KR20130087613A

KR20130087613A - 강선재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130087613A
Application number: KR1020137017580A
Authority: KR
Inventors: 미카코 다케다; 쇼헤이 나카쿠보; 가즈히코 기리하라; 마사유키 엔도
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-08-06
Also published as: CN103314125A; WO2012093715A1; JP4980471B1; JP2012144756A; KR20140076642A; CN103314125B; EP2662468A1; US20130272914A1; EP2662468A4

Abstract

본 발명의 강선재는, C: 0.05 내지 1.2％(질량％의 의미임. 이하, 화학 성분에 대하여 동일함), Si: 0.01 내지 0.5％, Mn: 0.1 내지 1.5％, P: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음), S: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음), N: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물인 강선재로, 두께 7.0㎛ 이하의 스케일을 갖고, 또한, 상기 스케일 중의 FeO 비율이 30 내지 80체적％이며, Fe₂SiO₄ 비율이 0.1 체적％ 미만이고, 열연 후의 냉각 중이나, 보관 및 반송 시에는 박리되지 않으며, MD 시에 용이하게 박리되는 스케일이 형성된다.

Description

강선재 및 그 제조 방법{STEEL WIRE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 강선재 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 열간 압연 후의 냉각 중이나 보관 및 반송 시에는 박리되지 않고, 메커니컬 디스케일링에 의해 용이하게 제거할 수 있는 얇은 스케일이 형성된 열간 압연 강선재(이하, 간단히 「선재」라고 칭함)과, 그 제조 방법에 관한 것이다.

열간 압연에 의해 제조된 선재의 표면에는, 통상, 스케일이 형성되어 있으며, 선재에 신선 등의 2차 가공을 실시하기 전에, 이 스케일을 제거할 필요가 있다. 이러한 2차 가공 전의 스케일 제거 방법으로서, 종래는 배치식의 산세법이 사용되고 있었으나, 최근은 공해 문제나 비용 저감의 관점에서, 메커니컬 디스케일링(이하, MD라고 칭함)법이 사용되고 있다. 그로 인해, 선재에는 MD성이 양호한 스케일이 형성되어 있을 것이 요구되고 있다.

MD성이 양호한 스케일이 형성된 선재의 제조 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 5를 들 수 있다. 특허문헌 1, 2에서는, FeO 비율이 높고, 또한, 두꺼운 스케일을 형성시킴으로써 MD 후의 선재에 잔류하는 스케일량을 저감시키고 있다. 특허문헌 3에서는, 계면 조도를 작게 함으로써, 스케일의 계면에 발생하는 균열의 전반을 촉진하여, 잔류 스케일량을 저감시키고 있다. 특허문헌 4, 5에서는, 스케일 중의 공공의 면적률을 제어하여 스케일의 박리성을 개선하고 있다.

그러나, 상기한 특허문헌 1 내지 5에서는 이하와 같은 문제점이 있다. 특허문헌 1, 2와 같이 스케일을 두껍게 형성시키는 방법에서는, 수율의 저하를 초래하는 동시에, 냉각 과정이나 보관 및 반송 시에 스케일이 박리되어 녹이 발생한다. 또한, 스케일이 두꺼우면, MD법에 의해 선재에 굽힘 변경을 가하고, 또한 선재 표면의 브러싱을 행해도, 스케일을 완전히 제거하는 것은 곤란하다. 즉, MD법은, 배치식의 산세법과는 달리, 스케일 전체를 균일하고 또한 안정적으로 제거하는 것이 곤란하며, 두꺼운 스케일이 형성된 선재에 MD를 행해도, 선재의 표면에 미세하게 부서진 스케일의 가루가 점재하는 경우가 있다. 이렇게 국부적으로 잔존하는 잔류 스케일이 많아지면, 신선 등의 2차 가공에 있어서, 윤활 불량에 의한 흠집이 발생하거나, 다이스 수명이 저하하는 등의 문제를 야기시킨다.

또한, 특허문헌 3 등의 계면 조도를 저감시키는 방법으로는, 계면 조도를 안정적으로 저감시키는 것이 곤란하고, 특허문헌 4, 5와 같이 스케일 중에 공공을 형성시키는 방법에 대해서도 안정적으로 공공을 형성시키는 것이 곤란하여, 이들 기술은 모두 스케일 잔존량을 안정되게 저감시키는 것이 어렵다.

또한 이들 특허문헌 1 내지 5에서는, 냉각 중에 발생하는 압축 응력에 의한 스케일 박리에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않으며, 냉각 중이나 보관 및 반송 시에 스케일이 박리됨으로써, MD 전에 선재에 녹이 발생한다는 문제가 있었다.

일본 특허 공개평4-293721호 공보 일본 특허 공개평11-172332호 공보 일본 특허 공개평8-295992호 공보 일본 특허 공개평10-324923호 공보 일본 특허 공개2006-28619호 공보

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 열연 후의 냉각 중이나, 보관 및 반송 시에는 박리되지 않고, MD 시에 용이하게 박리되는 스케일이 형성된 선재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성한 본 발명의 강선재는, C: 0.05 내지 1.2％(질량％의 의미임. 이하, 화학 성분에 대하여 동일함), Si: 0.01 내지 0.5％, Mn: 0.1 내지 1.5％, P: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음), S: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음), N: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물인 강선재이며, 두께 7.0㎛ 이하의 스케일을 갖고, 또한, 상기 스케일 중의 FeO 비율이 30 내지 80체적％이며, Fe₂SiO₄ 비율이 0.1체적％ 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강선재는, 필요에 따라 (a) Cr: 0.3％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.3％ 이하(0％를 포함하지 않음), (b) Cu: 0.2％ 이하(0％를 포함하지 않음), (c) Nb, V, Ti, Hf 및 Zr을 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, 합계 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음), (d) Al: 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음), (e) B: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음), (f) Ca: 0.01％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 Mg: 0.01％ 이하(0％를 포함하지 않음)를 함유하고 있어도 된다.

또한, 본 발명은 상기한 어느 하나의 화학 성분의 강을, 열간 압연 후, 750 내지 880℃에서 권취하고, 산소 분율이 20체적％ 미만인 산소와 불활성 가스의 혼합 가스, 또는 불활성 가스를 분출하면서 냉각하는 강선재의 제조 방법도 포함한다. 상기 불활성 가스는 질소인 것이 바람직하다.

본 발명의 선재는, FeO 비율이 소정 범위로 적절하게 제어(30 내지 80체적％)되고, 또한, 얇은(7.0㎛ 이하) 스케일을 갖고 있다. 따라서, 열연 후의 냉각 중이나, 보관 및 반송 시에는 스케일이 박리되지 않아, 녹의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, MD 시에는 용이하게 스케일이 박리되기 때문에, 간편한 디스케일링 장치로 충분한 박리성을 확보할 수 있으며, 신선 등의 2차 가공 시에 악영향(잔류 스케일에 의한 선재 표면 흠집, 윤활 불량 등)을 미치는 경우가 없어, 품질이 높은 강선재를 제공할 수 있다. 또한, 스케일 손실이 적기 때문에, 수율을 높게 유지할 수 있다.

도 1은, 스케일 중의 FeO 비율과 MD 후의 잔류 스케일 면적률의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는, 스케일 두께와 압연재의 스케일 박리율의 관계를 나타낸 그래프이다.

선재의 제조 프로세스 중의 냉각 공정에 있어서는, 통상, 지철과 스케일의 열팽창 계수의 차에 기인하여 스케일 중에 압축 응력이 발생한다. 그 결과, 냉각 공정, 또는 그 후에 선재를 보관 및 반송할 때, 스케일이 자연히 박리되고, 이것이 녹의 발생 원인이 되고 있었다. 또한, 선재는, 신선 등의 2차 가공을 하기 전에 MD로 스케일을 제거하는 것이 행해지고 있으며, MD 후에 스케일이 잔존하면, 다이스 수명을 저하시켜 버린다. 따라서, 제조 프로세스 중의 냉각 공정이나, 보관 및 반송 시에는 박리되지 않고, MD 시에 용이하게 박리되는 스케일을 갖는 선재가 요망되고 있었다.

MD법은, 선재에 변형을 부여하여 스케일 내, 또는 지철과 스케일의 계면에 균열을 발생시켜, 스케일을 박리시키는 방법이다. 종래부터, 스케일의 박리성을 향상시키기 위하여, 스케일 중의 FeO 비율을 향상시키는 것이 행해지고 있다. 이는 FeO의 지철과의 밀착 강도가 Fe₂O₃이나, Fe₃O₄에 비하여 작은 점에서, 스케일 중의 FeO 비율을 높이는 것이, MD 시의 스케일 박리성 향상에 유효하다고 생각되고 있기 때문이다. 스케일 중의 FeO 비율을 높이기 위해서는, 통상, 고온에서 스케일(마무리 압연 전의 디스케일링 이후에 형성되는 2차 스케일)을 형성할 필요가 있지만, 고온에서 스케일을 형성시키면, 스케일의 두께가 증가하여 스케일 손실이 많아지는 데다 두꺼운 스케일은 냉각 과정이나 보관 및 반송 시에 박리된다는 문제가 있었다. 즉, 스케일의 두께를 얇게 하고, 또한 스케일 중의 FeO 비율을 확보하는 것은 극히 곤란하였다.

따라서, 본 발명자들이 검토한 결과, 열간 압연 후의 권취 온도를 비교적 저온으로 하고, 그 후, 산소 분율이 낮은 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 또는 불활성 가스를 분출하면서 냉각하면, 스케일을 얇게 할 수 있음과 아울러, 스케일 중의 FeO 비율을 소정 이상 확보할 수 있음을 발견하였다.

스케일의 두께에 대하여 보다 상세하게 검토한 바, 스케일의 두께는, 7.0㎛ 이하이면 지철과의 밀착성이 양호하여, 냉각 도중이나 보관 및 반송 시에 박리되지 않는 것이 명확해졌다. 스케일 두께는 바람직하게는 6.5㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 6.0㎛ 이하(특히 5.5㎛ 이하)이다. 스케일 두께의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 0.9㎛ 정도이다.

또한, 본 발명자들은, 스케일 중의 FeO 비율과 MD성의 관계에 대하여 조사하였다. 보다 상세하게는, 0.9％C-0.25％Si-0.86％Mn-0.007％P-0.0063％S-0.002％N의 조성의, 길이 200㎜의 선재를 사용하여, 권취 온도 조건을 변화시켜 스케일의 조성을 조정한 샘플을 제작하였다. 또한, 권취 온도는 700 내지 1000℃의 범위에서 변화시키고, 권취 후의 냉각에는 N₂-10체적％O₂ 가스를 사용하였다. 제작한 샘플에, MD에 상당하는 변형 왜곡(6％)을 부여하고 스케일을 박리시켜, 후기하는 실시예와 마찬가지로, 화상 처리에 의해 잔류한 스케일량(면적률)을 측정하였다. 도 1은 스케일 중의 FeO 비율과, MD 후에 잔류한 스케일의 면적률의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1에 의하면, 스케일 중의 FeO 비율이 30 내지 80체적％이면, MD 후의 잔류 스케일량을 충분히 저감시킬 수 있음을 알 수 있다. FeO 비율은, 바람직하게는 35체적％ 이상, 75체적％ 이하이고, 보다 바람직하게는 40체적％ 이상, 70체적％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 45체적％ 이상, 65체적％ 이하이다.

또한, 스케일 중의 Fe₂SiO₄(페이알라이트) 비율은 0.1체적％ 미만으로 한다. Fe₂SiO₄는, 과잉으로 생성되면, 스케일과 지철의 계면에 불균일하게 생성되어, MD 시에 스케일이 불균일하게 박리되기 때문에, MD성이 악화된다. Fe₂SiO₄ 비율은, 바람직하게는 0.09체적％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.08체적％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.07체적％ 이하이다. 한편, 스케일 중의 Fe₂SiO₄는 무르고 박리되기 쉬운 산화물이며, 미량이면 균일하게 얇게 생성되기 때문에, MD성을 개선시킨다는 작용을 갖는다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.01체적％ 이상 확보하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02체적％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.03체적％ 이상이다.

본 발명에 있어서의 스케일에는, FeO 및 Fe₂SiO₄ 외에, Fe₂O₃, Fe₃O₄ 등이 포함된다.

스케일의 두께 및 조성을 상기와 같이 함으로써, MD 후의 잔류 스케일량을, MD 전의 스케일량에 대하여 면적률로 30％ 이하로 할 수 있다. 이는, 강선재의 질량에 대한 잔존 스케일량으로 약 0.05질량％ 이하에 상당한다. 잔류 스케일량은, 바람직하게는 25 면적％ 이하이고, 보다 바람직하게는 20 면적％ 이하이다.

상기한 스케일을 형성시키기 위해서는, 후기하는 화학 성분의 강을 열간 압연 후, 비교적 저온(750 내지 880℃)에서 권취하고, 그 후, 산소 분율이 낮은 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 또는 불활성 가스를 분출하면서 냉각하는 것이 중요하다. 저온에서 권취함으로써 스케일을 얇게 할 수 있다. 또한 상기한 바와 같은 산소 분율이 낮거나 또는 산소가 포함되어 있지 않은 가스를 분출하여 냉각함으로써, 생성된 FeO를 Fe₃O₄로 변화시키지 않고 소정 이상 확보할 수 있다.

열간 압연 후의 권취 온도가 880℃를 초과하면, 스케일 두께가 7.0㎛를 초과하거나, 스케일 중의 FeO 비율이 80체적％를 초과하여, MD성이 악화된다. 또한, 권취 온도가 880℃를 초과하면, 0.1체적％를 초과하는 경우가 있으며, Fe₂SiO₄(페이알라이트)가 스케일과 지철의 계면에 불균일하게 생성되어, MD 시에 스케일이 불균일하게 박리되어 MD성이 악화된다. 한편, 권취 온도가 750℃를 하회하면, FeO 비율을 30체적％ 이상 확보할 수 없어, MD성이 열화된다. 권취 온도는, 바람직하게는 770℃ 이상, 875℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 790℃ 이상, 860℃ 이하이다.

열간 압연 후의 냉각은, 산소 분율이 20체적％ 미만인 산소와 불활성 가스의 혼합 가스, 또는 불활성 가스를 분출하면서 행한다. 이렇게 산소 분율이 낮거나 또는 산소가 포함되어 있지 않은 가스를 자주 분출하여 냉각함으로써, 이미 생성된 FeO가 Fe₃O₄화하는 것을 방지할 수 있어, 스케일 중의 FeO 비율을 확보할 수 있다. 산소 분율은, 바람직하게는 10체적％ 이하이고, 보다 바람직하게는 5체적％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0체적％(즉 불활성 가스만)이다. 상기 불활성 가스로서는, 아르곤, 질소 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 질소이다. 상기한 가스를 분출하여 행하는 냉각의 냉각 정지 온도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 550 내지 650℃ 정도까지 상기 가스를 분출하면서 냉각하고, 그 후에는 대기 중에서 실온까지 냉각해도 된다.

이하, 본 발명의 강선재의 화학 조성에 대하여 설명한다.

C: 0.05 내지 1.2％

C는, 강의 기계적 성질에 크게 영향을 미치는 원소이다. 선재의 강도를 확보하기 위하여, C량을 0.05％ 이상으로 정하였다. C량은 바람직하게는 0.15％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.3％ 이상이다. 한편, C량이 과잉으로 되면, 선재 제조 시의 열간 가공성이 열화된다. 따라서 C량을 1.2％ 이하로 정하였다. C량은, 바람직하게는 1.1％ 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0％ 이하이다.

Si: 0.01 내지 0.5％

Si는, 강의 탈산을 위하여 필요한 원소이며, 그 함유량이 너무 적으면, Fe₂SiO₄(페이알라이트)의 생성이 불충분해져, MD성이 열화된다. 따라서, Si량을0.01％ 이상으로 정하였다. Si량은, 바람직하게는 0.1％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.2％ 이상이다. 한편, Si량이 과잉으로 되면, Fe₂SiO₄(페이알라이트)의 과잉 생성에 의해, MD성이 현저하게 열화되는 것 외에, 표면 탈탄층이 생성되는 등의 문제가 발생한다. 따라서, Si량을 0.5％ 이하로 정하였다. Si량은, 바람직하게는 0.45％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4％ 이하이다.

Mn: 0.1 내지 1.5％

Mn은, 강의 켄칭성을 확보하고, 강도를 높이는 데 유용한 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여, Mn량을 0.1％ 이상으로 정하였다. Mn량은, 바람직하게는 0.2％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.4％ 이상이다. 한편, Mn량이 과잉으로 되면, 열간 압연 후의 냉각 과정에서 편석을 일으켜, 신선 가공성 등에 유해한 과냉 조직(마르텐사이트 등)이 발생하기 쉬워진다. 따라서 Mn량을 1.5％ 이하로 정하였다. Mn량은, 바람직하게는 1.4％ 이하이고, 보다 바람직하게는 1.2％ 이하이다.

P: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음)

P는, 강의 인성 및 연성을 열화시키는 원소이다. 신선 공정 등에 있어서의 단선을 방지하기 위하여, P량을 0.02％ 이하로 정하였다. P량은 바람직하게는 0.01％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다. P량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.001％ 정도이다.

S: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음)

S는, P와 마찬가지로, 강의 인성 및 연성을 열화시키는 원소이다. 신선이나 그 후의 스트랜딩에 있어서의 단선을 방지하기 위하여, S량을 0.02％ 이하로 정하였다. S량은, 바람직하게는 0.01％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다. S량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 0.001％ 정도이다.

N: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)

N은, 함유량이 과잉으로 되면, 강의 연성을 열화시키는 원소이다. 따라서, N량을 0.005％ 이하로 정하였다. N량은, 바람직하게는 0.004％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003％ 이하이다. N량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 0.001％ 정도이다.

본 발명의 강선재의 기본 성분은 상기와 같으며, 잔량부는 실질적으로 철이다. 단, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 반입되는 불가피 불순물이 강선재 중에 포함되는 것은 당연히 허용된다. 또한, 본 발명의 작용 효과를 저해하지 않는 범위에서, 필요에 따라 하기의 원소를 첨가하는 것도 권장된다.

Cr: 0.3％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.3％ 이하(0％를 포함하지 않음)

Cr 및 Ni는, 모두 강의 켄칭성을 높이고, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여 Cr량은 0.05％ 이상인 것이 바람직하고, Ni량은 0.03％ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Cr량, Ni량은 모두 0.10％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 모두 0.12％ 이상이다. 한편, Cr량 및 Ni량이 과잉으로 되면, 마르텐사이트 조직이 발생하기 쉬워지는 데다, 스케일의 지철과의 밀착성이 너무 높아져, MD 시의 스케일의 박리성이 열화된다. 따라서, Cr량, Ni량은 모두 0.3％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Cr량, Ni량은 모두 0.25％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 모두 0.20％ 이하이다.

Cu: 0.2％ 이하(0％를 포함하지 않음)

Cu는, 스케일 박리를 촉진하는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여, Cu량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하다. Cu량은, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 한편, Cu량이 과잉으로 되면, 스케일의 박리가 과잉으로 촉진되고, 압연 중에 스케일이 박리되어 그 박리면에 얇고 밀착성이 높은 다른 스케일이 발생하는 것 외에, 선재 코일을 보관 및 반송할 때 녹이 발생한다. 따라서, Cu량은 0.2％ 이하인 것이 바람직하다. Cu량은, 보다 바람직하게는 0.17％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.15％ 이하이다.

Nb, V, Ti, Hf 및 Zr을 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, 합계 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음)

Nb, V, Ti, Hf 및 Zr는, 모두 미세한 탄질화물을 형성하여, 고강도화에 기여하는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여, Nb량, V량, Ti량, Hf량 및 Zr량은 모두, 0.003％ 이상인 것이 바람직하다. Nb량, V량, Ti량, Hf량 및 Zr량은 모두, 보다 바람직하게는 0.007％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.01％ 이상이다. 한편, 이들 원소가 과잉으로 되면, 연성이 열화되기 때문에, 이들의 합계량은 0.1％ 이하인 것이 바람직하다. 이들 원소의 합계량은, 보다 바람직하게는 0.08％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.06％ 이하이다.

Al: 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음)

Al은, 탈산제로서 유효한 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여, Al량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Al량은, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.01％ 이상이다. 한편, Al량이 과잉으로 되면, Al₂O₃ 등의 산화물계 개재물이 많아져, 신선 가공 시 등에 단선이 다발한다. 따라서, Al량은 0.1％ 이하인 것이 바람직하다. Al량은, 보다 바람직하게는 0.08％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.06％ 이하이다.

B: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)

B는, 강 중에 고용되는 자유로운 B(화합물을 형성하지 않는 B)로서 존재함으로써, 페라이트의 생성을 억제하는 원소이며, 특히 세로 균열의 억제가 필요한 고강도 선재에서 유효한 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여, B량은 0.0001％ 이상인 것이 바람직하다. B량은, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, B량이 과잉으로 되면, 연성이 열화된다. 따라서 B량은, 0.005％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0040％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0035％ 이하이다.

Ca: 0.01％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 Mg: 0.01％ 이하(0％를 포함하지 않음)

Ca와 Mg는, 모두 개재물의 형태를 제어하고, 연성을 높이는 작용을 갖는 원소이다. 또한, Ca는 강재의 내식성을 높이는 작용도 갖는다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위하여, Ca량 및 Mg량은 모두 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. Ca 및 Mg는, 모두 0.002％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.003％ 이상이다. 한편, 이들 원소가 과잉으로 되면, 가공성이 열화된다. 따라서, Ca량, Mg량은, 모두 0.01％ 이하인 것이 바람직하다. Ca량, Mg량은, 모두 0.008％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.005％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니며, 상기, 후술하는 취지에 적합한 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

표 1, 2에 나타낸 화학 조성의 강을, 통상의 용제법에 따라 용제한 후, 150㎜×150㎜의 빌렛을 제작하고, 가열로 내에서 가열하였다. 그 후, 가열로 내에서 생성된 1차 스케일을 고압수를 사용하여 디스케일링하고, 표 3에 나타낸 조건(열간 압연 후의 권취 온도 및 냉각에 사용한 가스)으로 열간 압연을 행하여, φ5.5㎜의 강선재를 얻었다. 또한, 표 3에 나타낸 가스를 사용한 냉각은 모두 600℃ 정도까지 행하고, 그 후에는 대기 중에서 방냉하였다.

얻어진 강선재를, 이하의 방법으로 측정하였다.

(1) 스케일의 두께의 측정

코일의 전단부, 중앙부, 후단부 각각으로부터, 길이 10㎜의 샘플을 채취하고, 각각의 샘플로부터 임의의 3개소의 스케일 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다(관찰 배율: 5000배). 각 측정 개소에 대해서, 강선재 주방향 길이 100㎛에서 10점 스케일 두께를 측정하고, 그 스케일 평균 두께를 구하여, 3개소의 평균값을 각 샘플의 스케일 두께로 하였다. 또한 각 샘플(코일 전단부, 중앙부, 후단부)의 평균값을 산출하고, 각 시험No.의 스케일 두께로 하였다.

(2) 스케일의 조성의 측정

상기 (1)과 마찬가지로, 코일의 전단부, 중앙부, 후단부 각각으로부터, 길이 10㎜의 샘플을 채취하고, 각각의 샘플로부터 임의의 3개소의 스케일 단면에 대해서, X선 회절을 행하여, FeO, Fe₂SiO₄, Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄의 피크 강도비로부터, FeO 및 Fe₂SiO₄의 비율(체적％)을 구하였다. 3개소의 평균값을, 각 샘플의 FeO 비율 및 Fe₂SiO₄ 비율로 하였다. 또한 각 샘플(코일 전단부, 중앙부, 후단부)의 평균값을 산출하여, 각 시험 No.의 FeO 비율 및 Fe₂SiO₄ 비율로 하였다.

(3) 압연재의 스케일 박리성의 측정

코일의 전단부, 중앙부, 후단부 각각으로부터, 길이 200㎜의 샘플을 채취하고, 샘플에 바람을 세차게 내뿜어 강선재 표면의 스케일을 날려 버렸다. 디지털 카메라에 의해, 바람을 세차게 내뿜기 전후의 외관을 사진 촬영하여, 화상 해석으로 양자를 비교함으로써, 박리한 스케일의 면적률을 구하였다.

(4) MD성의 측정

코일의 전단부, 중앙부, 후단부 각각으로부터, 길이 250㎜의 샘플을 채취하여, 인장 시험기로 6％의 변형 왜곡을 부여하고, 척으로부터 취출한 후, 샘플에 바람을 세차게 내뿜어 강선재 표면의 스케일을 날려 버렸다. 디지털 카메라에 의해, 변형 부여 전후의 외관을 사진 촬영하여, 화상 해석으로 양자를 비교함으로써 잔류 스케일 면적률을 산출하였다.

결과를 표 4, 5, 및 도 2에 도시한다.

표 4, 5의 No. 1, 2, 4 내지 28, 30 내지 32, 34, 35, 37 내지 39, 41, 42, 44, 45, 48은, 본 발명의 요건을 만족하는 예이며, 스케일 두께 및 스케일의 조성이 적절하기 때문에, MD성이 양호하다.

한편, No. 3, 29, 33, 36, 40, 43, 46, 47, 49는, 제조 조건이 본 발명의 요건을 만족하지 않기 때문에, MD성이 열화되었다.

No. 3, 29, 36, 40, 43, 46, 47은, 열간 압연 후, 대기를 분출하여 냉각한 예이며, 냉각 중에 FeO가 Fe₃O₄가 됨으로써, FeO 분율을 확보할 수 없어, MD성이 열화되었다. No. 33은, 열간 압연 후의 권취 온도가 높았던 예이며, 스케일 두께가 두꺼워짐과 아울러, FeO 비율이 지나치게 커졌고, 또한 Fe₂SiO₄ 비율도 높았기 때문에, MD성이 열화되었다. No. 49는, 열간 압연 후의 권취 온도가 낮았던 예이며, FeO 비율을 확보할 수 없어, MD성이 열화되었다. No. 50 내지 54는 열간 압연 후의 권취 온도가 더욱 높았던 예이며, 스케일 두께가 7.0㎛를 초과하고, 압연재의 스케일 박리율이 상승하였으며, 녹이 발생되어 있었다. 즉, No. 50 내지 54는 열간 압연 후의 냉각 중이나 보관 및 반송 시에 스케일이 탈락하여, 녹이 발생하는 것으로 생각된다.

또한, 도 2에 스케일 두께와 압연재의 스케일 박리율의 관계를 도시한다. 스케일 두께가 7.0㎛를 초과하여 두꺼워지면, 압연재의 스케일 박리율이 커지는 것을 알 수 있다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있음은 당업자에게 있어 명확하다.

본 출원은, 2011년 1월 7일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-002014에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

본 발명의 강선재는, 열간 압연 후(신선 가공 전)의 메커니컬 디스케일링성이 우수하기 때문에, 자동차의 타이어 코드(스틸 코드, 비드 와이어)나 호스 와이어 외에, 반도체용 실리콘 등의 절단에 사용되는 와이어 쏘 등의 소재로서 유용하다.

Claims

C: 0.05 내지 1.2％(질량％의 의미. 이하, 화학 성분에 대하여 동일함),
Si: 0.01 내지 0.5％,
Mn: 0.1 내지 1.5％,
P: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음),
S: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음),
N: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔량부가 철 및 불가피 불순물인 강선재이며,
두께 7.0㎛ 이하의 스케일을 갖고, 또한, 상기 스케일 중의 FeO 비율이 30 내지 80체적％이며, Fe₂SiO₄ 비율이 0.1 체적％ 미만인 것을 특징으로 하는, 강선재.
제1항에 있어서,
하기 (1) 내지 (6) 중 적어도 하나를 더 함유하는, 강선재.
(1) Cr: 0.3％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 Ni: 0.3％ 이하(0％를 포함하지 않음)
(2) Cu: 0.2％ 이하(0％를 포함하지 않음)
(3) Nb, V, Ti, Hf 및 Zr를 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, 합계 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음)
(4) Al: 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음)
(5) B: 0.005％ 이하(0％를 포함하지 않음)
(6) Ca: 0.01％ 이하(0％를 포함하지 않음) 및/또는 Mg: 0.01％ 이하(0％를 포함하지 않음)
제1항 또는 제2항에 기재된 화학 성분의 강을,
열간 압연 후, 750 내지 880℃에서 권취하고,
산소 분율이 20체적％ 미만인 산소와 불활성 가스의 혼합 가스, 또는 불활성 가스를 분출하면서 냉각하는 것을 특징으로 하는, 강선재의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 불활성 가스가 질소인, 제조 방법.