KR20080058294A

KR20080058294A - 연성이 우수한 고강도 강선 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20080058294A
Application number: KR1020077030676A
Authority: KR
Inventors: 신고 야마사끼; 세이끼 니시다; 마끼오 기꾸찌
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-06-25
Also published as: BRPI0702884B1; JP5233281B2; EP2083094A4; ES2734903T3; CN101331244A; WO2008044356A1; US8168011B2; KR100940379B1; JPWO2008044356A1; CN101331244B; EP2083094B1; US20100212786A1; EP2083094A1; BRPI0702884A2

Abstract

본 발명은, 신선 가공성이 우수한 선재를 얻어 그것을 소재로 하는 강선을 높은 생산성 하에 수율 좋게 염가로 제공하는 것으로, 성분이 특정된 경강선재를, 특정 온도 영역으로 가열함으로써 재오스테나이트화 후 패턴팅 처리함으로써, 펄라이트 조직의 면적률이 97 ％ 이상, 잔량부가 베이나이트, 의사 펄라이트, 초석 페라이트로 이루어지는 비펄라이트 조직이며, 또한 파단 교축치(RA)가 다음식 (1), (2), (3)을 만족하는, 연성이 우수한 고탄소 강선을 얻는다.

RA ≥ RAmin ‥(1)

단, RAmin = a - b × 펄라이트 블록 입경(㎛)

a = -0.0001187 × TS(MPa)² + 0.31814 × TS(MPa) - 151.32 ‥(2)

b = 0.0007445 × TS(MPa) - 0.3753 ‥(3)

베이나이트, 의사 펄라이트, 초석 페라이트, 오스테나이트

Description

연성이 우수한 고강도 강선 및 그 제조 방법{HIGH STRENGTH STEEL WIRE WITH EXCELLENT DUCTILITY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은, 강선재, 강선 및 그것들의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 예를 들어 자동차의 래디얼 타이어나, 각종 산업용 벨트나 호스의 보강재로서 이용되는 스틸 코드, 또는 소잉 와이어 등의 용도에 적합한 압연 선재와 그 제조 방법, 및 상기한 압연 선재를 소재로 하는 강선에 관한 것이다.

자동차의 래디얼 타이어나, 각종 벨트, 호스의 보강재로서 이용되는 스틸 코드용 강선, 혹은 소잉 와이어용 강선은, 일반적으로 열간 압연 후 조정 냉각한 선 직경이 5 내지 6 ㎜인 강선재를, 1차 신선 가공하여 직경을 3 내지 4 ㎜로 하고, 계속해서 패턴팅 처리를 행하고, 다시 2차 신선 가공하여 1 내지 2 ㎜의 직경으로 한다. 이 후, 최종 패턴팅 처리를 행하고, 계속해서 브라스 도금을 실시하고, 다시 최종 습식 신선 가공을 실시하여 직경 0.15 내지 0.40 ㎜로 한다. 이와 같이 하여 얻어진 극세 강선을, 다시 꼬임 가공으로 복수개 서로 꼬아 꼬임 강선으로 함으로써 스틸 코드가 제조된다.

일반적으로, 선재를 강선으로 가공할 때나 강선을 꼬임 가공할 때에 단선이 발생하면, 생산성과 수율이 크게 저하되어 버린다. 따라서, 상기 기술 분야에 속 하는 선재나 강선은, 신선 가공시나 꼬임 가공시에 단선되지 않는 것이 강하게 요구된다. 신선 가공 중에도 최종 습식 신선 가공의 경우에는, 피처리 강선의 선 직경이 매우 가늘기 때문에 특히 단선이 발생하기 쉽다.

또한, 최근, 다양한 목적에서 스틸 코드 등을 경량화하는 작업이 높아져 왔다. 이로 인해, 상기한 각종 제품에 대해 고강도가 요구되게 되고, C 함유량이 0.7 질량％ 미만의 탄소 강선재 등에서는 원하는 고강도를 얻을 수 없게 되어, 0.75 질량％ 이상의 C 함유량의 강선을 이용하는 일이 많아지고 있다. 그러나, C 함유량을 높이면 신선 가공성이 저하되므로, 단선 빈도가 높아진다. 이로 인해, C 함유량이 높아 강선에 높은 강도를 확보시킬 수 있고, 게다가 신선 가공성도 우수한 선재에 대한 요구가 매우 커지고 있다.

상기한 최근 산업계로부터의 요망에 대해, 편석이나 마이크로 조직을 제어하거나, 특정 원소를 함유시킴으로써 고탄소 선재의 신선 가공성을 높이는 기술이 제안되고 있다.

예를 들어 일본 특허 제2609387호 공보에는, 특정 화학 조성을 갖는 강재로 이루어지고, 초석 시멘타이트의 함유 평균 면적률을 규정한「고강도 고인성 극세 강선용 선재, 고강도 고인성 극세 강선, 및 그 극세 강선을 이용한 꼬임 제품, 및 그 극세 강선의 제조 방법」이 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌에서 제안된 선재는, 고가의 원소인 Ni 및 Co 중 1종 이상을 필수적인 성분으로서 함유하므로 제조 비용이 커진다.

한편, 패턴팅 선재의 교축치는 오스테나이트 입경에 의존하고, 오스테나이트 입경을 미세화함으로써 교축치가 향상되므로, Nb, Ti, B 등의 탄화물이나 질화물을 피닝 입자로서 이용함으로써 오스테나이트 입경을 미세화하는 시도도 이루어지고 있다. 일본 특허 제2609387호 공보에는, 성분 원소로서 Nb : 0.01 내지 0.1 중량％, Zr : 0.05 내지 0.1 중량％, Mo : 0.02 내지 0.5 중량％로 이루어지는 군으로부터 1종 이상을 함유시켜 극세 강선의 인성 및 연성을 한층 높이는 기술이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제2001-131697호 공보에도, NbC에 의한 오스테나이트 입경의 미세화가 제안되어 있다. 그러나 이들 첨가 원소는 고가이므로 비용 증가를 초래하는 것, Nb는 조대한 탄화물, 질화물을, Ti는 조대한 산화물을 형성하므로 가는 선 직경, 예를 들어 직경 0.40 ㎜ 이하의 선 직경까지 신선하면 단선되는 경우가 있었다. 또한, 본 발명자들에 의한 검증에 따르면, BN의 피닝에서는, 교축치에 영향을 미칠수록 오스테나이트 입경을 미세화하는 것은 어렵다.

또한, 일본 특허 공개 제2000-309849호 공보, 일본 특허 공개 소56-44747호 공보, 일본 특허 공개 평01-316420호 공보와 같이, Ti, B에 의해 고용 N을 고정함으로써 고탄소 선재의 신선 가공성을 높이는 기술도 제안되어 있다. 그러나, 최근 보고에 따르면, 신선 중에 선재 중의 시멘타이트가 분해되어 고용 C양이 높아지기 때문에, 신선 전의 고용 N을 고정해도 신선 가공성을 높이는 것은 곤란하다고 생각된다.

또한, 일본 특허 공개 제2000-355736호 공보, 일본 특허 공개 제2004-137597호 공보에서는, 고용 B에 의해 페라이트 석출을 억제하는 기술도 제안되어 있지만, 한편으로 고용 B에 의해 석출이 촉진되는 조대한 시멘타이트, Fe₂₃(CB)₆에의 배려가 이루어져 있지 않아 단선의 가능성이 높다.

본 발명은, 상기 현상에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 스틸 코드나 소잉 와이어 등의 용도에 적합한 신선 가공성 등의 냉간 가공성이 우수한 선재를 얻는 동시에, 상기한 선재를 소재로 하는 강선을 높은 생산성 하에 수율 좋게 염가로 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 관한 제조 방법의 구성은, 하기 (1) 내지 (3)에 나타내는 강선재, (4)에 나타내는 강선재의 제조 방법, 및 (5)에 나타내는 고강도 강선에 있다.

(1) 패턴팅 후의 펄라이트 조직의 면적률이 97 ％ 이상, 잔량부가 베이나이트, 의사 펄라이트, 초석 페라이트로 이루어지는 비펄라이트 조직이며, 파단 교축치(RA)가 다음식 (1), (2), (3), 인장 강도(TS)가 식 (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 강선재.

RA ≥ RAmin ‥(1)

단, RAmin = a - b × 펄라이트 블록 입경(㎛)

a = -0.0001187 × TS(MPa)² + 0.31814 × TS(MPa) - 151.32 ‥(2)

b = 0.0007445 × TS(MPa) - 0.3753 ‥(3)

TS ≥ 1000 × C(％) - 10 × 선 직경(㎜) + 320 MPa ‥(4)

(2) 질량％로, C : 0.70 내지 1.10 ％, Si : 0.1 내지 1.5 ％, Mn : 0.1 내지 1.0 ％, Al : 0.01 ％ 이하, Ti : 0.01 ％ 이하, N : 10 내지 60 질량ppm, B : (0.77 × N(ppm) - 17.4) 질량ppm 혹은 3 질량ppm 중 높은 양 이상, 52 질량ppm 이하를 함유하고, 잔량부는 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 강선재.

(3) Cr : 0.03 내지 0.5 ％, Ni : 0.5 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), Co : 0.5 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), V : 0.03 내지 0.5 ％, Cu : 0.2 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), Mo : 0.2 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), W : 0.2 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), Nb : 0.1 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 (2)에 기재된 강선재.

(4) (2) 내지 (3)에 기재된 화학 조성을 갖는 강선재를, 다음에 나타내는 온도 Tmin 내지 1100 ℃로 가열하고, 500 내지 650 ℃에서의 분위기 중에서, 800 내지 650 ℃의 냉각 속도가 50 ℃/s 이상인 패턴팅 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 강선재의 제조 방법.

B(ppm) - 0.77 × N(ppm) ＞ 0.0의 경우에는 가열 최저 온도(Tmin)는 850 ℃,

B(ppm) - 0.77 × N(ppm) ≤ 0.0의 경우에는 가열 최저 온도(Tmin)는,

Tmin = 1000 + 1450/(B(ppm) - 0.77 × N(ppm) - 10)

(5) (1)에 기재된 강선재를 냉간 신선함으로써 제조하는, 인장 강도가 2800 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고강도 강선.

도1은 비펄라이트 면적률과 교축치의 관계를 나타내는 도면.

도2는 펄라이트 블록 입경과 교축치의 관계를 나타내는 도면.

도3은 식 (1)에서 나타내는 교축치의 하한치(RAmin)와, 실제 교축치의 관계를 나타내는 도면.

본 발명자들은, 선재의 화학 조성과 기계적 성질이 신선 가공성에 미치는 영향에 대해 조사ㆍ연구를 거듭하여, 그 결과, 하기의 지견을 얻었다.

(a) 인장 강도를 높이기 위해서는, C, Si, Mn, Cr 등의 합금 원소의 함유량을 늘리면 되지만, 이들 합금 원소의 함유량의 증가는 신선 가공성의 저하, 즉 신선 가공시의 한계 가공도의 저하를 초래하므로, 단선되는 빈도가 증가한다.

(b) 신선 가공성은 신선 가공 전, 즉 열처리 후의 인장 강도와 파단 교축치로부터 추정할 수 있다. 특히, 최종 열처리 후의 신선 가공성은 최종 열처리 후의 인장 강도 및 교축치와 좋은 관계를 나타내고, 교축치가 인장 강도에 따른 어느 일정치 이상인 경우에 매우 양호한 신선 가공성을 얻을 수 있다.

(c) B는 N과 화합물을 형성하고, 고용 B양은 토탈 B양, N양 및 펄라이트 변태 전의 가열 온도에 의해 결정된다. 고용 B는 오스테나이트 입계에 편석하고, 패턴팅 처리시에 오스테나이트 온도로부터의 냉각 중에, 오스테나이트 입계로부터 발생하는 베이나이트, 페라이트, 의사 펄라이트 등의 마이크로 조직이 성기고 저강도 인 조직, 특히 베이나이트의 발생을 억제한다. 이들 비펄라이트 조직 중, 신선성에 가장 악영향을 미치는 조직은 베이나이트이다. 비펄라이트 조직 중, 베이나이트가 차지하는 비율은 60 ％ 이상이다. 고용 B가 적으면 상기 효과는 작고, 과잉이면 펄라이트 변태에 앞서, 조대한 Fe₂₃(CB)₆이 석출되어 신선 가공성이 저하된다. 본 발명은 상기한 지견을 기초로 하여 완성된 것이다.

이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세하게 설명한다.

선재의 조직 및 기계적 성질 :

패턴팅 선재의 교축치는, 오스테나이트 입경에 대략 비례하는 펄라이트 블록 입경을 10 ㎛ 이하로 미세화하면 개선되는 것, TiN, AlN이나 NbC 등의 석출물이 오스테나이트 입자의 미세화에 기여하는 것이 알려져 있다. 그러나 스틸 코드용 선재에 있어서는, Ti나 Al의 첨가는 단선의 원인이 되는 조대한 산화물을 형성하므로 곤란하다. Nb에 대해서도 조대한 NbC의 생성이 우려되기 때문에, 그 이용은 곤란하다. 이들 석출물을 이용하지 않고 펄라이트 블록 입자를 미세화하기 위해서는, 오스테나이트 가열 온도를 저하시고, 가열 시간을 단축할 필요가 있다. 그러나, 이와 같은 방법에 의해 오스테나이트 입경을 안정시켜 미세하게 컨트롤하는 것은 매우 어려워, 실조업에 있어서는 곤란하였다. 이에 대해, 본 발명에서는, 패턴팅 후의 선재 중의, 페라이트, 의사 펄라이트, 베이나이트로 이루어지는 비펄라이트 조직을 3 ％ 이하로 억제함으로써, 블록 입경의 대폭적인 미세화를 필요로 하지 않고 선재의 교축치를 높인 것에 특징이 있다.

발명자들의 검토에 따르면, 종래 이용되어 온 선재용 강의 파단 교축치(RA)는 TS 및 펄라이트 블록 입경과 상관이 있어, 다음의 관계에 있는 것이 판명되었다.

RA ≥ RAmin ‥(1)

RAmin = a - b × 펄라이트 블록 입경(㎛)

a = -0.0001187 × TS(MPa)² + 0.31814 × TS(MPa) - 151.32 ‥(2)

b = 0.0007445 × TS(MPa) - 0.3753 ‥(3)

또한, 인장 시험시에 균열의 발생 기점이 되는 것은 구γ 입계에 발생한 초석 페라이트 또는 베이나이트 혹은 의사 펄라이트 등의 규칙적인 라멜라 조직을 나타내지 않는 비펄라이트 조직인 것을 명확하게 하여, 이 비펄라이트 조직률을 3 ％ 이하로 억제할 수 있으면 파단 교축치를 비약적으로 개선할 수 있는 것, 비펄라이트 조직의 저감에는 B 첨가와, 패턴팅 처리 전의 가열 온도를 첨가 B양에 따라서 조정하는 것, 구체적으로는 다음식에 나타내는 가열 하한 온도 Tmin 내지 1100 ℃로 가열하고, 500 내지 650 ℃의 분위기 중에서, 800 내지 650 ℃의 냉각 속도가 50 ℃/s 이상인 패턴팅 처리를 행하는 것이 유효한 것을 발견하였다.

B(ppm) - 0.77 × N(ppm) ≤ 0.0의 경우에는, 가열 최저 온도(Tmin)는,

Tmin = 1000 + 1450/(B(ppm) - 0.77 × N(ppm) -10)

이에 의해, 식 (1)로 나타내는 이상의 교축치를 갖는 고강도 선재를 얻을 수 있다.

성분 조성:

C : C는, 선재의 강도를 높이는 데 유효한 원소이며, 그 함유량이 0.70 ％ 미만인 경우에는 높은 강도를 안정되게 최종 제품에 부여시키는 것이 곤란한 동시에, 오스테나이트 입계에 초석 페라이트의 석출이 촉진되어, 균일한 펄라이트 조직을 얻는 것이 곤란해진다. 한편, C의 함유량이 지나치게 많으면 오스테나이트 입계에 네트 형상의 초석 시멘타이트가 생성되어 신선 가공시에 단선이 발생하기 쉬워질 뿐만 아니라, 최종 신선 후에 있어서의 극세 선재의 인성ㆍ연성을 현저하게 열화시킨다. 따라서, C의 함유량을 0.70 내지 1.10 질량％로 하였다.

Si : Si는 강도를 높이는 데 유효한 원소이다. 또한 탈산제로서 유용한 원소이며, Al을 함유하지 않는 강선재를 대상으로 할 때에도 필요한 원소이다. 0.1 질량％ 미만에서는 탈산 작용이 과소하다. 한편, Si양이 지나치게 많으면 과공석 강에 있어서도 초석 페라이트의 석출을 촉진하는 동시에, 신선 가공에서의 한계 가공도를 저하한다. 또한 메커니컬 디스케일링(이하, MD라 약기함)에 의한 신선 공정이 곤란해진다. 따라서, Si의 함유량을 0.1 내지 1.5 질량％로 하였다.

Mn : Mn도 Si와 마찬가지로, 탈산제로서 유용한 원소이다. 또한, 켄칭(quenching)성을 향상시키고, 선재의 강도를 높이는 데도 유효하다. 또한 Mn은, 강 중의 S를 MnS로서 고정하여 열간 취성을 방지하는 작용을 갖는다. 그 함유량이 0.1 질량％ 미만에서는 상기한 효과를 얻기 어렵다. 한편, Mn은 편석하기 쉬운 원 소이며, 1.0 질량％를 초과하면 특히 선재의 중심부에 편석하고, 그 편석부에는 마르텐사이트나 베이나이트가 생성되므로, 신선 가공성이 저하된다. 따라서, Mn의 함유량을 0.1 내지 1.0 질량％로 하였다.

Al : 0.01 ％ 이하 : Al의 함유량은, 경질 비변형의 알루미나계 비금속 개재물이 생성되어 강선의 연성 열화와 신선성 열화를 초래하지 않도록 0 ％를 포함하는 0.01 ％ 이하로 규정하였다.

Ti : 0.01 ％ 이하 : Ti의 함유량은, 경질 비변형의 산화물이 생성되어 강선의 연성 열화와 신선성 열화를 초래하지 않도록 0 ％를 포함하는 0.01 ％ 이하로 규정하였다.

N : 10 내지 60 ppm : N은, 강 중에서 B와 질화물을 생성하고, 가열시에 있어서의 오스테나이트 입도의 조대화를 방지하는 작용이 있고, 그 효과는 10 ppm 이상 함유시킴으로써 유효하게 발휘된다. 그러나, 함유량이 지나치게 많아지면, 질화물량이 지나치게 증대하여, 오스테나이트 중의 고용 B양을 저하시킨다. 또한 고용 N이 신선 중의 시효를 촉진시킬 우려가 생기므로, 상한을 60 ppm으로 하였다.

B : 3 ppm 내지, 또는 (0.77 × N(ppm) - 17.4) 내지 50 ppm : B는 고용 상태에서 오스테나이트 중에 존재하는 경우, 입계에 농화되어 페라이트, 의사 펄라이트, 베이나이트 등의 비펄라이트 석출의 생성을 억제한다. 한편, B를 지나치게 첨가하면 오스테나이트 중에 있어서 조대한 Fe₂₃(CB)₆ 탄화물의 석출을 촉진시켜 신선성에 악영향을 미친다. 따라서 B의 함유량의 하한치를 3 또는 (0.77 × N(ppm) - 17.4) 중 큰 값, 상한치를 50 질량ppm으로 하였다.

또, 불순물인 P와 S는 특별히 규정하지 않지만, 종래의 극세 강선과 마찬가지로 연성을 확보하는 관점에서, 각각 0.02 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 이용되는 강선재는 상기 원소를 기본 성분으로 하는 것이지만, 또한 강도, 인성, 연성 등의 기계적 특성의 향상을 목적으로 하여, 이하와 같은 선택적 허용 첨가 원소를 1종 또는 2종 이상, 적극적으로 함유해도 좋다.

Cr : 0.03 내지 0.5 ％, Ni : 0.5 ％ 이하, Co : 0.5 ％ 이하, V : 0.03 내지 0.5 ％, Cu : 0.2 ％ 이하, Mo : 0.2 ％ 이하, W : 0.2 ％ 이하, Nb : 0.1 ％ 이하(Ni, Co, Cu, Mo, W, Nb에 대해서는 모두 0 ％를 포함하지 않음). 이하, 각 원소에 대해 설명한다.

Cr : 0.03 내지 0.5 ％ Cr은 펄라이트의 라멜라 간격을 미세화하고, 선재의 강도나 신선 가공성 등을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.03 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, Cr양이 지나치게 많으면 변태 종료 시간이 길어지고, 열간 압연 선재 중에 마르텐사이트나 베이나이트 등의 과냉 조직이 생길 우려가 있는 외에, 기계적으로 스케일링성도 나빠지므로, 그 상한을 0.5 ％로 하였다.

Ni : 0.5 ％ 이하 Ni는 선재의 강도 상승에는 그다지 기여하지 않지만, 신선재의 인성을 높이는 원소이다. 이와 같은, 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.1 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, Ni를 과잉으로 첨가하면 변태 종료 시간이 길어지므로, 상한치를 0.5 ％로 하였다.

Co : 1 ％ 이하 Co는, 압연재에 있어서의 초석 시멘타이트의 석출을 억제하는 데 유효한 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.1 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, Co를 과잉으로 첨가해도 그 효과는 포화되어 경제적으로 낭비이므로, 그 상한치를 0.5 ％로 하였다.

V : 0.03 내지 0.5 ％ V는 페라이트 중에 미세한 탄질화물을 형성함으로써, 가열시의 오스테나이트 입자의 조대화를 방지하고, 연성을 향상시키는 동시에, 압연 후의 강도 상승에도 기여한다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.03 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 그러나, 과잉으로 첨가하면, 탄질화물의 형성량이 지나치게 많아지는 동시에, 탄질화물의 입경도 커지므로 상한을 0.5 ％로 하였다.

Cu : 0.2 ％ 이하 Cu는 극세 강선의 내식성을 높이는 효과가 있다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.1 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 그러나 과잉으로 첨가하면, S와 반응하여 입계 중에 CuS를 편석하기 때문에, 선재 제조 과정에서 강괴나 선재 등에 손상을 발생시킨다. 이와 같은 악영향을 방지하기 위해, 그 상한을 0.2 ％로 하였다.

Mo : Mo는 극세 강선의 내식성을 높이는 효과가 있다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.1 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, Mo를 과잉으로 첨가하면 변태 종료 시간이 길어지므로, 상한치를 0.2 ％로 하였다.

W : W는 극세 강선의 내식성을 높이는 효과가 있다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.1 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, W를 과잉으로 첨가하면 변태 종료 시간이 길어지므로, 상한치를 0.2 ％로 하였다.

Nb : Nb는 극세 강선의 내식성을 높이는 효과가 있다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.05 ％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, Nb를 과잉으로 첨가하면 변태 종료 시간이 길어지므로, 상한치를 0.1 ％로 하였다.

신선 조건 :

청구항 1에 기재된 강선재에 냉간 신선을 실시함으로써, 인장 강도가 2800 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고강도 강선을 얻을 수 있다. 냉간 신선의 진(眞)변형은 3 이상, 바람직하게는 3.5 이상이다.

다음에 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

표1에 나타내는 화학 성분의 경강선재를 사용하고, 패턴팅과 신선에 의해 선 직경을 1.2 내지 1.6 ㎜로 조정한 후, 연로(鉛爐)(이하 LP라 함) 혹은 유동상(流動床)(이하 FBP라 함)에 의해 패턴팅 처리를 실시하였다.

비펄라이트 체적률의 측정을 위해, 압연 선재의 L 단면을 수지 매립 후, 알루미나 연마하고, 포화 피크럴에 의해 부식시켜 SEM 관찰을 실시하였다. SEM의 관찰 영역은 표층, 1/4D, 1/2D(D는 선 직경)부로서, 각 영역에서 배율 3000으로 50 × 40 ㎛의 면적의 사진을 임의로 10매 촬영하고, 시멘타이트가 입상으로 분산된 의사 펄라이트부, 판 형상 시멘타이트가 주위보다 3배 이상의 성긴 라멜라 간격으 로 분산되어 있는 베이나이트부, 오스테나이트를 따라 석출한 초석 페라이트부의 면적률을, 화상 해석에 의해 측정한 값을 비펄라이트 체적률로 하였다.

패턴팅 선재의 펄라이트 블록 입경은, 선재의 L 단면을 수지에 매립 후 절단 연마하고, EBSP 해석에 의해 방위차 9°의 계면으로 둘러싸인 영역을 하나의 블록 입자로서 해석하여 그 평균 체적으로부터 구한 평균 입경으로 하였다.

상기 패턴팅 선재의 스케일을 산 세척으로 제거한 후, 본더라이징 처리에 의해 인산 아연 피막을 부여하고, 어프로치 각 10도의 다이스를 사용하여 1패스당 감면율 16 내지 20 ％의 연속 신선을 행하여 직경 0.18 내지 0.30 ㎜의 고강도 신선재를 얻었다.

[표1]

[표2]

표1은 평가재의 화학 조성, 표2는 시험 조건, 블록 입경 및 기계적 성질을 나타낸다.

표1, 표2에 있어서, 1 내지 15, A 내지 I는 본 발명 강, 16 내지 28은 비교 강이다. 식 (1)에서 나타내는 교축치의 최소값은 RAmin으로서 나타낸다. 또, RAmin이라 함은, RAmin = a - b × 펄라이트 블록 입경(㎛)의 식으로 나타낼 수 있는 것이다.

16 및 22는 패턴팅 전의 가열 온도가 낮기 때문에, 패턴팅 처리 전에 B의 질화물 및 탄화물이 석출되고, 고용 B양을 확보할 수 없었기 때문에 교축치가 낮았던 예이다. 17 및 23 내지 27은 B양이 낮거나 혹은 무첨가이므로, 교축치가 낮았던 예이다. 18은 B양이 과잉이고, 다량의 B 탄화물 및 초석 시멘타이트가 오스테나이트 입계에 석출되어 버려 교축치가 낮았던 예이다. 19는 Si양이 과잉이고, 초석 페라이트 석출을 억제할 수 없었던 예이다. 20은 C양이 과잉이고, 초석 시멘타이트 석출을 억제할 수 없었던 예이다. 21은 Mn양이 과잉이고, 마이크로 마르텐사이트의 생성을 억제할 수 없었던 예이다. 28은 패턴팅 처리시의 냉각 속도가 작고, 소정의 인장 강도를 만족할 수 없었던 예이다.

또, 실시예 중의 본 발명 강 A, B, C, D를 이용하여, φ0.2 ㎜의 스틸 코드용 강선을 시험 제작한 결과, TS가 각각 4053 MPa, 4197 MPa, 4394 MPa, 4550 MPa에서 디라미네이션을 발생시키지 않는 강선을 제작할 수 있었다. 한편, 비교 강의 23을 이용하여 같은 시험 제작을 행한 결과, TS는 4316 MPa에서 디라미네이션이 발생하였다.

도1에 본 발명 강과 비교 강의 비펄라이트 면적률과 교축치의 관계를 나타낸다. 비펄라이트 면적률이 3 ％ 이하인 본 발명 강은, 교축치가 높은 경향에 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 이미 서술한 바와 같이 교축치는 인장 강도에도 영향을 받으므로, 중복되는 데이터도 존재한다.

도2에 본 발명 강과 비교 강의 블록 입경과 교축치의 관계를 나타낸다. 본 발명 강은 교축치가 높은 경향에 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 이미 서술한 바와 같이 교축치는 인장 강도에도 영향을 받으므로, 중복되는 데이터도 존재한다.

도3은 식 (1)에 나타내는 교축치의 하한치(RAmin)와, 실제 교축치의 관계를 나타낸다. 개발 강의 교축치는 RAmin보다 높은 것을 알 수 있다.

도1 내지 도3에 있어서, ◆는 본 발명 강, □는 비교 강을 나타낸다.

본 발명은, 자동차의 래디얼 타이어나, 각종 산업용 벨트나 호스의 보강재로서 이용되는 스틸 코드, 또한 소잉 와이어 등의 용도에 적합한 압연 선재의 제조가 가능해진다.

Claims

패턴팅 후의 펄라이트 조직의 면적률이 97 ％ 이상, 잔량부가 베이나이트, 의사 펄라이트, 초석 페라이트로 이루어지는 비펄라이트 조직이며, 파단 교축치(RA)가 다음식 (1), (2), (3), 인장 강도(TS)가 식 (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 강선재.

RA ≥ RAmin ‥(1)

단, RAmin = a - b × 펄라이트 블록 입경(㎛)

a = -0.0001187 × TS(MPa)² + 0.31814 × TS(MPa) - 151.32 ‥(2)

b = 0.0007445 × TS(MPa) - 0.3753 ‥(3)

TS ≥ 1000 × C(％) - 10 × 선 직경(㎜) + 320 MPa ‥(4)
제1항에 있어서, 질량％로, C : 0.70 내지 1.10 ％, Si : 0.1 내지 1.5 ％, Mn : 0.1 내지 1.0 ％, Al : 0.01 ％ 이하, Ti : 0.01 ％ 이하, N : 10 내지 60 질량ppm, B : (0.77 × N(ppm) - 17.4) 질량ppm 혹은 3 질량ppm 중 높은 양 이상, 52 질량ppm 이하를 함유하고, 잔량부는 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강선재.
제2항에 있어서, Cr : 0.03 내지 0.5 ％, Ni : 0.5 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), Co : 0.5 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), V : 0.03 내지 0.5 ％, Cu : 0.2 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), Mo : 0.2 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), W : 0.2 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음), Nb : 0.1 ％ 이하(0 ％를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 강선재.
제2항 또는 제3항에 기재된 화학 조성을 갖는 선재를, 다음에 나타내는 온도 Tmin 내지 1100 ℃로 가열하고, 500 내지 650 ℃에서의 분위기 중에서, 800 내지 650 ℃의 냉각 속도가 50 ℃/s 이상인 패턴팅 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 강선재의 제조 방법.

B(ppm) - 0.77 × N(ppm) ＞ 0.0의 경우에는 가열 최저 온도(Tmin)는 850 ℃,

B(ppm) - 0.77 × N(ppm) ≤ 0.0의 경우에는 가열 최저 온도(Tmin)는,

Tmin = 1000 + 1450/(B(ppm) - 0.77 × N(ppm) - 10)
제1항에 기재된 강선재를 냉간 신선함으로써 제조하는, 인장 강도가 2800 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 연성이 우수한 고강도 강선.