KR102079550B1 - 킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법 - Google Patents

킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 항온변태 열처리 없이 신선 가공이 가능하며 킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재는 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 횡단면의 미세조직은, 표면으로부터 1% 이내의 깊이에 면적분율로 5 내지 15%의 페라이트를 포함하며 나머지는 펄라이트를 포함한다.

Description

킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법{STEEL WIRE WITH EXCELLENT KINK PROPERTIES, STEEL WIRE ROD FOR STEEL WIRE, AND METHODS FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈탄층의 깊이를 제어하여 킹크 특성을 확보할 수 있는 킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
비드와이어용 선재의 경우 고탄소강을 사용하며, 고탄소강 선재의 경우에는 공석조성에 가까운 탄소강을 이용하여 펄라이트 조직을 가지는 선재를 선경 4.5 내지 5.5mm로 제조하고 신선 가공에 적합한 미세 펄라이트 생성을 위하여 항온변태 열처리를 수행한다. 이후 선경 1.2 내지 1.4mm의 강선 제조를 위하여 신선 가공을 다단계로 진행하고, 황동으로 도금하여 강선을 제조한다.
그러나 이러한 경우에는 신선 가공 시 선재의 표면부에 가공 경화가 집중되어 미세조직의 연성을 확보하기 힘들었다. 또한, 신선가공 도중 선재의 횡단면 상에 발생하는 변형량의 불균일로 인해 강선의 표면부에 변형이 집적되어 표면부에 미세한 노치가 발생하고 응력이 집중되어 파단이 생기는 뒤틀림 불량이 생기는 문제가 있었다.
본 발명은 선재의 제조 이후, 항온변태 열처리 없이 선재의 신선 가공이 가능하도록 탈탄층을 제어한 킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재는 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 횡단면의 미세조직은, 표면으로부터 선경 1% 이내의 깊이의 탈탄층에서 면적분율로 5 내지 15%의 페라이트를 포함하며 나머지는 펄라이트를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 탈탄층의 깊이는 표면으로부터 30 내지 55㎛일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 신선 가공 시 단면 감소율이 35 내지 45%일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 선재의 선경은 4.5 내지 5.5mm일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강선용 선재의 제조방법은 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 빌렛을 1,100 내지 1,200℃에서 60 내지 120분간 가열하는 단계, 상기 가열된 빌렛을 압연하는 단계, 상기 압연된 선재를 800 내지 900℃에서 권취하는 권취 단계, 상기 권취된 선재를 미세 펄라이트를 포함하도록 냉각하는 냉각 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 단계는, 상기 권취된 선재를 20℃/s 이상의 냉각속도로 400℃까지 1차 냉각하는 단계, 상기 1차 냉각된 선재를 5℃/s 이하의 냉각속도로 200℃까지 2차 냉각하는 단계, 및 상기 2차 냉각된 선재를 1℃/s 이하의 냉각속도로 상온까지 3차 냉각하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 3차 냉각 후의 선재의 횡단면의 횡단면의 미세조직의 탈탄층의 깊이는 30 내지 50㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 킹크 특성이 우수한 강선은 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 횡단면의 미세조직은, 면적분율로 표면에 형성되는 탈탄층의 5 내지 15%가 페라이트를 포함하며, 인장강도가 2,000MPa 이상이며, 연신율이 7% 이상이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 강선의 선경은 1.2 내지 1.4mm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 킹크 특성이 우수한 강선의 제조방법은 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 빌렛을 1,100 내지 1,200℃에서 60 내지 120분간 가열하는 단계, 상기 가열된 빌렛을 압연하는 단계, 상기 압연된 선재를 800 내지 900℃에서 권취하는 권취 단계, 상기 권취된 선재를 미세 펄라이트를 포함하도록 냉각하는 냉각 단계, 상기 냉각된 선재를 단면 감소율 35 내지 45%로 신선하는 신선 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 냉각 단계는, 상기 권취된 선재를 20℃/s 이상의 냉각속도로 400℃까지 1차 냉각하는 단계, 상기 1차 냉각된 선재를 5℃/s 이하의 냉각속도로 200℃까지 2차 냉각하는 단계, 및 상기 2차 냉각된 선재를 1℃/s 이하의 냉각속도로 상온까지 3차 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 냉각된 선재에 대해 별도의 항온변태 열처리를 진행하지 않고 신선단계를 진행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 킹크 특성이 우수한 강선, 강선용 선재 및 이들의 제조방법은 강선 제조에 있어서 별도의 항온변태 열처리 없이 신선 가공을 가능하게 함과 동시에 킹크 특성이 향상된 선재를 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재는 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에서의 합금성분 원소 함량의 수치한정 이유에 대하여 설명한다. 하기 성분에 대한 %는 중량%를 의미한다.
C(탄소)의 함량은 0.6 내지 1.0%이다.
C는 선재의 강도를 향상시키는 원소이다. 펄라이트 계열 강에서 C가 0.01% 증가될 때 강도는 100MPa 정도 향상될 수 있다. 다만, 과공석 조성의 경우 C 함량이 증가할수록 오스테나이트의 열역학적 안정성이 불안해져서 펄라이트로 변태시키기 위해서는 빠른 냉각속도가 필요하며 현실적으로 가능한 냉각속도의 한계가 있기 때문에 C 함량이 증가할수록 강도 증가의 효과는 감소한다. C 함량이 0.6% 미만인 경우에는 세멘타이트의 분율이 적기 때문에 신선 가공 후 소정의 강도를 가지는 것이 어렵다. 이에 C는 0.6% 이상 포함되어야 한다. 다만, C의 함량이 과다한 경우에는 초석 세멘타이트가 과다하게 발생되기 때문에 그 상한을 1.0%로 한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따르면 C의 함량은 0.6 내지 1.0%로 한다.
Si(실리콘)의 함량은 0.1 내지 0.5%이다.
Si는 오스테나이트에서 펄라이트 변태 시 대부분이 페라이트에 고용되며, 세멘타이트에는 거의 분배되지 않는다. 또한 C보다 확산속도가 느린 원소로 Si가 다량 고용되어 있으면 펄라이트 변태가 전체적으로 느려진다. 이에 따라 Si는 펄라이트의 층상 간격을 미세화하는 효과가 있으며, 페라이트에 고용되어 고용 강화효과를 가지기 때문에 강도를 증가시키는 효과가 있는 원소이다. 이에 Si는 0.1%이상 포함하여야 한다. 다만, Si의 함량이 0.5%를 초과하는 경우에는 신선 가공성이 부족해지기 때문에 Si의 상한은 0.5%로 한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따르면 Si의 함량은 0.1 내지 0.5%로 한다.
Mn(망간)의 함량은 0.2 내지 0.6%이다.
Mn은 선재 냉각 성능에 따라 소입성을 적정 수준으로 유지하기 위해 첨가하는 원소이다. Mn을 0.2% 미만으로 첨가하는 경우에는 소입성을 확보하기 어렵기 때문에 0.2% 이상 첨가한다. 다만, Mn을 0.6%를 초과하여 첨가하는 경우에는 C와 함께 편석부에 마르텐사이트 조직을 생성할 수 있기 때문에 상한은 0.6%로 한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따르면 Mn의 함량은 0.2 내지 0.6%로 한다.
Sol. Al(알루미늄)의 함량은 0.02 내지 0.05%이다.
Al은 펄라이트 내의 페라이트에 고용강화 효과를 일으켜 라멜라 조직의 층간 간격을 미세화할 수 있는 원소이다. 이에 Al의 함량은 0.02%이상 첨가한다. 다만, Al은 강 중의 산소와 반응하여 산화성 개재물을 형성하는 원소로 선경이 가느다란 고탄소강 제품의 경우에는 신선가공 중 개재물로 인해 크랙이 발생하여 단선을 유발할 수 있는 원소이다. 이에 Al의 상한은 0.05%로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 Al의 함량은 0.02 내지 0.05%로 한다.
P(인)의 함량은 0.015%이하이다.
P는 불가피하게 함유되는 불순물로, 강의 연성을 감소시켜 신선 가공성을 저하시키는 원소이다. 이에 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 P의 함량은 0%로 제어하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 P의 함량의 상한을 0.015%로 한다.
S(황)의 함량은 0.015%이하이다.
S는 불가피하게 함유되는 불순물로서, 결정립계에 편석되어 강의 연성을 저하시키고, 강 중 유화물을 형성하여 지연 파괴 저항성 및 응력 이완 특성을 악화시키는 원소이다. 이에 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 S의 함량을 0%로 제어하는 것이 유리하나, 제조공정 상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 S의 함량의 상한을 0.015%로 한다.
N(질소)의 함량은 0.002 내지 0.01%이다.
N은 신선 가공 중 펄라이트 내의 페라이트 상에 형성된 전위에 고착되어 시효경화를 유발시키는 원소이다. 이에 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 N의 함량을 0%로 제어하는 것이 유리하나, 제조공정 상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 이에 본 발명의 일 실시예에 의하면 N의 함량을 0.002 내지 0.01%로 한다.
O(산소)의 함량은 0.002% 이하이다.
O는 다양한 불순물과 결합하여 산화성 개재물을 만들고 신선 가공성을 저하시키는 원소이다. 이에 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상, O의 함량을 0%로 제어하는 것이 유리하나, 제조공정 상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 이에 본 발명의 일 실시예에 의하면 O의 함량을 0.002%이하로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재의 횡단면의 미세조직은 표면으로부터 선경 1% 이내의 깊이의 탈탄층에서 면적분율로 5 내지 15%의 페라이트를 포함하며 나머지는 펄라이트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재의 탈탄층의 깊이는 표면으로부터 30 내지 55㎛일 수 있다.
종래에는 선재의 표면부까지 펄라이트로 제어하려고 하였으나, 이러한 경우에는 신선 가공 시에 표면부가 과도하게 가공경화되어 굽힘이나 킹크 시험에서 노치가 발생하기 쉬워 불량이 발생하는 경우가 많았다. 이에 본 발명의 경우 표면으로부터 1% 이내의 깊이에 탈탄층을 형성하여 면적분율로 5 내지 15%의 페라이트를 포함할 수 있도록 제어하고자 하였다. 이를 위하여 선재 제조 시, 가열 온도를 1100 내지 1200℃로 하고 가열 시간을 60 내지 120분으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재의 선경은 4.5 내지 5.5m일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재를 신선 가공하는 경우 단면 감소율은 35 내지 45%일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재를 신선 가공하는 경우 강선의 선경은 1.2내지 1.4mm일 수 있다.
또한, 강선의 횡단면의 미세조직은, 면적분율로 표면에 형성되는 탈탄층의 5 내지 15%가 페라이트를 포함할 수 있다.
또한, 강선의 인장강도는 2,000MPa 이상이며, 연신율이 7% 이상일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재와 이를 이용한 킹크 특성이 우수한 강선의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강선용 선재의 제조방법은 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 강편을 1,110 내지 1,200℃에서 60 내지 120분 간 가열하는 단계, 상기 가열된 빌렛을 압연하는 단계, 상기 압연된 선재를 800 내지 900℃에서 권취하는 권취 단계, 상기 권취된 선재를 미세 펄라이트를 포함하도록 냉각하는 냉각 단계를 포함한다.
선재 제조를 위하여 연주를 통해 160mm* 160mm의 정사각형 단면에 길이가 8 내지 12m의 강편을 제조한다. 이후, 강편을 가열로에서 1,110 내지 1,200℃에서 60 내지 120분 간 가열한다.
종래에는 강편의 가열 시 표면부에 탈탄층이 발생하는 것을 방지하기 위하여 가능한 낮은 온도에서 가열을 진행하였다. 그러나 이러한 경우와 같이 표면부까지 펄라이트로 제어하는 경우 신선 가공에서 표면부가 과도하게 경화되어 굽힘이나 킹크 특성이 저하되는 문제가 있었다. 이에 본 발명에서는 강편의 가열 온도를 1100 내지 1200℃로 제어하였다. 또한, 가열 시간을 60 내지 120분으로 설정하였다. 이는 표면부에 탈탄을 고르게 유도하기 위함이다. 가열 온도가 1200℃보다 높거나 가열 시간이 120분을 초과하는 경우에는 탈탄층이 너무 깊게 발달하여 단선이 발생하여 신선가공성이 열위해질 수 있다. 이와 반대로 가열 온도가 1100℃보다 낮거나 가열 시간이 60분 미만인 경우에는 탈탄층이 생성되지 않아 선재 압연 시에 형상의 불균일이 발생할 수 있다. 이러한 공정을 통해 표면으로부터 30 내지 50㎛의 탈탄층을 확보할 수 있다.
가열 이후 압연을 진행한다. 압연은 통상의 방법으로 진행한다. 이후, 800 내지 900℃에서 압연된 선재를 권취한다.
권취 온도는 선재를 송풍 냉각함에 있어서 냉각의 시작온도에 해당한다. 또한, 권취온도를 제어하여 미세조직을 제어하는 것이 가능하다. 권취온도의 제어는 선재 압연 중 물을 이용하여 압연되고 있는 선재의 온도를 낮추고 빠른 압연 속도로 인한 가공 발열로 온도를 상승시키는 것을 반복하여 진행될 수 있다. 권취 온도가 낮은 경우는 물에 의한 냉각량이 많은 경우이며, 권취 온도가 높은 경우는 냉각량이 적고 가공발열이 많도록 제어하는 것이다. 권취 온도가 800℃ 미만인 경우에는 수냉에 의해 과냉각된 표면부의 미세조직이 불균일해질 수 있다. 이에 권취 온도는 800℃ 이상으로 한다. 이와 반대로, 권취 온도가 900℃를 초과하는 경우에는 강편의 표면에 스케일이 두껍게 생성될 수 있다. 이러한 경우 후에 신선 공정에서 산세를 진행하는 경우에 스케일 제거가 잘 되지 않을 수 있어 신선 가공성이 떨어질 수 있는 바, 권취 온도의 상한은 900℃로 한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따르면 권취 온도는 800 내지 900℃로 한다.
권취 이후 미세한 펄라이트를 포함하도록 냉각하는 냉각 단계를 진행한다.
냉각 단계는, 3단계로 진행될 수 있다. 즉, 냉각 단계는 권취된 선재를 20℃/s 이상의 냉각속도로 400℃까지 1차 냉각하는 단계와, 1차 냉각된 선재를 5℃/s 이하의 냉각속도로 200℃까지 2차 냉각하는 단계와, 2차 냉각된 선재를 1℃/s 이하의 냉각속도로 상온까지 3차 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
냉각 단계는 신선 공정에서 항온 변태 열처리를 수행하지 않도록 미세조직을 신선 가공에 적합하도록 제어하고 재질 특성을 확보하기 위한 가장 중요한 공정이다. 권취된 선재를 400℃까지 냉각하는 1차 냉각 단계는 오스테나이트가 펄라이트로 변태하는 구간으로 냉각 속도가 빨라야 초석 세멘타이트의 발생을 억제하고 균일하고 미세한 펄라이트를 확보할 수 있다. 이에 따라 가능한 빠른 속도로 냉각을 시키는 것이 필요하다. 냉각 속도가 20℃/s 미만인 경우에는 중심 편석부 등에 오스테나이트 입계를 따라서 초석 세멘타이트가 발생하여 신선 가공성이 떨어질 수 있다. 이에 따라서, 1차 냉각 단계에서는 20℃/s 이상으로 냉각을 진행한다. 이에 따라 선재의 미세조직으로 펄라이트를 확보할 수 있다.
1차 냉각 이후에 진행되는 2차 냉각 단계의 경우, 변태가 완료되고 1차 냉각에서의 빠른 냉각에 의해 오스테나이트에서 펄라이트로 변태하면서 발생하는 내부의 잔류 응력을 풀어줘야 하기 때문에 서냉을 진행하여야 한다. 이에 따라 5℃/s 이하의 서냉을 진행한다.
2차 냉각 이후에 진행되는 3차 냉각의 경우 수냉과 상변태 등에 의해 강의 내부에 잔류한 수소를 방출하기 위하여 1℃/s 이하의 극서냉을 진행한다.
냉각 단계 이후에 강선을 제조하기 위한 신선단계를 진행한다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면 신선 이전에 수반되는 별도의 항온변태 열처리를 수반할 필요가 없이 바로 신선 가공이 가능하다. 신선 가공으로 인하여 선재의 단면은 35 내지 45% 감소할 수 있다. 이에 따라 1.2 내지 1.4mm의 선경이 강선을 제조할 수 있다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
중량%로, 0.8%의 C, 0.2%의 Si, 0.3%의 Mn의 조성을 가지며 160*160mm의 정사각 단면을 가지는 길이 8~12m의 강편을 연속주조로 생산한 뒤 가열로에서 아래 [표 1]의 조건에 따라 가열한다. 이후, 선경 5.5mm를 가지도록 동일한 조건하에서 압연하였다. 이후 아래 [표 1]의 조건에 따라 권취와 냉각을 진행한다. 냉각을 진행한 선재에 대해 신선 패스당 15%의 압하율로 반복적으로 신선 가공을 진행하여 선경 1.3mm의 강선을 제작한다.
구분 가열온도
(℃)		 가열시간
(min.)		 권취온도
(℃)		 냉각속도(℃/sec.)
권취온도~
400℃ 구간
(1차 냉각)		 400~200℃
구간
(2차 냉각)		 200℃~상온 구간
(3차 냉각)
실시예 1 1,100 120 800 21 5 1
실시예 2 1,200 60 800 23 5 1
실시예 3 1,100 120 900 25 3 1
실시예 4 1,200 60 900 30 3 1
비교예 1 1,050 120 800 21 5 1
비교예 2 1,230 60 900 25 3 1
비교예 3 1,150 180 850 23 5 1
비교예 4 1,150 90 750 23 5 1
비교예 5 1,150 90 850 15 5 1
비교예 6 1,150 90 850 23 10 3
[표 2]는 [표 1]의 조건에 의해 제작된 선경 5.5mm의 선재에 대해 인장강도, 단면감소율, 횡단면의 탈탄 깊이와 표면부에서 55㎛ 깊이까지의 페라이트 면적분율을 측정한 표이다.
구분 선재 인장 특성 횡단면 탈탄특성
인장강도(MPa) 단면감소율(%) 탈탄 깊이(㎛) 55㎛ 깊이까지의
페라이트 면적율(%)
실시예 1 1,115 41 45 10.2
실시예 2 1,146 40 48 11.3
실시예 3 1,176 40 44 8.9
실시예 4 1,154 42 47 13.6
비교예 1 1,138 44 27 3.6
비교예 2 1,144 39 89 21.1
비교예 3 1,151 40 88 15.2
비교예 4 1,040 27 38 7.8
비교예 5 1,078 22 41 8.9
비교예 6 1,198 30 41 9.9
[표 3]은 신선 가공 전의 선재의 산세 불량율 및 선경 5.5mm의 선재를 선경 1.3mm로 신선 가공한 후의 인장강도, 연신율, 비틀림 시험시의 불량율, 킹크 시험시의 불량율을 측정한 표이다.
비틀림 시험은 선경의 400배 길이(520mm)의 샘플을 일단을 고정하고, 다른 일단을 잡고 회전시켰을 때 파단이 일어난 면이 수직방향으로 깨끗하게 잘려나가는 경우를 통과로 측정하였다. 선이 갈라지거나 사선으로 파단되는 경우를 불량으로 측정하였다.
킹크 시험은 강선을 실험자가 양 끝으로 잡고 돼지꼬리 모양으로 감아서 당기는 방식으로 시험한다. 이 때 끊어지면 불합격, 끊어지지 않는 경우를 합격으로 측정하였다.
구분 산세불량율(%) (불량수
/시험수)		 신선가공 후 기계적 특성
인장강도(MPa) 연신율(%) 비틀림 시험시 불량율(불량수/시험수) Kink 시험시 불량율(불량수/시험수)
실시예 1 0(0/10) 2,213 7.5 0(0/20) 0(0/20)
실시예 2 0(0/10) 2,235 7.3 0(0/20) 0(0/20)
실시예 3 0(0/10) 2,314 7.3 0(0/20) 0(0/20)
실시예 4 0(0/10) 2,243 7.1 0(0/20) 0(0/20)
비교예 1 0(0/10) 2,294 7.1 0(0/20) 15(3/20)
비교예 2 30(3/10) 2,229 7.1 10(2/20) 5(1/20)
비교예 3 10(1/10) 2,218 7.2 10(2/20) 5(1/20)
비교예 4 0(0/10) 2,034 6.4 45(9/20) 50(10/20)
비교예 5 0(0/10) 2,011 6.9 35(7/20) 45(9/20)
비교예 6 0(0/10) 2,247 5.1 55(11/20) 55(11/20)
상기 [표 2], [표 3]에서 확인할 수 있듯이, 본 발명이 실시예에 따르면 단면감소율이 35 내지 45%이며, 탈탄 깊이가 표면으로부터 30 내지 50㎛이며, 표면부의 페라이트 면적분율이 5 내지 15%인 선재를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예 에 따르면 선재의 산세 분량율이 발생하지 않으며, 선재를 신선 가공한 강선의 경우 2,000Mpa 이상의 인장강도를 가지며 7% 이상의 연신율을 가짐을 확인할 수 있다. 또한, 비틀림 시험과 킹크 시험시에 불량율이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
이와 반면 비교예 1의 경우 강편의 가열 온도가 낮기 때문에 탈탄층의 깊이가 얕게 형성되고 페라이트의 면적 분율이 5% 미만으로 형성된 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 킹크 시험에서 불량율이 발생한 것을 확인할 수 있다.
비교예 2의 경우 강편의 가열 온도가 높기 때문에 스케일이 두껍게 발생하였으며, 이에 따라 산세 불량이 발생하였다. 이에 따라 스케일 제거가 완전히 이루어지지 않은 상태로 신선 가공이 진행되어 신선 가공 시에 표면 불량이 발생하여 비틀림 시험과 킹크 시험에서 불량이 발생하였다.
비교예 3의 경우 강편의 가열 시간이 길기 때문에 스케일이 두껍게 발생하였으며, 이에 따라 산세 불량이 발생하였다. 이에 따라 스케일 제거가 완전히 이루어지지 않은 상태로 신선 가공이 진행되어 신선 가공 시에 표면 불량이 발생하여 비틀림 시험과 킹크 시험에서 불량이 발생하였다.
비교예 4의 경우 권취 온도가 낮기 때문에 선재 압연 중 혹은 선재 압연 후 권취 시에 진행하는 송풍 냉각 시에 초석 세멘타이트가 발생하여 선재의 단면 감소율이 30% 미만인 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 신선 가공 이후에 연신율, 비틀림, 킹크 특성이 낮은 것을 확인할 수 있다.
비교예 5의 경우 1차 냉각 속도가 느리기 때문에 냉각 중에 펄라이트가 조대하게 형성되어 단면 감소율이 35% 미만인 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 연신율, 비틀림, 킹크 특성이 낮은 것을 확인할 수 있다.
비교예 6의 경우 2차 냉각 속도와 3차 냉각 속도가 빠르기 때문에 오스테나이트에서 펄라이트 변태 시에 발생한 내부 잔류 응력이 해소되지 않고 강 내부의 수소가 방출되지 않아 단면 감소율이 35% 미만인 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 연신율, 비틀림, 킹크 특성이 낮은 것을 확인할 수 있다. 비교예 6의 경우에는 선재 제조 후에 신선 가공전까지 충분한 시간을 두고 신선 가공을 진행하면 열위한 가공성이 해소될 수 있다. 다만, 이러한 경우 제조 시간이 길어지는 문제가 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,
    횡단면의 미세조직은, 표면으로부터 선경 1% 이내의 깊이의 탈탄층에서 면적분율로 5 내지 15%의 페라이트를 포함하며 나머지는 펄라이트를 포함하고,
    신선 가공 시 단면 감소율이 35 내지 45%인 강선용 선재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈탄층의 깊이는 표면으로부터 30 내지 55㎛인 강선용 선재.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선재의 선경은 4.5 내지 5.5mm인 강선용 선재.
  5. 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 빌렛을 1,100 내지 1,200℃에서 60 내지 120분간 가열하는 단계;
    상기 가열된 빌렛을 압연하는 단계;
    상기 압연된 선재를 800 내지 900℃에서 권취하는 권취 단계; 및
    상기 권취된 선재를 냉각하는 냉각 단계;를 포함하고,
    상기 냉각 단계는,
    상기 권취된 선재를 20℃/s 이상의 냉각속도로 400℃까지 1차 냉각하는 단계;
    상기 1차 냉각된 선재를 5℃/s 이하의 냉각속도로 200℃까지 2차 냉각하는 단계; 및
    상기 2차 냉각된 선재를 1℃/s 이하의 냉각속도로 상온까지 3차 냉각하는 단계를 포함하는 강선용 선재의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 3차 냉각 후의 선재의 횡단면의 미세조직의 탈탄층의 깊이는 30 내지 50㎛인 강선용 선재의 제조방법.
  8. 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,
    횡단면의 미세조직은, 면적분율로 표면에 형성되는 탈탄층의 5 내지 15%가 페라이트를 포함하며,
    인장강도가 2,000MPa 이상이며, 연신율이 7% 이상인 킹크 특성이 우수한 강선.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강선의 선경은 1.2 내지1.4mm인 킹크 특성이 우수한 강선.
  10. 중량%로, C: 0.6 내지 1.0%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 0.2 내지 0.6%, sol. Al: 0.02 내지 0.05%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.002 내지 0.01%, O: 0.002% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 빌렛을 1,100 내지 1,200℃에서 60 내지 120분간 가열하는 단계;
    상기 가열된 빌렛을 압연하는 단계;
    상기 압연된 선재를 800 내지 900℃에서 권취하는 권취 단계;
    상기 권취된 선재를 냉각하는 냉각 단계; 및
    상기 냉각된 선재를 단면 감소율 35 내지 45%로 신선하는 신선 단계;를 포함하고,
    상기 냉각 단계는,
    상기 권취된 선재를 20℃/s 이상의 냉각속도로 400℃까지 1차 냉각하는 단계;
    상기 1차 냉각된 선재를 5℃/s 이하의 냉각속도로 200℃까지 2차 냉각하는 단계; 및
    상기 2차 냉각된 선재를 1℃/s 이하의 냉각속도로 상온까지 3차 냉각하는 단계를 포함하는 킹크 특성이 우수한 강선의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉각된 선재에 대해 별도의 항온변태 열처리를 진행하지 않고 신선단계를 진행하는 킹크 특성이 우수한 강선의 제조방법.
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