KR101125894B1 - Method of manufacturing Graphite Steel Rod for machine structural use having lower decarburized surface property - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업기계와 자동차등의 기계부품에 이용되기에 적합한 기계 구조용 흑연강 선재의 제조방법에 관한 것으로서, 강편압연공정에서 빌레트의 표면에 탄소고용도가 낮은 페라이트 탈탄층을 형성함으로써 선재압연공정에서 빌레트의 표면에 탈탄속도를 현저하게 줄여 표면탈탄층의 두께를 저감시키는 기계구조용 흑연강 선재의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a graphite steel wire for mechanical structure suitable for use in machine parts such as industrial machines and automobiles. In order to provide a method for producing a graphite steel wire for mechanical structure to significantly reduce the decarburization rate on the surface of the billet to reduce the thickness of the surface decarburization layer, the purpose is to.

본 발명은, 중량%로, 탄소: 0.30-0.70%, 실리콘: 2.0-4.0%, 망간: 0.1-1.0%, 인: 0.01-0.15%, 황: 0.01%이하, 셀레니엄(Se): 0.001-0.05%, 티타늄: 0.001-0.03%, 보론: 0.001-0.003%, 알루미늄: 0.002-0.01%, 질소: 0.004-0.008%, 산소: 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈: 0.05-1.0%, 구리: 0.01-0.5%, 칼슘: 0.0001~0.05%, 지르코늄: 0.0005-0.008%, 희토류 금속: 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종 이상, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 상기 티타늄(Ti), 질소(N), 보론(B) 및 알루미늄이 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5의 관계를 만족하면서 망간, 셀레니엄(Se) 및 황이 다음 관계, 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0를 만족하는 블룸을 얻는 단계; 상기 블룸을 600±100℃까지 적치 공냉하는 단계; 상기 블룸을 1260±30℃의 범위에서 100±20분 동안 재가열하고 강편압연하여 빌레트를 얻는 단계; 상기 빌레트를 10℃/분이상의 가열속도로 1050±50℃의 가열온도로 승온하여 이 온도구간에서 30분이상 유지하여 선재압연하여 선재를 얻는 단계를 포함하여 구성되는 표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재 제조방법을 그 요지로 한다.In the present invention, by weight%, carbon: 0.30-0.70%, silicon: 2.0-4.0%, manganese: 0.1-1.0%, phosphorus: 0.01-0.15%, sulfur: 0.01% or less, selenium (Se): 0.001- 0.05%, titanium: 0.001-0.03%, boron: 0.001-0.003%, aluminum: 0.002-0.01%, nitrogen: 0.004-0.008%, oxygen: 0.005% or less, including nickel: 0.05-1.0%, copper : 0.01-0.5%, calcium: 0.0001-0.05%, zirconium: 0.0005-0.008%, rare earth metals: one or two or more selected from the group consisting of remaining Fe and other inevitable impurities Titanium (Ti), nitrogen (N), boron (B) and aluminum satisfy the relationship of 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5, while manganese, selenium (Se) and sulfur are the next relationship, 1.0≤ ( Obtaining a bloom that satisfies Mn / 5 + Se) /5S≦3.0; Stepwise air cooling the bloom to 600 ± 100 ° C .; Reheating the bloom in a range of 1260 ± 30 ° C. for 100 ± 20 minutes and rolling the steel sheet to obtain a billet; The billet is heated to a heating temperature of 1050 ± 50 ℃ at a heating rate of more than 10 ℃ / min, and maintained in this temperature section for more than 30 minutes to roll the wire rod to obtain a wire rod less mechanical structural graphite steel Wire rod manufacturing method is the main point.

표면탈탄, 흑연강, 강편, 블룸, 선재, 페라이트Surface decarburization, graphite steel, steel strip, bloom, wire rod, ferrite

Description

표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재의 제조방법 {Method of manufacturing Graphite Steel Rod for machine structural use having lower decarburized surface property }Method of manufacturing Graphite Steel Rod for machine structural use having lower decarburized surface property}

본 발명은 산업기계와 자동차등의 기계부품에 이용되기에 적합한 기계 구조용강 선재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강편압연공정에서 탄소고용도가 낮은 페라이트 탈탄층을 형성함으로써 고실리콘강에서 발생하는 표면탈탄층을 저감하는 표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a mechanical structural steel wire suitable for use in machine parts such as industrial machines and automobiles, and more particularly, in a high silicon steel by forming a ferrite decarburized layer having a low carbon utilization in a steel sheet rolling process. The present invention relates to a method for producing graphite steel wire for machine structure with less surface decarburization which reduces the surface decarburization layer generated.

산업기계와 자동차등에 이용되고 있는 기계부품들은 강재를 절삭 또는 냉간단조하고, 이것을 이용하는 소정의 형상으로 가공하고 그후 소입소려 처리에 의해 기계부품으로서의 요구특성을 확보하는 방법으로 제조된다. Mechanical parts used in industrial machines and automobiles are manufactured by cutting or cold forging steel into a predetermined shape using the same, and then securing the required characteristics as a mechanical part by hardening and annealing treatment.

이와 같은 기계부품으로 이용되는 강재는 피삭성 및 냉간단조성이 우수하여야 한다. Steels used as such mechanical parts should be excellent in machinability and cold forging.

기계구조용강의 쾌삭성을 개선하는 수단으로서는 강중에 Pb, S, Bi등의 피삭성 원소를 단독 또는 복합첨가하는 방법이 일반적이다. As a means for improving the free machinability of mechanical structural steel, a method of adding machinable elements such as Pb, S, and Bi to the steel alone or in combination is common.

특히, Pb는 피삭성을 개선하는 작용이 매우 크기 때문에 많이 사용되고 있 다. In particular, Pb has been used a lot because the action to improve the machinability is very large.

그러나, 한편으로는 Pb는 인체에 유해한 원소이기도 하며 강재의 제조공정과 기계부품의 가공공정에서 대형 배기설비를 필요로 한다. However, Pb, on the other hand, is also an element harmful to the human body and requires large exhaust facilities in the manufacturing process of steel and the processing of mechanical parts.

또한, 강재의 리사이클링이라는 관점에서도 문제가 있다. In addition, there is a problem in terms of recycling steel materials.

한편, Pb 사용을 대체가능한 쾌삭성 부여원소로서 Bi가 알려져 있지만 Bi를 첨가한 강재는 제조시에 균열발생이 용이하여 생산 관리하기가 매우 어려운 문제점이 있고, 쾌삭성 부여원소로서 S, Te Sn 등은 Pb대체 가능원소로서 널리 사용되고 있지만 열간압연시 균열이 용이하다는 것과 연성 및 인성이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, Bi is known as a free machinability granting element that can replace Pb, but steel with Bi is easily cracked during manufacture, which makes it difficult to manage production, and S, Te Sn, etc. Silver is widely used as a substitute element for Pb, but it is easy to crack during hot rolling and has problems of deterioration in ductility and toughness.

이와 같은 이유로 기계구조용강의 쾌삭성과 냉간단조성을 동시에 향상시키기 위해서는 상기 언급한 방법외에 새로운 대체 강이 필요로 한데 그 방안으로 강의 조직을 페라이트+흑연의 이상조직으로 하는 것을 고려할 수 있다. For this reason, in order to improve the free machinability and cold forging of mechanical structural steel at the same time, a new alternative steel is required in addition to the above-mentioned method. As an alternative, the steel structure may be considered an ideal structure of ferrite + graphite.

일본 특개평 3-140411호에서는 일반적인 탄소량을 갖는 강에서 탄소를 흑연화하여 페라이트와 흑연의 이상조직으로 제조하여 냉간가공성 또는 냉간단조성을 현저히 개선한 바 있다. In Japanese Patent Laid-Open No. 3-140411, carbon has been graphitized in a steel having a general carbon content and manufactured into an abnormal structure of ferrite and graphite to significantly improve cold workability or cold forging.

또한 본 발명자는 이러한 측면을 고려하여 강의 미세조직을 페라이트+흑연 이상조직로 하여 볼트용 소재의 냉간성형성을 개선한 강을 대한민국 특허출원 제2001-84518호, 제2001-84517호, 제2001-85540호에 제안한 바 있으며, 흑연화 선재 제조방법을 제시한 대한민국 특허출원 제2001-85532호, 제2001-85531호에 제안한 바 있다. Also, in view of this aspect, the present inventors have proposed a steel structure having improved cold formability of a bolt material by using a microstructure of steel as a ferrite + graphite abnormal structure. Korean Patent Application Nos. 2001-84518, 2001-84517, 2001- Proposed in 85540, Korean Patent Application Nos. 2001-85532 and 2001-85531 which propose a method for producing graphitized wire.                         

그러나, 흑연화 촉진을 위해 실리콘을 불가피하게 다량 첨가하는데, 이는 선재제조시 표면 탈탄제어가 적절하지 못할 경우 사용상의 많은 문제점이 발생할 수 있다. However, a large amount of silicon is inevitably added to promote graphitization, which may cause many problems in use when surface decarburization control is not appropriate in wire fabrication.

지금까지 알려진 탈탄제어방법의 대표적인 예로는 대한민국 특허공보 92-24974호, 92-24163호, 92-24161호, 일본 특허공보 (평)2-301514호, Representative examples of decarburization control methods known so far include Korean Patent Nos. 92-24974, 92-24163, 92-24161, Japanese Patent Publication (Pyeong) 2-301514,

(평)1-31960, (소)63-216591호 등이 있다. (Pyeong) 1-31960, (S) 63-216591, and the like.

이들 대부분은 실리콘의 함량을 낮추거나 납, 주석 등의 합금원소를 첨가하는 방법에 의해서 탈탄을 제어하는 방법들이다. Most of these are methods of controlling decarburization by lowering silicon content or adding alloying elements such as lead and tin.

그러나, 흑연화 촉진을 위해 고실리콘 첨가가 불가피한 강종에서 실리콘 함량을 낮출 수는 없으며, 또한, 납, 주석 등의 합금원소를 첨가하게 되면 충격인성 등의 기계적성질이 열악해지는 문제가 있다.However, in order to promote graphitization, silicon content cannot be lowered in steel inevitable addition of high silicon, and when alloying elements such as lead and tin are added, mechanical properties such as impact toughness are deteriorated.

본 발명은 냉간성형성과 쾌삭성을 동시에 개선시키는 목적으로 흑연화 특성을 이용하는 기계구조용 흑연강의 선재가열공정에서 표면에 탈탄층이 발생하는 것을 방지하기 위한 연구과정에서 안출된 것으로, 강편압연공정에서 빌레트의 표면에 탄소고용도가 낮은 페라이트 탈탄층을 형성함으로써 선재압연공정에서 빌레트의 표면에서의 탈탄속도를 현저하게 줄여 표면탈탄층의 두께를 저감시킨 기계구조용 흑연강 선재를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.The present invention has been made in the course of research to prevent the decarburization layer on the surface in the wire heating process of graphite steel for mechanical structure using the graphitization properties for the purpose of simultaneously improving the cold formability and free machinability, billet in the steel sheet rolling process By forming a ferrite decarburization layer with low carbon utilization on the surface of the wire, it is intended to provide a method of manufacturing graphite steel wire for mechanical structure, which significantly reduces the decarburization rate on the surface of the billet in the wire rolling process, thereby reducing the thickness of the surface decarburization layer. The purpose is to.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.                     

본 발명은, 중량%로, 탄소: 0.30-0.70%, 실리콘: 2.0-4.0%, 망간: 0.1-1.0%, 인: 0.01-0.15%, 황: 0.01%이하, 셀레니엄(Se): 0.001-0.05%, 티타늄: 0.001-0.03%, 보론: 0.001-0.003%, 알루미늄: 0.002-0.01%, 질소: 0.004-0.008%, 산소: 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈: 0.05-1.0%, 구리: 0.01-0.5%, 칼슘: 0.0001~0.05%, 지르코늄: 0.0005-0.008%, 희토류 금속: 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종 이상, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 상기 티타늄(Ti), 질소(N), 보론(B) 및 알루미늄이 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5의 관계를 만족하면서 망간, 셀레니엄(Se) 및 황이 다음 관계, 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0를 만족하는 블룸을 얻는 단계;In the present invention, by weight%, carbon: 0.30-0.70%, silicon: 2.0-4.0%, manganese: 0.1-1.0%, phosphorus: 0.01-0.15%, sulfur: 0.01% or less, selenium (Se): 0.001- 0.05%, titanium: 0.001-0.03%, boron: 0.001-0.003%, aluminum: 0.002-0.01%, nitrogen: 0.004-0.008%, oxygen: 0.005% or less, including nickel: 0.05-1.0%, copper : 0.01-0.5%, calcium: 0.0001-0.05%, zirconium: 0.0005-0.008%, rare earth metals: one or two or more selected from the group consisting of remaining Fe and other inevitable impurities Titanium (Ti), nitrogen (N), boron (B) and aluminum satisfy the relationship of 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5, while manganese, selenium (Se) and sulfur are the next relationship, 1.0≤ ( Obtaining a bloom that satisfies Mn / 5 + Se) /5S≦3.0;

상기 블룸을 600±100℃까지 적치 공냉하는 단계;Stepwise air cooling the bloom to 600 ± 100 ° C .;

상기 블룸을 1260±30℃의 범위에서 100±20분 동안 재가열하고 강편압연하여 빌레트를 얻는 단계;Reheating the bloom in a range of 1260 ± 30 ° C. for 100 ± 20 minutes and rolling the steel sheet to obtain a billet;

상기 빌레트를 10℃/분이상의 가열속도로 1050±50℃의 가열온도로 승온하여 이 온도구간에서 30분이상 유지하여 선재압연하여 선재를 얻는 단계를 포함하여 구성되는 표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재 제조방법에 관한 것이다.The billet is heated to a heating temperature of 1050 ± 50 ℃ at a heating rate of more than 10 ℃ / min, and maintained in this temperature section for more than 30 minutes to roll the wire rod to obtain a wire rod less mechanical structural graphite steel It relates to a wire rod manufacturing method.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명자는 기계구조용 흑연강 선재의 탈탄저감을 위해 다각도로 연구한 결과, 블룸을 빌레트로 압연을 위한 가열시 상온에서부터 가열하는 것 보다는 600±100℃온도까지 블룸을 적치공냉하다가 이후 가열온도 및 유지시간을 제어하여 재가열하면 빌레트의 표면에 탄소 고용도가 매우 낮은 페라이트층을 0.05-0.2mm두께 로 균일하게 유도할 수 있다는 사실을 알게 되었다. The present inventors conducted a multi-angle study to reduce the decarburization of graphite steel wire for mechanical structure, and then, after heating the bloom for the non-rolling, the bloom was properly air-cooled to a temperature of 600 ± 100 ° C. and then heated and maintained. It was found that the reheating with controlled time could lead to a uniform ferrite layer with a very low carbon solubility on the surface of the billet to 0.05-0.2mm thickness.

또한, 이 빌레트를 선재로 압연하기 위한 빌레트 가열시(선재가열로 가열시) 이상역(Ac1변태점에서 Ac3 변태점사이의 온도, 페라이트와 오스테나이트상이 혼재되어 평형상태를 유지하는 구간)을 통과하는 승온가열속도를 적절히 제어할 경우 빌레트 표면에 탄소 고용도가 낮은 페라이트 층이 균일하게 분포하기 때문에 가열로 가열패턴에 상관없이 외부로 빠져나가는 탄소의 확산이 늦어져서 탈탄반응속도를 현저하게 감소시킬 수 있고, 표면 페라이트 층은 산화정도에 따라 그 두께를 조정할 수 있어 선재가열로 추출시 빌레트 표면 탈탄층을 현저하게 개선할 수 있는 것이다. In addition, the temperature rising through the abnormality (the temperature between the Ac1 transformation point and Ac3 transformation point, the ferrite and austenite phases are mixed to maintain an equilibrium state) during the billet heating (when heating the wire heating) for rolling the billet. If the heating rate is properly controlled, the ferrite layer with low carbon solubility is uniformly distributed on the surface of the billet, which slows down the diffusion of carbon to the outside regardless of the heating pattern. The thickness of the surface ferrite layer can be adjusted according to the degree of oxidation, which can significantly improve the billet surface decarburization layer when extracted by wire heating.

본 발명의 강 조성을 선정하는 이유에 대하여 설명하면 다음과 같다.
The reason for selecting the steel composition of this invention is demonstrated as follows.

탄소(C): 0.3~0.7%Carbon (C): 0.3 ~ 0.7%

탄소는 흑연상 형성에 필요하고, 기계 부품의 강도를 확보하기 위한 중요한 원소이지만, 그 함유량이 0.3%이하에서는 그 효과가 적고 0.7%이상에서는 그 효과가 포화되기 때문에 탄소의 함량은 0.3~0.7%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
Carbon is an important element for forming graphite phase and is an important element to secure the strength of mechanical parts, but the content of carbon is 0.3 ~ 0.7% because its effect is less than 0.3% and its effect is saturated at 0.7% or more. It is preferable to limit to the range of.

실리콘(Si): 2.0~4.0%Silicon (Si): 2.0 ~ 4.0%

실리콘은 용강제조시 탈산제로서 필요한 성분이며 강중의 철탄화물(세멘타이트)를 불안정하게 하여 흑연화 촉진에 유효한 원소이다. 더구나 실리콘은 강도를 향상시키는 성분이기 때문에 적극적으로 첨가한다. Silicon is a necessary component as a deoxidizer in molten steel manufacturing and is an element effective in promoting graphitization by destabilizing iron carbide (cementite) in steel. In addition, silicone is actively added because it is a component that improves strength.                     

그 첨가량이 2.0%이하인 경우에는 그 첨가효과가 미흡하며, 4.0%이상 첨가하는 경우에는 흑연화 촉진의 효과는 포화되며 액상이 발생하는 온도영역이 낮아져 열간압연시 적정 온도영역이 좁아지는 문제점이 있으므로, 실리콘의 첨가량은 2.0~4.0%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
If the addition amount is less than 2.0%, the addition effect is insufficient. If the addition amount is more than 4.0%, the effect of promoting graphitization is saturated and the temperature range where liquid phase occurs becomes low, so that the appropriate temperature range is narrowed during hot rolling. It is preferable to limit the addition amount of silicon to 2.0 to 4.0% of range.

망간(Mn): 0.1~1.0%Manganese (Mn): 0.1-1.0%

망간은 강재의 강도를 확보하는 유효한 원소이며 용강제조시 탈산제로서도 유용한 원소이다. 또한 S와 결합하여 MnS를 형성하여 절삭성 향상에 기여한다. 그러나 함유량이 0.1%이하에서는 강도에 대한 기여도가 적고 1.0%이상에서는 인성이 열화되는 문제점이 있어 그 함량은 0.1~1.0%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
Manganese is an effective element to secure the strength of steel and is also useful as a deoxidizer in molten steel manufacturing. In addition, it combines with S to form MnS to contribute to the improvement of machinability. However, if the content is less than 0.1%, there is a problem that the contribution to the strength is small and the toughness is deteriorated at more than 1.0%, the content is preferably limited to the range of 0.1 ~ 1.0%.

인(P) : 0.01~0.15%Phosphorus (P): 0.01 ~ 0.15%

인은 흑연화를 저해할 뿐만 아니라 소입처리시 오스테나이트 입계에 편석하여 입계 강도를 저하시켜 소입균열의 발생이 용이하기 때문에 낮게 관리하는 것이 바람직하다. Phosphorus not only inhibits graphitization, but also segregates at the austenite grain boundary during the quenching treatment, thereby lowering the grain boundary strength, and thus, it is preferable to manage phosphorus low.

한편, 인은 페라이트상을 경화시키는 것에 의해 피삭성을 향상시키는 원소이지만 흑연화를 저해하는 원소이기도하다. 피삭성을 향상시키기 위해서는 적어도 0.01%이상 첨가하는 것이 필요하지만, 0.15% 이상 첨가할 경우 오히려 흑연화를 저해하여 역으로 피삭성을 저하시키기 때문에 그 상한은 0.15%로 제한하는 것이 바람직하다. On the other hand, phosphorus is an element which improves machinability by hardening a ferrite phase, but is also an element which inhibits graphitization. In order to improve the machinability, it is necessary to add at least 0.01% or more. However, when adding 0.15% or more, the upper limit is preferably limited to 0.15% because it inhibits graphitization and conversely lowers machinability.                     

황(S): 0.01%이하Sulfur (S): 0.01% or less

황은 MnS를 형성하여 절삭시 칩처리성(chip breaking) 향상시켜 피삭성을 향상시키며 특히 흑연화의 핵으로 작용하여 흑연화를 촉진하며 그 첨가량이 0.01%이상 첨가하면 그 효과가 포화되며 또한 다량 첨가될 경우 오히려 흑연화가 지연될 뿐만 아니라 인성이 극격하게 저하되기 때문에 상한을 0.01%로 제한하였다.
Sulfur forms MnS to improve chip breaking during cutting to improve machinability. Especially, it acts as a nucleus of graphitization to promote graphitization, and when the amount added is 0.01% or more, the effect is saturated and a large amount is added. If so, not only the graphitization is delayed but also the toughness is drastically lowered, so the upper limit is limited to 0.01%.

셀레니엄(Se) : 0.001-0.05%Selenium (Se): 0.001-0.05%

셀레니엄은 망간과 결합하여 MnSe를 형성하는 것에 의해 칩브레이크성(chip breaking)을 개선한다. 동시에 MnSe은 흑연화 핵으로 작용하여 흑연화를 촉진시킴으로서 피삭성을 개선키는 원소이다. 이러한 효과는 0.001%이하에서는 미흡하며 0.05% 이상에서는 그 효과가 포화되기 때문에 0.001~0.05%의 범위로 한정하였따.
Selenium improves chip breaking by forming MnSe in combination with manganese. At the same time, MnSe is an element that improves machinability by acting as a graphitization nucleus to promote graphitization. This effect is limited to less than 0.001% and limited to 0.001 ~ 0.05% because the effect is saturated at 0.05% or more.

티타늄(Ti): 0.001-0.03%Titanium (Ti): 0.001-0.03%

티타늄은 강중에 질소와 결함하여 TiN을 형성하여 세멘타이트 안정화를 방지하고 동시에 흑연의 결정화를 일으키는 자리가 되어 흑연화를 촉진시킨다. 또 탈산체로서도 유효하게 작용하기 때문에 적극적으로 첨가한다. 따라서 0.001%미만에서는 그효과가 미흡하며 0.03%이상에서는 오히려 흑연화를 방해하기 때문에 0.001~0.03%의 범위로 한정하였다.
Titanium defects with nitrogen in the steel to form TiN to prevent cementite stabilization and at the same time to cause the crystallization of graphite to promote graphitization. Moreover, since it functions effectively also as a deoxidizer, it adds actively. Therefore, the effect is less than 0.001% and limited to 0.001 ~ 0.03% because it hinders graphitization rather than 0.03%.

보론(붕소,B):0.001~0.003% Boron (B, B): 0.001 ~ 0.003%                     

보론은 N과 결합하여 BN을 형성하고 철탄화물의 안정화를 방해하면서 흑연의 결정 핵으로서 작용하여 흑연화를 촉진시키며 동시에 소입성을 향상시키기 때문에 적극적으로 첨가하는 원소이다. 이러한 이유로 0.001%이하에서는 그 첨가효과가 미흡하며 0.003% 이상에서는 그 효과가 포화되며 입계에 보론계 질화물의 석출로 인해 입계강도를 저하시키며 이로인해 열간가공성을 저하시키기 때문에 0.001~0.003%로 한정하였다.
Boron is an element that is actively added because it combines with N to form BN and acts as a crystal nucleus of graphite while interfering with stabilization of iron carbide, thereby promoting graphitization and enhancing quenchability. For this reason, the addition effect is insufficient at less than 0.001%, and the effect is saturated at 0.003% or more, and the grain boundary strength is lowered due to the precipitation of boron nitride at the grain boundary, which reduces the hot workability. .

알루미늄(Al): 0.002-0.03%Aluminum (Al): 0.002-0.03%

알루미늄은 탈산에 기여할 뿐만 아니라 흑연화를 촉진시키는 유용한 원소이다. 소둔시 세멘타이트의 분해를 촉진하는 것과 동시에 질소와 결합하여 AlN을 형성함으로서 세멘타이트의 안정화를 방해하는 작용을 한다. 또한 알루미늄 첨가에 의해 강중에 생성되는 알루미늄 산화물은 BN의 석출핵이 되기도 하고 흑연의 결정화를 촉진시키는 점에서도 효과적이다. 본 발명에서는 알루미늄을 적극적으로 첨가하지만 함유량이 0.002%를 이하이면 그 첨가효과가 포화되며 0.03%이상에서는 흑연화 촉진작용이 포화되며 열간변형성을 현저하게 저하되는 문제점이 있어 0.01~0.03%의 범위로 제한한다.
Aluminum is a useful element that not only contributes to deoxidation but also promotes graphitization. At the time of annealing, it accelerates the decomposition of cementite and simultaneously binds with nitrogen to form AlN, thereby preventing the cementite from stabilizing. In addition, aluminum oxide produced in the steel by the addition of aluminum is effective in that it also becomes a precipitation nucleus of BN and promotes crystallization of graphite. In the present invention, aluminum is actively added, but if the content is less than 0.002%, the addition effect is saturated, and at 0.03% or more, the graphitization promoting action is saturated, and the hot deformation is remarkably lowered in the range of 0.01 to 0.03%. Restrict.

질소(N): 0.004~0.008 %Nitrogen (N): 0.004-0.008%

질소는 티타늄 및 보론, 알루미늄과 결합하여 질화물들을 형성하고 이것들을 핵으로 하여 흑연의 결정화를 촉진시키기 때문에 적극적으로 첨가한다. 한편 흑연 화 촉진에 유효한 질화물들을 형성하기 위해서는 화학양론적으로 티타늄 및 보론, 알루미늄과 거의 비슷한 당량으로 첨가하는 것이 바람직하나 이러한 질화물들을 균일하게 분산시키기 위해서는 화학당량보다도 조금 높게 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 질소는 동적인 변형시효에 의해 칩처리성을 개선하기 때문에 조금 과다하게 첨가하는 것이 유리하다. 이러한 이유로 0.004%이상 첨가하는 것이 필요하지만 0.008%이상 첨가할 경우그 효과가 포화되기 때문에 0.004~0.008%로 한정하였다.
Nitrogen is actively added because it combines with titanium, boron and aluminum to form nitrides and use these as nuclei to promote the crystallization of graphite. On the other hand, in order to form nitrides effective for promoting graphitization, it is preferable to add in stoichiometric amounts almost equivalent to those of titanium, boron, and aluminum, but in order to uniformly disperse these nitrides, it is preferable to add slightly higher than the chemical equivalents. In addition, it is advantageous to add a little excessively because nitrogen improves chip treatability by dynamic strain aging. For this reason, it is necessary to add more than 0.004%, but when added more than 0.008% saturation effect was limited to 0.004 ~ 0.008%.

산소(O):0.005%이하Oxygen (O): 0.005% or less

본 발명에 있어서 산소의 역할은 중요하다. 산소는 알루미늄과 결합하여 산화물을 형성한다. 이러한 산화물의 생성은 상기한 알루미늄의 흑연화 촉진효과를 감소시킨다 이는 흑연의 결정화를 위한 핵생성을 저해하여 실질적인 흑연화 작용을 감쇄시킨다. In the present invention, the role of oxygen is important. Oxygen combines with aluminum to form oxides. The production of such oxides reduces the graphitization-promoting effect of aluminum described above, which inhibits nucleation for crystallization of graphite, thereby attenuating substantial graphitization.

다량의 산소가 함유됨으로서 형성되는 알루미나 산화물은 절삭시 절삭공구를 손상시키기 때문에 피삭성의 저하를 초래한다. 이러한 이유로 가능한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 그러나 너무 낮은 산소는 정련에 과도한 손상을 일으키기 때문에 제강조업상 0.005%까지 함유는 작업상 문제점이 없는 관계로 그 상한을 0.005%이하로 제한하였다.
The alumina oxide formed by containing a large amount of oxygen damages the cutting tool during cutting, resulting in a decrease in machinability. For this reason it is desirable to manage as low as possible. However, because too low oxygen causes excessive damage to refining, the upper limit is limited to less than 0.005% because there is no working problem in the steelmaking industry.

본 발명에서는 흑연립 미세화 및 흑연화 시간을 현저하게 단축하기 위하여 합금원소간의 구성비를 비는 2.0≤(Ti+5B+2Al)/N≤5.5, 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0로 한정하는데, 그 이유는 다음과 같다.
In the present invention, in order to significantly shorten the graphitization and graphitization time, the ratio of the composition ratio between alloy elements is 2.0≤ (Ti + 5B + 2Al) /N≤5.5, 1.0≤ (Mn / 5 + Se) /5S≤3.0 The reason for this is as follows.

(Ti+5B+Al)/N비는 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5가 바람직하다. As for (Ti + 5B + Al) / N ratio, 2.0 <= (Ti + 5B + Al) / N <= 5.5 is preferable.

(Ti+5B+Al)/N비 2.0미만에서는 흑연립의 핵생성에 기여하는 TiN 및 BN석출물의 갯수가 부족해지며, (Ti+5B+Al)/N비 5.5초과에서는 흑연립 핵생성에 필요한 TiN 및 BN, AlN의 석출물 개수가 포화되며 모재에 고용되는 질소량이 증가하여 오히려 흑연화 속도에 악영향을 미친다.
If the (Ti + 5B + Al) / N ratio is less than 2.0, the number of TiN and BN precipitates that contribute to the nucleation of the graphite grains is insufficient, and if the (Ti + 5B + Al) / N ratio is greater than 5.5, the graphite grain nucleation is necessary. The number of precipitates of TiN, BN, and AlN saturates, and the amount of nitrogen dissolved in the base material increases, thus adversely affecting the graphitization rate.

(Mn/5+Se)/5S 비는 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0 가 바람직하다. As for (Mn / 5 + Se) / 5S ratio, 1.0 <(Mn / 5 + Se) / 5S <= 3.0 is preferable.

(Mn/5+Se)/5S 비 1.0 미만에서는 흑연립의 핵생성에 기여하는 MnSe 석출물 및 피삭성에 유효한 MnS 개재물의 갯수가 부족해지며, (Mn/5+Se)/5S 비 3.0초과에서는 흑연립 핵생성에 필요한 MnSe 석출물 및 MnS의 석출물 개수가 포화되며 모재에 고용되는 황량이 증가하여 입계편석을 오히려 초래하여 기계적 성질에 악영향을 미친다.
If the (Mn / 5 + Se) / 5S ratio is less than 1.0, the number of MnSe precipitates contributing to nucleation of graphite grains and the effective MnS inclusions for machinability are insufficient. The number of MnSe precipitates and MnS precipitates required for nucleation is saturated, and the amount of sulfur dissolved in the base material increases, causing grain boundary segregation, which adversely affects mechanical properties.

상기와 같은 조성에, 니켈 0.05-1.0%, 구리 0.01-0.05%, 칼슘 : : 0.0001-0.05%, 희토류금속 0.001-0.05%으로 이루어진 그룹중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 첨가하는데, 그 성분한이유를 설명한다.
To the above composition, one or two or more of the group consisting of 0.05-1.0% nickel, 0.01-0.05% copper, calcium: 0.0001-0.05%, and rare earth metals 0.001-0.05% are selectively added. Explain the reason.

니켈(Ni): 0.05~1.0% Nickel (Ni): 0.05-1.0%                     

니켈은 강의 소입성을 향상시켜며 소입소려에 의해 강의 강도를 향시시키기는 동시에 흑연화 작용을 보조하여 촉진시키는데 유효하다. 0.05%이하에서는 그효과가 미흡하며 1.0%이상에서는 그 효과가 포화되기 때문이며 고가 원소로 경제적이지 못하기 때문에 0.005~1.0%로 한정하였다.
Nickel is effective in improving the hardenability of steel and enhancing the strength of steel by hardening, and at the same time assisting and promoting graphitization. The effect is less than 0.05%, the effect is saturated above 1.0%, and limited to 0.005 ~ 1.0% because it is not economical as expensive elements.

구리(Cu):0.01-0.5%Copper (Cu): 0.01-0.5%

구리는 세멘타이트를 불안정하게하여 흑연화의 촉진에 유효하게 작용하여 피삭성을 개선을 할 뿐만 아니라 강의 소입성을 향상시켜 석출강화를 시키기도 하며 강의 소입소려시에 강도를 상승시키기도 한다. 0.01%미만에서는 흑연화 촉진 및 부식저항에 대한 개선효과가 미흡하며, 0.5% 초과할 경우에는 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 때문에 0.01~0.5%로 한정하였다.
Copper not only improves machinability by making cementite unstable and promotes graphitization, but also enhances hardenability of steel to increase precipitation, and increases strength at the time of hardening of steel. If it is less than 0.01%, the effect of promoting graphitization and improvement of corrosion resistance is insufficient. If it exceeds 0.5%, the improvement effect is saturated and the melting point of grain boundary segregation is lowered. It was limited to 0.01 to 0.5% because of the high possibility of surface flaws due to grain boundary embrittlement and the impact toughness of the final product.

칼슘(ca) : 0.0001-0.05%Calcium (ca): 0.0001-0.05%

칼슘은 Ca-Al계 산화물을 형성하여 이것이 흑연화의 핵으로서 작용하여 흑연화를 촉진하는 것에 의해 피삭성을 개선한다. 이와 같은 작용은 0.0001%이하에서는 그 효과가 미흡하며 0.05%이상에서는 조대한 산화물계 비금속개재물이 다량 발생하여 기계부품의 피로강도를 저하시키기 때문에 0.0001~0.05%의 범위로 한정하였다.
Calcium improves machinability by forming Ca-Al-based oxides, which act as nuclei of graphitization to promote graphitization. This effect is less than 0.0001%, and the effect is limited to 0.0501% to 0.05%, since a large amount of coarse oxide-based non-metallic inclusions are generated to lower the fatigue strength of mechanical parts.

지르코늄(Zr) : 0.0005-0.008%Zirconium (Zr): 0.0005-0.008%

질리코늄은 CaO와 Ti2O3등의 산화물과 MnS 황화물을 미세하게 분산시킨다. 이러한 산화물과 황화물들은 흑연의 석출자리로 역할을 하여 흑연립을 미세하게 분산시킨다는지 흑연화 소요시간을 단축시키는데 효과적이다. 단 질리코늄의 첨가량이 0.0005%미만에서는 그 효과가 미흡하며 0.008%이상에서는 조대한 Zr계 황화물 및 탄질화물을 형성하여 Zr에 의한 산화물의 미세화 효과가 감소할 뿐만 아니라 파괴인성을 열화시키기 때문에 0.0005-0.008%의 범위로 한정하였다.
Zirconium finely disperses oxides such as CaO and Ti2O3 and MnS sulfides. These oxides and sulfides serve as precipitation sites of the graphite to effectively disperse the graphite particles and reduce the graphitization time. However, if the addition amount of zirconium is less than 0.0005%, the effect is insufficient, and if it is over 0.008%, coarse Zr-based sulfides and carbonitrides are formed to reduce the miniaturization effect of oxides by Zr and to deteriorate fracture toughness. It was limited to the range of 0.008%.

희토류금속(REM) : 0.001-0.05%Rare Earth Metals (REM) : 0.001-0.05%

희토류금속은 강의 열간가공성을 개선하는 것과 흑연화를 가일층 촉진시키는 목적으로 첨가한다. 이와 같은 작용은 La, Ce등의 사용하는 것이 유용하지만 그 함량이 0.001%이하에서는 그 효과가 미흡하기 때문이며, 0.05%이상에서는 그 효과가 포화되기 때문에 0.001~0.05%의 범위로 한정하였다.
Rare earth metals are added for the purpose of improving the hot workability of steel and further promoting graphitization. This action is useful to use La, Ce, etc., but the content is less than 0.001% because the effect is insufficient, and at 0.05% or more because the effect is saturated, it was limited to the range of 0.001 ~ 0.05%.

이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다
Hereinafter, the manufacturing method of this invention is demonstrated.

[강편압연공정][Roll Rolling Process]

상기와 같이 조성되는 강은 Si함량이 높은 관계로 선재로 제조하기 위한 가열공정에서 탈탄층이 발생하는데, 이를 방지하기 위해서는 블룸을 빌레트로 압연을 위한 가열시 상온에서부터 가열하는 것 보다는 600±100℃온도까지 블룸을 적치공냉하다 가 이후 가열조건을 제어하여 강편압연된 빌레트의 표면에 페라이트 탈탄층을 형성하는 것이 중요하다The steel formed as described above has a high Si content and a decarburized layer is generated in a heating process for manufacturing the wire rod. In order to prevent this, the steel is 600 ± 100 ° C. rather than heating from room temperature during heating for the biletro rolling. It is important to form the ferrite decarburized layer on the surface of the steel-rolled billet by controlling the heating conditions after the bloom is air-cooled to the temperature.

이후, 블룸을 1260±30℃의 범위에서 100±20분 동안 재가열하여 강편압연하여 빌레트를 얻는다. 가열온도가 1230℃미만에서는 강편가열로에서의 블룸 표면의 적정 페라이트층의 두께가 필요 이상으로 증가하여 오히려 탈탄개선 효과를 얻기 어렵다. 또한, 가열온도가 1290℃ 초과할 경우에는 산화속도가 매우 증가하여 블룸 표면의 적정 페라이트층의 두께를 확보하기 어렵고, 또한 산화량이 증가하여 강편압연시 표면흠이 발생할 가능성이 높다. 한편, 가열유지시간이 80분미만에서는 블룸 표면의 적정 페라이트층의 두께를 확보에 요구되는 시간이 부족하며, 120분을 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고 과도한 산화량으로 표면품질이 저하된다. Thereafter, the bloom is reheated in a range of 1260 ± 30 ° C. for 100 ± 20 minutes to roll the steel sheet to obtain a billet. If the heating temperature is less than 1230 ° C, the thickness of the appropriate ferrite layer on the bloom surface of the steel piece heating furnace increases more than necessary, so that it is difficult to obtain a decarburization improvement effect. In addition, when the heating temperature exceeds 1290 ℃, the oxidation rate is very increased, it is difficult to secure the thickness of the appropriate ferrite layer on the bloom surface, and the amount of oxidation is increased, there is a high possibility of surface defects during rolling. On the other hand, if the heating holding time is less than 80 minutes, the time required to secure the thickness of the appropriate ferrite layer on the bloom surface is insufficient. If it exceeds 120 minutes, the effect is saturated and the surface quality is degraded due to excessive oxidation amount.

이와 같이 제조된 빌레트의 표면에 페라이트 탈탄층의 두께는 0.05~0.2mm로 하는 것이 바람직하다. 페라이트 탈탄층이 0.05mm미만에서는 빌레트 가열중 대부분 페라이트층이 산화되어 페라이트 층의 존재로 인한 탈탄개선 효과를 기대하기 어려우며, 0.20mm를 초과할 경우에는 가열시간이 길어져야 본 발명의 효과를 보일 수 있기 때문이다.
It is preferable that the thickness of the ferrite decarburization layer be 0.05 to 0.2 mm on the surface of the thus prepared billet. If the ferrite decarburization layer is less than 0.05 mm, most ferrite layers are oxidized during billet heating, so it is difficult to expect decarburization improvement effect due to the presence of the ferrite layer. When the ferrite decarburization layer exceeds 0.20 mm, the heating time may be longer to show the effect of the present invention. Because there is.

[선재압연공정][Wire Rolling Process]

다음으로 빌레트를 선재압연한다. 빌레트를 10℃/분 이상의 가열속도로 1050±50℃범위로 승온하여 이 온도구간에서 30분이상 유지한다. 가열속도가 10℃/분 미만의 경우에는 탈탄속도가 촉진되는 이상역 온도범위를 통과하는 선재가열로 재로시간이 증가하여 빌레트 표면 탈탄이 심화되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.Next, roll the billet in advance. The billet is heated to a range of 1050 ± 50 ° C at a heating rate of at least 10 ° C / min and held for at least 30 minutes in this temperature range. If the heating rate is less than 10 ° C / min is undesirable because there is a problem that the ashing time is increased by the wire heating is passed through the ideal range temperature range to promote the decarburization rate to deepen the billet surface decarburization.

가열온도가 1000℃미만에서는 탈탄제어를 위한 빌레트 표면 페라이트층의 두께제어가 어렵다. 또한, 빌레트 제조시 조대하게 석출된 바나듐계 또는 니요븀계 석출물들의 재고용이 용이하지 않으며, 열간변형저항성의 증가로 압연시 과부하로 인해 작업성이 열악해진다. 한편, 가열온도가 1100℃를 초과할 경우에는 탈탄제어를 위한 균일한 페라이트층을 유지할 수 없다. 즉 탄소 고용도가 매우 낮은 표면 페라이트층을 석출시켜 탈탄반응을 급격히 감소시키기 위해서는 가열 유지온도에서 표면 페라이트층이 잔존하여야 가능하나 가열온도가 1100℃초과할 경우에는 표면의 페라이트층이 오스테나이트로 변태하기 때문에 탈탄속도가 급격히 증가하며 이로 인해 표면탈탄이 심화된다. 가열유지시간을 30분이상으로 한 것은, 30분미만에서는 선재압연을 위한 빌레트 외내부의 균일한 온도 분포를 확보하기 어렵기 때문이다.If the heating temperature is less than 1000 ° C, it is difficult to control the thickness of the billet surface ferrite layer for decarburization control. In addition, it is not easy to re-use coarse precipitated vanadium-based or niobium-based precipitates during the production of billet, and the workability is poor due to the overload during rolling due to the increase in hot deformation resistance. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1100 ℃ can not maintain a uniform ferrite layer for decarburization control. That is, in order to precipitate a surface ferrite layer having a very low carbon solubility and to sharply reduce the decarburization reaction, the surface ferrite layer must remain at the heating and holding temperature, but when the heating temperature exceeds 1100 ° C, the surface ferrite layer is transformed into austenite. As a result, the decarburization rate increases rapidly, which intensifies the surface decarburization. The heating holding time is 30 minutes or more because it is difficult to ensure a uniform temperature distribution inside the billet for wire rod rolling in less than 30 minutes.

상기와 같이 빌레트를 가열하여 선재압연하는데, 이때 가열로에서 추출되는 빌레트의 탈탄면적은 선재압연후에 선재의 탈탄면적과 동일하기 때문에 선경이 클수록 탈탄층이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 지름 30mm이하로 선재압연하는 것이 좋다. As described above, the billet is heated to roll the wire. At this time, the decarburization area of the billet extracted from the heating furnace is the same as the decarburization area of the wire after the wire rolling. Therefore, in the present invention, in consideration of this point, it is preferable to roll the wire to a diameter of 30 mm or less.

본 발명에서는 상기한 강성분계를 갖고, 구상 오스테나이트의 결정입도가 30㎛ 이하인 선재를 이용한다. 선재의 구상 오스테나이트 결정입도 30㎛를 초과할 경우에는 퍼얼라이트 변태후 퍼얼라이트를 구성하는 세멘타이트의 크기 및 두께가 너무 커고 두꺼워져서 흑연화 속도를 저하시키는 문제점이 있고 흑연화후 흑연립의 크기가 조대해져 냉간단조성 및 피삭성에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. In the present invention, a wire rod having the above-described steel component system and having a grain size of spherical austenite of 30 µm or less is used. If the spherical austenite grain size of the wire rod exceeds 30㎛, the size and thickness of cementite constituting the pearlite after the transformation of the pearlite becomes too large and thick, which causes a problem of lowering the graphitization rate. It is unpreferable because it becomes coarse and adversely affects cold forging property and machinability.

한편, 구상 오스테나이트의 결정입도 30㎛ 이하인 선재를 제조하기 위한 선재압연은 870±30℃ 온도범위에서 행한다. 이는 900℃ 이상에서는 제어압연효과가 미흡하기 때문이며 840℃이하에서는 그 효과가 포화되고 표면흠 발생이 용이해지고 선재 편경차 제어가 어려워지며 압연부하가 증가되는 관계로 작업성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다. On the other hand, wire rod rolling for producing a wire rod having a grain size of spherical austenite of 30 μm or less is performed at a temperature range of 870 ± 30 ° C. This is because the control rolling effect is insufficient at 900 ° C or higher, and below 840 ° C, the effect is saturated, surface flaws are easily generated, wire rod deflection is difficult to control, and workability is reduced due to increased rolling load. .

또한, 본 발명에서는 선재 냉각후 초석 페라이트 조직분율이 10% 이하인 선재를 이용한다. 선재 냉각후 초석 페라이트 조직분율이 10%를 초과할 경우에는 흑연화시 흑연립의 분포가 불균질해지고 흑연립의 조대화를 초래할 수 있으며 냉간단조성 및 피삭성에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. 페라이트 영역내에는 탄소함량이 매우 낮아 흑연화시 흑연립 형성에 필요한 탄소가 부족하여 페라이트에서는 거의 흑연화가 이루어지지 않기 때문에 10%이하로 반드시 제한하여야 한다.In addition, the present invention uses a wire rod having a granite ferrite structure fraction of 10% or less after cooling the wire rod. In the case where the cornerstone ferrite structure fraction exceeds 10% after wire rod cooling, it is not preferable because the distribution of graphite grains during graphitization becomes uneven and may cause coarsening of graphite grains and adversely affect cold forging and machinability. In the ferrite region, the carbon content is very low and the carbon necessary for the formation of graphite grains during graphitization is scarce, so that the ferrite is hardly graphitized, so it must be limited to 10% or less.

한편, 초석 페라이트 조직분율이 10% 이하인 선재를 제조하기 위한 제어냉각은 압연후 그 다음으로 선재를 권취하는데 이때의 권취온도는 750-800℃로 하는 것이 바람직하다. 권취온도는 선재압연직후 냉각수분사에 의해 확보한다. 권취온도가 750℃미만의 경우에는 저온권취에 따른 권취불량이 발생할 가능성이 높기 때문이다. 권취온도가 800℃초과의 경우에는 초석 페라이트 분율 제어가 어렵다. On the other hand, the controlled cooling for producing a wire rod having a saltpeter ferrite structure fraction of 10% or less is followed by winding the wire rod after rolling, and the winding temperature at this time is preferably 750-800 ° C. The coiling temperature is secured by cooling water spraying immediately after the wire is rolled. If the coiling temperature is less than 750 ℃ it is likely to cause a poor winding due to cold winding. If the coiling temperature is higher than 800 ° C, it is difficult to control the cornerstone ferrite fraction.

권취한 선재를 냉각하는데, 670±20℃까지 3.0±0.3℃/sec로 냉각시킨다. 냉각온도와 냉각속도의 조건설정은 선재집적상태 즉 겹침부, 비겹침부위의 냉각정도의 차이를 고려한 것이다. 냉각온도가 690℃ 보다 높은 경우에는 초석 페라이트 생 성율이 증가하며, 650℃미만의 경우에는 퍼얼라이트 변태율이 감소한다. 또한, 냉각속도가 2.7℃/sec 보다 빠를 경우 저온조직(마르텐사이트 또는 베이나이트)이 생성되기 때문이며, 2.7℃/sec 보다 느릴 경우 초석 페라이트 상분율이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.The wound wire is cooled down to 3.0 ± 0.3 ° C / sec to 670 ± 20 ° C. The conditions of cooling temperature and cooling rate are taken into account the difference in the degree of cooling of wire rod integrated state, ie overlapping part and non-overlapping part. If the cooling temperature is higher than 690 ℃, the formation rate of the cornerstone ferrite increases, and if the cooling temperature is lower than 650 ℃, the perlite transformation rate decreases. In addition, when the cooling rate is faster than 2.7 ° C / sec is because the low-temperature structure (martensite or bainite) is produced, and when it is slower than 2.7 ° C / sec is not preferable because the increase in the cornerstone ferrite phase fraction.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예][Example]

하기 표 1과 같은 발명예 및 비교예의 성분계를 갖는 기계구조용 흑연강 블룸을 표 3의 조건으로 강편(빌레트)압연한 다음, 고속선재압연하고 물분사에 의해 급속냉각하여 950℃에서 권취한 다음 600℃까지 1.0℃/sec로 서냉한 다음, 이후에는 공냉하여 지름 20mm의 선재를 얻었다. The graphite steel bloom for mechanical structure having the component system of the invention example and the comparative example as shown in Table 1 was rolled into a steel sheet (billet) under the conditions of Table 3, then rolled at high speed, rapidly cooled by water spraying, and then wound up at 950 ° C. The mixture was slowly cooled to 1.0 ° C./sec to ° C., and then air cooled to obtain a wire rod having a diameter of 20 mm.

빌레트와 선재의 표면 탈탄층 깊이는 KS규격(KD D 0216)에 의하여 측정하였다. The surface decarburized layer depth of the billet and the wire rod was measured according to the KS standard (KD D 0216).

이 규격에 의하면 광학 현미경 관찰법과 미소경도 측정법등이 제안되고 있는데, 본 발명에서는 미소경도 측정법을 이용하였다. According to this standard, an optical microscope observation method and a microhardness measuring method are proposed, but the microhardness measuring method was used in the present invention.

측정된 탈탄층 깊이는 하기 표 3에 나타내었다. 오스테나이트 결정입도는 KS규격(KS D 0205)에 의해 측정하였다 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The measured decarburized bed depths are shown in Table 3 below. Austenitic grain size was measured by KS standard (KS D 0205). The results are shown in Table 2 below.

하기 표 3에 나타난 바와 같이, 강편압연후 빌레트의 표면 페라이트 탈탄층은 발명예들의 경우 0.06~0.09mm범위를 보이는 반면, 비교예들은 0.20~0.33mm의 범위를 보이며, 또한 선재압연후 본발명예들의 선재 표면탈탄 깊이는 0.04-0.07mm범위를 보이는 반면, 비교예의 경우 0.21-0.30mm범위로 본 발명이 선재탈탄을 개선하 는데 매우 효과적임을 알 수 있다.
As shown in Table 3 below, the surface ferrite decarburized layer of the billet after rolling the steel sheet shows a range of 0.06 to 0.09 mm in the case of the invention examples, while the comparative examples show a range of 0.20 to 0.33 mm, and also of the present invention after wire rolling. While the surface decarburization depth of the wire shows a range of 0.04-0.07 mm, in the comparative example, the range of 0.21-0.30 mm shows that the present invention is very effective in improving the wire decarburization.

Figure 112004044523477-pat00001
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Figure 112004044523477-pat00003
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상술한 바와 같이, 본 발명은 흑연립 냉간단조성 및 쾌삭성을 동시에 개선할 수 있는 기계구조용등의 강가공물을 제공함에 있어, 연주블룸을 중온까지 적치 공냉하여 강편가열로에서 재가열함으로서 가열시 적정 페라이트 탈탄층을 분포시킬 수 있으며 이후 선재가열로 빌레트 가열시 탈탄반응을 억제시켜 표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재를 제공할 수 있다. As described above, the present invention provides a steel workpiece for mechanical structures and the like that can simultaneously improve the graphite grain cold forging and free machinability, and is appropriate for heating by reheating in a steel piece heating furnace by appropriately air-cooling the playing bloom to medium temperature. The ferrite decarburization layer can be distributed, and then, by suppressing the decarburization reaction during billet heating by wire heating, it is possible to provide a graphite steel wire for mechanical structure with less surface decarburization.

Claims (3)

중량%로, 탄소: 0.30-0.70%, 실리콘: 2.0-4.0%, 망간: 0.1-1.0%, 인: 0.01-0.15%, 황: 0.01%이하, 셀레니엄(Se): 0.001-0.05%, 티타늄: 0.001-0.03%, 보론: 0.001-0.003%, 알루미늄: 0.002-0.01%, 질소: 0.004-0.008%, 산소: 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈: 0.05-1.0%, 구리: 0.01-0.5%, 칼슘: 0.0001~0.05%, 지르코늄: 0.0005-0.008%, 및 희토류 금속: 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종 이상, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되며, 상기 티타늄(Ti), 질소(N), 보론(B), 알루미늄이 다음의 관계, 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5를 만족하면서 망간, 셀레니엄(Se), 황이 다음 관계, 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0를 만족하는 연주블룸을 얻는 단계;By weight, carbon: 0.30-0.70%, silicon: 2.0-4.0%, manganese: 0.1-1.0%, phosphorus: 0.01-0.15%, sulfur: 0.01% or less, selenium (Se): 0.001-0.05%, titanium : 0.001-0.03%, boron: 0.001-0.003%, aluminum: 0.002-0.01%, nitrogen: 0.004-0.008%, oxygen: 0.005% or less, nickel: 0.05-1.0%, copper: 0.01-0.5 %, Calcium: 0.0001 to 0.05%, zirconium: 0.0005-0.008%, and rare earth metals: one or two or more selected from the group consisting of the remaining Fe and other impurities, and the titanium (Ti) , Nitrogen (N), boron (B), aluminum satisfy the following relationship, 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5, while manganese, selenium (Se), sulfur are the next relationship, 1.0≤ (Mn / Obtaining a playing bloom satisfying 5 + Se) /5S≦3.0; 상기 블룸을 600±100℃까지 적치 공냉하는 단계;Stepwise air cooling the bloom to 600 ± 100 ° C .; 상기 블룸을 1260±30℃의 범위에서 100±20분 동안 재가열하고 강편압연하여 빌레트를 얻는 단계; 및 Reheating the bloom in a range of 1260 ± 30 ° C. for 100 ± 20 minutes and rolling the steel sheet to obtain a billet; And 상기 빌레트를 10℃/분이상의 가열속도로 1050±50℃의 가열온도로 승온하여 이 온도구간에서 30분이상 유지하여 선재압연하여 선재를 얻는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재의 제조방법 The billet is heated to a heating temperature of 1050 ± 50 ℃ at a heating rate of 10 ℃ / min or more and maintained for 30 minutes in this temperature section to obtain a wire rod by rolling the wire rod Manufacturing method of graphite steel wire for machine structure 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 선재 냉각후 초석 페라이트 조직분율이 10% 이하가 되는 것을 특징으로 하는 표면탈탄이 적은 기계구조용 흑연강 선재의 제조방법The method of producing a graphite steel wire for mechanical structure with low surface decarburization according to claim 1, wherein the granite ferrite structure fraction after cooling the wire is 10% or less.
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