KR20170113134A

KR20170113134A - Steel materials for construction

Info

Publication number: KR20170113134A
Application number: KR1020170033605A
Authority: KR
Inventors: 엔조 시게오; 사토 신이치로; 오카무라 츠카사
Original assignee: 고오슈우하네쓰렌 가부시기가이샤
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2017-10-12
Also published as: CN107365891A; JP2017179399A

Abstract

[과제]
본 건 발명은, 높은 인장 강도, 저릴렉세이션 특성 및 내지연 파괴성에 더해, 높은 스폿 용접성을 겸비한 건축용 강재의 제공을 목적으로 한다.
[해결수단]
이 목적을 달성하기 위해, 본 건 발명은, 중심부보다 경도가 낮은 표층을 구비하는 것이고, 인장 강도가 1500MPa 이상, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때까지의 지연 파괴 시간이 10시간 이상이고, 당해 표층의 경도(Vs)가 당해 중심부의 경도(Vi)의 0.50배~0.96배인 건축용 강재를 채용한다.[assignment]
The present invention aims to provide a structural steel material having high spot weldability in addition to high tensile strength, low relaxation property and delayed fracture resistance.
[Solution]
In order to achieve this object, the present invention provides a surface layer having a lower hardness than that of the center portion, and has a relaxation value of not more than 10% in an autoclave curing condition of a tensile strength of 1500 MPa or more and 180 캜, a 20% The delayed fracture time till fracture upon application of a test load of 70% of the tensile strength thereof is 10 hours or more and the hardness (Vs) of the surface layer is the hardness of the center portion (in the state of being immersed in an aqueous solution of ammonium thiocyanate, Vi) is 0.50 times to 0.96 times the construction steel.

Description

{STEEL MATERIALS FOR CONSTRUCTION}

본 건 출원에 따른 발명은, 특히, PC 파일이나 PC 폴 등의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 보강용 강재로서 사용되는 건축용 강재에 관한 것이다.The present invention relates to a structural steel used as a reinforcing steel material for a prestressed concrete structure such as a PC file or a PC pole.

종래부터, 건축용 강재인 고강도 PC용 강재는, 콘크리트 파일이나 콘크리트 폴, 교량 등의 PC(프리스트레스트 콘크리트) 구조물의 보강용 강재로서 널리 사용되고 있다. PC용 강재에는, 열처리에 의해 제조되는 JIS G 3137:2008의 "세경 이형 PC 강봉"이나, 냉간 가공에 의해 제조되는 JIS G 3109:2008 "PC 강봉" 등이 있고, 이들은, 내력, 인장 강도, 신장, 릴렉세이션값(Relaxation Value)이 규격화되어 있다. 고강도 PC용 강재는, 인장 강도가 1420MPa 이상의 D종으로서 규격화되어 있다.2. Description of the Related Art Conventionally, steels for high strength PCs, which are architectural steels, have been widely used as reinforcement steels for PC (prestressed concrete) structures such as concrete piles, concrete poles, and bridges. PC steels include "small diameter release type PC steel rods" of JIS G 3137: 2008 manufactured by heat treatment and JIS G 3109: 2008 "PC steel rods" produced by cold working, and they have strength, tensile strength, Elongation, and relaxation value are standardized. The high-strength PC steels are standardized as D class with a tensile strength of 1420 MPa or more.

PC 강봉은, 콘크리트 제품에 프리스트레스트력을 부여하기 위해, 항상 인장 응력이 작용하고 있다. 프리스트레스트 콘크리트 구조물 중의 PC 강봉은, 경년 사용에 따라 콘크리트에 생긴 균열 부분 등으로부터 빗물이 침입하면, PC 강봉의 표면이 국소적으로 부식한다. 인장 응력이 작용하고 있는 상태에서, 이 부식 부분으로부터 PC 강봉의 내부에 수소가 침입하면, 이른바 지연 파괴를 불러일으키는 경우가 있다. 이와 같은 부식 환경하에 놓여진 PC 강재에 장기간 인장 응력이 작용한 경우, 당해 PC 강재에 지연 파괴가 발생하여, 수년에서 수십년이 경과한 후에 당해 PC 강재는 갑자기 파단되는 경우가 있다. 따라서, 당해 PC 강봉에는, 고강도화에 따라 내지연 파괴 특성도 요구된다.The PC steel bar is always subjected to tensile stress in order to impart a prestressing force to the concrete product. PC steel bars in prestressed concrete structures are locally corroded by the surface of PC steel rods when rainwater enters from cracks or the like caused by concrete in aged use. When hydrogen penetrates into the PC steel bar from this corrosion part in the state where tensile stress is applied, so-called delayed fracture may be caused. If tensile stress is applied to the PC steel placed under such a corrosive environment for a long time, delayed fracture occurs in the PC steel, and the PC steel may suddenly break after several years to several decades. Therefore, the PC steel bar is required to have an anti-delay fracture property as the strength thereof increases.

여기서, 예컨대, 특허문헌 1에는, 내지연 파괴 특성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에 개시된 강재의 제조 방법은, 담금질(quenching)된 강재에 뜨임(tempering)을 실시하는 것에 의해, 상기 강재의 일부분의 경도를 상기 강재의 다른 부분보다 낮게 하는 것이고, 상기 뜨임은, 유도 가열 또는 직접 통전 가열에 의해 상기 강재의 표피에서부터 반경 10%까지를 급속 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정의 개시 후 1초 이내에 상기 가열 공정을 거친 상기 강재를 급랭하는 냉각 공정을 포함하고, 상기 가열 공정에 있어서의 가열 온도가 Ac1 변태점 이상이고, 상기 뜨임의 처리 조건은, 뜨임 진행값(N)이, 표층부에 있어서, 중심부의 1.5배 이상이 되도록 설정하고 있다.Here, for example, Patent Document 1 discloses a technique for improving the delayed breakdown characteristic. Specifically, the method of manufacturing a steel material disclosed in Patent Document 1 is a method of tempering a quenched steel material so that the hardness of a part of the steel material is made lower than the other parts of the steel material, The tempering includes a heating step of rapidly heating up to a radius of 10% from the surface of the steel material by induction heating or direct energization heating, and a cooling step of rapidly quenching the steel material subjected to the heating step within one second after the start of the heating step And the heating temperature in the heating step is not less than Ac1 transformation point and the tempering treatment condition is set such that the finishing progression value N is 1.5 times or more the center portion in the surface layer portion.

이에 의해, 특허문헌 1에 개시된 기술에 의해, 일반적으로 인장 강도가 높을수록 내지연 파괴성이 저하되는 경향이 있는 PC 강봉에 대해, 표면에 저경도부를 구비함으로써, 우수한 내지연 파괴성과 소정의 인장 강도를 겸비한 PC 강봉을 실현하고 있었다.As a result, according to the technique disclosed in Patent Document 1, the PC hard bar, which generally tends to have a lowered delayed fracture toughness as the tensile strength becomes higher, is provided with a low hardness portion on the surface, To achieve a PC rigid bar.

일본국 특허 제5337792호 공보Japanese Patent No. 5337792

그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술은, 가열 공정의 개시 후 1초 이내에 가열 공정을 거친 강재를 급랭하고 있기 때문에, 저릴렉세이션의 발현에 필요한 처리를 할 수 없었다. 그 때문에, 시장으로부터 요구되는 인장 강도, 저릴렉세이션 특성 및 내지연 파괴성을 겸비한 PC 강봉의 실현이 어려웠다.However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the steel material subjected to the heating process is quenched within one second after the start of the heating process, it is not possible to perform the treatment required for the development of the low relaxation. Therefore, it has been difficult to realize a PC steel bar having tensile strength, low relaxation characteristics, and delayed fracture resistance required from the market.

또한, 상술한 바와 같은 PC 강봉은, 콘크리트 타설 전에 예컨대 바스켓 모양으로 스폿 용접에 의해 고정하여 사용하는 경우나, 긴장력을 부하하는 주근(主筋)의 PC 강봉의 주위에 철선을 나선 모양으로 스폿 용접에 의해 고정하여 사용하는 경우가 있다. 그러나, PC 강봉 자체의 인장 강도가 높아질수록, 스폿 용접성이 저하되는 경향이 있고, 상술한 높은 인장 강도, 저릴렉세이션 특성 및 내지연 파괴성에 더해, 높은 스폿 용접성을 겸비하는 것도 시장으로부터 요구되고 있다.When the PC steel bar as described above is fixed by spot welding, for example, in the form of a basket before the concrete is poured, or when the steel wire is spirally formed around the PC steel bar of the main bar to which the tension is applied, May be fixed and used. However, as the tensile strength of the PC steel rod itself increases, the spot weldability tends to deteriorate. In addition to the above-mentioned high tensile strength, low relaxation property, and delayed fracture resistance, high spot weldability is also desired by the market.

여기서, 본 건 발명자는, 예의 연구한 결과, 본 건 발명에 따른 건축용 강재를 제공할 수 있게 했다.As a result of intensive research, the present inventor has made it possible to provide a steel material for construction according to the present invention.

즉, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 중심부보다 경도가 낮은 표층을 구비한 것이고, 인장 강도가 1500MPa 이상, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때까지의 지연 파괴 시간이 10시간 이상이고, 당해 표층의 경도(Vs)와 당해 중심부의 경도(Vi)가 0.50Vi≤Vs≤0.96Vi를 만족하는 것을 특징으로 한다.That is, the steel for construction according to the present invention is provided with a surface layer having a lower hardness than the center portion, and has a relaxation value of 10% or less in an autoclave curing condition of a tensile strength of 1500 MPa or more and 180 캜, (Vs) of the surface layer and the hardness of the central portion (Vi (t)) of the surface layer is 10 hours or more when the sample is immersed in an aqueous solution of ammonium cyanate and when the test load of 70% ) Satisfies 0.50Vi? Vs? 0.96Vi.

또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재에 있어서, 상기 중심부의 경도(Vi)가 450HV 이상 550HV 이하인 것이 바람직하다. In the steel for building according to the present invention, it is preferable that the hardness Vi of the central portion is 450 HV or more and 550 HV or less.

또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재에 있어서, 상기 표층의 경도(Vs)가 225HV 이상 528HV 이하인 것이 바람직하다.In the steel for building according to the present invention, the hardness (Vs) of the surface layer is preferably 225 HV or more and 528 HV or less.

또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재에 있어서, 상기 표층은, 표면에서부터 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 1%~30%의 깊이인 것이 바람직하다.In the structural steel according to the present invention, it is preferable that the surface layer has a depth of 1% to 30% from the surface when the dimension from the surface to the center is 100%.

또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 스폿 용접 후의 파단 신장이 5% 이상인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the structural steel material according to the present invention has a breaking elongation after spot welding of 5% or more.

또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 0.2% 내력이 1420MPa 이상인 것이 바람직하다.Also, it is preferable that the structural steel according to the present invention has a 0.2% proof strength of 1420 MPa or more.

본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 중심부보다 경도가 낮은 표층을 구비한 것이고, 인장 강도가 1500MPa 이상, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때 까지의 지연 파괴 시간이 10시간 이상이고, 당해 표층의 경도(Vs)와 당해 중심부의 경도(Vi)가 소정의 부등식을 만족하는 것이기 때문에, 높은 인장 강도를 유지한 채, 저릴렉세이션이나 고내지연 파괴 특성이 우수한 밸런스가 좋은 고강도의 PC 강봉(W)을 제공할 수 있게 된다.The steel for construction according to the present invention has a surface layer having a lower hardness than the center portion and has a relaxation value of 10% or less under a condition of a tensile strength of 1500 MPa or more and an autoclave curing condition of 180 占 폚, 20% (Vs) of the surface layer and the hardness (Vi) of the center portion are not more than 10 hours when the test piece is immersed in an aqueous ammonium solution, It is possible to provide a high strength PC steel bar W which is excellent in balance and low in relaxation and in delay in breakdown characteristics with high tensile strength while maintaining a predetermined inequality.

도 1은 본 건 발명에 있어서의 공정 A 내지 공정 C의 열처리의 개념을 나타내기 위한 이미지도이다.
도 2는 담금질 뜨임 강재를 사용한 경우의 공정 A 내지 공정 C의 열처리의 개념을 나타내기 위한 이미지도이다.
도 3은 PC 강봉의 전열 해석에 의한 경과 시간과 온도 분포의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 PC 강봉의 전열 해석에 의한 방냉 시간과 온도 분포의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 건 발명에 있어서의 공정 A 내지 공정 C의 열처리의 개념을 나타내기 위한 이미지도이다.
도 6은 인장 강도가 1600MPa 클래스의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 표면에서부터의 거리와 비커스 경도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 인장 강도가 1650MPa 클래스의 실시예 3의 표면에서부터의 거리와 비커스 경도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 인장 강도가 1700MPa 클래스의 실시예 4 및 비교예 2의 표면에서부터의 거리와 비커스 경도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 1의 담금질 처리 전의 원재료의 현미경 사진(100배 및 400배)이다.
도 10은 실시예 1의 담금질 처리 후의 강재의 현미경 사진(100배 및 400배)이다.
도 11은 실시예 1의 표면 연화 뜨임 처리 및 온간 교직(warm-straightening) 공정을 거쳐 급랭된 후의 강재의 현미경 사진(100배 및 400배)이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an image diagram showing the concept of heat treatment in Processes A to C in the present invention; FIG.
2 is an image diagram showing the concept of heat treatment in steps A to C in the case of using quenching tempered steel.
3 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the temperature distribution according to the heat transfer analysis of the PC steel bar.
Fig. 4 is a graph showing the relationship between the cooling-off time and the temperature distribution by the electro-thermal analysis of the PC steel bar. Fig.
5 is an image diagram showing the concept of heat treatment in steps A to C in the present invention.
6 is a graph showing the relationship between the distance from the surface of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 with a tensile strength of 1600 MPa class and the Vickers hardness.
7 is a graph showing the relationship between the distance from the surface of Example 3 having a tensile strength of 1650 MPa class and the Vickers hardness.
8 is a graph showing the relationship between the distance from the surface of Example 4 of the 1700 MPa class of tensile strength and the Vickers hardness.
9 is a micrograph (100 times and 400 times) of the raw material before the quenching treatment in Example 1. Fig.
10 is a photomicrograph (100 times and 400 times) of the steel material after the quenching treatment of Example 1. Fig.
Fig. 11 is a micrograph (100 times and 400 times) of the steel after quenching by the surface softening tempering and warm-straightening process of Example 1. Fig.

이하에, 본 건 발명에 따른 "건축용 강재" 및 "당해 건축용 강재의 제조 방법"의 형태에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the form of the "construction steel material" and "the method for manufacturing the construction steel material" according to the present invention will be described in detail.

1. 건축용 강재1. Steel for construction

본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 중심부보다 경도가 낮은 표층을 구비한 것이고, 인장 강도가 1500MPa 이상, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때까지의 지연 파괴 시간이 10시간 이상이고, 당해 표층의 경도(Vs)와 당해 중심부의 경도(Vi)가 0.50Vi≤Vs≤0.96Vi를 만족하는 것을 특징으로 한다.The steel for construction according to the present invention has a surface layer having a lower hardness than the center portion and has a relaxation value of 10% or less under a condition of a tensile strength of 1500 MPa or more and an autoclave curing condition of 180 占 폚, 20% (Vs) of the surface layer and the hardness (Vi) of the center portion are not more than 10 hours when the test piece is immersed in an aqueous ammonium solution, 0.50Vi < / = Vs < / = 0.96Vi.

본 건 발명에 있어서의 건축용 강재는, 예컨대 PC 파일이나 PC 폴 등의 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 보강용 강재로서 사용되는 고강도의 PC용 강봉이고, 속이 찬 원형 봉 형상을 나타내고 있다. 이 건축용 강재는, 1500MPa 이상이라는 높은 인장 강도를 구비하면서, 표면에 당해 중심부보다 경도가 낮은 표층(연화층)을 구비하고 있다. 구체적으로는, 당해 표층의 경도(Vs), 구체적으로는, 표층의 평균 경도(Vs)는, 상술한 수 2로 나타내는 바와 같이 당해 건축용 강재의 중심부의 경도(Vi), 구체적으로는, 중심부의 평균 경도(Vi)의 0.50배~0.96배의 경도이다. 당해 표층의 경도(Vs)가 당해 중심부의 경도(Vi)의 0.50배를 밑도는 경우에는, 저릴렉세이션의 실현이 어려워지기 때문이고, 중심부의 경도(Vi)의 0.96배를 웃도는 경우에는, 연화된 표층에 의한 내지연 파괴 특성의 효과를 얻기 어려워지기 때문이다.The steel for construction according to the present invention is a high-strength PC steel bar used as a steel for reinforcing a prestressed concrete structure such as a PC file or a PC pole, and exhibits a hollow round bar shape. The construction steel has a surface layer (softened layer) having a hardness lower than that of the central portion on the surface while having a high tensile strength of 1500 MPa or more. Concretely, the hardness (Vs) of the surface layer and specifically the average hardness (Vs) of the surface layer are expressed by the hardness (Vi) of the central portion of the structural steel material as specified above, specifically, And a hardness of 0.50 to 0.96 times the average hardness (Vi). When the hardness Vs of the surface layer is less than 0.50 times the hardness Vi of the central portion, it is difficult to realize the low relaxation. When the hardness Vs of the surface layer is larger than 0.96 times the hardness Vi of the center portion, It is difficult to obtain the effect of the delayed fracture characteristics due to the above-mentioned problems.

본 건 발명에 있어서의 건축용 강재의 중심부의 경도(Vi)는, 450HV 이상 550HV 이하인 것이 바람직하다. 중심부의 경도(Vi)가 450HV를 밑돌면, PC용 강봉으로서의 강도를 확보할 수 없게 되기 때문이다. 본 건 발명에서는, 중심부의 경도(Vi)를 550HV 이하로 특정하고 있지만, 당해 중심부의 경도(Vi) 자체에 임계적인 의의가 존재하는 것이 아니고, PC 강봉으로서 사용되는 중심부(모재)의 경도로서, 550HV를 웃도는 것은 거의 존재하지 않기 때문이다.The hardness (Vi) of the central portion of the structural steel material in the present invention is preferably 450 HV or more and 550 HV or less. If the hardness Vi of the central portion is less than 450 HV, the strength as a PC-use steel bar can not be secured. In the present invention, the hardness Vi of the central portion is specified to be 550 HV or less, but the hardness Vi itself is not critical, and the hardness of the central portion (base material) It is hardly existed to exceed 550HV.

당해 건축용 강재의 중심부의 경도(Vi)에 대해, 표층의 경도(Vs)는, 상술한 바와 같이, 0.50Vi~0.96Vi이면 본 건 발명에 의한 내지연 파괴 특성의 효과를 얻을 수 있지만, 더 바람직하게는, 표층의 경도(Vs)는, 구체적으로 225HV 이상 528HV 이하인 것이 바람직하다. 표층의 경도(Vs)가 225HV를 밑돌면 저릴렉세이션의 실현이 어렵고, 528HV를 웃돌면 내지연 파괴 특성의 효과를 얻기 어려워지기 때문이다.As described above, the hardness (Vs) of the surface layer with respect to the hardness Vi of the central portion of the steel for construction is 0.50Vi to 0.96Vi as described above, although the effect of the delayed fracture resistance according to the present invention can be obtained, , The hardness (Vs) of the surface layer is preferably 225 HV or more and 528 HV or less. When the hardness (Vs) of the surface layer is less than 225 HV, it is difficult to achieve low relaxation, and when the hardness (Vs) exceeds 528 HV, the effect of delayed breakdown characteristics becomes difficult to obtain.

상술한 경도를 구비하는 당해 표층의 깊이는, 표면에서부터 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 1%~30%의 깊이인 것이 바람직하다. 당해 표층의 깊이가 1% 미만이면, 중심부보다 경도가 낮은 표층이 존재하는 것에 의한 원하는 내지연 파괴 특성을 얻는 것이 어려워지고, 30%보다 깊으면 모재의 비율이 표층의 비율에 비해 너무 낮아지게 되어, 원하는 강도를 얻기 어려워지기 때문이다. The depth of the surface layer having the aforementioned hardness is preferably 1% to 30% from the surface when the dimension from the surface to the center is 100%. If the depth of the surface layer is less than 1%, it is difficult to obtain the desired delayed fracture characteristics due to the presence of the surface layer having a lower hardness than the center portion. If the depth is more than 30%, the ratio of the base material becomes too low in comparison with the surface layer ratio , And it becomes difficult to obtain a desired strength.

본 건 발명에 있어서의 건축용 강재는, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하이다. 일반적으로, 프리스트레스트 콘크리트 파일 또는 폴의 제조시 콘크리트의 양생 기간을 단축하기 위해, 180℃~200℃에서 10기압 정도의 분위기에서 오토클레이브 양생을 진행하는 경우가 있다. 이 오토클레이브 양생에서는, 콘크리트 중의 PC 강봉의 릴렉세이션이 증대하는 경향이 있지만, 본 건 발명에서는, 180℃의 오토클레이브 양생 조건이어도, 릴렉세이션값이 10% 이하이기 때문에, 높은 릴렉세이션 특성을 실현할 수 있다.The steel for construction according to the present invention has a relaxation value of 10% or less under the autoclave curing condition at 180 캜. Generally, in order to shorten the curing period of concrete in manufacturing a prestressed concrete pile or pole, the autoclave curing may be carried out in an atmosphere of about 10 atmospheres at 180 ° C to 200 ° C. In this autoclave curing, the relaxation of PC steel bars in concrete tends to increase. However, even in the autoclave curing condition of 180 ° C in the present invention, since the relaxation value is 10% or less, high relaxation characteristics can be realized.

본 건 발명의 건축용 강재는, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때 까지의 지연 파괴 시간이 10시간 이상, 더 바람직하게는, 100시간 이상이다. 따라서, 본 건 발명의 건축용 강재는, 통상, 인장 강도가 높아질수록, 저하되는 경향이 있는 지연 파괴 특성을, 1500MPa 이상의 인장 강도를 유지한 채, 대폭적으로 개선할 수 있다.The structural steel material of the present invention has a delayed fracture time of 10 hours or more after being immersed in a 20% aqueous solution of ammonium thiocyanate at 50 ° C until fracture when a test load of 70% of its tensile strength is applied It is preferably at least 100 hours. Therefore, the structural steel material of the present invention can largely improve the delayed fracture characteristics, which tend to decrease as the tensile strength increases, while maintaining a tensile strength of 1500 MPa or more.

또한, 본 건 발명에 있어서의 건축용 강재는, 스폿 용접 후의 파단 신장이 5% 이상인 것이 바람직하다. 1500MPa 이상의 인장 강도를 구비한 건축용 강재이고, 스폿 용접 후의 파단 신장이 5% 이상을 겸비하고 있는 것에 의해, 당해 건축용 강재를 사용한 콘크리트 구조물은, 원하는 특성을 얻을 수 있게 된다.In addition, it is preferable that the structural steel material in the present invention has a breaking elongation after spot welding of 5% or more. A concrete structure having a tensile strength of 1500 MPa or more and having a breaking elongation after spot welding of 5% or more can achieve desired characteristics of the concrete structure using the building steel.

또한, 본 건 발명에 있어서의 건축용 강재는, 0.2% 내력이 1420MPa인 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 건 발명에 있어서의 건축용 강재는, 0.2% 내력을 지표로 한 경우에 있어서도, 충분한 기계적 성질을 구비한 것이라고 할 수 있어, PC용 강재로서의 사용에 적합한 것이 된다.It is also preferable that the structural steel material of the present invention has a 0.2% proof stress of 1420 MPa. Thus, the structural steel material of the present invention can be said to have sufficient mechanical properties even when the 0.2% proof stress is used as an index, and is suitable for use as a steel material for PC.

또한, 본 건 발명에 있어서의 건축용 강재의 성분 조성은, PC용 강재로서, 통상 포함되어 있는 합금 성분 조성을 구비하는 것이면 좋다. 예컨대, 탄소가 0.45질량% 이하, 규소가 0.2질량%~2.50질량%, 망간이 0.60질량%~0.90질량%, 인이 0.030질량% 이하, 유황이 0.035질량% 이하, 구리가 0.30질량% 이하, 티탄이 0.01질량%~0.10질량%, 붕소가 0.01질량% 이하이고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 이루어지는 화학 조성을 구비하는 강을 사용할 수 있다.The composition of the steel for construction according to the present invention may be any steel having a composition of an alloy component usually contained in the steel for PC. For example, it is preferable that carbon is 0.45 mass% or less, silicon is 0.2 to 2.50 mass%, manganese is 0.60 to 0.90 mass%, phosphorus is 0.030 mass% or less, sulfur is 0.035 mass% or less, copper is 0.30 mass% A steel having a chemical composition of 0.01 to 0.10% by mass of titanium, 0.01% by mass or less of boron, and the balance of iron and unavoidable impurities can be used.

여기서, 합금 성분으로서의 탄소는, 담금질 후의 강의 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이다. 그러나 탄소를 다량으로 첨가하면 스폿 용접 등의 용접성을 훼손하기 때문에, 0.45질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 합금 성분으로서의 규소는, 항복점을 높이고, 릴렉세이션값이나 스폿 용접성, 지연 파괴 특성의 개선에 크게 기여하는 원소이다. 본 건 발명에서는, 당해 규소가 0.2질량% 이상 존재함으로써, 특히, 스폿 용접성이나 지연 파괴 특성을 개선할 수 있다. 그러나, 2.00질량% 이상 첨가하면 제강·압연 공정에 있어서 결함이 생기는 경우가 있기 때문에, 2.50질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 합금 성분으로서의 티탄이나 붕소는, 담금질성을 향상시키고, 입계 강화를 도모하는 것에 의해 피로 특성 및 강도를 개선하는 효과를 갖는 중요한 원소이다. 그러나, 티탄이나 붕소를 다량으로 첨가하면, 취화의 요인이 되기 때문에, 티탄은 0.10질량% 이하, 붕소는 0.01질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.Here, carbon as an alloy component is an element necessary for securing strength of the steel after quenching. However, if a large amount of carbon is added, the weldability such as spot welding is impaired. Therefore, it is preferably 0.45 mass% or less. Silicon as an alloy component is an element that increases the yield point and contributes greatly to improvement of relaxation value, spot weldability, and delayed fracture characteristics. In the present invention, presence of 0.2 mass% or more of the silicon can improve spot weldability and delayed fracture characteristics in particular. However, when it is added in an amount of 2.00% by mass or more, defects may occur in the steelmaking and rolling process, and therefore, it is preferably 2.50% by mass or less. Titanium or boron as an alloy component is an important element having an effect of improving the hardenability and improving the fatigue characteristics and strength by strengthening the grain boundary. However, when a large amount of titanium or boron is added, it becomes a factor of embrittlement. Therefore, it is preferable that the content of titanium is 0.10 mass% or less and the content of boron is 0.01 mass% or less.

상술한 바와 같이, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 인장 강도가 1500MPa 이상, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때 까지의 지연 파괴 시간이 10시간 이상이고, 당해 표층의 경도(Vs)가 당해 중심부의 경도(Vi)의 0.50배 이상 0.96배 이하이기 때문에, 높은 강도를 유지한 채, 저릴렉세이션이나 고내지연 파괴 특성이 우수한 밸런스가 좋은 고강도의 PC 강봉(W)을 제공할 수 있게 된다. 또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 스폿 용접 후의 파단 신장이 5% 이상이기 때문에, 스폿 용접성이 높고, 당해 건축용 강재를 사용한 콘크리트 구조물은, 원하는 특성을 얻을 수 있게 된다.As described above, the steel for construction according to the present invention has a relaxation value of not more than 10% in an autoclave curing condition of a tensile strength of 1500 MPa or more and 180 ° C, a state of being immersed in a 20% aqueous solution of ammonium thiocyanate at 50 ° C (Vs) of the surface layer is not less than 0.50 times and not more than 0.96 times as large as the hardness (Vi) of the center portion, and the retardation breaking time until fracture when the test load is 70% It is possible to provide a high strength PC steel bar W that is excellent in balance and low in relaxation and high in-delay failure characteristics while maintaining high strength. In addition, since the construction steel material according to the present invention has a break elongation after spot welding of 5% or more, the spot weldability is high, and the concrete structure using the building steel material can obtain desired characteristics.

2. 건축용 강재의 제조 방법2. Manufacturing method of steel for construction

다음으로, 본 건 발명에 따른 건축용 강재의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 건 발명에 따른 건축용 강재는 담금질된 강재(작업물)를 처리하는 것이고, 적어도 담금질된 강재를 유도 가열 또는 직접 통전 가열에 의해, 당해 강재의 표면에서부터 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 1%~30%의 깊이를 급속 가열하는 표층 연화 뜨임 공정(공정 A)과, 온간 영역에서 당해 강재에 변형을 부여하는 변형 부여 공정(공정 B)과, 공정 A 및 공정 B를 거친 당해 강재를 급속 냉각하는 뜨임 냉각 공정(공정 C)을 구비하는 것이 바람직하다. 이하, 전처리에 상당하는 담금질 공정을 포함해, 공정 A 내지 공정 C를 구비한 건축용 강재의 제조 방법을 실현하는 일 실시형태로서의 제조 장치(제조 라인)(1)에 대해 도 1의 공정 개략 설명도를 참조하여 설명한다.Next, a method for manufacturing a structural steel material according to the present invention will be described. The structural steel material according to the present invention is for treating a quenched steel material (workpiece), and at least the quenched steel material is subjected to induction heating or direct energization heating to make the dimension from the surface to the center of the steel material 100% (Step A) of rapidly heating a depth of 1% to 30% from the surface of the steel sheet, a deformation applying step (step B) of imparting deformation to the steel material in a warm area, It is preferable to have a temper cooling process (process C) for rapidly cooling the steel material. Hereinafter, a process outline description of Fig. 1 is applied to a manufacturing apparatus (manufacturing line) (1) as an embodiment for realizing a method of manufacturing a structural steel material having steps A to C including a quenching step corresponding to a pre- .

본 실시형태에 있어서, 제조 장치(1)는, 전처리 공정을 실시하는 담금질 수단으로서의 담금질 가열 코일(2)과, 담금질측 냉각 수단으로서의 담금질측 냉각 재킷(3), 공정 A를 실시하는 표층 연화 뜨임 수단으로서의 표층 연화 뜨임 가열 코일(4), 공정 B를 실시하는 변형 부여 수단으로서의 변형 부여 장치(5), 공정 C를 실시하는 뜨임측 냉각 수단으로서의 뜨임측 냉각 재킷(6)을 구비한다. 이들 담금질 가열 코일(2), 담금질측 냉각 재킷(3), 표층 연화 뜨임 가열 코일(4), 변형 부여 장치(5), 뜨임측 냉각 재킷(6)은, 예컨대, 직선 형태의 반송 경로에 배치되고, 열처리의 대상이 되는 강재로서의 PC 강봉(W)은, 반송 수단으로서의 핀치 롤에 의해, 당해 강봉(W)의 축 방향을 따라 연속적으로 각 열처리 기기에 차례로 반송된다. 이하, 각 공정 별로 설명한다.In the present embodiment, the manufacturing apparatus 1 is provided with a quenching-heating coil 2 as a quenching-and-smoothing means for carrying out a pretreatment process, a quenching-side cooling jacket 3 as quenching-side cooling means, Side surface cooling jacket 6 serving as a hot-side cooling means for carrying out the process C, a surface-layer softening tempering coil 4 as a means, a deformation applying device 5 as a deformation applying means for carrying out the process B, The quenching heating coil 2, the quenching side cooling jacket 3, the surface layer softening tempering coil 4, the deformation applying device 5 and the tempering side cooling jacket 6 are arranged in a linear transport path, for example, The PC steel bars W as the subject of the heat treatment are successively conveyed to the respective heat treatment apparatuses successively along the axial direction of the steel rods W by the pinch rolls as the conveying means. Each process will be described below.

전처리 공정: 전처리 공정에서는, 건축용 강재의 재료가 되는 강재(여기에서는, PC 강봉(W))를 담금질 가열 코일(2)로 유도 가열 또는 직접 통전 가열하여 담금질 온도로 급속 가열한 후, 담금질 냉각 재킷(3)에 의해 담금질 냉각액을 분사하여 급랭하여 연속적으로 담금질을 진행한다. 이때의 담금질 온도는, 본 건 발명에 있어서 특히 한정하지는 않지만, 예컨대, 850℃~1200℃의 범위 중 어느 하나의 온도에서 진행하는 것이 바람직하다.Pretreatment Step: In the pretreatment step, a steel material (here, PC steel rod W) serving as a material for a building steel is rapidly heated to a quenching temperature by induction heating or direct energization heating with a quenching heating coil 2, The quenching cooling liquid is sprayed by the quenching nozzle 3 and the quenching is continued to continue quenching. The quenching temperature at this time is not particularly limited in the present invention, but it is preferable that quenching is carried out at any temperature in the range of 850 to 1200 占 폚.

이 전처리 공정에서는, PC 강봉(W)의 담금질을 진행한 후, 도 2에 나타내는 바와 같이, 뜨임 가열 코일(11)에 의해 유도 가열 또는 직접 통전 가열하여 당해 PC 강봉(W)의 단면 전체를 뜨임 온도로 급속 가열한 후, 뜨임 냉각 재킷(12)에 의해 뜨임 냉각액을 분사하여 급랭하여 담금질 뜨임 강재로 해도 좋다. 이 때의 냉각 속도는, 500℃/초 이하인 것이 바람직하다.In this pretreatment step, as shown in Fig. 2, after the tempering of the PC steel bar W is carried out, the entire cross section of the PC steel bar W is tempered by induction heating or direct energization heating by the tempering heating coil 11 After rapidly heating to the temperature, the tempering cooling liquid may be sprayed by the tempering cooling jacket 12 to quench the quenched finishing steel. The cooling rate at this time is preferably 500 deg. C / second or less.

공정 A: 이 공정 A는, 전처리 공정에 있어서 담금질 처리(담금질 뜨임을 포함)된 PC 강봉(W)을 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)에 의해 유도 가열 또는 직접 통전 가열하여, 당해 PC 강봉(W)의 표면에서부터 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 1%~30%의 깊이까지를 300℃~750℃의 뜨임 온도로 급속 가열하는 표층 연화 뜨임 공정이다. 당해 뜨임 온도는, 더 적절한 뜨임을 실현할 수 있는 점에서, 420℃~600℃인 것이 더 바람직하다.Step A: In this step A, the PC steel bar W subjected to quenching treatment (including quenching tempering) in the pre-treatment step is subjected to induction heating or direct energization heating by the surface layer softening tempering coil 4 to heat the PC steel bar W Is a surface layer softening tempering process which rapidly heats from the surface to a depth of 1% to 30% at a tempering temperature of 300 ° C to 750 ° C when the dimension from the surface to the center is 100%. It is more preferable that the tempering temperature is 420 deg. C to 600 deg. C in view of achieving more appropriate tempering.

여기서, 유한요소 모델(FEM)을 이용한 고주파 유도 가열을 진행했을 때의 전열 해석에 의한 시뮬레이션 결과를 참조하여, 가열 및 냉각 경과 시간에 대한 강봉의 전열 상태에 대해 설명한다. 도 3은 PC 강봉의 전열 해석에 의한 경과 시간과 온도 분포의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4는 PC 강봉의 전열 해석에 의한 방냉 시간과 온도 분포의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 해석 조건은, S40C의 반경 3.65mm의 속이 찬 원형 봉에 대해, 발열층 깊이를 0.154mm, 가열 시간 0.17초, 방냉 시간 0.63초, 초기 온도 20℃로 했다. 도 3은 연속 열처리 중의 강재의 한 단면의 가열 개시에서부터 방냉 종료까지의 경과 시간(0.17초＋0.63초)을 100%로 하여, 시간의 경과에 대한 강재의 표면에서부터 중심까지의 6개소 각각의 온도 변화를 나타내고 있다. 도 4는 r(중심에서부터의 거리)/R(반경)에 대한 가열 종료부터 0.3초 마다의 각각의 온도를 나타낸 것을 도시하고 있다.Here, the heating state of the steel bar with respect to heating and cooling elapsed time will be described with reference to the simulation results obtained by the electrothermal analysis when high frequency induction heating is performed using the finite element model (FEM). 3 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the temperature distribution according to the electrothermal analysis of the PC steel bar, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between the cooling time and the temperature distribution by the electrothermal analysis of the PC steel bar. This analysis condition was such that the heating layer depth was 0.154 mm, the heating time was 0.17 seconds, the cooling time was 0.63 seconds, and the initial temperature was 20 DEG C, for a hollow circular rod having a radius of 3.65 mm of S40C. Fig. 3 is a graph showing the relationship between the elapsed time (0.17 sec + 0.63 sec) from the start of heating of one section of the steel material during the continuous heat treatment to the end of the cooling of the steel at 100% Temperature change. Fig. 4 shows the respective temperatures at r (from the center) / R (radius) every 0.3 seconds from the termination of heating.

이들 도 3 및 도 4의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있듯이, 가열 초기는, 표층부가 고온이고 중심부는 저온인 온도 분포이지만, 시간의 경과에 따라 표층부와 중심부의 온도가 균일하게 되어 가고, 시간이 더 경과하면, 열 방사에 의해 표층부의 온도가 저하되기 시작하는 것을 알 수 있다.As can be seen from the simulation results of FIGS. 3 and 4, the initial temperature of heating is a temperature distribution in which the surface layer portion is high temperature and the center portion is low temperature. However, the temperature at the surface layer portion and the center portion becomes uniform with time, , It can be seen that the temperature of the surface layer portion starts to decrease by the heat radiation.

이에 의해, 당해 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)에 의한 급속 가열의 조건을 적절히 설정하는 것에 의해, PC 강봉(W)의 표층 연화 뜨임 공정에 있어서의 PC 강봉(W)의 전단면 균열화까지의 동안에, 표면에서부터 중심까지의 온도차가 최적화되어, 당해 중심부보다 경도가 낮은 표층, 구체적으로는, 경도(Vs)가 중심부의 경도(Vi)의 0.50배~0.96배인 표층을 형성할 수 있다. 구체적으로는, 당해 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)의 투입 전력, 전류 침투 깊이, 표면 전력 밀도, 표면 가열 온도, 가열 시간, PC 강봉(W)의 표면과 중심의 온도가 일치하는 균열(均熱) 온도, 표층 연화 효과율을 적절히 조정하는 것에 의해, 급속 가열하는 표면에서부터의 깊이를 제어할 수 있다. 여기서, 전류 침투 깊이(δ)는, 이하에 나타내는 수학식에 의해 얻어지는 값이다.Thus, by appropriately setting the conditions of the rapid heating by the surface layer softening tempering coil 4, it is possible to prevent the PC steel bar W from being cracked to the front end surface in the surface softening tempering process of the PC steel bar W The surface layer having a hardness lower than that of the center portion, specifically, the surface layer having the hardness (Vs) of 0.50 times to 0.96 times the hardness (Vi) of the center portion can be formed. Concretely, cracks having the same surface temperature as that of the surface of the PC steel bar W and the center of the surface of the PC soft steel rod W ) By appropriately adjusting the temperature and the surface layer softening effect ratio, the depth from the surface to be rapidly heated can be controlled. Here, the current penetration depth? Is a value obtained by the following equation.

단, ρ: 체적 저항률(Ωm), μ_r: 비유전률, f: 주파수(Hz)로 한다.Ρ: volume resistivity (Ωm), μ _r : specific permittivity, and f: frequency (Hz).

표면 전력 밀도(P)는, 이하에 나타내는 수학식에 의해 얻어지는 값이다.The surface power density P is a value obtained by the following expression.

단, Pw: 작업물에 투입하는 전력(Kw), s: 단위 시간에 가열되는 작업물(㎡)로 한다.Where Pw is the electric power (Kw) applied to the workpiece, and s is the workpiece (m2) heated in a unit time.

표면 연화 효과율(z)은, 이하에 나타내는 수학식에 의해 얻어지는 값이다.The surface softening effect ratio z is a value obtained by the following expression.

단, δ:전류 침투 깊이(mm), Ts: 표면 가열 온도(℃), Tc: 중심부 온도(℃)로 한다.?: Current penetration depth (mm), Ts: surface heating temperature (占 폚), and Tc: center temperature (占 폚).

본 실시형태에서는, 투입 전력이 10kW~50kW, 전류 침투 깊이가 0.1mm~0.5mm, 표면 전력 밀도가 1000W/m2~5000W/m2, 표면 가열 온도가 300℃~750℃, 가열 시간이 0.15초~10초, 균열 시간이 0.5초~20초, 표층 연화 효과율이 10%~50%의 사이에서 조합하는 것이 바람직하다. 단시간에 PC 강봉(W)에 소정의 열량을 더하여 가열 처리하는 것에 의해, PC 강봉(W)의 내부에 까지 열이 전달되고, 중심 부근까지 연화되어, PC 강봉(W) 자체의 강도가 저하되는 것을 회피하기 때문이다. 또한, 뜨임 온도를 제어하는 것에 의해, 얻어지는 PC 강봉(W)의 인장 강도를 임의로 조정할 수 있다.In the present embodiment, the heating power is 10 kW to 50 kW, the current penetration depth is 0.1 mm to 0.5 mm, the surface power density is 1000 W / m 2 to 5000 W / m 2, the surface heating temperature is 300 ° C. to 750 ° C., 10 seconds, a cracking time of 0.5 seconds to 20 seconds, and a surface layer softening effect ratio of 10% to 50%. Heat is transferred to the inside of the PC steel bar W by softening the PC steel bar W in a short period of time by adding a predetermined amount of heat and softening to the vicinity of the center so that the strength of the PC steel bar W itself is lowered It avoids things. Further, by controlling the tempering temperature, the tensile strength of the resulting PC steel bar W can be arbitrarily adjusted.

당해 표층 연화 뜨임 공정에 있어서, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)은, 고주파 유도 가열 코일인 것이 바람직하고, 주파수는, 1kHz 이상인 것이 더 바람직하다. 높은 주파수의 유도 가열을 진행하는 것에 의해, 표피 효과에 의해 표면에 근접한 부분만 가열을 효과적으로 진행할 수 있게 되고, 단시간에, 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 1%~30%의 깊이의 표층부만을 가열하여, 중심부보다 연화된 표층을 용이하게 형성할 수 있기 때문이다.In the surface layer softening tempering process, the surface layer softening tempering coil 4 is preferably a high frequency induction heating coil, and more preferably a frequency of 1 kHz or more. By performing the induction heating at a high frequency, the heating can be effectively promoted only at the portion close to the surface due to the skin effect. In a short time, from 1% to 30% from the surface when the dimension from the center to the center is 100% This is because only the surface layer portion of the depth is heated, and a surface layer softened more than the center portion can be easily formed.

공정 B: 이 공정 B는, 적어도 전처리 공정을 얻은 담금질 처리(담금질 뜨임을 포함)된 PC 강봉(W)을 온간 영역에서 변형 부여를 진행하면서 균열하는 변형 부여 공정이다. 당해 공정 B는, 온간 영역에서 PC 강봉(W)을 변형 부여 장치를 이용하여 당해 PC 강봉(W)에 변형을 부여하고, 당해 PC 강봉(W)의 릴렉세이션값을 향상시키는 것이면 좋다. 여기서 온간 영역은, 당해 PC 강봉(W)의 표면 온도가 300℃~750℃, 더 바람직하게는, 420℃~600℃인 것이 바람직하다. 또한, PC 강봉(W)에 변형을 부여하는 수단으로서는, 예컨대, 복수의 교정 구(駒)를 내장한 회전 실린더 방식의 직선기를 이용하는 방법이나, 핫 스트레칭 방법 등을 채용할 수 있고, 이들에 한정되지 않는다. 당해 PC 강봉(W)에 대한 변형의 부여는, 1회뿐만 아니라, 복수회로 나누어 실시해도 좋다.Step B: This step B is a deformation imparting step in which at least the PC steel bar W subjected to the quenching treatment (including quenching tempering) obtained by the pretreatment process is cracked while imparting deformation in the hot zone. The process B may be a process of imparting deformation to the PC steel bar W by using a deformation applying device to improve the relaxation value of the PC steel bar W in the warm region. Here, in the warm region, the surface temperature of the PC steel bar W is preferably 300 占 폚 to 750 占 폚, and more preferably 420 占 폚 to 600 占 폚. As a means for imparting deformation to the PC steel bar W, for example, a method using a rotary cylinder type rectifier incorporating a plurality of correcting tools, a hot stretching method, or the like can be employed. It does not. The deformation of the PC steel bar W may be imparted not only once but also in a plurality of steps.

본 실시형태에서는, 예컨대, 상술한 공정 A에서 가열된 후, 예컨대, 10초 이내에, 공정 B를 실시하여 변형 부여 장치(5) 내에 PC 강봉(W)을 도입하는 것에 의해, 각별히 당해 PC 강봉(W)을 가열하지 않고 온간 영역에서 변형을 부여할 수 있게 된다.In the present embodiment, for example, by carrying out the process B and introducing the PC steel bar W into the deformation applying device 5 after heating in the above-described process A, for example, within 10 seconds, W can be deformed in the warm region without heating.

당해 공정 B의 처리 시간, 구체적으로는, 공정 A 종료 직후부터 공정 C에 있어서의 냉각까지의 시간은, 1초~20초인 것이 더 바람직하다. 공정 B의 처리 시간이 1초 미만이면, 충분히 PC 강봉(W)에 변형을 부여할 수 없고, 원하는 릴렉세이션값을 실현하는 것이 어려워지기 때문이다. 또한, 공정 B의 처리 시간이 20초를 초과하면, 통상의 뜨임이 되어, 원하는 강도를 실현하는 것이 어려워지기 때문이다.More preferably, the processing time of the step B, more specifically, the time from immediately after the completion of the step A to the cooling in the step C is 1 second to 20 seconds. If the processing time of the process B is less than 1 second, the PC steel bar W can not be sufficiently deformed, and it becomes difficult to realize a desired relaxation value. If the processing time of the step B exceeds 20 seconds, it becomes a normal tempering and it becomes difficult to realize the desired strength.

또한, 공정 B의 실시 순서는, 공정 A의 후로 한정되지 않고, 온간 영역에서의 변형 부여가 가능하다면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 공정 A의 전에 공정 B를 실시해도 좋다. 이 경우, 공정 B를 실시하기 전에, 당해 PC 강봉(W)의 단면 전체를 뜨임 가열 코일(13)에 의해 유도 가열 또는 직접 통전 가열하여 당해 PC 강봉(W)의 단면 전체를 뜨임 온도로 가열하고, 당해 공정 B를 실시하는 것에 의해, 당해 PC 강봉(W)을 온간 영역에서 변형 부여할 수 있게 된다. 공정 B의 전에 실시하는 PC 강봉(W)의 단면 전체의 뜨임 온도는, 특히 한정되지 않지만, 300℃~700℃, 더 바람직하게는, 300℃~500℃로 하는 것이 바람직하다.The order of execution of the process B is not limited to that after the process A, and the process B may be performed before the process A, as shown in Fig. 5, if deformation in the warm region is possible. In this case, the entire cross section of the PC steel bar W is subjected to induction heating or direct energization heating by the tempering heating coil 13 to heat the entire cross-section of the PC steel bar W to the tempering temperature , And by performing the process B, the PC steel bar W can be deformed in the warm region. The tempering temperature of the whole cross-section of the PC steel bar W to be conducted before the step B is not particularly limited, but is preferably 300 占 폚 to 700 占 폚, and more preferably 300 占 폚 to 500 占 폚.

공정 C: 이 공정 C는, 공정 A 및 공정 B를 거친 PC 강봉(W)을 뜨임 냉각 재킷(6)에 의해 뜨임 냉각액을 분사하여 급랭하여 연속적으로 뜨임을 진행하는 뜨임 냉각 공정이다. 당해 공정 C는, 소정의 냉각 온도까지 냉각 속도 100℃/초 이상으로 급속 냉각하는 것에 의해, 한번의 뜨임으로도 표층에 저경도의 층을 형성할 수 있는 한편, 소정의 깊이부터는 균일한 경도 분포를 가지고, 1500MPa 이상의 인장 강도가 되는 PC 강봉(W)을 제조할 수 있게 된다.Step C: This step C is a tempering and cooling step in which tempering of the PC steel rods W passed through steps A and B is performed by spraying a cooling liquid for tempering by a tempering cooling jacket 6 and continuously advancing the tempering. By performing rapid cooling at a cooling rate of 100 DEG C / sec or more to the predetermined cooling temperature, the step C can form a layer having a low hardness even in a single tempering, while a uniform hardness distribution It is possible to produce a PC steel bar W having a tensile strength of 1500 MPa or more.

당해 공정 C의 처리 시간은, 1초~60초인 것이 더 바람직하다. 공정 C의 처리 시간이 1초 미만이면, 충분히 PC 강봉(W)을 냉각할 수 없고, 60초를 초과하여 진행하면, 원하는 인장 강도를 실현하는 것이 어려워지기 때문이다.It is more preferable that the processing time of the step C is 1 second to 60 seconds. If the processing time of the process C is less than 1 second, the PC steel bar W can not be cooled sufficiently, and if it exceeds 60 seconds, it becomes difficult to realize the desired tensile strength.

또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재의 제조 방법은, 상술한 각 공정을 구비한 것이면, 그 밖에도, 열간에서의 가공, 냉간에서의 가공 및 압연, 신선, 주조 등을 적용할 수 있고, 각 공정에 있어서의 온도도 적절히 선택할 수 있다. 또한, 가공과 동시에 담금질, 뜨임 처리를 적절히 진행함으로써, 건축용 강재의 강도 조정도 가능하다.In addition, the method of manufacturing a building steel according to the present invention can be applied to hot working, cold working, rolling, drawing, casting, and the like, provided that each of the above- It is possible to appropriately select the temperature in the above-mentioned range. In addition, it is possible to adjust the strength of the structural steel material by properly performing quenching and tempering at the same time as the machining.

다음으로, 본 발명에 따른 건축용 강재의 실시예 및 비교예에 대해 설명한다.Next, examples and comparative examples of the structural steel according to the present invention will be described.

[실시예 1][Example 1]

실시예 1의 건축용 강재는, 강재(공시재)로서 이하의 표 1에 나타내는 화학 성분을 포함하는 직경(통칭) 10.7mm, 외경 11.10mm의 세경 이형 PC 강봉에 의해 제작했다.The steel material for construction of Example 1 was produced by using a steel bar with a diameter of 10.7 mm and an outside diameter of 11.10 mm including a chemical component shown in the following Table 1 as a steel material (disclosure material).

화학조성Chemical composition CC SiSi MnMn PP SS CuCu TiTi BB 질량%mass% 0.320.32 1.891.89 0.720.72 0.0110.011 0.0040.004 0.010.01 0.030.03 0.00200.0020

실시예 1에서는, 우선 처음에, 강재의 담금질을 진행했다. 구체적으로는, 담금질 가열 코일(2)을 사용하여 50kHz의 고주파 유도 가열에 의해, 당해 강재를 3.75초로 당해 강재의 A3점 이상의 온도인 1010℃까지 승온시킨 후, 9.58초간 균열을 진행하고, 그 후, 곧바로, 담금질 냉각 재킷(3)을 사용하여 수냉에 의해 900℃에서 당해 강재의 Mf점 이하 온도인 30℃까지 약 168℃/초의 냉각 속도로 급속 냉각하여 담금질했다. 이어서, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)을 사용하여 고주파 유도 가열법에 의해 가열을 진행했다. 구체적인 열처리 조건은, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)의 투입 전력이 21kW, 가열 온도가 530℃, 가열 시간이 0.75초, 균열 온도가 455℃로 하고, 전류 침투 깊이가 0.398mm, 표면 전력 밀도가 2532kW/m2, 표층 연화 효과율이 14.2%였다. 그리고, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)로부터 나온 강재를 변형 부여 장치(5)에 도입시켜, 온간 영역에서 당해 강재에 변형을 부여했다. 변형 부여 장치(5)에 의한 변형 부여 개시 온도는 450℃로 하고, 변형 처리 시간은 7.92초로 했다. 그 후, 뜨임 냉각 재킷(6)에 있어서, 변형 부여 장치(5)로부터 나온 강재를 수냉에 의해 실온까지 약 100℃/초의 냉각 속도로 급속 냉각했다. 당해 공정을 거쳐 실시예 1의 강재를 얻었다. 또한, 당해 실시예 1의 제조 공정은, 상술한 도 1에 상당한다. 또한, 당해 실시예 1의 표층 연화 뜨임 공정(공정 A) 및 변형 부여 공정(공정 B)의 열처리 조건을 다른 실시예 및 비교예와 함께 표 2에 나타낸다.In Example 1, first, quenching of the steel material was carried out. Concretely, the steel material was heated to 1010 캜, which is the temperature of A3 point or more of the steel material in 3.75 seconds by high-frequency induction heating at 50 kHz by using the quenching heating coil 2, and then cracking was carried out for 9.58 seconds, , Quenched rapidly by cooling at a cooling rate of about 168 占 폚 / sec up to 30 占 폚 below the Mf point of the steel material at 900 占 폚 by water cooling using the quenching cooling jacket (3). Subsequently, heating was performed by a high frequency induction heating method using the surface layer softening tempering coil 4. The specific heat treatment conditions were as follows: the applied power of the surface layer softening tempering coil 4 was 21 kW, the heating temperature was 530 캜, the heating time was 0.75 sec, the cracking temperature was 455 캜, the current penetration depth was 0.398 mm, 2532 kW / m < 2 >, and the surface layer softening efficiency ratio was 14.2%. Then, the steel material from the surface layer softening tempering coil 4 was introduced into the deformation applying device 5, and deformation was imparted to the steel material in the warm area. The deformation applying start temperature by the deformation imparting device 5 was 450 캜, and the deformation processing time was 7.92 seconds. Thereafter, in the tempering cooling jacket 6, the steel material from the deformation applying device 5 was rapidly cooled to a room temperature at a cooling rate of about 100 캜 / sec by water cooling. The steel material of Example 1 was obtained through this process. The manufacturing process of the first embodiment corresponds to the above-described FIG. The heat treatment conditions of the surface softening tempering process (process A) and the deformation applying process (process B) of Example 1 are shown in Table 2 together with other examples and comparative examples.

전처리공정Pretreatment process 공정AProcess A 공정BProcess B 담금질온도
(℃)Quenching temperature
(° C) 투입전력
(kW)Input power
(kW) 전류침투
깊이
(mm)Current penetration
depth
(mm) 표면전력
밀도
(kW/㎡)Surface power
density
(kW / m 2) 가열
온도
(℃)heating
Temperature
(° C) 가열
시간
(s)heating
time
(s) 균열
온도
(℃)crack
Temperature
(° C) 표층연화 효과
(%)Surface layer softening effect
(%) 개시
온도
(℃)Start
Temperature
(° C) 처리
시간
(s)process
time
(s) 실시예1Example 1 10101010 2121 0.3980.398 25322532 530530 0.750.75 455455 14.214.2 450450 7.927.92 실시예2Example 2 10101010 4040 0.1590.159 48234823 535535 1.381.38 472472 29.629.6 470470 7.927.92 실시예3Example 3 970970 3838 0.2250.225 45824582 525525 0.750.75 440440 28.828.8 440440 7.927.92 실시예4Example 4 10101010 2828 0.1590.159 33763376 495495 1.381.38 435435 30.530.5 435435 7.927.92 비교예1Comparative Example 1 10001000 99 0.3980.398 930930 510510 1.181.18 461461 9.79.7 457457 6.796.79 비교예2Comparative Example 2 10001000 88 0.3980.398 827827 478478 1.181.18 436436 8.88.8 430430 6.796.79

[실시예 2][Example 2]

실시예 2는, 상술한 실시예 1과 동일한 공시재를 사용하여 동일하게 강재를 제작했다. 실시예 2는, 실시예 1과 표층 연화 뜨임 조건만 다르고, 그 이외에는 동일한 조건에서 강재를 얻었다. 구체적으로는, 실시예 2의 열처리 조건은, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)의 투입 전력이 40kW, 가열 온도가 535℃, 가열 시간이 1.38초, 균열 온도가 472℃로 하고, 전류 침투 깊이가 0.159mm, 표면 전력 밀도가 4823kW/m2, 표층 연화 효과율이 29.6%였다. 그리고, 변형 부여 장치(5)에 의한 변형 부여 개시 온도는 470℃로 하고, 변형 처리 시간은 7.92초로 했다.In Example 2, a steel material was produced in the same manner using the same material as in Example 1 described above. Example 2 was different from Example 1 only in terms of the surface layer softening tempering condition, and a steel material was obtained under the same conditions except that. Specifically, the heat treatment conditions of Example 2 were as follows: the input power of the surface layer softening heating coil 4 was 40 kW, the heating temperature was 535 占 폚, the heating time was 1.38 seconds, the cracking temperature was 472 占 폚, 0.159 mm, surface electric power density of 4823 kW / m 2, and surface layer softening efficiency rate of 29.6%. The deformation applying start temperature by the deformation applying device 5 was 470 占 폚, and the deformation processing time was 7.92 seconds.

[실시예 3][Example 3]

실시예 3은, 상술한 실시예 1과 동일한 공시재를 사용하여 동일하게 강재를 제작했다. 실시예 3은, 실시예 1과 담금질 조건, 및, 표층 연화 뜨임 조건만 다르고, 그 이외에는 동일한 조건에서 강재를 얻었다. 구체적으로는, 실시예 3은, 담금질 가열 코일(2)을 사용하여 주파수 50kHz의 고주파 유도 가열에 의해, 당해 강재를 3.75초로 당해 강재의 A3점 이상의 온도인 970℃까지 승온시킨 후, 곧바로, 담금질 냉각 재킷(3)을 사용하여 수냉에 의해 당해 강재의 Mf점 이하 온도인 실온까지 약 500℃/초의 냉각 속도로 급속 냉각하여 담금질했다. 그리고, 표층 연화 뜨임의 열처리 조건은, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)의 투입 전력이 38kW, 가열 온도가 525℃, 가열 시간이 0.75초, 균열 온도가 440℃로 하고, 전류 침투 깊이가 0.225mm, 표면 전력 밀도가 4582kW/m2, 표층 연화 효과율이 28.8%였다. 그리고, 변형 부여 장치(5)에 의한 변형 부여 개시 온도는 440℃로 하고, 변형 처리 시간은 7.92초로 했다.In Example 3, a steel material was produced in the same manner using the same material as in Example 1 described above. Example 3 was different from Example 1 only in the quenching conditions and the surface layer softening tempering conditions, and a steel material was obtained under the same conditions except for. Specifically, in Example 3, the high-frequency induction heating at a frequency of 50 kHz was used to raise the temperature of the steel material to 3.75 seconds at a temperature equal to or higher than the A3 point of the steel material using the quenching heating coil 2, The steel sheet was quenched by cooling with a cooling jacket 3 at a cooling rate of about 500 deg. C / sec to room temperature below the Mf point of the steel by water cooling. The heat treatment conditions of the surface layer softening temper were as follows: the applied electric power of the surface layer softening heating coil 4 was 38 kW, the heating temperature was 525 占 폚, the heating time was 0.75 second, the cracking temperature was 440 占 폚, Surface electric power density of 4582 kW / m 2, and surface layer softening efficiency of 28.8%. The deformation applying start temperature by the deformation applying device 5 was 440 캜, and the deformation processing time was 7.92 seconds.

[실시예 4][Example 4]

실시예 4는, 상술한 실시예 1과 동일한 공시재를 사용하여 동일하게 강재를 제작했다. 실시예 4는, 실시예 1과 표층 연화 뜨임 조건만 다르고, 그 이외에는 동일한 조건에서 강재를 얻었다. 구체적으로는, 실시예 4의 열처리 조건은, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)의 투입 전력이 28kW, 가열 온도가 495℃, 가열 시간이 1.38초, 균열 온도가 435℃로 하고, 전류 침투 깊이가 0.159mm, 표면 전력 밀도가 3376kW/m2, 표층 연화 효과율이 30.5%였다. 그리고, 변형 부여 장치(5)에 의한 변형 부여 개시는 435℃로 하고, 변형 처리 시간은 7.92초로 했다.In Example 4, a steel material was produced in the same manner using the same material as in Example 1 described above. In Example 4, a steel material was obtained under the same conditions except that the surface layer softening tempering condition was different from that in Example 1. Specifically, the heat treatment conditions in Example 4 were as follows: the applied power of the surface layer softening tempering coil 4 was 28 kW, the heating temperature was 495 占 폚, the heating time was 1.38 seconds, the cracking temperature was 435 占 폚, 0.159 mm, the surface electric power density was 3376 kW / m 2, and the surface layer softening efficiency was 30.5%. The start of deformation imparting by the deformation applying apparatus 5 was set to 435 deg. C, and the deformation processing time was set to 7.92 seconds.

비교예Comparative Example

[비교예 1][Comparative Example 1]

비교예 1은, 상술한 실시예 1과 동일한 공시재를 사용하여 동일하게 강재를 제작했다. 비교예 1은, 실시예 1과 담금질 조건, 표층 연화 뜨임 조건, 변형 부여 조건만 다르고, 그 이외에는 동일한 조건에서 강재를 얻었다. 구체적으로는, 비교예 1은, 담금질 가열 코일(2)을 사용하여 주파수 50kHz의 고주파 유도 가열에 의해, 당해 강재를 3.75초로 당해 강재의 A3점 이상의 온도인 1000℃까지 승온시킨 후, 곧바로, 담금질 냉각 재킷(3)을 사용하여 수냉에 의해 당해 강재의 Mf점 이하 온도인 실온까지 약 500℃/초의 냉각 속도로 급속 냉각하여 담금질했다. 그리고, 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)에 의한 열처리 조건은, 투입 전력이 9kW, 가열 온도가 510℃, 가열 시간이 1.18초, 균열 온도가 461℃로 하고, 전류 침투 깊이가 0.398mm, 표면 전력 밀도가 930kW/m2, 표층 연화 효과율이 9.7%였다. 또한, 변형 부여 장치(5)에 의한 변형 부여 개시 온도는 457℃로 하고, 변형 처리 시간은 6.79초로 했다.In Comparative Example 1, a steel material was produced in the same manner using the same material as in Example 1 described above. In Comparative Example 1, a steel material was obtained under the same conditions except that quenching condition, surface layer softening tempering condition, and deformation applying condition were different from Example 1. Specifically, in Comparative Example 1, the high-frequency induction heating at a frequency of 50 kHz was used to raise the temperature of the steel material to 3.75 seconds to 1000 ° C, which is higher than the A3 point of the steel material by using the quenching heating coil 2, The steel sheet was quenched by cooling with a cooling jacket 3 at a cooling rate of about 500 deg. C / sec to room temperature below the Mf point of the steel by water cooling. The heat treatment conditions with the surface layer softening tempering coil 4 were as follows: the applied power was 9 kW, the heating temperature was 510 캜, the heating time was 1.18 sec, the cracking temperature was 461 캜, the current penetration depth was 0.398 mm, A density of 930 kW / m < 2 > and a surface layer softening effect ratio of 9.7%. In addition, the deformation applying start temperature by the deformation applying device 5 was 457 캜, and the deformation processing time was 6.79 seconds.

[비교예 2][Comparative Example 2]

비교예 2는, 상술한 비교예 1과는, 표층 연화 뜨임 조건 및 변형 부여 조건만 다르고, 그 이외에는 동일한 조건에서 강재를 얻었다. 구체적으로는, 비교예 2의 표층 연화 뜨임 가열 코일(4)에 의한 열처리 조건은, 투입 전력이 8kW, 가열 온도가 478℃, 가열 시간이 1.18초, 균열 온도가 436℃로 하고, 전류 침투 깊이가 0.398mm, 표면 전력 밀도가 827kW/m2, 표층 연화 효과율이 8.8%였다. 또한, 변형 부여 장치(5)에 의한 변형 부여 개시 온도는 430℃로 하고, 변형 처리 시간은 6.79초로 했다.In Comparative Example 2, a steel material was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the surface layer softening tempering condition and the strain imparting condition were different. Specifically, the heat treatment conditions with the surface layer softening tempering coil 4 of Comparative Example 2 were as follows: the applied power was 8 kW, the heating temperature was 478 캜, the heating time was 1.18 seconds, the cracking temperature was 436 캜, Surface power density of 827 kW / m < 2 > and surface layer softening effect ratio of 8.8%. Further, the deformation applying start temperature by the deformation applying device 5 was set to 430 캜, and the deformation processing time was set to 6.79 seconds.

이하에, 상술한 각 실시예 및 비교예의 강재의 시험 결과를 나타낸다. 여기에서는, 각 실시예 및 비교예의 인장 시험, 경도 분포, 금속 조직 관찰, 스폿 용접성에 관한 시험, 릴렉세이션에 관한 시험, 지연 파괴 시험의 결과에 대해 설명한다.The test results of the steels of each of the above-described Examples and Comparative Examples are shown below. Here, the results of tensile tests, hardness distributions, metal structure observation, spot weldability test, relaxation test, and delayed fracture test of each of the examples and comparative examples will be described.

인장 시험: 각 실시예 및 비교예에 대해 진행한 인장 시험은, 2호 시험편을 사용하여 JIS Z 2241에 준거하여 진행했다. 당해 인장 시험에 의해 인장 강도, 0.2% 내력, 파단 신장, 균일 신장, 항복비를 구했다. 각 실시예 및 비교예의 인장 강도, 0.2% 내력, 파단 신장, 균일 신장, 항복비를 표 3에 나타낸다.Tensile test: The tensile test conducted for each of the examples and comparative examples was conducted in accordance with JIS Z 2241 using No. 2 test piece. The tensile strength, the 0.2% proof stress, the elongation at break, the uniform elongation and the yield ratio were determined by the tensile test. Table 3 shows the tensile strength, 0.2% proof stress, break elongation, uniform elongation, and yield ratio in each of Examples and Comparative Examples.

인장 강도
(MPa)The tensile strength
(MPa) 0.2% 내력
(MPa)0.2% proof
(MPa) 파단 신장
(%)Fracture height
(%) 균일 신장
(%)Uniform height
(%) 항복비
(%)Yield ratio
(%) 실시예1Example 1 16031603 15641564 9.29.2 2.22.2 97.697.6 실시예2Example 2 15861586 15351535 8.98.9 2.62.6 96.896.8 실시예3Example 3 16331633 15881588 8.58.5 2.12.1 97.297.2 실시예4Example 4 16981698 16351635 8.78.7 2.52.5 96.396.3 비교예1Comparative Example 1 15891589 15631563 9.29.2 2.12.1 98.498.4 비교예2Comparative Example 2 16731673 16331633 8.28.2 1.91.9 97.697.6

당해 인장 시험의 결과로부터, 인장 강도 클래스의 실시예 모두에 대해 0.2% 내력이 1535MPa 이상, 파단 신장이 8.5% 이상, 균일 신장이 2.1% 이상의 특성이 얻어졌다.From the results of the tensile test, characteristics of 0.2% proof stress of 1535 MPa or more, break elongation of 8.5% or more, and uniform elongation of 2.1% or more were obtained for all examples of tensile strength class.

경도 분포: 도 6 내지 도 8은 각 실시예 및 비교예의 강재의 표면에서부터의 거리와 비커스 경도의 관계를 나타낸다. 도 6은 인장 강도가 1600MPa 클래스의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1, 도 7은 인장 강도가 1650MPa 클래스의 실시예 3, 도 8은 인장 강도가 1700MPa 클래스의 실시예 4 및 비교예 2에 대해 나타내고 있다.Hardness distribution: Figs. 6 to 8 show the relationship between the distance from the surface of the steel material in each of the examples and the comparative examples and the Vickers hardness. Fig. 6 shows the results of Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 with a tensile strength of 1600 MPa, Fig. 7 shows Example 3 with a tensile strength of 1650 MPa, Example 8 with a tensile strength of 1700 MPa, Respectively.

도 6에 나타내는 바와 같이, 인장 강도가 1600MPa 클래스의 각 강재에서는, 실시예 1은 표층의 깊이가 0.5mm이고, 표층의 경도(표면에서부터 0.5mm까지의 평균 경도)(Vs)가 469HV, 중심부의 경도(표면에서부터 1.5~6.0mm까지의 평균 경도)(Vi)가 500HV였다. 실시예 1의 표면 경도(Vs)는 중심부의 경도(Vi)의 0.94배였다. 실시예 2는 표층의 깊이가 1.0mm이고, 표층의 경도(표면에서부터 1.0mm까지의 평균 경도)(Vs)가 447HV, 중심부의 경도(표면에서부터 1.5~6.0mm까지의 평균 경도)(Vi)가 485HV였다. 실시예 1의 표면 경도(Vs)는 중심부의 경도(Vi)의 0.92배였다. 이에 반해, 비교예 1은 표층의 깊이가 0.1mm이고, 표층의 경도(표면에서부터 0.1mm까지의 평균 경도)(Vs)가 487HV, 중심부의 경도(표면에서부터 1.5~6.0mm까지의 평균 경도)(Vi)가 509HV였다. 실시예 4의 표면 경도(Vs)는 중심부의 경도(Vi)의 0.98배였다. 비교예 1의 표면 경도(Vs)는 중심부의 경도(Vi)의 0.98배였다. 따라서, 같은 인장 강도의 클래스로 비교했을 때에, 실시예 1 및 실시예 2는, 표면에서부터 중심부까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 4.5% 또는 9%의 깊이에, 중심부의 경도의 0.92배 또는 0.94배의 경도의 표층을 구비하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1은, 표면의 경도는 거의 중심부의 경도와 다름없이, 거의 표층이 형성되어 있지 않음을 확인할 수 있었다.6, in each steel material having a tensile strength of 1600 MPa class, in Example 1, the depth of the surface layer was 0.5 mm, the hardness (Vs) of the surface layer (average hardness from the surface to 0.5 mm) was 469 HV, The hardness (average hardness from the surface to 1.5 to 6.0 mm) (Vi) was 500 HV. The surface hardness (Vs) of Example 1 was 0.94 times the hardness (Vi) of the center portion. In Example 2, the depth of the surface layer is 1.0 mm, the hardness (Vs) of the surface layer (average hardness from the surface to 1.0 mm) is 447 HV, the hardness at the center (the average hardness from 1.5 to 6.0 mm from the surface) 485HV. The surface hardness (Vs) of Example 1 was 0.92 times the hardness (Vi) of the center portion. On the contrary, in Comparative Example 1, the depth of the surface layer was 0.1 mm, the hardness (Vs) of the surface layer (average hardness from the surface to 0.1 mm) was 487 HV, the hardness of the center (average hardness from 1.5 to 6.0 mm from the surface) Vi) was 509 HV. The surface hardness (Vs) of Example 4 was 0.98 times the hardness (Vi) of the center portion. The surface hardness (Vs) of Comparative Example 1 was 0.98 times the hardness (Vi) at the center portion. Therefore, when compared with a class of the same tensile strength, in Examples 1 and 2, a depth of 4.5% or 9% from the surface when the dimension from the surface to the center was taken as 100%, a hardness of 0.92 Fold or 0.94 times the hardness of the surface layer. In Comparative Example 1, it was confirmed that the hardness of the surface was almost the same as the hardness of the center portion, and the surface layer was hardly formed.

도 7에 나타내는 바와 같이, 인장 강도가 1650MPa 클래스의 강재에서는, 실시예 3은 표층의 깊이가 0.9mm이고, 표층의 경도(표면에서부터 0.9mm까지의 평균 경도)(Vs)가 462HV, 중심부의 경도(표면에서부터 1.5~6.0mm까지의 평균 경도)(Vi)가 551HV였다. 실시예 3의 표면 경도(Vs)는 중심부의 경도(Vi)의 0.84배였다. 또한, 실시예 3은, 표면에서부터 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 8.1%의 깊이에, 중심부의 경도의 0.84배의 경도의 표층을 구비하고 있는 것을 확인할 수 있었다.7, in the case of the steel having a tensile strength of 1650 MPa class, in Example 3, the depth of the surface layer was 0.9 mm, the hardness (average hardness from the surface to 0.9 mm) (Vs) of the surface layer was 462 HV, (Average hardness of 1.5 to 6.0 mm from the surface) (Vi) was 551 HV. The surface hardness (Vs) of Example 3 was 0.84 times the hardness (Vi) at the center. In Example 3, it was confirmed that the surface layer had a hardness of 0.84 times the hardness of the center portion at a depth of 8.1% from the surface when the dimension from the surface to the center was 100%.

도 8에 나타내는 바와 같이, 인장 강도가 1700MPa 클래스의 각 강재에서는, 실시예 4는 표층의 깊이가 0.5mm이고, 표층의 경도(표면에서부터 0.5mm까지의 평균 경도)(Vs)가 469HV, 중심부의 경도(표면에서부터 1.5~6.0mm까지의 평균 경도)(Vi)가 500HV였다. 실시예 1의 표면 경도(Vs)는 중심부의 경도(Vi)의 0.96배였다. 이에 반해, 비교예 2는 표층의 깊이가 0.1mm이고, 표층의 경도(표면에서부터 0.1mm까지의 평균 경도)(Vs)가 510HV, 중심부의 경도(표면에서부터 1.5~6.0mm까지의 평균 경도)(Vi)가 514HV였다. 따라서, 같은 인장 강도의 클래스로 비교했을 때에, 실시예 4는, 표면에서부터 중심까지의 치수를 100%로 했을 때의 표면에서부터 4.5%의 깊이에, 중심부의 경도의 0.96배의 경도의 표층을 구비하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 2는, 표면의 경도는 거의 중심부의 경도와 다름없이, 거의 표층이 형성되어 있지 않음을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 8, in each steel material having a tensile strength of 1700 MPa class, in Example 4, the depth of the surface layer was 0.5 mm, the hardness of the surface layer (average hardness from 0.5 mm to 0.5 mm) Vs was 469 HV, The hardness (average hardness from the surface to 1.5 to 6.0 mm) (Vi) was 500 HV. The surface hardness (Vs) of Example 1 was 0.96 times the hardness (Vi) of the center portion. On the other hand, in Comparative Example 2, the depth of the surface layer was 0.1 mm, the hardness (Vs) of the surface layer (the average hardness from the surface to 0.1 mm) was 510 HV and the hardness of the center (average hardness from 1.5 to 6.0 mm from the surface) Vi) was 514 HV. Therefore, when compared with a class of the same tensile strength, in Example 4, a surface layer having a hardness of 0.96 times the hardness of the center portion was provided at a depth of 4.5% from the surface when the dimension from the surface to the center was 100% I can confirm that I am doing. In Comparative Example 2, it was confirmed that the hardness of the surface was almost the same as the hardness of the center portion, and the surface layer was hardly formed.

금속 조직: 다음으로, 실시예 1의 강재의 표층 및 중심부의 금속 조직의 현미경 사진을 도 9 내지 도 11에 나타낸다. 도 9는 실시예 1의 전처리 전, 구체적으로는, 담금질 처리 전의 원재료의 현미경 사진(100배 및 400배)을 나타낸다. 당해 사진으로부터, 담금질 처리 전의 원재료는, 표면에 페라이트층이 존재하고, 내부에는, 페라이트와 펄라이트의 혼합 조직이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 도 10은 실시예 1의 전처리 후의, 구체적으로는, 담금질 처리 후의 강재의 현미경 사진(100배 및 400배)을 나타낸다. 당해 사진으로부터, 담금질 처리 후의 강재는, 담금질 처리에 의해, 내부에는 마르텐사이트 조직이 되어 있고, 표면에는 페라이트층이 존재하는 것을 알 수 있었다. 도 11은 실시예 1의 표면 연화 뜨임 처리 및 변형 부여 공정을 거쳐 급랭된 후의 강재의 현미경 사진(100배 및 400배)을 나타낸다. 당해 사진으로부터, 담금질 처리 후와 마찬가지로, 표면에는 페라이트층이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 도 11에서는 경도가 다른 표층과 모재의 경도는 판별할 수 없었다.Metallic Tissue: Next, photomicrographs of metal structures in the surface layer and the central portion of the steel material of Example 1 are shown in Figs. 9 to 11. Fig. 9 shows a micrograph (100 times and 400 times) of the raw material before the pretreatment in Example 1, specifically, before the quenching treatment. From the photograph, it was confirmed that the raw material before quenching treatment had a ferrite layer on its surface and a mixed structure of ferrite and pearlite in its interior. Fig. 10 shows micrographs (100 times and 400 times) of the steel after the pretreatment of Example 1, specifically, the quenching treatment. It can be seen from the photograph that the steel material subjected to the quenching treatment has a martensite structure inside and a ferrite layer on the surface by quenching treatment. 11 shows a micrograph (100 times and 400 times) of the steel after quenching after the surface softening tempering treatment and deformation imparting step of Example 1. Fig. From the photograph, it was confirmed that a ferrite layer exists on the surface as in the case of the quenching treatment. However, in Fig. 11, the hardness of the surface layer and the base material having different hardness could not be discriminated.

스폿 용접성: 각 실시예 및 비교예에 대해 진행한 스폿 용접성의 평가는, 각 강재에 대해 이하의 표 4에 나타내는 용접 전류값, 통전 사이클수 2, 가압력 0.07MPa, 나선근 3.2mm의 선경의 JIS SWM-B의 용접 조건에서 스폿 용접을 진행한 후, 인장 시험을 진행했다. 이하의 표 4에, 각 실시예 및 비교예의 용접 전류값, 인장 시험에 의해 얻어진 파단율, 파단 신장(평균 신장. 최소 신장)을 나타낸다.Spot weldability: The spot weldability of each of the examples and comparative examples was evaluated by measuring the welding current value, the number of energizing cycles 2, the pressing force of 0.07 MPa, the JIS After performing spot welding under the welding conditions of SWM-B, a tensile test was carried out. Table 4 below shows the values of the welding currents in each of the examples and the comparative examples, the breaking rate obtained by the tensile test, and the elongation at break (average elongation and minimum elongation).

당해 스폿 용접 후의 인장 시험의 결과로부터, 각 실시예 및 비교예는, 모두 스폿 용접 후의 파단 신장(평균 신장)이 8.1% 이상이고, 5% 이상의 파단 신장의 특성을 구비하고 있는 것을 알 수 있었다.From the results of the tensile test after the spot welding, it was found that the examples and comparative examples all had a breaking elongation (average elongation) after spot welding of 8.1% or more and a breaking elongation of 5% or more.

릴렉세이션 시험: 각 실시예 및 비교에에 대해 진행한 릴렉세이션 시험은 오토클레이브에 있어서 각 시험편에 규격의 인장 강도의 70%의 하중을 부하하고, 상온에서 4시간 동안 180℃로 승온시키고, 180℃에서 3시간 유지한 후, 노냉을 진행하여, 23시간 후의 하중 변화량을 초기 부하 하중에 대한 감소율로 나타냈다. 또한, 규격의 인장 강도는, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1이, 1600MPa, 실시예 3이 1650MPa, 실시예 4 및 비교예 2가 1700MPa인 것으로 한다. 상술한 표 4에, 각 실시예 및 비교예의 릴렉세이션 시험 결과를 나타낸다.Relaxation test: In the relaxation test conducted for each of the examples and the comparative example, a load of 70% of the standard tensile strength was applied to each test piece in an autoclave, the temperature was raised to 180 캜 for 4 hours at room temperature, After 3 hours of holding, the furnace cooling was continued, and the amount of change in load after 23 hours was expressed as a reduction rate with respect to the initial load. The tensile strength of the standard is 1600 MPa for Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, 1650 MPa for Example 3, and 1700 MPa for Examples 4 and 2. Table 4 shows the relaxation test results of each of the examples and comparative examples.

당해 릴렉세이션 시험의 결과로부터, 실시예 및 비교예의 강재 모두 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하를 달성하고 있는 것을 확인할 수 있었다.From the results of the relaxation test, it was confirmed that the steels of the examples and comparative examples attained a relaxation value of 10% or less under the autoclave curing condition at 180 캜.

지연 파괴 시험: 각 실시예 및 비교에 대해 진행한 지연 파괴 시험은, The Japan Society of Corrosion Engineering에서 발행한 JSCE S 1201에 준거하여 시험을 진행했다. 구체적으로는, 각 시험편에 규격의 인장 강도의 70%의 하중을 부하한 NH4SCN(티오시안산 암모늄, 농도 20%, 액온 50℃) 용액에 침지하고, 파단까지의 시간을 평가했다. 또한, 상술한 규격의 인장 강도는, 릴렉세이션 시험의 경우와 동일하게 한다. 상술한 표 4에, 각 실시예 및 비교예의 지연 파괴 시험의 결과를 나타낸다. Delayed fracture test: The delayed fracture test conducted for each example and comparison was conducted in accordance with JSCE S 1201 issued by The Japan Society of Corrosion Engineering. Specifically, each test piece was immersed in a solution of NH 4 SCN (ammonium thiocyanate, concentration 20%, liquid temperature 50 캜) loaded with a load of 70% of the standard tensile strength, and the time until the fracture was evaluated. The tensile strength of the aforementioned standard is the same as that in the case of the relaxation test. Table 4 shows the results of the delayed fracture test of each of the examples and comparative examples.

당해 지연 파괴 시험의 결과로부터, 본 발명에 따른 표면에 중심부의 경도의 0.50배~0.96배의 경도의 표층을 구비한 각 실시예는, 모두 지연 파괴 시험에 의한 파단까지의 시간이 10시간 이상을 달성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1 내지 실시예 3에 이르러서는, 100시간을 초과해도 파단되지 않았음을 확인할 수 있었다. 이에 반해, 열처리 조건의 조정에 의해, 중심부보다 경도가 낮은 표층이 형성되어 있지 않는 비교예 1 및 비교예 2는, 지연 파괴 시험에 의한 파단까지의 시간이 3.9시간이나 5.6시간으로 짧다. 따라서, 본 발명에 따른 표면에 중심부의 경도의 0.50배~0.96배의 경도의 표층을 구비한 각 실시예는, 중심부보다 경도가 낮은 표층을 구비하고 있지 않는 비교예 1이나 비교예 2에 비해, 대폭적으로 지연 파괴 특성이 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 일반적으로, 지연 파괴 특성은, 인장 강도가 높아질수록, 저하되는 경향이 있지만, 실시예 4에 나타내는 바와 같이 1700MPa 클래스의 강재여도, 종래의 수시간과 비교해 13.3시간으로 대폭적으로 개선되어 있는 것을 알 수 있다.From the result of the delayed fracture test, it was found that the examples of the present invention each having a surface layer having a hardness of 0.50 to 0.96 times the hardness of the central portion on the surface thereof all had a time of 10 hours or more We can confirm that we are achieving. Particularly, it was confirmed that no more than 100 hours of breakage occurred in Examples 1 to 3. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which no surface layer having a hardness lower than that of the center portion was formed by adjustment of the heat treatment conditions, the time until fracture by the delayed fracture test was as short as 3.9 hours or 5.6 hours. Therefore, in each of the examples of the surface of the present invention having the surface layer having the hardness of 0.50 to 0.96 times the hardness of the center part, as compared with the comparative example 1 and the comparative example 2 having no surface layer having hardness lower than that of the center part, It can be seen that the delayed fracture characteristics are greatly improved. Generally, the delayed fracture property tends to decrease as the tensile strength increases. However, as shown in Example 4, the steel material having a class of 1700 MPa is significantly improved to 13.3 hours as compared with the conventional several hours Able to know.

상술한 시험 결과로부터, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 인장 강도가 1500MPa 이상임에도 불구하고, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 50℃의 20% 티오시안산 암모늄 수용액 중에 침지한 상태에서, 그 인장 강도의 70%의 시험 하중을 부하했을 때에 파단될때까지의 지연 파괴 시간이 60시간 이상이기 때문에, 높은 인장 강도를 유지한 채, 저릴렉세이션이나 고내지연 파괴 특성이 우수한 밸런스가 좋은 고강도의 건축용 강재인 것을 알 수 있다. 또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 스폿 용접 후의 파단 신장이 5% 이상인 점에서, 높은 스폿 용접성도 겸비한 것임을 알 수 있다.From the test results described above, it can be concluded that the steel for building according to the present invention has a relaxation value of 10% or less in an autoclave curing condition of 180 캜 at a tensile strength of 1500 MPa or more, a 20% aqueous ammonium thiocyanate solution , The retarded breaking time until fracture when loaded with a test load of 70% of the tensile strength thereof is 60 hours or more. Therefore, it is possible to maintain a high tensile strength and a low relaxation It can be seen that it is a high strength building steel with good balance. In addition, it can be understood that the steel for building according to the present invention also has a high spot weldability since the breaking extension after spot welding is 5% or more.

본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 인장 강도가 1500MPa 이상이고, 180℃의 오토클레이브 양생 조건에서의 릴렉세이션값이 10% 이하, 지연 파괴 시험에 있어서의 파단까지의 시간이 10시간 이상으로 내지연 파괴 특성이 우수한 것이기 때문에, 콘크리트 제품에 프리스트레스트력을 부여하기 위해 사용되는 PC 강봉으로서 사용하는 경우에 특히 유용하다. 또한, 본 건 발명에 따른 건축용 강재는, 높은 스폿 용접성도 겸비하고 있기 때문에, 당해 건축용 강재를 사용한 콘크리트 구조물은, 원하는 특성을 얻을 수 있게 되는 점에서 특히 유용하다.The steel for construction according to the present invention has a tensile strength of 1500 MPa or more, a relaxation value of 10% or less in an autoclave curing condition of 180 ° C, a time of 10 hours or more to break in the delayed fracture test, It is particularly useful when it is used as a PC steel bar used for imparting a prestressing force to a concrete product. In addition, since the construction steel according to the present invention also has high spot weldability, the concrete structure using the construction steel is particularly useful in that desired characteristics can be obtained.

W: PC 강봉
1: 제조 장치
2: 담금질 가열 코일(담금질 수단)
3: 담금질측 냉각 재킷(담금질측 냉각 수단)
4: 표층 연화 뜨임 가열 코일(표층 연화 뜨임 수단)
5: 변형 부여 장치(변형 부여 수단)
6: 뜨임측 냉각 재킷(뜨임측 냉각 수단)W: PC steel rods
1: Manufacturing apparatus
2: quenching heating coil (quenching means)
3: Quenching side cooling jacket (quenching side cooling means)
4: Surface layer softening tempering coil (surface layer softening tempering means)
5: Deformation applying device (deformation applying means)
6: Cooling jacket on the heating side (cooling side on the heating side)

Claims

A construction steel material having a surface layer having a hardness lower than that of the center portion,
A tensile strength of 1500 MPa or more,
The relaxation value in an autoclave curing condition of 180 DEG C was 10% or less,
A delayed fracture time of 10 hours or more when the sample is immersed in a 20% aqueous solution of ammonium thiocyanate at 50 占 폚 and fractured when a test load of 70% of its tensile strength is applied,
Wherein a hardness (Vs) of the surface layer and a hardness (Vi) of the center portion satisfy 0.50 Vi? Vs? 0.96 Vi.

The method according to claim 1,
And a hardness (Vi) of the central portion of 450 HV or more and 550 HV or less.

The method according to claim 1,
Wherein the surface layer has a hardness (Vs) of 225 HV or more and 528 HV or less.

The method according to claim 1,
The hardness Vi of the center portion is 450 HV or more and 550 HV or less,
Wherein the surface layer has a hardness (Vs) of 225 HV or more and 528 HV or less.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the surface layer has a depth of 1% to 30% from the surface when the dimension from the surface to the center is 100%.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A high strength steel having a breaking elongation after spot welding of 5% or more.

6. The method of claim 5,
A high strength steel having a breaking elongation after spot welding of 5% or more.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Structural steel with 0.2% proof strength of 1420 MPa or more.

6. The method of claim 5,
Structural steel with 0.2% proof strength of 1420 MPa or more.

The method according to claim 6,
Structural steel with 0.2% proof strength of 1420 MPa or more.

8. The method of claim 7,
Structural steel with 0.2% proof strength of 1420 MPa or more.