KR20170143415A

KR20170143415A - 철근 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170143415A
Application number: KR1020160149539A
Authority: KR
Inventors: 김원회; 정준호
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-12-29
Also published as: KR101828713B1

Abstract

일 실시 예에 있어서, 철근의 제조 방법은 탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti) 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖는 빌렛을 1100℃ 내지 1200℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 빌렛을 Ac1 ~ 1000 ℃ 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강을 템프코어를 거쳐 표면은 Ms-100 (℃) 내지 Ms (℃)온도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강을 500 ℃ 내지 600 ℃에서 복열하는 단계; 를 포함한다.

Description

철근 및 이의 제조 방법{STEEL REINFORCEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 철근 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고강도 및 고연성을 가지는 경량의 철근 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 탄소강은 가격이 저렴하고 열처리에 의한 재질 제어가 용이하다는 장점을 가진다. 일 예로서, 탄소강은 자동차, 기계부품 등 산업 전반에 걸쳐서 적용되고 있다. 또한, 이러한 탄소 강재는 인간활동의 공간 확보를 위한 구조물에 적용되고 있다. 일 예로서, 구조물용 강재는 초고층 빌딩, 장대 교량, 거대 해양 구조물, 지하 구조물 등에 널리 적용되고 있다.

한편, 상기 탄소 강재는 철근의 형태로 각종 산업에 적용될 수 있다. 일 예로서, 구조물에 적용되는 철근의 경우, 구조물이 초고층화되고 거대화될수록, 고강도 및 고연성을 가지는 반면에 상대적으로 경량을 유지할 것이 요청되고 있다.

본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2014-0041279호가 있다.

본 발명은 합금 성분 및 공정 제어를 통해, 고강도 및 고연성을 가지는 경량의 철근을 제공한다.

본 발명의 일 구현예는 탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖는 빌렛을 1100℃ 내지 1200℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 빌렛을 Ac1 ~ 1000 ℃ 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강을 템프코어를 거쳐 표면은 Ms-100 (℃) 내지 Ms (℃)온도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강을 500℃ 내지 600℃에서 복열하는 단계; 를 포함하는 철근의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 구현예는 탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖고, 인장강도(TS) 1100 MPa 이상, 및 인장강도×연신율(TS×EL) 20000 MPa·% 이상을 만족하는 철근에 관한 것이다.

상기 철근은 6.5gm^-3 내지 7.0gm^-3의 비중을 가질 수 있다.

상기 철근은 평균입경이 10nm 내지 100nm인 Fe₂AlC 미세립 입자를 분산된 상태로 포함할 수 있다.

상기 철근은 페라이트, 오스테나이트 및 카파(κ)-카바이드의 복합 조직을 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 분산 강화를 통해, 기지 금속 내에 Fe3AlC 미세립 입자를 균일하게 형성시킴으로써, 고강도 및 고연성을 가지는 경량의 철근을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 철근 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명 실시예 1에서 제조된 철근의 미세조직을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명 실시예 3에서 제조된 철근의 미세조직을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명 비교예 1에서 제조된 철근의 미세조직을 나타낸 것이다.

본 발명의 일 구현예는 탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖는 빌렛을 1100 ℃ 내지 1200 ℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 빌렛을 Ac1 ~ 1000 ℃ 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강을 템프코어를 거쳐 표면은 Ms-100 내지 Ms (℃)온도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강을 500 ℃ 내지 600 ℃에서 복열하는 단계; 를 포함하는 철근의 제조 방법에 관한 것이다. 이를 통해, 기지 금속 내에 Fe3AlC 미세립 입자를 균일하게 형성시키는 분산 강화의 방법으로, 고강도 및 고연성을 가지는 경량의 철근을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는 탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖고, 인장강도(TS) 1100 MPa 이상, 및 인장강도×연신율(TS×EL) 20000 MPa·% 이상을 만족하는 철근에 관한 것이다. 이러한 철근는 전술한 철근 제조방법에 의해 달성된다.

상기 철근은 강의 비중이 6.5gm^-3 내지 7.0gm^-3일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 철근에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

본 발명에서 탄소(C)는 강의 강도를 및 경도를 확보하기 위해 첨가된다. 탄소(C)는 오스테나이트에 고용되어 담금질시 마르텐사이트조직을 형성시킨다. 또한, 탄소량 증가에 따라 담금질 경도를 향상되고, 담금질시 변형 가능성이 커질 수 있다.

상기 탄소(C)는 전체 중량의 0.1 중량% 내지 1.5 중량%의 함량으로 첨가된다. 탄소의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도 확보가 어렵다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 1.5 중량%를 초과할 경우에는 강의 강도는 증가하나 심부경도가 저하되고, 충분한 연신율을 확보하기 어려우며, 미세조직 중 펄라이트 상의 분율이 높아져 원하는 가공성을 확보하기 어렵다.

실리콘( Si )

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과를 갖는 페라이트 안정화 원소로서 페라이트 형성을 유도하여 강의 인성 및 연성을 개선하는데 효과적이다. 또한, 실리콘(Si)은 뜨임 시 연화 저항상을 증대시키는 효과도 있다.

상기 실리콘(Si)은 전체 중량의 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 함량으로 첨가된다. 실리콘(Si)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 강 표면에 산화물을 형성하여 강의 연성, 조관성 등을 저하시키는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 철과 유사한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서, 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키면서도, 탄소(C)의 첨가보다도 강도 상승시 연성의 저하가 적다. 또한, 망간(Mn)은 고용강화에 매우 효과적인 원소로 강의 담금질성 향상에 기여하고, 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 전체 중량의 0.5 중량% 내지 16.0 중량%의 함량으로 첨가된다. 망간(Mn)의 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에 는페라이트를 고용강화에 의한항복강도 향상이 충분하지 못할 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 16 중량%를 초과할 경우에는 MnS계 비금속개재물의 양이 증가하는 데 기인하여 조관 시 크랙 발생 등의 결함을 유발할 수 있고, 담금질균열이나 변형을 유발하거나 경화능이 과도하게 향상되어 최종 조직에 저온 미세조직이 발현될 가능성이 높아진다.

인(P)

인(P)은 강도 향상에 일부 기여하는 원소이나, 과도하게 포함될 경우 강의 연성을 악화시키고, 빌렛 중심 편석에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 된다. P은 강중에 균일하게 분포되어 있으면 별 문제가 되지 않지만 보통 Fe3P의 해로운 화합물을 형성한다. 이 Fe3P는 극히 취약하고 편석되어 있어서 풀림처리를 해도 균질화되지 않고 단조, 압연 등 가공시 길게 늘어난다.

상기 인(P)은 전체 중량의 0 초과 0.03 중량%의 함량으로 제한된다. 인(P)의 함량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 연성 및 조관성을 악화시킬 수 있다.

황(S)

황(S)은 가공성 향상에 일부 기여하는 원소이나, 과도하게 포함될 경우 강의 인성 및 연성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시킨다. 황은 강 중에 망간의 양이 충분하지 못할 경우 철과 결합하여 FeS를 형성할 수 있다.

상기 황(S)은 전체 중량의 0 초과 0.03 중량%의 함량으로 제한된다. 황(S)의 함량이 0.03 중량%를 초과하는 경우에는 연성을 크게 저해하고 MnS 비금속 개재물을 과도하게 발생시키는 문제가 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. Al은 일반적으로 탈산제로서 사용되나, 본 특허에서는 강종 자체의 비중을 감소시키는 효과를 최대화 하기위해 9 중량%까지 첨가하여 격자상수 증가 및 Fe 원자를 치환하고자 목적하였다. 약 7.5%wt 첨가시 10%의 비중 감소 효과가 있다.

상기 알루미늄(Al)은 전체 중량의 0 초과 9.0 중량%의 함량으로 첨가된다. 알루미늄(Al)의 함량이 9.0 중량%를 초과할 경우에는 Al₂O₃를 형성하여 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

크롬( Cr )

크롬(Cr)은 강도를 확보하기 위해 첨가되는 유효한 원소로, 강의 경화능을 향상시키고 탄소와 결합하여 탄화물을 형성시켜 강도를 향상시킬 수 있다. 판재의 표면에 균질한 산화막을 형성시켜 판재의 표층부의 탈탄부를 저감시킬 수 있다.

크롬(Cr)은 전체 중량의 0.2 중량% 내지 4.0 중량%의 함량으로 첨가된다. 크롬(Cr)의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 탄소(C) 함량이 높아도 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 4.0 중량%를 초과할 경우에는 연성이나 열영향부(HAZ) 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

니켈( Ni )

니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시키고, 경화능을 향상시킨다. 특히, 니켈(Ni)은 저온상 미세조직의 형성을 촉진시켜 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다. 크롬이나 몰리브데넘과 공존하면 우수한 경화능을 나타내며 대형 강재의 열처리를 용이하게 만들며 오스테나이트 안정화 원소이므로 크롬과 조합하여 오스테나이트계 스테인리스강, 내열강 등을 형성한다. 강의 저온인성을 강화시키며 용접성, 가단성을 해치지 않는다. 탄소나 질소의 확산을 느리게 만들기 때문에 내열강의 열화(劣化)를 방지하고 팽창률, 강성률, 도자율 등이 향상된다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 함량으로 첨가된다. 니켈(Ni)의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 니켈(Ni) 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.5 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 적열취성을 유발할 수 있다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로, AlN, TiN 등의 개재물을 형성시켜 강 내부 품질을 저하시키는 문제가 있다. 질소는 0.005 중량% 내지 0.015 중량%의 함량으로 첨가된다.

질소(N)의 함량이 0.005 중량% 미만일 경우에는 질소의 함량을 극소량으로 제어해야 하는 데 따른 제조 비용의 증가와 더불어, 관리의 어려움이 있다. 반대로, 질소(N)의 함량이 0.015 중량%를 초과할 경우 고용 질소가 증가하여 강의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

티타늄( Ti ), 나오븀 ( Nb ), 및 바나듐(V)

상기 합금조성은 티타늄(Ti) 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상을 총합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%의 함량으로 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 티타늄(Ti)은 재가열시 탄화물을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여, 강의 조직을 미세화하고 강도를 증가시키는 역할을 한다. Ti, V, Nb의 탄화물 형성능은 크롬보다 강하며 결정립을 미세화시키기 때문에 스테인리스강이나 절삭공구강의 개량에도 이용된다. 또한, 타 금속원소와도 화합물을 형성하여 석출경화 효과가 현저하기 때문에 석출경화형강이나 영구자석 등에 이용된다 점이다.

상기 티타늄(Ti)은 전체 중량의 0.03 중량% 내지 0.5 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.5 중량%를 초과할 경우에는 탄화계 석출물이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되고, 연성 확보에 어려움이 있다.

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강의 강도와 저온인성을 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 전체 중량의0.03 중량% 내지 0.5 중량%의 함량으로 첨가된다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.5 중량%를 초과할 경우에는 강의 연성을 저하시키며, 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

바나듐(V)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 또한, 바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출강화 효과를 통하여 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 바나듐은 전체 중량의 0.03 중량% 내지 0.5 중량%의 함량으로 첨가된다. 바나듐의 함량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 바나듐 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 바나듐의 첨가량이 0.5 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 저온 충격인성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.

전술한 합금조성의 성분들 외에 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진다.

철근의 제조 방법

도 1은 본 발명의 일 구현예 따른 철근의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면, 상기 철근의 제조 방법은 재가열 단계(S100), 열간압연 단계(S200), 냉각 단계(S300) 및 복열단계(S400)를 포함한다. 이때, 재가열 단계(S100)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위하여 실시된다.

본 발명에 따른 철근 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 강은 전술한 합금조성을 갖는다. 상기 반제품 상태의 강은 예를 들면 빌렛일 수 있다.

재가열

재가열 단계(S100)에서는 전술한 합금조성의 빌렛을 1100℃ 내지 1200℃로 재가열한다. 상기 합금조성을 갖는 강은 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이러한 강의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용할 수 있다.

재가열 단계(S100)에서, 재가열 온도가 1100℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하며, 열간압연 시 압연 부하가 야기되는 문제점이 있다. 또한, 합금성분 중 티타늄이 충분히 재고용 되지 못하여, 석출물의 조대화가 발생하고, 충분한 강도 확보가 어렵다. 반대로, 재가열 온도가 1200℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강의 제조 비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S200)에서는 재가열된 강을 Ac1 내지 1000 ℃의 마무리 압연온도로 열간압연한다. 이러한 경우, 압연 중 회복 및 재결정의 반복으로 인하여 결정립이 미세화될 수 있다.

마무리 압연온도(FRT)가 Ac1 미만일 경우에는 이상영역의 압연에 의해 혼립조직이 발생하여 강판의 가공성을 확보하기 어려우며, 압연 공정에 부하를 야기할 수 있다. 반대로, 마무리 압연온도(FRT)가 1000℃ 초과일 경우에는 강판의 표면 스케일 발생으로 인한 강판의 품질이 저하되고, 고온 압연으로 인한 결정립의 크기가 증가 되어 강도 확보가 불가능해 진다.

열간압연 단계(S200)에서 마무리 압연온도(FRT) 예를 들면, 850~1000℃일 수 있다.

냉각

냉각 단계(S300)에서는 상기 열간압연된 강을 템프코어를 거쳐 표면은 Ms-100 (℃) 내지 Ms (℃)온도로 냉각한다. 상기 냉각 온도 범위에서 조대한 결정립 성장을 최대한 억제하는 효과가 우수하다.

복열

복열하는 단계(S400)에서는 냉각된 압연재를 500℃ 내지 600℃로 복열시킨다. 상기 복열온도 범위에서 페라이트, 오스테나이트 및 카파(κ)-카바이드를 구비하는 미세조직을 확보할 수 있다. 복열온도가 550℃ 미만일 경우 결정립 미세화에 인해 강도 상승 및 연성 저하로 인한 가공성을 확보하기 어렵다. 반대로, 권취온도가 600℃를 초과하는 경우 연성은 확보 되나 강도가 저하되는 단점이 있다.

상술한 S100 내지 S400 단계를 포함하는 공정을 진행하여, 본 발명의 실시 예에 따르는 철근을 제조할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기지 금속 내에 Fe3AlC 미세립 입자를 균일하게 형성시키는 분산 강화를 통해, 고강도 및 고연성을 가지는 경량의 철근을 제공할 수 있다. 일 예로서, 본 발명의 실시예에 따르는 철근은 1100 MPa 이상의 인장강도(TS), 및 20000 MPa·이상의 인장강도×연신율(TS×EL)값을 가질 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

하기 표 1에 표시된 합금조성 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 빌렛을 준비하였다.

상기 빌렛을 하기 표 2에 표시된 조건으로 열간하연하여 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2의 시편을 제조하였다.

구분	화학성분(중량%)													비중
구분	C	Si	Mn	S	P	Al	Cr	Ni	Nb	Ti	V	Cu	N	비중
실시예1	0.79	0.25	13.06	0.005	0.02	6.28	2.29	0.1	-	0.02	0.03	-	0.0120	6.98
실시예2	1.18	0.24	13.25	0.004	0.02	7.97	2.24	0.11	0.02	-	0.04	-	0.0111	6.93
실시예3	1.19	0.24	13.19	0.005	0.02	7.88	4.59	0.11	0.02	-	0.04	-	0.0130	6.91
비교예1	0.35	0.25	1.4	0.005	0.03	0.01	0.2	0.1	-	-	0.05	0.2	0.0080	7.89
비교예2	0.25	0.20	20.0	0.005	0.02	10.0	-	0.10	-	-	-	-	-	6.94

구분	압연조건(℃)
구분	재가열	최종	복열
실시예1	1200	970	520
실시예2	1200	973	516
실시예3	1200	965	526
비교예1	1030	930	570
비교예2	1200	900	570

2. 물성평가

표 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. 물성평가는 인장강도(TS), 항복강도(YS) 및 연신율(EL)을 측정하여 나타내었다.

구분	YS (MPa)	TS(MPa)	EL(%)	TS*EL(MPa·%)	미세조직
실시예 1	992	1,133	24.8	28098.4	α+γ+κ
실시예 2	1,185	1,285	29	37265	α+γ+κ
실시예 3	1,094	1,179	19.8	23344.2	α+γ+κ
비교예 1	651	832	14.3	11897.6	α+Fe₃C
비교예 2	600	770	10.1	7,777	γ+κ

표 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 시편인, 실시예 1 내지 3의 경우, 인장강도(TS) 1100 MPa 이상을 모두 만족하였다. 그리고, 실시예 1 내지 3의 경우, 인장강도×연신율(TS×EL) 20000 MPa·% 이상을 모두 만족하였다. 특히, 실시예 2의 시편의 경우, 인장강도(TS) 1200 MPa 이상을 나타내고 있으며, 인장강도×연신율(TS×EL) 35000 MPa·% 이상을 나타내고 있다.

비교예 1 및 2의 시편은 인장강도(TS)가 1000 MPa에 못 미치고 있으며, 인장강도×연신율(TS×EL)도 20000 MPa·%에 미치지 못했다.

도 2 내지 4에 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1 시편의 미세조직 단면을 각각 촬영하여 나타내었다.

실시예 2 및 실시예 3의 시편의 경우, 페라이트, 오스테나이트 및 카파(κ)-카바이드의 복합조직을 나타내었으며, 비교예 1 시편의 경우, 페라이트 및 시멘타이트의 복합 조직을 나타내었다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

S100 재가열하는 단계
S200 열간압연하는 단계
S300 냉각하는 단계
S400 복열하는 단계

Claims

탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖는 빌렛을 1100 ℃ 내지 1200 ℃에서 재가열하는 단계;
상기 재가열된 빌렛을 Ac1 ~ 1000 ℃ 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계;
상기 열간압연된 강을 템프코어를 거쳐 표면은 Ms-100 (℃) 내지 Ms (℃)온도로 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 강을 500 ℃ 내지 600 ℃에서 복열하는 단계; 를 포함하는 철근 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제조된 철근의 인장강도(TS) 1100 MPa 이상, 인장강도×연신율(TS×EL) 20000 MPa·% 이상을 만족하는 철근 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제조된 철근은
평균입경이 10nm 내지 100nm인 Fe₂AlC 미세립 입자를 분산된 상태로 포함하는 것인 철근 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제조된 철근은 페라이트, 오스테나이트 및 카파(κ)-카바이드의 복합 조직을 가지는 철근 제조 방법.
탄소(C) 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 실리콘(Si) 0.05 중량% 내지 1.0 중량%, 망간(Mn) 0.5 중량% 내지 16.0 중량%, 인(P) 0 초과 0.03 중량%, 황(S) 0 초과 0.03 중량%, 알루미늄(Al) 0 초과 9.0 중량%, 크롬(Cr) 0.2 중량% 내지 4.0 중량%, 니켈(Ni) 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 질소(N) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 1종 이상의 합 0.03 중량% 내지 0.5 중량%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금조성을 갖고, 인장강도(TS) 1100 MPa 이상, 및 인장강도×연신율(TS×EL) 20000 MPa·% 이상을 만족하는 철근.
제5항에 있어서,
상기 철근은 평균입경이 10nm 내지 100nm인 Fe₂AlC 미세립 입자를 분산된 상태로 포함하는 것인 철근.
제5항에 있어서,
상기 철근은 6.5gm^-3 내지 7.0gm^-3의 비중을 가지는
철근.
제5항에 있어서,
상기 철근은 페라이트, 오스테나이트 및 카파(κ)-카바이드의 복합 조직을 가지는 철근.