KR20160077420A - 연강선재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

연강선재의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시형태는, 탄소 함량이 0.05중량% 이하인 저탄소 빌렛을 1050~1150℃의 온도로 가열한 후, 선재 압연하여 선재를 얻는 단계; 상기 선재를 수냉한 후, 890~930℃의 온도에서 권취하는 단계; 상기 권취된 선재를 700℃ 이하의 온도까지 13℃/sec 이상의 속도로 공냉하는 단계를 포함하는 연강선재의 제조방법을 제공한다.

Description

연강선재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOFT STEEL WIRE ROD}

본 발명은 신선가공에 의해 자동차 시트 프레임 등에 바람직하게 적용될 수 있는 연강선재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 선재는 빌렛(billet)을 선재압연하여 제조되는데, 이러한 선재 제조 공정의 일례가 도 1에 나타나 있다. 먼저 연속주조된 빌렛(billet)을 가열로(1)에서 일정 온도로 가열한 후, 선재 압연기(2)에서 열간압연하고, 수냉대(3)에 의해 권취 온도까지 급속히 냉각한다. 이후, 권취기(4)에서 링(ring) 상의 선재 코일로 낙하하여 냉각 컨베이어(5)에서 이송되면서 하부 송풍기(6)에 의해 공냉속도를 적절히 제어하여 주문자 용도 특성에 맞는 선제 제품으로 제조된다.

이러한 제조 공정을 거쳐 제조되는 선재는, 냉각 공정을 거치는 동안 그 표면에 스케일이 다량 생성되기 때문에, 이후 2차 가공(신선가공)하기에 앞서 반드시 스케일의 박리 공정을 거치게 된다.

스케일 박리방법으로는 염산이나 황산을 이용하여 산세하는 화학적 박리법과 반복굽힘법, 숏 블라스트법, 공기 블라스트법 등의 기계적 박리법 등이 있다. 통상적으로 연강선재의 경우 화학적 박리법에 의해 스케일을 제거하여 왔으나, 최근 산세처리에 따른 환경 문제 및 원가절감을 목적으로 기계적 박리법으로 전환하고 있는 추세이다.

그런데 통상의 방법에 의해 연강 선재를 제조할 경우, 선재의 표면에 분말 형태의 붉은 녹(Red Scale, Fe₂O₃)이 발생하게 되며, 이는 기계적 박리에 의하더라도 대부분 제거되지 않고 그대로 잔존하여, 제품의 품질을 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 붉은 녹(Red-Scale)의 발생을 억제함으로써, 기계적 박리법에 의한 스케일 제거가 용이한 연강선재의 제조 기술이 요구되는 실정이다.

본 발명은, 붉은 녹의 발생을 억제하여 기계적 박리법에 의한 스케일 제거가 용이한 연강선재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 탄소 함량이 0.05중량% 이하인 저탄소 빌렛을 1050~1150℃의 온도로 가열한 후, 선재 압연하여 선재를 얻는 단계; 상기 선재를 수냉한 후, 890~930℃의 온도에서 권취하는 단계; 상기 권취된 선재를 700℃ 이하의 온도까지 13℃/sec 이상의 속도로 공냉하는 단계를 포함하는 연강선재의 제조방법을 제공한다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점 및 효과는 하기의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 연강소재의 표면에 붉은 녹이 발생하지 않아, 기계적 박리법에 의한 스케일 제거가 매우 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 통상의 선재 제조 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 연강선재를 관찰한 사진이다.

본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위해 깊이 연구하던 중, 연강선재 표면의 붉은 녹의 발생은 700~900℃의 온도 범위에서 활발하며, 상기 온도 범위에서의 선재 표면의 수분 함량과 냉각속도를 적절히 제어할 경우, 붉은 녹의 발생을 현저히 저감시킬 수 있음을 인지하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명의 일 측면인 연강선재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 탄소 함량이 0.05중량% 이하인 저탄소 빌렛을 1050~1150℃의 온도로 가열한다.

상기 가열온도는 선재의 마무리 압연 종료온도와 밀접한 관계를 가지는 것으로, 상기 가열온도의 제어는 본 발명에서 매우 중요한 의미를 가진다. 일반적으로 연강선재의 경우 압연 사이즈 제어를 위하여 상기 가열온도를 1170℃ 이상의 온도로 다소 높게 제어하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 가열온도를 다소 낮게 제어함을 하나의 기술적 특징으로 한다. 이로 인해, 수냉대 냉각수량을 감소시켜 냉각 컨베이어에서 이송되는 선재 표면의 수분 함량을 낮출 수 있게 되며, 결과적으로 붉은 녹의 발생을 억제할 수 있게 된다. 다만, 상기 가열온도가 지나치게 낮을 경우 압연 사이즈 제어에 어려움이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 가열온도는 1050~1150℃인 것이 바람직하고, 1090~1100℃인 것이 보다 바람직하다.

이후, 상기 선재를 수냉한 후, 890~930℃의 온도에서 권취기(L/H, Laying Head)를 이용하여 권취한다.

상기 권취온도는 선재의 물성을 결정짓는 냉각 공정의 초기 온도로, 상기 권취온도의 제어 역시 본 발명에서 매우 중요한 의미를 가진다. 일반적으로 연강선재의 경우 권취 코일의 형상 제어를 위하여 상기 권취온도를 880℃ 이하의 온도로 다소 낮게 제어하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 권취온도를 다소 높게 제어함 하나의 기술적 특징으로 한다. 이로 인해, 수냉대 냉각수량을 감소시켜 냉각 컨베이어에서 이송되는 선재 표면의 수분 함량을 낮출 수 있게 되며, 결과적으로 붉은 녹의 발생을 억제할 수 있게 된다. 다만, 상기 권취온도가 지나치게 높을 경우 권취 코일의 형상 불량 및 스케일 박리 현상이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 가열온도는 890~930℃인 것이 바람직하고, 900~920℃인 것이 보다 바람직하다.

이후, 상기 권취된 선재를 공냉한다. 상기 공냉은 냉각대(stelmor conveyor)에서 이루어지며, 공냉시 냉각속도는 냉각 컨베이어(5)의 이동속도 및 하부 송풍기(6)의 송풍량에 의해 결정된다.

본 발명에서는 상기 냉각대에서 이루어지는 전체 공냉 조건에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 다만, 권취 후 700℃ 이하의 온도까지의 냉각속도는 13℃/sec 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 연강선재 표면의 붉은 녹의 발생은 700~900℃의 온도 범위에서 활발하기 때문에 이 온도 범위에서의 선재 표면의 수분 함량의 제어와 더불어, 냉각 속도의 제어가 중요하며, 특히 냉각 속도 상향을 통해 상기 온도 범위에 머무는 시간을 최소화할 필요가 있다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기의 냉각 속도 제어는 650℃ 이하의 온도까지 이루어지는 것이 보다 바람직하며, 이 경우, 붉은 녹의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 그 표면에 붉은 녹의 발생이 문제가 되는 경우라면, 선재의 합금조성 및 성분범위에 제한 없이 본 발명이 적용될 수 있다. 다만, 본 발명이 적용되기에 적합한 한가지 예를 든다면, 상기 연강선재는 중량%로, C: 0.02~0.05%, Si: 0.1~0.15%, Mn: 0.24~0.3%, P: 0.025% 이하, S: 0.025% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 본 발명의 본지에 보다 부합할 수는 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1의 조성을 가지는 빌렛을 하기 표 2의 온도에서 가열한 후, 5.5mmΦ의 선재로 압연하였다. 이후, 열간 압연된 선재를 수냉에 의해 냉각한 후, 하기 표 2의 온도에서 권취하였다. 이후, 권취되어 낙하되는 선재를 냉각 컨베이어(5)의 이동속도 및 하부 송풍기(6)의 송풍량을 조정하여 하기 표 2의 조건으로 공냉하였다. 제조된 각각의 시편에 대해 붉은 녹의 발생여부를 측정한 후, 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다. 한편, 하기 표 2에서 공냉속도는 권취 후, 650℃까지의 냉각속도를 의미하며, 그 이후의 냉각에 대해서는 통상의 공냉 조건을 적용하였다.

합금 성분	C	Si	Mn	P	S
조성 범위 (중량%)	0.04	0.12	0.27	0.02	0.02

No.	가열온도 (℃)	권취온도 (℃)	공냉속도 (℃/sec)	붉은 녹 발생	비고
1	1170	880	5.5	발생	비교예1
2	1150	880	15.8	발생	비교예2
3	1100	910	12.9	발생	비교예3
4	1100	910	15.8	미발생	발명예1

표 2에서 비교예 1은 통상의 조업 조건에 의해 연강선재를 제조한 예에 해당하며, 비교예 2는 가열온도 및 권취온도는 통상의 조업 조건을 유지하면서 700℃까지의 공냉속도를 상향하여 제조한 예에 해당하며, 비교예 3은 가열온도 및 권취온도를 본 발명이 제안하는 범위로 조정하고, 700℃까지의 공냉속도를 상향하였으나, 본 발명이 제안하는 범위에는 미달하는 예에 해당한다.

표 2를 참조할 때, 발명예 1의 경우, 본 발명이 제안하는 제조 조건을 모두 만족하여, 붉은 녹의 발생을 방지할 수 있으나, 비교예 1 내지 3 하나 이상의 조건이 본 발명이 제안하는 범위를 벗어나 붉은 녹의 발생은 방지할 수 없음을 확인할 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 연강선재를 관찰한 사진으로, 도 2의 (a)는 발명예 1에 따라 제조된 연강선재이며, 도 2의 (b)는 비교예 1에 따라 제조된 연강선재이다. 도 2을 참조하면, 본 발명이 제안하는 제조 조건을 모두 만족할 경우, 붉은 녹의 발생을 방지할 수 있음을 시각적으로 확인할 수 있다.

Claims (5)

1. 탄소 함량이 0.05중량% 이하인 저탄소 빌렛을 1050~1150℃의 온도로 가열한 후, 선재 압연하여 선재를 얻는 단계;
   상기 선재를 수냉한 후, 890~930℃의 온도에서 권취하는 단계;
   상기 권취된 선재를 700℃ 이하의 온도까지 13℃/sec 이상의 속도로 공냉하는 단계를 포함하는 연강선재의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 저탄소 빌렛의 가열시, 가열온도는 1090~1100℃인 연강선재의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 선재의 권취시, 권취온도는 900~920℃인 연강선재의 제조방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공냉시, 권취된 선재를 650℃ 이하의 온도까지 13℃/sec 이상의 속도로 공냉하는 연강선재의 제조방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 저탄소 빌렛은 중량%로, C: 0.02~0.05%, Si: 0.1~0.15%, Mn: 0.24~0.3%, P: 0.025% 이하, S: 0.025% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 연강선재의 제조방법.

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