KR101185209B1 - 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 압연 종료온도를 이상영역으로 하여 템프코어(Tempcore) 설비를 이용하여 냉각함으로 인해, 표층부의 일정 두께만이 변태 되도록 분율을 조절할 수 있는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법은,
압연 종료온도인 Ac1 ~ Ac3 온도에서 표층부가 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는 철근이 템프코어를 이용하여 냉각 되도록 하고, 상기 표층부의 이상조직 분율을 템프코어의 냉각 조건을 조절하여 강도 및 항복비가 제어 되도록 한다.

Description

템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법{USING TEMPCORE LOW YIELD RATIO HIGH TENSION OF STEEL REINFORCEMENT MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 압연 종료온도를 이상영역으로 하여 템프코어(Tempcore) 설비를 이용하여 냉각함으로 인해, 표층부의 일정 두께만이 변태 되도록 분율을 조절할 수 있는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법에 관한 것이다.

철근은 연주설비에서 제조된 중간제품을 압연공장에서 재가열하고, 이어 조압연, 중간압연 및, 사상압연 공정을 통해 제품의 형상을 완성한 후, 냉각 공정, 절단 공정, 정정 공정을 통해 포장 출하된다.

상기와 같은 철근 제조시 국내와 유럽에서는 템프코어(Tempcore) 장치를 이용하여 냉각 공정을 실시하고 있는바, 열간 압연 공정이 끝난 약 850 ~ 1050 ℃의 열간압연재를 500 ~ 650 ℃까지 수냉하여 담금질(Quenching)이 이루어지도록 하고, 이어 내부잠열에 의한 자기 템퍼링(Tempering)이 이루어지도록 함으로써 철근의 미세조직을 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)와, 베이나이트(Bainate)와, 펄라이트+페라이트(Pearlite+Ferrite)로 형성시킴으로써 최소한의 합금성분으로 목적하는 인장강도, 항복강도, 연신율, 굽힘특성 등의 기계적 성질을 만족시킬 수 있도록 하고 있다.

본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법은,

압연종료 온도를 Ac1 ~ Ac3 온도인 730 ~ 830℃로 하여 표층부의 구성조직이 이상조직을 이루도록 한 상태에서 템프코어(Tempcore)를 이용하여 냉각시킴으로써, 인장강도는 증가 되면서 항복비가 감소 되는 철근을 얻을 수 있도록 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법은,

압연 된 철근을 템프코어(Tempcore) 설비를 이용하여 냉각시킴으로써, 표층부의 일부를 변태 시키도록 하여, 인장강도를 높이고 항복비가 감소 되도록 하는 철근 생산이 가능한 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법은,

압연 종료온도인 Ac1 ~ Ac3 온도에서 표층부가 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는 철근이 템프코어를 이용하여 냉각 되도록 하고, 상기 표층부의 이상조직 분율을 템프코어의 냉각 조건을 조절하여 강도 및 항복비가 제어 되도록 한다.

이어서, 상기 압연종료온도는, 730 ~ 830℃인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 철근은, 상기 템프코어를 통해 냉각시 상기 표층부의 조직이 변태 된다.

이어서, 상기 표층부는, 상기 철근의 템프코어 전에 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 표층부는, 상기 템프코어를 통해 냉각 된 후 상기 표층부의 조직은 페라이트와 마르텐사이트 복합조직을 갖는다.

이어서, 상기 철근은, 상기 템프코어에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수로 냉각되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 철근의 냉각속도는, 5.0 ℃/s 이상인 것이 바람직하다.

더불어, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 0.7 ~ 0.9 중량%, 인(P) : 0.02 ~ 0.03 중량%, 황(S) : 0.01 ~ 0.02 중량% 를 포함하고, 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 철근을 압연한 후, Ac1 ~ Ac3 온도인 720 ~ 830℃의 압연 종료 온도에서 템프코어(Tempcore)를 통해 냉각을 실시하여, 상기 철근의 표층부로부터 일정 두께만 변태 되도록 한다.

이어서, 상기 철근 표층부의 조직은, Ac1 ~ Ac3 온도인 720 ~ 830℃에서 상기 템프코어에 진입 전에 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는다.

그리고, 상기 철근은, 상기 템프코어를 통해 냉각시 상기 표층부의 조직이 변태된다.

이어서, 상기 표층부는, 상기 템프코어를 통해 냉각 된 후 상기 표층부의 조직은 페라이트와 마르텐사이트 복합조직을 갖는다.

더불어, 상기 철근은, 상기 템프코어에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수로 냉각된다.

본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법은,

철근 표층부가 이상조직을 갖는 상태로, 템프코어를 이용하여 냉각시킴으로 인해, 인장강도를 증가시키고 항복비가 감소 되도록 하는 철근을 생산하여, 그 기능을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.

본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법은,

철근 내층부와 표층부의 조직분율 제어를 통해 기계적 특성을 제어하면서도 개선비용을 최소화할 수 있는 경제적 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법의 비교재와 발명재를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조과정을 나타낸 개념도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법의 이상조직을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 철근 단면을 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이하의 상세한 설명에서는, 일 예로 압연종료온도가 Ac1 ~ Ac3 온도인 730 ~ 830℃의 온도에서 표층부(12)가 페라이트 오스테나이트 복합조직을 갖는 철근(10)이 템프코어(100)를 이용하여 냉각됨으로써 강도는 높아지고 항복비는 감소 되도록 하기 위한 기술분야 전반에 걸쳐 본 발명의 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법 [특히, Ac1 ~ Ac3 온도인 730 ~ 830℃의 온도에서 템프코어(100)를 이용하여 냉각되는 철근(10) ]의 기술적 구성을 동일하게 적용할 수 있음은 물론이라 할 것이다.

저항복비 고장력 철근

본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근(10)은, 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) : 0.7 ~ 0.9 중량%, 인(P) : 0.02 ~ 0.03 중량%, 황(S) : 0.01 ~ 0.02 중량% 를 포함하고, 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 철근(10)을 가진다.

특히, 이러한 상기 철근(10)은, 압연한 후, Ac1 ~ Ac3 온도인 720 ~ 830℃의 압연 종료 온도에서 템프코어(Tempcore)를 통해 냉각을 실시하여, 상기 철근(10)의 표층부(12)로부터 일정 두께만 변태 되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 저항복비 고장력 철근(10)을 구성하는 각 성분의 역할 및 첨가량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C) : 0.08 내지 0.16 중량%

탄소(C)는 소입성을 향상시켜 강의 강도를 확보하기 위해 첨가되는 원소이다.

이러한 탄소는 상기 철근(10) 전체 중량의 0.08 내지 0.16 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

탄소의 첨가량이 0.16 중량%를 초과할 경우, 강도가 증가 되는 플러스 요인에 비하여 항복점이 높아지고 연성이 저하되는 특성이 더 급격히 나타나므로, 후 가공성 확보가 저하될 수 있기 때문에, 탄소의 추가 첨가에 대한 의의가 저하될 수 있다.

만일, 상기 탄소가 0.08 중량% 미만으로 첨가되면, 소입성이 적어져서 상기 철근(10)의 강도를 확보하기에 어려움이 따르게 된다.

아울러, 동일한 강도를 발휘하기 위하여 다른 합금원소를 상대적으로 다량 첨가항야 하기 때문에 비경제적이다.

실리콘( Si ) : 0.2 내지 0.3 중량%

실리콘은 강의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 탈산(deoxidation)에 필요한 원소이다.

이러한 실리콘(Si)은, 시멘타이트 생성을 지연시킴으로써, 상기 철근(10)의 후 가공성을 향상시키는 역할을 한다.

특히, 본 발명에서 실리콘은 강재의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 또한 상기 철근(10)의 고용강화효과에 기여하는 원소이다.

이러한 실리콘은 본 발명에 따른 탄소 함량 범위 내에서 0.2 내지 0.3 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

실리콘의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우 강의 용접성을 떨어뜨리고, 표면품질에 문제를 줄 수 있다.

반면에, 실리콘의 함량이 0.2 중량% 미만으로 첨가되면, 상기 철근(10)의 고용강화효과에 기여하는 정도가 부족하여, 강도를 향상시키는 효과가 미미하며, 용강의 탈산 작용이 불충분하여 청정한 강을 얻기 어렵다.

망간( Mn ) : 0.7 ~ 0.9 중량%

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 압연에 의한 결정립을 미세화시켜 강도 및 인성을 향상시키는데 유효한 원소이다.

본 발명에서 망간은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며 강의 경화를 향상시켜서 강도확보에 효과적인 원소이다. 또한 망간은 오스테나이트(austenite) 안정화 원소로써 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트의 결정립 미세화에 기여한다.

이러한 망간은 본 발명에 따른 탄소 첨가 범위에서 0.7 ~ 0.9 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다.

망간의 첨가량이 0.9 중량%를 초과할 경우 용접성을 크게 떨어뜨리며 게재물 생성 및 중심 편석 등을 유발함으로써, 인성을 저해하는 요소로 작용한다.

또한, 망간은 고가의 원소로서 많이 첨가되면 첨가될수록 제조 원가가 증가되는 문제가 있다.

만일, 망간의 첨가량이 0.7 중량% 미만이 첨가될 경우, 고용강화의 효과를 미미하게 얻게 되고, 강도확보가 어려워 지게 될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 제조 원가 절감 및 중심부 편석대를 최소화하고 강도확보를 위하여 망간의 첨가량을 0.7 ~ 0.9 중량%으로 조절하는 것이 바람직하다.

인(P) : 0.02 내지 0.03 중량%

인(P)은 강 중에 존재하는 불순물 원소로서, 강도 향상 및 내식성에 유리한 성분이나 충격 인성을 크게 저해할 수 있으므로 가능한 낮게 유지하는 것이 유리하다.

또한, 인(P)은 목적하는 가공성 혹은 성형성을 저하시키지 않으면서 강도를 확보할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이러한 인(P)은 철근(10) 전체 중량의 0.02 내지 0.03 중량%의 첨가량 비로 첨가되는 것이 바람직하다.

그러나, 인(P)의 첨가량이 0.03 중량%를 초과할 경우 용접성 등에 악영향을 미칠 수 있다.

그리고, 인(P)의 첨가량이 0.01 중량% 미만일 경우에는, 강도 향상 및 내식성의 효과를 얻을 수 없게 된다.

그렇기 때문에, 인(P)의 첨가량은 전체 중량의 0.02 내지 0.03 중량%의 첨가량 비로 첨가 범위를 제한하는 것이 바람직하다.

황(S) : 0.01 내지 0.02 중량%

황(S)은 상기 인(P)과 마찬가지로 강 중에 존재하는 불순물 원소이다.

이어서, 황(S)은 MnS 등의 형태로 석출이 이루어져서 석출물의 양을 증가시키는 불순물에 해당한다.

특히, 강의 가공성 및 용접성을 저해하고 가공 중 크랙을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 그 첨가량을 0.01 내지 0.02 중량%로 하되, 가능한 낮은 첨가량 비로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 이외의 나머지는 실질적으로 철(Fe)로 이루어진다.

나머지가 실질적으로 철(Fe)로 이루어진다는 것은, 본 발명의 작용 효과를 방해하지 않는 한, 불가피한 불순물을 비롯하여, 다른 미량원소를 함유하는 것이 본 발명의 범위에 포함될 수 있다는 것을 의미한다.

상기 조성으로 이루어진 상기 철근(10)은, 압연 종료온도인 Ac1 ~ Ac3 온도인 730 ~ 830℃에서 오스테나이트와 페라이트 복합 상을 갖게 된다.

또한, 상기 철근(10)은, 압연 종료온도인 Ac1 ~ Ac3 온도에서 템프코어(100)를 이용하여 냉각되고, 상기 철근(10)이 냉각되면서 오스테나이트는 마르텐사이트로 상 변태 하게 된다.

결과적으로, 상기 철근(10)은 압연 종료온도인 Ac1 ~ Ac3 온도인 730 ~ 830℃에서 오스테나이트 페라이트 복합상이 형성되고, 상기 템프코어(100)를 통해 냉각되면서, 마르텐사이트 페라이트 복합상으로 상변태 하게 되어, 강도가 증가하고 항복비가 감소하게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법의 비교재와 발명재를 나타내는 그래프이다.

더불어, 표 1에서는 철근(10)을 상온에서 공랭시킨 비교재와, 철근(10)을 템프코어(100)로 급랭 되도록 냉각시킨 발명재를 통해 도 1 그래프의 설명을 확인할 수 있게 된다.

실시예1

열연 시편의 제조

표 1에 기재된 조성으로 발명재(A) 및 비교재(B)의 철근(10)을 제조하였다.

표 2는 압연 된 철근(10)을 압연 종료온도인 780℃에서 상온까지 공랭시킨 비교재(A)와, 압연 된 철근(10)을 템프코어(100)를 통해 압연 종료온도인 780℃에서 급랭 되도록 냉각시킨 발명재(B)를 나타낸다.

이때, 상기 발명재(B)는, 상기 템프코어(100)에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수에 의해 냉각된다.

그리고, 상기 발명재(B)의 냉각속도는, 5.0 ℃/s 이상인 것이 바람직하다.

(단위 : 중량%)

구분	C	Si	Mn	P	S
비교재(A)	0.12	0.25	0.8	0.025	0.015
발명재(B)	0.12	0.25	0.8	0.025	0.015

구분	항복강도(MPa)	인장강도(MPa)	연신율(%)	항복비(YS/TS)
비교재(A)	360	423	34.0	0.85
발명재(B)	420	691	18.5	0.60

도 1과 표2를 살펴보면, 비교재(A)는 압연 종료 후 상온냉각되는 철근(10)을 나타낸다.

이러한 비교재(A)는, 항복강도가 360MPa이고 인장강도가 423MPa이며, 연신율은 34% 이고, 항복비(YS/TS)는 0.85이다.

그리고, 발명재(B)는, 항복강도가 420MPa이고 인장강도가 691MPa이며, 연신율은 18.5% 이고, 항복비(YS/TS)는 0.60이다.

여기서 상기 항복비(YS/TS)는, 항복강도에서 인장강도를 나눈 값이다.

이어서, 상기 비교재(A)는, 압연 종료 후 상온에서 공랭하여 된 철근(10)으로써, 항복강도가 360MPa으로, 항복강도가 420MPa인 발명재(B) 보다 항복강도가 낮다는 것을 알 수 있다.

그리고, 상기 비교재(A)는, 상온에서 공랭하여 된 철근(10)으로써, 인장강도가 423MPa으로, 인장강도가 691MPa인 발명재(B) 보다 인장강도가 낮다는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 비교재(A)는, 연신율이 34%으로, 연신율이 18.5%인 발명재(B) 보다 연신율이 높다는 것을 알 수 있다.

특히, 상기 비교재(A)는, 항복비(YS/TS)가 0.85로, 항복비가 0.60인 발명재(B) 보다 항복비가 높다는 것을 알 수 있다.

결과적으로, 상기 발명재(B)는, 템프코어(100)를 통해 급속 냉각 처리시 상온에서 공랭처리된 비교재(A)에 비하여 항복강도가 60MPa이 증가하고 인장강도가 268MPa 증가하는 것을 알 수 있다.

이어서, 상기 발명재(B)는, 템프코어(100)를 통해 급속 냉각 처리시 상온에서 공랭처리된 비교재(A)에 비하여 연신율이 15.5%가 감소하는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 발명재(B)는, 템프코어(100)를 통해 급속 냉각 처리되어 항복비가 0.60이 되고, 공랭처리된 비교재(A)는, 상온에서 공랭처리되어 항복비가 0.85가 되기 때문에, 템프코어(100)를 통해 급속 냉각 처리된 상기 발명재(B)는, 상온에서 공랭처리된 비교재(A) 보다 항복비가 현저하게 낮아지는 것을 알 수 있게 된다.

이러한 실시예1에 의하면, 템프코어(100)를 통해 냉각된 상기 철근(10)은, 냉각을 통해 표층부(12)의 마르텐사이트(Martensite) 형성에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조과정을 나타낸 개념도 이다.

도 2를 살펴보면, 상기 철근(10) 조직이 완성되기 위한 공정을 알 수 있다.

우선, 상기 철근(10)은, 압연기(200)를 통해 압연 된다.

이때, 상기 압연기(200)에서 압연 되는 상기 철근(10)의 압연 종료 온도는 Ac1 ~ Ac3 온도이고, 상기 철근(10)의 표층부(12)가 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖게 된다.

특히, 압연 종료 온도인 Ac1 ~ Ac3 온도는, 730 ~ 830℃인 것이 바람직하다.

이어서, 상기 압연기(200)를 통해 압연 된 상기 철근(10)은, 상기 템프코어(100)를 통해 냉각되게 된다.

이때, 상기 철근(10)이 냉각시 상기 표층부(12)의 조직이 변태 되게 된다.

결과적으로, 상기 압연기(200)를 통해 압연 된 상기 철근(10)의 표층부(12)는, 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 유지하게 된다.

이어서, Ac1 ~ Ac3의 730 ~ 830℃ 온도에서 상기 템프코어(100)에 의해 냉각된 상기 철근(10)의 표층부(12)는, 오스테나이트 조직이 마르텐사이트 조직으로 상변태되고 페라이트조직은 유지되게 된다.

특히, 상기 철근(10)은, 상기 템프코어(100)에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수에 의해 냉각된다.

이때, 상기 철근(10)의 냉각속도는, 5.0 ℃/s 이상인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 철근(10)의 5.0 ℃/s 이상의 냉각속도는, 상기 표층부(12)의 오스테나이트 조직이 마르텐사이트 조직으로 상변태 될 수 있도록 하는 요소 중에 하나이다.

이렇게 상기 템프코어(100)에서 상기 냉각수의 양을 한정하는 이유는, 상기 철근(10)의 표층부(12)를 필요한 두께로만 상변태 시키기 위해서이다.

그리고, 상기 템프코어(100)에서 냉각수의 양을 조절하는 것은, 사용자의 필요에 따라, 페라이트와 마르텐사이트 복합조직을 갖는 상기 표층부(12)의 분율을 조절하기 위함이기 때문에, 본 발명에서 한정된 이외의 다양한 냉각수의 양이 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법의 이상조직을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 3을 살펴보면, 상기 압연기(200)를 통해 압연 된 상기 철근(10)은, 페라이트와 오스테나이트 이상영역인 Ac1 ~ Ac3(A구간) 영역을 갖게 된다.

상세하게는, 상기 철근(10)의 표층부(12)는, Ac1 ~ Ac3 영역인 A구간에서 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖게 된다.

따라서, 상기 철근(10)을 제작함에 있어, 상기 철근(10)의 압연종료 온도는 730 ~ 830℃ 온도인 것이 바람직하다.

이렇게 상기 철근(10)의 압연이 종료된 후, 상기 A구간에서 템프코어(100)를 통해 냉각이 시작되게 된다.

이때, 상기에 언급된 바와 같이, 상기 템프코어(100)의 상기 철근(10)은, 상기 템프코어(100)에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수에 의해 냉각된다.

또한, 상기 철근(10)의 냉각속도는, 5.0 ℃/s 이상인 것이 바람직하다.

이렇게 상기 템프코어(100)를 통해 냉각되는 구간은 B구간이다.

이어서, 상기 B구간에서 상기 철근(10)은 400℃ 이하의 온도로 냉각되게 된다.

이때, 상기 철근(10) 표층부(12)의 페라이트와 오스테나이트 복합조직은, 오스테나이트 조직이 마르텐사이트 조직으로 상변태 되는 과정을 거치게 된다.

그리고, 상기 템프코어(100)를 통한 상기 철근(10)의 냉각이 종료되면, 상기 철근(10)이 내부의 온도에 의해 상기 표층부(12)에 열이 전달된 후 상기 철근(10)이 다시 냉각되는 C구간을 갖게 된다.

이러한 상기 C구간에서는, 상기 철근(10)의 표층부(12)의 조직이 마르텐사이트와 페라이트 복합조직을 갖는다.

결과적으로, 상기 철근(10)의 표층부(12)는, 상기 A구간에서 오스테나이트와 페라이트 복합조직을 갖고, 상기 B구간에서 오스테나이트 조직은 마르텐사이트 조직으로 상변태 되는 과정을 가지며, 상기 C구간에서 마르텐사이트 페라이트 복합조직을 갖게 된다.

이는, 상기 철근(10) 표층부(12)의 페라이트조직은 상기 템프코어(100)를 통해 상기 철근(10)이 냉각되어도 그 상을 유지하기 때문에, 연신율이 증가하게 된다.

또한, 상기 철근(10) 표층부(12)의 오스테나이트 조직은 상기 템프코어(100)를 통해 상기 철근(10)이 냉각되면서 마르텐사이트 조직으로 상변태 되기 때문에, 항복강도와 인장강도는 증가하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 철근 단면을 나타내는 도면이다.

도 4를 살펴보면, 상기 압연기(200)에서 압연 된 상기 철근(10)의 압연 종료 온도는 Ac1 ~ Ac3 영역인 730 ~ 830℃인 것이 바람직하다.

이렇게 압연 된 상기 철근(10)의 표층부(12)는, 페라이트와 오스테나이트(F+M) 복합조직을 갖게 된다.

특히, 압연 종료 온도인 Ac1 ~ Ac3 온도에서 압연 된 상기 철근(10)은 템프코어(100)에서 냉각되면서, 상기 표층부(12)의 오스테나이트 조직은 마르텐사이트 조직으로 상변태 되고, 페라이트 조직은 페라이트 조직으로 유지된다.

이때, 상기 템프코어(100)에서 상기 철근(10)을 냉각시키기 위해, 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수와, 5.0 ℃/s 이상의 냉각속도로 냉각시키게 된다.

이러한 상기 냉각수의 양과 냉각속도는 상기 철근(10) 표층부(12)와 내부의 분율을 조절하게 된다.

결과적으로, 사용자의 필요에 따라, 상기 템프코어(100)로 상기 철근(10)의 냉각을 조절하여, 상기 표층부(12)의 분율을 조절하면서, 고강도 저항복비 철근(10)을 제조할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 철근 12 : 표층부
100 : 템프코어 200 : 압연기

Claims (12)

1. 압연 종료온도인 Ac1 ~ Ac3 온도에서 표층부가 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는 철근이 템프코어를 이용하여 냉각 되도록 하고,
   상기 철근의 표층부로부터 일정 두께만 변태시키도록 하는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 압연종료온도는,
   730 ~ 830℃인 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 철근은,
   상기 템프코어를 통해 냉각시 상기 표층부의 조직이 변태 되는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 표층부는,
   상기 철근의 템프코어 전에 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 표층부는,
   상기 템프코어를 통해 냉각 된 후 상기 표층부의 조직은 페라이트와 마르텐사이트 복합조직을 갖는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 철근은,
   상기 템프코어에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수로 냉각되는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 철근의 냉각속도는,
   5.0 ℃/s 이상인 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
8. 탄소(C) : 0.08 ~ 0.16 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.3 중량%, 망간(Mn) :
   0.7 ~ 0.9 중량%, 인(P) : 0.02 ~ 0.03 중량%, 황(S) : 0.01 ~ 0.02 중량% 를 포함하고, 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성되는 철근을 압연한 후, Ac1 ~ Ac3 온도인 720 ~ 830℃의 압연 종료 온도에서 템프코어(Tempcore)를 통해 냉각을 실시하여,
   상기 철근의 표층부로부터 일정 두께만 변태 되도록 하는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 철근 표층부의 조직은,
   Ac1 ~ Ac3 온도인 720 ~ 830℃에서 상기 템프코어에 진입 전에 페라이트와 오스테나이트 복합조직을 갖는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 철근은,
    상기 템프코어를 통해 냉각시 상기 표층부의 조직이 변태 되는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 표층부는,
    상기 템프코어를 통해 냉각 된 후 상기 표층부의 조직은 페라이트와 마르텐사이트 복합조직을 갖는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
    
12. 제 8항에 있어서,
    상기 철근은,
    상기 템프코어에서 100 내지 500 ㎥/h의 냉각수로 냉각되는 것을 특징으로 하는 템프코어를 이용한 저항복비 고장력 철근의 제조방법.
    

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