KR20030053772A - 폭방향 인장강도가 균일한 고탄소강 선재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
폭방향 인장강도가 균일한 고탄소강 선재의 제조방법이 제공된다.
본 발명은, 중량%로, C: 0.60∼0.80%, Si:0.01∼0.30%, Mn:0.30∼1.00%, P:0.02%이하, S:0.02%이하, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 빌렛(Billet)을 선재압연한 후 수냉장치에 의해 830∼880℃의 온도범위까지 냉각하여 권취하는 단계; 상기 귄취된 선재코일을 650℃까지 그 센터(center)부를 5~10℃/sec, 에지(edge)부를 20~30℃/sec의 냉각속도로 1단계 냉각제어하는 단계; 및 상기 냉각된 선재코일을 550℃까지 그 센터(center)부를 10~15℃/sec, 에지(edge)부를 15~20℃/sec의 냉각속도로 냉각제어한 후, 상온까지 공냉하는 단계;를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 와이어로프,호스와이어,밸트코드,타이어의 비드와이어등 신선 및 연선가공하여 사용되는 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폭방향 인장강도가 균일하고 신선 가공성이 우수한 고탄소강 선재의 제조방법에 관한 것이다.
와이어로프,호스와이어,밸트코드등 제조용으로는 탄소함량이 0.60∼0.80%범위의 고탄소강 선재가 사용되며, 적정한 직경의 선재를 와이어로 신선 및 연선가공하기 때문에 신선 및 연선가공시 단선을 방지하기 위해서는 청정도가 높아야 하며, 특히 일정한 신선속도로 신선하기 위해서는 인장강도가 균일해야 한다.
즉, 선재압연후 냉각시 냉각 컨베이어상에서 링(Ring)의 센터(center)부와 에지(edge)부의 적치밀도 차이에 의해 냉각속도의 차이가 발생하게 되며 이에 따라 최종 제품의 인장강도 편차가 증가하게 되어 주문자 용도에 맞는 품질을 보증할 수 없고, 또한 신선 및 연선가공시 선재의 인장강도가 균일하지 않은 부위에서 단선이 발생할 위험성이 높아지게 된다.
선재공장에서 선재제조시 인장강도가 불균일하게 되는 인자로는 화학성분의 편차와 냉각속도의 편차를 들수 있다.
화학성분의 경우 탄소가 가장 큰 영향을 미치며, 통상 0.01중량%당 약 1㎏/㎟정도 인장강도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 동일한 화학성분의 경우에는 선재제조시 주로 냉각공정에서 발생하게 되는데, 특히 송풍냉각시 링(Ring)의 적치밀도 차이의 영향이 가장 크다. 링(Ring)내에서의 적치밀도는 도 2 에 나타낸 것처럼 센터(center)부와 에지(edge)부간에 차이가 발생하며 그 결과 냉각속도가 달라져 인장강도가 불균일하게 된다.
이러한 컨베이어상에서의 링(Ring)의 적치밀도가 높은 에지(edge)부의 냉각속도 차이를 줄이기 위하여 대한민국특허 등록-0241303, 등록-0140315 에서는 송풍냉각장치의 송풍량을 조절하는 댐퍼(Damper)의 각도를 설정하는 방법을 제시하고 있으나 냉각초기부터 적용하기 때문에 냉각속도의 차이를 극복하기에는 다소 부족하다. 그리고 기계적인 방법으로 일본 실용 소49-58838호에는 냉각컨베이어에 편심롤러를 설치하여 선재의 측면부를 상하로 움직이는 방법, 일본 평2-305927호에는 냉각컨베이어에서 플레이트(Plate)에 수직방향의 다단롤러를 설치하여 강제로 코일을 사행이송하는 방법, 대한민국특허 출원 1997-58729에는 경로 조정용 안내롤로 선재 이송경로를 조정하는 방법등이 제시되고 있지만 모두 기계적인 강제분할방식이므로 코일에 긁힘흠이 발생할 소지가 높고 또한 추가 설비비 및 정비비가 들게 된다.
한편, 탄소함량이 0.60∼0.80%범위인 고탄소강선재의 경우 미세한 펄라이트 조직을 확보하기 위해서는 냉각개시온도로부터 연속냉각변태곡선상의 노즈(Nose)부온도인 550∼600℃까지 급냉을 실시하여야 한다. 이러한 냉각방법은 수요가 열처리공정에서 신선가공전에 냉각능이 우수한 납욕에 의해 급냉을 실시함으로써 노즈(Nose)부 온도까지 냉각하여 이 온도에서 일정한 시간을 유지함에 따라 미세 펄라이트(또는 소르바이트)조직을 확보하게 된다. 이때의 납욕의 냉각속도는 통상 50∼80℃/sec를 나타낸다. 그러나 납욕에 의한 열처리는 환경오염과 설비비 및 유지비가 많이 들게 되고 생산성을 하락시킴에 따라 선재공장에서는 사용하지 않으며 생산성이 높은 송풍냉각방식이 주로 채용되고 있다.
통상적으로 송풍냉각방식에 의한 선재제조시 냉각속도는 15~25℃/sec정도이며, 특히 적치밀도가 높은 에지(edge)부의 경우는 이보다 훨씬 작은 5~10℃/sec정도이다. 따라서 열간압연후 수냉대에서 적정온도로 동일하게 급속냉각하더라도 송풍냉각방식의 공냉대에서 링(ring)상으로 이송되기 때문에 실제로 최종제품의 재질에 직접적인 영향을 미치게 되는 펄라이트변태는 공냉대에서 이루어지므로 이러한 적치밀도의 차이가 바로 미세조직의 차이를 결정하게 된다. 미세조직의 차이란 펄라이트조직내의 라멜라간격과 관계가 있으며, 통상 고탄소강에 있어서 라멜라간격이 미세할수록 강도가 증가하게 되며 또한 변태온도가 낮을수록 라멜라간격이 미세해진다. 통상적으로는 0.1㎛ 감소할수록 강도는 약 4㎏/㎟정도 증가하는 것으로 알려져 있다.
따라서 적치밀도 차이에 따른 미세조직의 차이는 인장강도 편차에 결정적인 요인이라 할 수있다. 센터(center)부와 에지(edge)부의 냉각이력 모식도를 도 4 에나타내었다. 종래재인 (a) 그래프에서 살펴보면 냉각개시는 동일온도에서 출발하였지만, 센터(center)부는 적치밀도가 작아 냉각속도가 크므로 좀더 낮은 변태온도에서 변태되고, 에지(edge)부는 적치밀도가 높아 냉각효율이 떨어지므로 더 높은 온도에서 변태가 이루어진다. 결국은 이 변태온도의 차이는 앞에서 설명한 라멜라간격의 차이를 가져오게 되며, 궁극적으로 인장강도 편차의 주요 원인으로 작용하게 된다. 그리고 도 3 에 나타낸 탄소 0.60중량%와 0.80중량% 를 첨가한 고탄소강의 냉각속도 증가에 따른 인장강도 변화를 살펴보면 비록 탄소함량이 작으면 인장강도 증가폭은 작지만, 통상의 송풍냉각에 있어서 냉각속도에 따라, 즉 센터(center)부와 에지(edge)부의 인장강도가 약 1㎏/㎟에서 높게는 4㎏/㎟정도까지 차이가 날수있음을 알 수 있다.
이에, 본 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구와 시험을 거듭하였으며, 그 결과, 그 적치밀도가 높은 에지(edge)부에 집중적으로 냉각을 실시하여 에지(edge)부를 먼저 변태개시온도까지 낮추고 이후 센터(center)부를 에지(edge)부보다 강냉하는 제어냉각을 실시함으로써 변태시간은 다소 차이가 나더라도 센터(center)부와 에지(edge)부를 동일한 변태온도에서 이루어지도록 냉각속도를 제어한다면 종래대비 폭방향 인장강도 편차를 대폭적으로 개선할 수 있음을 확인할 수 있었다.
즉, 본 발명은 폭방향 인장강도가 균일하고 신선 가공성이 우수한 고탄소강 선재 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1 는 일반적인 선재 제조공정에 관한 것으로,
도 1(a)는 본 발명을 실시하는데 이용된 선재 제조장치 개략구성도이며,
도 1 (b)는 도 1 (a)의 P-P의 단면을 나타내는 개략도
도 2 는 냉각 컨베이어에서 선재코일 이송시 센터부와 에지부의 적치밀도 상황도
도 3 은 냉각속도 증가에 따른 인장강도 변화의 관계를 나타낸 그래프
도 4 는 본발명재와 비교재의 냉각이력 변화도
도 5 는 본발명재와 비교재의 폭방향 인장강도 측정결과 비교도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 ...... 선재압연기 2 ...... 수냉장치
3 ...... 권취기 4 ...... 열간선재
5 ...... 상부 에지송풍냉각장치 6 ...... 에어슬릿
7 ...... 냉각컨베이어롤러 8 ...... 집적장치
9 ...... 하부 송풍냉각장치 10 ...... 에어덕트
11 ...... 댐퍼
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, C: 0.60∼0.80%, Si:0.01∼0.30%, Mn:0.30∼1.00%, P:0.02%이하, S:0.02%이하, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 빌렛(Billet)을 선재압연한 후 수냉장치에 의해 830∼880℃의 온도범위까지 냉각하여 권취하는 단계; 상기 귄취된 선재코일을 650℃까지 그 센터(center)부를 5~10℃/sec, 에지(edge)부를 20~30℃/sec의 냉각속도로 1단계 냉각제어하는 단계; 및 상기 냉각된 선재코일을 550℃까지 그 센터(center)부를 10~15℃/sec, 에지(edge)부를 15~20℃/sec의 냉각속도로 냉각제어한 후, 상온까지 공냉하는 단계;를 포함하는 폭방향 인장강도가 균일하고 신선가공성이 우수한 고탄소강선재의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
통상 빌렛(Billet)에서 선재를 제조하는 선재제조공정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 빌렛(Billet)이라함은 연속주조법에 의해 제조된 소재를 의미하며, 선재라함은 이러한 빌렛(Billet)을 주문자 용도특성에 맞게 특정칫수와 재질을 가지도록 선재압연과 냉각에 의해 제조된 제품을 의미한다.
빌렛(Billet)에서 선재를 제조하는 공정은 도 1에 나타난 바와 같이, 연속압연기(1)로 열간압연된 상태의 선재는 수냉장치(2)에 의해 냉각개시온도로 급속히 냉각된 후 권취기(3)에서 링(Ring)상으로 낙하되어 냉각 컨베이어에 의해 이송된다. 이때 이송되는 코일은 냉각 컨베이어상에서 센터(center)부는 1개 내지 2개의링(Ring)이 되나 에지(edge)부는 수개의 링(Ring)이 겹치게 되어 상대적으로 적치밀도가 높게 되고, 또한 이 겹침부에 있어 하부에서 송풍냉각시 센터(center)부 대비 냉각속도가 느려지고 따라서 코일 전체에 걸쳐 균일한 인장강도를 얻을 수 없다.
따라서 본 발명은 상기 권취기(3)에서 링(Ring)상으로 냉각 컨베이어에 낙하되어 이송될 때 링(Ring)의 센터(center)부 대비 에지(edge)부는 적치밀도가 높아 상대적으로 냉각속도가 느려져 인강강도 편차가 커지게 됨을 고려하여, 냉각초기구간에서 센터(center)부 대비 에지(edge)부 냉각속도를 증가하여 펄라이트변태 개시온도차이를 감소시키기 위해, 1단계로 650℃까지 센터(center)부를 5~10℃/sec, 에지(edge)부를 20~30℃/sec의 냉각속도로 냉각하여 변태개시전 온도차이를 20℃이내로 제어하고, 이후 양쪽부위간의 변태개시시간과 완료시간은 다르지만 변태진행구간에서는 동일한 온도에서 변태가 이루어질수 있도록, 2단계로 550℃까지 센터(center)부를 10~15℃/sec, 에지(edge)부를 15~20℃/sec로 냉각제어함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 강 조성성분을 설명한다.
탄소(C)는 강에 있어 강도와 인성을 지배하는 기본적인 원소로서, 본 발명에서는 그 함량을 0.60∼0.80%로 제한환다. 만일 0.80%를 초과하면 강도는 증가하나 연성은 저하되며, 또한 초석세멘타이트가 발생하게 되어 신선성이 나빠지게 된다. 그리고 0.60%미만이면 충분한 강도를 확보할 수 없음과 아울러, 초석페라이트 발생량이 많아져 인장강도와 연성이 떨어지므로 신선성이 나빠지게 된다.
본 발명에서 실리콘(Si) 함량은 0.01∼0.30%로 한정한다.
실리콘은 제강공정에서 탈산제로서도 유효한 원소이다. 고탄소강의 경우 실리콘은 주로 페라이트에 고용되기 때문에 공석 탄소함량을 갖는 경우에는 초석세멘타이트의 석출을 억제하고 페라이트를 고용강화시켜 강도를 증가시키므로 0.01% 이상을 함유하여야 한다. 그러나 0.30%를 초과하면 스케일과 지철계면에 FeO와 Fe2SiO4의 혼합층이 생성되어 결국 스케일의 밀착성이 증가하게 됨에 따라 스케일 박리성을 저하시키게 되고, 또한 탄소의 활량을 높여 탈탄을 촉진하게 되므로 균일한 기계적 성질을 확보할 수 없다.
망간(Mn)은 실리콘과 마찬가지로 제강공정에서 탈산제로서 사용되는데, 본 발명에서는 그 함량을 0.30∼1.00%로 한정한다. 만일 그 함량이 0.3%미만이면 강도가 떨어지고 퍼얼라이트 핵생성속도가 너무 빠르기 때문에 미세한 퍼얼라이트 조직을 얻기가 어렵다. 그리고 1.00%를 초과하면 편석부에 국부적으로 경한조직인 마르텐사이트가 생성되어 신선성이 나빠지게 되고, 아룰러 퍼얼라이트 변태를 지연시키기 때문에 냉각대에서 변태가 완전히 끝나지 않게 된다.
인(P)은 강도를 높이는 작용이 있지만 결정입계에 편석되기 쉬워 신선가공시단선발생 가능성을 높이므로 그 함량을 0.02% 이하로 한정한다.
황(S)은 황은 철과 결합하여 철유화물을 형성함에 따라 열간압연시 취성에 의한 균열을 발생하기 쉬우므로 0.02%이하로 한정한다.
이하, 상술한 조성의 강재를 이용하여 폭방향 인장강도가 균일한 선재를 제조하는 공정을 설명한다.
본 발명에서는 먼저 상기와 같이 조성된 빌렛을 도 1에 나타난 바와 같이, 선재압연기(1)에서 선재압연한 후 수냉장치(2)에 의해 830∼880℃의 온도범위까지 냉각하며, 이어, 권취기(3)에서 권취한다.
본 발명에서 이와 같이, 열간압연후 냉각개시온도를 830∼880℃로 한정하는 이유는 다음과 같다. 즉, 그 온도가 830℃미만이면 고온의 최종마무리 압연온도에서 상당히 급냉되어야 하므로 수냉장치의 부담이 커지게 되고 선재가 국부적으로 과냉되어 마르텐사이트 등의 경한 조직이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 권취기에서 선재를 링(Ring)상으로 감을 때 권취기에 부하가 커져 설비사고의 위험이 있는 반며에, 880℃를 초과하면 고온에서 유지되는 시간이 길어짐에 따라 스케일이 두꺼워져 철손실이 심하므로 제조비용이 상승하게 되기 때문이다. 한편, 도 1에서 미설명부호 4는 열간선재, 5는 상부 에지송풍냉각장치, 6은 에어슬릿, 7 은 냉각컨베이어롤러, 8은 집적장치, 9는 하부 송풍냉각장치, 10은 에어덕트, 그리고 11은 댐퍼를 나타낸다.
다음으로, 본 발명에서는 이러한 귄취된 선재코일을 650℃까지 그 센터(center)부를 5~10℃/sec, 에지(edge)부를 20~30℃/sec의 냉각속도로 1단계 제어냉각시킨다.
먼저, 1 단계의 냉각종료온도를 650℃로 한정하는 이유에 대해서 설명하면, 탄소함량 0.60∼0.80%의 고탄소강의 경우 송풍냉각방식에서 펄라이트변태가 아직 개시되지 않는 온도이며, 650℃를 초과하는 온도에서 종료하면 변태개시까지의 온도 강하를 위한 부담이 커져 센터(center)부와 에지(edge)부의 냉각속도를 적절하게 제어하기 어렵고, 650℃미만의 온도에서 종료하면 이미 변태개시를 시작할 가능성이 높아 냉각속도가 높은 에지(edge)부가 오히려 과냉될 우려가 있기 때문에 1 단계 종료온도를 650℃로 한정한다.
또한 이때 선재 에지(edge)부의 냉각속도를 20~30℃/sec로 한정하는 이유에 대해서 설명하면, 30℃/sec를 초과하는 냉각속도는 실제 통상의 송풍냉각방식에서는 얻어지기 어려우며, 20℃/sec미만으로 냉각될 경우에는 펄라이트변태 개시온도가 높아지고 변태시간이 지연되어 센터(center)부와 동일한 펄라이트 변태가 이루어지지 못할 가능성이 높기 때문이다.
그리고 센터(center)부의 냉각속도를 5~10℃/sec로 한정하는 이유에 대해서 설명하면, 10℃/sec를 초과하는 냉각속도에서는 에지(edge)부 대비 급속히 냉각이 이루어져 펄라이트변태 개시온도가 낮아지게 되어 에지(edge)부와 동일한 펄라이트 변태가 이루어지지 못하게 되며, 5℃/sec미만의 냉각속도에서는 고온에서 머무르는 시간이 길어져 스케일이 두꺼워지게 되어 철손실이 증가하며, 결국 제조비용이 증가하기 때문이다.
그리고 본 발명에서는 상기 1차 냉각된 선재코일을 550℃까지 그 센터(center)부를 10~15℃/sec, 에지(edge)부를 15~20℃/sec의 냉각속도로 2단 냉각제어한 후, 상온까지 공냉시킨다.
먼저, 냉각종료온도를 550℃로 한정하는 이유에 대해서 설명하면, 탄소함량 0.60∼0.80%의 고탄소강의 경우 송풍냉각방식에서 펄라이트변태가 대부분 완료되는 온도이며, 550℃보다 높은 온도에서 종료하면 펄라이트변태가 완료되지 못해 오히려 편차를 유발할 가능성이 높으며, 550℃미만의 온도까지 냉각을 하면 변태가 이미 완료되어 최종제품의 재질에는 큰 영향이 없지만, 게속 송풍냉각을 함으로써 에너지가 소비되기 때문에 제조비용이 상승하는 문제가 있기 때문이다.
또한 이때 선재 에지(edge)부의 냉각속도를 15~20℃/sec로 한정하는 이유에 대해서 설명하면, 20℃/sec를 초과하는 냉각속도는 1 단계에서 충분하게 냉각된 부위가 너무 높은 냉각속도로 계속 냉각될 경우 오히려 센터(center)부 대비 과냉되기 때문이며, 15℃/sec미만의 냉각속도로 냉각될 경우에는 펄라이트변태 완료시간이 지연되어 센터(center)부와 동일한 펄라이트 변태가 이루어지지 못할 가능성이 높기 때문이다.
또한 센터(center)부의 냉각속도를 10~15℃/sec로 한정하는 이유에 대해서 설명하면, 15℃/sec를 초과하는 냉각속도에서는 에지(edge)부대비 급속히 냉각이 이루어져 펄라이트변태 완료온도가 낮아지게 되어 에지(edge)부와 동일한 펄라이트변태가 이루어지지 못하게 되며, 10℃/sec미만으로 냉각할 경우는 570℃부근에서 유지시간이 길어져 스케일박리성이 나쁜 마그네타이트심(Magnetite Seam)이라는 스케일층을 형성하게 되므로 박리성을 향상시키기 위해서는 이 온도구간을 빨리 통과하는 것이 효과적이기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.
(실시예)
도 1 에 도시된 선재제조설비에서 표 1의 화학성분을 가진 연속주조한 빌렛(Billet)을 이용하여 직경 5.5mm의 선재로 각각 열간압연하였다. 이후, 수냉장치에서 표 1과 같이 냉각개시온도를 달리하여 수냉한 뒤 권취기에 의해 링(ring)상으로 냉각컨베이어에 낙하시켰다.
그리고 1차 냉각구간에서는 하부의 송풍냉각장치와 상부의 에지송풍냉각장치에 의해 폭방향 냉각속도를 표 2과 같이 달리 제어하였으며, 2차 냉각구간에서는 하부의 송풍냉각장치와 댐퍼를 사용하여 선재 센터(center)부와 에지(edge)부로 송풍량을 조절하여 표 2과 같이 냉각속도를 달리 제어하였다. 이때, 펄라이트 변태개시전 온도차이( 에지부온도 -센터부온도)를 측정하여 그 결과를 또한 표 2에 나타내었으며, 각 부위의 온도 측정에는 파이로메타(Pyrometer)를 이용하였다.
이렇게 제조된 선재들의 인장강도와 라멜라 간격을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었으며, 인장강도는 링(ring)을 원주방향으로 8등분한 후 인장시험기를 이용하여 측정하였고, 라멜라간격은 주사전자현미경을 이용하여 측정하였다.
| 구 분 | C | Si | Mn | P | S | 잔 부 |
| SWRH67A | 0.67 | 0.17 | 0.52 | 0.016 | 0.010 | 철 및 불가피한 불순물 |
| 구 분 | 냉각개시온도(℃) | 650℃까지냉각속도(℃/sec) | 550℃까지냉각속도(℃/sec) | 펄라이트변태개시전온도차이(℃) | 인장강도(㎏/㎟) | 라멜라간격(㎛) | |||||
| 센터 | 에지 | 센터 | 에지 | 평균 | 편차 | 평균 | 편차 | ||||
| 발명재 | 1 | 835 | 5.3 | 22.9 | 10.9 | 15.2 | 13 | 101.9 | 0.91 | 0.41 | 0.024 |
| 2 | 848 | 6.8 | 25.4 | 12.6 | 17.3 | 19 | 102.1 | 0.96 | 0.39 | 0.027 | |
| 3 | 863 | 7.5 | 28.7 | 14.7 | 16.7 | 17 | 101.9 | 0.94 | 0.42 | 0.024 | |
| 4 | 869 | 9.6 | 27.3 | 14.9 | 18.6 | 9 | 101.7 | 0.83 | 0.44 | 0.021 | |
| 5 | 871 | 9.1 | 29.2 | 14.3 | 19.1 | 12 | 101.8 | 0.89 | 0.40 | 0.029 | |
| 비교재 | 6 | 801 | 21.5 | 12.2 | 11.3 | 11.5 | 59 | 102.2 | 1.29 | 0.41 | 0.034 |
| 7 | 819 | 22.1 | 14.9 | 12.1 | 13.1 | 53 | 102.4 | 1.26 | 0.40 | 0.032 | |
| 8 | 826 | 23.3 | 13.6 | 10.9 | 11.9 | 64 | 102.9 | 1.31 | 0.44 | 0.039 | |
| 9 | 798 | 22.0 | 12.3 | 11.6 | 12.4 | 61 | 103.1 | 1.30 | 0.45 | 0.038 | |
| 10 | 806 | 25.6 | 14.1 | 12.7 | 12.1 | 66 | 102.6 | 1.33 | 0.43 | 0.035 |
표 2에 나타난 바와 같이, 선재 에지(edge)부의 냉각속도가 적절하게 제어된 본 발명재(1~5)는 그렇지 못한 비교재(6~10)에 비해, 펄라이트변태 개시온도차이가상당히 감소하였으며, 또한 인장강도 편차는 1.0㎏/㎟미만으로 상당히 개선되었고 라멜라간격 편차도 상당히 개선됨을 알 수 있다.
한편, 도 4 는 본발명재와 비교재의 냉각이력 변화도를 나타내는 그래프로서, 본 발명재가 선재 에지부와 센터부와의 온도편차가 비교재에 비해 줄어듬을 알 수 있다.
또한 도 5 는 발명재와 비교재의 공냉대에서 발생하는 폭방향 인장강도 분표를 나타낸 것으로, 비교재의 경우 적치밀도가 높은 에지(edge)부의 인장강도가 센터(center)부보다 낮아 편차가 높으지만, 발명재는 폭방향으로 균일하게 분포함으로써 편차가 낮아짐을 알 수있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 선재의 에지부와 센터부와의 온도편차가 저감되도록 그 냉각패턴을 제어함으로써, 폭방향 인장강도가 균일하고 신선 가공성이 우수한 고탄소강 선재의 제조에 유용하게 이용될 수 있다.
Claims (1)
- 중량%로, C: 0.60∼0.80%, Si:0.01∼0.30%, Mn:0.30∼1.00%, P:0.02%이하, S:0.02%이하, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 빌렛(Billet)을 선재압연한 후 수냉장치에 의해 830∼880℃의 온도범위까지 냉각하여 권취하는 단계;상기 귄취된 선재코일을 650℃까지 그 센터(center)부를 5~10℃/sec, 에지(edge)부를 20~30℃/sec의 냉각속도로 1단계 냉각제어하는 단계; 및상기 냉각된 선재코일을 550℃까지 그 센터(center)부를 10~15℃/sec, 에지(edge)부를 15~20℃/sec의 냉각속도로 냉각제어한 후, 상온까지 공냉하는 단계;를 포함하는 폭방향 인장강도가 균일하고 신선가공성이 우수한 고탄소강선재의 제조방법
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101580130B1 (ko) | 2014-07-04 | 2015-12-28 | 한국과학기술연구원 | 리튬-황 전지용 전이금속 산화물-유황 복합소재 양극 활물질 및 이의 제조방법 |
| WO2016093493A1 (ko) * | 2014-12-09 | 2016-06-16 | 주식회사 포스코 | Ahss 열연코일의 열처리 방법, 이를 이용한 냉간 압연방법 및 열처리장치 |
| CN105934288A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-09-07 | Posco公司 | Ahss热轧卷板的热处理方法、利用其的冷轧方法及热处理装置 |
| JP2017512651A (ja) * | 2014-12-09 | 2017-05-25 | ポスコＰｏｓｃｏ | Ａｈｓｓ熱延コイルの熱処理方法、これを利用した冷間圧延方法および熱処理装置 |
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