KR101726129B1 - 연신율이 우수한 선재, 그를 이용한 강선 및 그들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면은 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 연신율이 우수한 선재에 관한 것이다.

Description

연신율이 우수한 선재, 그를 이용한 강선 및 그들의 제조방법{WIRE ROD AND STEEL WIRE HAVING EXCELLENT ELONGATION AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 연신율이 우수한 선재, 그를 이용한 강선 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.

비드와이어(Bead wire)는 타이어와 림 고정을 위해 사용되는 보강재로, 주행 안정성, 타이어 수명 등을 향상시킨다. 비드와이어는 다른 신선 제품과는 다르게 타이어 종류/등급에 맞추어 강종 및 강도가 정해지는데, 1.20 mm는 승용차 타이어(regular tensile, RT)용이다. 일반적으로 1.20 mm 비드와이어는 5.5 mm 선재를 산세 -> 건식 신선 -> 중간 열처리 -> 건식 신선 -> 블루잉처리하여 제조된다.

전세계적으로 1.20 mm 비드와이어에는 탄소 함량 0.72% 포함된 JIS(Japanese Industrial Standards) 규격강(SWRH72A)이 사용되고 있는 실정이다. 상기 탄소강은 범용강이기 때문에 제품 경쟁력을 갖기 위해서는 제조 단가를 감소시켜야 하는데, 이에 영향을 주는 공정이 중간에 연성을 부여하는 납조(Lead Patenting, 이하 'LP'라 함) 열처리 단계이다. LP 열처리 생략 시 가공사에서는 추가적인 신선기 설치가 가능하고, 이에 따른 생산성 향상이 기대된다. 또한, 납는 유해한 물질이기 때문에, 생략 시 환경 규제에서도 자유로울 것이며, 환경 친화적인 제품 이미지 상승도 기대할 수 있다.

다만, LP 열처리 생략에 따라 연성이 열위해질 수 있으며, 인장 강도가 증가하는 문제점이 있다.

특허문헌 1에서는 LP 열처리 생략에 따른 문제점을 해결하기 위하여 탄소의 함량을 낮춤으로써 해결하고 있다.

그러나, 타이어 제조업체에서는 비드 와이어의 탄소 함량이 0.69~0.75%을 만족하도록 성분을 규제하고 있으며, 요구 특성으로는 블루잉 처리된 1.20 mm 비드와이어가 인장강도: 2150 MPa 이하, 하한 총 연신율: 7.5 % 이상, 90도 굽힘 특성: 40 회 이상을 만족할 것을 요구하고 있어, 특허문헌 1은 타이어 제조업체의 요구 조건을 만족하지 못하는 문제점이 있다.

상기 타이어 제조업체에서 요구하는 성분 규제 및 요구 특성이 LP 열처리 생략에 가장 걸림돌이 되고 있다.

따라서, LP 열처리를 생략할 수 있으면서도 타이어 제조업체에서 요구하는 비드와이어의 성분 및 특성을 만족하는 선재, 이를 이용한 강선 및 그들의 제조방법에 관한 개발이 요구되고 있는 실정이다.

특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2000-0041678호

본 발명의 일 측면은 자동차 타이어 보강용으로 사용되는 비드와이어에 바람직하게 적용할 수 있으며, LP 열처리를 생략할 수 있는 연신율이 우수한 선재, 그를 이용한 강선 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.

한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 측면은 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 연신율이 우수한 선재에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면은 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 1000~1100℃로 가열하여 90~120분 동안 유지하는 단계;

상기 가열된 빌렛을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;

상기 선재를 830~880℃에서 권취하는 단계; 및

상기 권취된 선재를 A₁ ~ A₁-50℃의 1차 냉각종료온도까지 20~30℃/s의 냉각속도로 냉각한 후, 480~520℃의 2차 냉각종료온도까지 1~5℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 280~320℃의 3차 냉각종료온도까지 6~15℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하는 연신율이 우수한 선재의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도: 2050~2150MPa, 하한 총 연신율: 7.8% 이상 및 90도 굽힘 특성: 40회 이상을 만족하는 연신율이 우수한 강선 및 그 제조방법에 관한 것이다.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있다.

본 발명에 의하면, LP 열처리를 생략할 수 있어 생산성 향상 및 친환경적인 제품을 생산할 수 있으면서도, 타이어 제조업체에서 요구하는 비드와이어의 성분 및 특성을 만족할 수 있는 선재, 이를 이용한 강선 및 그들의 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 발명예 1및 비교예 1의 연신율을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명자들은 LP 열처리를 생략할 수 있으면서도 타이어 제조업체에서 요구하는 비드와이어의 성분 및 특성을 만족하는 선재, 이를 이용한 강선 및 그들의 제조방법을 개발하기 위하여 깊이 연구하였다.

LP 열처리 생략에 따른 신선 감면량은 4 % 이상 증가하는데, 이는 기존재 대비 강도를 100~150 MPa 증가시킨다. 이에 강도를 증가시키는 Si를 감소시키고, LP 열처리 생략에 따라 소입성을 확보할 필요가 없으므로 강도 증가 및 소입성 확보를 위해 첨가되는 Mn 을 감소시켜 강도를 낮출 수 있었다. 또한, Mn 및 Si를 감소시킴으로써 최종 강선의 항복비도 낮아져 총 감면율 중 균열 연신율을 증가시킬 수 있었다. 그러나, Mn 및 Si 함량이 감소하게 되면 공석점이 상태도에서 우측으로 이동하기 때문에 초석 페라이트 형성 분율을 증가시켜 연신율 및 굽힘특성이 열위해지는 문제점이 발생할 수 있다. 이에, 초석 페라이트 형성 노즈를 지연시키는 역할을 하는 B를 첨가하고, BN의 형성을 방지하기 위하여 Ti를 첨가하여 초석 페라이트 형성을 억제하였다.

그 결과, LP 열처리를 생략할 수 있으면서도 타이어 제조업체에서 요구하는 비드와이어의 성분 및 특성을 만족하는 선재, 이를 이용한 강선 및 그들의 제조방법을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 연신율이 우수한 선재에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 연신율이 우수한 선재는 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 이하, 각 원소 함량의 단위는 중량%이다.

C (탄소): 0.69~0.75 %

C는 소재 강도를 가장 효과적으로 상승시킬 수 있는 원소이고, C 함량이 0.1% 증가시 100 MPa 정도의 강도 증가 효과가 있다.

타이어 제조업체에서는 비드 와이어의 탄소 함량이 0.69~0.75%을 만족하도록 성분을 규제하고 있으므로 탄소의 함량은 0.69~0.75%인 것이 바람직하다. 또한, C 함량이 0.69% 미만인 경우에는 강도가 열위할 수 있으며, C 함량이 0.75% 초과인 경우에는 타이어 제조업체에서 요구하는 인장강도를 초과할 수 있다.

Si (실리콘): 0.07~0.2 %

Si은 페라이트 고용강화 원소이며, Si 함량이 0.1% 증가 시 14~16 MPa 정도의 강도가 향상된다. 비드와이어는 Si-killed 강으로 Si 함량이 0.07% 미만인 경우에는 탈산이 불충분하기 때문에 강중 형성된 산화물이 신선 가공 중 단선을 유발할 수 있다. 반면에 Si 함량이 0.2%를 초과하는 경우에는 요구 강도 초과 및 항복점 상승에 따라 하한 총 연신율이 감소하기 때문에 그 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

Mn (망가니즈): 0.07~0.2 %

Mn 함량이 0.1% 증가 시 20MPa 정도의 강도 증가 효과가 있으며, 열처리 시 충분한 소입성을 부여하여 초석 페라이트 등 2상 조직 형성을 억제시키는 역할을 한다. 본 발명에서는 열처리가 생략되기 때문에 Mn 함량을 줄일 수 있으나, Mn 함량이 0.07% 미만으로 제어 시 탈황 처리를 하지 못함에 따라 FeS 발생이 유도될 수 있다. 반면에, Mn 함량이 0.2% 초과인 경우에는 요구 강도 초과 및 하한 총 연신율이 감소되기 때문에 그 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

N (질소): 0.002~0.005 %

N은 C 처럼 강도를 크게 증가시키는 역할을 하는 원소이며, N 함량이 0.1% 증가 시 강도는 100MPa 정도 증가한다. 또한, N은 코트렐(Cottrell) 분위기를 형성하기 때문에 그 함량이 낮아야 하는데, N 함량을 0.002% 미만으로 제어하기 위해서는 탈질 처리 비용이 크게 증가하는 문제점이 있다. 반면에, N 함량이 0.005% 초과 시에는 고용 N에 의한 강도 증가를 억제시키기 위한 Ti 첨가량이 많아지기 때문에 그 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

Ti (타이타늄): 0.005~0.020 %

Ti는 강중 존재하는 N과 결합하여 고용 N에 의한 강도 증가를 억제시키는 역할을 한다. Ti 함량이 0.005% 미만인 경우에는 강내 고용 N가 존재하게 되며, Ti 함량이 0.020% 초과인 경우에는 조대 TiN이 발생하여 단선이 발생할 수 있으며, 연신율이 저하될 수 있다.

B (붕소): 0.001~0.002 %

고용 B은 소입성 효과가 큰 원소로 알려져 있으며, 탄소강 이상에서 펄라이트 형성 노즈에는 영향을 주지 않지만, 페라이트 형성 노즈를 지연시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다. B 함량이 0.001% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하다. 반면에, B 함량이 0.002% 초과인 경우에는 조대한 BN이 형성될 수 있으며, Fe₂₃(C, B)₆이 형성되어 연신율이 낮아질 수 있기 때문에 그 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

P: 0.030 % 이하

P는 불순물이며, 특별히 함유량을 규정하지는 않지만, 종래의 강선과 마찬가지로 연성을 확보하는 관점에서 0.030% 이하로 하는 것이 바람직하다.

S: 0.030 % 이하

S는 P와 마찬가지로 불순물이며, 특별히 함유량을 규정하지는 않지만, 종래의 강선과 마찬가지로 연성을 확보하는 관점에서 0.030% 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

이때, 본 발명의 선재의 미세조직은 초석 페라이트를 2.9 면적% 이하로 포함하고, 나머지는 펄라이트로 이루어질 수 있다.

초석 페라이트가 2.9 면적% 초과인 경우에는 신선 가공시 단선을 유발할 수 있으며 연신율이 열위해질 수 있다. 반면에, 초석 페라이트가 적을수록 유리하므로 특별히 그 하한을 한정할 필요는 없으나, 2.7 면적% 미만으로 제어하는 것은 공정상 한계가 있기 때문에 그 하한은 2.7 면적%일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 선재는 인장강도가 860~950MPa일 수 있다.

상술한 본 발명의 선재를 LP 열처리를 행하지 않고 일반적인 신선 조건 및 블루잉 열처리를 행하여 인장강도: 2050~2150MPa, 하한 총 연신율: 7.8% 이상 및 90도 굽힘 특성: 40회 이상을 만족하는 연신율이 우수한 강선을 얻을 수 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 하한 총 연신율이란 균일 연신율과 파단 연신율을 합한 값이다. (1)균일 연신율은 항복점부터 최고 인장강도(Ultimate tensile strength, UTS) 도달까지의 연신율이며, (2)파단 연신율은 최고 인장강도(UTS) 초과부터 파괴까지의 연신율이다. 비교예 1에 비하여 발명예 1은 균일 연신율이 증가함에 따라 하한 총 연신율이 증가한 것을 확인할 수 있다.

또한, 90도 굽힘 특성은 길이 200 mm 시편을 90도로 반복하여 꺽었을 때, 파단이 발생한 반복 횟수를 뜻한다.

이하, 본 발명의 다른 일 측면인 연신율이 우수한 선재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 다른 일 측면인 연신율이 우수한 선재의 제조방법은 상술한 합금조성을 만족하는 빌렛을 1000~1100℃로 가열하여 90~120분 동안 유지하는 단계; 상기 가열된 빌렛을 열간압연하여 선재를 얻는 단계; 상기 선재를 830~880℃에서 권취하는 단계; 및 상기 권취된 선재를 A₁ ~ A₁-50℃의 1차 냉각종료온도까지 20~30℃/s의 냉각속도로 냉각한 후, 480~520℃의 2차 냉각종료온도까지 1~5℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 280~320℃의 3차 냉각종료온도까지 6~15℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함한다.

빌렛 가열 단계

상술한 합금조성을 만족하는 빌렛을 균일한 오스테나이트를 형성시키기 위하여 1000~1100℃로 가열하여 90~120분 동안 유지한다.

상기 가열온도 및 유지시간의 조건은 오스테나이트 유지 및 오스테나이트 결정립의 조대화를 방지하기 위함으로, 가열온도가 1000℃ 미만인 경우에는 균일한 오스테나이트 결정립을 형성시키기 위한 유지시간이 120분을 초과하며, 가열온도가 1100℃ 초과인 경우에는 오스테나이트 결정립이 급성장하고, 고온 스케일 형성에 따른 loss 증가(생산성 감소)가 발생하기 때문이다.

열간압연 단계

상기 가열된 빌렛을 열간압연하여 선재를 얻는다.

이때, 열간압연은 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연 및 사상압연을 순차적으로 행하고, 상기 중간 사상압연 및 사상압연은 A_e3-100℃ ~ A_e3+100℃의 온도범위에서 행할 수 있다.

조압연 및 중간 조압연 영역은 압연속도가 느리기 때문에 압연온도를 특별히 제어할 필요는 없으나, 압연 속도가 빠른 중간 사상압연 및 사상압연은 A_e3-100℃ ~ A_e3+100℃의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다. A_e3-100℃ 미만에서는 롤마모가 심해 교체 주기 증가에 따라 제조 원가가 상승되는 문제점이 있으며, A_e3+100℃ 초과에서는 복열 발생에 따른 온도 증가로 펄라이트 균일도 감소 및 조대한 펄라이트가 형성되는 문제점이 발생할 수 있다.

권취 단계

상기 선재를 830~880℃에서 권취한다.

본 발명강의 A₃는 750℃이하이기 때문에 초석 페라이트 형성을 억제하기 위해서는 A₃+80℃인 830℃ 이상에서 권취하는 것이 바람직하기 때문이다. 반면에 권취온도가 880℃ 초과인 경우에는 조대 스케일 형성에 따른 박리가 발생할 수 있으며, 가공사 운송 중 rust 등이 형성되어 가공사에서 스케일 박리시 잔존 스케일이 존재하게 된다.

냉각 단계

상기 권취된 선재를 A₁ ~ A₁-50℃의 1차 냉각종료온도까지 20~30℃/s의 냉각속도로 냉각한 후, 480~520℃의 2차 냉각종료온도까지 1~5℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 280~320℃의 3차 냉각종료온도까지 6~15℃/s의 냉각속도로 다단 냉각한다. 냉각속도를 구간별로 다르게 정한 것은 최종 제품의 강도를 요구 강도 이하로 확보하기 위함이다.

초석 페라이트 형성을 최대한 억제하기 위하여 A₁ ~ A₁-50℃의 1차 냉각종료온도까지 20~30℃/s의 냉각속도로 냉각하여 페라이트와 펄라이트 2상 영역을 벗어난 후, 펄라이트 성장이 종료되는 480~520℃의 2차 냉각종료온도까지는 1~5℃/s의 냉각속도로 냉각하여 강도 상승을 억제한다. 2차 냉각 속도가 빠를 경우 미세한 펄라이트가 형성되어 강도가 상승하며, 본 발명과 같이 LP 열처리를 생략하는 경우 가공량 증가에 따라 강도가 추가적으로 증가하기 때문에 강도 상승을 억제하는 것이 바람직하기 때문이다. 2차 냉각 종료 후 선재 코일의 형상을 잡아주기 위하여 280~320℃의 3차 냉각종료온도까지 6~15℃/s의 냉각속도로 냉각한다.

본 발명의 또 다른 일 측면인 연신율이 우수한 강선은 상술한 선재의 합금조성을 가지며, 2050~2150MPa의 인장강도, 7.8% 이상의 하한 총 연신율 및 40회 이상의 90도 굽힘 특성을 갖는다.

타이어 제조업체에서는 비드 와이어의 탄소 함량이 0.69~0.75%을 만족하도록 성분을 규제하고 있다. 또한, 요구 특성으로는 블루잉 처리된 1.20 mm 비드와이어가 인장강도: 2150 MPa 이하, 하한 총 연신율: 7.5 % 이상, 90도 굽힘 특성: 40 회 이상을 만족할 것을 요구하고 있다.

따라서, 본 발명의 강선은 상기 요건들을 모두 만족하므로 비드 와이어에 바람직하게 적용될 수 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 측면인 연신율이 우수한 강선의 제조방법은 상술한상기 제조방법에 의해 제조된 선재를 건식 신선하여 강선을 얻는 단계; 상기 강선을 블루잉 처리하는 단계; 및 상기 블루잉 처리된 강선을 냉각하는 단계;를 포함한다.

기존의 일반적인 강선의 제조방법은 LP 열처리를 포함하나, 본원발명은 LP 열처리를 하지 않으며, 나머지 제조조건들은 통상적인 범위에서 실시할 수 있다. LP 열처리를 행하지 않아도 타이어 제조업체에서 요구하는 비드와이어의 성분 및 특성을 만족할 수 있기 때문이다.

예를 들어, 선재를 300~450 m/분의 신선속도로 건식 신선한 후, 400~500℃ 에서 1~3초간 블루잉 처리하고 냉각하여 강선을 제조할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1에 나타낸 성분조성을 갖는 용강을 100톤 출강하여 160×160mm2 빌렛을 제조하였다. 단, P 및 S는 불순물로서 발명예와 비교예 모두 P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하를 만족하여 별도로 표 1에 기재하지 않았다. 상기 빌렛을 가열로 온도 1050℃에서 100분 동안 유지한 후 중간 사상압연 및 사상압연 온도를 1020℃로 유지하여 직경 5.0mm 선재를 얻었다. 그 후, 850℃에서 권취하여 700℃까지 25 ℃/s의 냉각속도로 냉각한 후, 500℃까지 3 ℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 마지막으로 300℃까지 10 ℃/s의 냉각속도로 냉각하여 선재를 제조하였다.

상기 제조된 선재의 인장강도(TS) 및 미세조직을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. 선재의 인장강도는 게이지(gauge) 길이 250 mm, 전체 시험편 길이 350 mm, cross head speed: 10 m/m 조건으로 측정하였으며, 미세조직은 편석 등의 영향을 받지 않는 선재 중심으로부터 선재 표면 방향으로 1.0~2.0mm 이격된 구간에서 측정하였다.

비교예 1은 1.20 mm 비드 와이어에 적용 중인 JIS 규격강 SWRH72A이다.

또한, 상기 제조된 선재를 산세 후 건식 신선기를 이용하여 400 m/분의 신선 속도로 1.20mm까지 신선 가공하였으며, 450℃에서 2초간 침지하여 블루잉(bluing) 처리한 후 수냉하여 강선을 제조하였다.

상기 제조된 강선의 인장강도(TS), 항복강도(YS), 항복비, 균일 연신율, 파단 연신율, 하한 총 연신율 및 90도 굽힘 특성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.

인장강도(TS), 항복강도(YS), 항복비, 균일 연신율, 파단 연신율, 하한 총 연신율은 게이지(gauge) 길이 250 mm, 전체 시험편 길이 350 mm, cross head speed: 10 m/m 조건으로 측정하였으며,

90도 굽힘 특성은 길이 200 mm 시편을 90도로 반복하여 꺽었을 때, 파단이 발생한 반복 횟수를 측정하였다.

구분	중량 (%)						선재
	C	Mn	Si	Ti	N	B	TS (MPa)	펄라이트 (면적%)	초석 페라이트 (면적%)
비교예1	0.72	0.5	0.2	0.003	0.004	0.0015	996	94.2	5.8
비교예2	0.72	0.5	0.2	0.025	0.004	0.0014	990	94.8	3.0
비교예3	0.72	0.5	0.2	0.012	0.004	0.0015	993	97.1	2.9
비교예4	0.72	0.3	0.2	0.012	0.004	0.0016	953	97.2	2.8
발명예1	0.72	0.2	0.2	0.012	0.004	0.0014	928	97.3	2.7
발명예2	0.72	0.08	0.2	0.012	0.004	0.0015	909	97.1	2.9
비교예5	0.72	0.2	0.3	0.012	0.004	0.0015	958	97.2	2.8
발명예3	0.72	0.2	0.08	0.012	0.004	0.0014	906	97.3	2.7
발명예4	0.72	0.08	0.08	0.013	0.004	0.0014	890	97.1	2.9
발명예5	0.69	0.08	0.08	0.012	0.004	0.0014	860	97.2	2.8
발명예6	0.69	0.2	0.2	0.012	0.004	0.0013	880	97.1	2.9
비교예6	0.69	0.3	0.08	0.012	0.004	0.0016	923	97.3	2.7
비교예7	0.69	0.08	0.3	0.012	0.004	0.0015	877	97.2	2.8
발명예7	0.75	0.2	0.08	0.012	0.004	0.0016	941	97.3	2.7
발명예8	0.75	0.08	0.2	0.012	0.004	0.0015	944	97.1	2.9
비교예8	0.75	0.3	0.08	0.013	0.004	0.0016	961	97.2	2.8
비교예9	0.75	0.08	0.3	0.012	0.004	0.0015	959	97.3	2.7
비교예10	0.72	0.2	0.2	0.013	0.004	0.0008	927	94.3	5.7
비교예11	0.72	0.2	0.2	0.012	0.004	0.0021	930	94.4	5.6

구분	강선			균일 연신율 (%)	파단 연신율 (%)	하한 총 연신율 (%)	굽힘 특성 (회)
	TS(MPa)	YS(MPa)	항복비
비교예1	2,216	2,132	0.962	5.6	1.2	6.8	28
비교예2	2,292	2,208	0.964	3.9	1.2	4.1	32
비교예3	2,213	2,109	0.953	6.0	1.1	7.1	32
비교예4	2,173	2,060	0.948	6.2	1.2	7.4	36
발명예1	2,148	2,000	0.929	6.8	1.2	8.0	40
발명예2	2,129	1,959	0.920	6.9	1.2	8.1	43
비교예5	2,178	2,063	0.947	6.3	1.1	7.4	35
발명예3	2,126	1,954	0.919	7.1	1.2	8.3	42
발명예4	2,070	1,871	0.904	7.6	1.1	8.7	44
발명예5	2,060	1,889	0.917	8.0	1.1	9.1	47
발명예6	2,080	1,916	0.921	7.7	1.1	8.8	43
비교예6	2,123	2,006	0.945	6.4	1.2	7.5	38
비교예7	2,077	1,996	0.961	6.5	1.2	7.6	37
발명예7	2,141	1,965	0.918	6.8	1.1	7.9	41
발명예8	2,144	1,983	0.925	6.6	1.2	7.8	43
비교예8	2,161	1,999	0.932	6.7	1.1	7.8	38
비교예9	2,159	1,997	0.931	6.5	1.2	7.7	39
비교예10	2,127	2,050	0.964	5.8	1.1	6.9	29
비교예11	2,130	2,047	0.961	5.5	1.2	6.7	30

본 발명의 합금조성을 만족하는 발명예 1~8의 강선은 인장강도: 2050~2150MPa, 하한 총 연신율: 7.8% 이상 및 90도 굽힘 특성: 40회 이상을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.

반면에 본 발명의 합금조성을 만족하지 못하는 비교예 1~11의 강선은 상기 물성들 중 1 이상을 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.

Ti 의 고용 질소 제거 효과

비교예 1~3을 비교해보면 Ti의 고용 질소 제거 효과를 확인할 수 있다. 입계에 존재하는 고용 B은 초석 페라이트 형성을 지연시키며, 이를 위해서는 B과 친화력이 높은 고용 N을 Ti와 결합시켜 제거해야 한다.

비교예 1과 같이 Ti 함량이 0.003%인 경우에는 B이 0.0015 % 존재하더라도 초석 페라이트 분율이 5.8면적% 형성된다. 그러나, 비교예 2와 같이 Ti 함량이 0.0012%인 경우에는 초석 페라이트 형성 분율이 2.9면적%로 크게 감소되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 비교예 3과 같이 Ti 함량이 0.025%로 첨가량이 증가하면, 초석 페라이트 분율이 작아짐에도 불구하고 조대한 TiN이 형성되어 최종 하한 총 연신율이 4.1%로 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다.

Mn 및 Si 효과

비교예 3, 4 및 발명예 1, 2 를 순서대로 비교해보면 Mn 함량이 점진적으로 감소함에 따른 효과를 확인할 수 있다. Mn 함량 0.1 % 감소 시 선재 인장강도는 20 MPa 수준 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, Mn 함량이 감소됨에 따라 항복비가 0.953에서 0.920까지 점진적으로 감소되었다. 이는 하한 총 연신율 값에도 영향을 주어 Mn 함량이 감소됨에 따라 하한 총 연신율이7.1%에서 8.1%까지 점진적으로 향상되는 것을 확인할 수 있다. 통상적으로 신선된 강선에 있어서, 파단후 연신율은 크게 낮으며, 이는 합금성분 함량 등에 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 하한 총 연신율의 증가는 균일 연신율이 증가되었기 때문으로 설명할 수 있고, Mn 함량 감소의 영향을 받은 것으로 볼 수 있다.

비교예 5 및 발명예 1, 3을 순서대로 비교해보면 Si 함량이 점진적으로 감소함에 따른 효과를 확인할 수 있다. Mn과 마찬가지로 Si 함량이 0.3%에서 0.08%로 감소됨에 따라 인장강도 및 항복비는 감소하고 하한 총 연신율은 증가하는 것을 확인할 수 있다.

또한, Si과 Mn 함량 차이에 따른 항복비 감소 비교를 판단해보면, Fe과 원자 크기기 비슷한 Mn이 Si에 비해 항복비를 효과적으로 낮출 수 있는 원소로 판단된다.

나아가, C 함량이 0.69%이고 Mn 또는 Si함량을 변화시킨 경우(발명예 5, 6 및 비교예 6, 7)과 C 함량이 0.75%이고 Mn 또는 Si함량을 변화시킨 경우(발명예 7, 8 및 비교예 8, 9)에서도 이와 같은 경향이 동일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

B 효과

비교예 10, 발명예 1, 비교예 11을 순서대로 비교해보면 B 함량이 점진적으로 증가함에 따른 변화를 확인할 수 있다.

B은 상기 언급한 것처럼, 고용 B으로 입내/입계 존재 시 초석 페라이트 형성을 지연시키는 역할을 한다. B 함량이 0.001% 미만인 비교예 10의 경우 고용 B에 의한 초석 페라이트 노즈를 지연시키는 효과가 불충분하여 하한 총 연신율이 낮았다. B 함량이 0.002% 초과인 비교예 11의 경우 Fe₂₃(C, B)₆ 등이 형성되어 하한 총 연신율이 낮았다.

굽힘 특성

1.20 mm 비드와이어 특성 중 마지막으로 요구되는 것이 굽힘 특성이다. 인장강도, 하한 총 연신율 및 굽힘 특성을 모두 만족해야 제품으로 사용될 수 있다. 상기 표 2에서 Mn 및 Si 함량이 낮아지거나, B 첨가 효과가 발생할 때 굽힘 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

1. 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
   미세조직은 초석 페라이트를 2.9면적% 이하로 포함하고, 나머지는 펄라이트로 이루어지고,
   인장강도가 860~950MPa인 연신율이 우수한 선재.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 1000~1100℃로 가열하여 90~120분 동안 유지하는 단계;
   상기 가열된 빌렛을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;
   상기 선재를 830~880℃에서 권취하는 단계; 및
   상기 권취된 선재를 A₁ ~ A₁-50℃의 1차 냉각종료온도까지 20~30℃/s의 냉각속도로 냉각한 후, 480~520℃의 2차 냉각종료온도까지 1~5℃/s의 냉각속도로 냉각하고, 280~320℃의 3차 냉각종료온도까지 6~15℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하는 연신율이 우수한 선재의 제조방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 열간압연하는 단계는 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연 및 사상압연을 순차적으로 행하고, 상기 중간 사상압연 및 사상압연은 A_e3-100℃ ~ A_e3+100℃의 온도범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 연신율이 우수한 선재의 제조방법.
   
6. 중량%로, C: 0.69~0.75%, Si: 0.07~0.2%, Mn: 0.07~0.2%, N: 0.002~0.005%, Ti: 0.005~0.020%, B: 0.001~0.002%, P: 0.030% 이하, S: 0.030 % 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
   미세조직은 초석 페라이트를 2.9면적% 이하로 포함하고, 나머지는 펄라이트로 이루어지고,
   2050~2150MPa의 인장강도, 7.8% 이상의 하한 총 연신율 및 40회 이상의 90도 굽힘 특성을 갖는 연신율이 우수한 강선.
   
7. 삭제
8. 제4항 또는 제5항에 의해 제조된 선재를 300~450 m/분의 신선속도로 건식 신선하여 강선을 얻는 단계;
   상기 강선을 400~500℃ 에서 1~3초간 블루잉 처리하는 단계; 및
   상기 블루잉 처리된 강선을 냉각하는 단계;를 포함하는 연신율이 우수한 강선의 제조방법.
   

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