KR20190099858A - Method and apparatus for manufacturing steel wire - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a steel wire and a device for the same comprising a first drawing step for drawing a wire rod through a first die, a ball rolling step for rolling the wire rod having passed through the first die through at least one ball rolling roll, and a second drawing step for drawing the wire rod having passed through the ball rolling roll through a second die, wherein the wire rod is drawn out at a cross-sectional reduction rate in a range of 10-40% in the first drawing step, is rolled at a cross-sectional reduction rate in the range of 10-40% in the ball rolling step, is drawn out with a cross-sectional reduction rate in the range of 10-40% in the second drawing step, and is finally processed such that the cumulative cross-sectional reduction rate of the wire rod is 50% or more. Therefore, the present invention is capable of improving a corrosion resistance of the steel wire.

Description

강선의 제조 방법 및 장치 {Method and apparatus for manufacturing steel wire}Method and apparatus for manufacturing steel wire {Method and apparatus for manufacturing steel wire}

본 발명은 선재를 인발 및 압연하여 강선을 제조하는 강선의 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정립 미세화에 요구되는 전위 밀도를 확보를 확보하기 위하여 일정 이상의 단면 감소율로 선재를 가공할 수 있게 함으로써 향상된 내부식성을 갖는 강선을 제조할 수 있는 강선의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing steel wire for drawing steel wire by drawing and rolling the wire, and more particularly, the wire can be processed at a predetermined cross-sectional reduction rate in order to secure the dislocation density required for grain refinement. The present invention relates to a steel wire manufacturing method and apparatus capable of producing steel wire with improved corrosion resistance.

최근 자동차 연비 규제가 전세계적으로 강화되는 경향에 따라 이를 극복하기 위해 자동차 부품의 경량화가 반드시 필요하며, 이를 위해서는 소재의 고강도화가 필수적이다. 그러나 소재를 고강도 영역에서 사용할 경우 내부식성이 떨어져 사용 환경에 제약을 받는 문제가 있다.In order to overcome the recent tightening of fuel economy regulations globally, it is necessary to reduce the weight of automobile parts, and for this purpose, high-strength materials are essential. However, when the material is used in a high strength region, there is a problem that the corrosion resistance is limited by the use environment.

구체적으로, 소재를 고강도화 할수록 부식 민감도가 증가하며, 고강도강에서의 부식이 대부분 피팅 부식(pitting corrosion)이고, 이는 결정입계 부식에 의해 결정립 전체가 떨어져 나가는 그레인 드로핑(grain dropping)으로 인해 노치 민감도가 증가되어 균열이 전파되는 것을 특징으로 한다.Specifically, as the material is strengthened, corrosion sensitivity increases, and corrosion in high-strength steel is mostly pitting corrosion, which is a notch sensitivity due to grain dropping in which the entire grain is dropped by grain boundary corrosion. Is increased so that the crack propagates.

일반적으로 내부식성을 개선하기 위해 소재에 합금 원소를 첨가하는데, 이로 인해 소재 원가가 상승하는 문제가 발생한다. In general, an alloying element is added to a material to improve corrosion resistance, which causes a problem of rising material cost.

오스테나이트 결정입계 특성은 결정 입계각(Grain Boundary Angle) 및 상간 입계결합(Coherent), 결정방향 불일치(Misorientation)에 따라 내부식성의 영향을 받으며, 이러한 특성에 따라 random boundary와 CSL(Coincidence Site Lattice) boundary로 구분된다.Austenitic grain boundary properties are affected by corrosion resistance due to grain boundary angle, coherent phase, and crystal orientation misalignment, and according to these characteristics, random boundary and coincidence site lattice (CSL) It is divided into boundaries.

도 1은 오스테나이트 결정입계 특성이 소재의 내부식성에 미치는 영향을 나타내는 개념도이다. 이를 참조하면, random boundary가 많을수록 내부식성이 저하되고, CSL(Coincidence Site Lattice) boundary가 많을수록 내부식성 향상에 유리하다. 1 is a conceptual diagram showing the effect of the austenite grain boundary characteristics on the corrosion resistance of the material. Referring to this, the more the random boundary, the lower the corrosion resistance, and the more the Coincidence Site Lattice (CSL) boundary, the better the corrosion resistance.

오스테나이트 결정립의 미세화는 CSL(Coincidence Site Lattice) boundary 갯수를 증가시키는 효과가 있다. 따라서, 소재에 합금원소를 첨가하지 않고 고강도화 및 내부식성을 향상시키기 위해서는 결정립을 미세화하는 것이다.The refinement of austenite grains has the effect of increasing the number of Coincidence Site Lattice boundaries. Therefore, in order to improve the high strength and corrosion resistance without adding the alloying element to the material, the grains are refined.

한편, 통상적인 강선(Steel wire, 鋼線)의 제조는 제철소 선재공장에서 생산된 선재(직경: 8~20mm) 제품을 인장력에 의해 다이(die)를 통과시키는 인발 공정을 통해 고객이 요구하는 직경(7~19mm)의 제품으로 만드는 방식으로 이루어진다. 즉, 원형 단면의 소재(선재)가 인발(drawing) 공정을 거치면서 단면적이 감소하고 소재 내의 전위 밀도(dislocation density)가 증가된 제품(또는 단순히 사이즈 조정한 제품)이 생산되는 것이다.On the other hand, in the manufacture of steel wire (steel), the diameter required by the customer through the drawing process of passing the die (die: 8 ~ 20mm) products produced in the steel mill wire rod factory by the tensile force (7 ~ 19mm) is made by the way of making products. That is, as the raw material (wire) having a circular cross section is drawn, a product having a reduced cross-sectional area and an increased dislocation density in the raw material (or simply sized product) is produced.

예를 들어, 자동차 현가용 스프링(AutomotiveSuspesionSpring)을 제조하기 위해, 중탄소강을 인발재로 이용한 공정으로 열간성형과 냉간성형을 사용하고 있다. 이들 오스테나이트 열처리는 유도가열 또는 대기가열을 혼용하여 시행하고 있으며, 또한, 소입(quenching,담금질) 후 얻어진 마르텐사이트 조직을 연화시키는 열처리인 템퍼링도 유도가열 또는 대기 가열을 혼용하고 있는 실정이다.For example, in order to manufacture automotive suspension springs, hot forming and cold forming are used as processes using medium carbon steel as a drawing material. These austenitic heat treatments are conducted by mixing induction heating or air heating, and tempering, which is a heat treatment for softening martensite structure obtained after quenching, is also used in induction heating or atmospheric heating.

통상 유도가열 열처리 공정을 거치는 인발재는 단면감소율 15~25% 범위로 인발 가공을 부여하고, 950~980℃ 범위에서 오스테나이트 열처리를 하는 것이 일반적이다. 이는 몇십 초 이내로 가열시간을 부여하는 관계로 상당히 빠른 오스테나이트화가 요구되며, 이를 위해 유도가열온도를 높이거나, 유도가열온도를 낮게 가져갈 경우 원자들의 확산속도를 높이기 위하여 적정 전위 밀도를 확보하여야 한다. 스프링용강 선재의 경우, 단면 감소율 15~25% 범위로 인발 가공을 부여하면 1.8 ~ 2.5x108 mm-2 범위의 전위밀도를 확보할 수 있다. In general, the drawing material subjected to the induction heating heat treatment process is given a drawing process in the range of 15-25% reduction in cross-section, it is common to perform austenite heat treatment in the range of 950 ~ 980 ℃. This requires a very fast austenitization because the heating time is given within a few tens of seconds. For this purpose, when the induction heating temperature is increased or the induction heating temperature is lowered, an appropriate dislocation density must be secured to increase the diffusion speed of atoms. In the case of spring steel wire rods, the drawing density in the range of 15 to 25% reduction in cross section can ensure the dislocation density in the range of 1.8 to 2.5x10 8 mm -2 .

열처리시 Ac3(오스테나이트 단상이 되는 가열 변태점, 통상 스프링강의 경우 820℃ 부근) 변태점 직상 온도역으로 오스테나이트 열처리 온도를 낮출 수 있다면, 재결정 후 결정립 성장이 크게 일어나지 않는 상태이기 때문에 미세한 오스테나이트 결정립을 얻을 수 있다. When heat treatment, Ac 3 (heating transformation point that becomes austenite single phase, usually around 820 ° C for spring steel) If austenite heat treatment temperature can be lowered to the temperature range directly above the transformation point, fine austenite grains do not occur after recrystallization Can be obtained.

오스테나이트 단상을 얻기 위한 가열온도에 따라 오스테나이트 결정립 크기는 상당히 큰 차이를 보이게 된다. 도 2는 대기가열조건과 유도가열조건에서의 오스테나이트 결정립 평균 크기를 비교한 그래프이다. 이를 참조하면, 대기가열조건에서는 850℃에서 8㎛수준의 오스테나이트의 결정립 평균 크기를 가지나, 1000℃ 에서는 45㎛ 수준으로 나타남을 확인할 수 있다. 그리고, 유도가열조건에서는 850℃에서는 5㎛ 수준의 오스테나이트의 결정립 평균 크기를 가지나, 1000℃에서는 16㎛ 수준으로 나타남을 확인할 수 있다.The size of austenite grains varies considerably with the heating temperature to obtain austenite single phase. Figure 2 is a graph comparing the average size of austenite grains in the atmospheric heating conditions and induction heating conditions. Referring to this, it can be seen that the atmospheric heating conditions have an average grain size of austenite of 8 μm at 850 ° C., but 45 μm at 1000 ° C. In addition, induction heating conditions have an average grain size of austenite of 5 μm at 850 ° C., but can be seen to be 16 μm at 1000 ° C.

그러나 인발 가공재 초기 미세조직으로 구성되는 페라이트 + 퍼얼라이트 (ferrite + pearlite)가 열처리 중 오스테나이트로 완전 재고용되지 않고 일부 잔존하게 되어 물성 저하가 발생하게 된다. 참고로 도 3은 열처리 온도를 낮출 경우(850℃) 미고용 퍼얼라이트가 잔존하는 현상을 나타내고 있으며, 이 때문에 열처리 온도를 높이거나 열처리 시간을 증가시켜야 한다. 이와 같이, 종래의 인발 가공을 통해 Ac3 변태점 직상 온도역에서 열처리를 할 경우 물성 저하가 발생하는 문제가 있다. However, ferrite + pearlite, which is composed of the initial microstructure of the drawn material, is partially re-used as austenite during heat treatment and remains partially, resulting in deterioration of physical properties. For reference, FIG. 3 illustrates a phenomenon in which unemployed pearlite remains when the heat treatment temperature is lowered (850 ° C.). Therefore, the heat treatment temperature should be increased or the heat treatment time should be increased. As described above, when heat treatment is performed at a temperature range immediately above the Ac 3 transformation point through a conventional drawing process, there is a problem in that physical properties decrease.

도 4는 유도가열조건에서 오스테나이트로의 완전 재고용을 위한 요구 전위 밀도를 나타낸 그래프로서, 도 4를 참조하면, 열처리 중 페라이트 + 퍼얼라이트 (ferrite + pearlite)가 오스테나이트로 완전 재고용 되기 위해서는 스프링강의 경우 전위밀도 4x108 mm-2 이상이 요구되며, 이를 위해 냉간가공에 의한 단면감소율이 50% 이상을 충족시켜야 한다.4 is a graph showing the required potential density for complete re-use of austenite under induction heating conditions. Referring to FIG. 4, in order to completely re-use ferrite + pearlite as austenite during heat treatment, In this case, a dislocation density of 4x10 8 mm -2 or more is required, and for this purpose, the reduction rate of the cross section by cold working must satisfy 50% or more.

이상과 같이, 유도가열 열처리 기준에서 오스테나이트 결정립 크기를 일정 수준(5㎛ 수준 이하)으로 미세화하기 위해서는, Ac3 변태점 직상 온도역에서 오스테나이트 열처리 가능한 것이 필요하다. 그리고, 인발 가공재 초기 미세조직으로 구성되는 페라이트 + 퍼얼라이트(ferrite + pearlite)가 열처리 중 오스테나이트로 완전 재고용 되기 위해 스프링강의 경우 4x108 mm-2 이상의 전위밀도가 요구되며, 이를 위해서는 냉간가공에 의한 단면 감소율이 50% 이상이 충족되어야 한다.As described above, in order to refine the austenite grain size to a predetermined level (5 µm or less) in the induction heating heat treatment criteria, it is necessary that the austenite heat treatment is possible at a temperature range immediately above the Ac 3 transformation point. In addition, in order to completely reconsider ferrite + pearlite (ferrite + pearlite) composed of the initial microstructure of the drawn material as austenite during heat treatment, a spring density of 4x10 8 mm -2 or more is required for spring steel. Section reductions of at least 50% must be met.

한편, 중탄소 합금강인 스프링용강 소재는 25% 이상의 인발 가공량을 부여할 경우, 소재 중심부에 항복강도보다 높은 3축 인장응력이 발생하며, 이로 인해 도 5에 나타낸 개념도와 같이 인발가공 중 셰브론 균열(chevron crack) 발생 빈도수가 매우 높아 인발 가공 중 단선이 발생하는 문제점이 있다. On the other hand, when the spring steel material, which is a medium carbon alloy steel, gives a drawing amount of 25% or more, triaxial tensile stress higher than the yield strength occurs in the center of the material, and as a result, as shown in FIG. 5, chevron cracking during drawing is performed. (Chevron crack) frequency is very high, there is a problem that disconnection occurs during the drawing process.

일반적으로 인발가공의 단면감소율 한계는 강종에 따라 차이는 있으나 대략 저탄소강은 약 40% 수준, 중탄소강 및 합금강은 약 30% 수준, 고탄소강 및 합금강은 약 20% 수준이다.In general, the limit of cross-sectional reduction rate of drawing is different depending on the steel type, but about 40% of low carbon steel, about 30% of medium carbon steel and alloy steel, and about 20% of high carbon steel and alloy steel.

또한 인발가공량 25% 이상이 가능하더라도 일반적 인발가공 특성이 갖는 기계적인 가공 불안정성으로 인해 조대한 마이크로 셰어 밴드(micro shear band: 특정영역이 심가공 되는 영역)가 생성되는 문제점도 있다. 참고로 도 6은 40%와 20~25%의 인발 가공량에서 마이크로 셰어 밴드가 발생한 것을 비교하여 보이고 있다. In addition, even if the drawing process amount is more than 25%, there is a problem in that coarse micro shear bands are created due to mechanical instability of general drawing processing characteristics. For reference, FIG. 6 shows a comparison of micro-share bands generated at 40% and 20 to 25% of the amount of draw processing.

이러한 조대한 마이크로 셰어 밴드의 생성은 유도가열 열처리시 재결정 속도가 매우 느리기 때문에 상당부분 가공 조직이 그대로 잔존할 경우 품질에 문제점을 유발할 수 있다. The formation of such coarse micro share bands may cause problems in quality when a large part of the processed tissue remains as the recrystallization rate is very slow during induction heating.

나아가, 단면 감소율 50% 이상의 인발 가공량이 달성하기 위해서는 인발 가공 압력 증가에 따른 윤활 피막의 파손으로 표면 흠이 발생되는 문제점도 극복해야 한다.Furthermore, in order to achieve a drawing processing amount of 50% or more in cross-sectional reduction rate, the problem of surface defects caused by breakage of the lubricating film due to an increase in drawing processing pressure must be overcome.

한국공개특허공보 제10-2004-0035136호(2004.04.29 공개)Korean Patent Publication No. 10-2004-0035136 (published Apr. 29, 2004)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 결정립 미세화에 요구되는 전위 밀도를 확보하기 위해 일정 이상의 단면 감소율을 확보할 수 있는 강선 제조 방법 및 장치를 제공함으로써, 강선의 내부식성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and provides a steel wire manufacturing method and apparatus capable of securing a predetermined or more cross-sectional reduction rate in order to secure dislocation density required for grain refinement, thereby improving corrosion resistance of steel wire. Let it be technical problem.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 강선의 제조 방법은, 선재를 제1 다이에 통과시켜 인발하는 1차 인발 단계와; 상기 제1 다이를 통과한 선재를 하나 이상의 공형 압연롤에 통과시켜 압연하는 공형 압연 단계; 및 상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 제2 다이에 통과시켜 인발하는 2차 인발 단계를 포함한다. 본 발명에 의한 강선의 제조 방법은 상기 선재를 상기 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 상기 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 상기 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a steel wire according to the present invention includes a primary drawing step of drawing a wire rod through a first die; A ball rolling step of rolling the wire rod having passed through the first die through at least one ball rolling roll; And a second drawing step of drawing the wire rod passing through the ball rolling roll through a second die. The method for producing a steel wire according to the present invention draws the wire rod at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40% in the primary drawing step, rolls at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40% in the ball rolling step, and the secondary In the drawing step, the drawing is carried out at a cross sectional reduction rate in the range of 10 to 40%, and finally, the cumulative cross sectional reduction rate of the wire is characterized in that the processing is 50% or more.

상기 1차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 가질 수 있다.The reduction rate of the cross section of the wire rod in the primary drawing step is in the range of 10 to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, in the range of 10 to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel, and 0.6 For high carbon steels and their alloy steels it may range from 10% to 40%.

상기 공형 압연 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 가질 수 있다.The reduction rate of the cross section of the wire rod in the step of rolling the die is in the range of 10 to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, in the range of 10 to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel, and 0.6 to In the case of 1.0% C high carbon steel and its alloy steel, it may have a range of 10-25%.

상기 2차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 가질 수 있다.The reduction rate of the cross section of the wire rod in the secondary drawing step is in the range of 10 to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, in the range of 10 to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel, and 0.6 For high carbon steels and their alloy steels it may range from 10% to 30%.

상기 2차 인발 단계를 완료한 선재는 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 가질 수 있다.The wire rod that has completed the secondary drawing step may have a dislocation density of 4.0 × 10 8 mm −2 or more.

본 실시예에 의한 강선의 제조 방법은, 상기 2차 인발 단계의 완료 후 상기 선재를 오스테나이트 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing a steel wire according to the present embodiment may further include performing austenite heat treatment of the wire rod after completion of the secondary drawing step.

상기 오스테나이트 열처리는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3 + 80 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것The austenitic heat treatment is carried out in the temperature range of Ac3 ~ Ac 3 + 80 ℃ that is directly above the austenite transformation point (Ac 3 )

상기 오스테나이트 열처리시 미용해 퍼얼라이트가 5% 이하의 분율을 갖도록 열처리가 수행될 수 있다.During the austenite heat treatment, the heat treatment may be performed such that the undissolved pearlite has a fraction of 5% or less.

상기 오스테나이트 열처리 후, 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 이상이 되도록 할 수 있고, 결정입도의 평균 크기가 7㎛ 이하가 되도록 할 수 있다.After the austenite heat treatment, the fraction of grain boundaries having a grain boundary of 15 ° or less may be 20% or more, and the average size of grain sizes may be 7 µm or less.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 강선 제조 장치는, 선재를 1차 인발하기 위한 제1 다이와; 상기 제1 다이를 통과한 선재를 공형 압연하기 위한 하나 이상의 공형 압연롤; 및 상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 2차 인발하기 위한 제2 다이를 포함한다. 본 발명에 따른 강선 제조 장치에 따르면, 상기 제1 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며, 상기 공형 압연롤은 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연되도록 구성되며, 상기 제2 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며, 상기 제1 및 제2 다이와 상기 공형 압연롤은 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 구성된다.According to another embodiment of the present invention, a steel wire manufacturing apparatus according to the present invention, the first die for primary drawing the wire rod; One or more ball rolling rolls for ball rolling the wire rod passed through the first die; And a second die for secondary drawing of the wire rod having passed through the ball rolling roll. According to the steel wire manufacturing apparatus according to the present invention, the first die is configured such that the wire is drawn at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40%, and the ball rolling roll is rolled at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40%. And the second die is configured such that the wire is drawn at a cross sectional reduction rate in a range of 10 to 40%, and the first and second dies and the ball rolling roll have a cumulative cross sectional reduction rate of the wire 50 or more. It is composed.

상기 공형 압연롤은, 상기 선재가 통과하는 단면이 타원형인 타원형 공형 압연롤; 및 상기 타원형 공형 압연롤의 후방에 설치되며, 상기 선재가 통과하는 단면이 원형인 원형 공형 압연롤을 포함할 수 있다. The ball rolling roll, the elliptical ball rolling roll of the elliptical cross section through which the wire rod passes; And installed on the rear of the elliptical ball rolling roll, the wire rod may include a circular ball rolling roll of the circular cross section.

상기 제1 다이는, 상기 선재의 단면 감소율이, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖도록 구성될 수 있다.The first die has a cross-sectional reduction rate of the wire rod in the range of 10% to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, 10% to 30% range for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel, and 0.6 to In the case of 1.0% C high carbon steel and its alloy steel, it may be configured to have a range of 10-40%.

상기 공형 압연롤은, 상기 선재의 단면 감소율이, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖도록 구성될 수 있다.The reduced rolling rate of the wire rod, the cross-sectional reduction rate of the wire rod is less than 0.3% C 10% to 40% range for low carbon steel and alloy steel, 0.3% to 0.6% C medium carbon steel and 10 to 30% range for alloy steel, 0.6 to In the case of 1.0% C high carbon steel and its alloy steel, it may be configured to have a range of 10-25%.

상기 제2 다이는, 상기 선재의 단면 감소율이, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖도록 구성될 수 있다.The second die has a cross-sectional reduction rate of the wire rod in the range of 10 to 40% for low carbon steels and alloy steels of 0.3% C or less, and 10 to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and alloy steels, and 0.6 to In the case of 1.0% C high carbon steel and its alloy steel, it may be configured to have a range of 10-30%.

본 발명의 실시예에 따르면, 철강 산업용으로 사용되는 다양한 선경의 선재에 대해 1) 특정 선재 사이즈에서 다양한 인발 가공량을 가짐으로서의 다양한 선경을 갖는 인발재, 2) 강 인발 가공에 의한 결정립 미세화, 3) 전위밀도 상승에 의한 열처리 조건의 다양화 등의 장점을 얻기 위한 방안으로, 냉간 인발 가공량 증가시 발생하는 중심부 균열 생성 시기를 지연시킴으로써, 강(强) 인발 가공에 적합한 제조 조건을 확보할 수 있는 효과를 발휘한다.According to an embodiment of the present invention, for wire rods of various wire diameters used in the steel industry 1) drawing material having a variety of wire diameters by having a different amount of drawing processing at a specific wire size, 2) grain refinement by steel drawing processing, 3 ) A method for obtaining advantages such as diversification of heat treatment conditions due to an increase in dislocation density. Delaying the time of the occurrence of the center crack generated when the amount of cold drawing is increased, thereby obtaining a manufacturing condition suitable for drawing steel. It has an effect.

이와 같은 강선 제조 조건의 확보에 따라, 단선없이 강(强) 인발 가공을 가능케 함으로써, 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 생성할 수 있으며, 이를 통해 낮은 열처리 온도(Ac3 ~ Ac3+80 ℃)에서 오스테나이트 단상을 확보할 수 있게 함으로써 오스테나이트 결정립을 7㎛ 이하로 미세화할 수 있는바, 이를 통해 강선의 내부식성을 현저히 상승시킬 수 있는 효과가 있다. By securing the steel wire manufacturing conditions, it is possible to produce a steel drawing without disconnection, thereby generating a dislocation density of 4.0x10 8 mm -2 or more, and thereby low heat treatment temperature (Ac 3 ~ Ac 3 +80). By allowing the austenite single phase to be secured at 7 ° C., the austenite grains can be miniaturized to 7 μm or less, thereby significantly increasing the corrosion resistance of the steel wire.

도 1은 오스테나이트 결정입계 특성이 소재의 내부식성에 미치는 영향을 나타내는 개념도.
도 2는 대기가열조건과 유도가열조건에서의 오스테나이트 결정립 평균 크기를 비교한 그래프.
도 3은 열처리 온도에 따른 미고용 퍼얼라이트의 잔존 여부를 나타내는 개념도 및 현미경 사진.
도 4는 유도가열조건에서 오스테나이트로의 완전 재고용을 위한 요구 전위 밀도를 나타낸 그래프.
도 5는 단면 감소율에 따른 세브론 균열 발생을 나타낸 개념도.
도 6은 20% 이상의 인발 가공량에서 마이크로 셰어 밴드(micro shear band)가 발생한 것을 보인 사진.
도 7은 통상적인 인발 공정에서 소재 내부의 3축 인장응력분포를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선 제조 장치를 보인 도면.
도 9는 도 8에 도시된 공형 압연롤을 통과하는 선재의 단면을 표시한 단면도.
도 10은 인발 가공 후 소재 단면의 변형률 분포와 공형 압연 후 소재 단면의 변형률 분포를 대비한 도면.
1 is a conceptual diagram showing the effect of austenite grain boundary characteristics on the corrosion resistance of the material.
Figure 2 is a graph comparing the average size of austenite grains in atmospheric heating conditions and induction heating conditions.
3 is a conceptual diagram and micrograph showing whether the unemployed pearlite remains according to the heat treatment temperature.
Figure 4 is a graph showing the required potential density for complete re-use of austenite in induction heating conditions.
5 is a conceptual diagram showing the occurrence of Severon cracks according to the rate of cross-sectional reduction.
Figure 6 is a photograph showing that the micro shear band (micro shear band) occurred at 20% or more of the amount of pull out.
7 is a diagram showing a triaxial tensile stress distribution inside a material in a conventional drawing process.
8 is a view showing a steel wire manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a cross section of the wire rod passing through the ball rolling roll shown in FIG.
10 is a view comparing the strain distribution of the cross section of the raw material after drawing and the strain distribution of the cross section of the raw material after the ball rolling;

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 의한 강선 제조 방법 및 장치의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the steel wire manufacturing method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and Duplicate explanations will be omitted.

일반적인 스프링용 강의 경우 인발 가공시 30% 이상 단면 감소율을 부여하기 어려운 것은 중심부 3축 응력의 증가로 셰브론 균열이 생성되기 때문이다. 도 7은 통상적인 인발 공정에서 소재 단선의 원인을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 인발용 다이 안쪽에서 소재가 소성변형이 되면서 소재 내부에서 발생하는 3축 인장응력(tri-axial tensile stress)을 유한요소법(finite element method)을 사용하여 예측한 결과를 보인 것이다.In the case of general spring steel, it is difficult to give a cross-sectional reduction rate of more than 30% when drawing, because chevron cracks are generated due to an increase in the triaxial stress in the center. 7 is a view for explaining the cause of the material disconnection in a conventional drawing process. FIG. 7 shows a result of predicting tri-axial tensile stress generated inside the material by using the finite element method as the material is plastically deformed inside the drawing die.

3축 인장응력이 발생하면 국부적으로 중심부 인장강도를 넘어서 균열이 발생하거나, 소재에 있는 미세한 크기의 비금속 개재물(nonmetallic inclusions) 이 존재할 경우 항복강도보다 낮은 인장응력 하에서도 개재물과 기지(matrix) 경계에서 기공이 생성, 성장, 및 합체하여 거시적인 크기의 크랙(crack)으로 성장하기 때문이다. 이와 같이 3축 인장응력은 소재의 단선의 직접적인 원인이 된다.When triaxial tensile stress occurs, cracking occurs locally beyond the central tensile strength, or at the boundary between inclusions and matrix, even at tensile stresses lower than yield strength, if there are microscopic nonmetallic inclusions in the material. This is because the pores form, grow, and coalesce to grow into macroscopic cracks. As such, the triaxial tensile stress is a direct cause of disconnection of the material.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선 제조 장치를 보인 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 공형 압연롤을 통과하는 선재의 단면을 표시한 단면도이다.8 is a view showing a steel wire manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a cross-sectional view showing a cross section of the wire passing through the ball rolling roll shown in FIG.

도 8과 같이, 본 실시예에 따른 강선 제조 장치는 선재(1)를 1차 인발하기 위한 제1 다이(10)와, 제1 다이(10)를 통과한 선재(1)를 공형 압연하기 위한 하나 이상의 공형 압연롤(20,30)과, 공형 압연롤(20,30)을 통과한 선재(1)를 2차 인발하기 위한 제2 다이(40)를 포함한다.As shown in FIG. 8, the steel wire manufacturing apparatus according to the present embodiment is configured to carry out a nodular rolling of the first die 10 for primary drawing the wire rod 1 and the wire rod 1 passing through the first die 10. One or more ball rolling rolls 20 and 30 and a second die 40 for secondary drawing the wire rod 1 passed through the ball rolling rolls 20 and 30.

제1 및 제2 다이(10, 40)는 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 제2 다이(40)는 제1 다이(10)의 내경보다 작은 내경을 갖는다. 선재는 각 다이(10,40)를 인발력에 의해 인발되면서 통과하게 되고, 각 다이(10,40)를 통과할 때마다 감면율에 따라 직경이 줄어들게 된다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 다이(10, 40)의 두 개의 다이만 배치되는 것으로 예시되어 있으나, 그 후방에 적어도 하나의 다른 다이가 추가로 배치되는 것도 가능하다. The first and second dies 10 and 40 are spaced apart by a predetermined distance, and the second die 40 has an inner diameter smaller than that of the first die 10. The wire rod passes through each die 10 and 40 by drawing force, and each diameter 10 and 40 passes through each die 10 and 40 to reduce the diameter according to the reduction rate. In the present embodiment, only two dies of the first and second dies 10 and 40 are illustrated, but at least one other die may be additionally disposed behind the dies.

공형 압연롤(20,30)는 회전 동작에 의해 선재(1)를 가압하여 선재(1)를 전방으로 밀어주어 선재(1)를 압연시킨다. 공형 압연롤(20,30)은 타원형 공형 압연롤(20)과, 그 후방에 배치된 원형 공형 압연롤(30)을 포함할 수 있다. The ball rolling rolls 20 and 30 press the wire rod 1 by a rotational operation to push the wire rod 1 forward to roll the wire rod 1. The ball rolling rolls 20 and 30 may include an elliptical ball rolling roll 20 and a circular ball rolling roll 30 disposed behind the ball rolling rolls 20 and 30.

타원형 공형 압연롤(20)은 선재(1)가 통과하는 단면이 타원형이며, 이를 위해 마주보는 한 쌍의 롤 표면에 반타원형 홈(22)이 형성된다. 그리고, 원형 공형 압연롤(30)은 선재(1)가 통과하는 단면이 원형이며, 이를 위해 마주보는 한 쌍의 롤 표면에 반원형 홈(32)이 형성된다. The elliptical ball rolling roll 20 has an elliptical cross section through which the wire rod 1 passes, and a semi-elliptic groove 22 is formed on a pair of roll surfaces facing each other. In addition, the circular ball rolling roll 30 has a circular cross section through which the wire rod 1 passes, and a semicircular groove 32 is formed on a pair of roll surfaces facing each other.

타원형 공형 압연롤(20)과 원형 공형 압연롤(30)은 배치 방향이 서로 90도만큼 엇갈리게 배치된다. 본 실시예와 같이, 타원형 공형 압연롤(20)은 상부 및 하부 롤의 형태로, 원형 공형 압연롤(30)은 좌측 및 우측 롤의 형태를 가질 수 있다.The elliptical ball rolling rolls 20 and the circular ball rolling rolls 30 are arranged to be staggered from each other by 90 degrees. As in this embodiment, the elliptical ball rolling roll 20 may be in the form of upper and lower rolls, the circular ball rolling roll 30 may have the form of left and right rolls.

도 9의 (a)는 타원형 공형 압연롤(20)을 통과하는 선재(1)의 단면을 보이고 있다. 이에 따르면, 타원형 공형 압연롤(20), 즉, 상부 및 하부 롤이 형성하는 단면 형상은 납작한 타원형이다. 따라서, 원형 단면의 선재(1)는 타원형 공형 압연롤(20)을 통과함에 따라 높이가 작아지고 폭이 커지게 변형된다.9 (a) shows a cross section of the wire rod 1 passing through the elliptical ball rolling roll 20. According to this, the cross-sectional shape formed by the elliptical ball rolling roll 20, that is, the upper and lower rolls is a flat oval. Therefore, as the wire rod 1 of circular cross section passes through the elliptical ball rolling roll 20, the height is reduced and the width is deformed.

그리고, 도 9의 (b)는 원형 공형 압연롤(30)을 통과하는 선재(1)의 단면을 보이고 있다. 이에 따르면, 원형 공형 압연롤(30), 즉, 좌측 및 우측 롤이 형성하는 단면 원형이다. 따라서 타원형 공형 압연롤(20)을 통과한 후 타원형 단면으로 변형된 선재(1)는 원형 공형 압연롤(30)을 통과함에 따라 높이가 커지고 폭이 작아지게 변형되게 된다.And (b) of FIG. 9 has shown the cross section of the wire rod 1 which passes the circular ball rolling roll 30. As shown to FIG. According to this, the circular ball rolling roll 30, ie, the left and right rolls, has a circular cross section. Therefore, the wire rod 1 deformed into an elliptical cross-section after passing through the elliptical ball rolling roll 20 is deformed to increase in height and decrease in width as it passes through the circular ball rolling roll 30.

이상과 같이, 인발 가공에 공형 압연을 부여하는 것은 3축 인장응력을 감소시키기 위한 방안으로 압연과 인발을 병행하면 손상 정도(程度)를 분산시킬 수 있으며 손상 정도가 분산되면 소재의 파단 걱정 없이 감면 능력(reduction ability)을 높일 수 있다.As described above, the provision of the eutectic rolling to the drawing process is a method for reducing the triaxial tensile stress, and the rolling and drawing can be distributed in parallel to the degree of damage. You can increase your reduction ability.

보다 상세히 설명하면, 인발 가공에 의한 소성변형의 방향성은 공형 압연을 부여함으로서 달라질 수 있는데, 인발한 소재에 대해 소성 변형 방향(strain path) 이 다른 변형율을 주어 공형 압연한 소재는 인장 강도는 강화되나 가공 경화율이 현저하게 감소하는 것이 관찰된다. 즉, 1차 인발, 공형 압연 및 2차 인발의 조합으로 소성 변형 방향(strain path)을 달리해 줌으로서 누적 변형량을 증가시킬 수 있다.In more detail, the direction of plastic deformation due to drawing can be changed by imparting a rolling method. However, a plastically rolled material is strengthened in tensile strength due to a different strain path for the drawn material. A marked decrease in work hardening rate is observed. That is, the cumulative deformation amount can be increased by varying the plastic strain path by a combination of primary drawing, ball rolling and secondary drawing.

위 공정에서 공형 압연의 효과는 인발 가공에 의해 상당량 생성된 전위(dislocation)들을 회복(recovery)시키는 효과, 다시 말해서 전위들의 소멸을 촉진시키는 데 있다.The effect of cold rolling in the above process is to recover the dislocations generated by the drawing process, that is, to promote dissipation of dislocations.

이러한 전위의 회복 과정은 공형 압연에 의해 변형 방향(strain path)이 바뀌면서 고착된 전위들이 요동 운동(oscillating movement)이 일어나게 되어 전위가 뭉쳐져 있던 것들이 풀어지는 효과로 인해 전위 tangle level이 낮아지는 것에 기인한다. 소성 변형시 생성되는 전위들이 어떻게 분포하고 있느냐에 따라 가공 경화율이 증가하거나 감소할 수 있다. The recovery process of dislocations is caused by the dislocation tangle level being lowered due to the effect that the strain path is changed by the ball rolling, causing the oscillating movements of the dislocations to be fixed and the dislocations of the dislocations being loosened. . Depending on how the dislocations produced during plastic deformation are distributed, the work hardening rate may increase or decrease.

1차 인발 가공이 완료된 선재(1)에 대해 공형 압연 가공을 부여하는 것은 인발에 의한 변형 방향 대비 거의 수직한 변형 방향(strain path)을 부여하기 위함이다. 인발 가공과 공형 압연은 변형 방향 사이의 관계가 상당부분 수직에 가깝다. 인발 가공은 선상 방향(x축)의 가공량이 많으며, 공형 압연은 y축과 z축 방향으로 변형량(strain)이 많다.The reason why the rolling process is given to the wire rod 1 on which the primary drawing is completed is to give a strain path substantially perpendicular to the deformation direction by drawing. In drawing and ball rolling, the relationship between the deformation directions is largely close to vertical. The drawing process has a large amount of processing in the linear direction (x-axis), and the ball rolling has a large amount of strain in the y-axis and z-axis directions.

인발 변형 방향과 상이한 변형 방향을 갖는 공형 압연은 인발 가공에 의해 생성된 상당량의 전위(dislocation)들에 대해 회복 (recovery) 및 소멸을 촉진시킨다. 이로 인해 1차 인발시 선재(1)의 중심부에 걸리는 3축 응력 및 가공 경화율을 상당량 낮추어 2차 인발 가공을 부여하더라도 중심부 셰브론 크랙 및 마이크로 셰어밴드가 생성되지 않기 때문에 누적 단면 감소율 50% 이상의 강 가공이 가능한 것이다.Ball rolling with a deformation direction different from the drawing deformation direction promotes recovery and disappearance for a significant amount of dislocations produced by the drawing process. This results in a significant reduction in the triaxial stress and work hardening rate at the center of the wire rod 1 during primary drawing, so that even if secondary drawing is applied, no central chevron cracks and micro share bands are produced, resulting in steel with a 50% or more cumulative cross-sectional reduction rate. Processing is possible.

도 10은 인발 가공 후 소재 단면의 변형률 분포와 공형 압연 후 소재 단면의 변형률 분포를 대비하여 보이고 있다. 이를 참조하면, 인발 가공은 소재 중심부 대비 표면부 변형량이 많은 것을 특징으로 하며, 공형 압연은 표면부 대비 중심부의 변형량이 많은 것을 특징으로 하는 바, 전체적으로 소재 표면 및 중심부에 균일한 소성변형율을 부여할 수 있는 장점이 있다.FIG. 10 shows a comparison of the strain distribution of the cross section of the raw material after drawing and the strain distribution of the cross section of the raw material after ball rolling. Referring to this, the drawing process is characterized by a large amount of surface deformation compared to the center of the material, the ball rolling is characterized by a large amount of deformation of the center relative to the surface portion, it is possible to give a uniform plastic strain to the material surface and the center as a whole There are advantages to it.

등가 변형률(equivanlent strain)은 변형률 성분 x, y, z 각각의 제곱을 모두 합한 값에 2/3를 곱하여 제곱근을 취하여 계산될 수 있으며, 초기 단면적에서 최종 단면적을 뺀 값에 최종 단면적을 나눈 값이 단면감소율이다.Equivalent strain can be calculated by multiplying the sum of the squares of each of the strain components x, y, and z by multiplying 2/3 to obtain the square root, and subtracting the final cross-sectional area minus the final cross-sectional area. Cross section reduction rate.

한편, 1차 인발 단계, 공형 압연 단계, 2차 인발 단계 순으로 이어지는 공정에서, 선재(1)를 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 선재(1)의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공되도록 한다.On the other hand, in the process leading to the first drawing step, the ball rolling step, and the second drawing step, the wire rod 1 is drawn at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40% in the first drawing step, and 10 to 40 in the ball rolling step. Rolling is carried out at a section reduction rate in the range of% and drawn at a section reduction rate in the range of 10 to 40% in the secondary drawing step so that the cumulative section reduction rate of the wire rod 1 is finally processed to be 50% or more.

선재(1)의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하는 것은, 앞서 살펴본 바와 같이, 내부식성 향상에 효과적인 미세한 오스테나이트 결정립(5㎛ 이하)을 확보하기 위해서는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃에서 열처리가 요구되며, 낮은 열처리 온도에서 오스테나이트 단상을 확보하기 위해 원자 확산(atom diffusion)을 촉진하는 수단으로 상당량의 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 생성시키기 위함이다. 또한 이러한 전위 밀도를 확보함에 있어 가공 상의 문제점(단선)이 없어야 하는데, 본 발명은 이를 위해 "1차 인발 → 공형 압연 → 2차 인발"의 강선 제조 공정(이하, '하이브리드 공정'이라 함)을 제시하는 것이다.Machining so that the cumulative cross-sectional reduction rate of the wire rod 1 is 50% or more is, as described above, in order to secure fine austenite grains (5 μm or less) effective for improving corrosion resistance, which is directly above the austenite transformation point (Ac 3 ). Heat treatment is required at Ac 3 ~ Ac 3 +80 ° C, and a significant amount of dislocation density (4.0x10 8 mm -2 or more) is used as a means of promoting atom diffusion to secure austenite single phase at low heat treatment temperature. To create it. In addition, there should be no processing problems (disruption) in securing such dislocation density, and the present invention provides a steel wire manufacturing process (hereinafter referred to as a 'hybrid process') of "primary drawing → ball rolling → secondary drawing" for this purpose. To present.

1차 인발에 사용되는 제1 다이(10)는 선재(1)가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성된다. 단면 감소율 10% 미만에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 확보하기 어렵기 때문이며, 40% 초과시 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생하고 기계적 가공 불안정에 의한 마이크로 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.The first die 10 used for primary drawing is configured such that the wire rod 1 is drawn at a rate of cross-sectional reduction in the range of 10-40%. If the cross-sectional reduction rate is less than 10%, it is difficult to obtain the proper dislocation density (4.0x10 8 mm -2 or more) required for grain refinement, and if it exceeds 40%, the sebron crack occurs due to the increase of the triaxial stress in the center, This is because the micro band is generated to adversely affect the mechanical properties.

보다 구체적으로, 1차 인발 단계에서의 선재(1)의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 단면 감소율 하한치 미만에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도를 확보하기 어렵기 때문이며, 상한치를 넘는 경우 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생하고 기계적 가공 불안정에 의한 마이크로 셰어 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.More specifically, the reduction rate of the cross section of the wire rod 1 in the primary drawing step is in the range of 10 to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, and 10 to 40% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel. In the case of 30% range, 0.6-1.0% C high carbon steel and its alloy steel, it is preferable to have 10-40% range. It is because it is difficult to secure the proper dislocation density required for grain refinement below the lower limit of the cross-sectional reduction rate, and if it exceeds the upper limit, sebron crack occurs due to the increase of triaxial stress in the center, and micro shear band is generated due to instability of machining. Because it adversely affects.

공형 압연롤(20,30)은 선재(1)가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연되도록 구성된다. 공형 압연의 단면 감소율은 선재(1)가 타원형 공형 압연롤(20) 및 원형 공형 압연롤(30)을 최종 통과하였을 때의 단면 감소율을 말한다. 단면 감소율 10% 미만에서는 원형 공형 압연롤(30)에 소재가 치입되는데 어려움이 있다. 또한, 단면 감소율 10%에서는 변형 방향(strain path)이 바뀌면서 인발 가공시 상당량 생성된 전위(dislocation)들을 회복(recovery)시키고 전위들의 소멸을 촉진시키는 효과가 미흡하여 1차 인발시 선재(1)의 중심부에 걸린 3축 응력을 제거하는 효과와 가공 경화율을 감소시키는 효과가 미흡하다. The ball rolling rolls 20 and 30 are configured such that the wire rod 1 is rolled at a section reduction rate in the range of 10 to 40%. The reduction rate of the cross section of the ball rolling refers to the reduction rate of the cross section when the wire rod 1 finally passes through the elliptical ball rolling roll 20 and the circular ball rolling roll 30. If the cross-sectional reduction rate is less than 10%, it is difficult to insert the material into the circular ball rolling roll (30). In addition, at a cross-sectional reduction rate of 10%, the strain path is changed, so that the dislocations generated during the drawing process are recovered and the effect of promoting dissipation of the dislocations is insufficient. The effect of eliminating triaxial stress on the center and reducing the work hardening rate is insufficient.

공형 압연의 단면 감소율이 40%를 넘는 경우, 1차 인발 가공시 선재(1)의 중심부에 걸린 3축 응력을 제거하는 효과 및 가공 경화율을 감소시키는 효과가 포화된다.When the cross-sectional reduction rate of the ball rolling exceeds 40%, the effect of removing the triaxial stress applied to the center of the wire rod 1 during primary drawing and the effect of reducing the work hardening rate are saturated.

보다 구체적으로, 공형 압연 단계에서의 선재(1)의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖는 것이 바람직하다.More specifically, the reduction rate of the cross section of the wire rod 1 in the step of rolling is in the range of 10 to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, and 10 to 30 for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel. % Range, 0.6 ~ 1.0% C For high carbon steels and their alloy steels, it is desirable to have a range of 10-25%.

2차 인발 단계에 사용되는 제2 다이(40)는 선재(1)가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성된다. 단면 감소율 10% 이하에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 확보하기 어렵기 때문이며, 40% 이상에서는 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생하고 기계적 가공 불안정에 의한 마이크로 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.The second die 40 used in the secondary drawing step is configured such that the wire rod 1 is drawn at a rate of cross-sectional reduction in the range of 10-40%. If the cross-sectional reduction rate is less than 10%, it is difficult to obtain the proper dislocation density (4.0x10 8 mm -2 or more) required for grain refining, and at 40% or more, Severon cracks occur due to the increase of the triaxial stress in the center, and the machining is unstable. This is because micro bands are generated, which adversely affects mechanical properties.

보다 구체적으로, 2차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은, 0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위, 0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위, 0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 단면감소율 하한치 미만에서는 결정립 미세화에 요구되는 적정 전위 밀도(4.0x108 mm-2 이상)를 확보하기 어렵기 때문이며, 상한치를 넘어서는 경우 중심부 3축 응력 증가로 인해 세브론 크랙이 발생되고 기계적 가공 불안정에 의해 마이크로 셰어 밴드가 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다.More specifically, the reduction rate of the cross section of the wire rod in the secondary drawing step is in the range of 10 to 40% for low carbon steel and its alloy steel of 0.3% C or less, and 10 to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steel and its alloy steel. In the case of 0.6 to 1.0% C high carbon steel and its alloy steel, it is preferable to have a range of 10 to 30%. It is difficult to obtain the proper dislocation density (4.0x10 8 mm -2 or more) required for grain refinement below the lower limit of the cross-sectional reduction rate, and if it exceeds the upper limit, sebron cracks are generated due to the increase of triaxial stress in the center. This is because the micro-share band is generated, which adversely affects mechanical properties.

이상과 같은 하이브리드 가공 공정을 통해 가공이 완료된 선재는 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 전위 밀도 4.0x108 mm-2 미만에서는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃ 범위에서 통상의 유도 가열 및 대기 가열 방식에서의 오스테나이트 열처리시 인발 가공재 초기 미세조직으로 일부 구성되는 페라이트 + 퍼얼라이트(ferrite + pearlite)가 열처리 중 오스테나이트로 완전 재고용 되지 않고 일부가 잔존하여 기계적 물성인 인성에 악영향을 미치기 때문이다.The wire rod processed through the hybrid machining process as described above preferably has a dislocation density of 4.0 × 10 8 mm −2 or more. When the dislocation density is less than 4.0x10 8 mm -2 , the initial microstructure of the drawn material during austenite heat treatment in the conventional induction heating and atmospheric heating methods in the range of Ac 3 to Ac 3 + 80 ° C, which is directly above the austenite transformation point (Ac 3 ) This is because ferrite + pearlite is not completely reused as austenite during heat treatment, and some remain and adversely affect the toughness of mechanical properties.

또한 전위 밀도 4.0x108 mm-2 미만에서는 결정립 미세화가 이루어진다 하더라도 내부식 저항성에 유효한 결정 입계각이 15°이하인 결정입계의 분율을 증가시키기 어렵기 때문이다.This is because it is difficult to increase the fraction of grain boundaries having a grain boundary angle of 15 ° or less, which is effective for corrosion resistance, even when grain refinement is made at a dislocation density of less than 4.0 × 10 8 mm −2 .

한편, 이상과 같은 하이브리드 가공 공정이 완료된 후 선재(1)의 오스테나이트 열처리가 이루어지게 된다. 이러한 오스테나이트 열처리는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 오스테나이트 변태점(Ac3) 미만에서 열처리하는 것은 냉간 가공 미세조직이 오스테나이트 화가 이루지지 않기 때문이며, Ac3+80 ℃ 보다 고온에서는 결정립이 급격하게 성장이 진행되어 오스테나이트 결정립을 7㎛ 이하로 확보할 수 없기 때문이다.On the other hand, after the hybrid machining process as described above is completed austenite heat treatment of the wire rod (1). Such austenite heat treatment is preferably carried out in a temperature range of Ac 3 ~ Ac 3 +80 ℃ which is directly above the austenite transformation point (Ac 3 ). The heat treatment below the austenite transformation point (Ac 3 ) is because the cold working microstructure does not form austenite, and at a higher temperature than Ac 3 +80 ℃, the grains rapidly grow to secure the austenite grains of 7 μm or less. Because you can't.

또한, 선재(1)의 오스테나이트 열처리시, 미용해 퍼얼라이트가 5% 이하의 분율을 갖도록 제한하는 것이 바람직하다. 이는 미용해 퍼얼라이트 분율이 5% 를 넘어서는 경우 열처리재에 분포하는 미용해 퍼얼라이트 구성인자인 조대 세멘타이트가 인성에 악영향을 미치기 때문이다.In addition, during the austenite heat treatment of the wire rod 1, it is preferable to limit the undissolved pearlite to have a fraction of 5% or less. This is because coarse cementite, which is a component of undissolved pearlite distributed in the heat treatment material, adversely affects toughness when the undissolved pearlite fraction exceeds 5%.

또한, 선재(1)의 오스테나이트 열처리 후, 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 미만인 경우 내부식성 향상 효과가 미흡하기 때문이다.After the austenite heat treatment of the wire rod 1, it is preferable that the fraction of the grain boundaries having a grain boundary angle of 15 ° or less is 20% or more. This is because the effect of improving the corrosion resistance is insufficient when the fraction of the grain boundary having a grain boundary angle of 15 ° or less is less than 20%.

상기 오스테나이트 열처리 후, 결정입도의 평균 크기가 7㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 내부식성 향상을 위해서는 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율을 20% 이상으로 하는 것이 요구되는데, 오스테나이트 결정립 크기가 7㎛ 보다 큰 경우 20% 이상의 분율을 확보하기 어렵기 때문이다.After the austenite heat treatment, the average size of the grain size is preferably 7 탆 or less. In order to improve the corrosion resistance, it is required to set the fraction of grain boundaries having grain boundaries of 15 ° or less to 20% or more, since it is difficult to secure a fraction of 20% or more when the austenite grain size is larger than 7 µm. .

[실시예]EXAMPLE

이하 실시예에서는, 저탄소 합금강으로 AISI5120B, 중탄소 합금강으로 SAE9254, 고탄소 합금강으로 AISI1080가 사용되었다.In the following examples, AISI5120B is used as the low carbon alloy steel, SAE9254 is used as the medium carbon alloy steel, and AISI1080 is used as the high carbon alloy steel.

하이브리드 가공은 각 조건별 17~20 mmΦ 선재를 이용하였으며, 통상 조건의 인발 다이를 이용하여 10~40% 단면감소율을 갖는 1차 인발가공을 부여하고 통상적 냉간 공형압연 조건에서 단면 감소율 10~40% 범위에서 실시하였으며, 이후 2차 인발을 통상 조건에서 단면 감소율 10~40% 범위에서 실시하였다Hybrid processing used 17 ~ 20mmΦ wire for each condition, using primary drawing die, giving primary drawing with 10 ~ 40% cross-sectional reduction rate, and reducing the cross-sectional reduction rate under normal cold cold rolling condition 10 ~ 40% After the second drawing was carried out in the range of 10 to 40% reduction rate of the cross section under normal conditions.

하이브리드 가공 및 통상 인발 가공 후 전위 밀도 측정 및 평가는 투과전자현미경을 이용하여 단위면적당 교차하는 전위의 개수를 측정하여 평가하였다.Dislocation density measurement and evaluation after hybrid processing and normal drawing processing were evaluated by measuring the number of dislocations per unit area using a transmission electron microscope.

중심부 균열의 관찰은 광학현미경을 이용하여 관찰하였으며, 관찰 방향은 하이브리드 가공후 선상방향으로 중심부 절단 후 관찰하여 판정하였으며, 마이크로 셰어 밴드의 관찰은 주사 전자현미경으로 관찰하여 판정하였다.The central crack was observed using an optical microscope, and the direction of observation was determined by cutting the central part in the linear direction after hybrid processing, and the observation of the micro-share band was determined by observing with a scanning electron microscope.

오스테나이트 열처리는 유도 가열을 이용하였고, 가열시간은 5초 유지 후 유냉하였으며, 템퍼링은 대기 가열 방식으로 실시하였다.Austenitic heat treatment used induction heating, the heating time was maintained after 5 seconds oil-cooled, tempering was carried out by the atmospheric heating method.

오스테나이트 결정입도는 KS 규격(KS D 0205)에 의하여 측정하였으며, 열처리 후 미용해 퍼얼라이트의 조직 분율은 영상분석기로 평가하였다. 상기와 같이 제조된 소재들에 대한 인장 특성 및 단면 감소율을 조사하기 위하여, KS 규격(KS B0801) 인장시험편을 이용하였으며 인장 시험시 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5mm/min에서 시험하였다.The grain size of austenite was measured by the KS standard (KS D 0205), and the tissue fraction of undissolved pearlite after heat treatment was evaluated by an image analyzer. In order to investigate the tensile properties and cross-sectional reduction rate for the materials prepared as described above, KS standard (KS B0801) tensile test piece was used and tested at a cross head speed of 5mm / min during the tensile test.

결정 입계각은 결정간의 방위 차이각을 측정할 수 있는 EBSD(Electron Backscatter Diffraction) 장치를 이용하여 평가하였다. 이때 내부식성 개선에 효과적인 결정 입계각은 15°이하인 관계로, 결정립 미세화에 따른 결정입계각 변화는 15°를 기준으로 하여 조직분율을 평가하였다.The grain boundary angles were evaluated using an EBSD (Electron Backscatter Diffraction) device that can measure the azimuth difference between the crystals. At this time, the grain boundary angle effective for improving corrosion resistance was 15 ° or less, and the grain fraction was evaluated on the basis of 15 ° based on the grain refinement.

본 발명에 의한 강선 제조 방법을 통한 내부식성 향상 효과를 입증하기 위해 통상 평가법으로 시험하였다. 저탄소 합금강 AISI5120B의 경우, 판상 시험편을 제조하여 굽힘응력 부여 후 염수 분무로 파단시간을 측정하는 CCT (Cyclic Corrosion Test)법으로 평가하였다. 이때 인장강도를 1500±20 MPa 수준으로 Q/T 열처리하여 굽힘응력 900MPa에서 평가하였다. 중탄소 합금강 SAE9254의 경우, 스프링 실물을 제조하여 스프링 체결응력 부여 후 염수분무로 파단시간을 측정하는 PV1210법으로 평가하였다. 이때 인장강도를 2000±20 MPa 수준으로 Q/T 열처리하여 스프링 체결 응력 1300±20 MPa에서 평가하였다. 고탄소 합금강 AISI1080의 경우, 판상 시험편을 제조하여 굽힘응력 부여후 염수분무로 파단시간을 측정하는 CCT (Cyclic Corrosion Test)법으로 평가하였다. 이때 인장강도를 1800±20 MPa 수준으로 Q/T 열처리하여 굽힘응력 1000MPa에서 평가하였다.In order to demonstrate the effect of improving the corrosion resistance through the steel wire manufacturing method according to the present invention was tested by a conventional evaluation method. In the case of the low carbon alloy steel AISI5120B, a plate-shaped test piece was prepared and evaluated by CCT (Cyclic Corrosion Test) method to measure the breaking time by salt spray after applying bending stress. At this time, the tensile strength was evaluated at a bending stress of 900MPa by Q / T heat treatment at 1500 ± 20 MPa level. In the case of SAE9254 of medium-carbon alloy steel, the actual spring was prepared and evaluated by the PV1210 method of measuring the breaking time by salt spray after applying the spring tightening stress. At this time, the tensile strength was evaluated at a spring tightening stress of 1300 ± 20 MPa by Q / T heat treatment at 2000 ± 20 MPa level. In the case of the high-carbon alloy steel AISI1080, a plate-shaped test piece was prepared and evaluated by CCT (Cyclic Corrosion Test) method to measure the breaking time by salt spray after applying bending stress. At this time, the tensile strength was evaluated at a bending stress of 1000MPa by Q / T heat treatment at a level of 1800 ± 20 MPa.

염수분무 진행은 5 % 염수 분무(35 ℃, 4 hr, pH 6.5 ~ 7.2)하고 건조(습도50 %, 23℃, 4 hr)하여 습윤(습도100 %, 40 ℃, 16 hr) 조건에서 파단까지 시간을 평가하였다. 상기 측정 및 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Brine spray proceeds to 5% brine spray (35 ℃, 4 hr, pH 6.5 ~ 7.2) and dried (humidity 50%, 23 ℃, 4 hr) to wet (humidity 100%, 40 ℃, 16 hr) to break The time was evaluated. The measurement and evaluation results are shown in Table 1 below.

표 1에 나타낸 조건으로 하이브리드 가공(1차 인발 → 공형 압연 → 2차 인발)을 진행하여 저탄소 합금강(AISI5120B) 및 중탄소 합금강(SAE9254), 고탄소 합금강(AISI1080) 제품에서의 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드, 그리고 전위밀도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.Hybrid processing (primary drawing → ball rolling → secondary drawing) under the conditions shown in Table 1, and the core crack and micro shear in low carbon alloy steel (AISI5120B), medium carbon alloy steel (SAE9254) and high carbon alloy steel (AISI1080) products Bands and dislocation densities were measured, and the results are shown in Table 1 below.

  1차인발
*RA(%)
1st drawing
* RA (%)
공형압연
*RA(%)
Ball rolling
* RA (%)
2차인발
*RA(%)
2nd drawing
* RA (%)
총누적
*RA(%)
Total accumulation
* RA (%)
중심부
크랙
center
crack
마이크로
셰어밴드
Micro
Share Band
전위밀도
(갯수/mm2)
Dislocation density
(Number / mm 2 )
비고Remarks
실시예 1Example 1 3737 1010 1414 5151 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.0x108 4.0 x 10 8 저탄소
합금강
Low carbon
Alloy steel
실시예 2Example 2 1313 3838 3030 6262 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.3x108 4.3 x 10 8 실시예 3Example 3 3737 3434 3333 7272 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.8x108 4.8 x 10 8 실시예 4Example 4 1313 2020 3030 5151 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.2x108 4.2 x 10 8 중탄소
합금강
Medium carbon
Alloy steel
실시예 5Example 5 2727 2020 2424 5656 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.4x108 4.4 x 10 8 실시예 6Example 6 2727 2828 2727 6262 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.6x108 4.6 x 10 8 실시예 7Example 7 2727 1313 2222 5151 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.4x108 4.4 x 10 8 고탄소
합금강
High carbon
Alloy steel
실시예 8Example 8 2727 2020 2424 5656 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.8x108 4.8 x 10 8 실시예 9Example 9 1313 2020 3030 5151 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 4.5x108 4.5 x 10 8 비교예 1Comparative Example 1 4646 1515 1717 6262 발생Occur 발생Occur 4.3x108 4.3 x 10 8 저탄소
합금강
Low carbon
Alloy steel
비교예 2Comparative Example 2 1111 4444 1111 5656 발생Occur 발생Occur 4.1x108 4.1 x 10 8 비교예 3Comparative Example 3 2222 2525 5252 7272 발생Occur 발생Occur 4.8x108 4.8 x 10 8 비교예 4Comparative Example 4 3535 2323 1111 5656 발생Occur 발생Occur 4.1x108 4.1 x 10 8 중탄소
합금강
Medium carbon
Alloy steel
비교예 5Comparative Example 5 1717 3535 1818 5656 발생Occur 발생Occur 4.4x108 4.4 x 10 8 비교예 6Comparative Example 6 1111 1212 3737 5151 발생Occur 발생Occur 4.3x108 4.3 x 10 8 비교예 7Comparative Example 7 4646 1515 1717 6262 발생Occur 발생Occur 4.7x108 4.7 x 10 8 고탄소
합금강
High carbon
Alloy steel
비교예 8Comparative Example 8 2222 2828 1212 5151 발생Occur 발생Occur 4.5x108 4.5 x 10 8 비교예 9Comparative Example 9 1111 1212 3737 5151 발생Occur 발생Occur 4.3x108 4.3 x 10 8

실시예 1 내지 9의 하이브리드 가공 후, 선재(1)의 단선 원인이 되는 중심부 균열은 발생하지 않았으며, 인성 저하에 영향을 미치는 마이크로 셰어밴드가 형성되지 않았다. 그러나 비교예 1 내지 9의 경우 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드가 생성되는 것이 확인되었다.After the hybrid processing of Examples 1-9, the central part crack which caused the disconnection of the wire rod 1 did not generate | occur | produce, and the micro share band which affects a fall of toughness was not formed. However, in Comparative Examples 1 to 9, it was confirmed that central cracks and micro share bands were generated.

한편, 종래의 인발 가공법에 의한 인발 가공량과 그 이상의 강가공량을 부여한 조건으로 제품에서의 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드, 그리고 전위밀도를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.On the other hand, the center crack, micro shear band, and dislocation density in the product were measured under the conditions that the amount of drawing processing by the conventional drawing method and the amount of steel processing higher than that were given, and the results are shown in Table 2.

  인발 가공량
*RA(%)
Drawing throughput
* RA (%)
중심부
크랙
center
crack
마이크로
셰어밴드
Micro
Share Band
전위밀도
(갯수/mm2)
Dislocation density
(Number / mm 2 )
비고Remarks
비교예10Comparative Example 10 5555 발생Occur 발생Occur 3.5x108 3.5 x 10 8 저탄소
합금강
Low carbon
Alloy steel
비교예11Comparative Example 11 5050 발생Occur 발생Occur 3.8x108 3.8 x 10 8 중탄소
합금강
Medium carbon
Alloy steel
비교예12Comparative Example 12 4545 발생Occur 발생Occur 3.3x108 3.3 x 10 8 고탄소
합금강
High carbon
Alloy steel
비교예13Comparative Example 13 2020 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 1.8x108 1.8 x 10 8 저탄소
합금강
Low carbon
Alloy steel
비교예14Comparative Example 14 2020 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 2.2x108 2.2 x 10 8 중탄소
합금강
Medium carbon
Alloy steel
비교예15Comparative Example 15 2020 미발생Not Occurred 미발생Not Occurred 2.8x108 2.8 x 10 8 고탄소
합금강
High carbon
Alloy steel

비교예 10 내지 12에서와 같이, 강인발 가공시 가공재 단선의 원인이 되는 중심부 균열은 발생하였으며, 인성저하에 영향을 미치는 마이크로 셰어밴드가 형성되었다. 통상 조건인 비교예 13 내지 15에서는 중심부 균열과 마이크로 셰어밴드는 생성되지 않았으나 인발 가공 후 소재 내에 분포하는 전위 밀도가 실시예 1 내지 9 대비 매우 낮은 수준인 것으로 확인되며, 따라서 통상 조건의 인발 가공은 결정립 미세화에 효과적이지 않음을 확인할 수 있다.As in Comparative Examples 10 to 12, the crack in the center portion, which causes breakage of the workpiece during steel drawing, was generated, and a micro shear band was formed to affect the toughness. In Comparative Examples 13 to 15, which are normal conditions, no center cracks and micro share bands were formed, but the dislocation density distributed in the material after drawing was found to be very low compared to Examples 1 to 9, and therefore, drawing under normal conditions was performed. It can be seen that it is not effective for grain refinement.

한편, 상기 실시예 1, 4, 7의 하이브리드 가공 조건으로 가공을 진행한 것과 과 비교예 13, 14, 15와 같은 통상 인발 가공 조건에서 가공을 진행한 것에 대하여 가열온도 Ac3 ~ Ac3+80℃에서 열처리를 실시하여 미고용 퍼얼라이트 조직분율, 인장 단면 감소율, 오스테나이트 평균 결정립 크기, 오스테나이트 결정 입계각, 내부식성을 측정하였으며, 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.On the other hand, the processing was carried out under the hybrid processing conditions of Examples 1, 4, and 7 and the processing was carried out under normal drawing processing conditions such as Comparative Examples 13, 14, and 15 at the heating temperature Ac3 to Ac3 + 80 ° C. The heat treatment was performed to determine the unemployed perlite structure fraction, tensile section reduction rate, austenite average grain size, austenite grain boundary angle, and corrosion resistance, and the results are shown in Table 3 below.

  오스테나이트열처리*Ac3+온도(℃)Austenitic heat treatment * Ac 3 + temperature (℃) 미고용 퍼얼라이트 분율(%)Unemployed Perlite Fraction (%) 인장시험 단면감소율 (%)Tensile Test Reduction Rate (%) 오스테나이트 평균 결정립 크기 (㎛)Austenitic Average Grain Size (μm) 오스테나이트 결정입계각 15°이하 분율(%)Austenitic grain boundary less than 15 ° fraction (%) 내부식성Q/T재 평균파단시간(hr)Corrosion Resistance Average Break Time (hr) 비고Remarks 실시예 10Example 10 Ac3+30Ac 3 +30 00 6565 44 4040 400400 실시예 1Example 1 실시예 11Example 11 Ac3+80Ac 3 +80 00 6565 55 3030 380380 실시예 12Example 12 Ac3+30Ac 3 +30 00 4545 44 5050 240240 실시예 4Example 4 실시예 13Example 13 Ac3+80Ac 3 +80 00 4545 55 4040 220220 실시예 14Example 14 Ac3+30Ac 3 +30 00 4040 44 4545 220220 실시예 7Example 7 실시예 15Example 15 Ac3+80Ac 3 +80 00 4040 55 3535 200200 비교예 16Comparative Example 16 Ac3+30Ac 3 +30 55 5555 88 1515 120120 비교예 13Comparative Example 13 비교예 17Comparative Example 17 Ac3+80Ac 3 +80 33 5050 1010 1010 115115 비교예 18Comparative Example 18 Ac3+30Ac 3 +30 2525 2020 88 1616 115115 비교예 14Comparative Example 14 비교예 19Comparative Example 19 Ac3+80Ac 3 +80 1515 2525 1010 1212 105105 비교예 20Comparative Example 20 Ac3+30Ac 3 +30 3030 2020 88 1414 105105 비교예 15Comparative Example 15 비교예 21Comparative Example 21 Ac3+80Ac 3 +80 2020 3030 1010 1111 100100 비교예 22Comparative Example 22 Ac3+150Ac 3 +150 00 6060 1616 77 8080 비교예 13Comparative Example 13 비교예 23Comparative Example 23 Ac3+150Ac 3 +150 00 4545 1515 99 5050 비교예 14Comparative Example 14 비교예 24Comparative Example 24 Ac3+150Ac 3 +150 00 4040 1717 88 3030 비교예 15Comparative Example 15

* AC3 +온도: AC3는 가열시 오스테나이트 단상이 되는 변태점이며, 탄소함량 및 합금원소 첨가량에 따라 차이가 있어 통상적으로 사용되고 있는 아래 기준으로 AC3을 설정하여 열처리하였다.* A C3 + Temperature: A C3 is a transformation point that becomes austenite single phase when heated, and it is heat-treated by setting A C3 based on the following standard, which is different depending on the carbon content and the amount of alloying elements added.

* AC3 = 910-203(C)1/2 -15Ni+44.5Si+104V+31.5Mo+13.1W* A C3 = 910-203 (C) 1/2 -15Ni + 44.5Si + 104V + 31.5Mo + 13.1W

결정립 미세화를 위한 온도조건인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃에서 열처리를 수행한 결과(실시예 10 내지 15, 비교예 16 내지 21)를 살펴보면, 실시예 10 내지 15의 경우 미고용 퍼얼라이트는 잔존하지 않으나, 비교예 16 내지 21의 경우 미고용 퍼얼라이트가 3~30% 범위로 잔존하였다. 오스테나이트 결정 입계각 15° 이하를 갖는 결정입계 분율에서 실시예 10 내지 15의 경우 35~50%. 수준이나, 비교예 16 내지 21의 경우 10~16% 수준으로 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다.As a result of the heat treatment (Examples 10 to 15 and Comparative Examples 16 to 21) performed at Ac3 to Ac3 + 80 ° C., which is a temperature condition for refining grains, in the case of Examples 10 to 15, unemployed pearlite does not remain. In the case of Comparative Examples 16 to 21, unemployed pearlite remained in the range of 3 to 30%. 35-50% for Examples 10-15 at grain boundaries having austenite grain boundaries of 15 ° or less. However, in the case of Comparative Examples 16 to 21 was found to show a large difference to 10 to 16% level.

내부식성 평가 결과를 살펴보면, 실시예 10 내지 15의 경우 200~400시간에서 파단을 일으키나 비교예 16 내지 21의 경우 100~120시간에서 조기에 파단을 일으키는 것으로 나타났다. 이러한 결과들에서 볼 때 본 발명의 하이브리드 가공을 통해 가공된 강선들은 현저희 향상된 내부식성을 갖게 됨을 확인할 수 있다. Looking at the corrosion resistance evaluation results, it was found that the breakage occurs in 200 to 400 hours in Examples 10 to 15, but early breakage in 100 to 120 hours in Comparative Examples 16 to 21. From these results, it can be seen that the steel wires processed through the hybrid processing of the present invention have significantly improved corrosion resistance.

통상 인발 가공량의 선재를 통상 가열온도에서 열처리한 비교예 22 내지 24의 결과를 살펴 보면, 오스테나이트 결정립 평균 크기가 15~17㎛, 결정 입계각 15° 이하를 갖는 결정입계 분율이 7~9% 수준으로 나타났으며, 내부식성 평가에서도 30~80시간에서 조기에 파단을 일으키는 것으로 나타나, 실시예 10 내지 15의 경우에 비해 매우 열등한 것으로 나타났다. Looking at the results of Comparative Examples 22 to 24 in which the wire rod of the usual drawn amount was heat-treated at a normal heating temperature, the grain boundary fraction having an austenite grain size of 15 to 17 µm and a grain boundary angle of 15 ° or less was 7 to 9 It was shown as a% level, even in the corrosion resistance evaluation appeared to cause early breakage at 30 to 80 hours, it was shown to be very inferior to the case of Examples 10 to 15.

상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the foregoing has been described with reference to specific embodiments of the present invention, those skilled in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and changes can be made.

10 : 제1 다이 20 : 타원형 공형 압연롤
22: 타원형 홈 30 : 원형 공형 압연롤
32 : 타원형 홈 40 : 제2 다이
1 : 선재
10: first die 20: oval ball rolling roll
22: oval groove 30: round ball rolling roll
32: oval groove 40: second die
1: wire rod

Claims (15)

선재를 제1 다이에 통과시켜 인발하는 1차 인발 단계;
상기 제1 다이를 통과한 선재를 하나 이상의 공형 압연롤에 통과시켜 압연하는 공형 압연 단계; 및
상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 제2 다이에 통과시켜 인발하는 2차 인발 단계를 포함하고,
상기 선재를 상기 1차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하고, 상기 공형 압연 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연하고, 상기 2차 인발 단계에서 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발하여, 최종적으로 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
Drawing the wire by passing the wire through the first die;
A ball rolling step of rolling the wire rod having passed through the first die through at least one ball rolling roll; And
A second drawing step of drawing the wire rod having passed through the ball rolling roll through a second die;
The wire is drawn at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40% in the primary drawing step, rolled at a cross-sectional reduction rate in the range of 10 to 40% in the step of rolling, and in the range of 10 to 40% in the secondary drawing step. A method for producing a steel wire, which is drawn at a section reduction rate and finally processed so that the cumulative section reduction rate of the wire rod is 50% or more.
제1항에 있어서, 상기 1차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은,
0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the reduction rate of the cross section of the wire rod in the first drawing step,
10% to 40% for low carbon steels and alloy steels below 0.3% C,
10% to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and their alloy steels,
0.6 ~ 1.0% C In the case of high carbon steel and its alloy steel, the steel wire manufacturing method characterized in that it has a range of 10-40%.
제1항에 있어서, 상기 공형 압연 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은,
0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the reduction rate of the cross section of the wire rod in the step of rolling the ball,
10% to 40% for low carbon steels and alloy steels below 0.3% C,
10% to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and their alloy steels,
0.6 ~ 1.0% C In the case of high carbon steel and its alloy steel, the steel wire manufacturing method characterized in that it has a range of 10-25%.
제1항에 있어서, 상기 2차 인발 단계에서의 상기 선재의 단면 감소율은,
0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
According to claim 1, The reduction rate of the cross section of the wire rod in the secondary drawing step,
10% to 40% for low carbon steels and alloy steels below 0.3% C,
10% to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and their alloy steels,
0.6 ~ 1.0% C In the case of high carbon steel and its alloy steel, the steel wire manufacturing method characterized in that it has a range of 10-30%.
제1항에 있어서,
상기 2차 인발 단계를 완료한 선재는 4.0x108 mm-2 이상의 전위 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 1,
The wire rod, which has completed the secondary drawing step, has a dislocation density of 4.0 × 10 8 mm −2 or more.
제1항에 있어서,
상기 2차 인발 단계의 완료 후 상기 선재를 오스테나이트 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 1,
After the completion of the secondary drawing step the wire rod manufacturing method characterized in that it further comprises the step of austenitic heat treatment.
제6항에 있어서,
상기 오스테나이트 열처리는 오스테나이트 변태점(Ac3) 직상인 Ac3 ~ Ac3+80 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 6,
The austenitic heat treatment is a method for producing a steel wire, characterized in that carried out in the temperature range of Ac 3 ~ Ac 3 +80 ℃ directly above the austenite transformation point (Ac 3 ).
제6항에 있어서,
상기 오스테나이트 열처리시 미용해 퍼얼라이트가 5% 이하의 분율을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 6,
The method for producing a steel wire, characterized in that the undissolved pearlite has a fraction of 5% or less during the austenite heat treatment.
제6항에 있어서,
상기 오스테나이트 열처리 후, 15° 이하의 결정입계각을 갖는 결정입계의 분율이 20% 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 6,
After the austenitic heat treatment, the fraction of the grain boundary having a grain boundary of 15 ° or less is 20% or more.
제6항에 있어서,
상기 오스테나이트 열처리 후, 결정입도의 평균 크기가 7㎛ 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 방법.
The method of claim 6,
After the austenitic heat treatment, the average size of the grain size is 7㎛ or less method for producing a steel wire.
선재를 1차 인발하기 위한 제1 다이;
상기 제1 다이를 통과한 선재를 공형 압연하기 위한 하나 이상의 공형 압연롤; 및
상기 공형 압연롤을 통과한 선재를 2차 인발하기 위한 제2 다이를 포함하고,
상기 제1 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며, 상기 공형 압연롤은 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 압연되도록 구성되며, 상기 제2 다이는 상기 선재가 10 내지 40% 범위의 단면 감소율로 인발되도록 구성되며,
상기 제1 및 제2 다이와 상기 공형 압연롤은 상기 선재의 누적 단면 감소율이 50% 이상이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.
A first die for primary drawing the wire rod;
One or more ball rolling rolls for ball rolling the wire rod passed through the first die; And
A second die for secondary drawing the wire rod having passed through the ball rolling roll;
The first die is configured such that the wire is drawn at a cross sectional reduction rate in the range of 10 to 40%, the ball rolling roll is configured such that the wire is rolled at a cross sectional reduction rate in the range of 10 to 40%, and the second die is The wire is configured to draw at a rate of cross section reduction in the range of 10-40%,
And said first and second dies and said ball rolling roll are configured so that the cumulative reduction ratio of said wire rod is 50% or more.
제11항에 있어서, 상기 공형 압연롤은,
상기 선재가 통과하는 단면이 타원형인 타원형 공형 압연롤; 및
상기 타원형 공형 압연롤의 후방에 설치되며, 상기 선재가 통과하는 단면이 원형인 원형 공형 압연롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.
The method according to claim 11, wherein the ball rolling roll,
An elliptical ball rolling roll having an elliptical cross section through which the wire rod passes; And
The steel wire manufacturing apparatus, characterized in that it comprises a circular ball rolling roll is installed in the rear of the elliptical ball rolling roll, the cross section through which the wire passes.
제11항에 있어서, 상기 제1 다이는,
상기 선재의 단면 감소율이,
0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.
The method of claim 11, wherein the first die,
The reduction rate of the cross section of the wire rod,
10% to 40% for low carbon steels and alloy steels below 0.3% C,
10% to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and their alloy steels,
0.6 ~ 1.0% C In case of high carbon steel and its alloy steel, steel wire manufacturing apparatus characterized in that it is configured to have a range of 10 to 40%.
제11항에 있어서, 상기 공형 압연롤은,
상기 선재의 단면 감소율이,
0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~25% 범위를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.
The method according to claim 11, wherein the ball rolling roll,
The reduction rate of the cross section of the wire rod,
10% to 40% for low carbon steels and alloy steels below 0.3% C,
10% to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and their alloy steels,
0.6 ~ 1.0% C In the case of high carbon steel and its alloy steel, the apparatus for producing a steel wire, characterized in that configured to have a range of 10 to 25%.
제11항에 있어서, 상기 제2 다이는,
상기 선재의 단면 감소율이,
0.3%C 이하 저탄소강 및 그 합금강의 경우 10~40% 범위,
0.3~0.6%C 중탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위,
0.6~1.0%C 고탄소강 및 그 합금강의 경우 10~30% 범위를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강선의 제조 장치.


The method of claim 11, wherein the second die,
The reduction rate of the cross section of the wire rod,
10% to 40% for low carbon steels and alloy steels below 0.3% C,
10% to 30% for 0.3 to 0.6% C medium carbon steels and their alloy steels,
0.6 ~ 1.0% C In the case of high carbon steel and its alloy steel, the apparatus for producing steel wire, characterized in that configured to have a range of 10 to 30%.


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