KR100441412B1

KR100441412B1 - 고피로 강도의 강선용 선재, 강선 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100441412B1
Application number: KR10-2000-7010744A
Authority: KR
Inventors: 세이키 니시다; 아쓰히코 요시에
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2004-07-23
Also published as: DE60043966D1; WO2000044954A1; KR20010042224A; EP1069199A1; JP4638602B2; US6596098B1; EP1069199A4; EP1069199B1

Abstract

본 발명은 세경의 고피로 강도 강선용 선재, 또는 이들은 꼬은 강선에 사용되는 강선용 선재, 강선과 그 제조방법이다.

강선용 선재, 강선은 질량%로 C:0.6∼1.3%, Si:0.1∼1.5%, Mn : 0.2∼1.5%를 함유하는 강은 열간압연 후에 조정 냉각한 조직이 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트조직의 면적율이 5 내지 50%, 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직이다.

그 제조방법은 상기 성분의 직경 5 내지 16mm의 선재를 신선가공과 패턴팅 처리에 의하여 직경 0.8 내지 2.8mm 의 선재로 만들고, 이어서 이 선재를 오스테나이트화한 후 급냉하여 500 내지 560℃에서 항온 변태처리하고, 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5 내지 50%이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직이 되도록 조정하고, 그 후 황동도금을 실시한 후 신선가공을 실시하여 직경 0.05 내지 1.0mm로 하는 것이다.

Description

고피로 강도의 강선용 선재, 강선 및 그 제조방법{WIRE FOR HIGH-FATIGUE-STRENGTH STEEL WIRE, STEEL WIRE AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

일반적으로 로프 등에 사용하는 0.6% 이상의 고탄소강으로 구성되는 와이어는 열간압연에 의하여 직경 5.0∼16mm의 선재로 압연·가공된 후에, 조정 냉각에 의하여 조직 조정되어 제품 선재로 된다. 이러한 선재는 그대로 신선가공하여 선재의 직경(간단히, "선경"이라함)과 기계적 성질을 조정하여 와이어로 하거나 신선가공 전 또는 신선가공의 도중에 납 패턴팅 등의 중간 패턴팅 처리하여 다시 조직 조정하고 신선가공하여 와이어로 만든다. 이러한 와이어는 꼬아서 로프로 하거나, 필요에 따라 신선 전이나 또는 신선가공 도중에 용융아연 도금하여 내식성을 향상시켜 사용된다. 한편, 스틸 코드 등에 사용되는 세경의 선재는 신선가공 및 중간 패턴팅 처리하여서 더욱 가는 선경 1.0∼2.2mm 의 와이어로 가공된다.

이 와이어에 최종 패턴팅 처리를 실시하여 펄라이트의 강선으로 만든다. 그 후 황동 도금 등의 도금처리가 된 후에 인발 다이스를 사용한 신선 가공에 의하여 직경 0.15∼0.35mm 의 필라멘트로 가공된다.

상술한 로프 등에 사용되는 강선은 보다 고강도이고, 신선가공성이 뛰어나며, 피로 특성이 우수한 등의 특성을 구비할 것이 요구되고 있다. 또한 스틸 코드 등에 사용되는 필라멘트에 있어서는 사용되는 상황에 따라 여러 가지 꼬임 구성의 스틸 코드로 하지만, 이 꼬임 강선에 요구되는 특성은 상술한 제 특성 외에도 비틀어 감기 특성이 우수할 것이 요구된다.

이 때문에 종래부터 상술한 요구에 맞춘 고품질의 강선용 선재, 강선이 개발되어 왔다. 예를 들면 일본공개 특허공보 소60-204865호 공보에는 Mn 함유량을 0.3% 미만으로 규제하여 납 패턴팅 후의 과냉조직의 발생을 억제하고, C, Si, Mn 등의 원소의 함유량을 규제함으로써 연선시 선이 끊어지는 경우가 적고 고강도 및 고인성, 고연성의 극세선 및 스틸 코드용 탄소강 선재가 개발되어 있다.

또한 일본공개 특허공보 소63-24046호 공보에는 Si 함유량을 1.00% 이상으로 함으로써 납 패턴팅재의 인장 강도를 높여 신선 가공율을 줄인 고인성, 고연성 극세선용 선재가 개시되어 있다. 그러나 이러한 기술에 있어서는 고강도는 달성할 수 있으나, 충분한 피로강도를 얻는 데까지는 이르지 못하였다. 또한, 일본공개 특허공보 소63-241136호 공보에는 강선 조직을 모두 상부 베이나이트 조직으로 조정하고, 신선 가공하여 얻어지는 강선의 피로강도를 향상시키는 방법이 개시되어 있으나, 이 기술에 있어서도 강선 조직 모두를 베이나이트 조직으로 하므로 패턴팅 처리의 선경이 1.5mm 이하밖에 실현될 수 없는 상황이다. 이러한 기술에 있어서는, 모두 고강도, 고피로 강도를 양립시키는 데까지는 이르지 않았고, 보다 고강도, 고피로 강도를 가지는 강선의 개발이 요망된다.

발명의 개시

본 발명은 이러한 기술적 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 종래에는 없었던 고강도, 고피로 강도를 가지는 강선을 제조할 수 있는 선재 및 고무나 다이어 등의 보강용으로 사용하는 고강도, 고피로 강도를 가지는 극세 와이어를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 그 요지는 아래와 같다.

(1) 질량%로, C:0.6∼1.3%를 함유하는 강이고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트 면적율이 5%이상 50% 이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선용 선재.

(2) 질량%로, C:0.6∼1.3%, Si:0.1∼1.5%, Mn : 0.2∼1.5%를 함유하고, 나머지가 실질적으로 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강으로서, 열간압연 후의 조정 냉각에 의하여 제조되는 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트 면적율이 5%이상 50% 이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선용 선재.

(3) 강 성분으로서 질량%로 Cr:0.05∼1.2%도 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 기재된 고피로 강도의 강선용 선재.

(4) 강 성분으로서 질량%로 V: 0.005∼0.1%도 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 고피로 강도의 강선용 선재.

(5) 강 성분으로서 질량%로 Al: 0.005∼0.1%, Ti: 0.002∼0.1%, B: 0.0005∼0.01%의 1종 또는 2종 이상도 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 내지 (4)의 어느 한 항에 기재된 고피로 강도의 강선용 선재.

(6) 강 성분으로서 질량%로 Ni: 0.05∼1.0%도 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) ∼(5) 중 어느 항에 기재된 고피로 강도의 강선용 선재.

(7) 강성분으로서 질량%로 Cu: 0.05∼1.0%도 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 내지 (6)의 어느 한 항에 기재된 고피로 강도의 강선용 선재.

(8) 강성분으로서 질량%로 Nb: 0.001∼0.1%도 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (2)∼(7)의 어느 한 항에 기재된 고피로 강도의 강선용 선재.

(9) 상기 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 선재를 신선 가공하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선.

(10) 상기 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트의 면적율이 5% 이상 50% 이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 신선 가공된 고피로 강도의 강선.

(11) 상기 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트의 면적율이 5% 이상 50%이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 선재 또는 열처리 와이어를 신선 가공함으로써 얻어지는 고피로 강도의 강선.

(12) 상기 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트의 면적율이 5% 이상 50% 이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 선재 또는 열처리 와이어를 진변형율 1 이상, 바람직하게는 2 이상 가공하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선의 제조방법.

(13) 상기 (2) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 강 성분을 함유하는 빌릿을, 열간 압연으로 직경 5 내지 16mm의 선재로 하고, 이어서 그 선재를 오스테나이트 온도 역으로부터 450℃ 이상 550℃ 이하 온도의 용융염 조에 침지하고, 이어서 500℃ 이상 600℃ 이하의 용융염조 내에서 변태를 완료시킴으로써, 그 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트의 면적율이 5% 이상 50% 이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 신선 가공된 고피로 강도의 강선용 선재의 제조방법.

(14) 상기 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 강 성분을 함유하는 빌릿을 열간 압연으로 직경 5 내지 16mm의 선재로 하고, 신선가공과 패턴팅 처리에 의하여 직경 0.8 내지 2.8mm 의 와이어로 하고, 그 후 이 와이어를 800℃ 이상으로 가열하여 조직을 오스테나이트로 한 후, 급냉하여 500∼560℃의 온도 범위에서 항온 변태처리를 실시하고, 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 50% 이하이고 나머지가 실질적으로 펄라이트 조직이 되도록 조정한 후, 황동 도금을 한 후 신선 가공을 실시하여 직경 0.05∼1.0mm의 와이어로 하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선 제조방법.

본 발명은 고탄소강을 패턴팅한 후 신선 가공하여 얻어지는 와이어와 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 알루미늄 송전선 등의 보강용 ACSR(Aluminium Conductor Steel Reinforced Wire), 엘리베이터용 케이블, 로프 와이어, 아연 도금 강선 등에 사용되는 선재, 즉, 열간 압연 후의 조정 냉각 후, 그대로 신선 가공하여 제품으로 만드는 선재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 열간압연 후의 선재를 중간 패턴팅 처리하는 것을 포함하는 신선가공으로 얻어지는 강선, 스틸 코드, 호스 와이어, 비드 와이어, 콘트롤 케이블, 커트 와이어, 톱(saw) 와이어, 낚싯줄 등에 사용되는 세경(細徑) 고피로 강도의 강선 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 선재의 상부 베이나이트 조직의 면적율과 피로강도의 관계를 도시하는 도.

도 2는 패턴팅 처리온도와 상부 베이나이트 조직의 면적율의 관계를 도시하는 도.

[발명의 구성 및 작용]

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 강 조성과 그 함유량의 한정 이유에 대하여 설명한다. 성분량은 모두 질량%(중량%와 동의)이다.

C는 강의 강화에 유효한 원소이고, 펄라이트 조직을 가지는 고강도 강선을 얻기 위하여 C 양을 0.6% 이상 함유할 필요가 있으나, 너무 높으면 초석(初析) 세멘타이트를 석출하기 쉬우므로 연성이 저하되고, 또한 신선성이 열화되므로 상한을 1.3%로 하였다. 또한 본 발명에 있어서는 강선 조직에 상부 베이나이트를 혼입하므로 보다 낮은 온도에서 열처리가 가능하고 그 때문에 C 양의 상한을 올리는 것이 가능하게 된다.

Si는 강의 탈산을 위하여 필요한 원소이고, 그 함유량이 너무 적으면 탈산 효과가 불충분하게 되므로, 0.1% 이상 첨가한다. 또한 Si는 열처리 후에 형성되는 펄라이트 조직중의 페라이트상으로 고용하고, 패턴팅 처리후의 강도를 올리는 반면, 열처리성을 저해하는 경향이 있으므로, 상한을 1.5%로 하였다.

Mn은 강의 소입성을 확보하기 위하여 0.2% 이상 첨가하나, 다량의 Mn 첨가는 편석부에 딱딱한 마르텐사이트를 형성하여 연성을 저해하고, 또한 신선 가공 후에 실시하는 용융아연 도금 시의 연성의 회복을 늦추므로 그 상한을 1.5%로 하였다.

본 발명에 있어서는 또한 품종, 용도에 따라 이하에 열거하는 Cr, V, Al, Ti, B, Ni, Cu, Nb 등의 성분을 적절하게 첨가할 수 있다.

Cr은 상부 베이나이트 조직의 생성에 따른 강도 저하를 억제하는 데 유효한 원소이고, 그 효과를 기대할 수 있는 0.05% 이상 첨가할 수 있으나, 도금 시의 연성 회복을 늦추지 않는 범위의 1.2%를 상한으로 한다.

V는 오스테나이트 조직으로부터 펄라이트 조직 또는 베이나이트 조직으로의 변태를 늦추는 효과가 있다. 이 변태를 늦추어 상부 베이나이트 조직을 생성하기 쉽게 하는 효과를 발현하는 0.005% 이상 첨가하고, 변태가 늦추어짐으로 인한 악영향을 주지 않는 0.1%를 하한으로 하여 첨가한다.

Al은 패턴팅 처리시의 결정입경의 미세화에 효과가 있다. 이 미세화의 효과가 발현되는 0.005% 이상을 첨가하나, 다량의 첨가는 개재물에 의한 악영향이 있으므로 상한을 0.1%로 한다.

Ti도 Al과 마찬가지로 패턴팅 처리시의 결정입경의 미세화에 효과가 있다. 이 미세화 효과가 발현되는 0.002% 이상 첨가하나, 다량의 첨가는 펄라이트 변태를 현저하게 지연시켜 상부 베이나이트 조직의 양을 조정하는 것을 곤란하게 하므로, 0.1%를 상한으로 한다.

B도 Al, Ti와 마찬가지로, 패턴팅 처리시의 결정 입경의 미세화에 효과가 있다. 이 미세화의 효과가 발현하는 0.0005% 이상 첨가하나, 다량의 첨가는 펄라이트 변태를 현저하게 늦추어 상부 베이나이트 조직의 양을 조정하는 것이 곤란해지므로, 0.01%를 상한으로 한다.

Ni 및 Cu는 패턴팅 처리후의 기계적 성질의 개선에 효과가 있다. 이 개선 효과가 발현되는 0.05% 이상 첨가하나, 다량의 첨가는 펄라이트 변태를 현저하게 늦추어 생산성에 영향을 미치므로 그 상한을 1.0%로 한다.

Nb는 패턴팅 처리시의 결정 입경의 미세화에 효과가 있다. 이 미세화 효과가 발현되는 0.001% 이상 첨가하나, 다량의 첨가는 펄라이트 변태를 현저하게 늦추어 상부 베이나이트 조직의 양을 조정하는 것을 곤란하게 하므로 0.1%를 상한으로 한다.

다음으로, 본 발명에 의한 강선용 선재 및 강선의 제조방법에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같은 강 성분으로 조정된 강은, 용제된 후에 블룸 혹은 빌릿으로 연속 주조된다. 블룸으로 된 강은 분괴 압연에서 빌릿으로 열간 압연된다. 이러한 빌릿은 열간 압연으로 직경 5.0∼16mm 의 선경으로 압연 가공되고, 또한 조정 냉각에 의하여 초석 세멘타이트가 없는 펄라이트 조직으로 이루어지는 선재로 된다. 이 때, 조정 냉각에는 수냉, 에어블라스트 냉각, 용융염 냉각, 미스트 냉각 등의 냉각 수단이 적용된다. 상술한 초석 세멘타이트가 석출하면 선재의 일차 가공성을 현저하게 저해하므로 조정 냉각은 초석 세멘타이트가 석출되지 않도록 실시하는 것이 필요하다.

본 발명자들은 피로강도와 강조성의 관계에 대하여 탐색하였다. 도 1은 C: 0.92%, Si: 0.2%, Mn: 0.3%, 및 Cr: 0.2%를 포함하는 강의 상부 베이나이트 면적율과 피로강도의 관계를 도시하는 도로, 신선가공 후의 피로강도는 상부 베이나이트 조직을 5% 이상으로 조정하면 펄라이트만 있는 경우(피로한응력/인장강도=0.3)에 비해 보다 향상된다. 그러나 50% 이상의 상부 베이나이트 조직을 포함해도 가공 경화율은 저하되고 펄라이트와 동일한 강도를 얻을 수 없게 된다. 또한 베이나이트만으로만 이루어진 경우보다 상부 베이나이트를 포함하는 펄라이트의 경우가 피로강도는 높으나, 베이나이트 조직이 균일하게 존재하는 것이 바람직하다. 이 때문에 펄라이트 중의 상부 베이나이트를 5% 이상 50% 이하, 바람직하게는 5% 이상 40% 이하로 조정한다. 이 효과는 신선가공 변형을 진변형율로 1.0 이상의 가공을 실시한 경우에 인정되고 또한 진변형율로 2.0 이상의 가공을 실시한 경우에는 피로강도가 현저하게 향상된다는 것을 알게 되었다. 한편, 상부 베이나이트 조직이 많으면 신선가공에 있어서 가공 경화율이 적어져, 강도를 높이는 것이 곤란하게 되므로 펄라이트 조직 중의 상부 베이나이트 조직의 면적율은 50% 이하로 하는 것이 필요하다는 것을 알게 되었다. 또한 베이나이트 조직이 출현하더라도 가공 경화를 저하시키지 않는 Cr 등의 원소를 첨가하는 것도 유효하나, 50% 초과가 되면 이와 같은 원소의 첨가로도 강도 저하를 회피할 수 없게 된다.

이 때, 상부 베이나이트 조직의 면적율은 선재 또는 강선의 길이 방향의 수직인 면, 즉 횡단면에서 측정된 면적율이다.

전술한 상부 베이나이트 조직의 양을 적정량 생성시키는 방법으로서, 열간 압연 후에 오스테나이트 상태의 선재를 450℃ 이상 550℃ 이하의 온도로 유지된 용융염 용매의 냉각조에 침지하는 방법이 유효하다. 상기 용융염 용매의 온도가 450℃ 미만인 경우에는 상부 베이나이트 조직의 생성량을 50% 이하로 조정하는 것이 곤란하게 되고, 또한 550℃를 초과하는 경우에는 상부 베이나이트 조직의 생성량을 50% 이상 확보하기가 곤란하게 된다.

그 후, 이어서 상부 베이나이트 조직량을 조정하기 위하여 500℃ 이상, 600℃ 이하의 온도로 유지된 용융염 용매 항온조에 침지하여 변태를 완료시킨다. 이 용융염 용매 항온조의 온도를 500℃ 미만으로 한 경우에는 상부 베이나이트 조직량을 50% 이하로 하는 것이 곤란하게 되고, 또한 600℃를 초과하는 경우에는 용융염 용매의 분해가 일어나 조업이 곤란하게 되므로, 600℃ 이하로 할 필요가 있다. 상술한 바와 같은 열처리는 전술한 바와 같은 두 개의 조를 사용하여 적당한 온도 조정한 쪽이 상부 베이나이트 조직의 양을 조정하기 쉬우나, 두 개의 조에 한정할 필요없이 하나의 조에서 열처리가 충분히 되면 그것도 무방하다.

다음으로 이러한 선재는 신선 가공 및 중간 열처리를 실시하여 직경 0.8∼2.8mm 의 와이어로 가공된다. 이 선경은 절대적인 것이 아니라 최종적으로 필요한 와이어의 사이즈에 따라 변경할 수 있다. 상기 신선가공은 구멍 다이스를 사용한 인발가공, 롤러 다이스, 압연 중 어느 것이든 무방하다. 또한 중간 열처리는 패턴팅, 어닐링 등 강도가 저하되어 연성이 회복되는 800℃ 이상의 온도역에서의 열처리이면 어느 것이든 할 수 있다.

이와 같이, 상부 베이나이트 조직을 면적율로 5% 이상 50% 이하 포함하는 고탄소강을 신선가공으로 얻어지는 와어어에 회전 굽힘 피로시험을 실시하여 피로 한계를 나타내는 응력, 즉 피로 강도를 구하면, 도 1에 도시하는 바와 같이 상부 베이나이트 조직의 면적율의 증가에 의하여 우수한 피로 강도가 나타난다는 것을 알 수 있다.

패턴팅 처리를 중간에 포함하는 신선가공에 의하여 얻어지는 와이어의 경우에는, 최종 패턴팅 처리에 의하여 상부 베이나이트 조직의 5% 이상 50% 이하 포함하고 나머지를 실질적으로 펄라이트 조직으로 조정할 필요가 있다. 이 최종 패턴팅 처리에는 납패턴팅, 유동층 처리 등을 사용할 수 있다. 어느 것이든, 이 때의 조직이 펄라이트에 상부 베이나이트가 포함되도록 펄라이트와 베이나이트의 양을 조정할 수 있는 패턴팅 처리가 가능한 장치이기만 하면 상관이 없다.

상술한 강 성분을 포함하는 강의 항온 변태 온도와 상부 베이나이트 면적율과의 관계를 도 2에 도시한다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상부 베이나이트의 면적율을 5% 이상 50% 이하로 조정하는 데는 패턴팅 온도를 500℃ 이상 560℃ 이하로 조정할 필요가 있다. 고탄소강에 상부 베이나이트가 생성될 지, 아니면 생성되지 않을 지는 강 성분에 따라 변화하므로 변태 노즈(nose) 온도의 변화에 따라 조정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 조직 조정된 와이어는 그 후에 스케일을 떨어뜨리기 위해 산세하고 필요에 따라 황동 도금, Cu 도금 등을 실시하고, 이어서 재료 강도를 향상시키기 위하여 신선 가공을 실시한다. 이 신선가공은, 습식 신선, 건식 신선의 어느 한 신선가공이어도 된다. 상부 베이나이트 조직을 포함하는 펄라이트 조직으로 조정된 와이어는 전술한 신선가공에 의하여 직경 0.05∼1.0mm 의 와이어에 신선가공된다. 펄라이트 피로강도에 비하여 상부 베이나이트 조직을 포함하는 펄라이트 조직을 가지는 와이어의 피로 강도는 신선가공 변형이 2 이상에서 더 커진다.

또한 이 때의 신선가공은 인발용 다이스에 의한 가공, 롤러 다이스 가공, 냉간 압연의 어느 것이든 된다. 또한 인발 다이스 사용시의 다이스 윤활은 고체 윤활, 액체 윤활의 어느 것이든 문제가 없다. 또한 최종 필라멘트의 횡단면의 형상은 원형이나, 타원, 다각형으로서도 피로특성이 좋은 것을 얻을 수 있다. 이 때, 신선 가공된 필라멘트의 피로 한계 응력을 회전 굽힘 피로시험에 의하여 구하여 피로강도로 한다. 일반적으로 피로강도는 인장강도에 비례하여 높아지므로 피로 한계 응력을 인장 강도로 나누어 규격화하였다. 이와 같이 하여 얻어진 와이어는 연선 가공하여 타이어, 고무 제품의 보강용 와이어로서 사용할 수 있다.

(실시예)

이하에 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다.

표 1에 도시하는 화학성분을 가지는 본 발명강 및 비교강을 전로에서 용제한 후, 연속 주조에 의하여 500mm × 300mm의 필름으로 하고, 이어서 열간 압연에서 122mm 사각 빌릿으로 하였다. 그 후, 1100∼1200℃의 온도 범위로 가열후, 열간 압연으로 직경 5.0∼11.0mm 의 선재로 하고, 오스테나이트역으로부터 직접 두 개의 조로 이루어진 용융염 용매에 침지하여 상부 베이나이트를 포함하는 펄라이트로 조정하였다. 표2에 용융염 용매의 첫 냉각조 온도, 다음 항온조 온도를 도시하였다. 또한 마찬가지로 얻어진 선재의 기계적 성질 및 횡단면에서 관찰된 상부 베이나이트 조직의 면적율을 도시하였다. 상기 상부 베이나이트 조직의 면적율은 SEM의 5000배로 관찰된 2차 전자상 10장을 사용하여 측정하였다.

표 1 및 표2에 있어서 본 발명 강 1 내지 15는 본 발명에 따라 강의 화학성분과 미세 조직이 조정되어 있다. 한편 비교강 16은 냉각조 항온 변태 온도가 낮은 경우에 상부 베이나이트 조직의 면적율이 너무 커져 있다. 비교강 17은 냉각조 항온 변태 온도가 낮은 경우에 상부 베이나이트 조직의 면적율이 3%로 낮아져 있다. 또한 비교강 18은 냉각조 항온 변태 온도가 낮은 경우에 상부 베이나이트 조직의 면적율의 양이 55%으로 커져있다. 이러한 선재를 표 3에 도시하는 각 공정에서 신선가공을 실시하여 강선으로 하였다. 이러한 강선의 인장강도(T.S), 단면 감소율(R.A), 비틀림 수(N.T)를 표 4에 도시하였다. 또한 각각의 강선을 회전식 감기 피로시험기로 피로 강도를 구하고 인장 강도로 나누어 규격화한 값을 도시하였다. 본 발명강에 있어서는 어느 것이든 피로강도가 0.3 이상의 높은 값을 나타내었다. 한편, 비교강 16은 피로강도/인장강도의 값은 0.3 이상의 값이 되나, 같은 신선가공량임에도 불구하고 인장강도가 본 발명 강 3과 비교하여 낮은 값밖에 얻어지지 않았다. 또한 비교강 17은 상부 베이나이트 조직의 면적율이 3%로 낮기 때문에 인장 강도가 높으나, 피로강도/인장강도의 값은 0.3 이하의 낮은 값이 되어 있다. 비교강 18은 피로강도/인장강도의 값은 0.3 이상의 값으로 되나, 동일한 신선가공량임에도 불구하고 인장강도가 본 발명강 3과 비교하여 낮은 값밖에 얻을 수 없었다.

<실시예 2>

표 5에 도시하는 화학성분을 가지는 본 발명 강 및 비교예를 전로에서 용제한 후, 연속 주조에 의하여 500mm ×300mm의 블룸으로 하고, 다음으로 열간 압연으로 122mm 사각 빌릿으로 하였다. 그 후, 1100∼1200℃의 온도 범위로 가열후, 열간압연으로 직경 5.5mm 의 선재로 하였다. 표 6에 도시한 신선가공과 중간에서 이루어지는 패턴팅의 공정에서 직경 1.1∼2.7mm로 다시 신선가공하였다. 그 후, 표 7에 도시하는 패턴팅 조건에서 조직을 상부 베이나이트 조직을 포함하는 펄라이트 조직으로 조정하였다. 베이나이트 조직의 면적율은 신선가공 전의 것이 정밀하게 측정할 수 있으므로 신선 가공 전에 실시하였다. 이 측정은 패턴팅한 후의 와이어의 횡단면을 주사형 전자현미경을 사용하여 관찰하고, 2000배의 2차 전자상 10장을 사용하여 측정을 하였다. 그 결과도 표7에 도시하였다.

본 발명강 19-33은 본 발명에 따라 강의 화학성분과 미세 조직이 조정되어 있다. 한편, 비교강 34∼37은 패턴팅 처리 온도가 높으므로 상부 베이나이트의 면적율이 낮아져있다. 또한 비교강 38은 패턴팅 처리 온도가 낮으므로 상부 베이나이트의 면적율이 높아져 있다. 다음으로 각각의 패턴팅 와이어로부터 표 8에 도시하는 선경의 와이어에 신선 가공을 실시하여 세경 강선으로 하였다.

이러한 세경 강건의 인장강도(T.S), 단면 감소율(R.A), 비틀림 수(N.T)를 표 8에 도시하였다. 이러한 신선 가공된 와이어를 회전식 굽힘 피로시험으로 각각의 경우의 세경 와이어의 피로 한계 응력을 구하였다. 표 8에서 얻어진 피로 한계 응력을 인장강도로 나누어 규격화한 값을 도시하였다. 본 발명강에 있어서는 어느 것이든 피로강도가 0.3 이상의 높은 값을 나타내었다. 본 발명강 19 내지 33은 본 발명의 성분범위로 조정되고 또한 제조방법도 본 발명법에 따른 경우이나, 높은 강도가 얻어짐과 동시에 피로강도가 높다는 것을 알 수 있다. 비교강 34 내지 37은 본 발명강에 비하여 상부 베이나이트 면적율이 낮은 경우에 도 1에 도시하는 바와 같이 피로 강도가 본 발명 강에 비하여 낮다는 것을 알 수 있다. 비교강 38은 본 발명 강에 비하여 상부 베이나이트 면적율이 높은 경우이고, 피로 특성은, 본 발명강의 수준에서 약간 떨어지는 정도의 것이 인장강도가 같은 강종의 본발명강 21에 비해 상당히 떨어진다는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 스틸 코드, 호스 와이어, 비드 와이어, 콘트롤 케이블, 커트 와이어, 톱 와이어, 낚싯줄 등에 사용되는 세경의 고피로 강도의 강선, 또는 알루미늄 송전선 등의 보강용 ACSR, 엘리베이터용 케이블, 로프 와이어, 아연 도금강선 등에 사용되는 고피로 강도의 강선용 선재, 강선을 용이하게 얻을 수 있다.

Claims

질량%로, C:0.6∼1.20%를 함유하는 강이고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선용 선재.
질량%로, C: 0.6∼1.20%, Si: 0.1∼1.5%, Mn: 0.2∼1.5%를 함유하고 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강으로서, 열간압연 후의 조정 냉각에 의하여 제조되는 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선용 선재.
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청구항 제 1항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 신선 가공된 고피로 강도의 강선.
청구항 제 1항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 선재 또는 열처리 와이어를 신선 가공함으로써 얻어지는 고피로 강도의 강선.
청구항 제 1항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 선재 또는 열처리 와이어를 진변형율 1 이상으로 가공하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선의 제조방법.
청구항 제 1항에 기재된 강 성분을 함유하는 빌릿을, 열간 압연으로 직경 5 내지 16mm의 선재로 하고, 이어서 그 선재를 오스테나이트 온도역으로부터 450℃ 이상 550℃ 이하 온도의 용융염조에 침지시키고, 이어서 500℃ 이상 600℃ 이하의 용융염조 내에서 변태를 완료시킴으로써, 그 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 신선 가공된 고피로 강도의 강선용 선재의 제조방법.
청구항 제 1항에 기재된 강 성분을 함유하는 빌릿을, 열간 압연으로 직경 5 내지 16mm의 선재로 하고, 다시 신선 가공과 패턴팅 처리에 의하여 직경 0.8 내지 2.8mm 의 와이어로 하고, 그 후 그 와이어를 800℃ 이상으로 가열하여 조직을 오스테나이트로 한 후, 급냉시켜서 500∼560℃의 온도 범위에서 항온 변태 처리를 실시하고, 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직이 되도록 조정한 후, 황동 도금을 한 후 신선 가공을 실시하여 직경 0.05∼1.0mm의 와이어로 하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선 제조방법.
청구항 제 2항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 신선 가공된 고피로 강도의 강선.
청구항 제 2항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정된 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 선재 또는 열처리 와이어를 신선 가공함으로써 얻어지는 고피로 강도의 강선.
청구항 제 2항에 기재된 강 성분을 가지고 있고, 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 선재 또는 열처리 와이어를 진변형율 1 이상으로 가공하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선의 제조방법.
청구항 제 2항에 기재된 강 성분을 함유하는 빌릿을, 열간 압연으로 직경 5 내지 16mm의 선재로 하고, 이어서 그 선재를 오스테나이트 온도역으로부터 450℃ 이상 550℃ 이하 온도의 용융염조에 침지시키고, 이어서 500℃ 이상 600℃ 이하의 용융염조 내에서 변태를 완료시킴으로써, 그 강 조직은, 그 횡단면에서 측정되는 상부 베이나이트의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직인 것을 특징으로 하는 신선 가공된 고피로 강도의 강선용 선재의 제조방법.
청구항 제 2항에 기재된 강 성분을 함유하는 빌릿을, 열간 압연으로 직경 5 내지 16mm의 선재로 하고, 다시 신선 가공과 패턴팅 처리에 의하여 직경 0.8 내지 2.8mm 의 와이어로 하고, 그 후 그 와이어를 800℃ 이상으로 가열하여 조직을 오스테나이트로 한 후, 급냉시켜서 500∼560℃의 온도 범위에서 항온 변태 처리를 실시하고, 상부 베이나이트 조직의 면적율이 5% 이상 30% 이하이고 나머지가 펄라이트 조직이 되도록 조정한 후, 황동 도금을 한 후 신선 가공을 실시하여 직경 0.05∼1.0mm의 와이어로 하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선 제조방법.
제 2항에 있어서,

강 성분으로서 질량%로 Cr: 0.05∼1.2%, V: 0.005∼0.1%, Al: 0.005∼0.1%, Ti:0.002∼0.1%, B: 0.0005∼0.01%, Ni: 0.05∼1.0%, Cu: 0.05∼1.0%, Nb: 0.001∼0.1% 중 1종 또는 2종 이상을 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선용 선재.
제 10항 또는 제 11항에 있어서,

강 성분으로서 질량%로 Cr: 0.05∼1.2%, V: 0.005∼0.1%, Al: 0.005∼0.1%, Ti:0.002∼0.1%, B: 0.0005∼0.01%, Ni: 0.05∼1.0%, Cu: 0.05∼1.0%, Nb: 0.001∼0.1% 중 1종 또는 2종 이상을 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 고피로 강도의 강선.