KR100985242B1 - 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조방법및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선재의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 중탄소강 선재의 제조방법에 있어서,

C: 0.30~0.45중량%를 함유하는 빌레트를 950~1000℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 빌레트의 표면과 중심간 온도 차이가 30℃ 이하가 되도록 하면서 760~810℃까지 냉각한 다음, 마무리압연하는 단계; 상기 마무리압연된 선재를 770~810℃에서 권취하는 단계; 및 400~600℃의 분위기에서 0.01~0.1℃/초의 냉각속도로 상기 권취된 선재를 서냉하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 빌레트를 가열하는 가열로(1)와, 상기 가열로(1)에서 배출되어 냉각된 빌레트를 마무리압연하는 마무리압연기(4), 그리고 상기 마무리압연기(4)에서 배출된 선재를 권취하는 권취기(5)로 이루어진 선재의 제조장치에 있어서,

상기 마무리압연기(4) 전단에 빌레트의 내외부 온도편차를 줄일 수 있는 온도제어 패스부(2)가 구비되어 있으며, 상기 권취기(5) 후단에 권취된 선재가 균일한 냉각을 유지하기 위한 서냉로(6)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 비연속적으로 실시하던 추가적인 열처리 공정의 생략이 가능하여 공정단축에 의한 제조비용의 절감, 제조공기의 단축, 스케일발생량 저감 및 재고량 감축 등의 효과를 얻을 수가 있다.

중탄소강, 온도제어, 수냉부, 복열부, 서냉로, 마무리압연기, 루프

Description

연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조방법 및 그 장치{Method for manufacturing wire rod of medium carbon capable of omitting softening heat treatment and equipment of the same}

도 1은 제어압연 및 합금첨가에 따른 CCT곡선의 변화를 나타내는 그림이다.

도 2는 종래의 중탄소강 선재의 가공공정도이다.

도 3은 본 발명에 이용될 수 있는 압연 및 냉각공정 설비구성도의 일례이다.

도 4는 본 발명에 이용될 수 있는 서냉로의 종단면도이다.

도 5는 본 발명에 이용될 수 있는 서냉로의 측면도이다.

도 6은 종래예와 발명예의 공정에 따른 온도변화를 나타내는 그림이다.

도 7은 2개의 수냉구간을 갖는 패스에서의 중심부와 표면부의 온도변화를 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 서냉로에서의 온도관리 및 유지시간의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 9는 종래예와 발명예의 인장강도 분포도이다.

도 10은 종래예,비교예 및 발명예의 조직사진이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1...가열로 2...온도제어 패스부

3...수냉부(수냉박스) 4...마무리압연기(블록밀)

5...권취기(릴러) 6...서냉로

7...열간압연코일 8...팬(공기순환용 송풍기)

9...이송콘베이어 10...서냉로 고정벽체

11...서냉로 이동벽체 12...서냉로 커버 개폐장치

13...커버 개폐용 롤러 14...종래예 온도변화

15...발명예 온도변화 16...종래예 CCT곡선

17...발명예 CCT곡선 19...중심부 온도변화

20...표면부 온도변화 21...코일 외부 온도이력

22...코일 내부 온도이력 31...복열부

본 발명은 선재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마무리압연전 소재 내외부간 온도편차를 감소시키고, 권취후 냉각조건을 제어함에 의하여 연질화 열처리의 생략이 가능하도록 한 중탄소강 선재의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

자동차용 볼트 또는 너트용 등의 고강도 체결용 소재에 주로 사용되는 중탄소강 선재는 Cr 및 Mn 등 소입성이 큰 원소를 다량 포함한 강종 특성에 의해 변태과정에서 가공성이 용이한 페라이트와 펄라이트의 이상조직으로 된 정상적인 변태가 이루어지지 못하고, 저온에서 변태가 될때 생성되는 베이나이트와 마르텐사이트 조직을 갖는 가공성이 미흡한 재질을 갖게 된다.

조직변화에 미치는 첨가원소의 영향은 도 1과 같다. 즉, Cr, Mn 및 Mo 등 소입성이 큰 원소가 포함되면 상기 원소가 미포함 된 경우보다 CCT 곡선에서 초석 페라이트의 변태가 개시되는 시점이 우측으로 이동하여 늦어지게 되며, 상기 원소들의 첨가량이 증가할수록 소입성의 효과가 증대되어 동일한 탄소를 포함한 강과 비교시 동일한 냉각속도에서도 저온에서 발생되는 조직인 베이나이트와 마르텐사이트 조직이 나타나게 되어 강도가 증가하게 된다. 일반적으로 알려진 소입성에 미치는 합금원소의 영향은 합금원소의 양을 탄소량으로 환산하여 나타내는 탄소당량값으로 표시되며, 이는 하기 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

탄소당량(중량%) = C + Mn + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

상기와 같이 합금원소를 첨가하면 소입성 향상 효과 때문에 강도가 증가하여 가공성이 열화됨에도 불구하고 합금원소를 첨가하는 이유는 최종용도인 볼트나 너트로 제조된 후 강도향상을 위한 켄칭(Quenching) 열처리 과정에서 소입성에 의한 열처리성을 양호하게 하여 고강도의 제품을 제조하기 위함이다.

최종제품에서 강도를 확보하기 위해 합금원소를 첨가하는 종래의 제조공정은 도 2와 같다. 즉, 선재공장에서 제조된 선재는 진원도 확보 및 최종제품을 생산하기 위하여 목표하는 크기로 10~35%의 감면율로 인발(Drawing)공정을 거치게 되며, 이때 합금원소 첨가에 의한 소입성 효과로 내부조직이 경도가 높은 베이나이트나 마르텐사이트 조직으로 이루어져 있으면 강도증가에 따른 가공부하 과다 및 연신율 부족에 의해 인발작업이 불가능한 문제점이 있게 된다. 따라서, 불가피하게 인발가공 전에 강도하향을 위하여 연질화 열처리를 하게 된다. 인발공정 전에 소재의 강도를 낮추기 위한 종래의 방법은 선재로 생산된 제품을 A₁온도 이하에서 5~6시간 유지하는 저온소둔 열처리를 행하는 것이다.

상기와 같이, 종래의 방법에서는 추가적인 열처리에 의해 비용 및 시간이 증가될 뿐만 아니라 열처리시 가열에 따른 스케일의 발생량이 증가되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마무리압연전 소재 내외부간 온도편차를 감소시키고, 권취후 냉각조건을 제어함에 의하여 인발공정 전에 추가적으로 행해지던 연질화 열처리의 생략이 가능하도록 한 중탄소강 선재의 제조방법 및 그 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중탄소강 선재의 제조방법에 있어서,

C: 0.30~0.45중량%를 함유하는 빌레트를 950~1000℃로 재가열하는 단계;

상기 재가열된 빌레트의 표면과 중심간 온도 차이가 30℃ 이하가 되도록 하면서 760~810℃까지 냉각한 다음, 마무리압연하는 단계;

상기 마무리압연된 선재를 770~810℃에서 권취하는 단계; 및

400~600℃의 분위기에서 0.01~0.1℃/초의 냉각속도로 상기 권취된 선재를 서냉하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 빌레트를 가열하는 가열로(1)와,

상기 가열로(1)에서 배출되어 냉각된 빌레트를 마무리압연하는 마무리압연기(4), 그리고 상기 마무리압연기(4)에서 배출된 선재를 권취하는 권취기(5)로 이루어진 선재의 제조장치에 있어서,

상기 마무리압연기(4) 전단에 빌레트의 내외부 온도편차를 줄일 수 있는 온도제어 패스부(2)가 구비되어 있으며,

상기 권취기(5) 후단에 권취된 선재가 균일한 냉각을 유지하기 위한 서냉로(6)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 Cr, Mn, Mo 등 소입성이 큰 원소가 다량 포함된 중탄소 합금강을 이용하여 선재 또는 봉강을 제조하는 공정에 있어서, 종래의 제조방법으로는 달성이 불가능했던 페라이트와 펄라이트 두개의 조직으로만 구성된 재질을 확보하여 강도를 낮추어 줌으로써, 인발공정 전에 인발작업성 확보를 위하여 행해지던 연질화 열처리를 생략할 수 있도록 하여 생산원가 절감 및 생산공정 단축을 꾀하는데 특징이 있다.

자동차용 볼트 또는 너트용 등의 고강도 체결용 소재에 주로 사용되는 중탄소강 선재는 Cr 및 Mn 등 소입성이 큰 원소를 다량 포함한 강종 특성에 의해 변태과정에서 가공성이 용이한 페라이트와 펄라이트의 이상조직으로 된 정상적인 변태가 이루어지지 못하고, 저온에서 변태가 될때 생성되는 베이나이트와 마르텐사이트 조직을 갖는 가공성이 미흡한 재질을 갖게 된다.

조직변화에 미치는 첨가원소와 제어압연의 영향은 도 1과 같다. 즉, Cr, Mn 및 Mo 등 소입성이 큰 원소가 포함되면 상기 원소가 미포함 된 경우보다 CCT 곡선에서 초석 페라이트의 변태가 개시되는 시점이 우측으로 이동하여 늦어지게 되며, 상기 원소들의 첨가량이 증가할수록 소입성의 효과가 증대되어 동일한 탄소를 포함한 강과 비교시 동일한 냉각속도에서도 저온에서 발생되는 조직인 베이나이트와 마르텐사이트 조직이 나타나게 되어 강도가 증가하게 된다. 이와는 반대로 본 발명과 같이, 낮은 온도에서 제어압연을 하게 되면 조직내부의 변형에너지가 증가하게 되어 소입성 원소 첨가시에 발생하는 것과는 상반된 효과를 나타내게 됨으로써 변태 개시 시점이 상대적으로 빨라지게 된다.

이하, 본 발명을 선재의 제조방법과 선재 제조장치로 구분하여 설명한다.

[선재의 제조방법]

먼저, C를 0.30~0.45중량% 함유하는 강 빌레트를 950~1000℃로 재가열한다.

상기 재가열 온도가 950℃ 미만이면 압연과정을 거치면서 재결정과 성장을 억제하여 결정립은 미세해지지만 압연부하가 증가하여 설비적인 문제점을 유발하며, 1000℃를 초과하면 가열시 오스테나이트의 결정립이 너무 증가하게 되어 압연 후 제품의 결정립 크기가 초기 결정립 크기의 영향을 받아 조대하게 되므로, 상기 재가열 온도는 950~1000℃로 제한하는 것이 바람직하다.

이후, 상기 재가열된 빌레트를 표면과 중심간의 온도 차이가 30℃ 이하가 되도록 하면서 760~810℃까지 냉각한 다음, 마무리압연한다.

상기 공정은 본 발명의 가장 핵심이 되는 공정중 하나로, 마무리압연 직전에 소재온도를 낮춘 후 마무리 압연기를 통과시켜 제어압연함으로써, 온도의존성이 큰 회복과정을 지연시키게 되고, 이로 인하여 조직내부에 변형에 의한 에너지가 극대화되게 된다. 즉, 본 발명에서 마무리압연 온도를 제어하는 목적을 설명하면 다음과 같다. 도 6에서 종래와 같이 Ar₃ 이상의 고온 오스테나이트 안정영역에서 마무리압연이 이루어지게 되면 압연소재의 결정립 크기는 온도에 의해 속도가 지배되는 재결정과 결정립 성장이 급속히 이루어지는 회복과정을 거치면서 내부에너지를 최소화하게 된다. 상기와 같이 내부에너지가 감소하면 이후 냉각공정에서 변태를 위한 구동력이 온도에만 의존하여 변태개시 시점이 결정되지만, 본 발명과 같이 마무리압연 온도를 저온으로 제어하게 되면 재결정과 결정립 성장의 회복과정이 지연되면서 변형에너지가 축적되어 냉각공정에서 변태를 위한 구동력이 온도 뿐만 아니라 변형에너지도 함께 영향을 미치게 되고, 따라서 종래의 압연조건에서 보다 상대적으로 빠른 시점에서 변태가 일어나게 된다.

상기 재가열된 빌레트를 760~810℃까지 냉각할때 표면과 중심간 온도 차이가 30℃를 초과하면 조직의 균일성을 확보할 수 없으므로, 상기 표면과 중심간 온도 차이는 30℃ 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마무리압연 전 온도가 760℃ 미만이면 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 불균일 조직이 발생하게 되며, 810℃를 초과하면 조직내부에 변형에 의한 에너지가 부족하게 되므로, 상기 마무리압연 전 온도는 760~810℃로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 냉각시 빌레트의 표면과 중심간 온도 차이를 제어하기 위한 수단의 예로는 2회 이상 냉각 및 복열을 반복하는 것을 들 수 있다. 즉, 1회 냉각후 표면과 중심간 온도 차이를 감소시키기 위하여 복열하며, 다시 냉각후 복열을 행함으로써 빌레트의 표면과 중심간 온도 차이를 감소시키게 된다. 상기 냉각 및 복열을 2회 미만 실시하면 냉각후 표면과 중심간의 온도 차이를 30℃ 이하로 제어하기 곤란하므로, 상기 냉각 및 복열은 2회 이상 반복하여 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마무리압연시 감면율이 15% 미만이면 압연기와 직접 접촉이 되는 부위에서 국부적으로만 변형이 이루어지기 때문에 결정립의 크기가 다른 혼립조직이 나타나게 되고 이로 인하여 제품가공시 악영향을 미칠 가능성이 있으며, 40%를 초과하면 가공발열에 의한 온도상승으로 제어압연의 효과가 줄어드는 문제점이 발생할 수 있으므로, 상기 마무리압연시 감면율은 15~40%로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같이 제조된 선재를 770~810℃에서 권취한다.

상기 권취온도가 770℃ 미만이면 고온조직인 페라이트나 펄라이트로 변태할 시간적 여유를 확보할 수 없어 저온조직인 베이나이트나 마르텐사이트로 변태하게 되며, 810℃를 초과하면 마무리압연에서 형성된 내부 변형에너지가 변태를 위한 구동력으로 활용되지 못하고 회복과정을 거치게 되어 제어압연 효과를 얻을 수 없으므로, 상기 권취온도는 770~810℃로 제한하는 것이 바람직하다.

이후, 400~600℃의 분위기에서 0.01~0.1℃/초의 냉각속도로 상기 권취된 선재를 서냉한다.

압연 및 권취가 완료된 선재는 냉각공정을 거치면서 최종 재질특성을 갖게 되는데, 소입성이 큰 합금성분을 다량 함유한 합금강의 경우에는 미첨가강보다 냉각조건의 영향을 상대적으로 크게 받아 저온조직이 쉽게 발생하게 되며, 따라서 냉각속도의 제어가 매우 중요하다. 종래에는 드럼형태의 권취기로 권취한 소재의 경우 체인 또는 롤러 콘베이어상에 올린 후 자연상태로 공냉을 하는 방법을 사용하였 고, 열처리 생략강의 경우 별도라인에서 배치타입(Batch Type)의 로에 장입하여 장시간 가열 및 유지를 하는 열처리를 거쳐 후공정 열처리를 하는 방식으로 되어 있었다. 상기와 같이 공냉을 하는 경우에는 서냉이 충분히 이루어지지 않아 외부표층 부위에서는 저온조직인 베이나이트나 마르텐사이트 조직이 발생하고, 집적 밀도가 높은 중간부위나 내부표층 부위에서는 상대적으로 서냉이 됨으로써 저온조직이 발생하지 않고 고온변태 조직인 페라이트나 펄라이트로 된 조직으로 구성되어 코일 전장에 걸쳐 불균일한 조직이 나타나게 된다. 또한, 배치타입의 로에서 열처리를 하는 경우에는 인발가공이 가능한 재질의 확보는 가능하지만 소재 자체의 재질편차를 완전히 해소하지 못할 뿐만 아니라 추가공정의 경유에 따라 비용발생 및 제조일정이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명에서는 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 열간압연 이후 국부적인 급냉을 방지하고 전체적으로 균일한 냉각속도를 유지하게 된다.

상기 서냉로 분위기의 온도가 400℃ 미만이면 국부적인 급냉이 발생하며, 600℃를 초과하면 서냉로 내에서 변태가 발생하지 않고 서냉로를 나와 변태가 발생하는 문제점이 있으므로, 상기 서냉로 분위기 온도는 400~600℃로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 냉각시 냉각속도가 0.01℃/초 미만이 되도록 하려면 추가적인 보열장치가 필요하며, 0.1℃/초를 초과하면 서냉로 내에서 변태가 완료되지 못하는 문제점이 있으므로, 상기 냉각시 냉각속도는 0.01~0.1℃/초로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 서냉시 냉각시간이 30분 미만이면 서냉로 내에서 변태가 완료되지 못할 가능성이 있으며, 2시간을 초과하면 생산성이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기 서냉시 냉각시간은 30분~2시간으로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

[선재 제조장치]

본 발명의 선재의 제조장치는 빌레트를 가열하는 가열로(1), 상기 가열로에서 배출되어 냉각된 빌레트를 마무리압연하는 마무리압연기(4), 그리고 상기 마무리압연기(4)에서 배출된 선재를 권취하는 권취기(5)로 이루어진 선재의 제조장치에 있어서, 상기 마무리압연기(4) 전단에 빌레트의 내외부 온도편차를 줄일 수 있는 온도제어 패스부(2)가 구비된다.

수냉구간을 거쳐 표면부가 급속히 냉각되면 이후 표면과 중심부간 열전도에 의해 소재의 내외부 온도는 점차 균일해 지는데 이것은 절대적으로 시간에 의존하는 함수로써, 복열시간이 너무 짧게 되면 표층부가 복열이 되지 않고 진행이 되기 때문에 압연 후에도 표층부와 중심부간 온도차이에 의해 조직이 불균일 해지고, 너무 길게 되면 설비효율성이 떨어지게 되기 때문에 소재 내외부간 품질편차를 일으키지 않는 범위에서 빌레트의 내외부 온도편차를 제한하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 도 7과 같이 소재 중심부와 표면부 간의 온도차가 30℃ 이내가 될 수 있도록 중심부와 표면부 간의 온도차를 제어하게 된다.

상기 온도제어 패스부(2)는 2개 이상의 수냉부(3)와 복열부(31)로 이루어질 경우 소재 중심부와 표면부 간의 온도차이를 감소시키는데 보다 용이하다.

또한, 상기 복열부(31) 길이가 수냉부(3) 길이의 4배 미만이면 충분한 복열 이 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 8배를 초과하면 설비비가 너무 상승하므로, 상기 수냉부(3)와 복열부(31)의 길이비는 1:4~1:8로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

상기 수냉부(3)의 총길이가 3m 미만이면 충분한 냉각이 이루어지지 않을 수 있으며, 12m를 초과하면 설비비가 너무 상승하는 문제점이 있으므로, 상기 수냉부의 총길이는 3~12m로 제한하는 것이 보다 더욱 바람직하다.

이때, 상기 수냉부(3) 및 복열부(31)로 이루어진 온도제어 패스부(2)가 루프(loop) 형태이면 설비가 차지하는 공간을 절약할 수 있어서 보다 바람직하다.

본 발명의 선재의 제조장치는 상기 권취기(5) 후단에 권취된 선재가 균일한 냉각을 유지하기 위한 서냉로(6)가 구비된다. 상기 서냉로는 추가적인 열원없이 열간압연된 소재 자체의 현열을 이용하여 서냉이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 이때 상기 서냉로는 서냉로 길이방향으로 다수의 구간으로 구분되어 있으면 현열 이용효율을 높일 수 있어 보다 바람직하다.

또한, 상기 서냉로(6)에는 고온공기를 순환시킬 수 있는 팬(8)이 서냉로 입측의 상부 및 측면부에 구비되며, 상기 팬을 통하여 흡입된 고온의 공기가 서냉로 입측에서 출측으로 이동될 수 있도록 서냉로의 상부 및 측면부에 통로가 구비되면 서냉로 입측과 출측간 온도차이를 줄일 수 있어 보다 바람직하다.

또한, 상기 서냉로는 권취된 코일이 서냉될때 코일의 현열 이용효율을 높이기 위해서, 상기 권취된 코일이 상기 서냉로에 30분~2시간 동안 유지될 수 있는 길 이를 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 서냉로의 길이가 코일이 30분 미만 유지될 정도의 길이를 가지면 충분하게 서냉되지 않을 수 있으며, 길수록 유리하지만 2시간을 초과하여 유지될 정도의 길이를 가지면 생산성이 저하될 뿐만 아니라 서냉로를 증설하는 비용이 상승하는 문제점이 있으므로, 상기 서냉로의 길이는 코일이 서냉로에 30분~2시간 동안 유지될 수 있는 길이로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

중량%로, C: 0.30~0.45%, Si: 0.2~0.4%, Mn: 0.90%~1.40%, Cr: 0.9~1.2%, Mo: 0.15~0.35%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 빌레트를 하기 표 1의 조건으로 재가열하였으며, 도 3에 나타낸 온도제어 패스부(2)를 이용하여 2회 이상 냉각 및 복열을 반복함으로써 도 7과 같이 표면과 중심간의 온도차이가 30℃ 이하가 되도록 제어하면서 하기 표 1의 마무리압연 온도까지 냉각하였다. 이후, 하기 표 1의 조건으로 마무리압연, 권취 및 냉각하였다. 이때 상기 냉각은 도 4 및 도 5의 서냉로를 이용하였으며, 이때의 서냉로 입측부터 출측까지의 코일 외부 및 내부의 온도이력은 도 8과 같다.

구분	재가열온도 (℃)	냉각 및 복열 반복후 표면 중심간 온도차 (℃)	마무리압연		권취온도 (℃)	냉각조건
			온도 (℃)	감면율 (%)		냉각방법	냉각속도 (℃/초)
종래예	1030-1080	50 이상	900 이상	15-40	900 이상	공냉	4 이상
비교예	1055	40	888	15-40	799	서냉	0.01-0.1
발명예	950-1000	30 이하	760-810	15-40	770-810	서냉	0.01-0.1

상기와 같이 제조된 종래예, 비교예 및 발명예의 인장강도를 측정하고 조직을 분석하였으며, 그 결과는 하기 표 2 및 도 9, 도 10과 같다.

구분	구성조직	평균 인장강도 (kgf/㎟)	표준편차
종래예	B+M	89.8	5.44
열처리한 종래예	-	70.2	2.37
비교예	혼립(B+M+F+P)	83.5	6.58
발명예	F+P	70.3	2.29
- B:베이나이트, M:마르텐사이트, F:페라이트, P:펄라이트

종래의 제조방법으로 제조된 종래예의 경우 응력제거 소둔 열처리 전 강도는 사이즈에 따라 다소의 차이는 있지만 내부조직이 저온에서 변태되는 베이나이트와 마르텐사이트로 되어 있기 때문에 85~110㎏f/㎟정도로 높은 강도를 나타냈다. 따라서, 직접 인발공정으로의 투입이 불가능함에 따라 열처리공정을 거친 후 70~75㎏f/㎟정도로 강도를 낮추어 인발공정에 투입하게 된다.

또한, 비교예의 경우도 종래예와 유사한 특성을 갖는 것을 알 수 있다.

그러나, 상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 발명예의 경우 종래예를 추가적으로 열처리한 것과 유사한 인장강도를 가지면서 편차는 오히려 개선되었다.

도 9는 종래예와 발명예의 인장강도 분포를 나타낸 것이다.

도 10은 종래예, 비교예 및 발명예의 표면, t/4, 중심부위(t/2)의 조직을 비교한 사진이다. 종래예의 경우 대기 중에서 냉각시킬 때 권취 후 자연공냉에 의해 코일외측 표면과 내부간 냉각속도의 차이가 발생하여 코일의 표면과 내부가 불균일한 특성을 가짐을 알 수 있으나, 본 발명예의 경우 서냉로 내부에 고온공기를 강제적으로 순환시켜 줌으로써 균일한 냉각분위기를 유지하여 코일전장에 걸쳐 균일한 재질이 확보됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명예 따르면 열간압연 및 냉각공정에서 조직제어를 통하여 연질의 합금강 선재를 연속적으로 생산함으로써 종래 비연속적으로 실시하던 추가적인 열처리 공정의 생략이 가능하여 공정단축에 의한 제조비용의 절감, 제조공기의 단축, 스케일 발생량 저감 및 재고량 감축 등의 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (12)

1. 중탄소강 선재의 제조방법에 있어서,

   C: 0.30~0.45중량%를 함유하는 빌레트를 950~1000℃로 재가열하는 단계;

   상기 재가열된 빌레트의 표면과 중심간 온도 차이가 30℃ 이하가 되도록 하면서 760~810℃까지 냉각한 다음, 마무리압연하는 단계;

   상기 마무리압연된 선재를 770~810℃에서 권취하는 단계; 및

   400~600℃의 분위기에서 0.01~0.1℃/초의 냉각속도로 상기 권취된 선재를 서냉하는 단계;를 포함하여 이루어지는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 재가열된 빌레트를 2회 이상 냉각 및 복열을 반복함으로써 그 표면과 중심간의 온도 차이를 제어함을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 마무리압연시 감면율을 15~40%로 제어함을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 서냉은 30분~2시간 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조방법.
5. 빌레트를 가열하는 가열로(1)와,

   상기 가열로(1)에서 배출되어 냉각된 빌레트를 마무리압연하는 마무리압연기(4), 그리고 상기 마무리압연기(4)에서 배출된 선재를 권취하는 권취기(5)로 이루어진 선재의 제조장치에 있어서,

   상기 마무리압연기(4) 전단에 빌레트의 내외부 온도편차를 줄일 수 있는 온도제어 패스부(2)가 구비되어 있으며,

   상기 권취기(5) 후단에 권취된 선재가 균일한 냉각을 유지하기 위한 서냉로(6)가 구비되는 것을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 온도제어 패스부(2)는 2개 이상의 수냉부(3)와 복열부(31)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 수냉부(3)와 복열부(31)의 길이비는 1:4~1:8임을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 수냉부의 총길이는 3~12m임을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
9. 제 5항에 있어서, 상기 온도제어 패스부(2)는 루프(loop) 형태임을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
10. 제 5항에 있어서, 상기 서냉로(6)는 복수개의 구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
11. 제 5항에 있어서, 상기 서냉로(6)에는 고온공기를 순환시킬 수 있는 팬(8)이 서냉로 입측의 상부 및 측면부에 구비되며, 상기 팬을 통하여 흡입된 공기가 서냉로 입측에서 출측으로 이동될 수 있는 통로가 구비된 것을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.
12. 제 5항에 있어서, 상기 서냉로(6)는 권취된 코일이 30분~2시간 동안 유지될 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 연질화 열처리 생략이 가능한 중탄소강 선재의 제조장치.

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