KR20230059827A - 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재 및 그 생산 방법 - Google Patents

5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재 및 그 생산 방법 Download PDF

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KR20230059827A
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한 마
쿠이 센
시안준 후
레이 왕
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인스티튜트 오브 리서치 오브 아이론 앤드 스틸, 지앙수 프로빈스/샤-스틸, 씨오. 엘티디 (중국)
장지아강 롱셍 스페셜 스틸 씨오. 엘티디.
장쑤 샤강 그룹 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법을 개시한다. 선재의 화학적 성분은 C: 1.01~1.1%, Si: 0.15~0.4%, Mn: 0.3~0.6%, Cr: 0.01~0.4%, B: 0.0005~0.002% 및/또는 V: 0.01~0.09%, 잔부 Fe 및 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.001%, N≤0.002%와 같은 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 생산 방법은 진공용해, 일렉트로 슬래그 재용해 및/또는 소모전극식 진공 아크 재용해, 빌렛으로 조압연/단조한 후 연삭, 선재 고속 압연 및 냉각, 및 1030~1060℃에서의 압연을 포함한다. 선재는 조식이 균일하고 인장강도가 ≥1,320 MPa이고, 40~46 ㎛의 5,000 MPa급 강선 제조에 사용될 수 있으며, 국내외 초고강도 다이아몬드 와이어 모선용 선재의 신기술로 자리를 잡고 있다.

Description

5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재 및 그 생산 방법
본 발명은 재료 제조 기술분야에 관한 것으로, 특히 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법 및 이에 의해 제조되는 선재에 관한 것이다.
커팅 강선, 절단 강선, 절단 와이어라고도 불리는 커팅 와이어는 절단에 사용되는 특수 와이어 로프이고, 강선의 표면에 아연-구리 도금된 직경 0.20mm 미만인 특수 강선이다. 이는 소모성 재료로서, 에너지, 항공, 장비, 및 공공시설 분야에 널리 사용되고 있다. 다이아몬드 와이어는 표면에 미세한 다이아몬드 입자를 박은 고탄소 커팅 와이어로서, 주로 태양전지용 실리콘 웨이퍼, 석영 재료, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 다이아몬드 등 재료의 절단 성형에 사용되고 있다.
절단 과정에서 실리콘 재료 등과 같은 절단 대상 재료의 손실을 줄이기 위해, 다이아몬드 와이어는 직경이 더욱 얇고 무파단 마일리지가 더욱 길며 강도가 더욱 높아지는 방향으로 발전하고 있다. 따라서, 고탄소강 선재와 같은 커팅 와이어용 원료에 대한 요구가 갈수록 까다로워지고 있는데, 즉 선재의 순도, 조직 균일성, 역학적 특성 및 드로잉 특성에 대해 더욱 엄격하게 요구되고 있다. 구체적으로, 개재물의 크기가 더욱 작고, 조직이 더욱 균일하며, 드로잉에 영향을 미치는 마텐자이트, 베이나이트, 망상 탄화물 등과 같은 비정상적인 조직이 형성되지 않게 제어해야 하고, 또한 가능한 한 강도를 높이면서 선재의 가소성을 확보해야 한다.
그러나, 현재 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어의 드로잉 제조에 사용될 수 있는 선재는 아직 존재하지 않는다. 즉, 기존의 선재는 기본적으로 직경 및 무파단 마일리지의 기본 요구사항을 충족하면서 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어를 제조할 수 없다.
상술한 기술적 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어의 모선의 딥 드로잉 제조에 사용될 수 있고, 다이아몬드 와이어의 직경 및 파단율에 대한 시장의 높은 요구를 충족하는 선재 및 그 생산 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태는, 딥 드로잉용 선재의 생산 방법에 있어서, 상기 선재의 화학적 성분은 질량%를 기준으로, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하며,
진공용해로를 이용하여 노내 압력 10Pa 이하의 분위기에서 용강을 제련하고 잉곳으로 주조하는 진공용해 공정;
보호 분위기에서 수행되는 일렉트로 슬래그 재용해 및 재용해 속도 3.0~3.5 kg/min의 소모전극식 진공 아크 재용해 중 1종 또는 2종에 의해 잉곳을 처리하여 재용해 잉곳을 획득하는 잉곳 재용해 공정;
재용해 잉곳을 빌렛으로 조압연하거나 단조하고, 획득된 빌렛을 연삭하는 빌렛 제조 및 연삭 공정;
개시 압연 온도 1,030~1,060℃, 마무리 압연 온도 950~1,020℃에서 빌렛을 선재로 압연하는 선재 고속 압연 공정; 및
송풍량이 80%~100%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시킨 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시키는 냉각 공정;을 포함하는 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법을 제공한다.
상술한 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태는 딥 드로잉용 선재의 생산 방법에 있어서,
C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하며 진공용해로를 이용하여 노내 압력 10Pa 이하의 분위기에서 용강을 제련하고 잉곳으로 주조하는 진공용해 공정;
보호 분위기에서 수행되는 일렉트로 슬래그 재용해 및 재용해 속도 3.0~3.5 kg/min의 소모전극식 진공 아크 재용해 중 1종 또는 2종에 의해 잉곳을 처리하고, 화학적 성분이 C, Si, Mn, Cr, 및 B와 V 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 불순물 원소가 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하는 재용해 잉곳을 획득하는 잉곳 재용해 공정;
재용해 잉곳을 빌렛으로 조압연하거나 단조하고, 획득된 빌렛을 연삭하는 빌렛 제조 및 연삭 공정;
개시 압연 온도 1,030~1,060℃, 마무리 압연 온도 950~1,020℃에서 빌렛을 선재로 압연하는 선재 고속 압연 공정; 및
송풍량이 80%~100%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시킨 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시키는 냉각 공정;을 포함하는 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법을 제공한다.
더 바람직하게는, 진공용해 공정에서, 노내 압력이 5 Pa 이하이다.
더 바람직하게는, 진공용해 공정에서, Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 원료로 사용하고 성분 설계에 따라 합금 원소를 첨가하며 진공용해로를 이용하여 용강을 제련한다.
더 바람직하게는, 진공용해 공정에서, 주조 온도가 1580~1620℃이다.
더 바람직하게는, 잉곳 재용해 공정에서, 소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 재용해 잉곳을 획득한 후, 획득된 재용해 잉곳을 48시간 이상 보온시킨다.
더 바람직하게는, 빌렛 제조 공정에서, 재용해 잉곳을 길이 9~16m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 조압연하거나 단조한다.
더 바람직하게는, 빌렛 제조 공정에서, 재용해 잉곳을 1,130~1,160℃의 온도에서 빌렛으로 조압연하거나 단조한다.
더 바람직하게는, 연삭 공정에서, 빌렛 표면에 대한 총 연삭 깊이가 ≥1.5mm이다.
더 바람직하게는, 연삭 공정에서, 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 각 회별 연삭 깊이가 각각 ≥0.9mm, ≥0.5mm, ≥0.1mm이고, 모서리 연삭 폭이 ≥5mm이다.
더 바람직하게는, 선재 고속 압연 공정에서, 빌렛을 직경 Φ4.5~5.5mm의 선재로 압연한다.
더 바람직하게는, 선재 고속 압연 공정에서, 마무리 압연 속율이 100~110 m/s이다.
더 바람직하게는, 선재 고속 압연 공정에서, 레잉헤드 온도가 890~920℃이다.
더 바람직하게는, 냉각 공정에서, 제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 0.9~1.0 m/s이다.
더 바람직하게는, 냉각 공정에서, 보온 커버가 완전히 개방되고, 그리고 제 1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블들의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이다.
더 바람직하게는, 냉각 공정에서, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.1~1.4배로 되도록 조절한다.
더 바람직하게는, 상술한 생산 방법은 Stelmor로 냉각된 선재를 등온상변태 기간의 온도 520~560℃, 시간 20~80s의 조건으로 염욕 열처리 또는 납욕 열처리를 수행하는 열처리 공정;을 더 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 생산 방법에 의해 제조된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하는 경우, 포장 라인과 선재 간을 유연한 내마모재로 이격되도록 분리한 후 시효처리를 하며, 여기서, 실온이 ≥15℃인 경우 시효 처리 시간은 ≥10일이고, 실온이 ＜15℃인 경우 시효 처리 시간은 ≥20일이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태는, 임의의 전술한 실시형태에 따른 생산 방법에 의해 제조되는 딥 드로잉용 선재, 특히 상기 선재의 화학적 성분은 질량%를 기준으로, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하는 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 선재를 제공한다.
또한, 상기 선재는 직경이 Φ4.5~5.5mm이다.
또한, 상기 선재는 인장강도가 ≥1,320 MPa이고 단면 수축률이 ≥30%이다.
또한, 상기 선재는 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛이고, 망상 탄화물이 ≤1.0급이다.
또한, 상기 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛인 것은 가로 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛이고 세로 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛인 것을 포함한다.
또한, 망상 탄화물의 검출 비율이 ≤30%이고, 탄소의 중심 편석도가 ≤1.03이다.
또한, 상기 선재는 표면 균열 깊이가 ≤30 ㎛이고, 탈탄층 깊이가 ≤40 ㎛이고, 전체 둘레에서 탈탄층의 비율이 ≤15%이고, 표면 스케일 두께가 7~15 ㎛이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태는, 딥 드로잉용 선재에 있어서, 화학적 성분은 질량%를 기준으로, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하며,
그리고, 상기 선재는 인장강도가 ≥1,320 MPa이고 단면 수축률이 ≥30%이고, 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛이고, 망상 탄화물이 ≤1.0급인 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 선재를 제공한다.
기존 기술에 비해, 본 발명은 하기와 같은 유익한 효과가 있다.
(1) 펄라이트 강화 원소의 함량, 특히 C 원소의 함량을 증가시키고 B 및/또는 V의 첨가와 함께 불순물 원소의 함량을 엄격하게 제어함으로써 균일한 조직을 확보하면서 고융점 개재물의 형성을 피하고 순도, 인장 강도 및 드로잉 특성을 향상시킨다.
(2) 진공용해 공정에서 노내 압력의 조절과 함께 보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해를 수행하고 및/또는 소모전극식 진공 아크 재용해에서 재용해 속도를 조절함으로써, 재료의 화학적 성분을 정밀하게 제어하여 고순도를 확보하면서 개재물의 생성을 크게 줄이고 개재물의 크기를 작게 하며, 이와 함께, 빌렛을 연삭함으로써 빌렛의 표면 품질을 최적화하고 빌렛의 표면 피트와 같은 결함 및 탈탄층을 제거하며, 또한, 선재 고속 압연 공정에서 개시 압연 온도를 제어함으로써 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키고, 그리고 이와 함께 냉각 공정에서 온도를 제어하면서 냉각시킴으로써 펄라이트의 상변태 도중 및 상변태 이후에 너무 빠른 냉각 속도를 피하고 상변태 시간 부족으로 인한 마르텐사이트 조직의 형성을 방지하면서 내부 응력을 줄이고 조직 특성을 최적화하여 선재의 인장 강도 및 드로잉 특성을 향상시킨다.
(3) 상기 선재는 초미세, 저파단율 및 고강도 다이아몬드 와이어 모선의 제조에 적용할 수 있고, 드로잉에 의해 제조된 다이아몬드 와이어의 직경이 40~46 ㎛, 파단율이 ≤2 회/1,000km, 인장 강도가 ≥5,000 MPa으로 되도록 할 수 있으며, 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어의 제조에 적합하고 드로잉 특성이 우수하고 파단율이 낮고 강도가 높은 강선에 대한 시장의 요구를 훨씬 충족하고 국내외 5,000 MPa 이상의 다이아몬드 와이어용 선재의 신기술로 자리를 잡고 있다.
배경 기술에서 언급된 바와 같이, 고강도 다이아몬드 와이어용 선재에 관한 기존의 기술은, 다이아몬드 와이어의 직경, 무파단 마일리지, 고강도 등에 대한 점점 높아지는 요구사항을 충족할 수 없으며, 특히 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어의 산업화 제조에 적합한 선재는 아직 전무한 지경이므로, 따라서, 본 발명은 순도가 높고 조직 균일성이 우수하고 강도가 아주 높은 장점이 있어 초미세하고 판단율이 낮은 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어의 제조에 사용될 수 있는 딥 드로잉용 선재 및 그의 생산 방법, 특히 다이아몬드 와이어의 드로딩 제조용 과공석강 선재 및 그의 생산 방법을 제공하고자 한다.
이하, 구체적인 실시형태와 결합하여 본 발명의 기술적 해결방법을 더 상세하게 소개하겠으나, 보호해야하는 범위는 설명에 의해 제한되지 않는다.
<제1 실시형태>
본 실시형태는 딥 드로잉용 선재, 특히 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 선재를 제공한다. 물론, 상기 선재는 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 모선으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 기업의 실제 제조의 필요에 따라 다른 강선 제품의 드로잉에 사용될 수 있음을 이해할 수 있다.
상기 선재의 화학적 성분은 질량%를 기준으로, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함한다.
본 발명에서 선재의 화학적 성분 설계의 핵심 아이디어는 펄라이트 강화 원소, 특히 C 원소의 함량을 증가시키면서 제어 가능한 구조를 확보하여 고융점 개재물의 형성을 피하는 것이다.
구체적으로, 선재의 화학적 성분의 설계 원리를 다음과 같이 설명하기로 한다.
C : 가장 중요한 구성 원소로서, C 함량은 강철의 강도에 큰 영향을 미치고 강철의 조직 구조에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 구체적으로 한편으로는, C 함량의 증가는 강철의 강도를 크게 향상시키며, 다른 한편으로는, 일반 강철의 조직에서 C 참여에 의해 형성된 공석 조직은 강철의 강도 및 가공 경화율을 증가시킬 수 있으나, C 함량이 너무 높으면 초석 망상 시멘타이트 조직이 형성될 수 있고, 이러한 망상 시멘타이트 조직은 공석 조직의 연속성을 파괴하여 선재를 강선으로 가공하는 드로잉 공정에서 미세 균열이 형성되고 심지어 파단되게 하며, 따라서, 본 발명의 화학적 성분의 설계에 있어서, 강철의 강도 및 가공 경화율을 향상하도록 탄소 함량을 최대한 증가시키면서 국부적인 망상 시멘타이트 조직이 발생하지 않도록 B 또는 V의 함량을 설계하며, 이를 기반으로, C 함량을 1.01~ 1.10%로 한다.
Si : 고용체 강화 원소로서, 강철의 산소 함량을 낮추는데도 사용될 수 있으나, Si 함량이 너무 높으면 강철의 가소성을 저하시키고 빌렛의 탈탄 경향을 촉진시킬 수 있어 선재의 표면 품질 제어에 불리하며, 본 발명에서는 Si 함량을 0.15~0.40%로 한다.
Mn : 고용 강화 원소로서, 선재의 강도를 높일 수 있으면서 유해 원소 S와 결합하여 선재의 열간 취성을 감소시킬 수도 있으나, Mn 함량이 너무 높으면 경화능이 향상되고, 드로잉에 영향을 미치는 베이나이트 또는 마르텐사이트가 선재 고속 압연 공정 후에 나타나기 쉬워 선재의 가소성 및 드로잉 특성이 저하되게 하며, 본 발명에서는 Mn 함량을 0.30~0.60%로 한다.
Cr : 펄라이트 조직(즉, 공석 조직)을 미세화하여 펄라이트 조직의 라멜라 간격을 줄여 선재의 강도를 높일 수 있으나, Mn과 유사하게 Cr 함량이 너무 높으면 경화능이 향상되고 드로잉에 영향을 미치는 베이나이트 또는 마르텐사이트가 선재 고속 압연 공정 후에 나타나기 쉬워 선재의 가소성 및 드로잉 특성이 저하되게 하며, 본 발명에서는 Cr 함량을 0.01~0.40%로 한다.
B, V ：
B원소의 경우 고탄소강에서 미세한 탄질화물의 형성에 참여하며 오스테나이트 입계에 우선적으로 편석되어 망상 시멘타이트 조직의 형성을 방해하는데 유리하나, B의 함량이 너무 높으면 결정립 경계가 취화되어 선재의 드로잉 특성이 저하되게 하며,
V 원소의 경우 상변태 초기에 오스테나이트 입계에 VC 입자를 형성하기 쉬워 선재 고속 압연 시 오스테나이트 입계의 성장을 억제하고 입계의 C 함량을 감소시켜 망상 시멘타이트 조직의 형성를 억제하는데 유리하며, 또한, V 원소는 상변태 과정에서 탄질화물을 석출시켜 선재의 강도를 향상시키는데 유리하나, V 함량이 너무 높으면 담금질 조직이 나타나기 쉬워 선재 조직의 제어에 불리하다.
B원소와 V원소가 모두 망상 시멘타이트 조직의 형성을 방지하기 위하여 사용될 수 있다는 점에서 C함량의 상한을 높이는데 도움이 되므로, 따라서 전술한 바와 같이, 전술한 상기 선재의 화학적 성분은 B: 0.0005~ 0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종을 포함하는 것은 하기와 같은 세 가지 구현 형태를 포함하는데, 첫째, 상기 선재의 화학적 성분은 B: 0.0005~0.0020%를 포함하나 V를 포함하지 않으며, B 원소를 이용하여 오스테나이트 입계에 미세한 탄질화물을 형성하여 망상 시멘타이트 조직의 형성을 방해하며, 둘째, 상기 선재의 화학적 성분은 B를 포함하지 않고 V: 0.01~0.09%를 포함하며, V원소를 이용하여 상변태 초기에 VC 입자를 형성하여 입계에서의 C 함량을 감소시켜 망상 시멘타이트 조직의 형성을 방해하며, 셋째, 더욱 바람직하게는 상기 선재의 화학적 성분은 B: 0.0005~0.0020%, V: 0.01~0.09%를 동시에 포함하고, 한편으로는 V원소를 이용하여 상변태 초기에 VC 입자를 형성하여 입계에서의 C 함량을 감소시켜 망상 시멘타이트 조직의 형성을 방해하며, 다른 한편으로는, B 원소를 이용하여 오스테나이트 입계에 미세한 탄질화물을 형성하여 망상 시멘타이트 조직의 형성을 방해한다.
Al : 딥 드로잉용 선재에 함유되어 있는 유해원소로서 Al은 강에서 O와 결합하여 크기가 크고 응집이 잘되며 융점이 높고 가소성이 낮은 Al2O3 개재물을 형성하여 선재의 드로잉에 의한 강선 제조 시 와이어 파단의 주요 원인 중 하나이며, 본 발명에서는 Al 함량을 0.003% 이내로 한다.
Ti : 딥 드로잉용 선재에 함유되어 있는 유해원소로서 Ti는 C, N과 함께 모서리가 날카롭고 크기가 큰 Ti(C,N) 개재물을 매우 쉽게 형성하여 응력집중 및 미세균열을 유발하며, 본 발명에서는 Ti 함량을 0.0008% 이내로 한다.
S, P, O, N: 유해 불순물 원소로서, 함량을 각각 S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010%, N≤0.0020%로 한다.
또한, 상기 선재는 직경이 Φ4.5~5.5mm이고, 추후 드로잉에 의해 강선을 제조하는 요건을 충족할 수 있다.
또한, 상기 선재는 인장강도가 ≥1,320 MPa이고 추후 제조된 강선의 인장강도가 5,000 MPa 이상으로 되도록 하며, 그리고 상기 선재의 드로잉 특성이 우수하고 단면 수축률이 ≥30%이며, 드로잉 과정에서 낮은 파단율을 확보한다.
또한, 상기 선재는 내부 품질이 우수하고 조직이 균일하며 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛이고 망상 탄화물이 ≤1.0급이며, 여기서, 상기 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛인 것은 가로 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛이고 세로 개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛인 것을 포함한다. 그리고, 또한 망상 탄화물의 검출 비율이 ≤30%이고, 탄소의 중심 편석도가 ≤1.03이다. 여기서, 상기 탄소의 중심 편석도는 편석이 가장 심한 영역과 매트릭스 위치의 탄소 함량의 비율을 의미한다.
또한, 상기 선재는 표면 균열 깊이가 ≤30 ㎛이고, 탈탄층 깊이가 ≤40 ㎛이고, 전체 둘레에서 탈탄층의 비율이 ≤15%이고, 표면 스케일 두께가 7~15 ㎛이다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 기계적 특성 및 높은 드로잉 특성을 가지고 있어 다이아몬드 와이어의 제조를 충족할 수 있으며, 그리고 선재를 이용하여 다이아몬드 와이어를 제조하는 기존의 기술에 의해 본 발명에 따른 선재를 이용함으로써 직경 40~46 ㎛, 파단율 ≤2 회/1,000km, 인장강도 ≥5,000 MPa의 강선을 제조할 수 있어 드로잉 특성이 우수하고 파단율이 낮고 강도가 높은 강선에 대한 시장의 요구를 훨씬 충족할 수 있다.
일 실시형태에서는 진공용해→잉곳 재용해→빌렛 제조 및 연삭→선재 고속 압연→냉각 공정을 차례로 거쳐 제조되는 선재의 제조방법을 제공한다. 즉, 상기 생산 방법은,
C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하며 진공용해로를 이용하여 노내 압력 10Pa 이하의 분위기에서 용강을 제련하고 잉곳으로 주조하는 진공용해 공정;
보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 잉곳을 처리하고, 화학적 성분이 C, Si, Mn, Cr, 및 B와 V 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 불순물이 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하는 재용해 잉곳을 획득하는 잉곳 재용해 공정;
재용해 잉곳을 빌렛으로 조압연하거나 단조하고, 획득된 빌렛을 연삭하는 빌렛 제조 및 연삭 공정;
개시 압연 온도 1,030~1,060℃, 마무리 압연 온도 950~1,020℃에서 빌렛을 선재로 압연하는 선재 고속 압연 공정; 및
송풍량이 80%~100%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시킨 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시키는 냉각 공정;을 포함한다.
이를 통해, 진공용해 공정에서 노내 압력의 조절과 함께 보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해 공정을 수행함으로써, 재료의 화학적 성분을 정밀하게 제어하여 고순도를 확보하면서 개재물의 생성을 크게 줄이고 개재물의 크기를 작게 하며, 이와 함께, 빌렛을 연삭함으로써 빌렛의 표면 품질을 최적화하고 빌렛의 표면 피트와 같은 결함 및 탈탄층을 제거하며, 또한, 선재 고속 압연 공정에서 개시 압연 온도를 제어함으로써 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키고, 그리고 이와 함께 냉각 공정에서 온도를 제어하면서 냉각시킴으로써 펄라이트의 상변태 도중 및 상변태 이후에 너무 빠른 냉각 속도를 피하고 상변태 시간 부족으로 인한 마르텐사이트 조직의 형성을 방지하면서 내부 응력을 줄이고 조직 특성을 최적화하여 선재의 인장 강도 및 드로잉 특성을 향상시킨다.
이하, 각 공정의 바람직한 구현을 상세하게 소개하기로 한다.
(1) 진공용해 공정
이 진공용해 공정에서, 앞에서 서술한 선재의 화학적 성분에 대한 설계 아이디어를 기반으로, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 용강을 제련한다.
바람직하게는, 진공용해 공정에서 사용되는 원부자재는 모두 불순물 원소 함량이 낮은 고품질 원부자재이며, 예를 들어 Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 공업용 순철을 원료로 사용하고 성분 설계에 따라 합금 원소를 첨가하며, 즉, 앞에서 서술한 용강은 바로 Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001%, 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 용해하여 획득된 것이며, 물론, 상기 용강의 원료인 산업용 순철 중의 불순물 원소는 용강 제련 초기부터 유해원소가 적고 순도가 높아 후속 개재물의 미세제어에 유리할 수 있도록 상기 함량을 충족하는 것이 바람직하나 반드시 상기 함량에 한정되지 않는다.
상기 진공용해 공정에서, 진공용해로를 이용하여 노내 압력 10Pa 이하의 분위기에서 용강을 제련하고 잉곳으로 주조한다. 여기서 노내 압력을 10Pa 이하로 제어함으로써, 즉 노내의 높은 진공도를 유지함으로써 공기 중의 O 및 N 원소가 용강에 영향을 미치는 것을 피하여 용강 내 유해 원소인 O 및 N의 함량을 낮게 제어하는데 유리하다. 더욱 바람직하게는 노내 압력을 5 Pa 이하로 제어한다.
바람직하게는, 상기 진공용해 공정에서 용강을 잉곳으로 주조하는 과정에서 주조 온도가 1,580~1,620℃이고, 즉 용강 온도가 1,580~1,620℃로 가열될 때 잉곳 주조가 진행하고, 주조 속도가 300~400 kg/min이며, 따라서, 한편으로는 용강의 순도를 더욱 확보할 수 있으며, 다른 한편으로는 잉곳 코어의 용질을 충분히 확산시켜 잉곳의 중심편석을 감소시킬 수 있다.
(2) 잉곳 재용해 공정
이 잉곳 재용해 공정에서, 진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 처리하고, 화학적 성분이 C, Si, Mn, Cr, 및 B와 V 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 불순물 원소가 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하는 재용해 잉곳을 획득한다.
즉, 진공용해 공정에서의 미세 제어와 함께 상기 잉곳 재용해 공정을 통해 재료 중의 불순물 원소(즉, 유해 원소)에 대한 엄격한 제어를 실현함으로써 고순도를 확보하여 개재물의 생성을 크게 줄이고 개재물의 크기가 작고 화학적 성분이 균일하게 한다.
여기서, 상기 보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 처리하는 것은 용강이 산화되지 않도록 확보하고 개재물의 생성을 감소시킬 수 있으며, 구체적으로, 상기 보호 분위기는 불활성가스로 구성된 분위기일 수 있으며, 예를 들어 일렉트로 슬래그로 내의 공기를 배기하고 불활성가스로 치환하여 잉곳를 재용해한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
이 빌렛 제조 공정에서, 잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 빌렛으로 조압연하거나 단조하고, 바람직하게는, 상기 빌렛은 길이 9~16m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛이며, 물론, 빌렛의 크기는 이에 한정되지 않고, 산업적으로 가능한 임의의 크기일 수 있다.
더 바람직하게는, 빌렛 제조 공정에서, 재용해 잉곳을 1,130~1,160℃의 온도에서 빌렛으로 조압연하거나 단조하고, 이를 통해 빌렛의 코어 및 표면의 온도 균일성을 더욱 확보할 수 있어 조직의 균일성을 향상시키는데 유리하다.
상기 연삭 공정에서, 빌렛 제조 공정에서 획득된 빌렛을 연삭하여 빌렛의 표면 품질을 최적화하고 빌렛의 표면 피트와 같은 결함 및 탈탄층을 제거하고 추후 고속 와이어 압연을 위한 좋은 기반을 확보한다.
바람직하게는, 이 연삭 공정에서, 빌렛 표면에 대한 총 연삭 깊이가 ≥1.5mm이다. 구체적으로는, 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 각 회별 연삭 깊이가 각각 ≥0.9mm, ≥0.5mm, ≥0.1mm이며, 즉, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이가 ≥0.9mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이가 ≥0.5mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이가 ≥0.1mm이다. 또한 빌렛의 모서리 연삭 폭이 ≥5mm이고, 구체적으로 빌렛의 모서리를 비스듬히 연삭하고, 완성 후 상기 모서리에 형성되는 경사면의 폭은 바로 상기 모서리 연삭 폭이다. 이처럼 연삭 공정을 통해 빌렛의 표면이 최종적으로 매끄럽고 버가 없도록 확보한다.
(4) 선재 고속 압연 공정
이 선재 고속 압연 공정에서, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,030~1,060℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 950~1,020℃로 되도록 하면서 빌렛을 선재로 압연함으로써 빌렛을 기본적으로 재결정 영역에 유지하면서 압연시켜 선재의 조직을 미세하게 제어하고 베이나이트, 마텐자이트 및 망상 시멘타이트의 발생을 피한다.
바람직하게는, 선재 고속 압연 공정에서 빌렛을 직경 Φ4.5~5.5mm의 선재로 압연하는데, 즉 본 실시형태에 따른 생산 방법에 의해 최종적으로 제조된 선재는 직경이 Φ4.5~5.5mm로, 추후 드로잉에 의해 강선을 제조하는 요건을 충족할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선재 고속 압연 공정에서 마무리 압연 속도를 100~110 m/s로 하여 빌렛을 기본적으로 재결정 영역에 더욱 유지하면서 압연시키고, 또한 레잉헤드 온도를 890~920°C로 하여 선재 조직을 더욱 미세하게 제어하고, 추후 공냉식 냉각의 온도 제어를 용이하게 한다.
(5) 냉각 공정
이 냉각 공정에서, 송풍량이 80%~100%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시킨 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시키며, 즉, Stelmor 공냉기법에 의해 온도를 제어하면서 냉각 처리한다. 본 발명에 따른 냉각 방식은 펄라이트의 상변태 도중 및 상변태 이후에 너무 빠른 냉각 속도를 피하고 상변태 시간 부족으로 인한 마르텐사이트 조직의 형성을 방지할 수 있으면서, 내부 응력을 감소시키고 조직 성능을 최적화하여 선재의 인장 강도 및 드로잉 특성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 냉각 공정에서 Stelmor 공냉라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 즉, 처음 4개의 팬에 대응하는 롤러 테이블 섹션은 공냉되고 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블 섹션은 모두 자연 냉각된다.
바람직하게는, 제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 0.9~1.0 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이다.
또한, 냉각 공정에서, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.1~1.4배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하여 균일한 조직 특성을 추가로 획득한다.
더 바람직하게는, 상기 생산 방법에 의해 제조된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장할 수 있으며, 포장 라인과 선재 간을 유연한 내마모재로 이격되도록 분리하여 운송, 하역 및 보관 과정에 포장 라인의 선재의 긁힘을 피하며, 그 후 시효처리를 하고, 여기서, 실온이 ≥15℃인 경우 시효 처리 시간은 ≥10일이고, 실온이 ＜15℃인 경우 시효 처리 시간은 ≥20일이다.
기존 기술에 비해, 본 발명의 일 실시형태는 하기와 같은 유익한 효과가 있다.
(1) 펄라이트 강화 원소의 함량, 특히 C 원소의 함량을 증가시키고, 그리고 B 및/또는 V의 첨가와 함께 불순물 원소의 함량을 엄격하게 제어함으로써 균일한 조직을 확보하면서 고융점 개재물의 형성을 피하고 순도, 인장 강도 및 드로잉 특성을 향상시킨다.
(2) 진공용해 공정에서 노내 압력의 조절과 함께 보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해 공정을 수행함으로써, 재료의 화학적 성분을 정밀하게 제어하여 고순도를 확보하고 개재물의 생성을 크게 줄이고 개재물의 크기를 작게 하며, 이와 함께, 빌렛을 연삭함으로써 빌렛의 표면 품질을 최적화하고 빌렛의 표면 피트와 같은 결함 및 탈탄층을 제거하며, 또한, 선재 고속 압연 공정에서 개시 압연 온도를 제어함으로써 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키고, 그리고 이와 함께 냉각 공정에서 온도를 제어하면서 냉각시킴으로써 펄라이트의 상변태 도중 및 상변태 이후에 너무 빠른 냉각 속도를 피하고 상변태 시간 부족으로 인한 마르텐사이트 조직의 형성을 방지하면서 내부 응력을 줄이고 조직 특성을 최적화하여 선재의 인장 강도 및 드로잉 특성을 향상시킨다.
(3) 상기 선재는 초미세, 저파단율 및 고강도 다이아몬드 와이어 강선의 제조에 적용할 수 있고, 드로잉에 의해 제조된 다이아몬드 와이어의 직경이 40~46 ㎛, 파단율이 ≤2 회/1,000km, 인장 강도가 ≥5,000 MPa로 되도록 할 수 있으며, 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어의 제조에 적합하고 드로잉 특성이 우수하고 파단율이 낮고 강도가 높은 강선에 대한 시장의 요구를 훨씬 충족하고 국내외 5,000 MPa 이상의 다이아몬드 와이어용 선재의 신기술로 자리를 잡고 있다.
<제2 실시형태>
본 실시형태는 마찬가지로 딥 드로잉용 선재, 특히 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 선재 및 상기 선재의 생산 방법을 제공한다. 본 실시형태와 전술한 제1 실시형태의 차이점은 상기 생산 방법의 잉곳 재용해 공정에만 있을 뿐이며, 그 외의 기술은 모두 전술한 제1 실시형태와 동일하다. 이하, 본 실시형태와 전술한 제1 실시형태의 차이점만을 소개하고, 나머지 동일한 부분에 대한 설명을 생략하기로 한다.
본 실시형태에서 상기 생산 방법의 (2) 잉곳 재용해 공정는 구체적으로 하기와 같다.
이 잉곳 재용해 공정에서, 재용해 속도 3.0~3.5 kg/min의 소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 잉곳을 처리하고, 화학적 성분이 C, Si, Mn, Cr, 및 B와 V 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 불순물 원소가 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하는 재용해 잉곳을 획득한다.
즉, 진공용해 공정에서의 미세 제어와 함께 상기 잉곳 재용해 공정을 통해, 재료 중의 불순물 원소(즉, 유해 원소)의 엄격한 제어를 실현함으로써 고순도를 확보하여 개재물의 생성을 줄이고 개재물의 크기가 작제 하면서 개재물의 종류를 제어하여 화학적 성분이 균일하도록 한다.
구체적으로, 상기 잉곳 재용해 공정에서, 진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 전극으로 하여 소모전극식 진공 아크 재용해를 수행한다.
또한, 잉곳 재용해 공정에서, 소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 재용해 잉곳을 획득한 후, 획득된 재용해 잉곳을 48시간 이상 보온시킴으로써 재용해 잉곳의 표면 및 코어의 응력 균열을 더욱 감소시킨다.
정리하면, 본 실시형태에서는, 잉곳 재용해 공정에서 제1 실시형태의 일렉트로 슬래그 재용해 대신에 소모전극식 진공 아크 재용해를 사용하는 것을 제외하면, 나머지는 제1 실시형태와 동일하다. 이로 인해, 본 실시형태는 전술한 제1 실시형태와 동일한 유익한 효과를 가지므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
<제3 실시형태>
본 실시형태는 마찬가지로 딥 드로잉용 선재, 특히 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 선재 및 상기 선재의 생산 방법을 제공한다. 본 실시형태와 전술한 제1 실시형태의 차이점은 상기 생산 방법의 잉곳 재용해 공정에만 있을 뿐이며, 그 외의 기술은 전술한 제1 실시형태와 동일하다. 이하, 본 실시형태와 전술한 제1 실시예의 차이점만을 소개하고, 나머지 동일한 부분에 대한 설명을 생략하기로 한다.
본 실시형태에서 상기 생산 방법의 (2) 잉곳 재용해 공정는 구체적으로 하기와 같다.
이 잉곳 재용해 공정에서, 먼저 진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 보호 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 처리하고, 그 다음 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 획득된 재용해 잉곳을 전극으로 하여 재용해 속도 3.0~3.5 kg/min의 소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 화학적 성분이 C, Si, Mn, Cr, 및 B와 V 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고 불순물 원소가 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하는 재용해 잉곳을 획득한다.
또한, 본 실시형태에서, 잉곳 재용해 공정에서 소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 재용해 잉곳을 획득한 후, 획득된 재용해 잉곳을 48시간 이상 보온시킴으로써 재용해 잉곳의 표면 및 코어의 응력균열을 더욱 감소시킨다.
정리하면, 본 실시형태에서의 일렉트로 슬래그 재용해 공정는 제1 실시형태와 동일하며, 제1 실시형태를 기초로 소모전극식 진공 아크 재용해를 더 추가함으로써 불순물 원소(즉, 유해 원소)를 추가로 감소시켜 순도 및 개재물을 더욱 확보한다. 이를 제외하면, 본 실시형태는 전술한 제1 실시형태와 동일한 유익한 효과를 가지므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
물론, 다양한 실시형태에서, 소모전극식 진공 아크 재용해 및 일렉트로 슬래그 재용해의 수행 순서는 서로 교환될 수 있고, 즉, 소모전극식 진공 아크 재용해가 먼저 수행된 다음 일렉트로 슬래그 재용해가 수행될 수도 있다.
<제4 실시형태>
본 실시형태는 마찬가지로 딥 드로잉용 선재, 특히 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어 드로잉용 선재 및 상기 선재의 생산 방법을 제공한다. 본 실시형태와 전술한 제1 실시형태, 제2 실시형태, 제3 실시형태의 차이점은 상기 생산 방법에 상기 냉각 공정 이후에 열처리 공정을 추가하는데만 있을 뿐이며, 그 외의 기술은 모두 전술한 제1 실시형태, 제2 실시형태, 제3 실시형태와 동일하다. 이하, 상기와 같은 차이점만을 소개하고 나머지 동일한 부분에 대한 설명을 생략하기로 한다.
본 실시형태에서, 상기 생산 방법은 다음 공정을 더 포함한다.
(6) 열처리 공정
Stelmor로 냉각된 선재를 등온 상변태 기간의 온도 520~560℃, 시간 20~80s의 조건으로 염욕 열처리 또는 납욕 열처리를 수행한다.
이로 인해, 전술한 제1 실시형태, 제2 실시형태, 제3 실시형태에 비해, 본 실시형태에서 획득된 선재는 조직 특성이 보다 균일해지고, 드로잉 특성 및 인장 강도가 더 강해진다.
이하 본 발명의 일부 실시예를 들어 본 발명의 기술적 해결방법을 더 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1:
실시예 1은 직경이 Φ5.5mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.01%, Si: 0.30%, Mn: 0.60%, Cr: 0.40%, B: 0.0013%, V : 0.09%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0006%, S: 0.003%, P: 0.006%, O: 0.0008% 및 N: 0.0012%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하고 인장강도가 모두 1,320~1,350 MPa, 단면 수축률이 35~40%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 1과 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 1]
Figure pct00001
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 5,300 MPa, 직경이 46 ㎛, 파단율이 약 1.2 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 2
실시예 2는 직경이 Φ5.0mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.03%, Si: 0.18%, Mn: 0.58%, Cr: 0.36%, B: 0.002%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0005%, S: 0.002%, P: 0.004%, O: 0.001% 및 N: 0.0013%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하여 인장강도가 모두 1,330~1,360 MPa, 단면 수축률이 33~40%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 2와 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 2]
Figure pct00002
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 5,500 MPa, 직경이 45 ㎛, 파단율이 약 1.5 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 3:
실시예 3은 직경이 Φ5.5mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.03%, Si: 0.20%, Mn: 0.55%, Cr: 0.22%, V: 0.06%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.002%, Ti: 0.0006%, S: 0.002%, P: 0.006%, O: 0.0006% 및 N: 0.0008%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하여 인장강도가 모두 1,320~1,350 MPa, 단면 수축률이 33~39%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 3과 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 3]
Figure pct00003
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 5,500 MPa, 직경이 45 ㎛, 파단율이 약 1.6 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 4:
실시예 4는 직경이 Φ4.5mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.05%, Si: 0.16%, Mn: 0.55%, Cr: 0.01%, B: 0.0005%, V: 0.04%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.002%, Ti: 0.0003%, S: 0.001%, P: 0.003%, O: 0.0003% 및 N: 0.0009%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하여 인장강도가 모두 1,320~1,360 MPa, 단면 수축률이 32~38%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 4와 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 4]
Figure pct00004
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 5,500 MPa, 직경이 40 ㎛, 파단율이 약 1.8 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 5:
실시예 5는 직경이 Φ5.5mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.05%, Si: 0.22%, Mn: 0.45%, Cr: 0.19%, B: 0.001%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0002%, S: 0.003%, P: 0.004%, O: 0.0005% 및 N: 0.001%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하여 인장강도가 모두 1,340~1,380 MPa, 단면 수축률이 30~38%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 5와 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 5]
Figure pct00005
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 6,100 MPa, 직경이 40 ㎛, 파단율이 약 1.9 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 6:
실시예 6은 직경이 Φ5.0mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.08%, Si: 0.25%, Mn: 0.32%, Cr: 0.18%, V: 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0005%, S: 0.001%, P: 0.003%, O: 0.0004% 및 N: 0.0006%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하여 인장강도가 모두 1,350~1,400 MPa, 단면 수축률이 30~38%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 6과 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 6]
Figure pct00006
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 6,400 MPa, 직경이 45 ㎛, 파단율이 약 1.9 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 7:
실시예 7은 직경이 Φ5.5mm인 선재를 제공하며, 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.10%, Si: 0.16%, Mn: 0.30%, Cr: 0.15%, V: 0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0002%, S: 0.002%, P: 0.003%, O: 0.0002% 및 N: 0.0009%를 포함한다.
본 실시예에 따른 선재에 대한 조직 특성 검출은 하기와 같이 수행되었다.
첫째, 각 선재 코일에서 12개의 샘플을 채취하여 인장강도가 모두 1,340~1,390 MPa, 단면 수축률이 32~38%로 측정되었다.
둘째, 각 선재 코일에서 종단면 샘플 6개와 횡단면 샘플 6개를 포함한 12개의 샘플을 채취하고, 표 7과 같이 연삭 및 연마 후 각 샘플별 최대 표면 균열 깊이, 스케일 두께, 가로 개재물 최대 크기(표에서 ‘가로 개재물 크기’로 함), 세로 개재물 최대 크기(표에서 ‘세로 개재물 크기’로 함) 및 망상 탄화물 등급(표에서 ‘망상 탄화물 등급’으로 함)을 금속현미경으로 관찰 및 측정하고, 탄소의 중심 편석도를 전자 프로브로 검출하여 분석하였으며, 각 샘플의 부식 후 탈탄층의 최대 깊이와 전체 둘레에서 탈탄층의 비율을 관찰하였다(표에서 ‘탈탄층 비율’로 함).
[표 7]
Figure pct00007
상기 표에서 본 바와 같이, 본 실시예의 선재는 고순도, 균일한 조직, 높은 인장강도 및 양호한 드로잉 특성을 가지며, 딥 드로잉용 선재에 대한 시장의 높은 요구를 충족할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 본 실시예의 선재를 모재로 사용하고 기존의 다이아몬드 와이어 제조 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어 모선을 제조하고, 획득된 다이아몬드 와이어는 인장강도가 6,000 MPa, 직경이 46 ㎛, 파단율이 약 2.0 회/1,000km로 기존 기술보다 훨씬 앞선 것이었다.
실시예 8:
실시예 8은 실시예 1의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, B: 0.0005~0.0020%, V: 0.01~0.09%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 5 Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,580~1,600℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 370 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
먼저 진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 불활성가스 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 처리하였고, 그 다음 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 획득된 재용해 잉곳을 전극으로 하고 3.2 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 60 시간 동안 보온시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분이 C: 1.01%, Si: 0.30%, Mn: 0.60%, Cr: 0.40%, B: 0.0013%, V : 0.09%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0006%, S: 0.003%, P: 0.006%, O: 0.0008% 및 N: 0.0012%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1,150℃의 온도에서 길이 12m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 단조하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 1mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.6mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.2mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 1.8mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 3.6mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 6mm이며, 연삭 완료 후 빌렛의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ5.5mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,030~1,050℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 980~1020℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 105 m/s이고, 레잉헤드 온도는 890~910℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 100%, 90%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 0.9 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.25배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 1의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 25°C이고, 자연 시효 처리 시간은 12일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
실시예 9:
실시예 9는 실시예 2의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
불순물 원소 함량이 낮은 산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, B: 0.0005~0.0020%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 6Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,600~1,620℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 360 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 전극으로 하고 3.5 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 72 시간 동안 보온시키며, 그 다음 바람을 피하는 상태에서 무더기로 쌓여 자연적으로 냉각시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.03%, Si: 0.18%, Mn: 0.58%, Cr: 0.36%, B: 0.002%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0005%, S: 0.002%, P: 0.004%, O: 0.001% 및 N: 0.0013%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1,130℃의 온도에서 길이 13m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 단조하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 1.2mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.5mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.3mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 2mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 4mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 9mm이며, 연삭 완료 후 빌렛의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ5.0mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,040~1,060℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 960~1010℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 103 m/s이고, 레잉헤드 온도는 900~920℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 90%, 90%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 0.85 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.3배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 2의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장할 수 있고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 30℃이고, 자연 시효 처리 시간은 10일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
실시예 10:
실시예 10은 실시예 3의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, V: 0.01~0.09%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 5 Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,600~1,620℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 330 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 전극으로 하고 3.0 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 72 시간 동안 보온시키며, 그 다음 바람을 피하는 상태에서 무더기로 쌓여 자연적으로 냉각시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.03%, Si: 0.20%, Mn: 0.55%, Cr: 0.22%, V: 0.06%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.002%, Ti: 0.0006%, S: 0.002%, P: 0.006%, O: 0.0006% 및 N: 0.0008%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1,130℃의 온도에서 길이 15m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 연속 압연하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 1.1mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.7mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.2mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 2mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 4mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 6mm이며, 연삭 완료 후 빌렛의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ5.5mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,040~1,060℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 1,000~1,020℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 108 m/s이고, 레잉헤드 온도는 890~910℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 95%, 95%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 1.0 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.3배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 3의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 10℃이고, 자연 시효 처리 시간은 21일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
실시예 11:
실시예 11은 실시예 4의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, B: 0.0005~0.0020%, V: 0.01~0.09%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 6Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,600~1,620℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 350 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 전극으로 하고 3.3 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 72 시간 동안 보온시키며, 그 다음 바람을 피하는 상태에서 무더기로 쌓여 자연적으로 냉각시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.05%, Si: 0.16%, Mn: 0.55%, Cr: 0.01%, B: 0.0005%, V: 0.04%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.002%, Ti: 0.0003%, S: 0.001%, P: 0.003%, O: 0.0003% 및 N: 0.0009%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1,130℃의 온도에서 길이 14m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌릿으로 단조하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌릿의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌릿의 표면 연삭 깊이는 약 1.2mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌릿의 표면 연삭 깊이는 약 0.5mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌릿의 표면 연삭 깊이는 약 0.2mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 1.9mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 3.8mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 8mm이며, 연삭 완료 후 빌릿의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ4.5mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,050~1,060℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 980~1,010℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 110 m/s이고, 레잉헤드 온도는 900~920℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 85%, 80%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 0.93 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.25배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 4의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 32℃이고, 자연 시효 처리 시간은 11일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
실시예 12:
실시예 12는 실시예 5의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, B: 0.0005~0.0020%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 8Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,580~1,600℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 320 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
먼저 진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 불활성가스 분위기에서 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 처리하였고, 그 다음 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 획득된 재용해 잉곳을 전극으로 하고 3.3 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 72 시간 동안 보온시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.05%, Si: 0.22%, Mn: 0.45%, Cr: 0.19%, B: 0.001%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0002%, S: 0.003%, P: 0.004%, O: 0.0005% 및 N: 0.001%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1140℃의 온도에서 길이 10m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 단조하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 1.4mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.5mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.1mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 2.0mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 4.0mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 8mm이며, 연삭 완료 후 빌렛의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ5.5mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,040~1,060℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 980~1020℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 110 m/s이고, 레잉헤드 온도는 890~910℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 100%, 100%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 1.0 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.28배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 5의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 28℃이고, 자연 시효 처리 시간은 11일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
실시예 13:
실시예 13은 실시예 6의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
Al, Ti, Cu 및 Ni 등 불순물 원소 함량이 낮은 산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, V: 0.01~0.09%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 8Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,600~1,610℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 350 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 전극으로 하고 3.4 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 72 시간 동안 보온시키며, 그 다음 바람을 피하는 상태에서 무더기로 쌓여 자연적으로 냉각시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.08%, Si: 0.25%, Mn: 0.32%, Cr: 0.18%, V: 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0005%, S: 0.001%, P: 0.003%, O: 0.0004% 및 N: 0.0006%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1130℃의 온도에서 길이 14m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 연속 압연하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 1.1mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.7mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.2mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 2mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 4mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 6mm이며, 연삭 완료 후 빌렛의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ5.0mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,040~1,060℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 1,000~1,020℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 110 m/s이고, 레잉헤드 온도는 890~910℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 95%, 95%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 1.0 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.2배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
(6) 열처리 공정
Stelmor로 냉각된 선재를 등온상변태 기간의 온도 540~560℃, 시간 70s의 조건으로 오프라인 염욕 열처리(납욕 열처리로 대체 가능)를 수행하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 6의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 5℃이고, 자연 시효 처리 시간은 23일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
실시예 14:
실시예 14는 실시예 7의 선재의 생산 방법을 제공하며, 상기 생산 방법은 구체적으로 다음의 각 공정을 포함한다.
(1) 진공용해 공정
Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 원료로 사용하고, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, V: 0.01~0.09%의 성분 설계에 따라 합금 원소를 용강에 첨가하여 진공용해로의 노내 압력이 6Pa로 유지하면서 용강을 제련하였다.
제련된 용강을 1,590~1,600℃의 온도까지 가열할 때 불활성가스 분위기에서 보호하여 330 kg/min의 주조속도로 잉곳으로 주조하였다.
(2) 잉곳 재용해 공정
진공용해 공정에서 획득된 잉곳을 전극으로 하고 3.5 kg/min의 재용해 속도로 속소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 처리하여 재용해 잉곳을 획득하였으며, 그 후 획득된 재용해 잉곳을 72 시간 동안 보온시키며, 그 다음 바람을 피하는 상태에서 무더기로 쌓여 자연적으로 냉각시켰다.
측정된 결과, 획득된 재용해 잉곳은 질량%를 기준으로 그 화학적 성분은 C: 1.10%, Si: 0.16%, Mn: 0.30%, Cr: 0.15%, V: 0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al: 0.001%, Ti: 0.0002%, S: 0.002%, P: 0.003%, O: 0.0002% 및 N: 0.0009%를 포함한다.
(3) 빌렛 제조 공정 및 연삭 공정
잉곳 재용해 공정에서 획득된 재용해 잉곳을 1,150℃의 온도에서 길이 10m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 단조하였고, 그 다음 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 16메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 1.1mm이고, 24메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.7mm이고, 30메쉬 연삭 휠에 의한 빌렛의 표면 연삭 깊이는 약 0.2mm이며, 한 면의 총 연삭 깊이는 약 2mm(대향하는 양면의 총 연삭 깊이는 약 4.0mm임)이고, 모서리의 연삭 폭은 8mm이며, 연삭 완료 후 빌렛의 표면은 매끄럽고 버가 없었다.
(4) 선재 고속 압연 공정
연삭된 빌렛을 선재 고속 압연 라인에 운반하고 직경 Φ5.5mm의 선재로 압연하며, 압연 전 가열 시 균열온도를 조절하여 개시 압연 온도가 1,030~1,050℃로 되도록 하고, 압연 도중 수냉 등의 온도 조절 수단을 통하여 마무리 압연온도가 950~990℃로 되도록 함으로써 기본적으로 빌렛을 재결정 영역에 유지하면서 압연시키도록 확보하였다.
마무리 압연 속율은 108 m/s이고, 레잉헤드 온도는 890~910℃이다.
(5) 냉각 공정
Stelmor 냉각 라인의 보온 커버를 완전히 개방하고, 송풍량이 차례로 100%, 100%, 99%, 95%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시키는 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시켰다.
제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 1.0 m/s이고, 제1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00이고, 나머지 팬에 대응하는 롤러 테이블의 주행 속도의 비율이 0.8:1.00~1.05:1.00이였다. 또한, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.18배로 되도록 조절하고 랩핑 지점과 비랩핑 지점의 냉각 속도 균형을 확보하였다.
(6) 열처리 공정
Stelmor로 냉각된 선재를 등온상변태 기간의 온도 520~540℃, 시간 80s의 조건으로 오프라인 염욕 열처리를 수행하였다.
본 실시예에 기재된 상기 생산 방법을 채용함으로써 실시예 7의 선재를 획득할 수 있었다.
획득된 선재는 코일로 집적된 선재를 포장 라인을 이용하여 포장하고, 포장 라인과 선재 간을 린넨으로 이격되도록 분리하여 전체적 포장 방법에 의해 포장하였으며, 고속 와이어 압연 시 실온은 25℃이고, 자연 시효 처리 시간은 13일이며, 이후 강선의 드로잉을 위해 사용처에 보내였고, 그 중 운송 및 하역 과정에서 돌기를 갖는 고무 패드를 이용하여 선재의 긁힘을 피하였다.
정리하면, 기존 기술과 비교하면 본 발명은 다음과 같은 유리한 효과가 있는데, 화학적 성분의 설계 및 생산 방법의 기술 개선을 통해 불순물의 크기와 유형을 엄격하게 제어하여 높은 순도와 균일한 조직을 확보하고 선재의 인장강도와 드로잉 특성을 향상시키며, 선재는 초미세, 저파단율 및 고강도 다이아몬드 와이어 모선의 제조에 적용할 수 있고, 드로잉에 의해 직경이 40~46 ㎛이고 파단율이 ≤2 회/1,000 km이고 인장 강도가 ≥5,000 MPa의 다이아몬드 와이어를 제조할 수 있으며, 실리콘 웨이퍼 절단용 다이아몬드 와이어의 제조에 적합하고 드로잉 특성이 우수하고 파단율이 낮고 강도가 높은 강선에 대한 시장의 요구를 훨씬 충족하고 국내외 5,000 MPa 이상의 다이아몬드 와이어용 선재의 신기술로 자리를 잡고 있다.

Claims (20)

  1. 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법에 있어서, 상기 선재의 화학적 성분은 질량%를 기준으로, C: 1.01~1.10%, Si: 0.15~0.40%, Mn: 0.30~0.60%, Cr: 0.01~0.40%, 및 B: 0.0005~0.0020%와 V: 0.01~0.09% 중 1종 또는 2종, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 Al≤0.003%, Ti≤0.0008%, S≤0.005%, P≤0.008%, O≤0.0010% 및 N≤0.0020%를 포함하며, 상기 생산 방법은,
    진공용해로를 이용하여 노내 압력 10Pa 이하의 분위기에서 용강을 제련하고 잉곳으로 주조하는 진공용해 공정;
    보호 분위기에서 수행되는 일렉트로 슬래그 재용해 및 재용해 속도 3.0~3.5 kg/min의 소모전극식 진공 아크 재용해 중 1종 또는 2종에 의해 잉곳을 처리하여 재용해 잉곳을 획득하는 잉곳 재용해 공정;
    재용해 잉곳을 빌렛으로 조압연하거나 단조하고, 획득된 빌렛을 연삭하는 빌렛 제조 및 연삭 공정;
    개시 압연 온도 1,030~1,060℃, 마무리 압연 온도 950~1,020℃에서 빌렛을 선재로 압연하는 선재 고속 압연 공정; 및
    송풍량이 80%~100%가 되도록 제1~4 팬을 온시키고 나머지 팬을 오프시킨 상태로, Stelmor 냉각라인에서 온도를 제어하면서 선재를 냉각시키는 냉각 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    진공용해 공정에서, 노내 압력이 5 Pa 이하인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    진공용해 공정에서, Al≤0.001%, Ti≤0.0005%, Cu≤0.001% 및 Ni≤0.001%의 산업용 순철을 원료로 사용하고 성분 설계에 따라 합금 원소를 첨가하며 진공용해로를 이용하여 용강을 제련하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    진공용해 공정에서, 주조 온도가 1,580~1,620℃인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    잉곳 재용해 공정에서, 소모전극식 진공 아크 재용해에 의해 재용해 잉곳을 획득한 후, 획득된 재용해 잉곳을 48시간 이상 보온시키는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    빌렛 제조 공정에서, 재용해 잉곳을 길이 9~16m, 폭 145mm×145mm의 사각 빌렛으로 조압연하거나 단조하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    빌렛 제조 공정에서, 재용해 잉곳을 1,130~1,160℃의 온도에서 빌렛으로 조압연하거나 단조하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    연삭 공정에서, 빌렛 표면에 대한 총 연삭 깊이가 ≥1.5mm인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    연삭 공정에서, 16메쉬, 24메쉬 및 30메쉬 연삭 휠을 차례로 이용하여 빌렛의 표면을 연삭 처리를 수행하며, 각 회별 연삭 깊이가 각각 ≥0.9mm, ≥0.5mm, ≥0.1mm이고, 모서리 연삭 폭이 ≥5mm인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    선재 고속 압연 공정에서, 빌렛을 직경 Φ4.5~5.5mm의 선재로 압연하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    선재 고속 압연 공정에서, 마무리 압연 속율이 100~110 m/s인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    선재 고속 압연 공정에서, 레잉헤드 온도가 890~920℃인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    냉각 공정에서, 제1 팬의 전방에, 롤러 테이블 입구 구간의 주행 속도가 0.9~1.0 m/s인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    냉각 공정에서, 보온 커버가 완전히 개방되고, 그리고 제 1~4 팬에 대응하는 롤러 테이블들의 주행 속도의 비율이 1.10:1.05:1.02:1.00인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  15. 제1 항에 있어서,
    냉각 공정에서, Optiflex를 이용하여 랩핑 지점의 풍속이 비랩핑 지점의 풍속보다 1.1~1.4배로 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  16. 제1 항에 있어서,
    Stelmor로 냉각된 선재를 등온상변태 기간의 온도 520~560℃, 시간 20~80s의 조건으로 염욕 열처리 또는 납욕 열처리를 수행하는 열처리 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재의 생산 방법.
  17. 제1 항에 따른 생산 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재.
  18. 제17 항에 있어서,
    인장강도가 ≥1,320 MPa이고 단면 수축률이 ≥30%인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재.
  19. 제17 항에 있어서,
    개재물 최대 크기가 ≤4 ㎛이고, 망상 탄화물이 ≤1.0급이고, 망상 탄화물의 검출 비율이 ≤30%이고, 탄소의 중심 편석도가 ≤1.03인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재.
  20. 제17 항에 있어서,
    표면 균열 깊이가 ≤30 ㎛이고, 탈탄층 깊이가 ≤40 ㎛이고, 전체 둘레에서 탈탄층의 비율이 ≤15%이고, 표면 스케일 두께가 7~15 ㎛인 것을 특징으로 하는, 5,000 MPa급 다이아몬드 와이어용 선재.
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