KR20170012467A - Wire material for steel wire, and steel wire - Google Patents

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Abstract

저사이클 피로 특성이 우수하고, 와이어 로프나 PC 강선 등의 고강도의 강선의 소재로서 유용한 강선용 선재, 및 이와 같은 특성을 발휘할 수 있는 강선을 제공한다. 본 발명의 강선용 선재는, 질량%로, C: 0.70∼1.3%, Si: 0.1∼1.5%, Mn: 0.1∼1.5%, N: 0.001∼0.006%, Al: 0.001∼0.10%, Ti: 0.02∼0.20%, B: 0.0005∼0.010%, P: 0% 이상 0.030% 이하, S: 0% 이상 0.030% 이하를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이며, 펄라이트를 주상으로 하고, 300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D가 하기 (1)식을 만족한다.
D≤2.5×10-7(cm2/초) …(1)
A wire for a steel wire excellent in low-cycle fatigue characteristics and useful as a material for a high-strength steel wire such as a wire rope or a PC steel wire, and a steel wire capable of exhibiting such characteristics. The steel wire rod according to the present invention is characterized in that it contains 0.70 to 1.3% of C, 0.1 to 1.5% of Si, 0.1 to 1.5% of Mn, 0.001 to 0.006% of N, 0.001 to 0.10% 0.205 to 0.010%, P: 0 to 0.030%, S: 0 to 0.030%, the balance being iron and inevitable impurities, the pearlite being the main phase, The hydrogen diffusion coefficient D in the steel satisfies the following expression (1).
D? 2.5 × 10 -7 (cm 2 / sec) ... (One)

Description

강선용 선재 및 강선{WIRE MATERIAL FOR STEEL WIRE, AND STEEL WIRE}{WIRE MATERIAL FOR STEEL WIRE, AND STEEL WIRE}

본 발명은 와이어 로프나 PC 강선 등에 이용되는 고강도의 강선의 소재가 되는 강선용 선재, 및 그와 같은 강선에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wire for a steel wire used as a material of a high strength steel wire used for a wire rope or a PC steel wire, and to such a steel wire.

엘리베이터용 로프나 크레인의 권상 로프 등, 반복 굽힘 응력이 부가되는 강연선에 있어서는, 소선(素線)의 굽힘 피로 특성이 로프의 설계 강도나 수명을 결정하는 중요 인자이다. 근년에는, 엘리베이터의 고속화나 크레인의 소형화에 수반하는 로프의 경량화 요구가 증대하고 있어, 그것을 실현하는 굽힘 피로 특성이 우수한 고강도 강선용 선재가 요구되고 있다. 또한 굽힘 피로 특성이 우수한 고강도 강선용 선재는, PC(Prestressed Concrete) 강선의 소재로서도 유용하다. 이러한 강선용 선재에는, 구체적으로는, 반복 횟수 104∼105회에서 일어나는 저사이클 피로가 발생하지 않을 것이 요구된다.In a strand to which repeated bending stress is applied, such as an elevator rope or a hoisting rope of a crane, the bending fatigue characteristic of a strand is an important factor determining the design strength and life of the rope. 2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a reduction in the weight of ropes accompanied by an increase in the speed of elevators and the miniaturization of cranes, and there is a demand for a high strength steel wire rod excellent in bending fatigue characteristics. Also, a wire rod for a high strength steel wire excellent in bending fatigue characteristics is also useful as a material for PC (Prestressed Concrete) steel wire. Concretely, it is required that such a wire for a steel wire does not cause occurrence of low-cycle fatigue occurring at a repetition frequency of 10 4 to 10 5 times.

선재의 특성을 개선하기 위한 기술로서, 지금까지도 다양하게 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는, 강 중에 BN계 개재물을 미세 석출시키는 것에 의해 피로 강도를 향상시키는 기술이 개시되어 있다.As a technique for improving the characteristics of the wire rod, various proposals have been made so far. For example, Patent Document 1 discloses a technique of improving the fatigue strength by finely precipitating BN inclusions in steel.

특허문헌 2에서는, 신선 가공 펄라이트 조직을 가진 극세 강선 중의 수소량을 저감함으로써 107사이클의 회전 굽힘 피로 시험으로 평가되는 피로 특성을 향상시키는 기술이 공개되어 있다.Patent Document 2 discloses a technique for improving the fatigue characteristics evaluated by the rolling bending fatigue test of 10 7 cycles by reducing the amount of hydrogen in the ultrafine steel wire having the drawn pearlite structure.

일본 특허공개 2011-225990호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-225990 일본 특허공개 평11-256274호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 11-256274

상기 특허문헌 1의 기술에서 문제로 삼고 있는 특성은, 반복 횟수가 107회인 피로 한도 근처에서 일어나는 고사이클 피로이며, 상기 저사이클 피로와는 메커니즘이 상이하다. 와이어 로프와 같은 장기간 외기에 노출되는 제품에서는, 표층부의 산화나 소선끼리의 마찰에 의해 피로 균열이 발생하기 쉽고, 또한 강 중에 침입한 수소에 의해 균열 진전이 촉진되기 때문에, 피로 한도보다 훨씬 낮은 수명으로 재료가 파괴된다. 따라서, 수소에 대한 대책이 필요해진다.The characteristic problem in the technique of Patent Document 1 is the high cycle fatigue occurring near the fatigue limit of the number of repetitions of 10 7 , and the mechanism is different from the low cycle fatigue. In a product exposed to a long-term external atmosphere such as a wire rope, fatigue cracks are likely to occur due to oxidation of the surface layer or friction between wire elements, and crack propagation is promoted by hydrogen penetrating into the steel. The material is destroyed. Therefore, measures against hydrogen are required.

또한, 상기 특허문헌 2에서 고려되고 있는 피로 특성도 고사이클 피로인데, 와이어 로프나 PC 강선과 같이, 외계로부터의 수소 침입이 있는 제품의 경우에는 외부로부터 침입한 수소로 저사이클 피로 특성이 저하되기 때문에, 상기 특허문헌 2와 같이 단순히 강 중의 수소량을 저감하는 것만으로는 불충분하다.Also, the fatigue characteristic considered in the Patent Document 2 is high cycle fatigue. In the case of a product having hydrogen intrusion from the outside such as a wire rope or a PC steel wire, the low cycle fatigue characteristic is deteriorated by hydrogen invading from the outside Therefore, it is not sufficient to simply reduce the amount of hydrogen in the steel as in Patent Document 2.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 저사이클 피로 특성이 우수하고, 와이어 로프나 PC 강선 등의 고강도의 강선의 소재로서 유용한 강선용 선재, 및 이와 같은 특성을 발휘할 수 있는 강선을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a steel wire rope excellent in low cycle fatigue characteristics and useful as a material of a high strength steel wire such as a wire rope or a PC steel wire, To provide a steel wire.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 강선용 선재는, 질량%로, C: 0.70∼1.3%, Si: 0.1∼1.5%, Mn: 0.1∼1.5%, N: 0.001∼0.006%, Al: 0.001∼0.10%, Ti: 0.02∼0.20%, B: 0.0005∼0.010%, P: 0% 이상 0.030% 이하, S: 0% 이상 0.030% 이하를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이며, 펄라이트를 주상으로 하고, 300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D가 하기 (1)식을 만족하는 것을 특징으로 한다.The steel wire rod according to the present invention, which can solve the above-described problems, comprises, by mass%, 0.70 to 1.3% of C, 0.1 to 1.5% of Si, 0.1 to 1.5% of Mn, 0.001 to 0.006% of N, 0.001 to 0.10% Wherein the balance contains iron and inevitable impurities, and the pearlite is in the form of a pellet. , And the hydrogen diffusion coefficient D in the steel at 300 DEG C satisfies the following expression (1).

D≤2.5×10-7(cm2/초) …(1)D? 2.5 × 10 -7 (cm 2 / sec) ... (One)

한편, 「펄라이트를 주상으로 한다」란, 금속 조직의 95면적% 이상이 펄라이트 조직인 것을 의미한다.On the other hand, " pearlite as a main phase " means that at least 95% by area of the metal structure is a pearlite structure.

본 발명의 고강도 강선용 선재는, 질량%로,The high strength steel wire rod according to the present invention comprises, by mass%

(a) Cr: 0% 초과 1.0% 이하 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,(a) at least one of Cr: more than 0% to 1.0% and V: more than 0% to 0.5%

(b) Ni: 0% 초과 0.5% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,(b) Ni: not less than 0% and not more than 0.5%, and Nb: not less than 0% and not more than 0.5%

(c) Co: 0% 초과 1.0% 이하,(c) Co: more than 0% and not more than 1.0%

(d) Mo: 0% 초과 0.5% 이하 및 Cu: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종(d) Mo: not less than 0% but not more than 0.5%, and Cu: not less than 0% and not more than 0.5%

등을 추가로 함유하는 것도 바람직하다.And the like.

본 발명은 상기한 강의 화학 성분 조성으로 이루어지고, 300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D가 하기 (1)식을 만족하는 강선도 포함한다.The present invention also includes a steel wire having a chemical composition of the aforementioned steel and having a hydrogen diffusion coefficient D in a steel at 300 캜 satisfying the following formula (1).

D≤2.5×10-7(cm2/초) …(1)D? 2.5 × 10 -7 (cm 2 / sec) ... (One)

본 발명에 의하면, 미세 분산시킨 TiC 등의 Ti계 개재물에 의한 수소 트랩 효과에 의해 강 중에서의 수소 확산을 저해하여, 그 확산 계수를 저감함으로써 피로 특성이 우수한 강선재를 얻을 수 있다. 특히, 104∼105회 정도의 반복 응력 부하로 생기는 저사이클 피로에 대해서, 우수한 특성을 발휘한다.According to the present invention, hydrogen diffusion in a steel is inhibited by the hydrogen trapping effect of Ti-based inclusions such as TiC finely dispersed, and the diffusion coefficient is reduced, whereby a steel wire rod excellent in fatigue characteristics can be obtained. Particularly, excellent characteristics are exhibited for low cycle fatigue caused by a cyclic stress load of about 10 4 to 10 5 times.

도 1은 4점 굽힘 피로 시험의 실시 상황을 나타내는 개략 설명도이다.Fig. 1 is a schematic explanatory view showing the execution state of the four-point bending fatigue test. Fig.

본 발명자들은, 펄라이트를 주상으로 하는 금속 조직인 강선재에 있어서, 저사이클 피로 특성을 좌우하는 인자를 예의 조사했다. 수소에 의한 피로 특성의 저하는, 반복 응력이 부하되는 것에 의해 강 중의 수소가 강재에 생성된 미소한 크랙을 향해서 확산하여, 크랙 주변의 조직을 취화시킴으로써 생긴다. 제조 공정에서 강 중에 흡장된 수소에 더하여, 외계로부터 침입한 수소도 마찬가지로 피로 특성을 저하시킨다. 따라서, 강 중의 수소 확산을 저해하여, 크랙 주변에 집적하는 수소의 양을 저감함으로써 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D를 2.5×10-7(cm2/초) 이하로 함으로써 피로 특성이 향상된다.The inventors of the present invention investigated the factors that determine the low-cycle fatigue characteristics of steel wire rods, which are metal structures having pearlite as a main phase. The degradation of the fatigue property caused by hydrogen is caused by the hydrogen in the steel being diffused toward a minute crack generated in the steel due to the application of repetitive stress and causing the structure around the crack to brittle. In addition to the hydrogen occluded in the steel in the manufacturing process, hydrogen invading from the outside world likewise lowers the fatigue characteristics. Therefore, the hydrogen diffusion in the steel is inhibited, and the amount of hydrogen accumulated around the crack is reduced, thereby improving the fatigue characteristics. Specifically, the fatigue property is enhanced by a hydrogen diffusion coefficient D in the steel at 300 ℃ to below 2.5 × 10 -7 (cm 2 / sec).

수소 확산 계수 D는 온도에 의존하는 물성값이지만, 본 발명에서는 300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D를 지표로 한다. 이 이유는 수소 확산 계수의 계측 방법에서 유래한다. 수소 확산 계수 D의 측정에 있어서는, 시료를 측정기 중에서 승온해서 얻어진 수소 가스의 방출 곡선을 해석하는 방법을 채용하고 있지만, 방출 곡선의 저온 부분은 외란에 의한 영향을 받기 쉬워, 정확한 평가에 적합하지 않다. 이것은, 저온에서 방출되는 수소는 확산성 수소라고 불리고, 실온에서의 확산을 무시할 수 없으므로, 측정에 제공하는 시료의 보관 상태에 따라 영향을 받기 때문이다. 한편, 수소 확산 계수 D는, 바람직하게는 2.3×10-7(cm2/초) 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0×10-7(cm2/초) 이하이다.The hydrogen diffusion coefficient D is a temperature dependent property value, but in the present invention, the hydrogen diffusion coefficient D in the steel at 300 캜 is used as an index. This reason comes from the method of measuring the hydrogen diffusion coefficient. In the measurement of the hydrogen diffusion coefficient D, a method of analyzing the release curve of the hydrogen gas obtained by raising the sample in the measuring instrument is employed. However, the low temperature portion of the release curve is susceptible to disturbance, . This is because the hydrogen released at a low temperature is called a diffusible hydrogen, and diffusion at room temperature can not be ignored, so it is affected by the storage state of the sample provided for the measurement. On the other hand, the hydrogen diffusion coefficient D is preferably 2.3 × 10 -7 (cm 2 / sec) or less, more preferably 2.0 × 10 -7 (cm 2 / sec) or less.

수소의 확산을 저해하는 수단으로서는, 수소를 흡착하는 효과가 있는 TiC 등의 Ti계 개재물을 강 중에 미세 분산시키는 것이 유효하다.As a means for inhibiting the diffusion of hydrogen, it is effective to finely disperse Ti-based inclusions such as TiC having the effect of adsorbing hydrogen in the steel.

본 발명에 따른 강선용 선재는, 와이어 등에 적용했을 때에 그의 기본적인 특성을 발휘시키는 데에서도, 그의 화학 성분 조성도 적절히 조정할 필요가 있다. 그의 화학 성분 조성은 이하와 같다. 한편, 화학 성분 조성에 있어서의 「%」는 모두 「질량%」이다.The wire rope according to the present invention, when applied to a wire or the like, is required to appropriately adjust its chemical composition even when it exhibits its basic characteristics. Its chemical composition is as follows. On the other hand, "%" in chemical composition is "mass%".

(C: 0.70∼1.3%)(C: 0.70 to 1.3%)

C는 강도의 상승에 유효한 원소이며, C량의 증가에 수반해서, 냉간 가공 전의 선재(강선재), 및 냉간 가공 후의 강선의 강도가 향상된다. 그래서, C량은 0.70% 이상으로 정했다. C량은, 바람직하게는 0.74% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.78% 이상이다. 그러나, C량이 지나치게 과잉이 되면, 초석 시멘타이트(이하, 「초석 θ」라고 약기하는 경우가 있음)가 석출되어, 신선 가공 중에 단선을 야기한다. 그래서, C량은 1.3% 이하로 정했다. C량은, 바람직하게는 1.2% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.1% 이하이다.C is an element effective for increasing the strength. With the increase in the amount of C, the strength of the wire (steel wire) before cold working and the steel wire after cold working is improved. Therefore, the amount of C was set to 0.70% or more. The amount of C is preferably 0.74% or more, and more preferably 0.78% or more. However, if the amount of C becomes excessively excessive, cornerstone cementite (hereinafter abbreviated as " corner stone ") may precipitate and cause breakage during drawing processing. Therefore, the amount of C was set to 1.3% or less. The amount of C is preferably 1.2% or less, and more preferably 1.1% or less.

(Si: 0.1∼1.5%)(Si: 0.1 to 1.5%)

Si는 탈산제로서의 작용을 갖고, 또한 선재의 강도를 향상시키는 작용도 갖는다. 이들 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Si량을 0.1% 이상으로 정했다. Si량은, 바람직하게는 0.15% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.18% 이상이다. 한편, Si량이 지나치게 과잉이 되면, 냉간 신선성을 악화시켜, 단선율의 증가를 야기한다. 그래서, Si량을 1.5% 이하로 정했다. Si량은, 바람직하게는 1.4% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.3% 이하이다.Si has an action as a deoxidizing agent and also has an effect of improving the strength of the wire rod. In order to effectively exhibit these effects, the amount of Si is set to 0.1% or more. The amount of Si is preferably 0.15% or more, and more preferably 0.18% or more. On the other hand, if the amount of Si becomes excessively excessive, the cold drawing property is deteriorated and an increase in the monodispersity is caused. Therefore, the amount of Si was set to 1.5% or less. The amount of Si is preferably 1.4% or less, and more preferably 1.3% or less.

(Mn: 0.1∼1.5%)(Mn: 0.1 to 1.5%)

Mn은 Si와 마찬가지로 탈산 작용도 갖고 있지만, 특히 강 중의 S를 MnS로서 고정해서, 강의 인성 및 연성을 높이는 작용을 갖고 있다. 이들 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Mn량은 0.1% 이상으로 한다. Mn량은, 바람직하게는 0.15% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.20% 이상이다. 그러나, Mn은 편석되기 쉬운 원소이며, 과잉으로 첨가하면, Mn 편석부의 담금질성이 과잉으로 증대하여, 마텐자이트 등의 과냉 조직을 생성시킬 우려가 있다. 그래서, Mn량은 1.5% 이하로 정했다. Mn량은, 바람직하게는 1.4% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.3% 이하이다.Mn has a deoxidizing action similarly to Si, but has an action of increasing the toughness and ductility of steel by fixing S in the steel as MnS. In order to effectively exhibit these effects, the amount of Mn is set to 0.1% or more. The amount of Mn is preferably 0.15% or more, and more preferably 0.20% or more. However, Mn is an element that is easily segregated, and if it is added in excess, the hardenability of the Mn segregation portion excessively increases, and there is a fear that a supercooled structure such as martensite may be formed. Therefore, the amount of Mn was set to 1.5% or less. The Mn content is preferably 1.4% or less, and more preferably 1.3% or less.

(N: 0.001∼0.006%)(N: 0.001 to 0.006%)

N은 강 중의 B와 화합해서 BN을 형성하여, B에 의한 효과를 잃게 한다. 또한, 고용 상태의 N은 신선 시에 변형 시효에 의한 염회 특성의 저하를 야기하고, 현저한 경우에는 세로 균열을 초래한다. 이들 폐해를 막기 위해서, N량은 0.006% 이하로 한다. N량은, 바람직하게는 0.005% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.004% 이하이다. 한편, 소량이면 TiN이나 AlN 등의 질화물에 의해 결정립을 미세화하여, 선재의 연성을 높이는 효과가 있다. 그와 같은 효과를 발휘시키기 위해서, N량은 0.001% 이상으로 한다. N량은, 바람직하게는 0.0015% 이상, 보다 바람직하게는 0.0020% 이상이다.N combines with B in the steel to form BN, which causes the effect of B to be lost. In addition, N in the solid state causes deterioration of the sintering property due to deformation aging at the time of drawing, and, in the case of remarkable case, vertical cracking. In order to prevent these harmful effects, the N content should be 0.006% or less. The N content is preferably 0.005% or less, and more preferably 0.004% or less. On the other hand, if it is a small amount, there is an effect of increasing the ductility of the wire rod by making the crystal grains finer by the nitride such as TiN or AlN. In order to achieve such an effect, the N content should be 0.001% or more. The amount of N is preferably 0.0015% or more, and more preferably 0.0020% or more.

(Al: 0.001∼0.10%)(Al: 0.001 to 0.10%)

Al은 유효한 탈산 원소이다. 또한, AlN과 같은 질화물을 형성해서 결정립을 미세화하는 효과도 갖는다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서, Al량은 0.001% 이상으로 한다. Al량은, 바람직하게는 0.002% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.003% 이상이다. 한편, Al을 과잉으로 첨가하면 Al2O3과 같은 산화물을 형성하여, 신선 시의 단선을 증가시킨다. 이러한 관점에서, Al량은 0.10% 이하로 한다. Al량은, 바람직하게는 0.09% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.08% 이하이다.Al is an effective deoxidizing element. In addition, it has an effect of forming a nitride such as AlN and making crystal grains finer. In order to effectively exhibit such an effect, the amount of Al is 0.001% or more. The amount of Al is preferably 0.002% or more, and more preferably 0.003% or more. On the other hand, when Al is added in excess, an oxide such as Al 2 O 3 is formed, thereby increasing disconnection at the time of drawing. From this point of view, the amount of Al is 0.10% or less. The amount of Al is preferably 0.09% or less, and more preferably 0.08% or less.

(Ti: 0.02∼0.20%)(Ti: 0.02 to 0.20%)

Ti는 TiC와 같은 탄화물을 형성하여, 수소의 확산 계수를 저하시켜서 강선의 피로 특성을 향상시키는 기능이 있다. 또한, 강 중의 N과 화합해서 TiN과 같은 질화물을 형성하여, N에 의한 염회 특성의 저하를 막는 기능도 있다. 그들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서, Ti량은 0.02% 이상으로 한다. Ti량은, 바람직하게는 0.03% 이상, 보다 바람직하게는 0.04% 이상이다. 한편, Ti량이 과잉이 되면, TiC나 TiN 등의 Ti계 개재물이 다량으로 석출되어, 신선 시의 단선을 증가시킨다. 따라서, Ti량은 0.20% 이하로 한다. Ti량은, 바람직하게는 0.15% 이하이고, 더 바람직하게는 0.10% 이하이다.Ti has the function of forming a carbide such as TiC and lowering the diffusion coefficient of hydrogen to improve the fatigue characteristics of the steel wire. It also has a function of forming a nitride such as TiN in combination with N in the steel to prevent deterioration of the characteristics of the sintering by N. In order to effectively exhibit these effects, the amount of Ti should be 0.02% or more. The amount of Ti is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.04% or more. On the other hand, when the amount of Ti becomes excessive, Ti inclusions such as TiC and TiN are precipitated in a large amount to increase disconnection at the time of drawing. Therefore, the amount of Ti should be 0.20% or less. The amount of Ti is preferably 0.15% or less, and more preferably 0.10% or less.

(B: 0.0005∼0.010%)(B: 0.0005 to 0.010%)

B는 입계에 석출되는 초석 페라이트(이하, 「초석 α」라고 약기하는 경우가 있음)를 억제하는 기능이 있고, 피로 특성의 향상에 유효하다. 또한, BN을 형성함으로써, 강 중의 고용 N을 고정하여, 염회 특성을 향상시키는 효과도 기대할 수 있다. B의 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서, B량은 0.0005% 이상이 필요하다. 바람직한 B량의 하한은 0.0007% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.001% 이상이다. 한편, B량이 과잉이 되면, Fe와의 화합물인 Fe-B계 화합물, 예를 들면 FeB2가 석출되어, 열간 압연 시의 균열을 야기하기 때문에, B량은 0.010% 이하로 할 필요가 있다. B량은, 바람직하게는 0.008% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.006% 이하이다.B has a function of suppressing pro-eutectoid ferrite (hereinafter abbreviated as " precious stone alpha ") precipitated in grain boundaries, and is effective for improving fatigue characteristics. Further, by forming BN, an effect of fixing the solid solution N in the steel and improving the salt characteristics can be expected. In order to effectively exhibit the effect of B, the amount of B is required to be 0.0005% or more. The lower limit of the preferable amount of B is 0.0007% or more, and more preferably 0.001% or more. On the other hand, when the amount of B becomes excessive, the amount of B needs to be 0.010% or less since an Fe-B based compound such as FeB 2, which is a compound with Fe, precipitates and causes cracking during hot rolling. The amount of B is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.

(P: 0% 이상 0.030% 이하)(P: 0% or more and 0.030% or less)

P는 구 오스테나이트립계에 편석되어서 입계를 취화시켜, 피로 강도를 저하시키기 때문에, 그의 함유량은 적으면 적을수록 바람직하다. 따라서, P량은 0.030% 이하로 한다. P량은, 바람직하게는 0.025% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이하이다. P량은 0%여도 되지만, 통상 0.001% 이상으로 포함된다.P is segregated in the old austenitic system to embrittle the grain boundaries to lower the fatigue strength. Therefore, the smaller the content of P is, the better. Therefore, the amount of P is 0.030% or less. The P content is preferably 0.025% or less, and more preferably 0.020% or less. The P content may be 0%, but is usually contained in an amount of 0.001% or more.

(S: 0% 이상 0.030% 이하)(S: not less than 0% and not more than 0.030%)

S는 P와 마찬가지로 구 오스테나이트립계에 편석되어서 입계를 취화시켜, 피로 강도를 저하시키기 때문에, 그의 함유량은 적으면 적을수록 바람직하다. 따라서, S량은 0.030% 이하로 한다. S량은, 바람직하게는 0.025% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이하이다. S량은 0%여도 되지만, 통상 0.001% 이상으로 포함된다.S, like P, segregates in the old austenitic system to embrittle the grain boundaries to lower the fatigue strength. Therefore, the smaller the content, the better. Therefore, the amount of S is 0.030% or less. The amount of S is preferably 0.025% or less, and more preferably 0.020% or less. The amount of S may be 0%, but is usually contained in an amount of 0.001% or more.

본 발명의 선재의 기본 성분은 상기와 같으며, 잔부는 실질적으로 철이다. 단, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 들어가는 불가피 불순물이 강 중에 포함되는 것은 당연히 허용된다.The basic components of the wire of the present invention are as described above, and the remainder is substantially iron. However, it is a matter of course that inevitable impurities included in raw materials, materials, manufacturing facilities, and the like are included in the steel.

또한 본 발명의 선재는, 강도, 인성, 연성 등의 특성을 더 향상시키기 위해, 필요에 따라서, Further, in order to further improve the characteristics such as strength, toughness and ductility, the wire material of the present invention may further contain,

(a) Cr: 0% 초과 1.0% 이하 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,(a) at least one of Cr: more than 0% to 1.0% and V: more than 0% to 0.5%

(b) Ni: 0% 초과 0.5% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종,(b) Ni: not less than 0% and not more than 0.5%, and Nb: not less than 0% and not more than 0.5%

(c) Co: 0% 초과 1.0% 이하,(c) Co: more than 0% and not more than 1.0%

(d) Mo: 0% 초과 0.5% 이하 및 Cu: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종(d) Mo: not less than 0% but not more than 0.5%, and Cu: not less than 0% and not more than 0.5%

등을 추가로 함유하는 것도 바람직하다.And the like.

(Cr: 0% 초과 1.0% 이하 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종)(At least one of Cr: more than 0% to 1.0% and V: more than 0% to 0.5%

Cr 및 V는 선재의 강도(인장 강도)를 높이는 데 있어서 유용한 원소이며, 이들은 1종 또는 2종을 병용해서 함유시켜도 된다.Cr and V are useful elements for increasing the strength (tensile strength) of the wire rod, and they may be contained in combination of one kind or two kinds.

특히 Cr은 펄라이트의 라멜라 간격을 미세화하여, 선재의 강도나 인성을 높이는 작용을 갖는다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Cr량은 0.05% 이상이 바람직하다. Cr량은, 보다 바람직하게는 0.10% 이상이고, 더 바람직하게는 0.15% 이상이다. 한편, Cr량이 지나치게 과잉이 되면, 담금질성이 향상되어서 열간 압연 중에 과냉 조직을 발생시킬 위험성이 높아지기 때문에, Cr량은 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cr량은, 보다 바람직하게는 0.8% 이하이고, 더 바람직하게는 0.6% 이하이다.In particular, Cr has an effect of increasing the strength and toughness of the wire rod by making the lamellar spacing of pearlite small. In order to effectively exhibit such an effect, the amount of Cr is preferably 0.05% or more. The amount of Cr is more preferably 0.10% or more, and still more preferably 0.15% or more. On the other hand, if the Cr amount is excessively excessive, the hardenability is improved, and the risk of generating a supercooled structure during hot rolling increases, so that the Cr content is preferably 1.0% or less. The amount of Cr is more preferably 0.8% or less, and still more preferably 0.6% or less.

V는 탄질화물을 형성해서 선재의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, Nb와 마찬가지로 AlN이 석출된 후의 잉여의 고용 N과 질화물을 형성하여, 결정립 미세화에 기여하는 것 외에, 고용 N을 고정하는 것에 의한 시효 취화의 억제 효과도 갖는다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, V량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02% 이상, 더 바람직하게는 0.03% 이상이다. 그러나, V는 고가인 원소이고, 과잉으로 첨가해도 그 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸데없기 때문에, V량은 0.5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더 바람직하게는 0.2% 이하이다.V has the effect of improving the strength of the wire by forming carbonitride. In addition, like Nb, there is an effect of suppressing aging embrittlement by fixing solute N in addition to contributing to grain refinement by forming excess N and nitride after AlN has been precipitated. In order to effectively exhibit such an effect, the amount of V is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and still more preferably 0.03% or more. However, since V is an expensive element and the effect is saturated even when it is added in excess, the amount of V is preferably 0.5% or less, more preferably 0.4% or less, still more preferably 0.2% or less to be.

(Ni: 0% 초과 0.5% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종)(Ni: at least one of more than 0% and 0.5% or less and Nb: more than 0% and 0.5% or less)

Ni 및 Nb는 강선의 인성을 높이는 데 있어서 유용한 원소이며, 이들은 1종 또는 2종을 병용해서 함유시켜도 된다.Ni and Nb are useful elements for increasing the toughness of the steel wire, and they may be used either singly or in combination.

특히 Ni는 신선 후의 강선의 인성을 높이는 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Ni량은 0.05% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상이며, 더 바람직하게는 0.2% 이상이다. 그러나, Ni는 과잉으로 첨가해도 그 효과가 포화되어, 경제적으로 쓸데없다. 따라서, Ni량은 0.5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더 바람직하게는 0.3% 이하이다.In particular, Ni is an element that increases the toughness of the steel wire after the drawing. In order to effectively exhibit such an effect, the amount of Ni is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and still more preferably 0.2% or more. However, even if Ni is added excessively, the effect is saturated, which is economically disadvantageous. Therefore, the amount of Ni is preferably 0.5% or less, more preferably 0.4% or less, and still more preferably 0.3% or less.

Nb는 Ti나 Al과 마찬가지로 질화물을 형성하여, 결정립을 미세화해서 강선의 인성 향상에 기여하는 것 외에, 고용 N을 고정하는 것에 의한 시효 취화의 억제 효과도 갖는다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Nb량은 0.01% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03% 이상, 더 바람직하게는 0.05% 이상이다. 그러나, Nb는 고가인 원소이고, 과잉으로 첨가해도 그 효과는 포화되어, 경제적으로 쓸데없기 때문에, Nb량은 0.5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더 바람직하게는 0.3% 이하이다.Nb forms nitrides similarly to Ti or Al to contribute to the improvement of toughness of the steel wire by making crystal grains finer and also has an effect of suppressing aging embrittlement by fixing solid solution N. [ In order to effectively exhibit such an effect, the amount of Nb is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and still more preferably 0.05% or more. However, since Nb is an expensive element and its effect is saturated even when it is added in excess, it is not economically useless. Therefore, the amount of Nb is preferably 0.5% or less, more preferably 0.4% or less, still more preferably 0.3% to be.

(Co: 0% 초과 1.0% 이하)(Co: more than 0% to 1.0% or less)

Co는 특히 C량이 많은 경우에 초석 시멘타이트의 생성을 저감하여, 조직을 균일한 펄라이트 조직으로 한다는 작용을 갖는다. 이 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Co량은 0.05% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.2% 이상이다. 그러나, Co는 과잉으로 첨가해도 그 효과가 포화되어, 경제적으로 쓸데없다. 따라서, Co량은 1.0% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8% 이하이며, 더 바람직하게는 0.6% 이하이다.Co has an effect of reducing the generation of crushed stone cementite, especially when the amount of C is large, and making the structure uniform pearlite structure. In order to effectively exhibit this action, the amount of Co is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and further preferably 0.2% or more. However, even if Co is added excessively, the effect is saturated, which is economically disadvantageous. Therefore, the amount of Co is preferably 1.0% or less, more preferably 0.8% or less, and still more preferably 0.6% or less.

(Mo: 0% 초과 0.5% 이하 및 Cu: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종)(Mo: at least one of more than 0% and 0.5% or less and Cu: more than 0% and 0.5% or less)

Mo는 강선의 내식성을 향상시키는 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Mo량은 0.05% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이상이며, 더 바람직하게는 0.2% 이상이다. 그러나, Mo량이 과잉이 되면, 열간 압연 시에 과냉 조직이 발생하기 쉬워지고, 또한 연성도 열화된다. 그래서 Mo량은 0.5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이하이며, 더 바람직하게는 0.3% 이하이다.Mo is an element improving the corrosion resistance of the steel wire. In order to effectively exhibit such an effect, the amount of Mo is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more, and still more preferably 0.2% or more. However, if the amount of Mo becomes excessive, overcooled structure tends to be generated at the time of hot rolling, and ductility also deteriorates. Therefore, the amount of Mo is preferably 0.5% or less, more preferably 0.4% or less, and still more preferably 0.3% or less.

Cu는 Mo와 마찬가지로 강선의 내식성을 향상시키는 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서, Cu량은 0.05% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.08% 이상이며, 더 바람직하게는 0.10% 이상이다. 그러나, Cu량이 과잉이 되면, S와 반응해서 입계부에 CuS를 편석시켜, 선재 제조 과정에서 흠집을 발생시킨다. 이와 같은 영향을 피하기 위해서 Cu량은 0.5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4% 이하이며, 더 바람직하게는 0.3% 이하이다.Cu is an element that improves the corrosion resistance of the steel wire as well as Mo. In order to effectively exhibit such an effect, the amount of Cu is preferably 0.05% or more, more preferably 0.08% or more, and still more preferably 0.10% or more. However, when the amount of Cu becomes excessive, CuS is segregated in the grain boundary part by reacting with S, and scratches are generated in the course of manufacturing wire rod. In order to avoid such influence, the amount of Cu is preferably 0.5% or less, more preferably 0.4% or less, and still more preferably 0.3% or less.

Mo 및 Cu는 1종 또는 2종을 병용해서 함유시켜도 된다.Mo and Cu may be contained in combination of one kind or two kinds.

다음으로, 본 발명에 따른 강선용 선재를 제조할 수 있는 방법에 대해서 설명한다.Next, a method of manufacturing the wire rope according to the present invention will be described.

냉간 신선 전의 선재는, 통상, 화학 성분을 적절히 제어한 강을 용제, 분괴 압연 및 열간 압연하고, 추가로 필요에 따라서 패턴팅 처리하는 것에 의해 제조된다. 본 발명에서 규정하는 요건(금속 조직, 수소의 확산 계수)을 만족시키면서 본 발명의 선재를 제조하는 데 있어서는, Ti의 함유량을 상기의 범위로 적정하게 제어한 뒤에, TiC 등의 Ti계 개재물의 석출 거동을 적절히 컨트롤하는 것이 중요하다.The wire rod before cold drawing is usually manufactured by subjecting a steel material having a properly controlled chemical composition to solvent, crushing rolling and hot rolling, and further performing a patterning treatment as required. In producing the wire rod of the present invention while satisfying the requirements (diffusion coefficient of metal structure and hydrogen) defined in the present invention, the Ti content is properly controlled within the above-mentioned range, and then the precipitation of Ti-based inclusions such as TiC It is important to control the behavior properly.

우선, 분괴 압연에서는, 주편을 1200℃ 이상으로 가열하여, 주조 시에 석출된 조대한 TiC를 분해하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 1200℃보다도 낮으면, 선재에 조대한 TiC가 잔존하여, 수소 확산 계수를 충분히 작게 할 수 없으므로, 피로 강도가 저하된다. 이 가열 온도는 보다 바람직하게는 1250℃ 이상이고, 더 바람직하게는 1300℃ 이상이다. 그러나, 가열 온도가 지나치게 높아지면, 선재의 용융이 생기므로, 통상은 1400℃ 정도까지로 설정된다.First, in the crushing rolling, it is preferable to heat the cast steel to 1200 DEG C or higher to decompose the coarse TiC precipitated during casting. If the heating temperature is lower than 1200 占 폚, the TiC remaining on the wire remains, and the hydrogen diffusion coefficient can not be sufficiently reduced, so that the fatigue strength is lowered. The heating temperature is more preferably 1250 DEG C or higher, and more preferably 1300 DEG C or higher. However, if the heating temperature is excessively high, melting of the wire rod occurs, and therefore, it is usually set to about 1400 ° C.

계속해서 열간 압연을 행하는 데 있어서는, 1000℃ 이상으로 가열한 뒤에, 압연의 최종 4패스에 있어서의 변형 속도를 0.5초-1 이상으로 하고, 동적 재결정에 의해 결정립을 미세화함과 더불어, 미세한 TiC를 석출시키는 것이 바람직하다. 상기 변형 속도가 0.5초-1보다도 작아지면, TiC를 충분히 미세화할 수 없어서, 수소 확산 계수 D를 충분히 작게 할 수 없다. 이때의 변형 속도는, 보다 바람직하게는 0.8초-1 이상, 더 바람직하게는 1.0초-1 이상이다. 그러나, 설비 부하의 문제 때문에, 상기 변형 속도는, 통상은 5초-1 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 변형 속도 Vε은, 최종 패스로부터 4패스 바로 앞의 롤인 첫 번째의 롤에 입선하기 전의 단면적 S0(m2)과, 최종 패스 통과 후의 단면적 S4(m2)와, 4패스의 합계 통과 시간(압연 시간) t(초)를 이용해서, 하기 (2)식으로 표시될 수 있다.In the subsequent hot rolling, the crucible is heated at a temperature of 1000 ° C or higher, and then the deformation rate at the final four passes of rolling is set to 0.5 sec -1 or more. The crystal grains are finely densified by dynamic recrystallization, It is preferable to precipitate it. If the deformation rate becomes smaller than 0.5 sec -1 , TiC can not be made sufficiently fine, and the hydrogen diffusion coefficient D can not be made sufficiently small. The deformation rate at this time is more preferably 0.8 sec -1 or more, and still more preferably 1.0 sec sec -1 or more. However, because of the problem of facility load, it is preferable that the strain rate is usually 5 sec -1 or less. On the other hand, the deformation speed Vε is a sum of the cross-sectional area S 0 (m 2 ) before entry to the first roll which is a roll immediately before the last pass, the cross-sectional area S 4 (m 2 ) after passing the final pass, Can be expressed by the following formula (2) using the passage time (rolling time) t (seconds).

Vε={ln(S0/S4)}/t …(2)V? = {In (S 0 / S 4 )} / t ... (2)

열간 압연 후에는, 수냉으로 충분히 냉각해서, 압연재(선재)의 레잉 헤드에서의 재치 온도를 800∼1000℃로 제어하는 것이 바람직하다. 재치 온도가 1000℃를 초과하면, 재치 후의 컨베이어 상에서의 냉각 중에, TiC가 조대화되어 버릴 우려가 있다. 재치 온도는, 보다 바람직하게는 980℃ 이하이고, 더 바람직하게는 950℃ 이하이다. 또한, 재치 온도가 800℃ 미만인 경우는 선재의 변형 저항이 증대하여, 예를 들면, 코일링할 수 없는 등 레잉 헤드에서의 재치 불량이 생길 가능성이 있다. 따라서 재치 온도는 800℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 재치 온도는, 보다 바람직하게는 820℃ 이상이고, 더 바람직하게는 850℃ 이상이다.After the hot rolling, it is preferable to sufficiently cool by water cooling to control the placement temperature of the rolled material (wire rod) in the laying head to 800 to 1000 占 폚. If the setting temperature exceeds 1000 캜, the TiC may become coarse during cooling on the conveyor after placement. The deposition temperature is more preferably 980 占 폚 or lower, and still more preferably 950 占 폚 or lower. If the setting temperature is less than 800 占 폚, the deformation resistance of the wire rod is increased, and for example, there is a possibility that the coil springing can not be performed, and the loading defect in the laying head may occur. Therefore, it is preferable that the setting temperature is 800 DEG C or higher. The deposition temperature is more preferably 820 占 폚 or higher, and still more preferably 850 占 폚 or higher.

재치 후, 냉각 컨베이어 상에서 선재를 냉각하여, 이 냉각 중에 펄라이트 변태를 일으키게 하지만, 펄라이트 변태 개시까지의 평균 냉각 속도를 5℃/초 이상으로 해서 급냉하는 것이 바람직하다. 이때의 평균 냉각 속도가 느려지면, TiC가 조대화되기 쉬워져, 수소 확산 계수가 커질 우려가 있다. 또한, 평균 냉각 속도가 5℃/초보다 작아지면, 국소적으로 조대 펄라이트(coarse pearlite)라고 불리는 라멜라 간격이 극단적으로 성긴 조직이 석출되어, 신선성을 저하시키는 경우도 있다. 한편, 펄라이트 변태의 개시에 대해서는, 선재의 온도를 측정하여, 변태 발열에 의해 냉각 곡선이 변화하는 점(변곡점)을 구하면 된다. 이 평균 냉각 속도는, 보다 바람직하게는 10℃/초 이상이고, 더 바람직하게는 15℃/초 이상이다. 평균 냉각 속도의 바람직한 상한은 100℃/초 이하이고, 보다 바람직하게는 50℃/초 이하이다.After the placement, the wire rod is cooled on the cooling conveyor to cause pearlite transformation during the cooling. However, it is preferable to quench the wire rod at an average cooling rate of 5 deg. C / sec or more before the pearlite transformation starts. If the average cooling rate at this time is slowed, TiC tends to coarsen and the hydrogen diffusion coefficient may increase. If the average cooling rate is less than 5 캜 / second, a structure in which lamellar spacing is locally called coarse pearlite is extremely precipitated, leading to deterioration of freshness. On the other hand, for the commencement of pearlite transformation, the temperature of the wire rod is measured, and a point at which the cooling curve changes (inflexion point) by transformation heat generation can be obtained. The average cooling rate is more preferably 10 ° C / second or more, and more preferably 15 ° C / second or more. The preferred upper limit of the average cooling rate is 100 DEG C / second or less, more preferably 50 DEG C / second or less.

상기와 같이 해서 얻어진 선재는, 그대로 신선 가공(냉간 가공)해서 강선으로서 사용할 수 있지만, 신선 가공 전에 패턴팅 처리를 실시해도 된다. 이러한 신선 가공 전의 패턴팅 처리를 실시하는 것에 의해, 선재의 강도를 높이고, 또한 강도 격차를 저감할 수 있다.The wire material obtained as described above can be used as a steel wire by drawing (cold working) as it is, but may be subjected to a patterning treatment before drawing. By performing such a patterning treatment before the drawing process, it is possible to increase the strength of the wire rod and to reduce the intensity gap.

또한 세경의 강선을 제조하는 경우와 같이, 신선 가공도가 커질 것이 예상될 때에는, 압연재로부터 어느 정도 신선한 후에 패턴팅 처리를 실시하여, 선재 조직을 미가공된 펄라이트 조직으로 되돌린 뒤에, 추가로 신선 가공을 행하는 것도 유용하다. 이때, 재가열 처리에 의해서도 미세 석출된 TiC가 유지되고 있으면, 일반적인 패턴팅 처리에 의해서도 수소 확산 계수 D가 낮은 상태를 유지할 수 있다.Further, when it is expected that the degree of drawing processing will increase as in the case of manufacturing a thin steel wire, the patterning treatment is performed after a certain period of freshness from the rolled material to return the wire material structure to the raw pearlite structure, It is also useful to perform machining. At this time, if the TiC finely precipitated is retained by the reheating treatment, the state of low hydrogen diffusion coefficient D can be maintained even by the general patterning treatment.

패턴팅 처리를 실시할 때의 가열 온도(이하, 이 온도를 「재가열 온도」라고 부르는 경우가 있음)는, 900∼1000℃ 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 920℃ 이상 980℃ 이하이다. 재가열 온도는, 미고용 탄화물의 잔존을 막고, 조직을 완전히 오스테나이트화하는 관점에서, 900℃ 이상인 것이 바람직하지만, 너무 고온이 되면, TiC가 조대화되어서 수소 확산 계수 D가 증대한다. 또한, 패턴팅 처리에서의 유지 온도는 530∼600℃ 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 550℃ 이상 580℃ 이하이다.The heating temperature (hereinafter sometimes referred to as " reheating temperature ") at the time of performing the patterning treatment is preferably about 900 to 1000 占 폚, more preferably 920 占 폚 to 980 占 폚. The reheating temperature is preferably 900 DEG C or higher from the viewpoint of preventing the remaining unreacted carbide and completely austenitizing the structure, but when the temperature becomes too high, TiC coarsens and the hydrogen diffusion coefficient D increases. The holding temperature in the patterning treatment is preferably about 530 to 600 占 폚, more preferably 550 占 폚 to 580 占 폚.

본 발명의 선재는, 강 중의 수소 확산 계수 D가 충분히 저감되어 있기 때문에, 이것을 냉간 가공한 강선이나, 그 강선을 전부 또는 일부에 이용한 와이어 로프나 PC 강선 등의 제품은, 통상품보다도 피로 특성이 우수하다.Since the wire material of the present invention has a sufficiently reduced hydrogen diffusion coefficient D in the steel, products such as wire ropes and PC steel wires that have been subjected to cold working or all or part of the steel wire are subjected to a fatigue characteristic great.

본원은 2014년 7월 1일에 출원된 일본 특허출원 제2014-136223호에 기초하는 우선권의 이익을 주장하는 것이다. 일본 특허출원 제2014-136223호의 명세서의 전체 내용이 본원에 참고를 위해 원용된다.This application claims the benefit of priority based on Japanese Patent Application No. 2014-136223 filed on July 1, 2014. The entire contents of the specification of Japanese Patent Application No. 2014-136223 are hereby incorporated by reference.

실시예Example

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 상기, 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. The present invention is not limited to the following embodiments, and it is of course possible to carry out the present invention by appropriately modifying it within a range that is suitable for the purpose of the latter, and they are all included in the technical scope of the present invention.

하기 표 1에 나타내는 화학 성분 조성의 강괴를, 하기 표 2에 나타낸 조건에서 분괴 압연, 열간 압연해서 선재 코일로 가공하고, 일부의 것은 추가로 하기 표 3에 나타낸 조건에서 패턴팅 처리를 행했다. 하기 표 2에 나타낸 압연 선경과 하기 표 3에 나타낸 패턴팅 선경이 상이한 것은, 중간 신선을 사이에 두고 열처리한 것을 나타내고 있다.The steel ingots of the chemical composition shown in the following Table 1 were subjected to crushing rolling and hot rolling under the conditions shown in Table 2 below to form wire coil, and some of them were further subjected to the patterning treatment under the conditions shown in Table 3 below. The rolling line diameter shown in Table 2 below and the patterning line diameter shown in Table 3 shown below indicate heat treatment with intermediate drawing interposed therebetween.

Figure pct00001
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Figure pct00002
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Figure pct00003
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마무리 신선 전의 선재로부터 채취한 샘플을 이용하여, 인장 시험, 금속 조직의 평가, 수소 확산 계수 D의 측정을, 하기의 방법에 의해 실시했다.The tensile test, the evaluation of the metal structure, and the measurement of the hydrogen diffusion coefficient D were carried out by the following methods using a sample taken from the wire rod before the finish drawing.

(인장 시험)(Tensile test)

채취한 샘플의 인장 강도 TS(Tensile Strength)는 JIS Z 2241(2011)에 준거해서 측정했다. 강선은 8본 제작하고 평균값을 구했다. 결과를 하기 표 4에 나타낸다.The tensile strength TS (tensile strength) of the collected samples was measured in accordance with JIS Z 2241 (2011). The steel wire was made in 8 pieces and the average value was obtained. The results are shown in Table 4 below.

(금속 조직의 평가)(Evaluation of metal structure)

금속 조직은, 채취한 샘플의 횡단면을 광학 현미경으로 관찰했다. 한편, 하기 표 4에 있어서의 금속 조직의 항목에 있어서, 「P」라고 나타낸 것은, 펄라이트 조직이 95면적% 이상, 즉, 펄라이트가 주상인 것을 나타내고 있다. 또한, 「P+α」나 「P+θ」라고 나타낸 것은, 펄라이트 조직이 95면적% 미만이고, 펄라이트 조직 외에, 5면적%보다도 많은 페라이트(α)나 시멘타이트(θ)가 혼합된 조직을 나타내고 있다.The metal structure was observed by an optical microscope in the cross section of the sample taken. On the other hand, in the item of the metal structure in the following Table 4, "P" indicates that the pearlite structure is at least 95% by area, that is, the pearlite is the main phase. Further, "P + α" or "P + θ" indicates a structure in which the pearlite structure is less than 95% by area and the ferrite (α) or cementite (θ) is mixed with more than 5% by area in addition to the pearlite structure have.

(수소 확산 계수 D의 측정)(Measurement of hydrogen diffusion coefficient D)

채취한 샘플에 대해서 포화 상태까지 수소 충전을 행하고, 승온 분석에 의해 수소 방출 곡선을 얻었다. 승온 속도는 12℃/초로 하고, 대기압 이온화 질량 분석계로 수소의 방출량을 측정했다. 수소 충전 조건은, 전해액으로 H2SO4 수용액(pH3)+KSCN 0.01mol/L를 이용하고, 전류 밀도 5mA/cm2에서 48시간 충전을 행했다. 한편, 충전 후의 샘플은, 수소의 이산을 최대한 방지하기 위해, 측정까지 액체 질소 중에 보관했다.The collected sample was subjected to hydrogen filling to a saturated state, and a hydrogen release curve was obtained by the temperature increase analysis. The rate of temperature rise was 12 占 폚 / sec, and the amount of hydrogen emission was measured by an atmospheric pressure ionization mass spectrometer. The hydrogen filling conditions were as follows: H 2 SO 4 aqueous solution (pH 3) + KSCN: 0.01 mol / L was used as an electrolytic solution and charging was performed at a current density of 5 mA / cm 2 for 48 hours. On the other hand, the sample after charging was stored in liquid nitrogen until the measurement, in order to prevent discretization of hydrogen as much as possible.

얻어진 수소 방출 곡선에 대해서, 수소가 샘플 내에 균일하게 분포하고 있는 것과 근사시키고, 샘플 형상을 무한 원주로 가정해서, 확산 계수를 파라미터로 해서 수치 계산으로 얻어지는 수소 방출 곡선으로 피팅하는 것에 의해 수소 확산 계수 D를 구했다. 결과를 하기 표 4에 나타낸다. 한편, 무한 원주 근사를 유효하게 하기 위해, 샘플 길이는 직경의 5배 이상으로 했다. 또한 이때, 피팅에 사용하는 수소의 방출 피크는, 피크 온도 200℃ 이상의 피크를 사용했다. 200℃ 이하에 나타나는 저온의 피크는 확산성 수소라고 불리고, 실온에서의 확산으로도 방출되는 등, 외란의 영향이 생각되기 때문에, 확산 계수의 평가에는 이용하지 않았다. 이렇게 해서 얻은 온도와 확산 계수의 상관 곡선으로부터, 300℃에서의 확산 계수를 수소 확산 계수 D로서 구했다.For the obtained hydrogen release curve, it is assumed that the hydrogen is uniformly distributed in the sample, and assuming that the sample shape is an infinite circle, fitting is performed by the hydrogen release curve obtained by numerical calculation using the diffusion coefficient as a parameter, D was obtained. The results are shown in Table 4 below. On the other hand, in order to make the infinite circumference approximation effective, the sample length was made five times or more of the diameter. Also, at this time, as the emission peak of hydrogen used for the fitting, a peak having a peak temperature of 200 DEG C or higher was used. The peak at a low temperature appearing at 200 占 폚 or less is called diffusible hydrogen and is also released by diffusion at room temperature. The influence of disturbance is considered. From the correlation curve between the temperature and the diffusion coefficient thus obtained, the diffusion coefficient at 300 캜 was obtained as the hydrogen diffusion coefficient D.

다음으로, 얻어진 선재 코일을 신선 가공해서 강선(와이어)을 제작하여, 인장 시험, 염회 특성의 평가, 피로 특성의 평가, 수소 확산 계수 D의 측정을 실시했다. 하기 표 5에, 신선 가공 시의 감면율과, 신선 가공에 의해 얻어진 강선의 선경을 나타낸다.Next, wire rods (wires) were prepared by drawing the obtained wire rod coils and subjected to tensile test, evaluation of thin-film characteristics, evaluation of fatigue characteristics, and measurement of hydrogen diffusion coefficient D. Table 5 below shows the reduction ratio at the time of drawing and the wire diameter of the steel wire obtained by drawing.

(인장 시험)(Tensile test)

강선의 인장 강도 TS 및 항복점 YP(Yield Point)는 JIS Z 2241(2011)에 준거해서 측정했다. 강선은 8본 제작하고 평균값을 구했다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다. 또한, 인장 강도 TS에 0.45를 곱한 값을 하기 표 5에 나타낸다.The tensile strength TS of the steel wire and the yield point YP (Yield Point) were measured in accordance with JIS Z 2241 (2011). The steel wire was made in 8 pieces and the average value was obtained. The results are shown in Table 5 below. The values obtained by multiplying the tensile strength TS by 0.45 are shown in Table 5 below.

(염회 특성의 평가)(Evaluation of Sorption Characteristics)

염회 특성은, 염회 시험을 행하여, 파단까지 필요로 한 염회값(파단 염회 수)에 기초해서 평가했다. 하기 표 5 중의 염회값은 N=5본의 평균값이다. 이때, 염회 속도는 52회/분, 장력은 500gf(4.9N)로 했다. 한편, 염회값은 척간 거리(시험선 길이)를 선경 d의 100배(100d)로 환산해서 규격화했다. 또한, 파면 관찰에 의해 정상 파면과 세로 균열을 판별하고, 5본 중 1본이라도 세로 균열된 것은, 후기 표 5에 있어서 「세로 균열 있음」이라고 기재했다.The salting characteristics were evaluated based on salting-out values (breaking-off number of seaweeds) necessary for the salting-out test to be broken. The salting-out values in Table 5 are average values of N = 5. At this time, the thinning rate was 52 times / minute and the tension was 500 gf (4.9 N). On the other hand, the saline value was standardized by converting the distance between the chucks (test line length) to 100 times (100 d) of the diameter d. In addition, the normal wavefront and longitudinal cracks are discriminated by the wavefront observation, and even if one of the five cracks is longitudinally cracked, it is described as " with longitudinal cracks "

(피로 특성의 평가)(Evaluation of fatigue characteristics)

피로 특성은, 4점 지지가 되는 지그에 의해, 반복 4점 굽힘 피로 시험을 실시해서 평가했다. 도 1에 있어서, 1은 시험편(선재), 2는 반복 응력을 부가하는 방향, ○는 지지점을 나타낸다. 시험은 편 굽힘으로 행하고, 최대 응력과 최소 응력의 차를 응력 진폭이라고 정의했다. 여러 가지의 응력 진폭으로 10만회의 반복 굽힘을 행하고, N=3본의 시험에서 모두 파단(단선)되지 않았던 것을 합격, 1본이라도 파단된 것은 불합격으로 판정했다. 합격으로 판정한 시료에 있어서의 최대의 응력 진폭을 10만회 피로 강도라고 정의했다. 10만회 피로 강도를 하기 표 5에 나타낸다. 한편, 응력 파형은 정현파, 주파수는 10Hz로 했다.Fatigue characteristics were evaluated by performing a repeated four-point bending fatigue test with a jig having four points of support. In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a test piece (wire rod), 2 denotes a direction in which a repetitive stress is applied, and? Denotes a supporting point. The test was carried out by a single bending, and the difference between the maximum stress and the minimum stress was defined as the stress amplitude. 100,000 cycles of repeated bending were carried out at various stress amplitudes, and it was judged that all of the test pieces which failed to be broken (disconnection) in the N = 3 tests were rejected even if one test piece was broken. The maximum stress amplitude in a sample determined as passing is defined as a fatigue strength of 100,000 cycles. The fatigue strength at 100,000 cycles is shown in Table 5 below. On the other hand, the stress waveform was a sine wave and the frequency was 10 Hz.

(수소 확산 계수 D의 측정)(Measurement of hydrogen diffusion coefficient D)

강선에 대해서도, 참고값으로서, 상기와 동일한 조건에서 수소 확산 계수 D를 구했다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다.Also for the steel wire, the hydrogen diffusion coefficient D was determined as a reference value under the same conditions as above. The results are shown in Table 5 below.

Figure pct00004
Figure pct00004

Figure pct00005
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이들의 결과로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다.From these results, it can be considered as follows.

우선 시험 No. 1∼3, 9∼20은 화학 성분 조성, 금속 조직(펄라이트의 면적률), 수소 확산 계수 D가 모두 본 발명에서 규정하는 범위 내에 있기 때문에, JIS G 3522(1991)에 기재되어 있는 「피아노선 B종」을 상회하는 인장 강도(규격에서는, 예를 들면 선경이 7.0mm로 1620∼1770MPa)를 얻은 뒤에, 인장 강도 TS의 0.45배를 초과하는 피로 강도를 달성하는 강선(와이어)이 얻어지고 있다.First, 1 to 3 and 9 to 20 are all within the range specified in the present invention because of the chemical composition, the metal structure (pearlite area ratio) and the hydrogen diffusion coefficient D, A steel wire (wire) achieving a fatigue strength exceeding 0.45 times of the tensile strength TS after obtaining a tensile strength (in the standard, for example, a wire diameter of 7.0 mm, 1620 to 1770 MPa) exceeding "B" .

이에 비해, 시험 No. 4∼8, 21∼26은 본 발명의 요건 중 어느 것이 만족되어 있지 않았던 예이다. 이 중 시험 No. 4는 분괴 압연 시의 가열 온도가 낮았기 때문에, 조대한 TiC가 석출되어, 수소 확산 계수 D가 커져, 피로 강도가 저하되었다.On the contrary, 4 to 8 and 21 to 26 are examples in which none of the requirements of the present invention is satisfied. Among them, 4, since the heating temperature at the time of crushing rolling was low, coarse TiC precipitated, and the hydrogen diffusion coefficient D became large, and the fatigue strength decreased.

시험 No. 5는 열간 압연 시의 최종 4패스의 변형 속도가 작았기 때문에, 조대한 TiC가 석출되어, 수소 확산 계수 D가 커져, 피로 강도가 저하되었다.Test No. 5, since the deformation rate of the final four passes during hot rolling was small, coarse TiC precipitated and the hydrogen diffusion coefficient D became large, and the fatigue strength decreased.

시험 No. 6은 열간 압연 후의 재치 온도가 낮았으므로, 재치 불량이 일어나서 시료가 얻어지지 않았다.Test No. 6, since the reheating temperature after hot rolling was low, a poor failure occurred and no sample was obtained.

시험 No. 7은 열간 압연 후의 재치 온도가 높고, 또한 시험 No. 8은 압연 후의 냉각 속도가 느렸기 때문에, TiC가 조대화되어서 수소 확산 계수 D가 커져, 피로 강도가 저하되었다.Test No. 7 shows that the placement temperature after hot rolling was high, 8, since the cooling rate after rolling was slow, TiC coarsened and the hydrogen diffusion coefficient D became large, and the fatigue strength was lowered.

시험 No. 21은 C량이 적었던 강종 P를 이용한 예인데, 페라이트와 펄라이트의 혼상(混相) 조직이 되어, 인장 강도나 염회 특성이 낮고, 피로 강도도 저하되었다.Test No. 21 is an example using a steel P having a small amount of C, which is a mixed phase structure of ferrite and pearlite, has low tensile strength and low sintering characteristics, and fatigue strength also deteriorates.

시험 No. 22는 C량이 많았던 강종 Q를 이용한 예인데, 다량의 초석 시멘타이트가 석출되었기 때문에 신선 중에 단선되었다.Test No. 22 is an example using a steel grade Q having a large amount of C, and a large amount of crude stone cementite was precipitated, and therefore, it was broken during drawing.

시험 No. 23은 Ti량이 적었던 강종 R을 이용한 예인데, TiC량이 적어, 수소 확산 계수 D가 커져서 피로 강도가 저하되었다.Test No. 23 is an example using a steel type R having a small amount of Ti, but the amount of TiC is small and the hydrogen diffusion coefficient D is large and the fatigue strength is lowered.

시험 No. 24는 Ti량이 많았던 강종 S를 이용한 예인데, 다량의 Ti계 개재물이 석출되어서 신선 중에 단선되었다.Test No. 24 is an example using a steel grade S having a large amount of Ti, and a large amount of Ti-based inclusions was precipitated and broken in the drawing.

시험 No. 25는 B량이 많았던 강종 T를 이용한 예인데, 열간 압연 시에 단선되어서 시료가 얻어지지 않았다.Test No. 25 is an example using a steel grade T having a large amount of B, but it was broken during hot rolling and a sample could not be obtained.

시험 No. 26은 B량이 적었던 강종 U를 이용한 예인데, 염회 특성과 피로 강도가 저하되었다. 또한 수소 확산 계수 D도 커지고 있다.Test No. 26 is an example using a steel type U having a small amount of B, and the characteristics of the thinning and the fatigue strength were lowered. And the hydrogen diffusion coefficient D is also increasing.

Claims (3)

질량%로,
C: 0.70∼1.3%,
Si: 0.1∼1.5%,
Mn: 0.1∼1.5%,
N: 0.001∼0.006%,
Al: 0.001∼0.10%,
Ti: 0.02∼0.20%,
B: 0.0005∼0.010%,
P: 0% 이상 0.030% 이하,
S: 0% 이상 0.030% 이하
를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이며,
펄라이트를 주상으로 하고,
300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D가 하기 (1)식을 만족하는 강선용 선재.
D≤2.5×10-7(cm2/초) …(1)
In terms of% by mass,
C: 0.70 to 1.3%
Si: 0.1 to 1.5%
Mn: 0.1 to 1.5%
N: 0.001 to 0.006%
Al: 0.001 to 0.10%
Ti: 0.02 to 0.20%
B: 0.0005 to 0.010%
P: not less than 0% and not more than 0.030%
S: not less than 0% and not more than 0.030%
Respectively, the remainder being iron and unavoidable impurities,
With pearlite as the main phase,
And the hydrogen diffusion coefficient D in the steel at 300 DEG C satisfies the following formula (1).
D? 2.5 × 10 -7 (cm 2 / sec) ... (One)
제 1 항에 있어서,
질량%로, 이하의 (a)∼(d) 중 어느 것에 속하는 1종 이상을 추가로 함유하는 강선용 선재.
(a) Cr: 0% 초과 1.0% 이하 및 V: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종
(b) Ni: 0% 초과 0.5% 이하 및 Nb: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종
(c) Co: 0% 초과 1.0% 이하
(d) Mo: 0% 초과 0.5% 이하 및 Cu: 0% 초과 0.5% 이하 중 적어도 1종
The method according to claim 1,
And further comprising at least one member selected from the following (a) to (d) in mass%.
(a) Cr: not less than 0% but not more than 1.0% and V: not less than 0% and not more than 0.5%
(b) at least one of Ni: not less than 0% and not more than 0.5% and Nb: not less than 0% and not more than 0.5%
(c) Co: more than 0% and not more than 1.0%
(d) Mo: not less than 0% but not more than 0.5%, and Cu: not less than 0% and not more than 0.5%
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 강의 화학 성분 조성으로 이루어지고, 300℃에서의 강 중의 수소 확산 계수 D가 하기 (1)식을 만족하는 강선.
D≤2.5×10-7(cm2/초) …(1)
A steel wire comprising the chemical composition of the steel according to claim 1 or 2, wherein the hydrogen diffusion coefficient D in the steel at 300 占 폚 satisfies the following expression (1).
D? 2.5 × 10 -7 (cm 2 / sec) ... (One)
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