KR20240061230A - Method of fabricating steel for spring - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중량%로, C:0.51 ~ 0.59%, Si: 1.2 ~ 1.6%, Mn: 0.6 ~ 0.8%, P: 0 초과 200ppm 이하, S: 0 초과 200ppm 이하, Cr: 0.6 ~ 0.8% 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 제공하는 단계; 상기 빌렛을 재가열온도: 1030 ~ 1070℃인 조건으로 가열하고 선재로 압연하는 단계; 및 상기 압연된 선재를 레잉헤드 공정온도: 980 ~ 1020℃, 제1 스텔모어 구간온도: 880 ~ 920℃, 제2 스텔모어 구간온도: 680 ~ 720℃인 조건으로 냉각 및 권취하는 단계;를 포함하는, 스프링용 강재의 제조방법을 제공한다.In the present invention, in weight percent, C: 0.51 to 0.59%, Si: 1.2 to 1.6%, Mn: 0.6 to 0.8%, P: more than 0 but not more than 200 ppm, S: more than 0 but not more than 200 ppm, Cr: 0.6 to 0.8% and the remaining providing a billet containing iron (Fe) and other unavoidable impurities; Heating the billet at a reheating temperature of 1030 to 1070°C and rolling it into a wire rod; And cooling and winding the rolled wire rod under the conditions of laying head process temperature: 980 to 1020°C, first Stellmore section temperature: 880 to 920°C, and second Stellmore section temperature: 680 to 720°C. Provides a method of manufacturing spring steel.
Description
본 발명은 강재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스프링용 강재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing steel materials, and more specifically, to a method of manufacturing steel materials for springs.
자동차의 차축과 차체 사이에 설치되어 자동차 바퀴에 가해진 충격을 흡수하는 장치인 현가 스프링은 피로 강도가 높아야 함은 물론이고 외부 환경에 노출된 상태에서 사용되므로 내식성도 우수해야 한다. 이를 위하여 합금 성분을 조정하는 것과 더불어 제조 방법 개선을 통하여 선재 내부의 조직을 최적화하는 연구가 이루어 지고 있다. Suspension springs, which are devices installed between a car's axle and the body of the car to absorb shock applied to the car's wheels, must not only have high fatigue strength, but also have excellent corrosion resistance since they are used while exposed to the external environment. To this end, research is being conducted to optimize the structure inside the wire rod by adjusting the alloy components and improving the manufacturing method.
강편(Billet)을 가열하여 열간 압연한 선재는 통상적으로 산화성 분위기 하에서 공정이 이루어 지기 때문에 표면에는 압연 스케일이라고 불리는 Fe 산화물층이 생성된다. 스케일이 부착된 그대로의 압연 선재를 이용하여 스프링을 제조하면, 표면 결함 등이 발생하여 품질의 저하를 초래하기 때문에 인발 처리를 하기 전에, 스케일을 제거하기 위한 산세 처리가 행하여 진다.Since hot-rolled wire rods are usually processed under an oxidizing atmosphere, an Fe oxide layer called rolling scale is created on the surface. If a spring is manufactured using rolled wire with scale attached, surface defects, etc. may occur, resulting in a decrease in quality. Therefore, before drawing treatment, pickling treatment is performed to remove scale.
그러나 친환경 문제와 더불어 제조 비용을 저감하기 위하여 산세 처리를 최소화 하기 위한 노력이 이루어 지고 있고, 이를 위하여 설계 과정에서 Cu, Ni, Cr 등의 합금을 첨가하여 스케일 발생량을 최소화 하고 있으나, 이는 비용적인 측면과 더불어 기계적 성질에도 영향을 주기 때문에 그 사용량에 있어서 제한적이다. However, in addition to eco-friendly issues, efforts are being made to minimize pickling treatment to reduce manufacturing costs. To this end, alloys such as Cu, Ni, Cr, etc. are added during the design process to minimize the amount of scale generation. However, this is due to the cost aspect. In addition, because it affects mechanical properties, its usage is limited.
본 발명은 현가 스프링용 강재의 제조에 있어서 압연 및 후속 과정에서 냉각 속도의 조절을 통하여 기존 강재 대비하여 산세 시간을 단축할 수 있고 스케일 미박리에 의한 품질 문제를 개선할 수 있는 스프링용 강재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to manufacture spring steel materials that can shorten the pickling time compared to existing steels and improve quality problems due to non-exfoliation of scale by controlling the cooling rate during rolling and subsequent processes in the production of steel materials for suspension springs. The purpose is to provide a method.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스프링용 강재의 제조방법이 제공된다. 상기 스프링용 강재의 제조방법은 중량%로, C: 0.51 ~ 0.59%, Si: 1.2 ~ 1.6%, Mn: 0.6 ~ 0.8%, P: 0 초과 200ppm 이하, S: 0 초과 200ppm 이하, Cr: 0.6 ~ 0.8% 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 제공하는 단계; 상기 빌렛을 재가열온도: 1030 ~ 1070℃인 조건으로 가열하고 선재로 압연하는 단계; 및 상기 압연된 선재를 레잉헤드 공정온도: 980 ~ 1020℃, 제1 스텔모어 구간온도: 880 ~ 920℃, 제2 스텔모어 구간온도: 680 ~ 720℃인 조건으로 냉각 및 권취하는 단계;를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing spring steel is provided. The manufacturing method of the spring steel is as follows: C: 0.51 to 0.59%, Si: 1.2 to 1.6%, Mn: 0.6 to 0.8%, P: 0 to 200 ppm or less, S: 0 to 200 ppm or less, Cr: 0.6. providing a billet containing ~0.8% and the balance containing iron (Fe) and other unavoidable impurities; Heating the billet at a reheating temperature of 1030 to 1070°C and rolling it into a wire rod; And cooling and winding the rolled wire rod under the conditions of laying head process temperature: 980 to 1020°C, first Stellmore section temperature: 880 to 920°C, and second Stellmore section temperature: 680 to 720°C. do.
상기 스프링용 강재의 제조방법에서, 상기 레잉헤드 공정온도와 상기 제1 스텔모어 구간온도 사이에서 1.5 ~ 2 ℃/s인 제1 냉각속도로 냉각하는 단계; 상기 제1 스텔모어 구간온도와 상기 제2 스텔모어 구간온도 사이에서 4 ~ 8 ℃/s인 제2 냉각속도로 냉각하는 단계; 상기 제2 스텔모어 구간온도 이후 권취되기 전까지 상기 제2 냉각속도보다 느린 제3 냉각속도로 서냉하는 단계;를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the spring steel, cooling at a first cooling rate of 1.5 to 2° C./s between the laying head process temperature and the first Stellmore section temperature; Cooling at a second cooling rate of 4 to 8 °C/s between the first Stellmore section temperature and the second Stellmore section temperature; It may include the step of slow cooling at a third cooling rate slower than the second cooling rate after the second Stellmore section temperature before winding.
상기 스프링용 강재의 제조방법에서, 상기 제1 냉각속도로 냉각하는 단계 동안 상기 선재의 스케일 중 Wustite 비율이 30% 이상일 수 있다.In the method of manufacturing the spring steel material, the wustite ratio of the scale of the wire rod may be 30% or more during the cooling step at the first cooling rate.
상기 스프링용 강재의 제조방법에서, 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역에서 Magnetite 비율이 30% 미만일 수 있다.In the method of manufacturing the spring steel material, the magnetite ratio may be less than 30% in the area within 30% of the entire thickness of the scale that is in contact with the base material.
상기 스프링용 강재의 제조방법에서, 상기 제2 냉각속도로 냉각하는 단계동안 상기 선재의 페라이트 탈탄이 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a steel material for a spring, ferrite decarburization of the wire rod does not occur during the cooling step at the second cooling rate.
상기 스프링용 강재의 제조방법에서, 상기 제3 냉각속도로 서냉하는 단계동안 상기 선재의 미세조직 내 마르텐사이트와 베이나이트가 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing the spring steel, martensite and bainite are not formed in the microstructure of the wire during the slow cooling step at the third cooling rate.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현가스프링용 강재의 제조에 있어서 압연 및 후속 과정에서 냉각 속도의 조절을 통하여 기존 강재 대비하여 산세 시간을 단축할 수 있고 스케일 미박리에 의한 품질 문제를 개선할 수 있는 스프링용 강재의 제조방법을 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention made as described above, in the production of steel for suspension springs, the pickling time can be shortened compared to existing steel by controlling the cooling rate in the rolling and subsequent processes, and the quality due to non-exfoliation of scale is possible. A manufacturing method of spring steel that can improve the problem can be implemented.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법의 일부로서 블룸을 형성하는 단계들을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법의 일부로서 블룸에서 빌렛을 제조한 후 선재를 형성하는 단계들을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서 재가열 공정에서 권취 공정까지의 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 4는 도 3의 일부로서 레잉헤드 및 스텔모어 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 5는 스프링용 강재에서 나타나는 스케일의 상분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 스프링용 강재의 제조방법에서 산화온도에 따른 스케일 성장 두께를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 스프링용 강재의 제조방법에서 가열 후 공냉 구간의 온도에 따른 스케일 상분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서 공정별 온도 및 냉각프로파일을 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the steps of forming a bloom as part of a method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically illustrating the steps of forming a wire rod after manufacturing a billet in bloom as part of a method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically illustrating the configuration from the reheating process to the winding process in the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the laying head and stelmore as part of FIG. 3.
Figure 5 is a diagram showing the results of phase analysis of scale appearing in spring steel.
Figure 6 is a graph showing scale growth thickness according to oxidation temperature in the method of manufacturing spring steel of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing the results of scale phase analysis according to the temperature of the air cooling section after heating in the method of manufacturing spring steel of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the temperature and cooling profile for each process in the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Additionally, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will now be described with reference to drawings that schematically show ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, for example, depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the area shown in this specification, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법의 일부로서 블룸을 형성하는 단계들을 개요적으로 도해하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법의 일부로서 블룸에서 빌렛을 제조한 후 선재를 형성하는 단계들을 개요적으로 도해하는 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically illustrating the steps of forming a bloom as part of a method for manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the manufacturing of spring steel according to an embodiment of the present invention. This is a diagram schematically illustrating the steps of forming a wire rod after manufacturing a billet in bloom as part of the method.
도 1을 참조하면, 빌렛을 제공하는 단계를 구현하기 위하여 제강 및 연주 단계를 먼저 수행할 수 있다. 예를 들어, 용선 및 스크랩을 전기로에 투입하는 단계; 래들을 이용하여 정련하는 단계; 용강을 미세 조정하는 단계; RH 방식을 이용하여 탈가스 공정을 수행하는 단계; 연속 주조 공정을 수행하는 단계를 순차적으로 수행하여 블룸을 제공할 수 있다. 상기 블룸은, 예를 들어, 390mm X 530mm의 크기를 가질 수 있다. Referring to Figure 1, in order to implement the step of providing a billet, the steel making and casting steps may be performed first. For example, putting molten iron and scrap into an electric furnace; Refining using a ladle; Fine-tuning the molten steel; Performing a degassing process using the RH method; The steps of performing a continuous casting process can be performed sequentially to provide bloom. The bloom may have a size of, for example, 390 mm x 530 mm.
도 2를 참조하면, 블룸을 가열로를 이용하여 가열하는 단계, 조압연 및 사상압연 공정을 수행하는 단계를 수행하여 빌렛 또는 대형봉강을 구현할 수 있다. 블룸에서 빌렛을 제조하는 압연 공정은 대형 압연 공정으로 이해할 수 있다. 빌렛은, 예를 들어, 150mm X 150mm 또는 180mm X 180mm의 크기를 가질 수 있다. 대형봉강은, 예를 들어, 직경이 80mm ~ 320mm일 수 있다. 조압연과 사상압연 사이에 열을 이용한 스카핑 작업을 수행할 수도 있다. Referring to FIG. 2, a billet or large steel bar can be produced by performing the steps of heating the bloom using a heating furnace and performing rough rolling and finishing rolling processes. The rolling process for manufacturing billets in Bloom can be understood as a large-scale rolling process. The billet may have a size of, for example, 150 mm x 150 mm or 180 mm x 180 mm. Large bar steel may, for example, have a diameter of 80 mm to 320 mm. Scarfing using heat can also be performed between rough rolling and finishing rolling.
상기 빌렛의 표면 작업(빌렛정정)을 수행한 후에 가열로에 빌렛을 투입하여 재가열 공정으로 수행하고, 계속하여, 재가열된 빌렛을 조압연, 중간압연 및 사상압연할 수 있다. 재가열된 빌렛에 적용하는 상기 압연 공정은 소형 압연 공정으로 이해할 수 있다.After performing the surface work (billet correction) of the billet, the billet is put into a heating furnace to perform a reheating process, and the reheated billet can then be subjected to rough rolling, intermediate rolling, and finishing rolling. The rolling process applied to the reheated billet can be understood as a small rolling process.
본 발명의 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서는 빌렛을 사상압연한 후에 정밀압연기(RSM)를 이용하여 정밀압연하는 단계를 수행한다. 정밀압연기(RSM)는 최종압연기로 이해될 수 있다. 정밀압연된 선재는 레잉헤드(laying head)에 의해 권취되어 롤러 컨베이어에 링 형태로 연속적으로 적치 이송된 후 집적기에서 선재코일로 집적된다. 이 때 이송되는 선재코일은 롤러 컨베이어의 하부에 설치된 송풍 설비에 의해 냉각된다. 상기 송풍 설비로부터 발생된 송풍공기는 덕트를 통하여 롤러 컨베이어의 하부에 배치되는 슬롯 형태의 송풍개구를 통해 분사되며, 상기 분사된 냉각 공기에 의해 롤러 컨베이어에 링 형태로 연속적으로 적치 이송되는 선재코일이 냉각된다. 상술한 송풍 설비를 이용한 송풍 방식의 냉각방법을 스텔모어(Stelmor) 방식이라 한다. In the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention, a billet is subjected to finishing rolling and then precision rolling is performed using a precision rolling mill (RSM). A precision rolling mill (RSM) can be understood as a final rolling mill. The precision-rolled wire rod is wound by a laying head, continuously stacked and transported in a ring shape on a roller conveyor, and then accumulated into a wire rod coil in an accumulator. At this time, the wire coil being transported is cooled by the blowing equipment installed at the bottom of the roller conveyor. The blowing air generated from the blowing equipment is sprayed through a slot-shaped blowing opening disposed at the bottom of the roller conveyor through a duct, and a wire coil is continuously stacked and transported in a ring shape on the roller conveyor by the sprayed cooling air. It cools down. The blowing cooling method using the above-described blowing equipment is called the Stelmor method.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서 소형 압연 공정을 포함하는 구성으로서 재가열 공정에서 권취 공정까지의 구성을 개요적으로 도해하는 도면이고, 도 4는 도 3의 일부로서 레잉헤드 및 스텔모어 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.Figure 3 is a diagram schematically illustrating the structure from the reheating process to the winding process as a configuration including a small rolling process in the manufacturing method of spring steel according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a portion of Figure 3 This is a drawing schematically illustrating the configuration of the laying head and stelmore.
도 3 및 도 4를 참조하면, 가열로(31)에서 빌렛(billet)을 1030 ~ 1070℃로 가열한 후, 조압연(32), 중간조압연(33), 중간사상압연(34), 사상압연(FM)(35) 및 최종 압연(RSM)(36)을 거친 열간 원형 선재를 레잉헤드(laying head)(110)에 의해 권취한다. 권치된 열간 원형 선재(12)는 롤러 컨베이어(120)에 링 형태로 연속적으로 적치 이송된 후 집적기(140)에서 선재코일로 집적된다. 이때 이송되는 선재(12)는 롤러 컨베이어(120)의 하부에 설치된 송풍 설비, 즉 송풍기(132)로부터 발생된 송풍공기에 의하여 냉각된다. 송풍기(132)로부터 발생된 송풍공기는 덕트(134)를 통하여 롤러 컨베이어(120)의 하부에 배치되는 슬롯 형태의 송풍개구(136)를 통해 분사된다. 앞에서 설명한 송풍 설비를 이용한 송풍 방식의 냉각방법을 스텔모어(Stelmor)방식으로 명명한다. Referring to Figures 3 and 4, after heating the billet to 1030-1070°C in the heating furnace 31, rough rolling (32), intermediate rough rolling (33), intermediate fine rolling (34), and finishing are performed. The hot circular wire rod that has undergone rolling (FM) 35 and final rolling (RSM) 36 is wound by a laying head (110). The rolled hot circular wire 12 is continuously stacked and transported in a ring shape on the roller conveyor 120 and then integrated into a wire coil in the accumulator 140. At this time, the wire 12 being transported is cooled by blowing air generated from the blower 132, which is a blowing facility installed at the lower part of the roller conveyor 120. The blowing air generated from the blower 132 is sprayed through the slot-shaped blowing opening 136 disposed at the lower part of the roller conveyor 120 through the duct 134. The blowing cooling method using the blowing equipment described above is called the Stelmor method.
본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서 빌렛의 조성은 중량%로, C:0.51 ~ 0.59%, Si: 1.2 ~ 1.6%, Mn: 0.6 ~ 0.8%, P: 0 초과 200ppm 이하, S: 0 초과 200ppm 이하, Cr: 0.6 ~ 0.8% 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. In the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention, the composition of the billet is expressed in weight%, C: 0.51 to 0.59%, Si: 1.2 to 1.6%, Mn: 0.6 to 0.8%, P: greater than 0 and less than 200 ppm. , S: greater than 0 and less than 200 ppm, Cr: 0.6 to 0.8%, and the remainder may contain iron (Fe) and other unavoidable impurities.
탄소(C) : 0.51 ~ 0.59%Carbon (C): 0.51 ~ 0.59%
탄소(C)는 강의 강도를 증가시키는데 가장 효과적이며 중요한 원소이다. 오스테나이트에 고용되어 마르텐사이트 조직을 형성시킨다. 탄소량 증가에 따라 경도를 향상시키는 반면, 인성을 저하시킨다. 철(Fe), 크롬(Cr), 바나듐(V) 등의 원소와 결합하여 탄화물을 형성하여 강도와 경도를 향상시키는 역할을 한다.Carbon (C) is the most effective and important element in increasing the strength of steel. It is incorporated into austenite to form a martensite structure. As the amount of carbon increases, hardness improves, but toughness decreases. It plays a role in improving strength and hardness by combining with elements such as iron (Fe), chromium (Cr), and vanadium (V) to form carbides.
0.51% 미만 첨가 시에는 인장강도 및 피로강도가 저하된다. 반면, 0.59% 초과 첨가 시에는 인성을 저하시키고 담금질(Quenching)하기 전 경도 상승에 따라 가공성이 저하된다. 따라서 탄소(C)의 함량을 0.51 ~ 0.59% 범위로 제한하였다.When less than 0.51% is added, tensile strength and fatigue strength decrease. On the other hand, when more than 0.59% is added, toughness decreases and workability decreases as hardness increases before quenching. Therefore, the carbon (C) content was limited to the range of 0.51 to 0.59%.
실리콘(Si) : 1.2 ~ 1.6%Silicon (Si): 1.2 ~ 1.6%
실리콘(Si)은 강의 경도 및 강도를 향상시키며 펄라이트 상을 강화시키지만, 신율과 충격치를 저하시키는 원소이다. 산소와 친화적인 특징을 갖는다.Silicon (Si) is an element that improves the hardness and strength of steel and strengthens the pearlite phase, but reduces elongation and impact value. It has oxygen-friendly properties.
1.2% 미만 첨가 시에는 인장강도 및 피로강도가 저하된다. 반면, 1.6% 초과 첨가 시에는 탈탄 발생에 따른 피로강도를 저하시키고 담금질(Quenching)하기 전 경도 상승에 따라 가공성이 저하된다. 따라서 실리콘(Si)의 함량을 1.2 ~ 1.6% 범위로 제한하였다.When less than 1.2% is added, tensile strength and fatigue strength decrease. On the other hand, when more than 1.6% is added, fatigue strength decreases due to decarburization and machinability decreases as hardness increases before quenching. Therefore, the content of silicon (Si) was limited to the range of 1.2 to 1.6%.
망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8%Manganese (Mn): 0.6 ~ 0.8%
망간(Mn)은 담금질(Quenching)시 강의 경화능 및 강도를 향상시키지만 다량 함유될 경우 담금질균열, 열변형 및 인성저하를 유발시키게 되는 원소이다. 황(S)과의 반응으로 MnS 개재물을 형성한다.Manganese (Mn) is an element that improves the hardenability and strength of steel during quenching, but when contained in large amounts, causes quenching cracks, thermal deformation, and a decrease in toughness. It reacts with sulfur (S) to form MnS inclusions.
0.6% 미만 첨가 시에는 강의 소입성 개선이 미미해진다. 반면, 0.8% 초과 첨가 시에는 가공성 및 인성이 저하되고 MnS의 과다 생성에 따른 석출로 피로수명이 악화된다. 따라서 망간(Mn)의 함량을 0.6 ~ 0.8% 범위로 제한하였다.When less than 0.6% is added, the improvement in hardenability of steel becomes minimal. On the other hand, when more than 0.8% is added, processability and toughness deteriorate, and fatigue life worsens due to precipitation due to excessive production of MnS. Therefore, the content of manganese (Mn) was limited to the range of 0.6 to 0.8%.
인(P) : 0 초과 200ppm 이하Phosphorus (P): More than 0 but less than 200ppm
인(P)은 강중에 균일하게 분포되어 있을 경우 문제가 되지 않으며 피삭성을 개선시키는 원소이다.Phosphorus (P) is not a problem when distributed uniformly in steel and is an element that improves machinability.
200ppm 초과 첨가 시에는 충격저항의 저하에 따른 노치 민감도를 증대시킨다. 또한, 템퍼링 취성을 촉진시키게 된다. 따라서 인(P)의 함량을 200ppm 이하인 범위로 제한하였다.When more than 200 ppm is added, notch sensitivity increases due to a decrease in impact resistance. In addition, tempering embrittlement is promoted. Therefore, the phosphorus (P) content was limited to 200 ppm or less.
황(S) : 0 초과 200ppm 이하Sulfur (S): Above 0 but below 200ppm
황(S)은 망간(Mn)과의 반응으로 MnS 개재물을 형성하여 강의 가공성을 향상시키는 원소이다.Sulfur (S) is an element that improves the processability of steel by reacting with manganese (Mn) to form MnS inclusions.
200ppm 초과 첨가 시에는 MnS를 균열 기점부로 하여 피로수명을 저하시키고 부식특성을 저하시킨다. 따라서 황(S)의 함량을 200ppm 이하인 범위로 제한하였다.When more than 200ppm is added, MnS becomes the starting point of cracks, reducing fatigue life and reducing corrosion characteristics. Therefore, the sulfur (S) content was limited to 200 ppm or less.
크롬(Cr) : 0.6 ~ 0.8%Chromium (Cr): 0.6 ~ 0.8%
크롬(Cr)은 오스테나이트 내에 용해되어 경화능을 개선시키고 템퍼링 시의 연화저항성을 억제하는 원소이다. 경화능 및 강도 등의 기계적물성을 보완시키기 위해 첨가한다. 고실리콘(Si)강에서 탈탄 방지효과를 갖는다.Chromium (Cr) is an element that dissolves in austenite to improve hardenability and suppress softening resistance during tempering. It is added to improve mechanical properties such as hardenability and strength. It has a decarburization prevention effect in high silicon (Si) steel.
0.60% 미만 첨가 시에는 강도 저하에 따른 강의 영구변형이 발생하는 문제가 생긴다. 반면, 0.80% 초과 첨가 시에는 경도의 상승 및 인성의 저하로 강에 균열이 발생한다. 또한, 원가가 상승하게 된다. 따라서 크롬(Cr)의 함량을 0.6 ~ 0.8% 범위로 제한하였다.When less than 0.60% is added, a problem arises in which permanent deformation of the steel occurs due to a decrease in strength. On the other hand, when more than 0.80% is added, cracks occur in the steel due to an increase in hardness and a decrease in toughness. Also, the cost increases. Therefore, the content of chromium (Cr) was limited to the range of 0.6 to 0.8%.
상술한 조성을 가지는 현가 스프링용 강재는 선재 압연을 통하여 생산된 원소재를 신선사에서 인발 및 IT 열처리(Induction heat treatment) 공정을 통하여 생산하게 되는데 이러한 신선 과정에서 발생하는 단선을 방지하기 위하여 원소재 표면의 페라이트 탈탄과 내부 저온조직의 생성에 대하여 엄격하게 제한하고 있다. Suspension spring steel with the above-mentioned composition is produced through drawing and IT heat treatment (IT heat treatment) from raw materials produced through wire rolling. In order to prevent wire breakage that occurs during this drawing process, the surface of the raw materials is There are strict restrictions on ferrite decarburization and the creation of internal low-temperature structures.
본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서는 원소재 압연 단계에서 페라이트 탈탄과 저온조직의 발생을 피하기 위하여 제어 냉각을 실시한다. 본 발명에서는 페라이트 탈탄과 저온조직이 발생하는 냉각 조건을 회피한 범위에서 냉각 속도를 조정함으로써, 스케일층 내에 산세성이 우수한 Wustite(FeO)의 생성을 최대화하고, 산세성이 떨어지는 Magnetite(Fe3O4)와 Hematite(Fe2O3)의 생성을 최소화함으로써 산세 시간을 단축하며, 스케일 미박리에 의한 품질 문제를 개선하는 것에 그 목적이 있다.In the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention, controlled cooling is performed to avoid ferrite decarburization and the occurrence of low-temperature structures in the raw material rolling step. In the present invention, by adjusting the cooling rate within a range that avoids the cooling conditions where ferrite decarburization and low-temperature structure occurs, the production of Wustite (FeO), which has excellent pickling properties, is maximized in the scale layer, and Magnetite (Fe 3 O), which has poor pickling properties, is maximized. The purpose is to shorten the pickling time by minimizing the formation of 4 ) and hematite (Fe 2 O 3 ) and to improve quality problems caused by non-exfoliation of scale.
도 5는 스프링용 강재에서 나타나는 스케일의 상분석 결과를 나타낸 도면이다.Figure 5 is a diagram showing the results of phase analysis of scale appearing in spring steel.
도 5를 참조하면, 스프링용 강재에서 나타나는 스케일은 Wustite(FeO), Magnetite(Fe3O4) 및 Hematite(Fe2O3)를 포함하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 5, it can be seen that the scale appearing in spring steel includes Wustite (FeO), Magnetite (Fe 3 O 4 ), and Hematite (Fe 2 O 3 ).
다양한 철 산화물의 생성 반응은 다음과 같다.The production reaction of various iron oxides is as follows.
(1) 2Fe + O2 = 2FeO (Wustite)(1) 2Fe + O 2 = 2FeO (Wustite)
(2) 6FeO + O2 = 2Fe3O4 (Magnetite)(2) 6FeO + O 2 = 2Fe 3 O 4 (Magnetite)
(3) 4Fe3O4 + O2 = 6Fe2O3 (Hematite)(3) 4Fe 3 O 4 + O 2 = 6Fe 2 O 3 (Hematite)
표 1은 다양한 철 산화물의 박리성 및 물성을 나타낸 것이다.Table 1 shows the peelability and physical properties of various iron oxides.
(kg/mm2)Breaking strength
(kg/ mm2 )
(HV)Hardness
(HV)
표 1을 참조하면, 스케일층 중 Wustite(FeO)은 박리성이 높으며 산세성이 우수한 반면, 스케일층 중 Magnetite(Fe3O4)와 Hematite(Fe2O3)는 박리성이 낮으며 산세성이 열위함을 확인할 수 있다. 스케일 박리성(pickling / mechanical descaling)은 Wustite(FeO)가 가장 우수하고, Hematite(Fe2O3)가 가장 열위하다. Referring to Table 1, Wustite (FeO) among the scale layers has high peelability and excellent pickling properties, while Magnetite (Fe 3 O 4 ) and Hematite (Fe 2 O 3 ) among the scale layers have low peeling properties and excellent pickling properties. This inferiority can be confirmed. In terms of pickling/mechanical descaling, Wustite (FeO) is the best, and Hematite (Fe 2 O 3 ) is the poorest.
본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서는 원소재 압연 단계에서 페라이트 탈탄과 저온조직의 발생을 피하기 위하여 제어 냉각을 실시하여 스케일층 내에 산세성이 우수한 Wustite(FeO)의 생성을 최대화하고, 산세성이 떨어지는 Magnetite(Fe3O4)와 Hematite(Fe2O3)의 생성을 최소화하고자 한다.In the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention, controlled cooling is performed to avoid ferrite decarburization and the occurrence of low-temperature structures in the raw material rolling step to maximize the generation of wustite (FeO) with excellent pickling properties in the scale layer. In addition, we aim to minimize the formation of Magnetite (Fe 3 O 4 ) and Hematite (Fe 2 O 3 ), which have poor pickling properties.
구체적으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서는 선재의 스케일 중 Wustite 비율이 30% 이상이며, 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역(계면 영역)에서 Magnetite 비율이 30% 미만인 구성을 구현하기 위하여 제어 냉각을 실시한다.Specifically, in the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention, the wustite ratio of the scale of the wire is 30% or more, and the magnetite ratio is in the area (interface area) within 30% of the entire thickness of the scale in contact with the base material. To achieve a configuration with less than 30%, controlled cooling is performed.
도 6은 본 발명의 스프링용 강재의 제조방법에서 산화온도에 따른 스케일 성장 두께를 나타낸 그래프이다. 강재의 단면적은 φ 15이다. Figure 6 is a graph showing scale growth thickness according to oxidation temperature in the method of manufacturing spring steel of the present invention. The cross-sectional area of the steel is ϕ 15.
도 6을 참조하면, 산화 분위기 하에서 온도가 상승함에 따라, 산화 스케일의 성장속도가 빨라지는 경향이 있으나 950 ~ 1050℃ 온도 구간에서는 산화 스케일의 성장속도가 다시 감소함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that as the temperature increases under an oxidizing atmosphere, the growth rate of oxidized scale tends to accelerate, but in the temperature range of 950 to 1050°C, the growth rate of oxidized scale decreases again.
도 7은 본 발명의 스프링용 강재의 제조방법에서 가열 후 공냉 구간의 온도에 따른 스케일 상분석 결과를 나타낸 도면이다.Figure 7 is a diagram showing the results of scale phase analysis according to the temperature of the air cooling section after heating in the method of manufacturing spring steel of the present invention.
도 7을 참조하면, 상술한 조성을 가지는 스프링용 강재를 900℃에서 가열한 후 공냉하는 경우 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역(계면 영역)에서 Wustite(FeO)의 상분율은 8.6%임에 반하여, 950℃에서 가열한 후 공냉하는 경우 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역(계면 영역)에서 Wustite(FeO)의 상분율은 34.3%임을 확인할 수 있다. 여기에서 상분율은 스케일을 구성하는 Wustite(FeO), Magnetite(Fe3O4) 및 Hematite(Fe2O3) 중에서 특정 조성의 철 산화물이 차지하는 상분율을 의미한다. Referring to FIG. 7, when a spring steel having the above-described composition is heated at 900°C and then air-cooled, the phase fraction of wustite (FeO) in the area (interface area) within 30% of the entire thickness of the scale that is in contact with the base material is 8.6. On the other hand, when heating at 950°C and then air cooling, it can be confirmed that the phase fraction of Wustite (FeO) in the area (interface area) within 30% of the entire thickness of the scale that is in contact with the base material is 34.3%. Here, the phase fraction refers to the phase fraction occupied by iron oxide of a specific composition among Wustite (FeO), Magnetite (Fe 3 O 4 ), and Hematite (Fe 2 O 3 ) that make up the scale.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에서 공정별 온도 및 냉각프로파일을 나타낸 도면이다.Figure 8 is a diagram showing the temperature and cooling profile for each process in the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention.
도 4와 도 8을 참조하면, 상술한 기술적 구성을 고려하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링용 강재의 제조방법은, 중량%로, C:0.51 ~ 0.59%, Si: 1.2 ~ 1.6%, Mn: 0.6 ~ 0.8%, P: 0 초과 200ppm 이하, S: 0 초과 200ppm 이하, Cr: 0.6 ~ 0.8% 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛(11)을 제공하는 단계; 상기 빌렛(11)을 가열로(31)에서 재가열온도: 1030 ~ 1070℃인 조건으로 가열하고 선재로 압연하는 단계; 및 상기 압연된 선재를 레잉헤드 공정온도(T1): 980 ~ 1020℃, 제1 스텔모어 구간온도(T2): 880 ~ 920℃, 제2 스텔모어 구간온도(T3): 680 ~ 720℃인 조건으로 냉각 및 권취하는 단계;를 포함한다.Referring to Figures 4 and 8, in consideration of the above-described technical configuration, the method of manufacturing spring steel according to an embodiment of the present invention is, in weight%, C: 0.51 to 0.59%, Si: 1.2 to 1.6%, Providing a billet (11) containing Mn: 0.6 to 0.8%, P: greater than 0 and less than or equal to 200 ppm, S: greater than 0 and less than or equal to 200 ppm, Cr: 0.6 to 0.8%, and the balance containing iron (Fe) and other unavoidable impurities; Heating the billet 11 in a heating furnace 31 at a reheating temperature of 1030 to 1070°C and rolling it into a wire rod; And the rolled wire under the conditions of laying head process temperature (T1): 980 ~ 1020℃, first Stellmore section temperature (T2): 880 ~ 920℃, and second Stellmore section temperature (T3): 680 ~ 720℃. It includes steps of cooling and winding.
나아가, 상기 스프링용 강재의 제조방법에서, 상기 레잉헤드 공정온도(T1)와 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 1.5 ~ 2 ℃/s인 제1 냉각속도로 냉각하는 단계(C1); 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 4 ~ 8 ℃/s인 제2 냉각속도로 냉각하는 단계(C2); 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 이후 집적기(140)에서 선재코일로 집적되기 전까지 상기 제2 냉각속도보다 느린 제3 냉각속도로 서냉하는 단계(C2);를 포함할 수 있다.Furthermore, in the method of manufacturing the spring steel, cooling at a first cooling rate of 1.5 to 2 °C/s between the laying head process temperature (T1) and the first Stellmore section temperature (T2) (C1) ; Cooling at a second cooling rate of 4 to 8 °C/s between the first Stellmore section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature (T3) (C2); It may include a step (C2) of slow cooling at a third cooling rate slower than the second cooling rate after the second Stelmore section temperature (T3) before being integrated into the wire coil in the integrator 140.
가열로(31)에서의 재가열온도: 1030 ~ 1070℃와 레잉헤드 공정온도(T1): 980 ~ 1020℃ 사이는 Magnetite(Fe3O4) 및/또는 Hematite(Fe2O3) 발생 구간이나 압연 공정 중 롤 압력에 의해서 기계적 디스케일링(mechanical descaling)이 발생할 수 있다. Reheating temperature in the heating furnace (31): 1030 ~ 1070℃ and laying head process temperature (T1): 980 ~ 1020℃ is the area where Magnetite (Fe 3 O 4 ) and/or Hematite (Fe 2 O 3 ) occurs or during rolling. Mechanical descaling may occur due to roll pressure during the process.
상기 레잉헤드 공정온도(T1)와 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 냉각하는 단계(C1)의 냉각속도인 제1 냉각속도는 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 냉각하는 단계(C2)의 냉각속도인 제2 냉각속도보다 상대적으로 느리다. The first cooling rate, which is the cooling rate of the cooling step (C1) between the laying head process temperature (T1) and the first Stellmore section temperature (T2), is the first Stellmore section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature (T2). It is relatively slower than the second cooling rate, which is the cooling rate in the cooling step (C2) between the Stellmore section temperature (T3).
상기 레잉헤드 공정온도(T1)에서 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 냉각되는 과정에서 Magnetite(Fe3O4) 및 Hematite(Fe2O3)에서 Wustite(FeO)로 상변태가 발생하므로 최대한 냉각속도를 느리게 하여, 예를 들어, 1.5 ~ 2 ℃/s인 제1 냉각속도를 적용하여, Wustite(FeO)의 상분율을 최대화할 수 있다. 상기 제1 냉각속도로 냉각하는 단계동안 상기 선재의 스케일 중 Wustite 비율이 30% 이상인 것을 특징으로 한다.In the process of cooling between the laying head process temperature (T1) and the first Stellmore section temperature (T2), a phase transformation occurs from Magnetite (Fe 3 O 4 ) and Hematite (Fe 2 O 3 ) to Wustite (FeO). By slowing down the cooling rate as much as possible, for example, by applying a first cooling rate of 1.5 to 2°C/s, the phase fraction of wustite (FeO) can be maximized. During the cooling step at the first cooling rate, the wustite ratio of the scale of the wire rod is 30% or more.
한편, 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 냉각하는 단계(C2)의 냉각속도인 제2 냉각속도는 상기 레잉헤드 공정온도(T1)와 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 냉각하는 단계(C1)의 냉각속도인 제1 냉각속도보다 상대적으로 빠르다.Meanwhile, the second cooling rate, which is the cooling rate of the step (C2) of cooling between the first Stellmore section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature (T3), is the laying head process temperature (T1) and the It is relatively faster than the first cooling rate, which is the cooling rate of the cooling step (C1) between the first Stellmore section temperature (T2).
상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 냉각하는 동안 페라이트 탈탄이 발생할 수 있으므로, 예를 들어, 페라이트 탈탄 취약 구간을 회피하기 위하여 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 4 ~ 8 ℃/s인 제2 냉각속도로 냉각할 수 있다. 상기 제2 냉각속도로 냉각하는 단계동안 상기 선재의 페라이트 탈탄이 발생하지 않는 것을 특징으로 한다. Since ferrite decarburization may occur during cooling between the first Stellmore section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature (T3), for example, to avoid the ferrite decarburization vulnerable section, the first Stellmore section temperature (T3) Cooling may be performed at a second cooling rate of 4 to 8 °C/s between the section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature (T3). It is characterized in that ferrite decarburization of the wire rod does not occur during the cooling step at the second cooling rate.
한편, 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 이후 집적기(140)에서 선재코일로 집적되기 전까지 냉각하는 제3 냉각속도는 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 냉각하는 제2 냉각속도보다 느리다.Meanwhile, the third cooling rate of cooling after the second Stellmore section temperature (T3) before integration into the wire coil in the integrator 140 is the first Stellmore section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature. (T3) is slower than the second cooling rate.
상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 이후 집적기(140)에서 선재코일로 집적되기 전까지 냉각하는 동안 급냉에 따른 저온조직(예를 들어, 마르텐사이트, 베이나이트)이 발생할 있으므로, 저온조직이 발생하지 않는 서냉 속도로 냉각할 수 있다.Since low-temperature structures (e.g., martensite, bainite) are generated due to rapid cooling during cooling after the second Stellmore section temperature (T3) before integration into the wire coil in the integrator 140, low-temperature structures are generated. It can be cooled at a slow cooling rate.
본 발명에서는 냉간 스프링용 강재의 제조 공정에서 있어서 냉각 속도 최적화를 통한 스케일 개선 방법을 개시하였다. 본 발명을 통해 냉간 스프링용 강재의 산세 과정에 있어서 친환경적인 요소 뿐만 아니라, 원가 절감에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.The present invention discloses a method for improving scale through optimization of cooling rate in the manufacturing process of cold spring steel. It is expected that the present invention will contribute not only to environmentally friendly factors in the pickling process of cold spring steel, but also to cost reduction.
실험예Experiment example
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Below, preferred experimental examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
표 2는 본 발명의 실험예에 따른 스프링용 강재의 조성을 나타낸 것이다.Table 2 shows the composition of spring steel according to an experimental example of the present invention.
(wt%)C
(wt%)
(wt%)Si
(wt%)
(wt%)Mn
(wt%)
(ppm)P
(ppm)
(ppm)S
(ppm)
(wt%)Cr
(wt%)
표 2를 참조하면, 본 발명의 본 발명의 실험예에 따른 스프링용 강재의 조성은 중량%로, C:0.51 ~ 0.59%, Si: 1.2 ~ 1.6%, Mn: 0.6 ~ 0.8%, P: 0 초과 200ppm 이하, S: 0 초과 200ppm 이하, Cr: 0.6 ~ 0.8% 및 잔부는 철(Fe)을 만족한다.Referring to Table 2, the composition of the spring steel according to the experimental example of the present invention is in weight%, C: 0.51 ~ 0.59%, Si: 1.2 ~ 1.6%, Mn: 0.6 ~ 0.8%, P: 0 Exceeding 200 ppm or less, S: 0 exceeding 200 ppm or less, Cr: 0.6 to 0.8%, and the remainder satisfies iron (Fe).
표 3은 본 발명의 실험예에 따른 스프링용 강재의 제조방법에 적용된 공정조건과 강재의 스케일의 상분율을 나타낸 것이다.Table 3 shows the process conditions applied to the manufacturing method of spring steel according to an experimental example of the present invention and the phase fraction of scale of the steel.
표 3에서 T1 항목(단위: ℃)은 도 4에 도시된 레잉헤드 공정온도(T1)이고, T2 항목(단위: ℃)은 도 4에 도시된 제1 스텔모어 구간온도(T2)이고, T3 항목(단위: ℃)은 도 4에 도시된 제2 스텔모어 구간온도(T3)이고, C1 항목(단위: ℃/s)은 도 4에 도시된 제1 냉각속도(C1)이고, C2 항목(단위: ℃/s)은 도 4에 도시된 제2 냉각속도(C2)이고, Wustite 항목(단위: 면적%)은 강재의 스케일 중 Wustite(FeO)의 상분율이고, Magnetite 항목(단위: 면적%)은 강재의 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역에서 Magnetite(Fe3O4)의 상분율이고, 탈탄층 두께(단위: mm)는 강재의 표면에 나타나는 페라이트 탈탄층 두께를 나타낸다. In Table 3, the T1 item (unit: ℃) is the laying head process temperature (T1) shown in FIG. 4, the T2 item (unit: ℃) is the first Stellmore section temperature (T2) shown in FIG. 4, and T3 The item (unit: ℃) is the second Stelmore section temperature (T3) shown in FIG. 4, the C1 item (unit: ℃/s) is the first cooling rate (C1) shown in FIG. 4, and the C2 item ( Unit: ℃/s) is the second cooling rate (C2) shown in Figure 4, Wustite item (unit: area %) is the phase fraction of Wustite (FeO) in the scale of the steel, and Magnetite item (unit: area %) ) is the phase fraction of Magnetite (Fe 3 O 4 ) in the area within 30% of the total scale thickness of the steel material that is in contact with the base material, and the decarburization layer thickness (unit: mm) represents the thickness of the ferrite decarburization layer that appears on the surface of the steel material. .
표 3을 참조하면, 실험예1은 레잉헤드 공정온도(T1): 980 ~ 1020℃, 제1 스텔모어 구간온도(T2): 880 ~ 920℃, 제2 스텔모어 구간온도(T3): 680 ~ 720℃인 조건으로 냉각 및 권취하고, 상기 레잉헤드 공정온도(T1)와 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 1.5 ~ 2 ℃/s인 제1 냉각속도로 냉각하는 단계(C1); 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 4 ~ 8 ℃/s인 제2 냉각속도로 냉각하는 단계(C2)를 수행한 경우로서, 선재의 스케일 중 Wustite 비율이 30% 이상이며, 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역에서 Magnetite 비율이 30% 미만이며, 강재의 표면에 나타나는 페라이트 탈탄층은 전혀 형성되지 않음을 확인할 수 있다. Referring to Table 3, Experimental Example 1 has the following conditions: laying head process temperature (T1): 980 ~ 1020℃, first Stellmore section temperature (T2): 880 ~ 920℃, second Stellmore section temperature (T3): 680 ~ Cooling and winding at 720°C, and cooling at a first cooling rate of 1.5 to 2°C/s between the laying head process temperature (T1) and the first Stellmore section temperature (T2) (C1); In the case where the cooling step (C2) is performed at a second cooling rate of 4 to 8 ℃/s between the first Stellmore section temperature (T2) and the second Stellmore section temperature (T3), the scale of the wire rod It can be confirmed that the Wustite ratio is more than 30%, the Magnetite ratio is less than 30% in the area within 30% of the entire thickness of the scale that is in contact with the base material, and the ferrite decarburization layer that appears on the surface of the steel material is not formed at all.
이에 반하여, 실험예2는 상기 레잉헤드 공정온도(T1)와 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 제1 냉각속도 : 1.5 ~ 2 ℃/s인 범위를 상회하여 만족하지 못하는 경우로서, 선재의 스케일 중 Wustite 비율이 30% 이상임 범위를 만족하지 못하고 하회하며, 스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역에서 Magnetite 비율이 30% 미만의 범위를 만족하지 못하고 상회함을 확인할 수 있다.On the other hand, Experimental Example 2 is a case where the first cooling rate between the laying head process temperature (T1) and the first Stellmore section temperature (T2) is not satisfied as it exceeds the range of 1.5 to 2 ℃/s, It can be confirmed that the wustite ratio of the wire scale does not satisfy the range of 30% or more and falls below the range, and that the magnetite ratio does not satisfy the range of less than 30% and exceeds the range of less than 30% in the area within 30% of the entire thickness of the scale that is in contact with the base material. .
또한, 실험예3은 상기 레잉헤드 공정온도(T1)와 상기 제1 스텔모어 구간온도(T2) 사이에서 제1 냉각속도 : 1.5 ~ 2 ℃/s인 범위를 하회하여 만족하지 못하며, 제1 스텔모어 구간온도(T2)와 상기 제2 스텔모어 구간온도(T3) 사이에서 제2 냉가속도: 4 ~ 8 ℃/s인 범위를 하회하여 만족하지 못하는 경우로서, 강재의 표면에 나타나는 페라이트 탈탄층이 형성되며 두께가 0.01mm에 이르는 것을 확인할 수 있다.In addition, Experimental Example 3 is not satisfied as the first cooling rate is below the range of 1.5 ~ 2 ℃/s between the laying head process temperature (T1) and the first Stellmore section temperature (T2), and the first Stellmore section temperature (T2) is below the range of 1.5 ~ 2 ℃/s. In the case where the second cooling acceleration between the mower section temperature (T2) and the second stelmore section temperature (T3) is not satisfied as it falls below the range of 4 to 8 ℃/s, the ferrite decarburization layer that appears on the surface of the steel material It can be confirmed that it is formed and the thickness reaches 0.01mm.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
Claims (6)
상기 빌렛을 재가열온도: 1030 ~ 1070℃인 조건으로 가열하고 선재로 압연하는 단계; 및
상기 압연된 선재를 레잉헤드 공정온도: 980 ~ 1020℃, 제1 스텔모어 구간온도: 880 ~ 920℃, 제2 스텔모어 구간온도: 680 ~ 720℃인 조건으로 냉각 및 권취하는 단계;를 포함하는,
스프링용 강재의 제조방법. In weight%, C: 0.51 to 0.59%, Si: 1.2 to 1.6%, Mn: 0.6 to 0.8%, P: more than 0 but not more than 200 ppm, S: more than 0 but not more than 200 ppm, Cr: 0.6 to 0.8% and the balance is iron ( providing a billet containing Fe) and other unavoidable impurities;
Heating the billet at a reheating temperature of 1030 to 1070°C and rolling it into a wire rod; and
Cooling and winding the rolled wire under the conditions of laying head process temperature: 980 to 1020°C, first Stellmore section temperature: 880 to 920°C, and second Stellmore section temperature: 680 to 720°C. ,
Manufacturing method of spring steel.
상기 레잉헤드 공정온도와 상기 제1 스텔모어 구간온도 사이에서 1.5 ~ 2 ℃/s인 제1 냉각속도로 냉각하는 단계;
상기 제1 스텔모어 구간온도와 상기 제2 스텔모어 구간온도 사이에서 4 ~ 8 ℃/s인 제2 냉각속도로 냉각하는 단계;
상기 제2 스텔모어 구간온도 이후 권취되기 전까지 상기 제2 냉각속도보다 느린 제3 냉각속도로 서냉하는 단계;를 포함하는,
스프링용 강재의 제조방법.According to claim 1,
Cooling at a first cooling rate of 1.5 to 2 °C/s between the laying head process temperature and the first Stellmore section temperature;
Cooling at a second cooling rate of 4 to 8 °C/s between the first Stellmore section temperature and the second Stellmore section temperature;
Including, slowly cooling at a third cooling rate slower than the second cooling rate after the second Stellmore section temperature before winding.
Manufacturing method of spring steel.
상기 제1 냉각속도로 냉각하는 단계동안 상기 선재의 스케일 중 Wustite 비율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는,
스프링용 강재의 제조방법.According to claim 2,
Characterized in that the wustite ratio of the scale of the wire rod is 30% or more during the cooling step at the first cooling rate.
Manufacturing method of spring steel.
스케일 전체 두께에서 모재와 접촉되는 30% 이내의 영역에서 Magnetite 비율이 30% 미만인 것을 특징으로 하는,
스프링용 강재의 제조방법.According to claim 3,
Characterized in that the Magnetite ratio is less than 30% in the area within 30% of the entire thickness of the scale that is in contact with the base material.
Manufacturing method of spring steel.
상기 제2 냉각속도로 냉각하는 단계동안 상기 선재의 페라이트 탈탄이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는,
스프링용 강재의 제조방법.According to claim 2,
Characterized in that ferrite decarburization of the wire rod does not occur during the cooling step at the second cooling rate.
Manufacturing method of spring steel.
상기 제3 냉각속도로 서냉하는 단계동안 상기 선재의 미세조직 내 마르텐사이트와 베이나이트가 형성되지 않는 것을 특징으로 하는,
스프링용 강재의 제조방법.According to claim 1,
Characterized in that martensite and bainite are not formed in the microstructure of the wire rod during the slow cooling step at the third cooling rate.
Manufacturing method of spring steel.
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| KR20080058949A (en) | 2006-12-22 | 2008-06-26 | 주식회사 포스코 | Wire material having excellent characteristics of formability and method of the same |
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