만 있다면 MD성이 현저히 향상된다는 점 ; Si함유량을 용이하게 제어할 수 있게 되면 강의 성분조성을 적절히 조정할 수 있고 열간압연조건을 적절히 조절할 수 있으며 그에 따른 냉각조건도 적절히 조절할 수 있으므로 신뢰도를 가져다 줄 수 있게 된다는 점 등이다. 이들 사실발견으로 결국 본 발명의 완성에 이르렀다.

이후, 상기 특징과 이 특징에 따른 효과를 나타내는 본 발명의 실시예에 대해 기술한다.

먼저, 본 발명상의 강선재의 모재금속부(스케일로 피복되는 강의 부위)의 각 화학성분조성(이하 "질량%"단위로 나타내고, 그렇지 않을 경우 특정적으로 표시함)을 제한하는 수치한정이유를 아래에 설명한다.

C : 1.1% 이하(단, 0% 제외)

"C"는 강의 물리적 성질을 결정하는 주성분이다. C함유량(농도)은 의도된 목적에 따라 적절히 설정할 수 있다. 그러나, C함유량이 상기 범위를 초과할 정도로 과도하면 강선재의 제조시 열간가공성이 악화된다. 따라서, 그 상한치는 열간가공성을 고려하여 1.1%로 설정한다.

Si : 0.05∼0.80%

"Si"는 모재금속부 계면부근에서의 스케일 생성층의 Si함유량(농도)을 올리는데 필수적인 성분이다. 이 함량이 0.05%보다 적으면, 스케일 생성층에 일체화되는 Si의 함량은 아주 적어진다. 그 반면, 지나치게 과다하게 첨가하면, 표면탈단층(surface decarburized layer)이 형성되는 결과가 생기며, MD성이 악화되는 반대되는 결과가 발생한다. 이러한 이유로, 하한치를 0.05%, 가급적 0.1% 이상 그리고 상한치를 1.0%, 양호하게는 0.80% 이하, 특히 0.6% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

잔부는 Fe 및 불가피함유불순물이다. 이 외에도, C와 Si이외의 성분상 특별한 제한은 없다. 그러므로 다른 화학성분들은 강도와 내부식성과 같이 특히 요구되는 특성에 따라 적절히 함유된다.

예컨대, 여기에는 다음의 성분그룹으로부터 선택되는 것 중 하나 이상의 성분조성을 함유한다. 즉,

Mn : 0.01∼2.0%

Cr : 0∼2.0%

Mo : 0∼0.6%

Cu : 0∼2.0%

Ni : 0∼4.0%

Ti : 0∼0.1%

Al : 0.001∼0.10%

N : 0∼0.03%

V : 0∼0.40%

Nb : 0∼0.15%

B : 0∼0.005%

스케일 생성층은 열간압연후 강선재의 표면에 형성되는데, MD성을 현저히 향상시키기 위해서는 특히, 모재금속과의 계면에 인접형성되는 스케일 생성층 계면부에서의 Si농도 즉, 함유량이 매우 중요하다. 스케일 생성층 계면에서의 Si농도는 스케일 생성층과 모재금속부 사이의 계면특성에 크게 영향을 미치며, 전체 스케일 생성층의 박리성을 제어해 준다. 또한, 계면부에서의 Si는 대부분 예컨대 SiO₂와 같은 산화물 형태를 나타낸다.

스케일형성에 기한 모재금속부로부터 공급되는 스케일에서의 Si는 계면부에서 이에 따라 분리된다. 다시 말하면, 스케일 생성층 계면부에서의 "Si농도"라 하는 기술용어는 모재금속부(국부적인 Si함량)와 접촉상태에서 측부로 향하여 농축(화)된 스케일에서의 농축 Si농도를 나타낸다. 따라서, 계면측부상에서 스케일 표면으로부터 얻을 수 있는 데이터에 따라 "스케일 생성층 계면에서의 Si농도"를 결정할 수가 있다.

예를 들면, 스케일 생성층의 계면에서의 Si농도를 측정하는 것은 다음의 방법으로 수행된다.

강선재의 모재금속은 모재금속의 표면을 덮는 스케일 생성층으로 이루어진 스케일껍질(scale crust)을 모으기 위해 용융한다. 다음, 이들 스케일껍질의 내표면을 EPMA(전자프로브마이크로분석기)에 의해 라인분석(line analysis)에 들어간다. EPMA는 샘플 또는 시료 표면의 화학성분조성을 분석할 수 있고, 따라서 본 발명에 적합하며, 이에 따라 Si를 분리하는 스케일 계면부에서 Si농도를 한정하여 준다.

상기 측정방법을 특정적으로 예를 들어 뒤에 설명하겠다. 다만, 측정방법에서 모재금속부를 용해하기 위한 용해약(dissolving solution)으로서, 예를 들어 브로민-소디움 브로마이드-소디움 도데실벤젠 슬폰산염(bromine-sodium bromide- sodium dodecylbenzene sultonate(SDBS))-메타놀 용액이 사용가능하다.(일본전문기술지 철과강 2000년도 제 13권 1084쪽의 재로 및 공정상의 최근의 진보란 참조)

스케일 생성층 계면부에서 Si가 적절히 나타나게 되도록 스케일 생성층은 그 위에 부착되는 스케일 생성층을 가진 강선재에서 주어지거나 더욱 파열되게 파괴강도를 높여주므로써, 파열되어야 할 스케일칩 크기는 기계적 탈스케일성으로 증가된다. 그 결과, 바람직한 박리성을 가진 스케일 생성층을 얻을 수 있다. 이에 따라 굽힘공정(bending process)이나 비꼬임공정(twisting process)과 같은 기계적인 탈스케일 수단을 이용하면 우수한 박리효과를 기대할 수 있다.

이 단계에서, 후에 설명할 실시예에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 계면부에서의 Si평균농도가 모재금속에서의 Si함량의 2.0배 이상에 달하도록 모재금속부의 Si가 만들어진다. 그 결과, 양호한 박리성을 얻을 수 있게 되는 것이다. 그 반면, Si평균농도가 2.0배를 밑돌면, 현저한 효과가 나올 수 없어 관측되지 않는다.

여기에서 "모재금속부에서의 Si함량(본 발명에서는 "질량%"로 나타냄)"이란 용어는 강에서의 최초 Si함량(스케일 생성층 형성전의 Si함량 또는 농도)을 말한다. 이는 다음의 이유 때문이다.

즉, 실리콘은 스케일 생성층에서 모재금속부로부터 이동하므로, 따라서 이론적으로는 스케일 생성층이 형성된 뒤에 모재금속부의 Si함량은 감소되기 마련이다. 그러나, 스케일 생성층이 모재금속부에 비해 매우 얇으므로 감소되는 Si량은 무시해도 좋을 정도로 미미하다.

그 반면, 스케일 생성층의 형성으로 "Si농축부"(모재금속부 강의 Si함량에 대해 2.0배 이상의 Si농도를 가진 부위를 가리킨다)는 면적으로 60% 이상, 면적비로 볼 때 바람직스럽게는 80% 이상의 면적이 되면 스케일 박리성이 보다 양호하게 된다.

다음, 본 발명상의 강선재의 공업적 생산에 적합한 제조방법에 대해 설명한다.

앞서 말한 스케일구조를 얻기 위하여, C : 1.1질량% 이하, Si : 0.05∼0.80질량%를 함유한 강편을 통상의 방법으로 가열한다. (1)이 강편을 1000∼1100℃의 마무리온도로 열간압연한다. 그런 다음 (2)열간압연된 선재를 최초 냉각속도 50℃/sec 이하의 냉각속도로 냉각하여 800∼950℃의 권취개시온도로 냉각시켜 권취한다. 이어서 (3)권취된 선재를 산소공급온도(산소공급가능한 분위기에서)에서 700℃의 선재표면온도로 냉각시키는데, 예컨대 공기중에서 3℃/sec 이상 냉각하되 다음 식(1)로 정의되는 한계냉각속도 이하로 제2냉각을 행한다.

제2냉각속도의 한계냉각속도(℃/sec) = 22+11×[Si]-8.5×log(D) ------(1)

여기에서 [Si]는 강의 Si함량(질량%), D는 강선의 직경(mm)을 가리킨다.

또한, (4)냉각은 2.5℃/sec 이하의 제3냉각속도로 700∼500℃로부터 수행된다. 500℃ 이하에서는 냉각조건에 특별제한은 없다. 다만, 서냉하든가 급냉 (quenching)하든가 하는 방법이 적용가능하다. 그러므로, 통상 냉각된 선재는 "선재(wire rod)" 그대로 사용되고, 이는 와이어인발공정에 투입된다. 또한, 그 이전에 다른 열간가공 등에 투입되기도 한다.

아래에서, 각 제조조건에 대해 상세히 설명하고자 한다.

스케일은 열간압연 종료 후 형성하고 성장하며, 또한 Si도 선재의 모재금속부로부터 스케일 속으로 공급된다. 그리고 주로 스케일층의 계면부에서 농축된다. 이 단계에서 만일 열간압연종료온도가 1000℃ 미만이면 스케일속으로의 Si농도의 함입은 냉각개시가 이미 된 후이면 더뎌진다. 그 결과, 바람직한 Si농축스케일은 얻을 수 없다. 그 반면, 압연이 1100℃ 이상에서 종료되면, 스케일속으로 들어가는 Si농도는 가속화된다. 그러나, 스케일속의 Si농도가 불균일하게 되므로 기계적인 탈스케일로는 스케일을 부위로부터 벗겨내기 어려워지는 일이 생긴다. 이러한 이유로 열간압연종료온도는 1000∼1100℃로 설정한다.

열간압연이 끝난 후의 제1냉각, 즉 열간압연종료온도로부터 권취개시온도가 950∼800℃인 경우, 제1냉각의 냉각속도는 50℃/sec 미만으로 설정할 필요가 있다. 50℃/sec 미만이 아닐 경우, 스케일의 핵형성 및 핵성장에 필요한 최소한의 시간을 확보할 수 없기 때문이다. 이 경우 연속냉각조건이 제어될 수 있다 해도, Si농도는 불충분하게 된다. 냉각속도는 30℃/sec 이상이 바람직하고, 특히 생산성을 고려하여 35℃/sec 이상이면 더욱 바람직하다. 또한 스케일조직을 확보하기 위해 스케일 생성층 계면부에서의 Si농축면적비율을 60% 이상으로 하여 주면 박리성에 있어 더욱 바람직하고, 냉각속도는 45℃/sec 이하로 설정하는 것이 더욱 좋다.

냉각개시온도는 본 발명에서는 950∼800℃로 설정하는데 그 이유는 이 온도범위가 제1냉각속도에 있어 스케일 최초핵성장을 또한 조절할 수 있기 때문이다.

권취온도를 950℃ 이상에서 수행한다면, 스케일에서의 불균일한 Si농도가 스케일 박리성을 악화시키는 결과를 초래한다. 그 반면, 권취온도를 800℃ 이하로 낮 추면, 스케일에서의 Si농도는 불충분하게 되고 이 또한 스케일 박리성의 악화를 초래한다.

계면부에서 전술한 Si농도를 얻기 위해서는 권취 후 스케일 중의 Si의 농화, 즉 농도의 증가를 가속화시키기 위하여 권취개시온도로부터 700℃에 이르기까지의 사이에 제2냉각속도를 압연된 강선의 직경과 모재금속부의 Si함량에 따라 조절할 필요가 있다. 특히, 이때의 냉각속도를 3℃/sec 이상으로 설정하고, 식(1)의 임계냉각속도 이상으로 하지 않도록 설정한다. 만일 냉각속도가 700℃ 이하로 냉각개시 직후라면 3℃/sec 미만으로 설정하게 되어 스케일 생성층은 필요이상으로 두께를 증가하게 된다. 따라서, 스케일 박리성이 아주 좋아지더라도 스케일은 기계적 탈스케일단계에 오기 전에 벗겨져 버리게 된다. 그 결과 ,선재코일의 보관 또는 이동중에 박리부에서 녹이 슬게 된다. 그 반면, 만일 식(1)에 따라 임계냉각속도를 제2냉각속도가 초과하게 되면, 스케일에서의 Si농축량은 불충분하게 된다. 그 결과, 소망하는 스케일 박리성을 얻기 어려워진다. 임계냉각속도는 후술할 실시예 데이터로부터 결정하여야 할 사항임에 유의할 필요가 있다.

한편, 700∼500℃의 범위에서의 제3냉각속도도 또한 중요하다. 냉각속도를 2.5℃/sec 이하로 적용하면, Si농도를 가속화촉진할 수 있게 되어, 소망하는 양호한 박리성을 갖는 스케일을 얻을 수 있다.

이후, 본 발명을 실시예로 설명하겠다. 이 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석하여서는 안 될 것이다.

[실시예]

실시예 A

표 1에 기재된 C성분조성 및 Si성분조성을 가진 탄소강을 전로에서 생산하고, 강괴를 만들어 이를 압연으로 빌렛트(155mm각)로 제조하였다. 이 빌레트를 열간압연후 약 1150℃로 가열하였다. 이 압연을 1030℃에서 종료하여 같은 표에서 나타나 있는 여러가지 직경 D(mm)를 가진 선재를 만들었다. 압연종료에 이어서 각 선재를 제1냉각속도 40℃/sec로 840℃의 권취개시온도로 냉각시켰다. 다음, 권취를 개시하고 여러가지 제2냉각속도로 700℃로 냉각을 행하였다. 또한, 700∼500℃에서 제3냉각속도를 2.5℃/sec로 냉각작업을 수행하였다.

이렇게 해서 각 선재상에 쌓여진 스케일 생성층의 계면부에서의 평균Si농도를 측정하였다. 이 측정은 전술한 바와 같이 다음의 방법으로 수행하였다. 즉, 선재의 모재금속부를 용해용 용액으로 용해하고, 스케일 생성층을 구성하고 있는 스케일껍질을 분리시켰다. 다음, 이 스케일껍질의 내면(모재금속부의 계면의 측부면)을 EPMA선 분석에 붙였다. 이 측정선의 방향을 주변환경을 따라 설정하였다. 측정조건은 다음과 같았다 : 가속전압을 15kV로 설정하고 ; 방출전류를 1×10^-8으로 설정하였다.

이렇게 하여 40㎛의 스캐닝거리 사이에서 100mm의 공간부에서 400포인트를 찍어 측정하였으며, 이 400측정포인트에서의 평균Si농도를 스케일 생성층의 계면부에서의 Si평균농도로 정하였다.(스케일 생성층 계면부에서의 Si평균농도)/(모재금속부의 Si함량)을 Si평균농도지수(Si average concentration index)라 부르는 점에 유의할 필요가 있다.

선재는 각 기계적 탈스케일을 위해 조사대상으로 사용하였다. 각 선재를 250mm의 길이로 잘랐다. 다음, 이 잘려진 절편을 200mm로 설정한 척(chucks)들 사이의 거리에서 가로질러 쌓고 4%의 인장꼬임(tensile distortion)을 가하였다. 다음, 이 절편을 척으로부터 빼내었다. 그런 후 시편에 대하여 압축공기를 송풍하여 선재표면의 스케일을 불어 떨어지도록 하였다. 그리고 이 선재를 200mm 길이로 된 절편으로 절단하였고, 그결과 만들어진 절편을 중량(W₁)으로 정하였다. 다음, 이 절편을 선재표면을 피복하고 있는 스케일을 완전히 제거하기 위하여 염산에 담그고, 다시 중량(W₂)을 측정하였다. 남은 스케일 잔류율은 다음 식에 따라 측정된 측정치로 결정하였다. 이 측정치를 표 1에 함께 나타내었다. 이로써 본 발명예와 비교예를 실었다.

스케일 잔류율(%) = (W₁-W₂)/W₂ ×100

도 1은 Si농도지수와 표 1에 의한 잔류스케일비(residual scale rate)와의 상관관계를 그래프로 플롯팅한 것이다. 도 1은 본 발명 실시예와 비교예가 Si농도지수 2.0에서 잔류스케일의 레벨에서 상호 명백히 다른 것임을 가리키며, 바람직한 스케일 박리성은 2.0 이상에서 얻어질 수 있음을 가리키고 있다.

그 반면, 양호한 스케일 박리성을 확보할 수 있는 선재를 얻는데 필요한 권취개시온도에서 700℃로 제2냉각속도 V(℃/sec)의 상한치를 찾아 구하기 위해서는, 본 발명 각 실시예에 대해서는 모재금속부에서의 실리콘농도[Si]와 (V+8.5*log(D))와의 상관관계를 체계적으로 플롯팅하여서 얻으며, 비교예는 도 2에 도시하였다. [Si]농도는 질량%단위로 표시되고 D는 mm단위로 표시된다.

도 2는 본 발명 실시예와 비교예가 직선으로 된 경계선으로 상호 두개의 부분으로 나뉘어 구별되어 있음을 나타낸다.

이 직선은 다음 식(1)로 표시된다. 표 1에서 (1)식으로 계산한 제2냉각속도의 상한치 또한 같이 나타나 있다.

V+8.5*log(D) = 11×[Si]+22 --------(1)

실시예 B

실시예 A에서와 같이 여러가지 C와 Si함유량을 가진 강을 열간압연하여, 각기 스케일층이 모재금속부에 형성되는 선재로 제조하였다. 이 열간압연마무리온도와 열간압연후의 냉각조건을 표 2에 또한 기재되어 있다.

이렇게 해서 나오는 각 선재는 스케일층의 계면에서의 Si평균농도에 대하여 결정되고, Si평균농도지수, 스케일잔류비에 대해 실시예 A에서와 같이 결정된다. 또한, (라인분석에 의한 측정점 Si농도/모재금속부 Si농도)가 모재금속부의 Si성분에 기하여 2.0 이상이 되는 측정점(measuring points)의 면적비는 스케일 생성층 계면에서의 Si농도역 면적비로서 결정되었다. 이들 결과는 표 2에 실었다.

표 2는 다음과 같이 나타낸다. 각 비교예에 대해, 스케일잔류비는 약 0.1%이다. 그러나, Si평균농도지수가 2.0 이상인 본 발명예에서는 각기 스케일잔류비가 약 0.03%를 넘지 않는다. 이는 스케일이 잔류되는 것을 현저히 방지한다는 것이고, 본 발명예가 그로부터 형성되는 스케일 박리성이 매우 우수한 스케일 생성층을 가진 선재임을 나타내는 것이다. 특히, Si농축면적(Si concentrated area)이 60% 이상을 차지하는 예에 대해서는, 스케일 박리성은 여전히 보다 양호하다.

본 발명에 따라, 선재의 스케일 생성층의 계면부에서의 Si농도는 모재금속부에서의 Si농도에 비해 2.0배 이상 증가한다. 따라서, 스케일두께와 스케일성분에 관계없이 양호한 스케일 박리성을 가진 강선을 제조할 수가 있고, 기계적인 탈스케일 단계에서 잔류물을 거의 남김이 없이 스케일층이 벗겨지게 한다. 한편, 본 발명으로 기계적인 탈스케일 단계에 앞서 적절히 스케일이 부착되어 박리시 벗겨지기 쉽게 된다. 또한, 본 발명상의 제조방법에 따라 용이하게 스케일을 박리할 수 있는 선재를 제조가능하게 된다.

Claims (13)

1. 기계적인 스케일 박리성이 우수한 강의 선재(steel wire rod)는 질량 %로,

   C : 1.1% 이하와 ;

   Si : 0.05∼0.80%의 성분을 함유하는 모재금속부(base metal portion)와 ;

   상기 모재금속부의 표면에 부착되어 생성되는 스케일 생성층의 계면부에서의 Si평균농도가 모재금속부의 Si함량의 2.0배 이상인 스케일 생성층(scale layer)으로 구성되어 양호한 와이어로의 인발가공성을 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재(steel wire rod).
2. 제 1항에 있어서, 상기 스케일 생성층의 계면부에서의 Si농도가 모재금속부의 Si농도의 2.0배 이상인 Si농축역(Si concentrated area)이 60면적% 이상, 100면적% 이하를 차지하는 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 모재금속부의 Si함량은 0.1질량% 이상, 0.80%질량% 이하인 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
4. 제 1항에 있어서, 상기 모재금속부의 Si함량은 0.05질량% 이상, 0.6질량% 이하인 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
5. 기계적 박리성이 우수한 강의 선재(steel wire rod)는 질량%로,

   C : 1.1% 이하와 ;

   Si : 0.05∼0.80% 와 ;

   잔부 : Fe 및 불가피불순물로 이루어지는 모재금속부와 이 모재금속부의 표면에 부착된 스케일 생성층으로 이루어지고 상기 모재금속부의 스케일 계면에서의 Si평균농도는 모재금속부의 Si농도의 2.0배 이상이 되는 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
6. 제 5항에 있어서, 상기 강선재는 또한 질량%로,

   Mn : 0.01∼2.0%

   Cr : 0∼2.0%

   Mo : 0∼0.6%

   Cu : 0∼2.0%

   Ni : 0∼4.0%

   Ti : 0∼0.1%

   Al : 0.001∼0.10

   N : 0∼0.03%

   V : 0∼0.40%

   Nb : 0∼0.15% 및

   B : 0∼0.005 질량%로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되는 성분으로 이루어지는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
7. 제 5항에 있어서, 스케일 생성층의 계면부에서의 Si 농도가 모재금속부의 Si함량의 2.0배 이상의 Si농도를 가진 Si농축역(Si concentrated area)은 전체 스케일 생성층 면적의 60면적% 이상, 100면적% 이하를 차지하는 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
8. 제 5항에 있어서, 상기 모재금속부의 Si함량은 0.1질량% 이상, 0.80질량% 이하인 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
9. 제 5항에 있어서, 상기 모재금속부의 Si함량은 0.05질량% 이상, 0.6질량% 이하인 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재.
10. 삭제
11. 삭제
12. 기계적으로 탈스케일이 우수한 강선재의 제조방법은

    C : 1.1질량% 이하;

    Si : 0.05∼0.80질량%를 함유한 강을 1000∼1100℃의 열간마무리온도로 압연하고 ;

    상기 열간압연후, 50℃/sec 미만의 제1냉각속도로 선재코일을 코일권취개시온도 950℃에서 800℃로 냉각시키며 ;

    제2냉각속도를 3℃/sec 이상의 냉각속도와 다음 식(1)로 이루어지는 임계냉각속도 이하의 냉각속도로 산소분위기하에서 권취개시온도로부터 700℃로 강을 냉각시키며 ;

    임계냉각속도(℃/sec) = 22+11×[Si]-8.5×log(D) ----------(1)

    (여기에서 [Si]는 강에 함유되는 Si질량%, D는 선재의 직경(mm)임)

    또한, 상기 강은 2.5℃/sec 이하의 제3냉각속도로 700℃에서 500℃로 냉각시켜서 제조되어 양호한 와이어로의 인발가공성을 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재의 제조방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 제1냉각속도는 45℃/sec 이하의 냉각속도로 되는 것을 특징으로 하는 기계적 스케일 박리성이 우수한 강선재의 제조방법.

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