KR102022088B1 - 강선의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 선재를 제1 다이에 통과시켜 인발하는 1차 인발 단계와; 상기 제1 다이를 통과한 선재를 하나 이상의 공형 압연롤에 통과시켜 압연하는 공형 압연 단계; 및 상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 제2 다이에 통과시켜 인발하는 2차 인발 단계를 포함하고, 상기 선재를 상기 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 상기 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 상기 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 강선 제조 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

강선의 제조 방법 및 장치 {Method and apparatus for manufacturing steel wire}
본 발명은 선재를 인발 및 압연하여 강선을 제조하는 강선의 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정립 미세화에 요구되는 전위 밀도를 확보를 확보하기 위하여 일정 이상의 단면 감소율로 선재를 가공할 수 있게 함으로써 향상된 내부식성을 갖는 강선을 제조할 수 있는 강선의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 자동차 연비 규제가 전세계적으로 강화되는 경향에 따라 이를 극복하기 위해 자동차 부품의 경량화가 반드시 필요하며, 이를 위해서는 소재의 고강도화가 필수적이다. 그러나 소재를 고강도 영역에서 사용할 경우 내부식성이 떨어져 사용 환경에 제약을 받는 문제가 있다.
구체적으로, 소재를 고강도화 할수록 부식 민감도가 증가하며, 고강도강에서의 부식이 대부분 피팅 부식(pitting corrosion)이고, 이는 결정입계 부식에 의해 결정립 전체가 떨어져 나가는 그레인 드로핑(grain dropping)으로 인해 노치 민감도가 증가되어 균열이 전파되는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 내부식성을 개선하기 위해 소재에 합금 원소를 첨가하는데, 이로 인해 소재 원가가 상승하는 문제가 발생한다.
오스테나이트 결정입계 특성은 결정 입계각(Grain Boundary Angle) 및 상간 입계결합(Coherent), 결정방향 불일치(Misorientation)에 따라 내부식성의 영향을 받으며, 이러한 특성에 따라 random boundary와 CSL(Coincidence Site Lattice) boundary로 구분된다.
도 1은 오스테나이트 결정입계 특성이 소재의 내부식성에 미치는 영향을 나타내는 개념도이다. 이를 참조하면, random boundary가 많을수록 내부식성이 저하되고, CSL(Coincidence Site Lattice) boundary가 많을수록 내부식성 향상에 유리하다.
오스테나이트 결정립의 미세화는 CSL(Coincidence Site Lattice) boundary 갯수를 증가시키는 효과가 있다. 따라서, 소재에 합금원소를 첨가하지 않고 고강도화 및 내부식성을 향상시키기 위해서는 결정립을 미세화하는 것이다.
한편, 통상적인 강선(Steel wire, 鋼線)의 제조는 제철소 선재공장에서 생산된 선재(직경: 8~20mm) 제품을 인장력에 의해 다이(die)를 통과시키는 인발 공정을 통해 고객이 요구하는 직경(7~19mm)의 제품으로 만드는 방식으로 이루어진다. 즉, 원형 단면의 소재(선재)가 인발(drawing) 공정을 거치면서 단면적이 감소하고 소재 내의 전위 밀도(dislocation density)가 증가된 제품(또는 단순히 사이즈 조정한 제품)이 생산되는 것이다.
예를 들어, 자동차 현가용 스프링(AutomotiveSuspesionSpring)을 제조하기 위해, 중탄소강을 인발재로 이용한 공정으로 열간성형과 냉간성형을 사용하고 있다. 이들 오스테나이트 열처리는 유도가열 또는 대기가열을 혼용하여 시행하고 있으며, 또한, 소입(quenching,담금질) 후 얻어진 마르텐사이트 조직을 연화시키는 열처리인 템퍼링도 유도가열 또는 대기 가열을 혼용하고 있는 실정이다.
통상 유도가열 열처리 공정을 거치는 인발재는 단면감소율 15~25% 범위로 인발 가공을 부여하고, 950~980℃ 범위에서 오스테나이트 열처리를 하는 것이 일반적이다. 이는 몇십 초 이내로 가열시간을 부여하는 관계로 상당히 빠른 오스테나이트화가 요구되며, 이를 위해 유도가열온도를 높이거나, 유도가열온도를 낮게 가져갈 경우 원자들의 확산속도를 높이기 위하여 적정 전위 밀도를 확보하여야 한다. 스프링용강 선재의 경우, 단면 감소율 15~25% 범위로 인발 가공을 부여하면 1.8 ~ 2.5x108 mm-2 범위의 전위밀도를 확보할 수 있다.
열처리시 Ac3(오스테나이트 단상이 되는 가열 변태점, 통상 스프링강의 경우 820℃ 부근) 변태점 직상 온도역으로 오스테나이트 열처리 온도를 낮출 수 있다면, 재결정 후 결정립 성장이 크게 일어나지 않는 상태이기 때문에 미세한 오스테나이트 결정립을 얻을 수 있다.
오스테나이트 단상을 얻기 위한 가열온도에 따라 오스테나이트 결정립 크기는 상당히 큰 차이를 보이게 된다. 도 2는 대기가열조건과 유도가열조건에서의 오스테나이트 결정립 평균 크기를 비교한 그래프이다. 이를 참조하면, 대기가열조건에서는 850℃에서 8㎛수준의 오스테나이트의 결정립 평균 크기를 가지나, 1000℃ 에서는 45㎛ 수준으로 나타남을 확인할 수 있다. 그리고, 유도가열조건에서는 850℃에서는 5㎛ 수준의 오스테나이트의 결정립 평균 크기를 가지나, 1000℃에서는 16㎛ 수준으로 나타남을 확인할 수 있다.
그러나 인발 가공재 초기 미세조직으로 구성되는 페라이트 + 퍼얼라이트 (ferrite + pearlite)가 열처리 중 오스테나이트로 완전 재고용되지 않고 일부 잔존하게 되어 물성 저하가 발생하게 된다. 참고로 도 3은 열처리 온도를 낮출 경우(850℃) 미고용 퍼얼라이트가 잔존하는 현상을 나타내고 있으며, 이 때문에 열처리 온도를 높이거나 열처리 시간을 증가시켜야 한다. 이와 같이, 종래의 인발 가공을 통해 Ac3 변태점 직상 온도역에서 열처리를 할 경우 물성 저하가 발생하는 문제가 있다.
도 4는 유도가열조건에서 오스테나이트로의 완전 재고용을 위한 요구 전위 밀도를 나타낸 그래프로서, 도 4를 참조하면, 열처리 중 페라이트 + 퍼얼라이트 (ferrite + pearlite)가 오스테나이트로 완전 재고용 되기 위해서는 스프링강의 경우 전위밀도 4x108 mm-2 이상이 요구되며, 이를 위해 냉간가공에 의한 단면감소율이 50% 이상을 충족시켜야 한다.
이상과 같이, 유도가열 열처리 기준에서 오스테나이트 결정립 크기를 일정 수준(5㎛ 수준 이하)으로 미세화하기 위해서는, Ac3 변태점 직상 온도역에서 오스테나이트 열처리 가능한 것이 필요하다. 그리고, 인발 가공재 초기 미세조직으로 구성되는 페라이트 + 퍼얼라이트(ferrite + pearlite)가 열처리 중 오스테나이트로 완전 재고용 되기 위해 스프링강의 경우 4x108 mm-2 이상의 전위밀도가 요구되며, 이를 위해서는 냉간가공에 의한 단면 감소율이 50% 이상이 충족되어야 한다.
한편, 중탄소 합금강인 스프링용강 소재는 25% 이상의 인발 가공량을 부여할 경우, 소재 중심부에 항복강도보다 높은 3축 인장응력이 발생하며, 이로 인해 도 5에 나타낸 개념도와 같이 인발가공 중 셰브론 균열(chevron crack) 발생 빈도수가 매우 높아 인발 가공 중 단선이 발생하는 문제점이 있다.
일반적으로 인발가공의 단면감소율 한계는 강종에 따라 차이는 있으나 대략 저탄소강은 약 40% 수준, 중탄소강 및 합금강은 약 30% 수준, 고탄소강 및 합금강은 약 20% 수준이다.
또한 인발가공량 25% 이상이 가능하더라도 일반적 인발가공 특성이 갖는 기계적인 가공 불안정성으로 인해 조대한 마이크로 셰어 밴드(micro shear band: 특정영역이 심가공 되는 영역)가 생성되는 문제점도 있다. 참고로 도 6은 40%와 20~25%의 인발 가공량에서 마이크로 셰어 밴드가 발생한 것을 비교하여 보이고 있다.
이러한 조대한 마이크로 셰어 밴드의 생성은 유도가열 열처리시 재결정 속도가 매우 느리기 때문에 상당부분 가공 조직이 그대로 잔존할 경우 품질에 문제점을 유발할 수 있다.
나아가, 단면 감소율 50% 이상의 인발 가공량이 달성하기 위해서는 인발 가공 압력 증가에 따른 윤활 피막의 파손으로 표면 흠이 발생되는 문제점도 극복해야 한다.
한국공개특허공보 제10-2004-0035136호(2004.04.29 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 결정립 미세화에 요구되는 전위 밀도를 확보하기 위해 일정 이상의 단면 감소율을 확보할 수 있는 강선 제조 방법 및 장치를 제공함으로써, 강선의 내부식성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 강선의 제조 방법은, 선재를 제1 다이에 통과시켜 인발하는 1차 인발 단계와; 상기 제1 다이를 통과한 선재를 하나 이상의 공형 압연롤에 통과시켜 압연하는 공형 압연 단계; 및 상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 제2 다이에 통과시켜 인발하는 2차 인발 단계를 포함한다. 본 발명에 의한 강선의 제조 방법은 상기 선재를 상기 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 상기 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 상기 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 가질 수 있다.
상기 공형 압연 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 가질 수 있다.
상기 2차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 가질 수 있다.
상기 2차 인발 단계를 완료한 선재는 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 가질 수 있다.
본 실시예에 의한 강선의 제조 방법은, 상기 2차 인발 단계의 완료 후 상기 선재를 오스테나이트 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 오스테나이트 열처리는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3 + 80 ℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
상기 오스테나이트 열처리시 미용해 퍼얼라이트가 5% 이하의 분율을 갖도록 열처리가 수행될 수 있다.
상기 오스테나이트 열처리 후, 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 이상이 되도록 할 수 있고, 결정입도의 평균 크기가 7㎛ 이하가 되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 강선 제조 장치는, 선재를 1차 인발하기 위한 제1 다이와; 상기 제1 다이를 통과한 선재를 공형 압연하기 위한 하나 이상의 공형 압연롤; 및 상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 2차 인발하기 위한 제2 다이를 포함한다. 본 발명에 따른 강선 제조 장치에 따르면, 상기 제1 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며, 상기 공형 압연롤은 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연되도록 구성되며, 상기 제2 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며, 상기 제1 및 제2 다이와 상기 공형 압연롤은 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 구성된다.
상기 공형 압연롤은, 상기 선재가 통과하는 단면이 타원형인 타원형 공형 압연롤; 및 상기 타원형 공형 압연롤의 후방에 설치되며, 상기 선재가 통과하는 단면이 원형인 원형 공형 압연롤을 포함할 수 있다.
상기 제1 다이는, 상기 선재의 단면 감소율이, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 공형 압연롤은, 상기 선재의 단면 감소율이, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 제2 다이는, 상기 선재의 단면 감소율이, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 철강 산업용으로 사용되는 다양한 선경의 선재에 대해 1) 특정 선재 사이즈에서 다양한 인발 가공량을 가짐으로서의 다양한 선경을 갖는 인발재, 2) 강 인발 가공에 의한 결정립 미세화, 3) 전위밀도 상승에 의한 열처리 조건의 다양화 등의 장점을 얻기 위한 방안으로, 냉간 인발 가공량 증가시 발생하는 중심부 균열 생성 시기를 지연시킴으로써, 강(强) 인발 가공에 적합한 제조 조건을 확보할 수 있는 효과를 발휘한다.
이와 같은 강선 제조 조건의 확보에 따라, 단선없이 강(强) 인발 가공을 가능케 함으로써, 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 생성할 수 있으며, 이를 통해 낮은 열처리 온도(Ac3 ~ Ac3+80 ℃)에서 오스테나이트 단상을 확보할 수 있게 함으로써 오스테나이트 결정립을 7㎛ 이하로 미세화할 수 있는바, 이를 통해 강선의 내부식성을 현저히 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 오스테나이트 결정입계 특성이 소재의 내부식성에 미치는 영향을 나타내는 개념도.
도 2는 대기가열조건과 유도가열조건에서의 오스테나이트 결정립 평균 크기를 비교한 그래프.
도 3은 열처리 온도에 따른 미고용 퍼얼라이트의 잔존 여부를 나타내는 개념도 및 현미경 사진.
도 4는 유도가열조건에서 오스테나이트로의 완전 재고용을 위한 요구 전위 밀도를 나타낸 그래프.
도 5는 단면 감소율에 따른 세브론 균열 발생을 나타낸 개념도.
도 6은 20% 이상의 인발 가공량에서 마이크로 셰어 밴드(micro shear band)가 발생한 것을 보인 사진.
도 7은 통상적인 인발 공정에서 소재 내부의 3축 인장응력분포를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선 제조 장치를 보인 도면.
도 9는 도 8에 도시된 공형 압연롤을 통과하는 선재의 단면을 표시한 단면도.
도 10은 인발 가공 후 소재 단면의 변형률 분포와 공형 압연 후 소재 단면의 변형률 분포를 대비한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 강선 제조 방법 및 장치의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
일반적인 스프링용 강의 경우 인발 가공시 30% 이상 단면 감소율을 부여하기 어려운 것은 중심부 3축 응력의 증가로 셰브론 균열이 생성되기 때문이다. 도 7은 통상적인 인발 공정에서 소재 단선의 원인을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 인발용 다이 안쪽에서 소재가 소성변형이 되면서 소재 내부에서 발생하는 3축 인장응력(tri-axial tensile stress)을 유한요소법(finite element method)을 사용하여 예측한 결과를 보인 것이다.
3축 인장응력이 발생하면 국부적으로 중심부 인장강도를 넘어서 균열이 발생하거나, 소재에 있는 미세한 크기의 비금속 개재물(nonmetallic inclusions) 이 존재할 경우 항복강도보다 낮은 인장응력 하에서도 개재물과 기지(matrix) 경계에서 기공이 생성, 성장, 및 합체하여 거시적인 크기의 크랙(crack)으로 성장하기 때문이다. 이와 같이 3축 인장응력은 소재의 단선의 직접적인 원인이 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선 제조 장치를 보인 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 공형 압연롤을 통과하는 선재의 단면을 표시한 단면도이다.
도 8과 같이, 본 실시예에 따른 강선 제조 장치는 선재(1)를 1차 인발하기 위한 제1 다이(10)와, 제1 다이(10)를 통과한 선재(1)를 공형 압연하기 위한 하나 이상의 공형 압연롤(20,30)과, 공형 압연롤(20,30)을 통과한 선재(1)를 2차 인발하기 위한 제2 다이(40)를 포함한다.
제1 및 제2 다이(10, 40)는 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 제2 다이(40)는 제1 다이(10)의 내경보다 작은 내경을 갖는다. 선재는 각 다이(10,40)를 인발력에 의해 인발되면서 통과하게 되고, 각 다이(10,40)를 통과할 때마다 감면율에 따라 직경이 줄어들게 된다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 다이(10, 40)의 두 개의 다이만 배치되는 것으로 예시되어 있으나, 그 후방에 적어도 하나의 다른 다이가 추가로 배치되는 것도 가능하다.
공형 압연롤(20,30)는 회전 동작에 의해 선재(1)를 가압하여 선재(1)를 전방으로 밀어주어 선재(1)를 압연시킨다. 공형 압연롤(20,30)은 타원형 공형 압연롤(20)과, 그 후방에 배치된 원형 공형 압연롤(30)을 포함할 수 있다.
타원형 공형 압연롤(20)은 선재(1)가 통과하는 단면이 타원형이며, 이를 위해 마주보는 한 쌍의 롤 표면에 반타원형 홈(22)이 형성된다. 그리고, 원형 공형 압연롤(30)은 선재(1)가 통과하는 단면이 원형이며, 이를 위해 마주보는 한 쌍의 롤 표면에 반원형 홈(32)이 형성된다.
타원형 공형 압연롤(20)과 원형 공형 압연롤(30)은 배치 방향이 서로 90도만큼 엇갈리게 배치된다. 본 실시예와 같이, 타원형 공형 압연롤(20)은 상부 및 하부 롤의 형태로, 원형 공형 압연롤(30)은 좌측 및 우측 롤의 형태를 가질 수 있다.
도 9의 (a)는 타원형 공형 압연롤(20)을 통과하는 선재(1)의 단면을 보이고 있다. 이에 따르면, 타원형 공형 압연롤(20), 즉, 상부 및 하부 롤이 형성하는 단면 형상은 납작한 타원형이다. 따라서, 원형 단면의 선재(1)는 타원형 공형 압연롤(20)을 통과함에 따라 높이가 작아지고 폭이 커지게 변형된다.
그리고, 도 9의 (b)는 원형 공형 압연롤(30)을 통과하는 선재(1)의 단면을 보이고 있다. 이에 따르면, 원형 공형 압연롤(30), 즉, 좌측 및 우측 롤이 형성하는 단면 원형이다. 따라서 타원형 공형 압연롤(20)을 통과한 후 타원형 단면으로 변형된 선재(1)는 원형 공형 압연롤(30)을 통과함에 따라 높이가 커지고 폭이 작아지게 변형되게 된다.
이상과 같이, 인발 가공에 공형 압연을 부여하는 것은 3축 인장응력을 감소시키기 위한 방안으로 압연과 인발을 병행하면 손상 정도(程度)를 분산시킬 수 있으며 손상 정도가 분산되면 소재의 파단 걱정 없이 감면 능력(reduction ability)을 높일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 인발 가공에 의한 소성변형의 방향성은 공형 압연을 부여함으로서 달라질 수 있는데, 인발한 소재에 대해 소성 변형 방향(strain path) 이 다른 변형율을 주어 공형 압연한 소재는 인장 강도는 강화되나 가공 경화율이 현저하게 감소하는 것이 관찰된다. 즉, 1차 인발, 공형 압연 및 2차 인발의 조합으로 소성 변형 방향(strain path)을 달리해 줌으로서 누적 변형량을 증가시킬 수 있다.
위 공정에서 공형 압연의 효과는 인발 가공에 의해 상당량 생성된 전위(dislocation)들을 회복(recovery)시키는 효과, 다시 말해서 전위들의 소멸을 촉진시키는 데 있다.
이러한 전위의 회복 과정은 공형 압연에 의해 변형 방향(strain path)이 바뀌면서 고착된 전위들이 요동 운동(oscillating movement)이 일어나게 되어 전위가 뭉쳐져 있던 것들이 풀어지는 효과로 인해 전위 tangle level이 낮아지는 것에 기인한다. 소성 변형시 생성되는 전위들이 어떻게 분포하고 있느냐에 따라 가공 경화율이 증가하거나 감소할 수 있다.
1차 인발 가공이 완료된 선재(1)에 대해 공형 압연 가공을 부여하는 것은 인발에 의한 변형 방향 대비 거의 수직한 변형 방향(strain path)을 부여하기 위함이다. 인발 가공과 공형 압연은 변형 방향 사이의 관계가 상당부분 수직에 가깝다. 인발 가공은 선상 방향(x축)의 가공량이 많으며, 공형 압연은 y축과 z축 방향으로 변형량(strain)이 많다.
인발 변형 방향과 상이한 변형 방향을 갖는 공형 압연은 인발 가공에 의해 생성된 상당량의 전위(dislocation)들에 대해 회복 (recovery) 및 소멸을 촉진시킨다. 이로 인해 1차 인발시 선재(1)의 중심부에 걸리는 3축 응력 및 가공 경화율을 상당량 낮추어 2차 인발 가공을 부여하더라도 중심부 셰브론 크랙 및 마이크로 셰어밴드가 생성되지 않기 때문에 누적 단면 감소율 50% 이상의 강 가공이 가능한 것이다.
도 10은 인발 가공 후 소재 단면의 변형률 분포와 공형 압연 후 소재 단면의 변형률 분포를 대비하여 보이고 있다. 이를 참조하면, 인발 가공은 소재 중심부 대비 표면부 변형량이 많은 것을 특징으로 하며, 공형 압연은 표면부 대비 중심부의 변형량이 많은 것을 특징으로 하는 바, 전체적으로 소재 표면 및 중심부에 균일한 소성변형율을 부여할 수 있는 장점이 있다.
등가 변형률(equivanlent strain)은 변형률 성분 x, y, z 각각의 제곱을 모두 합한 값에 2/3를 곱하여 제곱근을 취하여 계산될 수 있으며, 초기 단면적에서 최종 단면적을 뺀 값에 최종 단면적을 나눈 값이 단면감소율이다.
한편, 1차 인발 단계, 공형 압연 단계, 2차 인발 단계 순으로 이어지는 공정에서, 선재(1)를 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 선재(1)의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공되도록 한다.
선재(1)의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하는 것은, 앞서 살펴본 바와 같이, 내부식성 향상에 효과적인 미세한 오스테나이트 결정립(5㎛ 이하)을 확보하기 위해서는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃에서 열처리가 요구되며, 낮은 열처리 온도에서 오스테나이트 단상을 확보하기 위해 원자 확산(atom diffusion)을 촉진하는 수단으로 상당량의 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 생성시키기 위함이다. 또한 이러한 전위 밀도를 확보함에 있어 가공 상의 문제점(단선)이 없어야 하는데, 본 발명은 이를 위해 "1차 인발 → 공형 압연 → 2차 인발"의 강선 제조 공정(이하, '하이브리드 공정'이라 함)을 제시하는 것이다.
1차 인발에 사용되는 제1 다이(10)는 선재(1)가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성된다. 단면 감소율 10% 미만에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 확보하기 어렵기 때문이며, 40% 초과시 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생하고 기계적 가공 불안정에 의한 마이크로 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.
보다 구체적으로, 1차 인발 단계에서의 선재(1)의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 단면 감소율 하한치 미만에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도를 확보하기 어렵기 때문이며, 상한치를 넘는 경우 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생하고 기계적 가공 불안정에 의한 마이크로 셰어 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.
공형 압연롤(20,30)은 선재(1)가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연되도록 구성된다. 공형 압연의 단면 감소율은 선재(1)가 타원형 공형 압연롤(20) 및 원형 공형 압연롤(30)을 최종 통과하였을 때의 단면 감소율을 말한다. 단면 감소율 10% 미만에서는 원형 공형 압연롤(30)에 소재가 치입되는데 어려움이 있다. 또한, 단면 감소율 10%에서는 변형 방향(strain path)이 바뀌면서 인발 가공시 상당량 생성된 전위(dislocation)들을 회복(recovery)시키고 전위들의 소멸을 촉진시키는 효과가 미흡하여 1차 인발시 선재(1)의 중심부에 걸린 3축 응력을 제거하는 효과와 가공 경화율을 감소시키는 효과가 미흡하다.
공형 압연의 단면 감소율이 40%를 넘는 경우, 1차 인발 가공시 선재(1)의 중심부에 걸린 3축 응력을 제거하는 효과 및 가공 경화율을 감소시키는 효과가 포화된다.
보다 구체적으로, 공형 압연 단계에서의 선재(1)의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖는 것이 바람직하다.
2차 인발 단계에 사용되는 제2 다이(40)는 선재(1)가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성된다. 단면 감소율 10% 이하에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 확보하기 어렵기 때문이며, 40% 이상에서는 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생하고 기계적 가공 불안정에 의한 마이크로 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.
보다 구체적으로, 2차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 단면감소율 하한치 미만에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 확보하기 어렵기 때문이며, 상한치를 넘어서는 경우 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생되고 기계적 가공 불안정에 의해 마이크로 셰어 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.
이상과 같은 하이브리드 가공 공정을 통해 가공이 완료된 선재는 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 전위 밀도 4.0x108 mm-2 미만에서는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃ 범위에서 통상의 유도 가열 및 대기 가열 방식에서의 오스테나이트 열처리시 인발 가공재 초기 미세조직으로 일부 구성되는 페라이트 + 퍼얼라이트(ferrite + pearlite)가 열처리 중 오스테나이트로 완전 재고용 되지 않고 일부가 잔존하여 기계적 물성인 인성에 악영향을 미치기 때문이다.
또한 전위 밀도 4.0x108 mm-2 미만에서는 결정립 미세화가 이루어진다 하더라도 내부식 저항성에 유효한 결정 입계각이 15°이하인 결정입계의 분율을 증가시키기 어렵기 때문이다.
한편, 이상과 같은 하이브리드 가공 공정이 완료된 후 선재(1)의 오스테나이트 열처리가 이루어지게 된다. 이러한 오스테나이트 열처리는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 오스테나이트 변태점(Ac3) 미만에서 열처리하는 것은 냉간 가공 미세조직이 오스테나이트 화가 이루지지 않기 때문이며, Ac3+80 ℃ 보다 고온에서는 결정립이 급격하게 성장이 진행되어 오스테나이트 결정립을 7㎛ 이하로 확보할 수 없기 때문이다.
또한, 선재(1)의 오스테나이트 열처리시, 미용해 퍼얼라이트가 5% 이하의 분율을 갖도록 제한하는 것이 바람직하다. 이는 미용해 퍼얼라이트 분율이 5% 를 넘어서는 경우 열처리재에 분포하는 미용해 퍼얼라이트 구성인자인 조대 세멘타이트가 인성에 악영향을 미치기 때문이다.
또한, 선재(1)의 오스테나이트 열처리 후, 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 미만인 경우 내부식성 향상 효과가 미흡하기 때문이다.
상기 오스테나이트 열처리 후, 결정입도의 평균 크기가 7㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 내부식성 향상을 위해서는 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율을 20% 이상으로 하는 것이 요구되는데, 오스테나이트 결정립 크기가 7㎛ 보다 큰 경우 20% 이상의 분율을 확보하기 어렵기 때문이다.
[실시예]
이하 실시예에서는, 저탄소 합금강으로 AISI5120B, 중탄소 합금강으로 SAE9254, 고탄소 합금강으로 AISI1080가 사용되었다.
하이브리드 가공은 각 조건별 17~20 mmΦ 선재를 이용하였으며, 통상 조건의 인발 다이를 이용하여 10~40% 단면감소율을 갖는 1차 인발가공을 부여하고 통상적 냉간 공형압연 조건에서 단면 감소율 10~40% 범위에서 실시하였으며, 이후 2차 인발을 통상 조건에서 단면 감소율 10~40% 범위에서 실시하였다
하이브리드 가공 및 통상 인발 가공 후 전위 밀도 측정 및 평가는 투과전자현미경을 이용하여 단위면적당 교차하는 전위의 개수를 측정하여 평가하였다.
중심부 균열의 관찰은 광학현미경을 이용하여 관찰하였으며, 관찰 방향은 하이브리드 가공후 선상방향으로 중심부 절단 후 관찰하여 판정하였으며, 마이크로 셰어 밴드의 관찰은 주사 전자현미경으로 관찰하여 판정하였다.
오스테나이트 열처리는 유도 가열을 이용하였고, 가열시간은 5초 유지 후 유냉하였으며, 템퍼링은 대기 가열 방식으로 실시하였다.
오스테나이트 결정입도는 KS 규격(KS D 0205)에 의하여 측정하였으며, 열처리 후 미용해 퍼얼라이트의 조직 분율은 영상분석기로 평가하였다. 상기와 같이 제조된 소재들에 대한 인장 특성 및 단면 감소율을 조사하기 위하여, KS 규격(KS B0801) 인장시험편을 이용하였으며 인장 시험시 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5mm/min에서 시험하였다.
결정 입계각은 결정간의 방위 차이각을 측정할 수 있는 EBSD(Electron Backscatter Diffraction) 장치를 이용하여 평가하였다. 이때 내부식성 개선에 효과적인 결정 입계각은 15°이하인 관계로, 결정립 미세화에 따른 결정입계각 변화는 15°를 기준으로 하여 조직분율을 평가하였다.
본 발명에 의한 강선 제조 방법을 통한 내부식성 향상 효과를 입증하기 위해 통상 평가법으로 시험하였다. 저탄소 합금강 AISI5120B의 경우, 판상 시험편을 제조하여 굽힘응력 부여 후 염수 분무로 파단시간을 측정하는 CCT (Cyclic Corrosion Test)법으로 평가하였다. 이때 인장강도를 1500±20 MPa 수준으로 Q/T 열처리하여 굽힘응력 900MPa에서 평가하였다. 중탄소 합금강 SAE9254의 경우, 스프링 실물을 제조하여 스프링 체결응력 부여 후 염수분무로 파단시간을 측정하는 PV1210법으로 평가하였다. 이때 인장강도를 2000±20 MPa 수준으로 Q/T 열처리하여 스프링 체결 응력 1300±20 MPa에서 평가하였다. 고탄소 합금강 AISI1080의 경우, 판상 시험편을 제조하여 굽힘응력 부여후 염수분무로 파단시간을 측정하는 CCT (Cyclic Corrosion Test)법으로 평가하였다. 이때 인장강도를 1800±20 MPa 수준으로 Q/T 열처리하여 굽힘응력 1000MPa에서 평가하였다.
염수분무 진행은 5 % 염수 분무(35 ℃, 4 hr, pH 6.5 ~ 7.2)하고 건조(습도50 %, 23℃, 4 hr)하여 습윤(습도100 %, 40 ℃, 16 hr) 조건에서 파단까지 시간을 평가하였다. 상기 측정 및 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1에 나타낸 조건으로 하이브리드 가공(1차 인발 → 공형 압연 → 2차 인발)을 진행하여 저탄소 합금강(AISI5120B) 및 중탄소 합금강(SAE9254), 고탄소 합금강(AISI1080) 제품에서의 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드, 그리고 전위밀도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.
　 1차인발
*RA(%)		 공형압연
*RA(%)		 2차인발
*RA(%)		 총누적
*RA(%)		 중심부
크랙		 마이크로
셰어밴드		 전위밀도
(갯수/mm2)		 비고
실시예 1 37 10 14 51 미발생 미발생 4.0x108 저탄소
합금강
실시예 2 13 38 30 62 미발생 미발생 4.3x108
실시예 3 37 34 33 72 미발생 미발생 4.8x108
실시예 4 13 20 30 51 미발생 미발생 4.2x108 중탄소
합금강
실시예 5 27 20 24 56 미발생 미발생 4.4x108
실시예 6 27 28 27 62 미발생 미발생 4.6x108
실시예 7 27 13 22 51 미발생 미발생 4.4x108 고탄소
합금강
실시예 8 27 20 24 56 미발생 미발생 4.8x108
실시예 9 13 20 30 51 미발생 미발생 4.5x108
비교예 1 46 15 17 62 발생 발생 4.3x108 저탄소
합금강
비교예 2 11 44 11 56 발생 발생 4.1x108
비교예 3 22 25 52 72 발생 발생 4.8x108
비교예 4 35 23 11 56 발생 발생 4.1x108 중탄소
합금강
비교예 5 17 35 18 56 발생 발생 4.4x108
비교예 6 11 12 37 51 발생 발생 4.3x108
비교예 7 46 15 17 62 발생 발생 4.7x108 고탄소
합금강
비교예 8 22 28 12 51 발생 발생 4.5x108
비교예 9 11 12 37 51 발생 발생 4.3x108
실시예 1 내지 9의 하이브리드 가공 후, 선재(1)의 단선 원인이 되는 중심부 균열은 발생하지 않았으며, 인성 저하에 영향을 미치는 마이크로 셰어밴드가 형성되지 않았다. 그러나 비교예 1 내지 9의 경우 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드가 생성되는 것이 확인되었다.
한편, 종래의 인발 가공법에 의한 인발 가공량과 그 이상의 강가공량을 부여한 조건으로 제품에서의 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드, 그리고 전위밀도를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
　 인발 가공량
*RA(%)		 중심부
크랙		 마이크로
셰어밴드		 전위밀도
(갯수/mm2)		 비고
비교예10 55 발생 발생 3.5x108 저탄소
합금강
비교예11 50 발생 발생 3.8x108 중탄소
합금강
비교예12 45 발생 발생 3.3x108 고탄소
합금강
비교예13 20 미발생 미발생 1.8x108 저탄소
합금강
비교예14 20 미발생 미발생 2.2x108 중탄소
합금강
비교예15 20 미발생 미발생 2.8x108 고탄소
합금강
비교예 10 내지 12에서와 같이, 강인발 가공시 가공재 단선의 원인이 되는 중심부 균열은 발생하였으며, 인성저하에 영향을 미치는 마이크로 셰어밴드가 형성되었다. 통상 조건인 비교예 13 내지 15에서는 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드는 생성되지 않았으나 인발 가공 후 소재 내에 분포하는 전위 밀도가 실시예 1 내지 9 대비 매우 낮은 수준인 것으로 확인되며, 따라서 통상 조건의 인발 가공은 결정립 미세화에 효과적이지 않음을 확인할 수 있다.
한편, 상기 실시예 1, 4, 7의 하이브리드 가공 조건으로 가공을 진행한 것과 과 비교예 13, 14, 15와 같은 통상 인발 가공 조건에서 가공을 진행한 것에 대하여 가열온도 Ac3 ~ Ac3+80℃에서 열처리를 실시하여 미고용 퍼얼라이트 조직분율, 인장 단면 감소율, 오스테나이트 평균 결정립 크기, 오스테나이트 결정 입계각, 내부식성을 측정하였으며, 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
　 오스테나이트열처리*Ac3+온도(℃) 미고용 퍼얼라이트 분율(%) 인장시험 단면감소율 (%) 오스테나이트 평균 결정립 크기 (㎛) 오스테나이트 결정입계각 15°이하 분율(%) 내부식성Q/T재 평균파단시간(hr) 비고
실시예 10 Ac3+30 0 65 4 40 400 실시예 1
실시예 11 Ac3+80 0 65 5 30 380
실시예 12 Ac3+30 0 45 4 50 240 실시예 4
실시예 13 Ac3+80 0 45 5 40 220
실시예 14 Ac3+30 0 40 4 45 220 실시예 7
실시예 15 Ac3+80 0 40 5 35 200
비교예 16 Ac3+30 5 55 8 15 120 비교예 13
비교예 17 Ac3+80 3 50 10 10 115
비교예 18 Ac3+30 25 20 8 16 115 비교예 14
비교예 19 Ac3+80 15 25 10 12 105
비교예 20 Ac3+30 30 20 8 14 105 비교예 15
비교예 21 Ac3+80 20 30 10 11 100
비교예 22 Ac3+150 0 60 16 7 80 비교예 13
비교예 23 Ac3+150 0 45 15 9 50 비교예 14
비교예 24 Ac3+150 0 40 17 8 30 비교예 15
* AC3 +온도: AC3는 가열시 오스테나이트 단상이 되는 변태점이며, 탄소함량 및 합금원소 첨가량에 따라 차이가 있어 통상적으로 사용되고 있는 아래 기준으로 AC3을 설정하여 열처리하였다.
* AC3 = 910-203(C)1/2 -15Ni+44.5Si+104V+31.5Mo+13.1W
결정립 미세화를 위한 온도조건인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃에서 열처리를 수행한 결과(실시예 10 내지 15, 비교예 16 내지 21)를 살펴보면, 실시예 10 내지 15의 경우 미고용 퍼얼라이트는 잔존하지 않으나, 비교예 16 내지 21의 경우 미고용 퍼얼라이트가 3~30% 범위로 잔존하였다. 오스테나이트 결정 입계각 15° 이하를 갖는 결정입계 분율에서 실시예 10 내지 15의 경우 35~50%. 수준이나, 비교예 16 내지 21의 경우 10~16% 수준으로 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다.
내부식성 평가 결과를 살펴보면, 실시예 10 내지 15의 경우 200~400시간에서 파단을 일으키나 비교예 16 내지 21의 경우 100~120시간에서 조기에 파단을 일으키는 것으로 나타났다. 이러한 결과들에서 볼 때 본 발명의 하이브리드 가공을 통해 가공된 강선들은 현저희 향상된 내부식성을 갖게 됨을 확인할 수 있다.
통상 인발 가공량의 선재를 통상 가열온도에서 열처리한 비교예 22 내지 24의 결과를 살펴 보면, 오스테나이트 결정립 평균 크기가 15~17㎛, 결정 입계각 15° 이하를 갖는 결정입계 분율이 7~9% 수준으로 나타났으며, 내부식성 평가에서도 30~80시간에서 조기에 파단을 일으키는 것으로 나타나, 실시예 10 내지 15의 경우에 비해 매우 열등한 것으로 나타났다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 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.
10 : 제1 다이 20 : 타원형 공형 압연롤
22: 타원형 홈 30 : 원형 공형 압연롤
32 : 타원형 홈 40 : 제2 다이
1 : 선재

Claims (15)

  1. 선재를 제1 다이에 통과시켜 인발하는 1차 인발 단계;
    상기 제1 다이를 통과한 선재를 하나 이상의 공형 압연롤에 통과시켜 압연하는 공형 압연 단계; 및
    상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 제2 다이에 통과시켜 인발하는 2차 인발 단계를 포함하고,
    상기 선재를 상기 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 상기 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 상기 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하며,
    0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우, 상기 1차 인발 단계에서 10~40% 범위, 상기 공형 압연 단계에서 10~40% 범위, 상기 2차 인발 단계에서 10~40% 범위의 단면 감소율로 가공되며,
    0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우, 상기 1차 인발 단계에서 10~30% 범위, 상기 공형 압연 단계에서 10~30% 범위, 상기 2차 인발 단계에서 10~30% 범위의 단면 감소율로 가공되며,
    0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우, 상기 1차 인발 단계에서 10~40% 범위, 상기 공형 압연 단계에서 10~25% 범위, 상기 2차 인발 단계에서 10~30% 범위의 단면 감소율로 가공되며,
    상기 2차 인발 단계의 완료 후, 상기 선재를 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃의 온도 범위로 오스테나이트 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 인발 단계를 완료한 선재는 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트 열처리시 미용해 퍼얼라이트가 5% 이하의 분율을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트 열처리 후, 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트 열처리 후, 결정입도의 평균 크기가 7㎛ 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
  11. 선재를 1차 인발하기 위한 제1 다이;
    상기 제1 다이를 통과한 선재를 공형 압연하기 위한 하나 이상의 공형 압연롤; 및
    상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 2차 인발하기 위한 제2 다이를 포함하고,
    상기 제1 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며, 상기 공형 압연롤은 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연되도록 구성되며, 상기 제2 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며,
    상기 제1 및 제2 다이와 상기 공형 압연롤은 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 구성되며,
    상기 제1 다이는,
    상기 선재의 단면 감소율이,
    0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
    0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
    0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖도록 구성되며,
    상기 공형 압연롤은,
    상기 선재의 단면 감소율이,
    0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
    0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
    0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖도록 구성되며,
    상기 제2 다이는,
    상기 선재의 단면 감소율이,
    0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
    0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
    0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공형 압연롤은,
    상기 선재가 통과하는 단면이 타원형인 타원형 공형 압연롤; 및
    상기 타원형 공형 압연롤의 후방에 설치되며, 상기 선재가 통과하는 단면이 원형인 원형 공형 압연롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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