KR20150119378A

KR20150119378A - 생드로잉성이 우수한 고강도 강선용 선재 및 고강도 강선

Info

Publication number: KR20150119378A
Application number: KR1020157025486A
Authority: KR
Inventors: 도모노부 이시다; 나오 요시하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-23
Also published as: US20160002755A1; JP2014208901A; CN105164293A; US9540718B2; ZA201505817B; CA2900344A1; BR112015024891A2; EP2980252A4; JP6180351B2; EP2980252A1; CN105164293B; MX2015013691A; WO2014157129A1

Abstract

생드로잉하더라도 균질하고 고강도, 고인성을 달성할 수 있는 고강도 강선용 선재를 생산성이 좋은 충풍 냉각에 의해서 얻는 기술, 및 이와 같은 고강도 강선용 선재로부터 얻어지는 고강도 강선, 및 고강도 아연도금 강선을 제공한다. 본 발명의 고강도 강선용 선재는, C: 0.80∼1.3%, Si: 0.1∼1.5%, Mn: 0.1∼1.5%, P: 0% 초과 0.03% 이하, S: 0% 초과 0.03% 이하, B: 0.0005∼0.01%, Al: 0.01∼0.10%, 및 N: 0.001∼0.006%를 각각 포함하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 조직은 펄라이트의 면적률이 90% 이상이고, 또한 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave 및 그의 표준 편차 Pσ가, 각각 하기 (1)식 및 (2)식을 만족한다.
7.0 ≤ Pave ≤ 10.0 …(1)
Pσ ≤ 0.6 …(2)

Description

생드로잉성이 우수한 고강도 강선용 선재 및 고강도 강선{HIGH-STRENGTH STEEL WIRE MATERIAL EXHIBITING EXCELLENT COLD-DRAWING PROPERTIES, AND HIGH-STRENGTH STEEL WIRE}

본 발명은 교량용 로프 등에 이용되는 아연도금 강선의 소재로서 유용한 고강도 강선, 및 이와 같은 고강도 강선을 얻기 위한 고강도 강선용 선재에 관한 것으로, 특히 압연 후에 열처리함이 없이 신선할 때의 가공성이 양호한 고강도 강선용 선재 등에 관한 것이다.

교량 등에 사용되는 로프에는, 내식성을 높이기 위해서 용융 아연도금을 실시한 강선, 또는 당해 강선을 꼬아 합친 아연도금 강연선이 이용되고 있다. 이러한 강선의 소재로서는, 예컨대 JIS G 3548에는, 선경(線徑)이 5mm이고 인장 강도 TS가 1500∼1700MPa 정도인 강선이 나타나 있고, 그의 소재강으로서는 주로 JIS G 3506에 기재된 탄소강이 이용되고 있다.

그런데, 용융 아연도금 강선의 소재가 되는 강선에서는, 제조 비용의 저감에 더하여, 고강도화가 요구되고 있다. 고강도화를 실현할 수 있으면, 강선 사용량의 삭감이나 교량 설계의 자유도 향상 등의 이점이 얻어진다.

아연도금 강선을 제조함에 있어서는, 이하의 방법이 일반적으로 채용된다. 우선 열간 압연에 의해서 제조한 선재(강선재라고도 함)를, 냉각 컨베이어 상에 링 형상으로 재치하고, 펄라이트 변태를 행하게 한 후에 코일 형상으로 권취하여, 선재 코일을 얻는다. 다음으로, 패턴팅 처리를 실시하여 선재의 강도의 향상, 조직의 균일화를 행한다. 이 패턴팅 처리는 열처리의 일종이며, 일반적으로는 연속로를 이용하여 선재를 950℃ 정도로 가열해서 오스테나이트화한 후, 500℃ 정도로 유지된 납욕 등의 냉매에 침지하여, 미세하고 균일한 펄라이트 조직을 얻는다.

그 후, 냉간에서의 신선 가공을 행하고, 펄라이트강의 가공 경화 작용을 이용하여 소정의 강도를 갖는 강선을 얻는다. 계속해서, 450℃ 전후로 유지된 용융 아연욕에 침지해서 도금 처리를 행하여, 아연도금 강선을 얻는다. 아연도금 처리 후에, 추가로 마무리 신선을 실시하는 경우도 있다. 이렇게 해서 얻어진 아연도금 강선을 묶은 패럴렐 와이어(PWS(parallel wire strand))나 꼬아 합친 아연도금 강연선을 이용하여, 예컨대 교량용의 케이블을 얻는다.

이러한 일련의 제조 공정에 있어서, 제조 비용 상승의 요인이 되고 있는 것이 패턴팅 처리이다. 패턴팅 처리는 선재의 강도 상승과 품질 균일화에 유효하기는 하지만, 제조 비용을 상승시킴과 더불어, CO₂를 배출하는 것이나 환경 부하 물질을 사용하는 것 등, 환경면에서도 문제가 있다. 압연 후의 선재를 패턴팅 처리 등의 열처리 없이 신선하고, 제품화하여, 강선을 얻을 수 있다면 상기 문제를 해소할 수 있기 때문에, 이점은 크다. 압연 후의 선재를 열처리 없이 신선 가공하는 것은 「생드로잉(生引)」이라고 불리고 있다.

생드로잉 선재의 고강도화를 달성함에 있어서는, 선재의 길이 방향의 강도 격차가 문제가 된다. 일반적인 충풍(衝風) 냉각에 의한 선재의 제조 과정에서는, 냉각 컨베이어 상에 링 형상으로 선재를 재치하여 냉각을 행한다. 냉각 컨베이어 상에서의 링 형상 선재의 상태를 도 1의 개략 설명도에 나타낸다. 이와 같은 상태에서 냉각을 행하면, 선재의 비교적 조밀하게 겹쳐진 밀(疎)부(10)의 부분과, 비교적 성긴 소(密)부(11)의 부분이 생기게 된다.

그 결과, 밀부(10) 또는 소부(11)의 각 부위에서 냉각 속도에 격차가 생기고, 석출되는 펄라이트 조직에는 링 1바퀴분의 주기적인 조직 격차가 생기기 때문에, 기계적 특성에도 주기적인 격차가 발생되어 버리는 것이 된다. 선재에 강도 격차가 존재하는 경우에는, 안전상의 관점에서 제품 강도는 그의 하한치를 기준으로 설계된다. 따라서, 선재의 강도 격차를 저감함으로써, 보다 고강도의 제품 설계가 가능해진다. 생드로잉 선재의 경우에는, 패턴팅 처리에 의한 조직의 균일화 효과가 얻어지지 않기 때문에, 열간 압연 후의 조직 제어에 의해서 조직을 균일화하여, 강도 격차를 저감할 필요가 있다.

선재의 신선 가공성을 향상시키는 기술로서, 지금까지도 여러 가지 제안되고 있다. 예컨대 특허문헌 1에는, 열간 압연 후의 냉각을 용융 염욕에서 행함으로써 신선 가공성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다. 이 기술은 직접 패턴팅 처리라고 불리고 있다.

또한 특허문헌 2에는, 열간 압연 후의 냉각 조건의 제어에 의해서 선재 강도를 향상시켜, 패턴팅 처리를 생략하는 기술이 개시되어 있다.

한편, 특허문헌 3에는, 스프링용 강선재에 있어서, 코일 소밀에 의한 펄라이트 조직 격차를 저감함으로써, 선재의 신선성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허공개 평04-289128호 공보 일본 특허공개 평05-287451호 공보 일본 특허공개 2012-72492호 공보

그러나, 특허문헌 1과 같이 용융 염욕에서 직접 패턴팅 처리하는 방법은, 충풍 냉각에 비하면 제조 비용이 높아지고, 또한 설비의 유지보수성도 낮다는 문제가 있다. 더욱이, 얻어진 강재의 신선 가공성은, 감면율에서 80% 정도로 낮고, 와이어(강선)의 강도 레벨도 180∼190kgf/mm²(1764∼1862MPa) 정도에 머물러 있다.

또한 특허문헌 2의 기술로 얻어진 선재의 신선 가공성은 감면율에서 50% 정도로 낮아져 있고, 와이어(강선)의 강도 레벨도 1350∼1500MPa 정도이다.

한편, 특허문헌 3의 기술에서는, 염회(捻回) 특성 등으로 평가되는 인성은 고려되어 있지 않고, JIS G 3625나 JIS G 1784에 규정되어 있는 것과 같은, 로프류에 요구되는 염회 특성의 규격을 반드시 만족할 수 있다고는 말할 수 없다.

본 발명은 이러한 상황 하에서 이루어진 것으로서, 그 목적은, 생드로잉하더라도 균질하고 고강도, 고인성을 달성할 수 있는 고강도 강선용 선재를 생산성이 좋은 충풍 냉각에 의해서 얻는 기술, 및 이와 같은 고강도 강선용 선재로부터 얻어지는 고강도 강선, 및 고강도 아연도금 강선을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성할 수 있었던 본 발명의 고강도 강선용 선재란, C: 0.80∼1.3%(질량%의 의미, 성분 조성에 대하여, 이하 동일), Si: 0.1∼1.5%, Mn: 0.1∼1.5%, P: 0% 초과 0.03% 이하, S: 0% 초과 0.03% 이하, B: 0.0005∼0.01%, Al: 0.01∼0.10%, 및 N: 0.001∼0.006%를 각각 포함하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 조직은 펄라이트의 면적률이 90% 이상이고, 또한 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave 및 그의 표준 편차 Pσ가, 각각 하기 (1)식 및 (2)식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

7.0 ≤ Pave ≤ 10.0 …(1)

Pσ ≤ 0.6 …(2)

본 발명의 고강도 강선용 선재에 있어서는, 입계 페라이트의 면적률이 1.0% 이하인 것이 바람직하다.

추가로, 본 발명의 고강도 강선용 선재에 있어서는, 하기 (3)식으로 표시되는 Ceq가 0.85% 이상 1.45% 이하인 것이 바람직하다.

Ceq = [C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 …(3)

단, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] 및 [V]는, 각각 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 V의 함유량(질량%)을 나타낸다.

또한 고강도 강선용 선재의 화학 성분 조성에 있어서, 필요에 의해서, 추가로 (a) Cr: 0% 초과 0.5% 이하, (b) V: 0% 초과 0.2% 이하, (c) Ti: 0% 초과 0.2% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, (d) W: 0% 초과 0.5% 이하, Co: 0% 초과 1.0% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, (e) Ni: 0% 초과 0.5% 이하, (f) Cu: 0% 초과 0.5% 이하 및 Mo: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, 등을 함유시키는 것도 유효하고, 함유시키는 성분의 종류에 따라 고강도 강선용 선재의 특성이 더욱 개선된다.

본 발명은 상기와 같은 고강도 강선용 선재를 신선 가공, 예컨대 인발 가공하여 얻어진 고강도 강선도 포함한다. 또한 이 고강도 강선에, 용융 아연도금을 실시하여 제작된 고강도 아연도금 강선에서는, 인장 강도 TS의 표준 편차 WTSσ가 하기 (4)식을 만족한다.

WTSσ ≤ 40(MPa) …(4)

본 발명에 의하면, 화학 성분 조성을 엄밀히 규정함과 더불어, 조직은 펄라이트의 면적률이 90% 이상이고, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave 및 그의 표준 편차 Pσ가 소정의 범위가 되도록 하는 것에 의해서, 생드로잉하더라도 균질하고 고강도, 고인성을 달성할 수 있는 고강도 강선용 선재가 얻어진다. 이와 같은 고강도 강선용 선재로부터 얻어지는 강선은, 교량 등에 사용되는 로프의 소재가 되는 용융 아연도금 강선이나 강연선의 소재로서 극히 유용하다.

도 1은 냉각 컨베이어 상의 링 형상의 선재의 상태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 2는 평가용 시료의 샘플링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 압연재의 펄라이트 노듈의 입도 번호의 표준 편차 Pσ와, 강선의 인장 강도 TS의 표준 편차 WTSσ의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명자들은, 생드로잉하더라도 조직의 격차가 저감된 균질한 선재를 제공하기 위해, 특히 탄소강의 변태 거동에 대하여 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 과공석(過共析)강이더라도 펄라이트 변태에 앞서 입계에 미세한 페라이트 조직, 즉 입계 페라이트가 석출되지만, 그때에 생기는 변태 발열에 의해서 국소적으로 냉각 속도가 변화되어, 조직 격차가 생긴다는 것을 밝혀냈다. 즉, 입계 페라이트의 석출이 펄라이트 조직의 격차를 조장하고 있어, 그 석출량을 억제함으로써 조직 격차를 저감할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

입계 페라이트의 석출을 억제하기 위해서는, 특히 B의 첨가가 유효하다. B는 오스테나이트 입계에 편석되어 입계 에너지를 저하시켜, 입계로부터 석출되는 입계 페라이트의 석출을 억제하는 효과가 있다. 이때, B가 BN과 같은 화합물로서 석출되어 있으면, 상기의 효과가 발휘되지 않으므로, 펄라이트 변태가 일어나는 단계에서 강 중에 고용시켜 놓는 것이 중요하다.

또한, 조직의 격차를 저감하기 위해서는, 압연 후의 선재의 담금질성, 즉 펄라이트 변태가 개시되기까지의 시간(변태 개시 시간)과, 변태 개시로부터 완료까지 걸리는 시간(변태 시간)을 적절히 설계하는 것도 중요하다. 이들 중 변태 개시 시간은, 변태 전의 오스테나이트 결정 입도의 영향이 크기 때문에, 예컨대 열간 압연의 감면율을 크게 하는(구체적으로는, 후기하는 바와 같이 감면 변형 ε을 0.4 이상으로 제어하는) 것에 의해서 오스테나이트 결정 입도를 미세화하는 것이 바람직하다. 결정 입도가 미세할수록 변태 개시 시간은 빠르고, 결정 입도가 조대할수록 변태 개시 시간은 늦어진다. 코일의 소밀로 냉각 속도가 상이하기 때문에, 변태 개시 시간을 빠르게 할수록 변태 온도의 차가 작아져, 조직 격차를 저감할 수 있다.

한편, 변태 시간에 대해서는, 변태 시간을 길게 함으로써, 변태 발열에 의한 복열(復熱) 효과에 의해서 변태 온도를 균일화하여, 조직 격차를 저감할 수 있다. 변태 시간의 제어에 대해서는, C(탄소)를 포함한 합금 성분의 영향이 크고, 그 영향은 하기 (3)식으로 정의되는 탄소 당량 Ceq를 이용하여 나타낼 수 있다. 탄소 당량 Ceq를 크게 함으로써, 변태 시간을 보다 길게 하여, 조직 격차를 저감시킬 수 있다. 단, 탄소 당량 Ceq를 과도하게 증대시키면, 조직 제어에 필요로 하는 시간이 길어져, 컨베이어 상에서 변태가 완료되지 않게 되어, 적절한 조직 제어를 할 수 없게 된다. 이러한 관점에서 탄소 당량 Ceq는 0.85% 이상 1.45% 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 탄소 당량 Ceq의 보다 바람직한 하한은 0.90% 이상이다. 보다 바람직한 상한은 1.40% 이하, 더욱 바람직하게는 1.35% 이하이다.

Ceq = [C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 …(3)

본 발명의 강선용 선재는, 조직을 적절히 제어함과 더불어, 그의 화학 성분 조성도 적절히 조정할 필요가 있다. 이러한 관점에서, 선재의 화학 성분 조성의 범위 설정 이유는 다음과 같다.

(C: 0.80∼1.3%)

C는 강도의 상승에 유효한 원소이며, C 함유량이 증가함에 따라서 냉간 가공 후의 강선의 강도는 향상된다. 본 발명이 목표로 하는 강도 레벨을 달성하기 위해서는, C 함유량은 0.80% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 과잉이 되면, 초석 시멘타이트가 입계에 석출되어, 신선 가공성을 저해한다. 이러한 관점에서, C 함유량은 1.3% 이하로 할 필요가 있다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.82% 이상, 보다 바람직하게는 0.84% 이상이다. 바람직한 상한은 1.2% 이하, 보다 바람직하게는 1.1% 이하이다.

(Si: 0.1∼1.5%)

Si는 유효한 탈산제이며, 강 중의 산화물계 개재물을 저감하는 효과를 발휘한다. 또한, 선재의 강도를 상승시킴과 더불어, 용융 아연도금 시의 열이력에 수반하는 시멘타이트 입상화를 억제하여, 강도 저하를 억제하는 효과가 있다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Si는 0.1% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Si 함유량이 과잉이 되면 선재의 인성을 저하시키므로, 1.5% 이하로 할 필요가 있다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.15% 이상, 보다 바람직하게는 0.20% 이상이다. 바람직한 상한은 1.4% 이하, 보다 바람직하게는 1.3% 이하이다.

(Mn: 0.1∼1.5%)

Mn은 강재의 담금질성을 크게 높이기 위해, 충풍 냉각 시의 변태 온도를 저하시켜, 펄라이트 조직의 강도를 높이는 효과가 있다. 이들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Mn 함유량은 0.1% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Mn은 편석되기 쉬운 원소이며, 과잉으로 함유시키면, Mn 편석부의 담금질성이 과잉으로 증대되어, 마텐자이트 등의 과냉 조직을 생성시킬 우려가 있다. 이들 영향을 생각하여, Mn 함유량의 상한은 1.5% 이하로 한다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.2% 이상, 보다 바람직하게는 0.3% 이상이다. 바람직한 상한은 1.4% 이하, 보다 바람직하게는 1.3% 이하이다.

(P: 0% 초과 0.03% 이하, S: 0% 초과 0.03% 이하)

P 및 S는 구 오스테나이트 입계에 편석되어 입계를 취화시켜, 피로 특성을 저하시키기 때문에, 가능한 한 낮은 편이 좋지만, 공업 생산상, 그들의 상한을 0.03% 이하로 한다. 이들의 함유량은, 어느 것이나 바람직하게는 0.02% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하로 하는 것이 좋다. 한편, P 및 S는 강재에 불가피적으로 포함되는 불순물이며, 그의 양을 0%로 하는 것은, 공업 생산상, 곤란하다.

(B: 0.0005∼0.01%)

B는 입계 페라이트의 생성을 방해하여, 조직을 균일한 펄라이트 조직으로 제어하기 쉽게 하는 효과가 있다. 또한, 미량의 첨가로 선재의 담금질성을 크게 상승시켜, 저비용으로 선재의 강도를 향상시킬 수 있다. 그들의 작용을 유효하게 발현시키기 위해서는, B(total B)를 0.0005% 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, BN과 같은 화합물이 되면, 그의 효과를 잃게 되어 버리기 때문에, 강 중의 B(total B)와는 별도로, 고용 B로서 0.0003% 이상, 보다 바람직하게는 0.0005% 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, B(total B)의 함유량이 과잉이 되면, 철과의 화합물(B-constituent)이 석출되어, 열간 압연 시의 균열을 야기하기 때문에, 그의 상한을 0.01% 이하로 할 필요가 있다. B 함유량의 보다 바람직한 하한은 0.0008% 이상, 더욱 바람직하게는 0.001% 이상이다. 바람직한 상한은 0.008% 이하, 더욱 바람직하게는 0.006% 이하이다.

(Al: 0.01∼0.10%)

Al은 강력한 탈산 효과를 가져, 강 중의 산화물계 개재물을 저감하는 효과가 있다. 또한 AlN과 같은 질화물을 형성하기 때문에, BN의 석출을 억제하여, 고용 B를 증가시키는 효과가 있다. 또, 질화물의 피닝 작용에 의한 결정립 미세 효과나, 고용 N의 저감 효과도 기대할 수 있다. 그와 같은 효과를 발휘하기 위해서는, Al은 0.01% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Al 함유량이 과잉이 되면, Al₂O₃와 같은 Al계 개재물이 증대되어, 신선 가공 시의 단선율을 상승시키는 등의 폐해가 생긴다. 그것을 방지하기 위해서는, Al 함유량은 0.10% 이하로 할 필요가 있다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.02% 이상, 보다 바람직하게는 0.03% 이상이다. 바람직한 상한은 0.08% 이하, 보다 바람직하게는 0.06% 이하이다.

(N: 0.001∼0.006%)

N은 침입형 원소로서 강 중에 고용되면 변형 시효에 의한 취화를 야기하여, 선재의 인성을 저하시킨다. 그 때문에, 강 중의 N 함유량(total N)의 상한은 0.006% 이하로 한다. 단, 이와 같은 폐해를 가져오는 것은 강 중에 고용된 고용 N이며, 질화물로서 석출된 화합물형 N은 인성에 악영향을 미치지 않는다. 따라서, 강 중 N(total N)과는 별도로, 강 중에 고용된 고용 N량을 제어하는 것이 바람직하고, 해당 고용 N량은 0.0005% 이하로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.0003% 이하이다. 한편, 공업 생산상, 강 중 N을 0.001% 미만으로 저감하는 것은 곤란하므로, 강 중 N 함유량의 하한을 0.001% 이상으로 한다. 한편, 강 중 N 함유량의 바람직한 상한은 0.004% 이하, 보다 바람직하게는 0.003% 이하이다.

본 발명에서 규정하는 함유 원소는 상기와 같고, 잔부는 철 및 불가피 불순물이며, 해당 불가피 불순물로서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 의해서 유입되는 원소의 혼입이 허용될 수 있다.

또한, 필요에 의해서, 추가로 (a) Cr: 0% 초과 0.5% 이하, (b) V: 0% 초과 0.2% 이하, (c) Ti: 0% 초과 0.2% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, (d) W: 0% 초과 0.5% 이하, Co: 0% 초과 1.0% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, (e) Ni: 0% 초과 0.5% 이하, (f) Cu: 0% 초과 0.5% 이하 및 Mo: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을, 각각 단독으로 또는 적절히 조합하여 함유시키는 것도 유효하고, 함유시키는 성분의 종류에 따라 선재의 특성이 더욱 개선된다. 이들 원소를 함유시킬 때의 범위 설정 이유는 다음과 같다.

(a) (Cr: 0% 초과 0.5% 이하)

Cr은 펄라이트의 라멜라 간격을 미세화하여, 선재의 강도나 인성을 높이는 효과를 갖는다. 또한, Si와 마찬가지로, 아연도금 시에서의 선재의 강도 저하를 억제하는 효과가 있다. 그러나, Cr 함유량이 과잉이 되어도 그의 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸모없으므로, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr에 의한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cr은 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 또한, Cr 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.

(b) (V: 0% 초과 0.2% 이하)

V는 미세한 탄·질화물(탄화물, 질화물 및 탄질화물)을 생성하기 때문에, 강도 상승 효과와 결정립의 미세화 효과를 갖는 것 외에, 고용 N을 고정하는 것에 의해서 시효 취화 억제 효과도 기대할 수 있다. V에 의한 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, V는 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, V 함유량이 과잉이 되어도 그의 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸모없으므로, 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.18% 이하, 더욱 바람직하게는 0.15% 이하이다.

(c) (Ti: 0% 초과 0.2% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상)

Ti는 Al이나 V보다도 강력한 질화물 생성 원소이며, 고용 B를 증가시키는 효과, 결정립 미세화 효과, 고용 N 저감 효과가 있다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti는 0.02% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03% 이상, 더욱 바람직하게는 0.04% 이상이다. 그러나, Ti의 함유량이 과잉이 되면, Ti 산화물이 석출되어 신선 가공 시의 단선율을 상승시키는 등의 폐해가 생긴다. 이러한 관점에서, Ti 함유량은 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ti 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.18% 이하, 더욱 바람직하게는 0.16% 이하이다.

Nb는 Ti와 마찬가지로, 질화물을 형성하여 결정립 미세화에 기여하는 것 외에, 고용 N의 고정에 의한 시효 취화 억제도 기대할 수 있다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해서는, Nb는 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02% 이상, 더욱 바람직하게는 0.03% 이상이다. 그러나, Nb의 함유량이 과잉이 되어도 그의 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸모없으므로, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. Nb 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.

(d) (W: 0% 초과 0.5% 이하, Co: 0% 초과 1.0% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상)

W와 Co는 조직 격차를 저감하는 데 유효한 원소이다. 상세하게는, W는 담금질성을 향상시키고, 변태 개시 시간을 늦춤으로써 조직 격차를 저감하는 효과가 있다. W에 의한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, W는 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.007% 이상이다. 그러나, W는 고가인 원소이고, 과잉으로 첨가해도 그의 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸모없으므로, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.

Co는 조직 격차를 저감하는 것 외에, 초석 시멘타이트를 저감하여, 균일한 펄라이트 조직으로 제어하기 쉽게 하는 효과가 있다. 그러나, Co를 과잉으로 함유시켜도 그의 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸모없으므로, 그의 상한치를 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.8% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5% 이하이다. 한편, Co에 의한 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더욱 바람직하게는 0.2% 이상이다.

(e) (Ni: 0% 초과 0.5% 이하)

Ni는 신선 가공 후의 강선의 인성을 높이는 데 유효한 원소이다. Ni에 의한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ni는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상이다. 그러나, Ni 함유량이 과잉이 되어도 그의 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸모없으므로, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.

(f) (Cu: 0% 초과 0.5% 이하 및 Mo: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상)

Cu와 Mo는 강선의 내식성을 높이는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 어느 것이나 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상이다. 그러나, Cu의 함유량이 과잉이 되면, Cu는 S와 반응하여 입계부에 CuS를 편석시켜, 선재 제조 과정에서 흠집을 발생시키기 때문에, 그의 상한치는 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.

한편, Mo의 함유량이 과잉이 되면 열간 압연 시에 과냉 조직이 발생하기 쉬워지고, 또한 연성도 열화된다. 이러한 점에서, Mo의 함유량의 상한치는 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3% 이하이다.

본 발명의 고강도 강선용 선재에 있어서, 금속 조직은 펄라이트를 주체, 예컨대 90면적% 이상으로 한다. 단, 본 발명의 작용을 저해하지 않는 범위에 있어서 펄라이트의 바람직한 비율은 92면적% 이상, 보다 바람직하게는 95면적% 이상이다. 그러나, 다른 상, 예컨대 초석 페라이트나 베이나이트가 10면적% 미만 혼입되는 것은 허용할 수 있다.

본 발명의 고강도 강선용 선재에서는, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave 및 그의 표준 편차 Pσ가, 각각 하기 (1)식 및 (2)식을 만족할 것이 필요하다. 이들 요건을 규정한 이유는 다음과 같다.

7.0 ≤ Pave ≤ 10.0 …(1)

Pσ ≤ 0.6 …(2)

본 발명의 고강도 강선용 선재는 코일 소밀에 기인하는 선재 길이 방향의 펄라이트 조직의 주기적인 격차를 저감하는 관점에서 이루어진 것이다. 길이 방향의 펄라이트 노듈의 입도 번호의 분포에 대하여, 그의 평균값을 Pave, 표준 편차를 Pσ로 하면, 표준 편차 Pσ를 0.6 이하로 할 필요가 있다. 표준 편차 Pσ가 0.6보다도 커지면 선재의 강도 격차나, 신선 후의 와이어 강도(강선 강도) 격차가 커진다. 또한 국소적으로 신선성이 낮은 부분이 나타나고, 그 부분은 신선 중에 인성이 저하되어 세로 균열이 발생하는 경우가 있다. 표준 편차 Pσ는, 바람직하게는 0.5 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4 이하이다.

한편, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 과도하게 작은, 즉 결정립이 조대한 경우에는, 선재의 연성이 부족하여, 신선성이 저하된다. 평균값 Pave가 과도하게 큰, 즉 결정립이 미세한 경우여도, 선재의 경도가 증대되어 신선성을 저하시켜, 단선이나 다이 소부의 원인이 된다. 상기 평균값 Pave가 과도하게 커지면, 일부에 베이나이트 조직이 발생하는 경우도 있으며, 그것도 단선을 증가시키는 요인이 된다. 이러한 관점에서, 상기 평균값 Pave는 7.0 이상 10.0 이하로 할 필요가 있다. 상기 평균값 Pave의 바람직한 하한은 7.5 이상, 보다 바람직하게는 8.0 이상이고, 바람직한 상한은 9.5 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하이다.

본 발명의 고강도 강선용 선재에서는, 입계 페라이트를 저감함으로써, 상기와 같은 요건을 만족할 수 있지만, 이러한 관점에서 입계 페라이트의 면적률은 1.0% 이하인 것이 바람직하다. 입계 페라이트의 면적률은, 보다 바람직하게는 0.9% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.6% 이하이다. 또한, 입계 페라이트의 양은 적을수록 좋지만, 일정 이상으로 저감하더라도 그의 효과는 포화되므로, 공업적으로 생각하여 입계 페라이트의 면적률은 0.1% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.

본 발명의 고강도 강선용 선재를 제조함에 있어서는, 상기와 같이 화학 성분 조성을 조정한 강편을 이용하여, 통상의 제조 조건에 따라서 제조하면 된다. 단, 선재의 조직 등을 적절히 조정하기 위한 바람직한 제조 조건은 이하와 같다.

고탄소강용 선재의 제조 과정에서는, 일반적으로 소정의 화학 성분 조성으로 조정한 강편을 가열하여 오스테나이트화하고, 열간 압연에 의해서 소정의 선경의 강선재를 얻은 후에, 냉각 컨베이어 상에서 냉각하는 과정에서 펄라이트 조직으로 한다. 이때 열간 압연 중에는 동적 재결정에 수반하는 미세 오스테나이트 조직이 얻어지지만, 오스테나이트 결정 입도를 미세화하여 변태 개시 시간을 빠르게 하기 위해서는, 구체적으로는 열간 압연의 감면율을 크게 취하면 된다. 결정 입도에 대한 영향이 가장 큰 최종 압연 4패스(최종 패스로부터 세어 4패스째까지의 4패스)에 있어서의 감면 변형을 ε으로 했을 때, 이 감면 변형 ε을 0.4 이상으로 함으로써, 오스테나이트 결정립을 충분히 미세화하고, 변태 개시 시간을 빠르게 하여 펄라이트의 조직 격차를 저감할 수 있다. 여기에서, 감면 변형 ε은 ε=ln(S₁/S₂)으로 표시된다. 여기에서, S₁: 압연롤 입구측에서의 선재 단면적, S₂: 동 출구측에서의 선재 단면적을 각각 나타낸다. 감면 변형 ε의 바람직한 범위는 0.42 이상, 보다 바람직하게는 0.45 이상이다. 한편, 바람직한 상한은 0.8 이하, 보다 바람직하게는 0.6 이하이다.

다음으로, 열간 압연 후, 냉각 컨베이어에 재치할 때의 재치 온도를 850∼950℃로 하는 것이 바람직하다. 이 재치 온도가 950℃보다도 높아지면, 오스테나이트 결정립이 조대화되고, 그 영향으로 냉각 중에 석출되는 펄라이트 조직의 입도도 조대화되어 버린다. 재치 온도가 850℃보다도 낮아지면, 펄라이트 입도가 과도하게 미세화되어 경도가 증대되는 것 외에, 베이나이트나 마텐자이트 등의 과냉 조직이 발생하기 쉬워진다. 재치 온도의 상한은, 보다 바람직하게는 940℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 930℃ 이하이다. 재치 온도의 하한은, 보다 바람직하게는 870℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 880℃ 이상이다.

또한 재치 후로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도를 5℃/초 이상 20℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다. 이때의 평균 냉각 속도가 느리면, 펄라이트의 결정 입도가 조대화되는 것 외에, 선재의 강도도 저하된다. 반대로 냉각 속도가 지나치게 빠르면, 펄라이트가 과도하게 미세화되거나, 과냉 조직이 발생하거나 할 우려가 생긴다. 이때의 평균 냉각 속도는, 보다 바람직한 하한은 7℃/초 이상, 더욱 바람직하게는 10℃/초 이상이다. 보다 바람직한 상한은 18℃/초 이하, 더욱 바람직하게는 15℃/초 이하이다

이렇게 해서 얻어진 압연 후의 선재(압연 선재)는 소정의 강도를 갖고, 또한 생드로잉성이 양호한 것이 된다. 압연 후의 선재의 평균적인 인장 강도 TSave(측정 방법에 대해서는 후술함)는 1200MPa 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1220MPa 이상이다. 그의 표준 편차 TSσ는 30MPa 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25MPa 이하이다.

또한 압연 선재에 있어서의 신선 가공성의 평가 기준이 되는 조임률 RA에 대해서는, 평균값(RAave)으로 해서(측정 방법에 대해서는 후술함), 20% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 24% 이상이다. 그의 표준 편차 RAσ는 2.0% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.8% 이하이다.

이와 같은 압연 선재를 신선 가공하는 것에 의해서 원하는 강도 및 염회 특성을 발휘하는 고강도 강선이 얻어진다. 이와 같은 고강도 강선은, 그의 표면에 용융 아연도금을 실시하여 고강도 아연도금 강선으로서 사용되는 것이 일반적이다. 이 고강도 아연도금 강선에서는, 인장 강도 TS의 표준 편차 WTSσ가 하기 (4)식을 만족한다.

WTSσ ≤ 40(MPa) …(4)

아연도금 강선으로 가공한 후의 강도 격차가 큰 경우, 로프로서의 설계 강도를 낮추지 않을 수 없는 것 외에, 신선성에도 국소적인 격차가 생기므로, 단선 불량률이 증대된다. 이러한 관점에서 보아, 와이어의 길이 방향의 강도 분포에 대하여, 표준 편차를 WTSσ로 했을 때, WTSσ는 40MPa 이하이다. 이 표준 편차 WTSσ는, 바람직하게는 35MPa 이하이고, 보다 바람직하게는 30MPa 이하이다.

이하, 실시예에 의해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해서 제한을 받는 것은 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것은 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본원은 2013년 3월 28일에 출원된 일본 특허출원 제2013-70373호에 기초하는 우선권의 이익을 주장하는 것이다. 2013년 3월 28일에 출원된 일본 특허출원 제2013-70373호의 명세서의 전체 내용이 본원에 참고를 위해 원용된다.

실시예

하기 표 1에 나타낸 화학 성분 조성(강종 A∼Z)을 갖고, 단면 형상이 155mm×155mm인 강편을 이용하여, 열간 압연해서 소정의 선경으로 가공하고, 냉각 컨베이어 상에 링 형상으로 재치하고, 충풍 냉각에 의한 제어 냉각으로 펄라이트 변태를 행한 후, 코일 형상으로 권취하여 각종 압연재 코일을 얻었다. 한편, 표 1 중, 「-」는 무첨가인 것을 의미한다.

하기 표 2에 그의 제조 조건을 나타낸다. 표 2 중의 「가열 온도」는 열간 압연 전의 가열로 온도, 「감면 변형 ε」은 열간 압연의 마무리 4패스(최종 패스로부터 세어 4패스째까지의 합계 4패스)의 합계 감면 변형을 나타낸다. 「냉각 속도」는 코일 밀부의 재치 후로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도이다. 이때의 계측은 방사 온도계를 이용하여 행했지만, 코일 소부에 대해서는 선재에 간극이 비어 있는 영향으로 정확한 온도 측정을 행할 수 없었다.

압연 후의 선재(압연 선재)에 대하여, 조직 평가, 펄라이트 노듈의 측정(입도 번호, 표준 편차), 경도의 평가, 입계 페라이트량(입계 α량)의 측정, 기계적 특성의 평가를 하기의 각 방법으로 행했다. 그 결과를 압연 선재 중의 고용 B량, 고용 N량과 함께, 상기 표 2에 병기한다. 한편, 표 2에 나타낸 「조직」의 란에 있어서, 「P」는 90면적% 이상이 펄라이트인 것을 나타내고, 「P+B」는 펄라이트 조직 중에, 10면적%를 초과하는 베이나이트가 혼입되어 있는 것을 나타내고 있다.

(압연 선재의 조직 평가)

코일 소밀에 의한 길이 방향의 펄라이트 조직의 격차를 평가하기 위해, 조직 평가에서는 양품부 단말로부터 1링을 잘라낸 후, 도 2에 나타내는 바와 같이 원주 방향으로 8분할하고, 합계 8본의 샘플의 길이 방향에 수직인 단면(횡단면)을 광학 현미경으로 관찰하여, 조직을 동정했다.

(펄라이트 노듈의 입도 번호의 측정 방법)

각 단면의 표층부, D/4부(D는 선재의 직경), D/2부에서의 펄라이트 노듈 입도 번호(P 노듈 입도 번호)를 측정하여, 그의 평균값을 그의 단면에서의 P 노듈 입도 번호 Pi(i=1∼8)로 하고, 다시 P1∼P8의 평균값 Pave, 표준 편차 Pσ를 산출했다. 여기에서, P 노듈이란, 펄라이트 조직 중의 페라이트 결정립이 동일 방위를 나타내는 영역을 나타내고, 그의 측정 방법은 이하와 같다. 우선 수지에 매설하고, 표면을 연마해서 단면을 노출시킨 시료를 진한 질산과 알코올의 혼합액을 이용하여 부식시킨다. 그렇게 하면, 페라이트립의 결정면에 대한 부식량의 차로부터 P 노듈립이 떠올라 관찰되기 때문에, 광학 현미경을 이용하여 관찰하고, JIS G 0551에 기재된 「오스테나이트 결정 입도의 측정」에 기초해서 입도 번호를 측정한다.

(경도의 평가)

전술한 P 노듈 입도 번호와 동일한 시료를 이용하여, D/4부(D는 선재의 직경)에서 4점, D/2부에서 1점의 합계 5점의 비커스 경도를 하중 1kgf에서 측정하여, 그의 평균값을 그의 단면에서의 경도 HVi(i=1∼8)로 하고, HV1∼HV8의 평균값을 압연 선재의 「경도」로 했다. 한편, 표층부는 탈탄의 영향으로 페라이트 분율이 높아질 가능성이 있으므로, 평가로부터 제외했다.

(입계 페라이트량의 평가)

부식액에 트라이나이트로페놀과 에탄올의 혼합액을 이용함으로써, 입계 페라이트가 하얗게 떠오르므로, 화상 해석에 의해서 그의 면적률을 평가할 수 있다. 우선, 수지에 매설하고, 표면을 연마해서 단면을 노출시킨 시료를, 상기 혼합액을 이용하여 부식시킨다. 부식 후에 생기는 입계 페라이트에 대하여 광학 현미경을 이용해서 각 단면의 D/4부, D/2부의 합계 2점을 배율 400배로 촬영하여, 합계 16시야를 평가했다. 표 2 중의 「입계 α」는 그의 평균값을 나타낸다. 한편, 표층부는 탈탄의 영향으로 페라이트 분율이 높아질 가능성이 있으므로, 평가로부터 제외했다.

(압연 선재의 기계적 특성의 평가)

압연 선재의 기계 특성에 대해서는, 전술한 조직 평가와 마찬가지의 방법으로 채취한 8분할 샘플의 인장 시험을 행하여, 인장 강도 TS와 조임률 RA를 평가했다. 합계 8본의 평균값을, 인장 강도 TS의 평균값(TSave) 및 조임률 RA의 평균값(RAave)으로 하고, 그의 표준 편차 TSσ, 그의 표준 편차 RAσ를 산출했다.

상기 압연 선재를 신선 가공해서 얻어진 강선에 대하여, 용융 아연도금 처리를 해서 아연도금 강선을 얻은 후, 그의 기계적 특성, 인성(염회 특성)을 하기의 방법에 의해서 평가했다.

(강선의 기계적 특성의 평가)

압연 선재를 냉간 신선에 의해서, 하기 표 3에 기재된 소정의 선경까지 가공하고, 440∼460℃의 용융 아연에 30초 정도 침지하여 아연도금 강선을 얻었다. 상기 강선의 길이 L을 500mm로 하고, 인장 시험에 의해서 인장 강도 TS를 평가했다. 50본의 평균값을 인장 강도 TS의 평균값(WTSave), 그의 표준 편차를 WTSσ로 정의했다. 이와 같이 신선 가공 후의 강선의 기계적 특성을 평가한 것은 코일의 소밀 격차가 신선재의 강도 격차에 주는 영향을 평가하기 위해서이다. 예컨대, 직경 14mmφ로부터 직경 6mmφ의 신선 가공으로 선재의 길이는 5.4배가 된다. 따라서, 링의 원주 길이를 4m로 가정하면, 신선 후의 강선은 약 22m의 주기적 격차를 가진다고 추정된다.

(강선 인성 평가)

상기 강선의 인성을 염회 시험에 의해서 평가했다. 상기 용융 아연도금 강선에 대하여, 50본(n=50)의 염회 시험을 행하여, 염회값과 세로 균열의 유무를 판정했다. 염회값은 파단되기까지에 필요로 했던 염회 횟수를 척간 거리 100mm로 해서 규격화하여, 50본의 평균값으로 정의했다. 세로 균열의 유무는 파면 관찰에 의해서 판정하고, 세로 균열 형상의 파면을 나타낸 상기 강선의 본수(50본에 대한 비율)를 측정했다.

이들 결과를 신선 가공 후의 선경, 신선 가공 시의 감면율과 함께, 하기 표 3에 나타낸다.

이들 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 즉, 시험 No. 1∼3, 8∼17, 19, 24, 29∼33은, 본 발명에서 규정하는 요건을 전부 만족하고 있고, 그 조직은 전부 90면적% 이상이 펄라이트로 되어 있었다. 한편, 신선 후의 아연도금 강선의 조직은 압연 후의 선재의 조직과 동일하다. 또한 신선 가공 중에 단선 등의 이상은 보이지 않고, 용융 아연도금 처리 후의 강선 강도와 염회 특성은 모두 양호했다(염회값이 20 이상). 이 중, 시험 No. 19에서는, 고용 N량이 약간 많아져 있어, 실시예 중에서는 염회값이 낮은 값이 되어 있다.

이에 비하여, 시험 No. 4∼7, 18, 20∼23, 25∼28은, 본 발명에서 규정하는 요건, 또는 바람직한 요건 중 어느 것인가를 만족하지 않는 예이며, 신선 가공 중에 단선 등의 이상이 보이거나, 또는 용융 아연도금 처리 후의 강선 강도 또는 염회 특성 중 어느 것인가에 있어서 뒤떨어져 있다는 것을 알 수 있다.

시험 No. 4는, 재치 온도가 높고, 또한 재치 시에서의 냉각 속도가 늦어져서, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 작아져 있어, 선재의 연성이 낮아졌기 때문에 신선 중에 단선되었다. 시험 No. 5는, 재치 온도가 낮고, 재치 시에서의 평균 냉각 속도가 빨라져서, 펄라이트 노듈 입도 번호의 평균값 Pave가 커져 있어, 선재의 경도가 증대되어 신선 중에 다이 소부가 발생했다. 시험 No. 6은, 압연 시의 감면 변형 ε이 작아지고, 재치 시에서의 냉각 속도가 늦어져서, 펄라이트 노듈 입도 번호의 표준 편차 Pσ가 커졌기 때문에, 강선의 강도 격차가 커지고(WTSσ>40MPa), 염회값이 작아짐과 더불어, 세로 균열이 다발했다. 시험 No. 7은, 재치 시에서의 평균 냉각 속도가 빨라져서, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 커져 있고, 베이나이트 조직도 발생했기 때문에 신선 중에 단선되었다.

시험 No. 18은, B 함유량이 적은 강종 N을 이용한 예이며, 입계 페라이트량이 1.0보다 많아져서, 표준 편차 Pσ가 커져, 강선 강도의 격차도 커지고, 염회 특성이 저하, 즉 세로 균열이 다발했다. 시험 No. 20은, C 함유량이 적은 강종 P를 이용한 예이며, 입계 페라이트를 충분히 저감할 수 없어, 표준 편차 Pσ가 커져 와이어의 강도의 격차가 커지고, 염회 특성이 저하, 즉 세로 균열이 다발했다.

시험 No. 21은, C 함유량이 과잉인 강종 Q를 이용한 예이며, 초석 시멘타이트가 석출되어 신선 중에 단선되었다. 시험 No. 22는, 탄소 당량 Ceq가 높았던 예이며, 컨베이어 상에서 변태가 완료되지 않았기 때문에 표준 편차 Pσ가 커지고, 일부에 베이나이트 조직도 발생하여 신선 중에 단선되었다. 시험 No. 23은, 탄소 당량 Ceq가 낮았던 예이며, 변태 시간이 짧았기 때문에 표준 편차 Pσ가 커져, 와이어의 강도 격차가 커지고, 염회값이 작아짐과 더불어, 세로 균열이 다발했다.

시험 No. 25는, 재치 시에서의 냉각 속도가 늦어져서, 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave가 작아져 있어, 선재의 연성이 낮아졌기 때문에 신선 중에 단선되었다. 시험 No. 26은, 재치 온도가 낮고, 펄라이트 노듈 입도 번호의 평균값 Pave가 커져 있어, 선재의 경도가 증대되어 신선 중에 다이 소부가 발생했다. 시험 No. 27은, 재치 시에서의 냉각 속도가 늦어져서, 압연 시의 감면 변형 ε이 작아지고, 펄라이트 노듈 입도 번호의 표준 편차 Pσ가 커졌기 때문에, 강선의 강도 격차가 커지고(WTSσ>40MPa), 염회값이 작아짐과 더불어, 세로 균열이 다발했다. 시험 No. 28은, 재치 시에서의 평균 냉각 속도가 빨라져서, 베이나이트 조직이 발생했기 때문에 신선 중에 단선되었다.

표 3 중, 압연재의 표준 편차 Pσ와, 강선의 인장 강도 TS의 표준 편차 WTSσ의 관계를 도 3에 나타낸다. 단, 단선이나 다이 소부가 발생하지 않았던 시험 No. 1∼3, 6, 8∼20, 23, 24, 27, 29∼33의 예이다. 이 결과로부터 분명한 바와 같이, 압연재의 표준 편차 Pσ가 작을수록, 강선의 표준 편차 WTSσ도 작아져 있어, 강도의 격차가 상대적으로 저감되어 있다는 것을 알 수 있다.

1∼8: 압연 선재
10: 밀부
11: 소부

Claims

C: 0.80∼1.3%(질량%의 의미, 성분 조성에 대하여, 이하 동일),
Si: 0.1∼1.5%,
Mn: 0.1∼1.5%,
P: 0% 초과 0.03% 이하,
S: 0% 초과 0.03% 이하,
B: 0.0005∼0.01%,
Al: 0.01∼0.10%, 및
N: 0.001∼0.006%
를 각각 포함하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며,
조직은, 펄라이트의 면적률이 90% 이상이고, 또한 펄라이트 노듈의 입도 번호의 평균값 Pave 및 그의 표준 편차 Pσ가, 각각 하기 (1)식 및 (2)식을 만족하는 것을 특징으로 하는 생드로잉성이 우수한 고강도 강선용 선재.
7.0 ≤ Pave ≤ 10.0 …(1)
Pσ ≤ 0.6 …(2)
제 1 항에 있어서,
입계 페라이트의 면적률이 1.0% 이하인 고강도 강선용 선재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
추가로, 하기 (3)식으로 표시되는 Ceq가 0.85% 이상 1.45% 이하인 고강도 강선용 선재.
Ceq = [C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 …(3)
단, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] 및 [V]는, 각각 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 V의 함유량(질량%)을 나타낸다.
제 3 항에 있어서,
이하의 (a)∼(d) 중 어느 것에 속하는 1종 이상을 추가로 함유하는 고강도 강선용 선재.
(a) Cr: 0% 초과 0.5% 이하,
(b) V: 0% 초과 0.2% 이하,
(c) Ti: 0% 초과 0.2% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상,
(d) W: 0% 초과 0.5% 이하, Co: 0% 초과 1.0% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상
(e) Ni: 0% 초과 0.5% 이하,
(f) Cu: 0% 초과 0.5% 이하 및 Mo: 0% 초과 0.5% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상
제 4 항에 기재된 고강도 강선용 선재를 신선 가공하여 얻어진 고강도 강선.
제 5 항에 기재된 고강도 강선에 용융 아연도금을 실시하여 제작된 고강도 아연도금 강선이며, 인장 강도 TS의 표준 편차 WTSσ가 하기 (4)식을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 아연도금 강선.
WTSσ ≤ 40(MPa) …(4)