WO2021002560A1

WO2021002560A1 - 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법

Info

Publication number: WO2021002560A1
Application number: PCT/KR2020/003182
Authority: WO
Inventors: 박평렬; 김기환
Original assignee: 홍덕산업(주)
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-01-07
Also published as: CN112449653A; RU2746613C1; US20220119903A1; BR112020008400A2; JP2021532254A; KR102059095B1

Abstract

본 발명은 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 직선 품질이 우수한 강선은, 신선 단계를 거친 이후에, 장력이 가해진 상태에서 가열되는 가열 단계를 거치며, 냉각 단계를 거치는 와이어;를 포함하며, 상기 와이어를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취 시킨 후, 400mm로 이루어진 상기 와이어의 직선성을 측정하였을 때, 상기 와이어의 직선성은 30mm 이하인 것을 특징으로 하는 것이며, 직선 품질이 우수한 강선 제조방법은, 와이어 준비 단계, 가열 단계, 냉각 단계, 직선성 측정 단계를 포함하는 것이다.

Description

직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법

본 발명은 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강선을 일정 이상의 온도로 짧은 시간 동안 가열함에 따라 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 강선은 다양한 산업분야에서 사용되고 있으며, 차량용 타이어나 공업용 벨트 등에 사용되고 있다. 이와 같이 다양한 용도로 사용되는 강선은 다양한 품질 특성이 요구되고 있으며, 특히 타이어 보강재로 강선을 사용할 경우 강선의 직선성이 요구되고 있다.

산업 분야에서 사용되는 강선은, 강선이 제작된 이후에 바로 사용되지는 않으며, 일정한 내경을 가지는 스풀에 강선을 권취하여 보관한 이후, 수 개월 후에 사용된다. 그러나 이와 같이 스풀에 권취하여 강선을 보관하여 사용할 경우, 강선의 직선성이 유지되지 못하는 문제가 발생하게 된다.

강선의 직선성이 유지되지 못하면, 직선성이 요구되는 산업분야에 강선을 사용하지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있게 된다. 구체적으로, 타이어 보강재용으로 강선을 사용할 경우, 직선성이 불량하면 타이어 제조시 작업 공정성에 영향을 주며, 버클링 및 팁 라이징(Tip rising) 현상을 발생시켜, 타이어 제조사에서 압연 및 재단 공정시 문제가 발생할 수 있다. 이외에도 강선의 직선성이 유지되지 못하는 경우, 강선의 직선성이 요구되는 다양한 분야에서 강선 사용에 문제가 발생하게 된다.

강선의 직선성이 변하는 원인은 다음과 같다. 강선은 탄소강을 소재로 사용하게 되는데, 탄소강 내에는 침입형 고용원자인 C와 N이 존재하며, 시간이 지남에 따라 확산이 되어 인접한 전위로 이동하여 고착된다. 따라서 강선을 제조하여 일정한 내경을 가진 스풀에 권취 하면, C와 N 원자의 확산 및 고착에 의해 직선성이 변하게 되고, 직선성이 저하된다.

종래의 강선은 상술한 문제에 의해 직선성이 우수한 강선을 제공할 수 없는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 강선은 제작 초기에는 직선 특성이 우수하더라도 일정한 내경을 가진 스풀에 권취되어 장기간 시간이 지나면 탄성구간 이내의 응력하에서 변형시효에 의해 직선 특성이 변하게 되어 직선성 품질 특성을 만족하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 강선을 일정 이상의 온도로 짧은 시간 동안 가열함에 따라 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선은, 신선 단계를 거친 이후에, 장력이 가해진 상태에서 가열되는 가열 단계를 거치며, 냉각 단계를 거치는 와이어;를 포함하며, 상기 와이어를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취 시킨 후, 400mm로 이루어진 상기 와이어의 직선성을 측정하였을 때, 상기 와이어의 직선성은 30mm 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선의 상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 내지 220도 일 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선의 상기 와이어의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간은 하기 식(A)을 만족하되, 상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 이상일 수 있다. 식 (A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선의 상기 가열 단계의 가열 시간은 0.02 내지 10(s) 일 수 있으며, 상기 가열 단계에서 상기 와이어에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50% 일 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선 제조방법은, 신선된 와이어를 준비하는 와이어 준비 단계; 상기 와이어를 장력이 가해진 상태에서 가열시키는 가열 단계; 상기 와이어를 냉각 시키는 냉각 단계; 및 상기 와이어를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취 시킨 후 상기 와이어의 직선성을 측정하는 직선성 측정 단계;를 포함하며, 상기 직선성 측정 단계에서 400mm로 이루어진 상기 와이어의 직선성을 측정하였을 때, 상기 와이어의 직선성은 30mm 이하일 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선 제조방법의 상기 와이어는 복수 개가 구비되며, 복수 개의 상기 와이어가 서로 꼬이면서 연선되는 연선 단계;를 더 포함할 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선 제조방법의 상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 내지 220도 일 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선 제조방법의 상기 와이어의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간은 하기 식(A)을 만족하되, 상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 이상 일 수 있다. 식(A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선 제조방법의 상기 가열 단계의 가열 시간은 0.02 내지 10(s) 일 수 있으며, 상기 가열 단계에서 상기 와이어에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50% 일 수 있다.

본 발명은 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 일정한 온도에서 짧은 시간 동안 강선을 가열함에 따라, 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이와 함께, 본 발명은 강선을 일정한 온도에서 짧은 시간 동안 가열함에 따라 강선의 미세조직을 크게 변화시키지 않을 수 있고, 이를 통해 강선의 물성 특성을 저하 시키지 않으면서 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선의 직선성을 측정하는 것을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선의 가열 시간에 따른 생산성을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 절단 강력의 1%의 장력을 가하고, 와이어의 가열 시간 및 가열 온도를 변화시키면서 와이어를 가열하여 강선을 제작하였을 때의 직선성을 나타내는 표이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 절단 강력의 5%의 장력을 가하고, 와이어의 가열 시간 및 가열 온도를 변화시키면서 와이어를 가열하여 강선을 제작하였을 때의 직선성을 나타내는 표이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 절단 강력의 15%의 장력을 가하고, 와이어의 가열 시간 및 가열 온도를 변화시키면서 와이어를 가열하여 강선을 제작하였을 때의 직선성을 나타내는 표이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 절단 강력의 30%의 장력을 가하고, 와이어의 가열 시간 및 가열 온도를 변화시키면서 와이어를 가열하여 강선을 제작하였을 때의 직선성을 나타내는 표이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 절단 강력의 50%의 장력을 가하고, 와이어의 가열 시간 및 가열 온도를 변화시키면서 와이어를 가열하여 강선을 제작하였을 때의 직선성을 나타내는 표이다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 절단 강력의 1%의 장력을 가하고, 와이어의 가열 시간을 길게 하면서 와이어를 가열하여 강선을 제작하였을 때의 직선성을 나타내는 표이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 가열 온도와 가열 시간에 따른 관계식(A) 값과 30일 경과 후의 직선값을 나타내는 표이다.

도 10은 가열 온도에 따른 와이어의 인장강도 변화를 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 제조방법의 공정도를 나타내는 도면이다.

본 발명은 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 강선을 일정 이상의 온도로 짧은 시간 동안 가열함에 따라 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선은 신선 단계를 거친 이후에, 장력이 가해진 상태에서 가열되는 가열 단계를 거치며, 냉각 단계를 거치는 와이어(110)를 포함하며, 상기 와이어(110)는 권취부에 일정 기간 이상 권취 되어도 직선성이 30mm 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 직선성은 다음과 같이 측정될 수 있다. 상기 와이어(110)를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취시킨다. 이후, 권취된 상기 와이어(110)의 일단(111)을 일 지점(120)에 고정시키고, 상기 와이어(110)를 수직으로 내린다. 이때, 상기 와이어(110)를 400mm까지 내린다. 즉, 상기 와이어(110)의 일단(111)과 상기 와이어(110)의 타단(112)의 거리는 400mm가 된다.

상기 와이어(110)의 직선성은, 상기 일 지점(120)으로부터 수직한 선을 이루는 제1축(121)과 상기 와이어(110)의 타단(112)이 이루는 간격으로 알 수 있게 된다. 구체적으로, 상기 제1축(121)과 상기 와이어(110)의 타단(112)이 이루는 간격이 작을수록 직선성이 우수한 강선이며, 상기 제1축(121)과 상기 와이어(110)의 타단(112)이 이루는 간격이 클수록 직선성이 좋지 않은 강선이다.

본 발명의 실시 예에 따른 강선은 일정 이상의 온도로 짧은 시간 동안 가열하여 강선의 변형시효를 촉진함에 따라, 권취부에 상기 와이어(110)를 일정 기간 동안 권취시킨 후에 직선성을 측정할 때, 상기 와이어(110)의 직선성을 30mm 이하로 유지할 수 있는 것이다. (여기서, 상기 권취부에 상기 와이어(110)가 권취되는 일정 기간은 6개월 내지 1년 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.)

본 발명의 실시 예에 따른 상기 와이어(110)는 탄소강의 소재로 이루어질 수 있는 것으로, 상기 와이어(110)는 0.5 내지 1.1wt% 탄소강의 소재로 이루어질 수 있다.

상기 와이어(110)는 신선 단계를 거친 이후에, 장력이 가해진 상태에서 가열될 수 있는 것으로, 상기 와이어(110)가 신선 단계를 거치는 것은, 신선공정을 포함하는 공정을 거칠 수 있는 것이다. 구체적으로 상기 와이어(110)는 우수한 강도와 가공성을 확보하기 위하여 파텐팅 처리될 수 있다. 상기 와이어(110)를 파텐팅 처리 함으로써 탄소성분의 시멘타이트와 Fe로 구성된 페라이트의 집합체인 펄라이트 미세조직을 얻게 된다.

신성 공정을 거친 상기 와이어(110)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 복수 개의 상기 와이어(110)가 서로 꼬이면서 연선되는 연선 단계를 거칠 수도 있다. 다만, 상기 연선 단계는 필요에 따라 생략될 수 있는 것으로, 상기 와이어(110)를 단일강선으로 사용할 경우 상기 연선 단계는 생략될 수 있다.

신선공정은 재료에 큰 변형이 수반되는 공정으로, 고탄소강의 펄라이트 조직을 변형시키고 라멜라층 내의 시멘타이트의 분해를 촉진한다. 신선과정에서 발생하는 변형에 의해 시멘타이트가 분해되면, 페라이트 기지상 내에 침입형 고용원자인 C와 N의 분율이 증가하게 된다.

여기서 변형시효는 C나 N 등의 침입형 고용 원자가 시간의 경과와 함께 전위에 고착함으로써 나타나는 것이며, 그 인자로는 고용원자의 밀도 뿐만 아니라 시간, 온도, 전위의 밀도 등을 들 수 있다. 더욱이 신선공정을 통해 큰 소성변형이 수반된 소재의 내부에는 고밀도의 전위가 존재하게 되며, 시효현상을 더욱 촉진시킨다.

즉, 신선이 완료된 강선을 일정 내경을 가진 스풀에 권취하면 시간 경과에 따라 시멘타이트가 분해되어 변형 시효가 발생하게 되고, 직선성의 변화가 수반되어 목표 한 직선성을 얻을 수 없게 된다.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 와이어(110)는 장력이 가해진 상태에서 가열되는 가열 단계를 거친 이후, 냉각 단계를 거침으로써, 고용원자의 확산을 인위적으로 촉진 및 완료를 시키는 것이다. 이와 같이 고용원자의 확산을 인위적으로 촉진 및 완료시킴에 따라 일정 내경을 가진 상기 권취부에 상기 와이어(110)를 권취한 후에도 상기 와이어(110)에 시효현상이 발생하지 않게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 강선은 상기 와이어(110)의 변형시효를 촉진함에 따라 직선성을 향상시킬 수 있는 것이지만, 변형시효를 촉진할 때 상기 와이어(110)의 다른 물성에 영향을 주지 않는 것이 바람직하다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 와이어(110) 가열 단계에서의 가열 시간은 0.02 내지 10(s)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 5(s) 인 것이 바람직하다.

상기 와이어(110)의 가열 단계에서 상기 와이어(110)를 지나치게 오랫동안 가열하면, 상기 와이어(110)의 변형시효를 촉진할 수는 있으나, 강선 제작의 생산성이 저하될 위험이 있다.

도 2를 참조하면, 상기 와이어(110)의 가열 단계에서 가열 시간이 길어질수록 강선의 생산성은 저하되며, 10(s) 이상에서는 생산성이 급격히 저하되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 와이어(110)의 가열 단계에서 가열 시간을 길게 하면, 생산 속도가 느려짐에 따라 생산성이 저하되며, 이에 따라 제조원가가 상승되는 문제가 발생할 수 있게 된다.

또한, 상기 와이어(110)의 가열 단계에서 상기 와이어(110)를 충분한 시간동안 가열하지 않으면, 변형시효가 촉진되지 않게 된다. 구체적으로, 상기 와이어(110) 가열 단계에서의 가열 시간이 0.02(s) 보다 작은 0.01(s)에서는, 가열 시간이 너무 짧음에 따라 세멘타이트와 페라이트 계면에 있는 세멘타이트에서 분해된 탄소원자가 페라이트 영역으로 이동이 일어날 수 있는 충분한 구동력이 없게 되고, 이에 탄소가 전위에 고착되는 가속화가 일어나지 않게 된다. 따라서, 상기 와이어(110) 가열 단계에서의 가열 시간은 0.02 내지 10(s)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 5(s) 인 것이 바람직하다.

이와 동시에 본 발명의 실시 예에 따른 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간은 하기 식(A)를 만족하되, 상기 와이어(110)의 가열 단계에서의 가열 온도는 80도 이상인 것이 바람직하다. 식 (A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))

도 3 내지 도 7을 참조하면, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간이 식(A)를 만족하지 않는 경우, 상기 와이어(110)의 변형시효가 충분히 촉진되지 않음에 따라 상기 와이어(110)의 직선성이 향상되지 않는 것을 알 수 있다.

(도 3은 상기 와이어(110)에 절단 강력의 1%의 장력을 가하면서 가열한 것을 나타낸 것이고, 도 4는 상기 와이어(110)에 절단 강력의 5%의 장력을 가하면서 가열한 것을 나타낸 것이며, 도 5는 상기 와이어(110)에 절단 강력의 15%의 장력을 가하면서 가열한 것을 나타낸 것이며, 도 6은 상기 와이어(110)에 절단 강력의 30%의 장력을 가하면서 가열한 것을 나타낸 것이며, 도 7은 상기 와이어(110)에 절단 강력의 50%의 장력을 가하면서 가열한 것을 나타낸 것이다. 도 3 내지 도 7에서 수치의 값은 상술한 직선성 측정방법을 통해 상기 와이어(110)의 직선성을 측정한 것이다.)

이 때, 상기 와이어(110)의 가열 온도는 80도 이상이어야 한다. 상기 와이어(110)의 가열 온도가 80도 미만이면, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간이 식(A)를 만족하더라도 상기 와이어(110)의 변형시효가 촉진되지 않는 것을 알 수 있다.

구체적으로, 도 3의 60도-1초, 40도-1초, 도 4의 60도-1초, 40도-1초, 도 5의 60도-1초, 40도-1초, 도 6의 60도-1초, 40도-1초, 도 7의 60도-1초, 40도-1초의 실시 예는 식(A)를 만족하지만, 가열 온도가 80도 미만임에 따라 변형시효가 촉진되지 않아 직선성이 좋지 않게 되는 것을 알 수 있다.

도 8은 상기 와이어(110)의 가열 온도를 80도 미만으로 하면서, 가열 시간을 길게(10초 이상) 한 것이다. 도 8을 참조하면, 80도 미만에서 시간을 길게 하여도 상기 와이어(110)의 변형시효가 촉진되지 않은 것을 알 수 있다. 이와 같이 상기 와이어(110)의 가열 온도가 80도 미만일 때는, 상기 와이어(110)의 가열 시간을 길게 하여도 변형시효가 촉진되지 않게 된다.

변형시효는 C나 N 등의 침입형 고용 원자가 시간의 경과와 함께 전위에 고착함으로써 나타나는 것이며, 그 인자로는 고용원자의 밀도 뿐만 아니라 시간, 온도, 전위의 밀도 등을 들 수 있다. 즉, C나 N 등의 침입형 고용 원자가 시간의 경과와 함께 전위에 고착시키기 위해서는 일정 온도가 필요한 것으로, 상기 와이어(110)의 가열 온도가 80도 미만인 경우에는 C나 N 등의 침입형 고용 원자가 시간의 경과와 함께 전위에 고착되지 않게 됨에 따라 변형시효가 촉진되지 않게 된다.

따라서, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간이 식(A)를 만족하더라도 상기 가열 단계의 가열 온도가 80도 보다 작으면, 변형시효가 촉진되지 않게 된다.

또한, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도가 80도 보다 크더라도, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간이 식(A)를 만족하지 않게 되면, 변형시효가 촉진되지 않게 된다. 구체적으로, 도 9의 80도- 0.01초, 0.02초, 0.03초를 참조하면, 상기 가열 단계의 가열 온도가 80도 이상이지만, 식(A)를 만족하지 않기 때문에 변형시효가 촉진되지 않아 직선성이 향상되지 않은 것을 알 수 있다.

또한, 상기 와이어(110)이 상기 가열 단계의 가열 온도가 80도 이상 이더라도, 상기 와이어(110)이 상기 가열 단계의 가열 시간이 0.02초 미만이면 변형 시효가 촉진되지 않게 된다. 구체적으로, 도 9의 100도 - 0.01초, 150도 - 0.01초, 200도 - 0.01초를 참조하면, 상기 가열 단계의 가열 온도가 80도 이상이고, 식(A)를 만족하지만 가열 시간이 충분하지 않아 변형 시효가 촉진되지 않는다는 것을 알 수 있다.

이는 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 시간이 상당히 작기 때문이다. 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도가 80도 이상 이더라도, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 시간이 상당히 작으면, C나 N 등의 침입형 고용 원자가 시간의 경과와 함께 전위에 고착되지 않게 됨에 따라 변형시효가 촉진되지 않게 된다.

따라서, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간은 하기 식(A)를 만족하되, 상기 와이어(110)의 가열 단계에서의 가열 온도는 80도 이상인 것이 바람직하다. 즉, 가열 온도가 80도 이상이어도 가열 시간이 너무 작으면 변형시효가 촉진되지 않기 때문에, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계의 가열 시간은 0.02초 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서 상기 와이어(110)에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50% 인 것이 바람직하다. 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서 상기 와이어(110)에 인가되는 장력은 가열 온도 및 가열 시간에 영향을 준다.

상술한 바와 같이 상기 가열 단계는 침입형 고용원자의 확산을 통해 변형시효를 촉진하는 역할을 하는데, 상기 와이어(110)에 인가되는 장력이 증가하면 상기 와이어(110)의 직진성은 증가하게 되고, 동일한 가열 조건에서 더 높은 직진성 향상 효과가 나타난다. 따라서, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서 상기 와이어(110)에 가해지는 장력은 절단 강력의 1% 보다 큰 것이 바람직하다.

그러나 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서 상기 와이어(110)에 가해지는 장력이 너무 크면, 장력에 의해 상기 와이어(110)의 물성이 저하될 위험이 있다. 따라서, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서 상기 와이어(110)에 가해지는 절단 강력의 50% 보다 작은 것이 바람직하다. (여기서, 절단 강력이라 함은 와이어가 가지는 물성치 중 하나로, 와이어의 양 끝 단에서 축방향으로 인장을 가하였을 때 와이어가 파단되는 시점의 강력을 나타내는 것이다.)

다만, 상기 와이어(110)에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50%로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 적절한 장력이 가해질 수 있음은 물론이다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서의 가열 온도는 80도 내지 220도 인 것이 바람직하다. 상기 가열 온도가 80도 이상이 되어야 하는 점은 상술하였는 바 생략한다. 도 10을 참조하면, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서 상기 가열 온도를 220도 이하로 하면, 미세조직은 크게 변화시키지 않으면서 인장강도를 높일 수 있다.

그러나 상기 가열 온도가 220도 보다 과도하게 높아지면, 미세조직 변화가 관찰될 정도로 와이어의 물성 측면이 불리해지며, 인장강도가 점차적으로 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 가열 온도를 220도 보다 크게 하면, 변형시효는 촉진시킬 수는 있으나, 와이어의 인장강도가 저하될 위험이 있다. 따라서, 상기 와이어(110)의 상기 가열 단계에서의 가열 온도는 80도 내지 220도 인 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 후술할 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 제조방법은 상술한 직선 품질이 우수한 강선의 특징이 모두 적용될 수 있는 것이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 준비 단계(S110), 가열 단계(S130), 냉각 단계(S140), 직선성 측정 단계(S150)를 포함한다.

상기 와이어 준비 단계(S110)는 신선된 와이어를 준비하는 단계이다. 상기 와이어 준비 단계(S110)는 상기 와이어(110)를 신선하는 단계가 포함되어 있다면, 다양한 공정이 포함될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 제조방법은 연선 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 상기 연선 단계(S120)는 상기 와이어(110)를 복수 구비하고, 복수 개의 상기 와이어(110)를 서로 꼬면서 연선하는 단계이다. 상기 연선 단계(S120)는 연선된 와이어 포함하는 강선을 제작할 때 포함될 수 있으며, 단일 강선을 제작할 때는 상기 연선 단계(S120)는 생략될 수 있다.

상기 가열 단계(S130)는 신선된 상기 와이어(110)를 장력이 가해진 상태에서 가열시키는 단계이다. 상기 가열 단계(S130)에서 가열 온도는 80도 내지 220도 일 수 있다.

또한, 상기 가열 단계(S130)의 가열 온도와 가열 시간은 식(A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))를 만족하되, 상기 가열 단계(S130)의 가열 온도는 80도 이상 일 수 있다.

또한, 상기 가열 단계(S130)의 가열 시간은 0.02 내지 10(s)일 수 있으며, 상기 가열 단계(S130)에서 상기 와이어(110)에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50% 일 수 있다. 다만, 상기 와이어(110)에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50%로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 적절한 장력이 가해질 수 있음은 물론이다.

상기 가열 단계(S130)의 가열 온도, 가열 시간, 장력의 수치에 대한 임계적 의의는 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선에서 상술하였는 바, 상세한 설명은 생략한다.

상기 냉각 단계(S140)는 상기 가열 단계(S130)를 거친 상기 와이어(110)를 냉각시키는 단계이다. 상기 가열 단계(S130)를 거친 상기 와이어(110)는 상기 와이어(110) 내의 C와 N이 확산하기 좋은 환경에 노출되어 있기 때문에, 냉각이 충분히 되지 않고 권취가 되면 변형시효를 완전히 억제할 수 없다. 따라서, 상기 냉각 단계(S140)에서 상기 가열 단계(S130)를 거친 상기 와이어(110)를 냉각시켜야 한다.

상기 냉각 단계(S140)의 냉각 온도는 50도 이하인 것이 바람직하며, 상기 냉각 단계(S140)의 냉각 온도는 낮을수록 효과가 증대될 수 있기 때문에 50도 이하에서 냉각이 이루어질 수 있다. 구체적으로 상기 냉각 단계(S140)는 상온에서 이루어지는 것이 가장 바람직하다. 다만, 상기 냉각 단계(S140)에서의 냉각 온도는 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 변경될 수 있음은 물론이다. 상기 냉각 단계(S140)는 다양한 방법으로 이루어질 수 있으며, 공냉식, 환원성과 불활성등의 가스냉각, 수냉식 등의 방법이 사용될 수 있다.

상기 직선성 측정 단계(S150)는 상기 와이어(110)를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취 시킨 후 상기 와이어(110)의 직선성을 측정하는 단계이다.

도 1을 참조하면, 상기 직선성 측정 단계(S150)에서 직선성은 다음과 같이 측정될 수 있다. 상기 와이어(110)를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취시킨다. 이후, 권취된 상기 와이어(110)의 일단(111)을 일 지점(120)에 고정시키고, 상기 와이어(110)를 수직으로 내린다. 이때, 상기 와이어(110)를 400mm까지 내린다. 즉, 상기 와이어(110)의 일단(111)과 상기 와이어(110)의 타단(112)의 거리는 400mm가 된다.

상기 직선성 측정 단계(S150)에서 측정되는 상기 와이어(110)의 직선성은, 상기 일 지점(120)으로부터 수직한 선을 이루는 제1축(121)과 상기 와이어(110)의 타단(112)이 이루는 간격이 될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1축(121)과 상기 와이어(110)의 타단(112)이 이루는 간격이 작을수록 직선성이 우수한 강선이며, 상기 제1축(121)과 상기 와이어(110)의 타단(112)이 이루는 간격이 클수록 직선성이 좋지 않은 강선이다.

본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 제조방법은, 상술한 방법과 같이 일정기간 상기 와이어(110)를 권취부에 권취시킨 후, 상기 직선성 측정 단계(S150)에서 400mm로 이루어진 상기 와이어의 직선성을 측정하였을 때, 상기 와이어(110)의 직선성이 30mm 이하로 되는 강선을 제작할 수 있는 것이다.

상술한 본 발명의 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법은 일정한 온도에서 짧은 시간 동안 강선을 가열함에 따라, 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법은 강선을 일정한 온도에서 짧은 시간 동안 가열함에 따라 강선의 미세조직을 크게 변화시키지 않을 수 있고, 이를 통해 강선의 물성 특성을 저하 시키지 않으면서 강선의 변형시효를 촉진하여 시효 후 직선 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법은 짧은 시간(0.02 내지 10(s) 또는 0.02 내지 5(s) 동안 와이어를 가열함에 따라 와이어의 물성을 변화시키지 않으면서 와이어의 직선성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

여기서, 와이어를 짧은 시간 동안 가열하면서 와이어에 변형시효를 촉진시키기 위해서는, 와이어의 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간이 식 (A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))를 만족시키되, 가열 단계의 온도는 80도 이상으로 해야 한다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 이와 같은 조건을 만족하지 않게 되면 변형시효가 충분히 촉진되지 않게 되는데, 본 발명의 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선은 이와 같은 조건을 만족하면서 와이어를 가열함에 따라 와이어의 물성을 변화시키지 않으면서 와이어의 직선성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 직선 품질이 우수한 강선 및 이의 제조방법에서 식(A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))는 다음과 같이 변형될 수도 있다. 상기 식 (A)는 420 ≥ T + 15.67 ln(t) ≥ 300 으로 변형될 수 있으며, 식 (A)는 상한 값 420을 가질 수 있다.

가열 온도와 가열 시간의 값을 크게 하면서 식(A)의 값을 크게 할수록 변형시효를 촉진할 수는 있으나, 식(A)의 상한값이 420을 초과하면 경제적, 작업성 측면에서 비효율적이 될 수 있다. 또한, 가열 온도와 가열 시간의 값을 크게 하여 식(A)의 상한값인 420을 초과하면 할수록 와이어의 물성에 영향을 미칠 위험성이 높아지기 때문에, 상기 식 (A)는 420 ≥ T + 15.67 ln(t) ≥ 300 으로 이루어질 수도 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

직선성이 요구되는 강선에 있어서,

신선 단계를 거친 이후에, 장력이 가해진 상태에서 가열되는 가열 단계를 거치며, 냉각 단계를 거치는 와이어;를 포함하며,

상기 와이어를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취 시킨 후, 400mm로 이루어진 상기 와이어의 직선성을 측정하였을 때,

상기 와이어의 직선성은 30mm 이하인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선.
제1항에 있어서,

상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 내지 220도 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선.
제2항에 있어서,

상기 와이어의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간은 하기 식(A)을 만족하되,

상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 이상인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선.

식 (A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))
제3항에 있어서,

상기 가열 단계의 가열 시간은 0.02 내지 10(s) 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선.
제1항에 있어서,

상기 가열 단계에서 상기 와이어에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50 % 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선.
직선성이 요구되는 강선 제조방법에 있어서,

신선된 와이어를 준비하는 와이어 준비 단계;

상기 와이어를 장력이 가해진 상태에서 가열시키는 가열 단계;

상기 와이어를 냉각 시키는 냉각 단계; 및

상기 와이어를 와이어의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 권취부에 일정기간 권취 시킨 후 상기 와이어의 직선성을 측정하는 직선성 측정 단계;를 포함하며,

상기 직선성 측정 단계에서 400mm로 이루어진 상기 와이어의 직선성을 측정하였을 때, 상기 와이어의 직선성은 30mm 이하인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 와이어는 복수 개가 구비되며,

복수 개의 상기 와이어가 서로 꼬이면서 연선되는 연선 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 내지 220도 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선.
제8항에 있어서,

상기 와이어의 상기 가열 단계의 가열 온도와 가열 시간은 하기 식(A)을 만족하되,

상기 가열 단계의 가열 온도는 80도 이상 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선 제조방법.

식(A) : T + 15.67 ln(t) ≥ 300 (식(A)에서 T는 상기 가열 온도의 절대온도(K) 이고, t는 상기 가열 시간(s))
제9항에 있어서,

상기 가열 단계의 가열 시간은 0.02 내지 10(s) 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 가열 단계에서 상기 와이어에 가해지는 장력은 절단 강력의 1 내지 50 % 인 것을 특징으로 하는 직선 품질이 우수한 강선 제조방법.