KR19990055102A

KR19990055102A - 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법

Info

Publication number: KR19990055102A
Application number: KR1019970075009A
Authority: KR
Inventors: 손진용; 우기택
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR100338704B1

Abstract

본 발명은 신선(wire drawing) 및 열처리공정을 거친 후 냉간압조, 단조, 압출 등의 방법으로 볼트, 너트, 스크루 등의 자동차 부품 및 산업기계 전반의 체결용 제품의 생산에 사용되는 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법에 관한 것으로, 중량%로 C: 0.40-0.50%, Si: 0.10-0.35%, Mn: 0.60-1.50%, P: 0.03%이하, S: 0.035%이하, Al: 0.005-0.050% 및 불순물을 포함한 조성의 강을 빌렛으로 만들어 선재 가열로에서 1100-1150℃의 온도범위로 가열하여 압연하되, 선재 압연중의 온도를 900℃이상으로 유지확보하고, 선재 냉각시의 냉각개시온도를 780-900℃의 온도범위로 하여 냉각시키되, 650-900℃의 온도구역에서는 초당 20-25℃의 냉각속도로 냉각하고, 650-550℃ 온도구역에서는 초당 10-15℃의 냉각속도로 냉각함을 특징으로 하여, 열간 압연후의 선재 냉각조건을 개선하여 페라이트 분율을 최소화시키고, 퍼얼라이트 분율을 최대화하여 후공정의 열처리시에 균일한 구상화 조직을 얻을 수 있고, 구상화율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법

본 발명은 신선(wire drawing) 및 열처리공정을 거친 후 냉간압조, 단조, 압출 등의 방법으로 볼트, 너트, 스크루 등의 자동차 부품 및 산업기계 전반의 체결용 제품의 생산에 사용되는 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법의 경우에는 열간압연 후 코일상태의 선재냉각시 소입 열처리성을 확보하기 위하여 즉, 최대로 조대한 조직확보를 위해서 냉각장치의 송풍량을 "0"으로 하여 초당 5℃이하의 냉각속도로 냉각하는 극서냉방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 극서냉방법을 적용할 경우에는 선재 코일은 냉각과정에서 페라이트(Ferrite) 핵생성과 성장이 용이하게 되어 페라이트 분율이 높아지므로 열처리시 균일한 구상화 조직의 확보가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 열간 압연후 코일상으로 권취된 선재를 냉각시키는 조건을 개선하여 페라이트의 분율을 최소화시키고, 퍼얼라이트 분율을 최대화함으로써, 후공정의 열처리시에 균일한 구상화 조직을 얻을 수 있고, 구상화율을 향상시킬 수 있도록 한 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 신선, 열처리가공공정의 개략도,

도 2는 구상화 열처리 사이클을 나타낸 설명도,

도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 냉간압조용 탄소강 선재의 성분을 나타낸 설명도,

도 4는 선재 압연공정의 개략도,

도 5는 본 발명의 실시예에 사용된 발명강과 비교강의 냉각조건을 나타낸 설명도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발명강과 비교강의 선재조직과 기계적성질을 비교한 설명도,

도 7은 본 발명의 실시예에 사용된 선재냉각장치의 개략도,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발명강과 비교강의 선재 조직의 페라이트 분율을 나타낸 사진,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발명강과 비교강의 구상화 조직을 비교한 현미경사진.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A: 송풍각도 조절부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C: 0.40-0.50%, Si: 0.10-0.35%, Mn: 0.60-1.50%, P: 0.03%이하, S: 0.035%이하, Al: 0.005-0.050% 및 불순물을 포함한 조성의 강을 빌렛으로 만들어 선재 가열로에서 1100-1150℃의 온도범위로 가열하여 압연하되, 선재 압연중의 온도를 900℃이상으로 유지확보하고, 선재 냉각시의 냉각개시온도를 780-900℃의 온도범위로 하여 냉각시키되, 650-900℃의 온도구역에서는 초당 20-25℃의 냉각속도로 냉각하고, 650-550℃ 온도구역에서는 초당 10-15℃의 냉각속도로 냉각함을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

선재의 열간압연 과정은 가열로에서 빌렛(Billet)을 1100-1150℃로 가열한 선재를 압연중의 소재의 온도를 900℃이상으로 유지하면서 압연하여, 선재압연중의 강의 오스테나이트(Austenite) 입자를 균일화하고 적정한 결정립 크기로 만들어지도록 한다.

다음 상기와 같이 선재 압연공정을 거친 소재의 선재 냉각에 있어서 냉각개시온도 즉, 권취온도를 780-900℃ 범위로 유지하여, 오스테나이트와 시멘타이트(Cementite) 입자의 성장을 막고, 선재냉각중의 페라이트 생성을 최소화하여 페라이트 분율을 적게하여 퍼얼라이트 분율이 최대화 되도록 한다.

특히, 선재 냉각방법에 있어서는 퍼얼라이트 변태전 온도구역인 650-900℃의 범위에서는 냉각장치에 의한 송풍량을 100%로 하여 초당 20-25℃의 냉각속도로 급냉하고, 퍼얼라이트 변태구역인 550-650℃의 범위에서는 냉각장치에 의한 송풍량을 50%로 하여 초당 10-15℃의 냉각속도로 냉각한다.

이와 같이 냉각속도를 제한하는 것은 퍼얼라이트 변태전의 온도구역에서 초당 25℃ 이상으로 냉각시에는 후공정에서 신선이 불가능한 베이나이트(Bainite) 또는 마르텐사이트(Martensite) 등의 경조직이 발생되기 때문이며, 퍼얼라이트 변태온도 구역에서 초당 10℃ 이하로 극서냉시에는 퍼얼라이트 조직내의 시멘타이트의 두께가 과도하게 두꺼워져 후공정에서의 구상화 처리시간의 연장으로 원가 상승 및 구상화 입자의 조대화를 초래하여 구상화 열처리 조직을 해치게 되고, 최종 선재 코일에서 발생하는 고열로 인해 표면 흠의 관찰이 곤란하고 시편 채취에 의한 정정 핸들링의 지연 등의 문제점도 발생되기 때문이다.

즉, 페라이트가 성장하는 온도구역에서 페라이트의 성장을 억제하고 미세한 퍼얼라이트 조직을 확보하기 위한 것으로, 결국 페라이트 분율을 최소화시키고, 퍼얼라이트 분율을 최대화하여 후공정의 열처리시에 균일한 구상화 조직과 구상화율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

후공정에서의 신선, 열처리 가공공정은 도 1에 나타낸 바와 같고, 구상화 열처리시에는 도 2에 나타낸 것과 같이 각 구간별로 처리하며, 각 구간별의 조직변화는 다음과 같다.

가열과정(a구간)에서는 100℃/Hr 의 속도로 가열하여 퍼얼라이트중의 시멘타이트가 분절되어 입상화하면서 성장되도록 하고, 1차 균일온도 유지과정(b구간)에서는 740℃에서 5시간동안 유지하여 열처리전 퍼얼라이트의 형성과 비교하여 볼 때, 페라이트 내에 탄소가 확산고용되고, 시멘타이트가 일부 용해되어 끝부분이 원형으로 이루어지는 상태가 되도록 한다.

노내과정(c구간)에서는 15℃/Hr 의 속도로 냉각되어 미용해된 탄화물이 구상화의 핵이되고, 720℃에서 4시간 동안 유지되는 2차 균일온도 유지과정(d)부터 구상조직이 이루어지면서 성장하게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

제강과정에서 도 3에 나타낸 바와 같은 성분을 갖는 단면부 치수가 160mm×160mm 인 빌렛으로 만들어진 강을 선재 가열로에서 1100-1150℃로 가열하여 도 4에 나타낸 것과 같은 선재 압연공정을 거쳐 만들어진 발명강과 비교강을 도 5에 나타낸 바와 같은 선재 냉각조건으로 냉각하여 선재를 만들었다.

선재 압연이 끝난 상태에서의 발명강과 비교강의 선재조직 및 기계적 성질은 도 6에 나타낸 바와 같이 발명강에서는 비교강과는 달리 페라이트 분율이 현저하게 낮게 나타났고, 기계적 성질도 우수한 것으로 나타났다.

도 7은 상기 선재 냉각공정에 사용되는 냉각장치를 나타낸 개략도이다.

선재냉각시의 냉각속도를 조정하는 냉각장치는 가변식으로 조절이 가능한 송풍각도 조절부(A)를 조절하여 송풍량을 0-100%로 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 선재 제조조건에 의하여 만들어진 발명강과 비교강의 선재 조직은 도 8에 나타낸 것과 같고, 후공정인 신선, 열처리 가공공정을 거쳐 구상화 열처리 방법을 적용한 후의 발명강과 비교강의 구상화 조직의 현미경 사진은 도 9에 나타낸 것과 같이 발명강에서 구상화율이 상당히 향상된 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법을 사용하면, 열간 압연후의 선재 냉각조건을 개선하여 페라이트 분율을 최소화시키고, 퍼얼라이트 분율을 최대화하여 후공정의 열처리시에 균일한 구상화 조직을 얻을 수 있고, 구상화율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

중량%로 C: 0.40-0.50%, Si: 0.10-0.35%, Mn: 0.60-1.50%, P: 0.03%이하, S: 0.035%이하, Al: 0.005-0.050% 및 불순물을 포함한 조성의 강을 빌렛으로 만들어 선재 가열로에서 1100-1150℃의 온도범위로 가열하여 압연하되, 선재 압연중의 온도를 900℃이상으로 유지확보하고, 선재 냉각시의 냉각개시온도를 780-900℃의 온도범위로 하여 냉각시키되, 650-900℃의 온도구역에서는 초당 20-25℃의 냉각속도로 냉각하고, 650-550℃ 온도구역에서는 초당 10-15℃의 냉각속도로 냉각함을 특징으로 하는 냉간압조용 탄소강 선재의 제조방법.