KR20160077857A - Method for manufacturing midium carbon steels excellent machining by controlled rolling - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method to manufacture a medium carbon steel with excellent machinability and, more specifically, relates to a method to manufacture a medium carbon steel with excellent machinability even after omitting a normalizing thermal treatment by applying controlled rolling. Specifically, the present invention provides the method to manufacture the medium carbon steel, comprising: a step of uniformly maintaining a steel material at a temperature of 1,060-1,140°C for 80-100 minutes, where the steel material includes 0.35-0.61 wt% of C, 0.15-0.35 wt% of Si, 0.60-0.90 wt% of Mn, 0.030 wt% or less (excluding 0 wt%) of P, 0.035 wt% or less (excluding 0 wt%) of S, 0.20 wt% or less (excluding 0 wt%) of Ni, 0.20 wt% or less (excluding 0 wt%) of Cr, 0.010-0.030 wt% of Al, and the remaining consisting of Fe and inevitable impurities; and a step of performing rough milling of the steel material at 930-990°C, and performing a main milling of the steel material by cooling the steel material at a finishing milling temperature of 850-900°C using a water cooling facility. The medium carbon steel has tensile strength equal to 70 kgf/mm^2 or less, and a hardness equal to 90 HRB or less.

Description

제어압연에 의한 피삭성이 우수한 중탄소강의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING MIDIUM CARBON STEELS EXCELLENT MACHINING BY CONTROLLED ROLLING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a medium carbon steel having excellent machinability by controlled rolling,

본 발명은 제어압연에 의한 피삭성이 우수한 중탄소강의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제어압연을 적용하여 노말라이징 열처리를 생략하고도 피삭성이 우수한 중탄소강을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a medium carbon steel having excellent machinability by controlled rolling, and more particularly, to a method for producing a medium carbon steel excellent in machinability by omitting the normalizing heat treatment by applying controlled rolling.

자동차, 산업기계 등의 부품은 열간단조 후, 원소재 상태에서 절삭가공에 의해서 최종형상으로 마무리되는 것이 일반적이다. 이러한 절삭가공에 소요되는 비용은 제조비용 중 큰 비율을 차지하기 때문에, 원소재인 강재는 피삭성이 우수할 것이 요구된다. Parts such as automobiles, industrial machines, etc. are generally finished in a final shape by cutting in a raw material state after hot forging. Since the cost for such cutting takes a large proportion of the manufacturing cost, the raw material steel is required to have excellent machinability.

강재의 피삭성을 향상시키기 위하여, 일반적으로, Pb를 첨가하여 쾌삭강을 형성하는 기술이나, S를 첨가하여 MnS를 형성시키는 기술이 알려져 있다. 그러나 Pb는 인체에 유해한 성분으로서, 오래전부터 그 사용이 규제되고 있다. 또한, 황화물은 기계적 특성을 열화시키는데, 예를 들어 단면과 길이방향에 있어서 인성, 연성이 다른 이방성의 차이로 인해 S의 첨가에는 한계가 있다. In order to improve the machinability of the steel material, a technique of forming free cutting steel by adding Pb or a technique of forming MnS by adding S is generally known. However, Pb is a harmful component to the human body and its use has been regulated for a long time. In addition, sulfides deteriorate the mechanical properties. For example, there is a limit to the addition of S due to the difference in anisotropy, which is different in toughness and ductility in cross section and length direction.

부품은 대경부와 소경부에 있어서 가공량이 다르고, 대량생산 시스템으로 제조되기 때문에 원소재의 외경 치수의 허용차를 엄격하게 관리하고 절단길이를 엄격하게 제어하지 않으면 안 된다. 이 때문에 원소재는 필링(Peeling)이나 냉간인발에 따른 외경치수 허용차를 엄격하게 제어하여 제조하고 있다. Since the machining amount of the parts is different between the large diameter part and the small diameter part and is manufactured by a mass production system, the tolerance of the outer diameter dimension of the raw material must be strictly controlled and the cutting length must be strictly controlled. For this reason, the raw material is manufactured by strictly controlling the tolerance of the outer diameter due to peeling or cold drawing.

냉간인발은 필링 공정과 대비하여 제조비용이 낮기 때문에 경제성을 고려하여 많이 이용되고 있다. 또한, 냉간인발시 가공경화가 되기 때문에 절삭하면 절단각이 증가해서 절삭 칩 변형의 감소라고 하는 가공성에 유리한 효과가 있다. 이 때문에 저탄소강의 경우 페라이트 조직을 가공경화시켜 가공성을 개선할 수 있다. 하지만, 중탄소강의 경우는 경도가 너무 높아 공구수명을 저하시킬 수도 있다. Cold drawing is used in consideration of economy because manufacturing cost is low compared with peeling process. In addition, since the work is hardened in cold drawing, the cutting angle is increased when cutting, which is advantageous in workability such as reduction of chip deformation. Therefore, in the case of low-carbon steel, the ferrite structure can be processed and cured to improve the workability. However, in the case of medium carbon steel, the hardness may be too high to reduce tool life.

따라서 냉간인발에 의한 경도상승을 최소화하기 위해서, 냉간인발 전 페라이트 분율을 높이는 처리가 요구된다. 이러한 처리로서, 노말라이징 열처리가 사용되고 있는데, 노말라이징 열처리를 통해 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직을 갖는 강재를 제조할 수 있다. 하지만, 열처리를 추가로 실시하여야 하기 때문에 원가상승의 단점이 있다. 또한 노말라이징 열처리에 따라 생산시간이 증가되기 때문에, 납기문제도 발생할 수 있다. Therefore, in order to minimize the increase in hardness due to cold drawing, it is required to increase the ferrite content before cold drawing. As such treatment, a normalizing heat treatment is used, and a steel material having a fine ferrite + pearlite structure can be produced through a normalizing heat treatment. However, there is a disadvantage of cost increase because additional heat treatment is required. In addition, since the production time is increased in accordance with the normalizing heat treatment, a problem of delivery may occur.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명은 중탄소강의 냉간인발시 가공경화에 의한 경도상승을 최소화함으로써, 최종제품에서의 경도를 낮게 하여 피삭성을 개선시킨 중탄소강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로한다. 또한 본 발명은 최적의 제어압연 조건을 확립하여 미세하고 균일한 페라이트 + 펄라이트 미세조직을 확보함으로써 노말라이징 열처리와 동등하거나 그 이상의 특성을 나타내게 하여 냉간인발에 의한 중탄소강의 부품가공에 있어서 피삭성을 향상시킬 수 있는 중탄소강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a medium carbon steel in which the increase in hardness due to work hardening during cold drawing of medium carbon steel is minimized, And a method thereof. In addition, the present invention establishes optimal controlled rolling conditions to ensure fine and uniform ferrite + pearlite microstructure to exhibit properties equal to or better than normalizing heat treatment, thereby improving machinability in machining of medium carbon steel by cold drawing And to provide a method for producing a medium carbon steel which can be improved.

또한 본 발명은 노말라이징 열처리를 생략에 의해 원가경쟁력을 확보하고 납기단축에 의해 생산성이 향상된 중탄소강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a method for producing medium carbon steel in which the cost competitiveness is secured by omitting the normalizing heat treatment and the productivity is improved by shortening the delivery time.

상기 목적은, 중탄소강의 제조방법으로서, C: 0.35 ~ 0.61 중량%, Si: 0.15 ~ 0.35 중량%, Mn: 0.60 ~ 0.90 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.035 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.20 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.20 중량% 이하(0 미포함), Al: 0.010 ~ 0.030 중량%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1,060 ~ 1,140℃에서 80분 내지 100분간 균열유지하는 단계; 상기 강재를 930 ~ 990℃에서 조압연하고, 조압연된 강재를 수냉설비를 이용하여 마무리 압연온도를 850 ~ 900℃로 냉각하여 압연하는 단계를 포함하고, 상기 중탄소강은 인장강도 70kgf/㎟ 이하, 경도 90HRB이하인 것을 특징으로 하는, 중탄소강의 제조방법에 의해 달성된다.The above object is attained by a method for producing a medium carbon steel comprising the steps of: C: 0.35 to 0.61 wt%, Si: 0.15 to 0.35 wt%, Mn: 0.60 to 0.90 wt%, P: 0.030 wt% % Of Ni (not included), 0.20% or less of Ni (not including 0), 0.20% or less of Cr (not including 0%) and 0.010 to 0.030% of Al and the balance of Fe and other unavoidable impurities Maintaining the crack at 1,060 to 1,140 캜 for 80 minutes to 100 minutes; Rolling the steel material at 930 to 990 ° C. and cooling the rough-rolled steel material to a finish rolling temperature of 850 to 900 ° C. by using a water-cooling equipment, wherein the carbon steel has a tensile strength of 70 kgf / , And a hardness of 90 HRB or less.

바람직하게는, 상기 중탄소강은 6.3%의 감면율을 갖는 냉간인발 후 100HRB 이하의 경도를 가질 수 있다.Preferably, the heavy carbon steel may have a hardness of 100 HRB or less after cold drawing with a reduction ratio of 6.3%.

또한 바람직하게는, 상기 중탄소강은 상기 압연에 의하여 결정립계 및 결정립내 변형밴드가 형성되어 미세한 페라이트와 펄라이트 조직을 형성할 수 있다.Also, preferably, the medium carbon steel is formed by rolling to form a crystal grain boundary and a strain band in the crystal grain to form a fine ferrite and a pearlite structure.

본 발명의 방법에 따라 제조된 중탄소강은 미세하고 균일한 페라이트 + 펄라이트 조직을 가짐으로써, 노말라이징 열처리와 동등하거나 그 이상의 가공성, 미세조직 및 경도를 갖을 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 중탄소강은 피삭성이 향상되었기 때문에, 부품으로 가공시 별도의 노말라이징 열처리 공정을 생략할 수 있다. 이러한 노말라이징 열처리 공정을 생략함으로 원가경쟁력, 환경오염 방지 및 제조공정 시간단축에 의한 납기단축의 유·무형의 효과를 얻을 수 있다. Since the medium carbon steel produced according to the method of the present invention has a fine and uniform ferrite + pearlite structure, it can have workability, microstructure and hardness equal to or higher than that of the normalizing heat treatment. Since the medium carbon steel produced according to the method of the present invention has an improved machinability, a separate normalizing heat treatment step can be omitted when machining into parts. By omitting this normalizing heat treatment process, the cost competitiveness, prevention of environmental pollution, and shortening the delivery time by shortening the manufacturing process time can be obtained.

도 1은 제어압연, 일반압연, 노말라이징 열처리 후 미세조직을 도시한 것이다.
도 2는 냉간인발 후 제어압연, 일반압연, 노말라이징 열처리시 경도를 도시한 것이다.
도 3은 냉간인발 전 제어압연, 노말라이징 열처리시 기계적 성질(인장강도, 경도)을 도시한 것이다.
도 4는 제어압연, 일반압연, 노말라이징 열처리 후 가공성 평가 결과(절삭력)를 도시한 것이다.
도 5는 제어압연, 일반압연, 노말라이징 열처리 후 가공성 평가 결과(표면조도)를 도시한 것이다.
Figure 1 shows the microstructure after controlled rolling, ordinary rolling and normalizing heat treatment.
FIG. 2 shows the hardness in the control rolling after rolling, ordinary rolling, and normalizing heat treatment.
Fig. 3 shows the mechanical properties (tensile strength, hardness) in the control rolling and the normalizing heat treatment before cold drawing.
Fig. 4 shows the results of the machinability evaluation (cutting force) after the control rolling, the general rolling, and the normalizing heat treatment.
Fig. 5 shows the results of the workability evaluation (surface roughness) after the control rolling, the general rolling and the normalizing heat treatment.

본 발명은 제어압연에 의한 피삭성이 우수한 중탄소강의 제조방법에 관한 것으로서, C: 0.35 ~ 0.61 중량%, Si: 0.15 ~ 0.35 중량%, Mn: 0.60 ~ 0.90 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.035 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.20 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.20 중량% 이하(0 미포함), Al: 0.010 ~ 0.030 중량%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1,060 ~ 1,140℃에서 80분 내지 100분간 균열유지하는 단계; 상기 강재를 930 ~ 990℃에서 조압연하는 단계; 및 상기 조압연된 강재를 수냉설비를 이용하여 마무리 압연온도를 850 ~ 900℃로 냉각하여 본 압연하는 단계를 포함한다.
The present invention relates to a method for producing medium carbon steels having excellent machinability by controlled rolling, which comprises 0.35 to 0.61 wt% of C, 0.15 to 0.35 wt% of Si, 0.60 to 0.90 wt% of Mn, 0.030 wt% or less of P (Not including 0), S: not more than 0.035 wt% (not including 0), Ni: not more than 0.20 wt% (not included), Cr: not more than 0.20 wt% Cracking the steel material made of Fe and other unavoidable impurities at 1,060 to 1,140 DEG C for 80 minutes to 100 minutes; Subjecting the steel material to rough rolling at 930 to 990 ° C; And subjecting the rough-rolled steel material to main rolling at a finishing rolling temperature of 850 to 900 캜 using a water-cooling facility.

상기한 제어 압연을 통해, 노말라이징 열처리 공정을 실시한 경우와 유사한 미세한 페라이트 + 펄라이트의 조직을 가지게 된다. 이로 인해 부품 가공을 위한 냉간인발시 가공경화에 의한 경도상승을 작게 할 수 있으며, 이에 따라 드릴가공시 공구수명의 저하를 방지할 수 있다. 상기 부품은 중탄소강을 이용하고 냉간 인발에 의해 제조되는 것이라면, 특별히 한정되지 않는다. 이러한 부품의 일례로서, 캠샤프트 부품을 들 수 있으며, 캠샤프트 중 엔드피스(End Piece) 가공시 절삭가공 특히 드릴가공을 하게 된다. 본 발명의 중탄소강은 제어압연을 통해 피삭성을 향상시켰기 때문에 부품 가공시 공구 수명의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 제어압연을 통해 냉간인발 전 페라이트의 분율을 증가시켜 가공경화에 의한 경도상승을 최소화하여, 내경의 조도를 양호하게 함으로써, 부품 가공시 노말라이징 열처리를 생략할 수 있다.
Through the above-mentioned control rolling, a fine ferrite + pearlite structure similar to the case of performing the normalizing heat treatment process is obtained. As a result, it is possible to reduce the increase in hardness due to work hardening during cold drawing for part machining, thereby preventing deterioration of tool life during drilling. The component is not particularly limited as long as it is produced by using cold carbon steel and cold drawn. An example of such a component is a camshaft component, which is subjected to cutting, particularly drilling, in the end piece of the camshaft. Since the medium carbon steel of the present invention has improved machinability through controlled rolling, it is possible to prevent a reduction in tool life at the time of part processing. Further, by increasing the fraction of ferrite before cold drawing through controlled rolling, the increase in hardness due to work hardening can be minimized and the roughness of the inner diameter can be improved, thereby omitting the normalizing heat treatment at the time of part processing.

이하 본 발명의 합금성분 첨가 및 성분범위 한정 이유를 설명한다.The reason for adding the alloy component of the present invention and limiting the range of the component will be described below.

C: 0.35 중량% ~ 0.61 중량%C: 0.35 wt% to 0.61 wt%

C는 오스테나이트 안정화 원소로서 강도와 경도를 증가시키는 중요한 원소이다. 과다하게 첨가할 경우 드릴가공 시 소재의 경도가 높아 공구 마모가 발생하게 되고, 피삭성을 저하시키기 때문에 0.61 중량%로 한정한다. C가 낮은 경우 부품의 필요 강도를 확보하기 어려워 하한을 0.35 중량%로 한정한다.
C is an important element that increases strength and hardness as an austenite stabilizing element. When it is added in an excessive amount, the hardness of the material is high during drilling, causing tool abrasion, and the machinability is lowered, so that it is limited to 0.61 wt%. When C is low, it is difficult to secure the required strength of the component, so the lower limit is limited to 0.35 wt%.

SiSi : 0.15 중량% ~ 0.35 중량%: 0.15 wt% to 0.35 wt%

Si는 제강시 유효한 탈산제로 사용되며, 강의 탄소 활동도를 증가시키는 원소이나 페라이트 강화 원소이나, Si의 함유량이 높을 경우 소재의 페라이트 조직이 강화되어 인성을 저하시키기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, Si 상한을 0.35 중량%로 한정한다. Si 함량이 낮을 경우에 탄소 활동도 낮아지며 제품에서 원하는 강도를 얻기 어렵기 때문에 하한을 0.15 중량%로 한정한다.
Si is used as an effective deoxidizer for steelmaking and is not preferable because it increases the carbon activity of the steel or the ferrite strengthening element or the ferrite structure of the material is strengthened when the content of Si is high. Therefore, the Si upper limit is limited to 0.35 wt%. When the Si content is low, the carbon activity is low, and since it is difficult to obtain the desired strength in the product, the lower limit is limited to 0.15 wt%.

MnMn : 0.60 중량% ~ 0.90 중량%: 0.60 wt% to 0.90 wt%

Mn은 탈산제로 소입성과 강도를 향상시키며, 강 중에 존재하는 S의 유해함을 방지하기 위하여 첨가되어 MnS를 형성함으로써 적열 취성을 방지하고 절삭 가공성을 향상시킨다. Mn이 0.60 중량% 이하의 경우 제품이 원하는 강도를 얻기 어려우며, 0.90 중량%를 초과하여 과잉으로 첨가될 경우 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서 Mn 함량을 0.60 중량% ~ 0.90 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Mn is a deoxidizer, which improves the denseness and strength, and is added to prevent the harmfulness of S present in the steel to form MnS, thereby preventing red-hot brittleness and improving cutting workability. If the Mn is 0.60 wt% or less, the desired strength of the product is difficult to obtain. If the Mn is excessively added in excess of 0.90 wt%, the toughness may be lowered. Therefore, it is preferable to limit the Mn content to 0.60 wt% to 0.90 wt%.

P: 0.030 중량% 이하 (0 미포함)P: 0.030 wt% or less (not including 0)

0.030 중량% 보다 첨가량이 많으면, 오스테나이트 결정립 입계에 편석되어 인성을 저하시키므로, 0.030 중량% 이하로 한정한다.
If the addition amount is larger than 0.030% by weight, segregation occurs at the austenite grain boundary and the toughness is lowered. Therefore, the content is limited to 0.030% by weight or less.

S: 0.035 중량% 이하 (0 미포함) S: 0.035% by weight or less (not including 0)

S는 강 중에서 Mn과 결합하여 MnS 개재물을 형성하여 강의 피삭성을 증가시켜주나 첨가량이 많아지면 거대 개재물에 의한 표면 결함 발생 및 경로가 되므로 0.035 중량% 이하로 한정한다. S bonds with Mn in the steel to form MnS inclusions to increase the machinability of the steel, and when the amount of the additive is increased, surface defects occur due to large inclusions and pathways, so it is limited to 0.035 wt% or less.

NiNi : 0.20 중량% 이하 (0 미포함): Not more than 0.20% by weight (not including 0)

Ni은 강의 조직을 미세화시키고 소입성을 증대시키는 원소로 0.20 중량%보다 많으면 인성을 향상시키나 피삭성이 저하되고 부품의 제조 원가를 높여 경제적이지 못하기 때문에 0.20 중량%이하로 한정한다.
Ni is an element for increasing the fineness of the steel structure and increasing the incombustibility. If it is more than 0.20% by weight, the toughness is improved but the machinability is lowered and the production cost of the component is increased.

CrCr : 0.20 중량% 이하 (0 미포함) : Not more than 0.20% by weight (not including 0)

Cr은 시멘타이트 안정화 원소 및 소입성을 증대시키고 강도를 향상시키는 원소로 0.20 중량% 이상 첨가하게 되면 강도가 증가하여 드릴가공시 공구수명을 낮출 수 있으므로 상한을 0.20 중량%로 한정한다.
When Cr is added as a cementite stabilizing element and an element improving the strength and strength of the cementite stabilizer by 0.20 wt% or more, the strength is increased and the tool life can be lowered during drilling, so the upper limit is limited to 0.20 wt%.

AlAl : 0.010 중량% ~ 0.030 중량% : 0.010 wt% to 0.030 wt%

Al은 강력한 탈산제로서 작용하는 것과 동시에 N와 결합하여 결정립을 미세화시키나, 0.010 중량% 보다 적게 첨가하게 되면 탈산이나 결정립 미세화 작용이 작아지기 때문에 바람직하지 않고, 0.030 중량%을 초과하여 첨가하게 되면, 오히려 Al2O3와 같은 비금속 개재물 양의 증가로 오히려 인성저하 등의 해로운 영향을 미칠 수 있다. 따라서, Al의 적정 함량 범위를 0.010 중량% ~ 0.030 중량%로 한정한다.
Al acts as a strong deoxidizing agent and binds with N to refine the crystal grains. However, if less than 0.010 wt% is added, deoxidization or grain refinement becomes small, and if it is added in excess of 0.030 wt% Increasing the amount of non-metallic inclusions such as Al 2 O 3 may have detrimental effects such as lowering toughness. Therefore, the optimum content range of Al is limited to 0.010 wt% to 0.030 wt%.

이하, 본 발명의 제어압연에 의한 노말라이징 열처리 생략이 가능한 피삭성이 우수한 중탄소강의 제조방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for producing heavy carbon steel excellent in machinability capable of omitting the normalizing heat treatment by controlled rolling of the present invention will be described in detail.

본 발명의 중탄소강의 제조방법은, 상기 조성을 갖는 강재를 1,060 ~ 1,140℃의 온도에서 균열유지하는 단계; 상기 강재를 930 ~ 990℃에서 조압연하고 조압연된 강재를 850 ~ 900℃로 낮춘 상태에서 제어압연하는 단계를 포함한다.
The method for producing heavy carbon steel of the present invention comprises the steps of: maintaining a steel material having the above composition at a temperature of 1,060 to 1,140 DEG C; And subjecting the steel material to rough rolling at 930 to 990 캜 and controlled rolling with the roughly rolled steel material lowered to 850 to 900 캜.

균열유지 단계Crack holding step

균열유지 단계에서는, 상기 조성을 갖는 강재를 1,060 ~ 1,140℃의 온도에서 80분 이상, 바람직하게는 80분 내지 100분간 균열유지한다. 상기의 균열온도영역은 장입된 강재가 목표 가열온도에 도달 후 유지되는 시간을 말한다. 균열 유지온도가 1,060℃보다 낮을 경우, 소재의 경도 및 미세조직 등의 성질은 좋아질 수 있으나 소재의 표면 품질이 떨어지게 되며, 1,140℃보다 높을 경우, 표면 품질은 좋아질 수 있으나 요구하는 경도나 미세조직을 만족할 수 없으며, 소재 휨이 발생하는 문제가 있다. 따라서 균열 유지 온도는 1,060 ~ 1,140℃의 범위인 것이 바람직하다.
In the crack holding step, the steel material having the above composition is maintained at a temperature of 1,060 to 1,140 DEG C for 80 minutes or more, preferably 80 to 100 minutes. The above-mentioned crack temperature region refers to the time for which the charged steel material is maintained after reaching the target heating temperature. If the crack holding temperature is lower than 1,060 ° C, the hardness and microstructure of the material may improve, but the surface quality of the material may deteriorate. If the temperature is higher than 1,140 ° C, the surface quality may be improved. However, There is a problem that material deflection occurs. Therefore, it is preferable that the crack holding temperature is in the range of 1,060 to 1,140 占 폚.

제어압연Controlled rolling 단계 step

제어압연 단계에서는, 상기 1,060 ~ 1,140℃에서 균열유지된 강재를 워킹 빔(Walking Beam) 가열로에서 빌렛을 추출하여 930 ~ 990℃의 온도로 조압연을 실시한다. 이때, 압연 온도를 제어할 수 있도록 조압연기 후방에 제어 냉각 설비를 설치할 수 있다. 제어 냉각 설비로는, 예를 들면 수압제어에 의해 물이 분사 충전된 워터 존(수냉대)이 설치될 수 있다. In the control rolling step, the billet is subjected to rough rolling at a temperature of 930 to 990 캜 by extracting the billet from a walking beam heated furnace at a temperature of 1,060 to 1,140 캜. At this time, a control cooling facility can be installed behind the roughing mill to control the rolling temperature. As the control cooling facility, for example, a water zone in which water is injected and filled by water pressure control (water-cooled zone) may be installed.

조압연을 거친 강재는 제어냉각 설비, 즉 워터 존(수냉대)를 거치면서 냉각되고 850 ~ 900℃의 온도로 낮아진 상태에서 본 압연이 실시된다. 본 발명에서는 워터 존(수냉대)을 이용하여 850 ~ 900℃의 온도로 낮아진 상태에서 압연을 실시함으로써 저온 변형에 의한 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직이 형성되어 노말라이징 열처리와 동등 수준의 가공성, 경도, 기계적 성질을 확보할 수 있다. The steel subjected to rough rolling is cooled by passing through a control cooling facility, that is, a water zone (water jacket), and is subjected to the main rolling in a state where it is lowered to a temperature of 850 to 900 ° C. In the present invention, by performing rolling in a state of being lowered to a temperature of 850 to 900 DEG C by using a water zone (water-cooled bar), a fine ferrite + pearlite structure is formed due to low temperature deformation and the workability, hardness, mechanical Properties can be secured.

또한 종래의 열간압연은 일반적으로 재결정 온도 이상에서 압연이 완료되며 오스테나이트(Austenite) 결정립은 반복되는 변형과 재결정으로 인하여 미세화되고, 이 변형단계에서 재결정으로 얻어진 미세한 오스테나이트 결정립은 페라이트(Ferrite) 결정립을 미세화시킨다. 재결정된 오스테나이트 결정립크기는 압연 감면량의 증가에 따라 급격히 감소하지만 페라이트 핵생성(Site)은 오스테나이트 결정립계에서만 일어난다. 하지만 제어압연 및 제어냉각은 재결정 온도 이하 영역의 온도 범위인 노말라이징 열처리 온도 영역에서 압연이 완료된다. 제어압연에 의한 오스테나이트 결정립계는 변형에 의해 연신되고 결정립내에 변형밴드(Deformation band)가 생성되어 결정립계뿐만 아니라 결정립내에서도 페라이트 핵생성 자리를 제공하여 페라이트 분율이 높고, 보다 균일하고 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직을 얻을 수 있다.
In addition, the conventional hot rolling is generally completed at a temperature higher than the recrystallization temperature, and the austenite grains are refined due to repeated deformation and recrystallization, and the fine austenite grains obtained by recrystallization in the deformation step are ferrite grains . The size of the recrystallized austenite grains decreases sharply with increasing rolling reduction amount, but the ferrite nucleation site only occurs at the austenite grain boundary. However, rolling in controlled rolling and controlled cooling is completed in the normalizing heat treatment temperature range, which is the temperature range in the region below the recrystallization temperature. The austenitic grain boundaries by controlled rolling are stretched by deformation and deformation bands are generated in the grain boundaries to provide ferrite nucleation sites not only in the grain boundaries but also in the grain boundaries to provide a more uniform and fine ferrite + pearlite structure Can be obtained.

이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples, but the scope of the present invention is not limited by the examples.

실시예Example

하기 표 1은 본 실시예에 사용된 중탄소강의 조성을 나타내며, 잔부는 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진다.Table 1 below shows the composition of heavy carbon steel used in this example, the balance being Fe and inevitable impurities.

(단위 : 중량%)(Unit: wt%) 구분division CC SiSi MnMn PP SS NiNi CrCr AlAl 중탄소강Medium carbon steel 0.450.45 0.240.24 0.700.70 0.0170.017 0.0230.023 0.160.16 0.070.07 0.0160.016

상기 표 1의 조성을 갖는 중탄소강을 아래 표 2의 압연방법(균열유지온도, 유지시간, 조압연 후 온도 조건)으로 압연하였다. 실시예 1 및 2는 제어압연을 통하여 오스테나이트 조직에서 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직을 형성시키고자 균열대 온도를 1,060 ~ 1,140℃범위의 저온가열을 유지하고 추출 후 조압연 후방에 설치된 수냉대를 이용한 제어냉각을 통하여 850 ~ 900℃의 온도에서 저온압연을 실시한다. The medium carbon steels having the composition shown in Table 1 were rolled under the rolling method (crack holding temperature, holding time, temperature condition after rough rolling) shown in Table 2 below. In Examples 1 and 2, a fine ferrite + pearlite structure was formed in the austenite structure through controlled rolling, and a low-temperature heating in the range of 1,060-1,140 ° C was maintained at the crack-to- Cold rolling is carried out at a temperature of 850 to 900 ° C through cooling.

비교예 1 및 2는 일반압연으로 균열온도를 1,150 ~ 1,180℃의 온도에서 조압연 후방에 설치된 수냉대를 이용하지 않고, 950 ~ 1,050℃의 온도에서 일반압연을 실시하였다. 비교예 2의 강에 대해서는 노말라이징 열처리를 실시하였다. 노말라이징 열처리 조건은 850 ± 5 ℃에서 1시간 유지 후 공냉하였다. In Comparative Examples 1 and 2, ordinary rolling was carried out at a temperature of 950 to 1,050 ° C, without using a cold-rolled steel sheet which was placed behind the rough rolling at a temperature of 1,150 to 1,180 ° C. The steel of Comparative Example 2 was subjected to a normalizing heat treatment. The normalizing heat treatment conditions were maintained at 850 ± 5 ℃ for 1 hour and then air-cooled.

구분division 압연방법Rolling method 균열온도()Crack temperature () 유지시간(분)Holding time (minutes) 조압연 후 온도()Temperature after rough rolling () 열처리Heat treatment 실시예 1Example 1 제어압연Controlled rolling 1,0801,080 9595 860860 -- 실시예 2Example 2 1,1201,120 9090 880880 -- 비교예 1Comparative Example 1 일반압연General rolling 1,1601,160 100100 960960 -- 비교예 2Comparative Example 2 1,1801,180 9595 1,0001,000 노말라이징 열처리Normalizing heat treatment

도 1은 실시예 1(a) 및 실시예 2(b), 비교예 1(c) 및 비교예 2(d)에서 제조된 중탄소강의 미세조직을 나타낸다. 제어압연을 실시한 실시예 1 및 2의 펄라이트 컬러니 사이즈는 제어압연으로 인하여 일반압연을 실시한 비교예 1과 대비하여 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직을 나타내는 것을 관찰할 수 있으며, 노말라이징 열처리를 실시한 비교예 2와는 유사한 수준이었다. Fig. 1 shows the microstructure of the medium carbon steel produced in Example 1 (a), Example 2 (b), Comparative Example 1 (c) and Comparative Example 2 (d). The pearlite color sizes of Examples 1 and 2 in which the controlled rolling was carried out showed a fine ferrite + pearlite structure as compared with Comparative Example 1 in which general rolling was performed due to the controlled rolling, and Comparative Example 2 in which the normalizing heat treatment was performed .

따라서, 제어압연을 통하여 얻어진 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직을 갖는 중탄소강은 동일 감면율로 냉간인발시 일반압연의 조대한 페라이트 + 펄라이트와 대비하여 경도 상승을 최소화할 수 있다.Therefore, the medium carbon steel having a fine ferrite + pearlite structure obtained through the controlled rolling can minimize the hardness increase compared to the coarse ferrite + pearlite in the ordinary rolling when cold drawn at the same reduction ratio.

도 2는 상기 표 1의 조성을 갖는 중탄소강을 표 2의 압연방법으로 제조하고 6.3%의 감면율로 냉간인발 후에 평가한 경도(HRB)를 나타낸다. 제어압연을 실시한 실시예 1 및 2의 경도값은 일반압연을 실시한 비교예 1보다 낮고, 노말라이징 열처리를 실시한 비교예 2와는 동등수준이다. 2 shows the hardness (HRB) of the medium carbon steels having the composition shown in Table 1 prepared by the rolling method of Table 2 and evaluated after cold drawing at a reduction ratio of 6.3%. The hardness values of Examples 1 and 2 subjected to controlled rolling were lower than those of Comparative Example 1 subjected to ordinary rolling and were equivalent to those of Comparative Example 2 subjected to normalizing heat treatment.

도 3은 실시예 1 및 비교예 2의 6.3%의 감면율로 냉간인발 전 평가한 기계적 성질(인장강도, 경도)을 나타낸다. 제어압연을 실시한 실시예 1의 인장강도 및 경도는 일반압연 후 노말라이징 열처리 한 것과 동등수준이다. Fig. 3 shows the mechanical properties (tensile strength, hardness) evaluated before cold drawing at a reduction ratio of 6.3% in Example 1 and Comparative Example 2. Fig. The tensile strength and hardness of the Example 1 subjected to the controlled rolling were comparable to those of the normal rolling and normalizing heat treatment.

도 4은 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 2의 가공성 평가(절삭력)를 나타낸다. 절삭력은 가공성 평가시 사용되는 공구동력계를 사용하여 측정할 수 있다. 아래 조건으로 드릴링시 발생되는 저항값(절삭력)을 공구동력계를 통하여 구할 수 있다:Fig. 4 shows the machinability evaluation (cutting force) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. The cutting force can be measured using a tool dynamometer used in formability evaluation. The resistance value (cutting force) generated when drilling under the following conditions can be obtained through the tool dynamometer:

드릴공구: 4.0 HSS GUEHRING 46515 Drill tool: 4.0 HSS GUEHRING 46515

드릴 방법: 습식 Drilling method: wet

드릴 속도: 2,700 ~ 3,000 RPM Drill Speed: 2,700 ~ 3,000 RPM

드릴 깊이: 46 mm, 드릴피트 160. Drill depth: 46 mm, drill feet 160.

절삭력 값이 클수록 드릴가공시 공구저항이 많이 발생한다는 것을 의미한다. 제어압연을 실시한 실시예 1 및 2의 절삭력값은 일반압연을 실시한 비교예 1보다 낮고, 노말라이징 열처리를 실시한 비교예 2와는 동등수준이다.The larger the cutting force value, the more tool resistance is generated during drilling. The cutting force values in Examples 1 and 2 in which the controlled rolling was performed are lower than those in Comparative Example 1 in which general rolling was performed and are comparable to those in Comparative Example 2 in which the normalizing heat treatment is performed.

도 5는 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 2의 가공성 평가(표면조도)를 나타낸다. 표면조도 평가는 상기 방법을 통하여 드릴링된 소재를 절단하여 해당 드릴면 이미지를 관찰하여 평가할 수 있다. 도 5와 같이 드릴면의 버(Burr) 형성 여부 및, 표면 거칠기에 대해 상대적으로 비교한다. Fig. 5 shows the formability evaluation (surface roughness) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. The surface roughness evaluation can be performed by cutting the drilled material through the above method and observing and observing the corresponding drilled surface image. As shown in FIG. 5, the burr formation and the surface roughness of the drill surface are compared with each other.

도 5를 보면, 제어압연을 실시한 실시예 1 및 2, 비교예 2의 표면조도는 일반압연을 실시한 비교예 1보다 양호한 것을 알 수 있다. 5, it can be seen that the surface roughnesses of Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 in which control rolling was performed are better than Comparative Example 1 in which general rolling was performed.

따라서, 본 발명의 제조방법에 따른 제어압연에 의하여 미세한 페라이트 + 펄라이트 조직을 얻어 드릴가공시 공구수명의 저하를 방지할 수 있는 기계적 성질(인장강도, 경도), 가공평 평가(절삭력, 표면조도) 결과를 얻어 노말라이징 열처리가 생략가능하다는 것을 알 수 있다. Therefore, the mechanical properties (tensile strength, hardness), the machinability evaluation (cutting force, surface roughness) and the like which can prevent the deterioration of the tool life during the machining to obtain the fine ferrite + pearlite structure by the controlled rolling according to the manufacturing method of the present invention, The results are obtained and it can be seen that the normalizing heat treatment can be omitted.

Claims (3)

피삭성이 우수한 중탄소강의 제조방법으로서,
C: 0.35 ~ 0.61 중량%, Si: 0.15 ~ 0.35 중량%, Mn: 0.60 ~ 0.90 중량%, P: 0.030 중량% 이하(0 미포함), S: 0.035 중량% 이하(0 미포함), Ni: 0.20 중량% 이하(0 미포함), Cr: 0.20 중량% 이하(0 미포함), Al: 0.010 ~ 0.030 중량%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1,060 ~ 1,140℃에서 80분 내지 100분간 균열유지하는 단계;
상기 강재를 930 ~ 990℃에서 조압연하고, 수냉설비를 이용하여 마무리 압연온도를 850 ~ 900℃로 냉각하여 본 압연하는 단계를 포함하고,
상기 중탄소강은 인장강도 70kgf/㎟ 이하, 경도 90HRB이하인 것을 특징으로 하는, 중탄소강의 제조방법.
A method of producing a medium carbon steel excellent in machinability,
(C): 0.35 to 0.61 wt% of C, 0.15 to 0.35 wt% of Si, 0.60 to 0.90 wt% of Mn, 0.030 wt% or less of P, 0 wt% or less of S, , The balance being Fe and other unavoidable impurities, at a temperature of 1,060 to 1,140 DEG C for a period of from 80 minutes to 100 minutes (inclusive), a Cr content of 0.20% or less (not including 0%) and an Al content of 0.010 to 0.030% Maintaining a crack;
Subjecting the steel material to rough rolling at 930 to 990 占 폚, cooling the finish rolling temperature to 850 to 900 占 폚 using a water-cooling equipment,
Wherein the medium carbon steel has a tensile strength of 70 kgf / mm 2 or less and a hardness of 90 HRB or less.
제1항에 있어서, 상기 중탄소강은 6.3%의 감면율을 갖는 냉간인발 후 100HRB 이하의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 중탄소강의 제조방법.The method of claim 1, wherein the medium carbon steel has a hardness of 100 HRB or less after cold drawing with a reduction ratio of 6.3%. 제1항에 있어서, 상기 중탄소강은 상기 압연에 의하여 결정립계 및 결정립내 변형밴드가 형성되어 미세한 페라이트와 펄라이트 조직을 형성하는 것을 특징으로 중탄소강의 제조방법.
The method for producing medium carbon steel according to claim 1, wherein the heavy carbon steel is formed by grain boundaries and strain bands in the crystal grain by the rolling to form fine ferrite and pearlite structure.
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