KR101095486B1 - 내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 내진용 철근 - Google Patents

내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 내진용 철근 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낮은 항복비, 우수한 연성 및 굽힘성, 경제성 그리고 용접성이 우수한 내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조된 내진용 철근에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법은 중량%로 Si : 0.10~0.30, P : 0.001~0.040, S : 0.001~0.040, C : 0.20~0.29 및 Mn : 0.70~1.10과 나머지는 철 (Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물이 함유되어 이루어지고, 탄소당량은 0.43~0.48% 범위를 이루는 강재가 1000~1200oC의 온도범위로 가열되는 단계; 상기 강재가 열간압연되는 단계; 그리고 상기 강재의 단면적에 대한 소려 마르텐자이트의 면적비가 D10 : 7~11%, D19 및 D29 : 13~17%의 범위가 되도록 수냉되는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 내진용 철근{method for manufacturing seismic-resistant steel deformed bar and seismic-resistant steel deformed bar manufactured by the same}
본 발명은 내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조된 내진용 철근에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 항복비, 우수한 연성 및 굽힘성, 경제성 그리고 용접성이 우수한 내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조된 내진용 철근에 관한 것이다.
근래에 들어 지구촌 곳곳에서 강진이 발생하고 있어 국내에서도 지진에 대비한 건축물 내진설계와 내진용 자재에 대한 관심이 높아지고 있다.
일반적으로, 구조물의 내진설계를 위한 내진용 철근은 지진 발생시 입력되는 에너지를 충분히 흡수할 수 있도록 항복변형 후의 변형성능을 향상시키기 위해 낮은 항복비를 요구할 뿐만 아니라, 우수한 연성, 굽힘성능 및 용접성능 등을 요구하고 있다.
한편, 이에 대한 종래의 유사 기술들을 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 일본공개특허공보 특개평 6-228635는 고강도 저항복비 철근의 제조방법에 관한 것으로 압연종료온도가 650~850℃의 범위에서 제어압연을 실시하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 고가의 합금원소인 V을 0.01~0.30%를 함유하는 것도 특징으로 함으로써 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 일본공개특허공보 특개평 2-213415에서는 철근의 압연을 AC1~850℃에서 종료하는 제어압연을 한 후에, 2회에 걸쳐서 냉각을 실시하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 방법은 제어압연에 따른 생산성의 저하를 야기함은 물론이고, 수냉설비의 수량의 증가 및 배치가 복잡해지는 등의 문제점이 있다.
또한, 고가의 합금원소인 V과 Nb를 각각 0.2~0.5%와 0.01~0.10%를 함유하는 것도 특징으로 하므로, 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
그리고, 일본공개특허공보 특개평 9-137222에서는 중간 또는 마무리 압연과정에서 매 압연패스마다 급냉하는 다단계 수냉을 실시하며, 압연이 종료된 후에는 0.1~3.0℃/sec으로 제어냉각 하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 이러한 철근의 제조방법에서는 다단계 수냉을 위하여 각 압연 스탠드마다 냉각설비를 추가로 개조 또는 교체해야 하는 문제점이 있으며, 또한 고가의 합금원소를 함유하는 것도 특징으로 하므로, 경제성이 떨어진다는 문제점도 있다.
이처럼, 살펴본 종래의 기술들은 저항복비를 가지는 철근의 제조 기술에 관한 것으로 공통적인 특징으로는 합금성분을 다량 함유하여 열간압연만으로 철근을 제조하는 기술에 관한 것이다.
그러나, 이러한 철근 제조 기술은 탄소당량을 높여 용접성을 떨어뜨리고, 또한 고가의 합금성분을 다량 사용함에 따라 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 제어압연을 실시함에 따른 생산성의 저하 및 형상불량재의 발생과, 여러 번 냉각을 실시하는 경우에는 관련 설비를 새로 설치해야 하는 등의 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 낮은 항복비, 우수한 연성 및 굽힘성, 경제성 그리고 용접성이 우수한 내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조된 내진용 철근을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 중량%로 Si : 0.10~0.30, P : 0.001~0.040, S : 0.001~0.040, C : 0.20~0.29 및 Mn : 0.70~1.10과 나머지는 철 (Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물이 함유되어 이루어지고, 탄소당량은 0.43~0.48% 범위를 이루는 강재가 1000~1200oC의 온도범위로 가열되는 단계; 상기 강재가 열간압연되는 단계; 그리고 상기 강재의 단면적에 대한 소려 마르텐자이트의 면적비가 D10 : 7~11%, D19 및 D29 : 13~17%의 범위가 되도록 수냉되는 단계를 포함하여 이루어지는 내진용 철근의 제조방법을 제공한다.
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그리고, 상기 수냉 시의 수량과, 상기 수량에 대응되어 형성되는 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 열유체해석을 통해 구해지고, 상기 열유체해석을 통해 구해진 값에 따라 상기 수량이 조절되어 상기 강재가 냉각되면서 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 일정 범위가 되도록 하고, 상기 강재의 항복강도는 상기 소려 마르텐자이트의 면적비에 대응되어 일정범위를 이루도록 하는 단계를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
또한, 본 발명은 중량%로 Si : 0.10~0.30, P : 0.001~0.040, S : 0.001~0.040, C : 0.20~0.29 및 Mn : 0.70~1.10과 나머지는 철 (Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물이 함유되어 이루어지고, 탄소당량은 0.43~0.48% 범위를 이루는 강재가 1000~1200oC의 온도범위로 가열되는 단계; 상기 강재가 열간압연되는 단계; 그리고 상기 강재의 단면적에 대한 소려 마르텐자이트의 면적비가 D10 : 7~11%, D19 및 D29 : 13~17%의 범위가 되도록 수냉되는 단계를 포함하여 이루어지는 제조방법에 의해 제조되어 항복강도는 400~520MPa 범위를 가지고, 항복비는 70~80%의 저항복비를 가지는 내진용 철근을 제공한다.
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본 발명에 따른 내진용 철근의 제조방법 및 이에 의해 제조된 내진용 철근의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 온라인 냉각시 수량조절을 통하여 일반 철근에 비해 적은 소려 마르텐사이트 면적비를 가지도록 할 수 있고, 이를 통해, 항복강도를 제어할 수 있어 얻고자 하는 항복강도를 가지는 내진용 철근을 구현할 수 있게 된다.
둘째, 소려 마르텐사이트의 적정 면적비와 항복강도가 열유체해석을 통하여 예측 가능하므로, 원하는 항복강도를 가지는 다양한 지름의 내진용 철근이 용이하게 제조될 수 있고, 이를 통해, 생산성도 향상될 수 있다.
셋째, 적은 소려 마르텐자이트 면적비와 저항복비를 가짐으로써 향상된 연성 및 굽힘성능을 가지고, 탄소당량이 높지 않아 용접성도 보장될 수 있으며, 고가의 합금성분을 다량 사용하지 않아 경제성도 우수한 내진용 철근을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 수냉 시간에 따른 내진용 철근의 온도분포 해석 결과를 나타낸 이미지.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 수량에 따른 항복강도 및 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸 이미지.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 수량에 따른 항복강도 및 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에 의해 제조된 내진용 철근과 일반 철근의 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸 이미지.
상기의 기술적 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 내진용 철근의 제조방법은 중량%로 Si : 0.10~0.30, P : 0.001~0.040, S : 0.001~0.040, 제1범위의 C 및 제2범위의 Mn과 나머지는 철 (Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물이 함유되어 이루어진 강재가 1000~1200oC의 온도범위로 가열되도록 하는 단계와, 이후, 상기 강재가 열간압연되는 단계 그리고 상기 강재의 단면적에 대한 소려 마르텐자이트의 면적비가 일정 범위가 되도록 냉각되는 단계를 포함하며, 이를 통해, 내진용 철근에 얻고자 하는 물성이 구현되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 제1범위의 C는 중량 %로 C : 0.20~0.29이고, 상기 제2범위의 Mn은 중량%로 Mn : 0.70~1.10이 되도록 하고, 탄소당량이 0.43~0.48% 범위를 이루도록 하며, 상기 강재의 단면적에 대한 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 D10 : 7~11%, D19 및 D29 : 13~17%의 범위를 이루도록 수냉하는 단계가 이루어지게 되면, 항복강도가 400~520MPa 범위를 가지고, 항복비는 70~80%의 저항복비를 가지는 내진용 철근을 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1범위의 C는 중량 %로 C : 0.28~0.32이고, 상기 제2범위의 Mn은 중량%로 Mn : 0.60~1.10이 되도록 하고, 탄소당량이 0.50~0.55% 범위를 이루도록 하며, 상기 강재의 단면적에 대한 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 D10 : 14~18%, D19 및 D29 : 18~22%의 범위를 이루도록 수냉하는 단계가 이루어지게 되면, 항복강도는 500~650MPa 범위를 가지고, 항복비는 70~80%의 저항복비를 가지는 내진용 철근을 얻을 수 있다.
이때, 상기 수냉 시의 수량과, 상기 수량에 대응되어 형성되는 상기 소려 마르텐자이트의 면적비는 열유체해석을 통해 구해질 수 있으며, 상기 열유체해석을 통해 구해진 값에 따라 상기 수량이 조절되어 상기 강재가 냉각되도록 함으로써 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 일정 범위가 되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 강재의 항복강도는 상기 소려 마르텐자이트의 면적비에 대응되어 일정범위를 이루게 됨으로써 얻고자 하는 범위로 제어될 수 있게 된다.
이하에서는, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 제시된 화학조성 및 제한사유를 설명한다.
Si(규소)는 철강의 탈산에 필수적인 원소이며, 강도상승에 효과가 있는 원소이다. 그러나 함유량이 0.10% 이하이면 원하는 고강도가 얻어지지 않는다.
더욱이, 0.30%를 넘으면 인성 및 연성의 저하를 초래한다. 따라서, Si의 함유량은 0.10%~0.30%의 범위로 첨가하는 것이 필요하다.
그리고, P(인)는 강재의 충격 인성을 저해하는 불순물로서, 연주시 중심편석부에 집적하여 내부품질 및 가공성을 해치고, 수소 취화의 원인이 되기 때문에 될 수 있는 한 억제하는 것이 좋다.
따라서, 제강 설비 능력을 고려하게 되면 0.001~0.040%로 제한하는 것이 바람직하다.
S(황)는 상기 P와 동일하게 연성 및 충격 인성에 유해한 원소로서, 연속주조시 고온 균열과 중심 편석을 유발한다.
따라서, 제강 설비 능력을 고려하게 되면 0.001~0.040%로 제한하는 것이 바람직하다.
한편, C(탄소)는 강도상승에 유효한 원소이나 함유량이 낮으면 원하는 고강도가 얻어지지 않고, 높으면 강도증가에는 유효하지만 인성 및 연성의 열화가 현저하므로, 적절하게 조절되어야 한다.
그리고, Mn(망간)은 소입성을 향상시킴에 의해 열처리 시에 강도를 상승시키는 효과가 있으며, 전술한 바와 같이 상기 C의 첨가량이 제한됨 따른 강도보상을 위해 필수적으로 첨가되는 원소이기도 하다.
그런데, Mn은 첨가량이 너무 낮으면 소입성 향상효과가 거의 없고 일정범위를 넘으면 용접성이 저하되며 균열발생의 위험성이 높아지므로, 적절하게 조절되어야 한다.
본 발명에서는 상술한 바와 같이 Si, P 및 S의 함유량을 유지하면서 상기 C와 상기 Mn의 함유량을 적절하게 조절하여 400MPa급 및 500MPa급의 내진용 철근을 제조하였다.
먼저, 500MPa급의 내진용 철근을 제조하기 위하여, 상기 함유물(Si, P 및 S)에 0.28~0.32%의 C와 0.60~1.10%의 Mn이 함유되도록 하고, 나머지는 철(Fe)및 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 강재가 탄소당량이 0.50~0.55%의 범위를 이루도록 합금설계를 하였다.
여기서, 상기 탄소당량은 (C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)로 계산된다.
그리고, 이렇게 제조된 강재는 1000~1200℃의 온도범위로 가열된 후, 열간압연되었다.
또한, 열간압연이 끝난 강재는 온라인(on-line) 냉각을 통해 열처리 되었다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 수냉 시간에 따른 내진용 철근의 온도분포 해석 결과를 나타낸 이미지이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 열간압연 후 수냉된 강재(지름 19mm(D19))는 중심부에서는 (a)시간부터 (b)시간에 걸쳐 같은 온도를 유지한다.
반면에, 반경 방향으로 갈수록 내부의 온도는 점점 감소하여 (b)시간에서 표층부가 최저온도를 가지게 되는데, 이때, 상기 표층부에는 소려 마르텐자이트 조직이 형성되게 된다.
한편, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 수량에 따른 항복강도 및 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸 이미지이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에서 수량에 따른 항복강도 및 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 전술한 바와 같은 500MPa급의 지름 19mm(D19) 내진용 철근의 수냉 시에 수량(水量)에 따른 소려 마르텐자이트의 면적비 변화와 항복강도를 알 수 있으며, 그 값은 표 1과 같다.
구분 수량
(㎥/h)		 소려 마르텐자이트 면적비
(실제)(%)		 소려 마르텐자이트 면적비
(해석)(%)		 항복강도
(MPa)
(a) 181 4.8 4.4 401
(b) 238 12.3 16.0 463
(c) 284 17.6 17.5 508
(d) 320 20.4 21.9 517
표 1을 통해서, 수량(rate of water flow(㎥/h))이 181, 238, 284 및 320㎥/h일 때의 실제로 측정된 소려 마르텐자이트 면적비(hardened area ratio(%))와, 실제로 측정된 항복강도(yield strength(MPa))를 알 수 있다.
동시에, 상기 표 1을 통해서는 수량이 181, 238, 284 및 320㎥/h일 때의 해석된 소려 마르텐자이트 면적비도 알 수 있다.
그리고, 상술한 소려 마르텐자이트 면적비는 실제로 측정된 값과 해석된 값이 수량이 181㎥/h일 때 4.8%:4.4%, 수량이 238㎥/h일 때 12.3%:16.0%, 수량이 284㎥/h일 때 17.6%:17.5% 그리고 수량이 320㎥/h일 때 20.4%:21.9%로 비슷함을 알 수 있다.
여기서, 상기 해석된 소려 마르텐자이트 면적비는 열유체해석을 통해서 구해질 수 있으며, 이때, 상기 열유체해석을 위해 사용되는 소프트웨어 및 하드웨어에 특정한 한정이 있는 것은 아니다.
더하여, 표 2는 상술한 바와 같은 500MPa급의 지름 19mm(D19) 내진용 철근의 수냉시에 수량(水量)에 따른 소려 마르텐자이트의 면적비 변화와 항복강도를 나타낸 것이다.
수량
(㎥/h)		 소려 마르텐자이트 면적비 예측(%) 항복강도 예측
(MPa)
실험결과사용 해석결과사용
150 1.8 2.4 381
200 7.4 8.3 424
250 13.1 14.3 467
300 18.8 20.2 511
350 24.5 26.2 554
400 30.2 32.1 597
회귀분석결과
Fit Linear 면적비=
-15.3+0.11수량		 면적비=
-15.5+0.12수량		 항복강도=
251+0.87수량
R-square 0.986 0.875 0.942
P-value < 0.05 < 0.05 < 0.05
Standard Error Intercept 2.07 6.61 32.0
Slope 0.008 0.025 0.12
표 2에서 보는 바와 같이, 수량이 150, 200, 250, 300, 350 및 400㎥/h일 때의 실제로 측정된 소려 마르텐자이트 면적비와, 열유체해석을 통한 해석결과를 사용하여 예측된 소려 마르텐자이트 면적비는 수량이 150㎥/h일 때 1.8%:2.4%, 수량이 200㎥/h일 때 7.4%:8.3%, 수량이 250㎥/h일 때 13.1%:14.3%, 수량이 300㎥/h일 때 18.8%:20.2%, 수량이 350㎥/h일 때 24.5%:26.2%, 그리고 수량이 400㎥/h일 때 30.2%:32.1%로 서로 근사치의 값을 가짐을 알 수 있다.
한편, 실제로 측정된 소려 마르텐자이트 면적비와, 예측된 소려 마르텐자이트 면적비의 정확도를 회귀분석(regression analysis)을 통해 알아보았다.
그 결과, 표 2에서 보는 바와 같이, fit linear가 각각 '면적비 = -15.3+0.11수량'과 '면적비 = -15.5+0.12수량'과 같이 유사한 함수로 나타났다.
또한, R-square는 각각 0.986 및 0.875로 나타나 높은 정확도를 가짐을 알 수 있다.
그리고, P-value도 각각 0.05보다 작아 상기 소려 마르텐자이트 면적비의 값보다 큰 값이 나올 확률이 아주 낮음을 알 수 있다.
또한, 상기 예측된 소려 마르텐자이트 면적비를 근거로 하여 예측된 항복강도(MPa)에 대한 회귀분석결과 R-square가 0.942로써 높은 정확도를 나타내었고, P-value가 0.05보다 작아 예측된 상기 항복강도 값보다 큰 값이 나올 확률이 아주 낮음을 알 수 있다.
이를 통해, 열유체해석을 통해 예측된 소려 마르텐자이트 면적비는 실제로 측정된 소려 마르텐자이트 면적비와 근소한 값을 가지고 정확도도 높아, 예측된 소려 마르텐자이트 면적비로 실제의 소려 마르텐자이트 면적비를 대체하는 것이 가능하다고 할 수 있을 것이다.
또한, 상기 예측된 소려 마르텐자이트 면적비로부터 높은 정확도의 항복강도도 예측할 수 있다.
따라서, 온라인 냉각시 수량조절을 통하여 열간압연된 강재가 일반 철근에 비해 적은 소려 마르텐사이트 면적비를 가지도록 할 수 있고, 이를 통해, 목표로 하는 항복강도를 가지는 내진용 철근을 구현할 수 있게 된다.
한편, 400MPa급의 내진용 철근을 제조하기 위해서 상기 함유물(Si, P 및 S)에 0.20~0.29%의 C와 0.70~1.10%의 Mn이 함유되도록 하고, 나머지는 철(Fe)및 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 강재가 탄소당량이 0.43~0.48%의 범위를 이루도록 합금설계를 하였다.
여기서, 상기 탄소당량은 (C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)로 계산된다.
그리고, 이렇게 제조된 강재는 1000~1200℃의 온도범위로 가열된 후, 열간압연되었다.
또한, 열간압연이 끝난 강재는 온라인(on-line) 냉각을 통해 열처리 되었다.
그리고, 이렇게 제조된 강재에 대하여 상기 500MPa급의 내진용 철근에 대해 실시된 방법과 동일한 방법으로 상기 400MPa급의 내진용 철근에 대해서도 열유체해석을 통해서 소려 마르텐사이트의 면적비와 항복강도를 예측하였다.
표 3은 열유체해석을 통하여 예측된 값을 바탕으로 하여 온라인 냉각시 수량 조절을 통하여 제작된 400MPa급 및 500MPa급의 D10(지름10mm), D19(지름19mm) 그리고 D29(지름29mm)의 내진용 철근과 일반 철근의 기계적 특성, 화학성분 및 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸다.
구분 지름 기계적 특성 화학성분, wt.% 소려마르텐자이트면적비
(%)
항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율(%) 항복비(%) C Si Mn P S 탄소당량(%)
실시예1 D10 445 591 23.5 75.2 0.26 0.17 0.84 0.026 0.039 0.45 9.0
비교예2 D10 485 595 20.3 81.5 0.24 0.18 0.55 0.024 0.030 0.39 13.2
비교예3 D10 446 618 20.4 72.2 0.32 0.19 0.79 0.025 0.022 0.51 13.9
실시예4 D19 460 606 18.6 75.9 0.27 0.19 0.72 0.025 0.028 0.45 15.9
비교예5 D19 490 594 19.8 82.5 0.25 0.18 0.71 0.023 0.029 0.42 20.1
실시예6 D29 422 585 28.0 72.1 0.26 0.16 0.87 0.021 0.029 0.45 14.9
비교예7 D29 488 591 19.9 82.6 0.25 0.17 0.73 0.023 0.029 0.42 20.1
실시예8 D10 519 687 18.3 75.5 0.32 0.17 1.00 0.025 0.018 0.53 16.4
비교예9 D10 548 626 16.3 87.5 0.22 0.16 0.62 0.037 0.020 0.38 20.2
실시예10 D19 537 686 18.1 78.2 0.29 0.19 0.87 0.035 0.035 0.50 19.8
비교예11 D19 571 676 16.2 84.5 0.26 0.18 0.70 0.024 0.030 0.43 24.2
실시예12 D29 552 728 19.1 75.8 0.31 0.18 0.98 0.035 0.033 0.53 20.8
비교예13 D29 576 685 17.5 84.1 0.24 0.20 0.90 0.030 0.028 0.45 24.8
표 3에서 보는 바와 같이, 비교예 2 및 3에서는 소려 마르텐자이트 면적비가 13.2% 및 13.9%로 높게 나타나고 있는 반면에, 실시예 1에서는 소려 마르텐자이트 면적비가 9.0%로 낮게 나타나고 있다.
그리고, 비교예 5 및 7에서는 소려 마르텐자이트 면적비가 각각 20.1%로 높게 나타나고 있는 반면에, 실시예 4 및 6에서는 소려 마르텐자이트 면적비가 각각 15.9% 및 14.9%로 낮게 나타나고 있다.
또한, 비교예 9, 11 및 13에서는 소려 마르텐자이트 면적비가 20.2%, 24.2% 및 24.8%로 높게 나타나고 있는 반면에, 실시예 8, 10 및 12에서는 소려 마르텐자이트 면적비가 각각 16.4%, 19.8% 및 20.8%로 낮게 나타나고 있다.
그리고, 항복비에서도, 비교예 2에서는 항복비가 81.5%로 높게 나타나고 있는 반면에, 실시예 1에서는 항복비가 75.2%로 낮게 나타나고 있다.
한편, 비교예 3에서는 항복비가 72.2%로 낮으나, C의 함유량이 0.32 중량%로 실시예 1의 C의 함유량인 0.26 중량%보다 높게 나타나고 있다.
그리고, 비교예 5 및 7에서는 항복비가 82.5% 및 82.6%로 높게 나타나고 있는 반면에, 실시예 4 및 6에서는 항복비가 각각 75.9% 및 72.1%로 낮게 나타나고 있다.
또한, 비교예 9, 11 및 13에서는 항복비가 87.5%, 84.5% 및 84.1%로 높게 나타나고 있는 반면에, 실시예 8, 10 및 12에서는 항복비가 각각 75.5%, 78.2% 및 75.8%로 낮게 나타나고 있다.
이와 같이, 열유체해석을 통하여 예측된 값을 바탕으로 하여 온라인 냉각시 수량 조절을 통해 일반 철근에 비해 적은 소려 마르텐자이트 면적비를 가지고, 항복비도 낮은 400MPa급 및 500MPa급의 D10(지름10mm), D19(지름19mm) 그리고 D29(지름29mm)의 내진용 철근을 제작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내진용 철근의 제조방법에 의해 제조된 내진용 철근과 일반 철근의 소려 마르텐자이트 면적비를 나타낸 이미지인데, 표 3의 실시예 및 비교예 중에, 대표적으로 실시예 4 및 실시예 10의 내진용 철근과, 비교예 5 및 비교예 11의 일반 철근의 단면을 보여주고 있다.
한편, 상술한 내진용 철근의 제조방법에 의해 제조되는 400MPa급의 내진용 철근은 항복강도가 400~520MPa 범위를, 그리고, 500MPa급의 내진용 철근은 항복강도가 500~650MPa 범위를 가짐이 바람직하다.
그리고, 상기 400MPa급의 내진용 철근과 상기 500MPa급의 내진용 철근은 모두 70~80%의 저항복비를 가짐이 바람직하다.
또한, 상기 400MPa급 및 500MPa급의 내진용 철근은 굽힘시험시(KS D 3504 및 KS B 0804를 포함하여 실시될 수 있음) 굽힘각도 180°에서도 육안으로 균열이 보이지 않음이 바람직하다.
이처럼, 열유체해석으로 예측된 값을 바탕으로 하여 온라인 냉각시 수량 조절을 통해 일반 철근에 비해 적은 소려 마르텐자이트 면적비와 저항복비를 가져 향상된 연성 및 굽힘성능을 가지고, 탄소당량이 높지 않아 용접성도 보장될 수 있으며, 고가의 합금성분을 다량 사용하지 않아 경제성도 우수한 내진용 철근을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (6)

  1. 중량%로 Si : 0.10~0.30, P : 0.001~0.040, S : 0.001~0.040, C : 0.20~0.29 및 Mn : 0.70~1.10과 나머지는 철 (Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물이 함유되어 이루어지고, 탄소당량은 0.43~0.48% 범위를 이루는 강재가 1000~1200oC의 온도범위로 가열되는 단계;
    상기 강재가 열간압연되는 단계; 그리고
    상기 강재의 단면적에 대한 소려 마르텐자이트의 면적비가 D10 : 7~11%, D19 및 D29 : 13~17%의 범위가 되도록 수냉되는 단계를 포함하여 이루어지는 내진용 철근의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수냉 시의 수량과, 상기 수량에 대응되어 형성되는 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 열유체해석을 통해 구해지고, 상기 열유체해석을 통해 구해진 값에 따라 상기 수량이 조절되어 상기 강재가 냉각되면서 상기 소려 마르텐자이트의 면적비가 일정 범위가 되도록 하고, 상기 강재의 항복강도는 상기 소려 마르텐자이트의 면적비에 대응되어 일정범위를 이루도록 하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내진용 철근의 제조방법.
  5. 제1항에 따른 내진용 철근의 제조방법에 의해 제조되어 항복강도는 400~520MPa 범위를 가지고, 항복비는 70~80%의 저항복비를 가지는 내진용 철근.
  6. 삭제
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100530065B1 (ko) 2001-12-13 2005-11-22 주식회사 포스코 구상화 소둔 열처리 단축이 가능한 냉간압조용 강선재의제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11447842B2 (en) 2016-10-21 2022-09-20 Hyundai Steel Company High-strength reinforcing steel and method for manufacturing same
US11643697B2 (en) 2016-10-21 2023-05-09 Hyundai Steel Company High-strength reinforcing steel and method for manufacturing same

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