KR930005068B1 - 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법

제1도는 본 발명에 따라, 연속된 일턴의 루우프 형태로 이송되는 열간압연선재의 오버랩 상태를 예시하는 개략 평면도.

제2도는 선재가 본 발명에 따라, 이송중에 위쪽, 또는 위쪽과 아래쪽 모두로부터의 미스트냉각에 의해 냉각될 때, 선재의 두 오버랩 루우프의 냉각속도의 편차를 예시하는 그래프.

제3도는 선재가 본 발명에 따라 이송중에 위쪽, 또는 위쪽과 아래쪽 모두로부터의 미스트냉각에 의해 냉각될 때 선재의 두 오버랩 루우프의 경도 편차를 예시하는 그래프.

제4도는 본 발명의 양호한 실시예-1를 수행하는데 사용되는 장치를 예시하는 개략 측면도.

제5도는 본 발명에 의한 선재의 변태곡선과 변태곡선에 적용되는 여러가지 열처리 패턴을 도시하는 그래프.

제6도는 본 발명을 수행하는데 사용되는 에어-워터미스트를 블라스팅하기 위한 스프레이노즐에 대한 도면.

제7도는 본 발명을 실시하는데 사용되는 타장치의 정면도.

제8도는 제7도에 예시한 장치의 측면도.

제9도는 선행기술 방법의 선재의 냉각곡선을 도시하는 그래프.

제10도는 본 발명의 양호한 실시예-2의 선재의 냉각곡선을 도시하는 그래프.

제11도는 스프레이-워터냉각과 에어-워터미스트냉각이 본 발명에 따라 수행될때의 냉각속도와 워터 온도사이의 관계를 도시하는 그래프.

제12도는 본 발명의 실시예-1의 위치에 따르는 반원루우프의 강도편차를 도시하는 그래프.

제13도는 본 발명의 제1냉각단계시의 선재의 강도와 냉각온도사이의 관계를 도시하는 그래프.

제14도는 본 발명의 제2냉각단계시의 선재의 강도와 냉각온도사이의 관계를 도시하는 그래프.

제15도는 본 발명의 선재의 지그자그 운동을 도시하는 개략 평면도.

제16도는 본 발명의 선재의 지그자그 운동에 대한 장치의 개략 평면도.

제17도는 본 발명의 지그자그 운동시의 선재의 푸싱과 강도사이의 관계를 도시하는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 선재 2 : 코일러

4 : 송풍기 5 : 에어블라스트

6 : 에어-워터 미스트 발생기 8 : 보열덮개

9 : 통 17,18 : 인렛

21,22 : 파이프 23 : 호스

본 발명은 열간압연선재(hot-rolled wire rod)의 직접 페이턴팅(direct patenting)방법에 관한 것이다.

열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법으로서 현재 널리 사용되고 있는 방법은 스텔모어법(stelmor method)이다. 이 스탤모어법에서는 먼저 800℃ 내지 900℃의 온도에서 열간압연된 선재가 코일러에 의해 일련의 루우프 형태로 코일되어, 컨베이어 위에 낙하되어 연속된 일련의 루우프 형태를 이루는 상태로 이송된다. 그때, 선재는 이송중에 컨베이어의 아래쪽으로부터 10 내지 60m/sec 속도의 에어블라스트(air-blast)에 의해 강제로 급속 냉각되어 강화된다. 그러나, 에어블라스트의 냉각력은 어느정도까지 제한되어 있다. 선재가 11㎜의 직경을 가질때, 위와 같은 에어블라스트 냉각 속도는 약 5℃ 내지 10℃/sec 정도로서 매우 느리다. 고탄소강의 선재가 에어블라스트냉각에 의해 생산될 때, 선재는 에어블라스트냉각의 저속도로 인해 오프라인레드페이턴팅(off line lead patenting, 이하 “LP”라 칭함)으로 생산된 선재와 비교하여 강도와 연성면에서 낮아진다.

위와같은 단점을 해소하는 선행기술방법의 하나로서 염욕 또는 온수를 사용하는 방법이 널리 알려져 있다. 그러나, 이 온수에 의해서는 LP만큼의 워터냉각 속도가 얻어지지 않는다. 한편, 염욕은 운전비용과, 장치 및 설비에 대한 투자비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 염욕에 염을 용해시키는데 많은 시간을 필요로 한다는 점에서 이롭지 못하다는 것이다.

스텔모어법의 냉각력을 더욱 개선하는 다른 선행기술 방법으로서 0.01 내지 0.05ℓ의 워터/1.0㎥의 에어블라스트를 스프레이하는 미스트블라스팅법(mist blasting msthod)이 일본국 특허출원공개(KOKAI) 제112721/76호에 서술되어 있다. 또한, 일본국 특허출원공개(KOKAI) 제138917/78호에는 0.06 내지 0.27ℓ/N㎥의 워터와 혼합되어 미스트로 변한 에어블라스트를 사용하는 것이 서술되어 있다. 그러나, 이 선행기술의 방법들은 주로 에어블라스트를 워터와 혼합하는 것에 의해 냉각력이 개선됨을 지적하고 있다. LP에 따르면, 약 520℃의 일정온도의 베드를 사용하기 때문에, 퍼얼라이트 변태 등은 변태(TTT변태)로 행해지며, 변태는 변태 그래프의 노우즈(nose) 근처에서 행해진다. 그러므로, LP에서는 미세퍼얼라이트 조직이 얻어질 수 있다. 그러나, 연속냉각변태(CCT 변태)가 행해질 때, 과냉각의 경우에는 냉각력이 증가될지라도 베이나이트, 또는 마르텐사이트가 산출된다. 즉, 퍼얼라이트 노우즈 온도근처에서 급속냉각이 이루어질지라도, 퍼얼라이트변태는 아직 시작되지 않았거나, 막 시작하려 한다. 아직 변태되지 않은 대부분의 오스테나이트는 급속냉각후 변태되기 시작할 것이기 때문에, 최종 급속냉각온도와 급속냉각에 이은 열처리 형태를 정밀하게 조절하지 않으면 생산품질은 매우 불량해진다. 이러한 연속냉각법으로 생산된 선재는 품질과 특성면에서 LP 방법으로 생산된 선재와 비교가 되지 않는다.

위와 같은 연속냉각의 제한조건을 해소하기 위해 여러가지 방법이 연구되어 왔다. 일본국 특허출원공개(KOKAI) 제41323/81호에는 열간압연된 선재가 소트바이트조직을 형성하는 냉각속도로 마트텐사이트 변태를 시작하는 온도점(Ms)보다 더 높은 온도까지 제어 냉각된 다음, TTT곡선 노우즈 만큼 높은 온도까지 재가열됨으로써 아직 변태되지 않은 오스테나이트가 그 변태를 완료하기에 충분한 시간을 마련해주는 방법이 개시되어 있다.

다른 방법은 열간압연선재를 퍼얼라이트 노우즈 온도의 550℃ 근처까지 급속냉각시킨 후, 고온에어를 Ms점 이상 및 노우즈 온도이하의 온도로 블라스팅함으로써 온도를 일정하게 유지하는 것으로, 일본국 특허출원공개(KOKAI) 제214133/87호에 서술되어 있다. 온도를 일정하게 유지시키도록 재가열에 의해서 어떤 온도로 선재를 재가열하고 고온 에어블라스트를 이용하는 이들 두 방법은 저속 냉각을 행하는 방법과 비교하여 많은 제작비용을 필요로 하는 단점을 갖는다.

퍼얼라이트 변태에 따라 일어나는 발열반응 때문에 발생하는 복열(recuperation)은 납베드의 큰 열전달 특성으로 인하여 열이 감소하기 때문에 예를 들면 급속냉각이 520℃의 납베드에서 수행될 때, 20℃를 넘지 않는다. 그러나, 열간압연선재가 미스트블라스트법에 의해 변태를 시작하는 온도까지 냉각되어 전기가열로에 넣어졌다면, 복열은 70℃에 도달하게 되지만, 이로부터 얻어지는 선재의 퍼얼라이트 조직은 거칠며 선재는 레드 페이턴팅으로 생산된 선재의 기계적 특성과 결코 대등한 특성을 갖지 못한다. 이와같은 기계적 특성을 갖는 선재를 생산하기 위해서는 냉각속도를 증가시킴과 동시에, 변태 시작온도를 낮추는 것이 필요하다. 그러나, 변태 시작온도를 낮추게 되면 변태완료를 지연시키고 일정한 온도를 유지하는데 필요한 시간을 연장시키는 문제가 발생된다. 따라서, 장치 및 설비면에서 이롭지 못하다. 또한, 온도를 과도하게 낮추는 경우에는 생산품에 베이나이트와 같은 과냉각조직을 산출할 위험이 있다.

또한, 13㎜의 대직경 선재의 냉각속도를 증가시키는 것은 5.5m의 소직경 선재를 냉각시키는 것과 비교하여 더 어렵다. 직경이 크고 냉각시작온도가 높으면, 복열로 인한 온도의 증가를 강제적으로 억제할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 강도와 연성이 우수한 선재를 생산하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 0.04 내지 1.00중량%의 C함량을 갖는 열간압연선재를 컨베이어상에서 연속된 일련의 루우프 형태를 이루는 상태로 이송하는 단계와 ; 200-2400ℓ/min의 물을 제공하는 상기 에어-워터미스트는 200N㎥/㎥ 이하의 에어대 워터비를 가지며, 이송시에 상기 선재를 12 내지 50℃/sec속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키도록 최소한 위쪽에서부터 상기 선재의 표면에 미시트를 블라스트하고 아래쪽에서부터 상기 선재의 배면에 에어를 블라스트하는 단계와 ; 이송시에 상기 냉각된 선재를 3℃/sec이하의 속도로 복열, 즉 재가열하는 단계로 구성되는 열간압연선재를 직접 페이턴팅하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 0.40-1.00wt.%의 C함량을 갖는 열간압연선재를 컨베이어상에서 연속된 일련의 루우프 형태를 이루는 상태로 이송하는 단계와 ; 200-2400ℓ/min의 물을 제공하는 상기 에어-워터미스트는 200N㎥/㎡이하의 에어대 워터비를 가지며, 이송시에 상기 선재를 12 내지 50℃/sec속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키도록 최소한 위쪽에서부터 상기 선재의 표면에 미스트를 블라스트하고 아래쪽에서부터 상기 선재의 배면에 에어를 블라스팅하는 단계와 ; 이송시에 상기 냉각된 선재를 2℃/sec. 이하의 저속으로 서서히 냉각시키는 단계로 구성되는 열간압연선재를 직접 페이턴팅하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 0.40-1.00wt.%의 C함량을 포함하는 열간압연선재를 컨베이어상에서 연속된 일련의 루우프 형태를 이루는 상태로 이송하는 단계와 ; 상기 선재에 냉각매질을 5초 내지 30초 동안 블라스팅함으로써 이송시에 상기 선재를 12 내지 40℃/sec.의 속도로 600℃ 내지 450℃까지 냉각시키는 제1냉각단계와 ; 제1냉각단계에서 냉각된 상기 선재에 냉각매질을 5초 내지 30초 동안 블라스팅함으로써 이송중인 상기 선재를 2 내지 15℃/sec.의 속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키는 제2냉각단계로 구성되는 열간압연선재를 직접 페이턴팅하는 방법을 제공한다.

본 발명의 목적과 장점은 첨부도면에 단지 예로서 도시한 양호한 실시방법의 다음 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

[양호한 실시예-1]

본 양호한 실시예는 열간압연선재를 이송하는 동안 선재를 직겁 페이턴팅하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 에어미스트를 형성하는 것, 선재를 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키는 것, 후속저속냉각 또는 복열과 같은 선재를 균일하게 냉각시키기 위한 정밀 제어방법에 있다.

먼저, 화학적 및 물리적 제한을 수치적으로 규정하는 이유를 서술하기로 한다.

C함량은 0.40 내지 1.00중량/%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만일, C함량이 0.40중량% 이하이면, 양호한 강도를 갖는 선재가 생산되지 않는다. 반대로, C함량이 1.00중량% 이상이면, 선재의 연성이 저하한다. 또한, Si, Mn, P 및 S는 각각 0.35중량% 이하, 0.30 내지 1.00중량%, 0.04중량% 이하 및 0.040중량% 이하를 함유하는 것이 바람직하다. Al 과 Ti는 통상적으로 결정입도를 조절하는 원소로서 사용된다.

위에서부터 선재에 블라스팅되는 에어-워터미스트는 200N㎥/㎥ 이하의 에어대 워터비율을 가지며, 200 내지 2400ℓ/min. 물을 제공하도록 준비되는 것이 바람직하다. 컨베이어에 공급되는 냉각수의 양은 워터의 양이 200ℓ/min 이하이면 충분한 냉각효과를 획득하기가 힘들고 2400ℓ/min 이상이면 과냉각이 발생하기 쉽기 때문에, 200 내지 2400ℓ/min의 범위를 갖도록 준비된다. 또한, 에어대 워터비율이 200N㎥/㎥ 이상이면 워터입자의 수가 너무 적어져서 냉각력이 저하하기 때문에, 200N㎥/㎥ 이하로 설정된다. 또한, 에어대 워터비율이 5N㎥/㎥ 내지 200N㎥/㎥인 것이 훨씬 더 바람직하다. 5N㎥/㎥ 이상인 경우에는 균일화하는데 매우 충분한 입자를 갖는 선재를 얻기가 쉽다. 에어대 워터비율이 제로로 될지라도, 하부로부터의 에어블라스트가 강하게 송풍된다면 효과는 5N㎥/㎥ 내지 200N㎥/㎥ 의 경우와 동일해질 수 있다. 에어대워터비율은 에어와 워터의 혼합비율이며, 에어량(N㎥)/워터량(㎥)의 식으로 표시된다.

컨베이어의 양주변 단부에 위치한 선재의 루우프부는 컨베이어의 중심선 부분의 루우프부보다 더욱 더 밀접하게 오버랩되어 있다. 특히, 컨베이어의 최주변부에 위치한 루우프부는 실질적으로 중복적으로 오버랩되어 있으므로, 선재의 위쪽, 또는 아래쪽으로부터의 일측 블라스트는 냉각블라스트를 직접 받는 루우프의 반대쪽 선재의 루우프를 거의 완벽하게 치지 못한다. 따라서, 선재의 냉각속도는 현저하게 불균형해진다. 이러한 냉각속도의 불균형 때문에, 선재의 강도는 기준에서 크게 일탈한다.

위와 같은 일탈을 방지하기 위하여, 선재의 양측 블라스팅, 즉 위쪽 및 아래쪽으로부터의 블라스팅이 관장된다. 외면상으로 아래쪽으로부터의 에어-블라스트가 상부로부터의 에어-워터미스트를 날려 버려서 양측냉각 효과를 감소시키는 것처럼 보이지만, 사실은 그렇지 않다. 이것은 위쪽으로부터의 에어-워터미스트 블라스트가 선재 위쪽으로 약 400㎜ 지점에서 공급됨으로써 에어-워터미스트의 유동속도가 에어-블라스트의 유동속도보다 충분히 더 높기 때문이다. 그러므로, 에어-워터미스트의 유동속도는 에어-블라스트의 유동에 영향을 받지 않는다.

선재에 미스트를 작용함에 있어서의 어려움은 선재가 컨베이어상에서 제1도의 평면도에 도시한 바와같이, 직선형태가 아니라 평평하게 중복적으로 놓여있는 연속된 일련의 루우프 형태로서 이송된다는 점이다. 루우프의 양측단부(A)는 루우프의 중심부(B)보다 더 오버랩되어 있기 때문에, 냉각속도 편차가 발생되는 문제점이 있다. 냉각속도가 낮은 에어블라스트 냉각의 경우, 상기 문제는 컨베이어의 후부에 고정된 정류기판(rectifierplate)을 통해 부분(A, B)과 부딪히는 에어블라스트양을 조정함으로써, 상당한 범위까지 해결될 수 있다. 에어-워터미스트블라스트 냉각의 경우, 냉각속도 편차는 미스트블라스팅의 냉각속도가 매우 높기 때문에, 부분(A 및 B)과 부딪히는 에어-워터미스트 분포양을 조정하는 것만으로는 실제로 편차의 장애없이 작업할 수 있을 정도로 제어되지 않는다.

본 발명자는 선재를 이송하는 동안 선재의 양측을 냉각시키거나, 루우프의 접촉점이 일정하게 변화하도록 선재를 지그자그 운동으로 전진시키는 것이 선재의 냉각속도의 편차를 억제하는데 효과적임을 발견하였다.

제2도는 본 발명에 따라 두개의 루우프가 위쪽, 또는 위쪽 및 아래쪽 모두 냉각될 때의 선재의 두 오버랩 루우프의 냉각속도의 편차를 그래프로 도시한 것이다. 14㎜의 직경을 갖는 SWRH 62B의 선재의 두 루우프는 한 루우프가 다른 한 루우프에 대해 이중으로 오버랩 되었으며, 선재의 두 루우프의 냉각속도는 두 경우 열전대로 측정되었다. 미스트블라스트가 상기 두 경우 중의 한 경우에서 위쪽에서만 행해졌지만, 다른 한 경우에서는 위쪽 및 아래쪽 모두에서 행해졌다. 그래프에서, C는 위쪽으로부터의 일측냉각의 경우의 냉각속도 편차를 표시하며, D는 양측냉각, 즉 위쪽 및 아래쪽으로부터의 냉각의 경우의 냉각속도 편차를 표시한다. 일측 냉각에 있어서, 미스트-블라스트가 부딪히는 선재의 두 루우프중의 하나의 냉각속도는 약 19℃/sec.였지만 블라스트가 치지 않는 다른 한 루우프의 냉각속도는 선재의 부딪힌 쪽의 루우프 냉각속도의 절반으로 약 9℃/sec.였다. 이에 반해 양측냉각에서는 두 루우프의 냉각속도가 약 23℃/sec.였으며, 냉각속도의 편차는 거의 제로로 나타났다.

제3도는 두개의 루우프가 위쪽, 또는 위쪽 및 아래쪽 모두에서 냉각될때의 두 오버랩 루우프의 경도 편차를 그래프로 도시한 것이다. 기호 “●”는 위쪽으로부터만 냉각되는 경우의 선재의 상측 루우프의 경도를, 기호 “○”는 위쪽으로부터만 냉각되는 경우의 선재의 하측 루우프의 경도를, 기호 “▲”는 위쪽 및 아래쪽 모두로부터 냉각되는 경우의 상측 루우프의 경도를, 기호 “△”는 위쪽 및 아래쪽 모두로부터 냉각되는 경우의 하측 루우프의 경도를 각각 표시한다. 일측냉각의 경우, 기호 “○”와 “●”로 도시한 이들 사이의 경도차이는 비커즈 경도로 약 15였고, 장력 강도로 환산하여 5㎏/㎟였다. 이에 반하여, 양측냉각의 경우에서는 기호 “▲”와 “△”로 도시한 이들 사이의 경도차이는 거의 없다. 상기와 비교하여, 양측 미스트냉각이 더 바람직하다는 것을 알 수 있다.

본 양호한 실시예에서, 에어-워터미스트는 위쪽에서부터 선재에 블라스트되며, 에어-블라스트는 아래쪽으로부터 블라스트된다. 에어-워터미스트블라스트에 포함된 미스트는 아래쪽에서부터 올라오는 에어-블라스트와 혼합되며, 에어-블라스트는 혼합물로 인하여 에어-블라스트 미스트로 변한다. 결과적으로, 미스트냉각은 위쪽 및 아래쪽에서 수행된다.

선재의 미스트냉각을 12 내지 50℃/sec.의 속도로 550 내지 400℃까지 행하는 이유는 온도가 550℃ 이상이면 미세퍼얼라이트 조직이 형성되지 않고 선재의 구조가 거칠어지며, 400℃ 이하이면 마르텐사이트와 같은 과냉각 조직이 나타나기 쉽기 때문이다. 또한, 냉각속도가 12℃/sec. 이하이면 속도가 너무 낮아 미세퍼얼라이트가 형성될 수 없고 충분한 강도가 얻어지지 않으며, 50℃/sec. 이상이면 과냉각 조직이 형성될 가능성이 증가된다.

선재를 2℃/sec. 이하의 속도로 550∼400℃로 냉각시키거나, 3℃/sec. 이하의 속도 복열시키는 이유는 다음과 같다 : 냉각속도가 2℃/sec. 이상인 경우에는 과냉각 조직이 형성되기 쉽고, 복열은 컨베이어를 커버로 덮는다거나, 적당한 열원으로 선재를 가열하는 것에 의해 이루어지고, 복열이 3℃/sec. 이상의 속도로 수행되면, 다량의 열이 필요하게 되어, 이에 따라 제조원가가 상승하고, 만일 복열이 600℃보다 높은 온도로 이루어지며, 아직 변태되지 않은 오스테나이트 조직은 조립퍼얼라이트로 변태되며, 500℃ 내지 600℃ 범위의 복열의 결과, 아직 변태되지 않은 오스테나이트 조직은 미세퍼얼라이트로 변태될 수 있으며 과냉각 조직의 형성이 중단될 수 있기 때문이다.

본 양호한 실시예-1에서, 열간압연선재는 연속된 일련의 루우프 형태로 이송된다. 선재의 루우프는 일직선으로 전진되지만, 이 일직선 이송대신에 선재의 루우프는 지그자그 운동방식으로 이송되는 것도 가능하다. 지그자그 전진운동으로 인해, 컨베이어의 양주변 단부쪽 부분에 위치한 선재의 루우프의 오버랩 부분은 이송시에 사행운동, 즉 좌우 교대운동을 한다. 결과적으로, 위와같은 운동은 냉각을 균일하게 한다. 선재를 지그자그 전진운동방식으로 이송하기 위하여, 선재는 전진방향으로 길이(D)의 0.3 내지 2.0의 간격만큼 교대로 좌우로 향하게 하고 컨베이어의 중심선에 관해 대각선으로 향하게 하며 루우프의 각각의 중심이 컨베이어의 중심선에 관해, 길이(D)의 0.02 내지 0.3의 길이범위인 최대범위내에 있는 편차를 갖도록 제조된다. 길이(D)는 선재에 의해 형성되는 루우프의 직경이다.

제4도는 양호한 실시예-1에 관한 장치의 측면도를 개략적으로 도시한다. 최종압연된 선재(1)는 약 800℃ 내지 900℃의 온도에서 코일러(2)에 의해 코일된다. 선재는 컨베이어(3)에 낙하되어 연속된 일련의 루우프 형태로 컨베이어에 의해 이송된다. 종래의 스텔모어법에 있어서, 에어-블라스트(5)는 송풍기(4a 및 4b)에 의해 선재를 아래쪽에서부터 냉각시키도록 선재쪽으로 송풍된다. 본 실시예-1에서, 위쪽 및 아래쪽으로부터 송풍기(4a)에 의해 제1냉각존에서 제1냉각단계가 수행된다. 위쪽으로부터 에어-워터미스트가 발생되어 에어-워터미스트는 메이커(6)에 의해 블라스트된다. 위쪽에서 블라스트된 에어-미스트는 아래쪽에서 송풍된 에어-블라스트와 혼합되어, 미세워터입자(7)를 갖는 에어-워터미스트블라스트로 변한다. 이 에어-워터미스트블라스트는 아래쪽으로부터 선재의 하부측을 냉각시킨다. 선재는 위쪽 및 아래쪽에서의 냉각에 의해 550℃ 내지 400℃로 냉각된다. 냉각된 선재는 보열덮개(8)로 덮힌 상태에서 2℃/sec. 이하의 속도로 냉각되거나, 3℃/sec. 이하의 속도로 가열되면서 그 변태를 종료한다. 그 다음에, 선재는 리포밍통(reformingtub, 9)에 보관된다.

여기서, 유의할 것은 사용할 송풍기의 수는 양호한 실시예-1에서는 네개가 사용되었지만 선재의 이송속도에 따라 증가되거나 감소될 수 있다는 점이다. 그 대신에, 각각의 냉각존은 각각 두개의 송풍기(4)를 사용하도록 두개로 분리될 수도 있다. 양호한 실시예-1에서, 각각의 냉각존은 160㎜의 폭과 9000㎜의 길이를 갖는다.

제5도는 SWRH 62B의 선재의 변태곡선과 선재에 적용된 여러가지 열처리 패턴을 그래프로 도시하고 있다. 냉각곡선(10)은 종래의 스텔모어법의 냉각곡선이다. 이 종래 방법에서, 변태온도는 600℃ 정도로서 너무 높으며, 형성되는 조직은 조립퍼얼라이트이다. 냉각곡선(11)은 양호한 실시예-1에 따라 미스트냉각을 행한 경우의 냉각곡선이다. 이 경우, 변태온도는 약 520℃로서 매우 낮으며, 미세퍼얼라이트 조직이 산출될 수 있다. 냉각곡선(12)은 미스트냉각후의 냉각을 2℃/sec. 이상의 속도로 행한 비교예의 경우를 나타내는 냉각곡선이다. 이 비교예에서는 선재내에 남아있는 오스테나이트가 마르텐사이트와 같은 과냉각조직으로 변태될 수 있는 가능성을 갖고 있다. 냉각곡선(13, 14)은 양호한 실시예-1의 경우의 냉각곡선을 나타낸다. 냉각곡선(13)은 선재가 열 보지용 보열덮개(8)로 덮힌 상태에서 저속 냉각된 경우의 냉각곡선이다. 냉각곡선(14)은 선재가 보열덮개(8)로 덮힌 상태에서 가열되어 복열이 발생된 경우를 나타내는 냉각곡선이다. 각 냉각곡선(13, 14)의 경우, 미세퍼얼라이트 조직이 형성된다. 또한, 미스트 급속냉각에 의해 획득된 온도를 일정하게 유지하는 공정이 수행될 수 있다. 이 일정온도 유지공정은 본 발명의 영역에 포함된다.

제5도에서, CCT는 연속냉각 변태를 수행하기 위한 냉각곡선이며, Ps는 퍼얼라이트 변태의 시작점을, Pf는 퍼얼라이트 변태의 종료점을, Ms는 마르텐사이트 변태의 시작점을 각각 나타낸다.

제6도는 본 발명에 사용된 에어-워터미스트노즐을 개략적으로 예시한다. 워터인렛(17)을 통해 유입되는 워터는 혼합물을 형성하도록 에어인렛(18)을 통해 유입되는 고압에어와 혼합되며, 에어-워터미스트(20)와 같은 혼합물은 선재쪽으로 스프레이된다. 워터를 미립자 블라스트함으로써, 고냉각속도를 갖고서 유연하게 부딪칠 수 있게 된다.

제7도는 본 발명을 실시하기 위한 다른 장치의 정면도를 예시한다. 제8도는 제7도에 예시한 장치의 측면도를 예시한다. 제7도와 제8도에서, 21은 에어공급파이프를, 22는 워터공급파이프를, 23은 가요성호스를, 24는 정류기판을, 25는 에어-블라스트박스를, 26은 선재가 전진하는 방향을, 27은 아래쪽에서 올라오는 에어-블라스트와 에어-워터미스트가 혼합된 에어-워터블라스트미스트의 유동을 각각 표시한다. 이 장치는 위쪽에서는 노즐을 통한 에어-워터미스트를, 아래쪽으로서는 에어-워터블라스트미스트를 각각 사용하여 선재를 냉각하는 형태를 갖는다. 이 장치는 다음 세가지 방식 : 즉(a) 도면에 도시한 바와같이 에어블라스트박스에 에어-워터노즐을 배치하는 방법 ; (b) 노즐을 정류기판에 관해 배치하는 방식 ; 및 (c) 컨베이어에 고정된 로울러 사이에 형성된 공간을 통하여 에어-워터미스트를 분사하는 방식을 갖는 것으로 분류할 수 있다. 또한, 위쪽 및 아래쪽에서부터 선재에 송풍되는 미스트가 선재의 루우프가 얼마나 오버랩되어 있는가에 따라, 그 양이 증감되도록, 즉 컨베이어의 측부 근처에서는 그 양이 증가되고 컨베이어의 중심부근처에서는 그 양이 감소되도록, 그 유동량이 자연적으로 제어되는 것이 바람직하다.

[양호한 실시예-2]

본 양호한 실시예-2에서는 열간압연선재에 냉각매질을 5초 내지 30초동안 블라스팅함으로써 선재가 12 내지 40℃/sec.의 속도로 600℃ 내지 450℃까지 냉각되는 제1냉각단계와, 열간압연선재에 냉각매체를 5초 내지 30초동안 블라스팅함으로서 2℃ 내지 15℃/sec.의 속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각되는 제2냉각단계로 구성된다.

제9도는 종래 기술방법에 따르는 선재의 냉각곡선을 그래프로 도시한다. 곡선(P)는 선재를 520℃의 납베드에서 금속냉각하는 경우의 냉각곡선이다. 곡선(Q)는 선재를 520℃로 냉각한 후, 520℃ 전기 가열로에서 온도를 일정하게 유지하는 경우의 냉각곡선이다. 복열은 퍼얼라이트 변태를 시작하는 Ps점에서 시작한다. 곡선(P)의 복열은 약 10℃ 정도로서 작지만, 곡선(Q)의 복열은 약 60℃에 달할 만큼 매우 크다. 즉, 곡선(Q)의 복열은 곡선(P)의 복열보다 그래프에서 빗금부분(E)으로 표시한 만큼 더 크다. 이러한 복열의 증가때문에, 조립퍼얼라이트가 나타난다. 제10도는 양호한 실시예-2에 의한 선재의 냉각곡선을 그래프로 도시한다. 곡선(R)으로 도시한 바와같이, 복열은 미세퍼얼라이트 조직을 얻도록 선재를 제2냉각단계를 적용시킴으로써 LP의 복열만큼 억제될 수 있다.

지금부터, 화학적 및 물리적 제한을 수치적으로 규정하는 이유를 서술하기로 한다.

C함량은 0.40 내지 1.00중량％의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만일, C함량이 0.40중량％ 이하이면, 양호한 강도를 갖는 선재가 생산되지 않는다. 반대로, C함량이 1.00중량％ 이상이면, 선재의 연성이 저하한다. 또한, Si, Mn, P 및 S는 각각 0.35중량％ 이하, 0.30 내지 1.00중량％, 0.04중량％ 이하 및 0.040중량％ 이하를 함유하는 것이 바람직하다. Al과 Ti는 통상적으로 결정입도를 조절하는 원소로서 사용된다. 선재를 강화하기 위하여 필요한 경우에는 Si와 Mn 함량을 상기 특정 범위로부터 벗어나게 할 수도 있다. 또한, 경화성을 개선하거나 석출경화를 촉진하는 Cr, Mi 및 V와 같은 원소가 첨가될 수 있다.

제1냉각단계에서 냉각매질을 블라스팅하는 시간은 5초 내지 30초인 것이 바람직하다. 블리스팅 시간이 5초 이하이면, 이 시간은 필요한 냉각을 완료하기에 너무 짧으며, 이에 따라, 더욱 빠른 냉각속도가 요구된다. 블라스팅 시간이 30초 이상이면, 필요한 장치와 설비를 갖추는데 장시간이 걸린다.

제1냉각단계에서의 냉각속도는 12℃/sec. 내지 40℃/sec.의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 냉각속도가 12℃/sec 이하인 경우에는 미세퍼얼라이트 조직을 갖는 선재가 생산되지 않는다. 12℃/sec 내지 40℃/sec. 범위의 냉각속도의 경우에는 미세퍼얼라이트 조직을 갖는 선재가 생산될 수 있다. 40℃/sec. 이상의 냉각속도는 본 발명의 목적상 필요하지 않다.

제1냉각단계에서 얻어지는 선재의 온도는 600 내지 450℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만일 급속냉각후의 온도가 600℃ 이상이면 고장력강도를 갖는 선재가 생산되지 않는다. LP 페이턴팅 선재보다 더 우수한 기계적 성질을 갖는 선재를 생산하기 위한 양호한 온도는 550℃ 이하이다.

제1냉각단계시 450℃ 이하의 온도에서 선재를 냉각하면 베이나이트와 같은 과냉각조직을 갖는 선재를 산출하게 된다. 550℃ 내지 450℃의 범위가 더욱 바람직하다. 급속냉각후 선재를 약 500℃로 복열하는 경우에는 선재가 450℃ 내지 400℃ 사이로 냉각되더라도, 과냉각조직이 나타남이 없이 미세퍼얼라이트 조직이 얻어질 수 있다.

제2냉각단계시의 냉각매질을 블라스팅 하는 시간은 제1냉각단계와 마찬가지로 5초 내지 30초인 것이 바람직하다. 블라스팅 시간이 5초 이하이면, 이 시간은 필요한 냉각상태를 얻기에 너무 짧으며, 이에따라 더욱 빠른 냉각속도가 요구된다. 블라스팅 시간이 30초 이상이면, 장치와 설비를 마련하는데 장시간 걸리는 단점이 있다.

제2냉각후의 선재 냉각속도는 2℃/sec. 내지 15℃/sec.의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만일 저냉각이 2℃/sec. 이하의 속도로 수행되면, 약 5.5mm의 직경을 갖는 작은 치수의 선재는 가열로를 필요로 한다. 또한, 복열온도가 너무 높아져서 조립퍼얼라이트 조직이 발생하기 쉽게 된다. 냉각 속도가 15℃/sec 이하이면, 과냉각 조직이 생기므로 이롭지 못하다. 8이상 15℃/sec. 이하인 경우에는 더욱 높은 장력강도를 갖는 선재를 산출할 수 있다. 물론, 2 내지 8℃/sec.의 경우에도 충분한 강도를 갖는 선재를 생산할 수 있다.

제2냉각단계에서 급속냉각된 선재의 온도는 550℃ 내지 400℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만일 온도가 550℃ 이상이면, 복열은 만족스럽게 억제 되지 않으며, 미세퍼얼라이트를 갖는 선재가 될 수 없다. LP 페인턴팅 선재보다 더 우수한 기계적 성질을 갖는 선재를 얻기 위해서는 온도가 500℃ 이하이어야 한다. 그러나 선재가 400℃이하의 온도로 냉각되면, 과냉각조직이 나타난다. 그러므로, 500℃ 내지 400℃가 바람직하다.

제2냉각단계를 끝낸 선재는 거의 완전하게 그 변태를 완료한다. 그러나, 연속주조로 생산된 일부선재는 그 중심부에서 편석을 가지며 마르텐사이트조직을 생성할 가능성을 갖는다. 따라서, 제2냉각단계를 끝낸 선재가 자연적으로 냉각되도록 방치될 때 가능한한 느린 속도로 냉각되도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 제2냉각단계를 끝낸 선재는 복열되도록 재가열되거나, 저속냉각 덮개를 사용하여 저속냉각될 수도 있다. 제2냉각단계를 수행함에 있어서, 장치와 설비의 제작 비용이 절감되도록 하는 것이 바람직하다. 염욕, 또는 납베드 대신에 다음의 공정 : 즉, (a) 선재에 대해 아래쪽에서는 에어-블라스트, 위쪽에서는 스프레이 워터를 블라스트하는 공정 ; (b) 선재에 대해 아래쪽에서는 에어-블라스트, 위쪽에서는 에어-워터를 블라스트 하는 공정 ; (c) 아래쪽에서부터 올라오는 에어-블라스트가 스프레이-워터와 혼합되어 생긴 에어-블라스트미스트를 선재에 블라스트하는 공정 ; 및 (d) 아래쪽에서부터 올라오는 에어-블라스트가 에어-워터미스트와 혼합되어 생긴 에어-블라스트미스트를 선재에 블라스트하는 공정이 행해진다.

스프레이-워터가 사용된 경우, 상기 공정을 위해 사용되는 워터량은 10 내지 140㎥/hr의 범위를 갖는다. 스프레이-워터는 위쪽에서 스프레이노즐을 통해 선재에 블라스트된다. 아래쪽에서는 에어블라스트, 위쪽에서는 스프레이-워터가 블라스트될 때, 스프레이 워터의 워터 알갱이는 에어블라스트 속으로 떨어져서 에어-블라스트와 혼합된다. 에어-워터미스트가 사용된 경우, 에어-워터미스트가 5N㎥/㎥ 내지 200N㎥/㎥ 의 에어대 워터비율을 갖는다면, 광범위하면서 균일하게 냉각될 수 있다. 스프레이-워터, 또는 에어-워터미스트의 워터는 일반적으로 15 내지 30℃의 온도범위를 갖지만, 그러한 범위로만 제한되지 않고 15℃ 이하의 저온 워터, 또는 30℃ 이상의 고온 워터도 사용될 수 있다. 고온 워터의 경우, 냉각력은 저온 워터보다 더 나쁘지만, 블라스팅력은 저온 워터보다 순조롭다. 제11도는 본 발명의 스프레이-워터 냉각과 에어-워터미스트 냉각에 있어서의 워터온도와 냉각속도 사이의 관계를 그래프로 도시한다.

선재는 동심의 연속된 일련의 루우프 형태로 일직선으로 이송된다. 선재의 냉각속도를 더욱더 균일하게 하기 위하여, 선재는 컨베이어상에서 지그자그 운동으로 전진이동된다. 이러한 지그자그 운동때문에, 컨베이어의 양주변 단부쪽 부분에 위치한 밀접하게 오버랩된 선재의 루우프부는 선재의 냉각을 더욱 균일화하도록 그 접촉위치가 변화된다. 선재를 지그자그식으로 전진시키기 위하여, 먼저 루우프는 컨베이어에 평평하게 배치된다. 그다음, 선재의 루우프는 전진방향으로 길이(D)의 0.3 내지 2.0 간격마다 교대로 좌우로 향하고 컨베이어의 중심선에 관해 대각선으로 향하여 또한 각각의 루우프 중심이 컨베이어의 중심선에 관해, 길이(D)의 0.02 내지 0.3의 최대범위내에 있는 편차를 갖도록 조절된다. 길이(D)는 선재에 의해 형성된 루우프의 직경이다.

[예-1]

실시예-1의 방법에 대한 시험은 스텔모어 페이턴팅 방법, 비교예, 종래의 LP와 비교하여 실행되었다. 직경 5.5㎜인 강철등급 SWRH 62B의 선재 및 10㎜인 강철등급 SWRH 82의 선재가 사용되었다. SWRH 62H의 선재심플을 0.62중량％ C, 0.23중량％ Si, 0.79중량％ Mn, 0.015중량％ P 및 0.010중량％ S의 화학조성을 가진다. SWRH 82B의 선재샘플은 0.82중량％ C, 0.22중량％ Si, 0.08중량％ Mn, 0.012중량％ P 및 0.008중량％ S의 화학조성을 가진다. 표 1은 SWRH 62B 강이 사용된 경우의 시험조건을 도시하여 표 2는 SWRH 82B가 사용된 경우의 시험조건을 도시한다. 표 1 및 표 2에서, 시험번호, 방법, 급속냉각 개시온도, 위쪽으로부터의 에어-워터미스트에 대한 워터 유동 및 에어대 워터비율, 아래쪽으로부터의 에어-워터미스트에 대한 워터 유동 및 에어대 워터비율, 블라스팅 속도, 컨베이어속도, 급속냉각시간, 급속냉각후의 열처리가 나타나 있다. No.1 및 No.6은 스텔모어법의 경우이며 ; No.2 및 No.7은 샘플선재가 위쪽으로부터의 에어-워터미스트블라스트에 의해서만 냉각되는 비교예의 경우이며 ; No.3 및 No.8은 샘플선재가 아래쪽으로부터의 에어블라스트 및 블라스트박스에 배치된 미스트노즐을 통해 스며드는 에어-워터미스트에 의해 냉각되는 비교예의 경우이며 ; No.4 및 No.9는 샘플선재가 아래쪽으로부터의 미스트블라스트 및 아래쪽으로부터의 에어블라스트에 의해 냉각되는 본 발명의 경우이며, No.5 및 No.10은 종래의 LP 경우이다.

표 3 및 표 4는 위와같은 시험들의 결과를 도시한다. 위와같은 샘플선재의 온도는 복사온도계에 의해 샘플선재의 두꺼운 부분에 관하여 측정되었다. 인장시험은 컨베이어상에서 각각 선재의 상단부, 중앙부 및 후단부에 위치하는 3개의 루우프에 대한 24개 분할점을 측정하므로써 실행되었다. 샘플선재의 조직은 광학현미경에 의해서 관측되었으며, 샘플선재는 2％ 니탈에 의해 부식되었다. P는 퍼얼라이트를 나타내고 F는 페라이트를 나타낸다.

표 3 및 표 4에서 도시된 바와같이, 스텔모어 방법에 따른 No.1 및 No.6은 낮은 냉각속도를 도시한다. 이 느린 속도 때문에, 강도는 현저하게 낮다. 이와는 대조적으로, 아래쪽으로부터의 에어블라스트가 공급되지 않았던 No.2 및 No.7의 경우 또는 아래쪽으로부터의 에어-워터미스트블라스팅만이 실행되었던 No.3 및 No.8의 경우에서 샘플선재의 강도는 No.5 및 No.10의 LP 페이턴트 선재의 강도에 만족하게 필적하나, 강도의 편차(최대치-최소치)는 상당히 크다. 그러나, 본 발명의 예인 No.4 및 No.9의 경우에는, 샘플재의 강도편차는 작으며 또한, 선재의 인장력은 LP 페이턴트 선재의 인장력보다 크다. 이것은 샘플재에 LP처리를 하기 때문이며, 샘플선재는 900℃ 이상으로 재가열되며, 샘플선재의 오오스테나이트 입자는 너무 굵으므로 변태후에 생산된 퍼얼라이트 콜로니(colo)커져서, 그 결과 인장력은 저하된다.

제12도는 샘플선재로부터 취한 루우프의 반원에서의 시험 No.1, 2, 3 및 4의 경우에 대한 강도분포를 다시한다. 0°및 180° 컨베이어의 중심선 지점을 나타내며 90°는 선재의 루우프가 가장많이 오버랩되는 컨베이어의 단부측이다. 시험 No.3 및 No.4에서 도시된 바와같이, 강도분포는 단부측의 부근 및 이러한 영역의 단부측에 집중되며, 강도의 최대치 및 최소치가 감지된다. 즉, 비록 급속 냉각이 샘플선재의 한쪽측면에서 실행될지라도, 미스트블라스팅과 부딪힌 표면부는 고강도를 가짐에 비하여, 미스트블라스트와 부딪히지 않은 다른쪽측면부는 냉각결핍으로 저강도를 가진다. 결과적으로, 고강도를 갖는 부분의 조직은 세립퍼얼라이트를 가지며, 저강도를 갖는 부분의 조직은 부분적으로 페라이트의 혼합된 조립퍼얼라이트를 가진다. 따라서, 저강도부의 연성은 낮다. 반대로, 본 발명의 예인 시험 No.4의 샘플선재의 경우에는, 선재의 두터운 부분이라도 위쪽으로부터 그리고 아래쪽으로부터 균일하게 냉각될 수 있으며, 강도편차는 현저하게 감소되어 조직 전체가 세립퍼얼라이트로 구성되고, 연성도 또한 양호해진다.

이제부터, 시험결과 즉, 에어-미스트의 워터량, 미스트 및 에어대 워터비율의 워터량 및 급속냉각후의 냉각방법이 상세하게 기술될 것이다. 표 5 및 표 6은 시험조건을 도시하며 표 7 및 표 8은 시험결과를 도시한다. M은 마르텐사이트를 나타낸다.

No.11 내지 No.23의 시험에 대해서는, 직경 5.5㎜인 강철 SWRH 62B의 선재가 사용되었다. No.24 내지 No.36의 시험에 대해서는 직경 5.5㎜인 강철 SWRH 62B의 선재가 사용되었다. 시험 No.11 및 No.24는 종래의 스텔모어 방법이며 저연성과 동시에 저강도를 도시하며 조립퍼얼라이트 조직을 갖는다.

시험 No.12 및 No.25에서, 워터량은 불충분하였으며 에어대 워터비율은 높았다. 이 때문에, 샘플선재는 550℃ 이하로 급속냉각되지 않았으며 연성뿐만 아니라 강도도 낮다.

시험 No.13, 15, 18, 26, 28 및 31에서, 냉각은 에어 공급을 하지 않고 스프레이워터에 위해서 실행되었으며, 에어블라스트는 40m/sec 및 30m/sec 정도로 미약했다. 그 결과, 워터입자는 균일하게 분포되지 않았으며 냉각은 불균형하게 일어났으며, 따라서 마르텐사이트가 부분적으로 생성되었다. 이 때문에 강도 및 연성의 편차는 크다.

시험 No.14, 17, 20, 30 및 33은 본 발명의 예이다. 냉각후 적절한 급속냉각 및 열처리가 실행되었기 때문에, 연성과 동시에 강도도 우수하며, 또한 이것들의 편차는 작다.

시험 No.16, 19, 29 및 32에서, 선재는 급속냉각이 실행된 후, 선재를 단지 방치하므로써 냉각되었다. 이 경우에서, 마르텐사이트는 부분적으로 생성되며 강도 및 연성의 편차는 크다.

시험 No.21 및 34에서, 냉각시에 지나치게 과량의 워터가 사용되었다. 마르텐사이트가 조직에 거의 전부 나타났다. 연성은 완전히 없어진다.

본 발명의 예인 시험 No.22 및 No.35의 실행에 있어서, 에어-워터미스트는 에어블라스트박스에 배열된 노즐을 통해 미리 에어블라스트와 혼합되었다. 이 경우의 샘플선재는 시험 No.17 및 No.30과 같이 고강도 및 고연성을 가지며 작은 편차를 갖는다.

시험 No.23 및 No.36은 종래의 LP의 예이며, 강도 및 편차는 양호하나 연성은 본 발명의 예보다 불량하다.

시험 No.37은 냉각이 에어-블라스트의 고속 블라스팅으로 소량의 워터 및 고에어대 워터비율로 실행되었던 예이다. 샘플에 대해 위쪽으로부터 행해진 에어-블라스트 효과로 인해, 양호한 결과가 나왔다.

시험 No.38은 냉각이 과량의 워터 및 에어-블라스트의 저속도 블라스팅으로 실행되었던 예이다.

시험 No.39는 냉각이 0의 에어대 워터비율과 에어-블라스트의 고속도 블라스팅으로 실행되었던 예이다. 에어블라스트로 인해, 스프레이워터는 균일하게 냉각되도록 고르게 그리고 가늘게 분포되었다. 양호한 결과가 수득되었다.

시험 No. 40은 제2냉각단계시의 시험 No.39의 복열이 느린냉각으로 대체되었던 예이다. 이 예는 적당한 주의를 한다면 느린냉각에 의해서도 양호한 결과가 수득될 수 있는 것을 시사하는 예이다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5a]

[표 5b]

[표 6a]

[표 6b]

[표 7a]

[표 7b]

[표 8a]

[표 8b]

[예-2]

시험은 양호한 실시예-2에 기술된 방법에 따라 실행되었다. 시험에 사용된 샘플선재는 SWRH 62B, SWRH 82B, 고 Si 및 저 Mn로 된 강철을 사용한 샘플선재였다. 이것은 SWRH 82B 강철보다 높은 강도를 갖는다. 화학 조성은 표 9에 도시되어 있다.

시험조건은 표 10에 도시되어 있다. SWRH 62B 및 SWRH 82B를 사용한 시험조건의 결과는 각각 표 11 및 표 12에 도시되어 있다. 냉각개시 온도는 840℃이었다. 제1냉각존 및 제2냉각존은 둘다 1600㎜의 폭과 900㎜의 길이를 갖고 있다.

No.1은 에어블라스트에 의해서만 실행된 통상적인 냉각이다. 이것의 냉각속도는 낮으며 제1냉각완료시의 온도 및 제2냉각완료시의 온도는 높았다. 이와같은 조건하에서 생산된 선재의 강도 및 연성은 낮다.

No.2는 제1냉각단계에서는 선재에 대해 스프레이-워터가 위쪽으로부터 에어-블라스트가 아래쪽으로부터 블라스트되었으며, 제2냉각단계에서는 에어-블라스트만이 블라스트된 본 발명의 방법이다. 제1냉각단계에서, 에어-블라스트는 위쪽으로부터 적하하는 워터와 자연적으로 혼합되어 실제로는 에어블라스트미스트로 변화되었다. 제1냉각단계완료 및 제2냉각단계완료시의 온도는 각각 498℃ 및 444℃였으며, 그후 냉각은 15m/sec. 속도로 느리게 실행되었다. 위와같은 공정의 결과, 수득한 퍼얼라이트 조직은 미세하며 수득한 선재의 강도 및 연성은 높다.

No.3은 No.2와 유사한 방법이나, 이송속도가 빨라서 냉각시간은 짧으며 제1냉각단계 및 제2냉각단계의 완료시의 온도는 높았다.

위와같은 공정변경의 결과, 위 시험의 강도 및 연성은 No.1의 강도 및 연성보다 조금 높다.

No.4의 경우에는, 반대로 제1냉각단계 및 제2냉각단계완료시의 온도는 매우 낮아서, 베이나이트는 생성물 조직에서 부분적으로 생성된다. 강도는 높으나, 연성은 낮으며 편차는 크다. No.5의 경우에는 제1냉각단계완료시의 온도는 587℃로 다소 높으나, 온도는 스프레이-워터를 병행 사용하여 12℃/sec 속도로 456℃까지 냉각되었다. 수득한 조직 및 기계 성질은 No.2에 의해 수득한 것보다 열등하나, 우수한 특징을 갖는다.

No.6의 경우에는 제1냉각단계는 스프레이-워터에 의해서만 실행되었다. 그러나, 에어블라스트는 병행하여 사용되지 않았으며, 따라서 냉각속도는 No.4의 냉각속도보다 낮았다. 강도 및 연성은 No.1의 강도 및 연성보다 우수하였다.

No.7의 경우에는, 제1냉각단계완료시의 온도는 조금 높았으며, 냉각은 제2냉각단계에서 1.5℃/sec 속도로 느리게 실행되었다. 제2냉각단계완료시의 온도는 높았다. 위와같은 조작조건 때문에, 생산된 선재의 특성은 만족스럽지 못하다.

No.8의 경우에는 샘플선재는 약간 과도하게 냉각되었으며, 그후 2℃/sec 속도로 복열처리가 실행되었다. 베이나이트는 나타나지 않고 세립퍼얼라이트 조직이 생성된다.

No.9의 경우에는, 제2냉각단계에 이르기까지, 방법은 시험 No.2와 동일하며, 그후 샘플선재는 7℃/sec 속도로 빠르게 냉각되었다. 선재의 중앙의 편석 부분에서 소량의 마르텐사이트가 생성되었다.

No.10의 경우에는, 위쪽으로부터 블라스트를 하지 않고, 선재가 블라스트챔버에 배치된 스프레이 노즐을 통해 에어블라스트와 워터와의 혼합물인 미스트블라스트에 의해 냉각되었다. 냉각온도는 적당하며 No.2의 특성에 상당하는 특성이 수득되었다.

No.11의 경우에는 이것은 오프라인레드 페이턴팅 방법에 따라 실행되었다. 생산된 선재의 강도는 높으나, 재가열로 인한 오오스테나이트의 입자성장 때문에, 연성은 No.2 또는 No.9보다 우수하지 못하다.

No.12는 냉각이 60m/sec 속도의 고속에어블라스트의 블라스트에 의하여 미세입자로 변화하는 워터 20㎥/hr를 가지고서 실행되었음을 나타내는 예이다. No.13은 냉각이 60m/sec 속도의 고속에어블라스트의 블라스트에 의하여 미세입자로 변화하는 워터 140㎥/hr를 가지고서 실행되었음을 나타내는 예이다. No.14는 에어대 워터비율이 170N㎥/㎥로 높고, 선재 아래쪽으로부터 상승하는 에어-블라스트에 10N㎥/㎥의 워터를 첨가한 예를 도시한다. No.15에서, 냉각은 위쪽으로부터 선재에 120㎥/hr 스프레이워터를 블라스트하므로써 실행되었다. No.16에서, 제1냉각은 컨베이어의 속도증가에 의해 7초동안 이루어졌다. No.12 내지 No.16에서, SWRH 62B강으로 된 샘플선재가 사용되는 경우, 양호한 결과를 수득할 수 있음을 도시하고 있다. 일측 냉각이 실행되는 No.6, No.10 및 No.15의 경우에라도, 양호한 결과가 수득되었다. 이것은 선재를 균일하게 냉각시키기 위하여 선재가 지그자그 운동으로 전진하도록 제조되었기 때문이다.

제13도는 직경 9㎜를 갖는 SWRH 82B로 된 샘플선재가 사용될 때의 온도 및 장력강도 사이의 관계를 도시하는 그래프이며, 온도는 제1냉각단계완료시의 온도이다. 제2냉각단계에서 4℃/sec 속도의 에어블라스트가 샘플선재에 가해졌다. 부호 “○”는 베이나이트 조직을, 부호 “●”는 세립퍼얼라이트 조직을, 부호 “△”는 조립퍼얼라이트 조직을 나타낸다. 에어블라스트에 의해 냉각된 선재는 보통, 약 115㎏f/㎟ 장력강도를 가지나, 600℃ 내지 450℃ 온도범위를 갖도록 제1냉각단계의 온도를 조절하므로써, 119㎏f/㎟ 내지 130㎏f/㎟의 장력강도를 갖는 선재가 생산될 수 있다.

제14도는 제1냉각단계시의 온도가 575℃이며 냉각속도가 변화되는, 제1냉각단계의 온도 및 제2냉각단계의 냉각속도 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 그래프에서, 부호 “○”는 베이나이트조직을, 부호 “●”는 세립퍼얼라이트 조직을 나타낸다. 2℃/sec 내지 15℃/sec의 냉각속도를 사용하여, 고장력강도를 갖는 선재가 얻어질 수 있으나, 만일 속도가 15℃/sec 이상이면, 베이나이트 조직이 나타나며 장력강도편차가 커지기 때문에 바람직하지 못하다.

표 13은 고 Si-저 Mn 강 A로된 선재의 시험결과를 도시한다. 본 발명의 No.2의 특징은 에어블라스트 냉각 결과인 No.1의 특징 및 오프라인 레드 페이턴팅 결과인 No.9의 특징보다 우수하다.

상기 언급한 바와같이, 본 발명에 따라 오프라인 레드 페이턴팅 방법에 의해 생산된 선재의 특징에 상당하거나 또는 그보다 우수한 특징을 갖는 선재가 급속냉각후에 특수가열 장치를 사용하지 않고도 수득될 수 있다.

표 14 및 표 15는 선재가 지그자그 전진방식으로 이동되는, 제1냉각단계 및 제2냉각단계의 방법결과를 도시한다. 표 14에 주어진 결과는 SWRH 62B로 된 강철이 사용되었을 때이며 표 15의 결과는 SWRH 82B로 된 강철이 사용되었을 때 주어진 것이다. 시험조건은 표 10에 주어진 시험조건과 일치한다. 선재의 지그자그 운동은 다수의 로우터 유니트에서 통합된 가이드 자제가 선재의 방향으로 가동하는 컨베이어의 양측부의 측벽을 따라 배치되며 선재가 전진하여 컨베이어의 중심선에 관하여 대각선으로 800㎜마다 번갈아 좌측 및 우측으로 회전하며 컨베이어의 중심에 관하여 최대편차 80㎜를 갖는 선재의 루우프의 각각의 중심을 가지도록 실행되었다. 위와 같은 지그자그 운동에 의하여, 선재의 두꺼운 부분에 잔존하는 연질점이 제거되었으며 강도편차가 감소되었다.

제15도는 본 발명에 따라 연속된 일련의 루우프 형태인 선재의 지그자그운동에 대한 평면도를 개략적으로 도시한다. 연속적인 일련의 루우프 형태의 선재는 점차적으로 선재의 전진방향에 관하여 대각선으로 밀려 움직이게 된다. 선재를 밀어움직이기 위해, 수직으로 고정된 로울러가 통합된 가이드 프레임자재는 컨베이어의 양측벽을 따라 교대로 시험조건은 표 (10)에 주어진 시험조건과 일치한다. 선재의 지그재그 운동은 다수의 로우터 유니트에서 통합된 가이트자가 선재의 방향으로 가동하는 컨베이어의 양측부의 측벽을 따라 배치되며 선재가 전진하여 컨베이어의 중심선에 관하여 대각선으로 80mm마다 번갈아 좌측 및 우측으로 회전하며 컨베이어의 중심에 관하여 최대편차 80mm를 갖는 선재의 루우프의 각각의 중심을 가지도록 실행되었다. 위와같은 지그재그 운동에 의하여, 선재의 두꺼운 부분에 잔존하는 연질점이 제거되었으며 강도편차가 감소되었다. 가이드 프레임자재의 배치간격은 선재의 루우프 직경인 길이(D)의 0.3 내지 2.0 사이의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만일 간격이 0.2D 이하이면, 지그자그 운동에 대한 이송저항이 커지게 되므로 바람직하지 않으며, 한편 2.0D 이상이면, 지그자그 운동의 빈도수는 낮아지게 되므로 바람직하지 않다.

따라서, 푸싱길이는 0.02 내지 0.3D 사이인 것이 권장된다. 만일 길이가 0.02D이하이면, 각 루우트가 소망하는 정도까지 컨베이어의 양측부의 각각의 프레임자재를 향해 대각선으로 이동하는 것이 불가능하며 따라서, 선재는 균일하게 냉각되지 않는다. 만일 0.3D이상이라면, 지그자그 운동에 대한 이송저항이 증가하며 넓은 폭을 갖는 컨베이어가 사용되어야 하기 때문에 불리하다. 제15도에서 한 루우프와 접촉하고 있는 다른 루우프에서의 점(Q)은 그 위치가 변화하면서, Q₁→Q₂의 방향으로 일정하게 지그자그 운동으로 전진하고 있다.

제16도는 본 발명의 선재의 지그자그 운동에 사용된 장치의 평면도를 도시한다. 참고부호(28)는 가이드 프레임자재를 나타내며 29는 컨베이어의 측벽을 나타낸다. 안내된 선재는 가이드 프레임자재(28)에 의해 안내되며, 지그자그 운동을 하면서 전진한다. 제17도는 푸싱길이의 변화에 따라 지그자그 운동에서의 선재의 푸싱과 선재의 강도 사이의 관계를 도표로 도시한다. 루우프의 직경은 1050㎜이다. 30㎜ 길이 푸싱 작용으로 지그자그 운동을 이용하지 않고도 강도편차가 냉각강도편차의 약 절반으로 감소된다. 푸싱 작용 효과는 길이가 80㎜일때 최적이 된다. 길이가 80㎜ 이상이면, 선재의 루우프가 도중에 초크되어 선재의 강도편차가 증가될 정도로 이송저항이 커지게 된다. 따라서, 푸싱길이의 상한치는 선재의 루우프 직경의 0.3D로 규정되는 것이 바람직하다.

본 발명은 본질적인 특성을 벗어남이 없이 다른 특수 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 한정적인 것이 아니라 예증으로서 모든 면에서 고려될 것이며, 상술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 본 발명의 의도가 잘 나타나 있다.

[표 9]

[표 10a]

[표 10b]

[표 11]

[표 12]

[표 13]

[표 14]

[표 15]

Claims (30)

1. 0.40-1.00wt.％의 C함량을 포함하고 연속된 일련의 루우프 형태인 열간압연선재를 컨베이어상에서 이송하는 단계와 ; 200-2400ℓ/min의 물을 제공하는 미스트가 200N㎥/㎥ 이하의 에어대 워터비율을 가지며, 상기 선재를 컨베이어상에서 이송하는 동안에 12 내지 50℃/sec. 의 속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키도록 최소한 위쪽에서부터 상기 선재의 표면에 미스트를 블라스트하고 아래쪽에서부터 상기 선재의 배면에 에어를 블라스트하는 단계와 ; 상기 냉각된 선재를 이송하는 동안에 3℃/sec. 이하의 속도로 재가열하는 단계로 구성되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 블라스팅 미스트는 위쪽에서부터 선재에 블라스트 되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 블라스팅 미스트는 미스트를 위쪽 및 아래쪽에서부터 선재의 블라스트 되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 미스트는 500 내지 2400ℓ/min. 물을 제공하는 에어-워터미스트이고 20 내지 180N㎥/㎥의 에어대 워터비율을 갖는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 미스트는 500 내지 2400ℓ/min. 물을 제공하는 스프레이워터이고 제로의 에어대 워터비율을 갖는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
6. 제1항에 있어서, 열간압연선재를 연소된 일련의 루우프 형태를 이루는 상태로 이송하는 단계는 선재를 지그자그 형태로 이송하는 것을 포함하는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
7. 제6항에 있어서, 선재를 지그자그 형태로 이송하는 단계는 컨베이어에 선재의 루우프를 평평하게 배치하는 것과, 루우프를 전진방향으로 길이(D)의 0.3-2.0 간격마다 교대로 좌우로, 컨베이어의 중심에 관하여 대각선으로 향하도록 하는 것과, 루우프의 각각의 중심이 컨베이어의 중심선에 관해, 상기 길이(D)의 0.02 내지 0.3의 최대범위내에 있는 편차를 갖도록 함으로서, 상기 선재를 이송하는 것을 포함하며, 여기서 D는 상기 선재에 의해 형성된 루우프 길이인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
8. 0.40-1.00wt.％의 C함량을 포함하고 연속된 일련의 루우프 형태인 열간압연선재를 컨베이어상에서 이송하는 단계와 ; 200-2400ℓ/min의 물을 제공하는 미스트가 200N㎥/㎥ 이하의 에어대 워터비율을 가지며, 상기 선재를 컨베이어상에서 이송하는 동안에 12 내지 50℃/sec.의 속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키도록 최소한 위쪽에서부터 상기 선재의 표면에 미스트를 블라스트하고 아래쪽에서부터 상기 선재의 배면에 에어를 블라스트하는 단계와 ; 상기 냉각된 선재를 이송하는 동안에 2℃/sec. 이하의 속도로 서서히 상기 냉각된 선재를 냉각시키는 단계로 구성되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 블라스팅 미스트는 위쪽에서부터 선재에 블라스트 되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 블라스팅 미스트는 위쪽 및 아래쪽 모두로부터 선재에 블라스트 되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 미스트는 500 내지 2400ℓ/min. 물을 공급하는 에어워터미스트이며 20-180N㎥/㎥의 에어대 워터비율을 갖는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 미스트는 제로인 에어대 워터비율을 갖고 500 내지 2400ℓ/min. 물을 공급하는 스프레이-워터미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
13. 제8항에 있어서, 열간압연 및 코일된 선재를 연속된 일련의 루우프 형태를 이루는 상태로 이송하는 단계는 선재를 지그자그 형태로 이송하는 것을 포함하는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
14. 제8항에 있어서, 선재를 지그자그 형태로 이송하는 단계는 컨베이어에 선재의 루우프를 평평하게 배치하는 것과, 루우프를 전진방향으로 길이(D)의 0.3-2.0 간격마다 교대로 좌우로, 컨베이어의 중심에 관하여 대각선으로 향하도록 하는 것과, 루우프의 각각의 중심이 컨베이어의 중심선에 관해, 상기 길이(D)의 0.02 내지 0.3의 최대범위내에 있는 편차를 갖도록 함으로써, 상기 선재를 이송하는 것을 포함하며, 여기서 D는 상기 선재에 의해 형성된 길이인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
15. 0.40-1.00wt.％의 C함량을 포함하고 연속된 일련의 루우프 형태인 열간압연선재를 컨베이어상에서 이송하는 단계와 ; 상기 선재에 냉각매질을 5초 내지 30초 동안 블라스팅함으로써 상기 선재를 컨베이어상에서 이송하는 동안에 12 내지 40℃/sec.의 속도로 600℃ 내지 450℃까지 냉각시키는 제1냉각단계와, 제1냉각단계에서 냉각된 상기 선재에 냉각매질을 5초 내지 30초 동안 블라스팅함으로써 상기 냉각된 선재를 이송하는 동안에 2 내지 15℃/sec.의 속도로 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키는 제2냉각단계로 구성되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 제1냉각단계는 선재에 냉각매질을 블라스팅하는 것에 의해 상기 선재를 550℃ 내지 450℃로 냉각시키는 것으로 구성되는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 냉각매질은 에어블라스트와 스프레이워터인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 스프레이워터는 스프레이된 고온워터인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 제1냉각단계의 냉각매질은 에어블라스트와 에어-워터미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 에어-워터미스트는 고온워터와 에어로 구성되는 에어-미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 제1냉각단계의 냉각매질은 스프레이워터와 혼합된 에어블라스트로 구성되는 에어미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
22. 제15항에 있어서, 상기 제1냉각단계의 냉각매질은 에어-워터미스트와 혼합된 에어블라스트로 구성되는 에어블라스트미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
23. 제15항에 있어서, 상기 제2냉각단계는 550℃ 내지 400℃까지 냉각시키도록 선재에 냉각매질을 블라스팅하는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
24. 제15항에 있어서, 상기 제2냉각단계의 냉각매질은 아래쪽에서부터 상기 선재에 블라스트되는 에어-블라스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
25. 제15항에 있어서, 상기 제2냉각단계의 냉각매질은 스프레이워터와 혼합된 에어블라스트로 구성되는 에어-블라스트미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
26. 제15항에 있어서, 상기 제2냉각단계의 냉각매질은 에어-워터미스트와 혼합된 에어블라스트로 구성되는 에어-블라스트미스트인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
27. 제15항에 있어서, 상기 제2냉각단계의 냉각은 선재를 8 내지 8℃/sec.의 속도로 냉각시키는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
28. 제15항에 있어서, 상기 제2냉각단계의 냉각은 선재를 2 내지 15℃/sec. 이상의 속도로 냉각시키는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
29. 제15항에 있어서, 열간압연선재를 연속된 일련의 루우프를 이루는 상태로 이송하는 단계는 선재를 지그자그 형태로 이송하는 것을 포함하는 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.
30. 제29항에 있어서, 선재를 지그자그 형태로 이송하는 단계는 컨베이어에 선재의 루우프를 평평하게 배치하는 것과, 루우프를 전진방향으로 길이(D)의 0.3-2.0 간격마다 교대로 좌우로, 컨베이어의 중심선에 관하여 대각선으로 향하도록 되는 것과, 루우프의 각각의 중심이 컨베이어의 중심선에 관해, 상기 길이(D)의 0.02 내지 0.3의 최대범위내에 있는 편차를 갖도록 함으로써, 상기 선재를 이송하는 것을 포함하며, 여기서 D는 상기 선재에 의해 형성된 루우프 길이인 열간압연선재의 직접 페이턴팅 방법.

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