KR102250322B1 - Steel reinforcement and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되, 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 구리를 함유하는 석출물로 이루어진 것을 특징으로 하는 철근을 제공한다. The present invention is carbon (C): 0.07 ~ 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 ~ 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 ~ 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight or less, copper ( Cu): more than 0 and not more than 4.5% by weight, boron (B): more than 0 and not more than 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 and not more than 0.25% by weight, nitrogen (N): more than 0 and not more than 0.012% by weight, phosphorus (P) : More than 0 and not more than 0.03% by weight, sulfur (S): more than 0 and not more than 0.03% by weight, the sum of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti): 0.01 to 0.5% by weight and the remaining iron ( Fe) and other unavoidable impurities, but the final microstructure provides a reinforcing bar, characterized in that it consists of a precipitate containing ferrite, bainite, pearlite, residual austenite and copper.

Description

철근 및 그 제조방법{STEEL REINFORCEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Rebar and its manufacturing method {STEEL REINFORCEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 철근 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내피로 특성이 우수한 고강도의 철근 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a reinforcing bar and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high-strength reinforcing bar having excellent fatigue resistance properties and a method for manufacturing the same.

최근에는 구조물을 설치함에 있어 공간의 활용도를 높이기 위해 설치되는 구조물들이 거대화 및 장대화되어 가고 있는 실정이다. 예기치 못한 자연재해나 기후변화의 원인은 지구환경의 오염으로 인하여 지구 온난화가 지속적으로 이루어지고 있기 때문으로 분석되고 있다. 한편 지구 온난화의 주요 요인은 CO2 발생인 것으로 지적되고 있다. 고강도 철근 배근 시 철근량 감소로 과밀 배근을 해소할 수 있으며 이를 통해 철근 1톤 생산 시 발생하는 CO2 0.4톤을 초고강도 철근 적용 시 가구 1호당 0.2톤으로 절감하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 이전보다는 높은 강도를 가지는 철근이 필요하다. 예를 들어, 항복강도를 기준으로 500MPa까지 요구되던 것이 최근에는 600 ~ 700MPa까지 요구되고 있는 실정이며, 향후 1.0GPa급의 철근에 대한 수요도 예상되고 있다. 하지만 철근 고강도화만을 달성 뿐 아니라 거대화 및 장대화되어 가는 건축물 자체의 자중에 의한 부하와 지진 등과 자연재해 가운데에서도 안전성을 확보하는 것도 중요한 사안이다. 단순히 합금원소의 첨가량을 증가시키는 것만으로는 고 합금 첨가로 인한 원가상승 및 철근의 균열 흠 발생 및 인성과 연성이 저하되는 문제가 있다. 나아가, 제품 표면경화를 위하여 적용하는 템프코어 공정은 생산성 측면에서 부담이 되는 문제가 있다. In recent years, when installing structures, structures installed to increase space utilization are becoming larger and longer. The cause of unexpected natural disasters or climate change is analyzed because global warming is continuing due to pollution of the global environment. Meanwhile, it is pointed out that the major factor in global warming is the generation of CO 2. When high-strength rebar is reinforced, overcrowding can be eliminated by reducing the amount of rebar, and through this, 0.4 tons of CO 2 generated when 1 ton of rebar is produced can be reduced to 0.2 tons per household when ultra-high-strength rebar is applied. Accordingly, a reinforcing bar having a higher strength than before is required. For example, what was required up to 500 MPa based on yield strength is currently demanded from 600 to 700 MPa, and demand for 1.0 GPa class rebar is expected in the future. However, it is also an important issue to not only achieve high reinforcement, but also to secure safety in the midst of natural disasters such as earthquakes and loads caused by the self-weight of the building itself, which is becoming huge and elongated. By simply increasing the amount of alloying elements added, there is a problem in that the cost increases due to the addition of high alloys, cracks in reinforcement occur, and toughness and ductility are deteriorated. Furthermore, the temp core process applied to harden the product surface has a problem of being a burden in terms of productivity.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0095071호, 발명의 명칭: 고항복비형 고강도 용융아연 철근의 제조방법)가 있다. As a related prior art, there is Korean Patent Application Publication No. 10-2003-0095071, Title of Invention: Manufacturing method of high-strength molten zinc reinforcing bar with high yield ratio).

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고강도 철근을 제조함에 있어 원가를 낮추며 새로운 설비가 투입되지 않고 생산성이 저하되지 않도록 템프코어 공정을 최소화할 수 있는 고강도 철근 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the technical task to be achieved by the present invention is to reduce the cost in manufacturing high-strength reinforcing bars, and to minimize the temp core process so that new equipment is not input and productivity is not reduced, and manufacturing thereof. Is to provide a way.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 철근은 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되, 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 구리를 함유하는 석출물로 이루어진다.Reinforcing bars according to an embodiment of the present invention to achieve the above object carbon (C): 0.07 ~ 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 ~ 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 ~ 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight, copper (Cu): more than 0 4.5% by weight, boron (B): more than 0 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 0.25% by weight, nitrogen (N ): more than 0 0.012 wt% or less, phosphorus (P): more than 0 0.03 wt% or less, sulfur (S): more than 0 0.03 wt% or less, at least any of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti) The sum of one or more: 0.01 to 0.5% by weight and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities, but the final microstructure is composed of ferrite, bainite, pearlite, residual austenite and precipitates containing copper.

상기 철근에서, 상기 최종 미세 조직은 베이나이트 분율이 90% 이상이며, 잔류 오스테나이트 분율이 5% 이하일 수 있다. In the reinforcing bar, the final microstructure may have a bainite fraction of 90% or more and a residual austenite fraction of 5% or less.

상기 철근은 항복강도(YS)가 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상일 수 있다. The reinforcing bar may have a yield strength (YS) of 750 MPa or more, a tensile strength (TS) of 1000 MPa or more, an elongation of 11% or more, and a ratio of tensile strength and yield strength (TS/YS) of 1.25 or more.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 제조방법은 (a) 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1050 ~ 1230℃에서 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 마무리압연온도 950 ~ 1020℃의 조건으로 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 400 ~ 600℃에서 15 ~ 60분 동안 에이징(aging) 열처리하는 단계; 를 포함한다. A method of manufacturing a reinforcing bar according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is (a) carbon (C): 0.07 to 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 to 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 ~ 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight, copper (Cu): more than 0 4.5% by weight, boron (B): more than 0 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 0.25% by weight % Or less, nitrogen (N): more than 0 0.012% by weight, phosphorus (P): more than 0 0.03% by weight, sulfur (S): more than 0 0.03% by weight, nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti) the sum of at least one or more: 0.01 to 0.5% by weight and the remaining iron (Fe) and reheating a steel material made of other inevitable impurities at 1050 to 1230 °C; (b) hot rolling the reheated steel material under the condition of a finish rolling temperature of 950 to 1020°C; And (c) performing aging heat treatment at 400 to 600° C. for 15 to 60 minutes on the hot-rolled steel material. Includes.

상기 철근의 제조방법에서, 상기 (c) 단계를 수행한 후의 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 구리를 함유하는 석출물로 이루어질 수 있다. In the method of manufacturing the reinforcing bar, the final microstructure after performing the step (c) may consist of a precipitate containing ferrite, bainite, pearlite, retained austenite, and copper.

상기 철근의 제조방법에서, 상기 최종 미세 조직은 베이나이트 분율이 90% 이상이며, 잔류 오스테나이트 분율이 5% 이하일 수 있다. In the method of manufacturing the reinforcing bar, the final microstructure may have a bainite fraction of 90% or more and a residual austenite fraction of 5% or less.

상기 철근의 제조방법에서, 상기 (c) 단계를 수행한 후의 철근의 항복강도(YS)는 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상일 수 있다. In the method of manufacturing the reinforcing bar, the yield strength (YS) of the reinforcing bar after performing the step (c) is 750 MPa or more, the tensile strength (TS) is 1000 MPa or more, the elongation is 11% or more, and the tensile strength and yield strength. The ratio (TS/YS) of may be 1.25 or higher.

본 발명의 실시예에 따르면, 고강도 및 고인성 철근을 제조함에 있어 원가를 낮추며 새로운 설비가 투입되지 않고 생산성이 저하되지 않도록 템프코어 공정을 최소화할 수 있는 고강도 철근 및 그 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to implement a high-strength reinforcing bar and a method of manufacturing the same, which can minimize the temp core process so as to lower the cost in manufacturing the high-strength and high-toughness reinforcing bar, do not introduce new equipment and reduce productivity. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 철근의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실험예에 따른 시편의 경도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편의 최종 미세조직을 촬영한 사진이다. 1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a reinforcing bar according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are graphs showing the hardness of a specimen according to an experimental example of the present invention.
4 is a photograph of the final microstructure of the specimen according to the experimental example of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 철근 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하에서는 고가의 합금원소 등을 일부 줄이고, 생산성이 저하되지 않도록 템프코어 공정을 최소화할 수 있는 고강도 철근 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. Reinforcing bars according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail. Terms to be described later are terms appropriately selected in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification. Hereinafter, it is intended to provide a high-strength reinforcing bar and a method of manufacturing the same, which can reduce some of the expensive alloying elements and minimize the temp core process so as not to decrease productivity.

철근rebar

본 발명의 일 실시예에 따르는 철근은 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. Reinforcement according to an embodiment of the present invention is carbon (C): 0.07 to 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 to 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 to 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight or less, copper (Cu): more than 0 4.5% by weight, boron (B): more than 0 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 0.25% by weight, nitrogen (N): more than 0 0.012% by weight % Or less, phosphorus (P): more than 0 and 0.03% by weight or less, sulfur (S): more than 0 and 0.03% by weight or less, the sum of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti): 0.01 to It consists of 0.5% by weight and the rest of iron (Fe) and other unavoidable impurities.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 철근에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention will be described.

탄소(C)Carbon (C)

탄소(C)는 강의 강도를 높이는데 가장 효과적이며 중요한 원소이다. 또한, 탄소의 첨가에 의하여 오스테나이트에 고용되어 담금질시 마르텐사이트 조직을 형성시킨다. 탄소량 증가에 따라 담금질 경도를 향상시키지만 담금질시 변형 가능성을 크게 만든다. 나아가, 철, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성, 강도와 경도를 향상시킨다. 탄소(C)는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0.07 ~ 0.43중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 탄소의 함량이 전체 중량의 0.07중량% 미만일 경우에는 상술한 효과를 구현할 수 없으며 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 전체 중량의 0.43중량%를 초과할 경우에는 과도한 강도와 용접성 열위성이 나타날 수 있다.Carbon (C) is the most effective and important element in increasing the strength of steel. In addition, it is dissolved in austenite by the addition of carbon to form a martensite structure upon quenching. As the amount of carbon increases, it improves the hardening hardness, but increases the possibility of deformation during quenching. Furthermore, it combines with elements such as iron, chromium, molybdenum, and vanadium to form carbides, thereby improving strength and hardness. Carbon (C) may be added in a content ratio of 0.07 to 0.43% by weight of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. If the content of carbon is less than 0.07% by weight of the total weight, the above-described effect cannot be achieved, and it may be difficult to secure sufficient strength. Conversely, when the carbon content exceeds 0.43% by weight of the total weight, excessive strength and weldability may appear.

망간(Mn)Manganese (Mn)

망간(Mn)은 일부는 강속에 고용되며 일부는 강중에 함유된 황과 결합하여 비금속개재물인 MnS를 형성하는데 이 MnS는 연성이 있어서 소성가공시 가공방향으로 길게 연신된다. 그러나 Mns의 형성으로 강속에 있는 황성분이 감소하면서 결정립이 취약해지고 저융점화합물인 FeS의 형성을 억제시킨다. 강의 내산성과 내산화성을 저해하지만 펄라이트가 미세해지고 페라이트를 고용강화 시킴으로써 항복강도를 향상시킨다. 망간은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0.5 ~ 2.0중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 망간의 함량이 0.5중량% 보다 작을 경우, 상술한 망간의 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한, 망간의 함량이 2.0중량%를 초과할 경우, 담금질 균열이나 변형을 유발시키며, 용접성이 저하되고, MnS 개재물 및 중심 편석(center segregation)이 발생하여 철근의 연성이 저하되고 내부식성이 저하될 수 있다. Manganese (Mn) is partially dissolved in the steel and some is combined with the sulfur contained in the steel to form MnS, which is a non-metallic inclusion. This MnS is ductile and is elongated in the processing direction during plastic processing. However, as the sulfur content in the steel is reduced due to the formation of Mns, the crystal grains become brittle and the formation of FeS, a low melting point compound, is suppressed. It impairs the acid resistance and oxidation resistance of steel, but it improves the yield strength by making pearlite fine and solid-solution strengthening of ferrite. Manganese may be added in a content ratio of 0.5 to 2.0% by weight of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the manganese content is less than 0.5% by weight, the above-described manganese addition effect cannot be sufficiently exhibited. In addition, when the content of manganese exceeds 2.0% by weight, it causes quench cracking or deformation, deteriorates weldability, and causes MnS inclusions and center segregation, resulting in lower ductility and corrosion resistance of the reinforcing bar. I can.

실리콘(Si)Silicon (Si)

실리콘(Si)은 페라이트 안정화 원소로 잘 알려져 있어 냉각 중 페라이트 분율을 높여 연성을 증가시키는 원소로 잘 알려져 있다. 한편, 실리콘은 알루미늄과 함께 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 고용강화 효과도 가질 수 있다. 상기 실리콘은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0.05 ~ 0.5중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 실리콘의 함량이 전체 중량의 0.05중량% 미만일 경우에는 상술한 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘의 함량이 전체 중량의 0.5중량%를 초과하여 다량 첨가시 인성이 저하되고 소성 가공성이 저하되는 문제가 있으며 강의 용접성을 저하시키며, 뜨임 시 연화 저항상을 증대시키며, 재가열 및 열간압연 시에 붉은 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다. Silicon (Si) is well known as a ferrite stabilizing element and is well known as an element that increases the ferrite fraction during cooling to increase ductility. On the other hand, silicon is added together with aluminum as a deoxidizing agent to remove oxygen from the steel in the steel making process, and may have a solid solution strengthening effect. The silicon may be added in a content ratio of 0.05 to 0.5% by weight of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the content of silicon is less than 0.05% by weight of the total weight, the above-described silicon addition effect cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of silicon exceeds 0.5% by weight of the total weight, there is a problem that toughness decreases and plastic workability decreases when a large amount is added, it decreases the weldability of steel, increases the softening resistance when tempering, and during reheating and hot rolling. By creating a red scale on the surface, it can cause problems on the surface quality.

크롬(Cr)Chromium (Cr)

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로 C-Mn강에 첨가시 용질 방해효과로 탄소의 확산을 지연하여 입도 미세화에 영향을 미친다. 상기 크롬은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 0.5중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 크롬의 함량이 전체 중량의 0.5중량%를 초과하여 다량 첨가시 인성이 저하되고 가공성과 피삭성이 열화될 수 있다.Chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element, and when added to C-Mn steel, the diffusion of carbon is delayed due to the solute interference effect, which affects the particle size miniaturization. The chromium may be added in a content ratio of more than 0 and 0.5% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the content of chromium exceeds 0.5% by weight of the total weight and is added in a large amount, toughness may decrease and workability and machinability may deteriorate.

구리(Cu)Copper (Cu)

구리(Cu)는 강의 경화능 및 저온 충격인성을 향상시키는 원소이다. 상온에서 페라이트에 고용되며 고용강화효과를 나타내므로 강도 및 경도는 약간 개선되나 연신율을 저하시킨다. 상기 구리는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 4.5중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 구리의 함량이 전체 중량의 4.5중량%를 초과하여 다량 첨가시 열간가공성이 열화되며 적열취성의 원인이 되고 제품 표면 품질을 저해할 수 있다. Copper (Cu) is an element that improves the hardenability and low-temperature impact toughness of steel. Since it is dissolved in ferrite at room temperature and has a solid solution strengthening effect, the strength and hardness are slightly improved, but the elongation is reduced. The copper may be added in a content ratio of more than 0 and 4.5% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When copper content exceeds 4.5% by weight of the total weight and is added in a large amount, hot workability deteriorates, red heat embrittlement may be caused, and product surface quality may be impaired.

붕소(B)Boron (B)

붕소(B)는 담금질성을 확보하기 위한 중요한 원소이다. 상기 붕소는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 0.003중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 붕소의 함량이 전체 중량의 0.003중량%를 초과하여 다량 첨가시 첨가 효과는 포화되며 연신율이 감소할 수 있으므로 상한치를 0.003중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Boron (B) is an important element for securing hardenability. The boron may be added in a content ratio of more than 0 to 0.003% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the boron content exceeds 0.003% by weight of the total weight and is added in a large amount, the addition effect is saturated and the elongation may decrease, so it is preferable to limit the upper limit to 0.003% by weight or less.

바나듐(V)Vanadium (V)

바나듐(V)은 고용, 석출 강화에 유용한 성분으로 탄화물 형성능은 크롬보다 강하며 결정립을 미세화시키기 때문에 탄소 첨가량을 억제할 수 있는 효과를 가지며, 결정립계에 피닝(pinning)으로 작용하여 강도 향상에 기여하는 원소이다. 상기 바나듐은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 0.25중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 바나듐의 함량이 전체 중량의 0.25중량%를 초과하여 다량 첨가시 상기 강도 향상 효과와 대비하여 강의 제조 비용이 과도하게 상승시키는 문제가 있다. Vanadium (V) is a useful component for solid solution and precipitation strengthening.Its carbide-forming ability is stronger than chromium, and it has the effect of suppressing the amount of carbon added because it refines crystal grains.It acts as a pinning on the grain boundary, contributing to strength improvement. It is an element. The vanadium may be added in a content ratio of more than 0 and 0.25% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the content of vanadium exceeds 0.25% by weight of the total weight and is added in a large amount, there is a problem that the manufacturing cost of the steel is excessively increased compared to the strength improvement effect.

질소(N)Nitrogen (N)

질소(N)는 바나듐과 질화물 혹은 탄질화물을 석출시켜 강도를 상승시키는 원소이다. 상기 질소는 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 0.012중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 질소의 함량이 전체 중량의 0.012중량%를 초과하여 다량 첨가시 인성을 저해하는 원소로 작용할 수 있다. Nitrogen (N) is an element that increases the strength by depositing vanadium and nitride or carbonitride. The nitrogen may be added in a content ratio of more than 0 to 0.012% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the content of nitrogen exceeds 0.012% by weight of the total weight, when a large amount is added, it may act as an element that inhibits toughness.

인(P)Phosphorus (P)

인(P)은 고용 강화에 의해 강도의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 인은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 0.03중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 인의 함량이 0.03중량%를 초과하는 경우에는 충격저항을 저하시키고 뜨임취성을 촉진시키며 석출거동에 의해 저온 충격치가 저하되는 문제가 있다. Phosphorus (P) increases the strength of the strength by solid solution strengthening, and can perform a function of suppressing the formation of carbides. The phosphorus may be added in a content ratio of more than 0 and 0.03% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the phosphorus content exceeds 0.03% by weight, there is a problem in that the impact resistance is lowered, the temper brittleness is promoted, and the low-temperature impact value is lowered by the precipitation behavior.

황(S)Sulfur (S)

황(S)은 망간, 티타늄 등과 결합하여 강의 피삭성을 개선시키며 미세 MnS의 석출물을 형성하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 상기 황은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 전체 중량의 0 초과 0.03중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 황의 함량이 0.03중량%를 초과할 경우, 인성 및 용접성을 저해하고, 저온 충격치를 저하시킬 수 있다. 철근 중에 망간의 양이 충분하지 못할 경우 철과 결합하여 FeS를 형성한다. 이 FeS는 매우 취약하고 용융점이 낮기 때문에 열간 및 냉간가공 시에 균열을 일으킨다. 따라서 이러한 FeS 개재물 형성을 피하기 위해 망간과 황의 비는 5대 1로 조절될 수 있다. Sulfur (S) improves the machinability of steel by bonding with manganese, titanium, and the like, and can improve workability by forming precipitates of fine MnS. The sulfur may be added in a content ratio of more than 0 and 0.03% by weight or less of the total weight of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention. When the sulfur content exceeds 0.03% by weight, toughness and weldability may be impaired, and a low-temperature impact value may be lowered. If the amount of manganese in the reinforcing bar is insufficient, it is combined with iron to form FeS. Because this FeS is very fragile and has a low melting point, it causes cracking during hot and cold working. Therefore, in order to avoid the formation of such FeS inclusions, the ratio of manganese and sulfur can be adjusted to 5:1.

니켈(Ni), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti)Nickel (Ni), niobium (Nb), titanium (Ti)

니켈(Ni)은 경화능을 증대시키고, 인성을 향상시키는 원소이고, 니오븀(Nb)은 NbC 또는 Nb(C,N)의 형태로 석출하여 모재 및 용접부의 강도를 향상시키는 원소이고, 티타늄(Ti)은 고온 TiN 형성으로 AlN의 형성을 억제하고 Ti(C,N) 등의 형성으로 결정립 크기 미세화 효과를 가지는 원소이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 철근은 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 1종 이상을 함유하되, 그 함량의 합이 철근의 전체 중량의 0.01 ~ 0.5중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 철근에 함유된 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 1종 이상의 함량의 합이 0.01중량% 보다 낮은 경우 상술한 첨가효과를 기대할 수 없으며, 0.5중량% 보다 높은 경우 부품의 제조원가가 높아지며, 취성 크랙이 발생하며, 모상 내 탄소 함량이 감소하여 강의 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. Nickel (Ni) is an element that increases hardenability and improves toughness, and niobium (Nb) is an element that improves the strength of the base metal and welds by depositing in the form of NbC or Nb (C,N). ) Is an element that suppresses the formation of AlN by forming high-temperature TiN and has an effect of refining the grain size by forming Ti(C,N). The reinforcing bar according to an embodiment of the present invention contains at least one of nickel (Ni), niobium (Nb), and titanium (Ti), but the sum of the contents is 0.01 to 0.5% by weight of the total weight of the reinforcing bar. It can be added in a ratio. If the sum of the contents of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti) contained in the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention is lower than 0.01% by weight, the aforementioned addition effect cannot be expected, If it is higher than 0.5% by weight, the manufacturing cost of the part increases, brittle cracking occurs, and the carbon content in the matrix decreases, which may cause a problem in that the properties of the steel are deteriorated.

상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근은 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 구리를 함유하는 석출물로 이루어진다. 나아가, 상기 최종 미세 조직에서 베이나이트 분율이 90% 이상이며, 잔류 오스테나이트 분율이 5% 이하일 수 있다. As described above, the final microstructure of the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention having an alloying element composition is composed of ferrite, bainite, pearlite, residual austenite, and precipitates containing copper. Furthermore, in the final microstructure, the bainite fraction may be 90% or more, and the residual austenite fraction may be 5% or less.

또한, 상술한 바와 같은 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근은 항복강도(YS)가 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상일 수 있다. In addition, the reinforcing bar according to an embodiment of the present invention having the alloying element composition as described above has a yield strength (YS) of 750 MPa or more, a tensile strength (TS) of 1000 MPa or more, an elongation of 11% or more, and a tensile strength and The yield strength ratio (TS/YS) may be 1.25 or higher.

이하에서는 상술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a reinforcing bar according to an embodiment of the present invention having the above-described alloy element composition will be described.

철근의 제조 방법Method of manufacturing rebar

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 철근의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a reinforcing bar according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 철근의 제조 방법은 (a) 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1050 ~ 1230℃에서 재가열하는 단계(S100); (b) 상기 재가열된 강재를 마무리압연온도 950 ~ 1020℃의 조건으로 열간 압연하는 단계(S200); 및 (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 400 ~ 600℃에서 15 ~ 60분 동안 에이징(aging) 열처리하는 단계(S300); 를 포함한다. Referring to Figure 1, a method of manufacturing a reinforcing bar according to an embodiment of the present invention is (a) carbon (C): 0.07 ~ 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 ~ 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 ~ 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight, copper (Cu): more than 0 4.5% by weight, boron (B): more than 0 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 0.25% by weight % Or less, nitrogen (N): more than 0 0.012% by weight, phosphorus (P): more than 0 0.03% by weight, sulfur (S): more than 0 0.03% by weight, nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium The sum of at least one or more of (Ti): 0.01 to 0.5% by weight and the remaining iron (Fe) and reheating a steel material made of other inevitable impurities at 1050 to 1230°C (S100); (b) hot rolling the reheated steel material under the condition of a finish rolling temperature of 950 to 1020°C (S200); And (c) performing aging heat treatment at 400 to 600° C. for 15 to 60 minutes on the hot-rolled steel (S300). Includes.

본 발명의 일 실시예에 따르는 철근은 재가열 과정, 열간변형 공정, 냉각 공정을 통하여 제조된다. 재가열 과정에서는 반제품 상태인 빌렛(Billet)을 1050 ~ 1230℃까지 재가열 한다. 다음으로, 열간 압연 공정은 각 압연롤 (RM, IM, FM)을 거치며 950 ~ 1020℃에서 최종 마무리압연을 압연 완료 후, 400 ~ 600℃까지 공냉후 요구 물성에 따라 특정 시간만큼 냉각상 이전 및 냉각상에서 400 ~ 600℃에서 15분 내지 60분 유지하며 에이징 열처리 하는 것을 특징적으로 한다. The reinforcing bar according to an embodiment of the present invention is manufactured through a reheating process, a hot deformation process, and a cooling process. In the reheating process, semi-finished billets are reheated to 1050 ~ 1230℃. Next, the hot rolling process goes through each rolling roll (RM, IM, FM), after rolling the final finish rolling at 950 ~ 1020℃, air cooling to 400 ~ 600℃, and then transferring the cooling bed for a specific time according to the required physical properties. It is characterized in that the aging heat treatment is performed while maintaining for 15 to 60 minutes at 400 to 600°C in the cooling bed.

철근 제강/연주 공정은 일반적으로 전기로, LF, 연주로 구성된다. 내피로 특성 향상을 위해 2차 정련공정인 LF 이후 VD(vacuum Degassing) 공정을 거쳐 산소함량을 소정의 수준 이하로 낮춘 뒤 연주공정에서 반소재로 응고시킬 수 있다. The rebar steelmaking/continuation process generally consists of electric furnace, LF, and playing. In order to improve fatigue resistance, after LF, which is a secondary refining process, VD (vacuum degassing) is performed to lower the oxygen content to a predetermined level or less, and then it can be solidified into semi-materials in the playing process.

상기 강재는 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. The steel is carbon (C): 0.07 ~ 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 ~ 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 ~ 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight or less, copper ( Cu): more than 0 and not more than 4.5% by weight, boron (B): more than 0 and not more than 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 and not more than 0.25% by weight, nitrogen (N): more than 0 and not more than 0.012% by weight, phosphorus (P) : More than 0 and not more than 0.03% by weight, sulfur (S): more than 0 and not more than 0.03% by weight, the sum of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti): 0.01 to 0.5% by weight and the remaining iron ( Fe) and other unavoidable impurities.

일 실시예에서, 상기 강재는 1050 ~ 1230℃의 온도에서 재가열될 수 있다. 상기 강재는 상술한 온도에서 재가열될 때, 연속주조 공정 시에 편석된 성분이 재고용될 수 있다. 본 발명은 석출 및 고용강화를 통해 강도 향상을 도모하고 있다. 때문에 열간 압연 전 이들 원소를 오스테나이트 내 충분히 고용 시켜야 하고 그 때문에 빌렛을 1050℃ 이상으로 가열할 필요가 있다. 재가열온도가 1050℃보다 낮을 경우, 각종 탄화물의 고용이 충분하지 않을 수 있으며, 연속주조공정시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않는 문제가 있을 수 있다. 하지만 재가열온도가 1230℃를 넘는 온도로는 오스테나이트 조대화나 탈탄 등 악영향이 있고 목적하는 강도를 얻을 수 없다. 즉, 재가열온도가 1230℃를 초과할 경우, 매우 조대한 오스테나이트 결정립이 형성되어 강도 확보가 어려울 수 있다. 또한, 재가열온도가 1230℃를 초과할 경우 가열 비용이 증가하고 공정 시간이 추가되어, 제조 비용 상승 및 생산성 저하를 가져올 수 있다.In one embodiment, the steel material may be reheated at a temperature of 1050 ~ 1230 ℃. When the steel material is reheated at the above-described temperature, segregated components may be re-used during the continuous casting process. The present invention aims to improve the strength through precipitation and solid solution strengthening. Therefore, it is necessary to sufficiently dissolve these elements in austenite before hot rolling, and for this reason, it is necessary to heat the billet to 1050°C or higher. If the reheating temperature is lower than 1050°C, solid solution of various carbides may not be sufficient, and there may be a problem in that segregated components are not sufficiently evenly distributed during the continuous casting process. However, if the reheating temperature exceeds 1230℃, there are adverse effects such as coarsening of austenite and decarburization, and the desired strength cannot be obtained. That is, when the reheating temperature exceeds 1230° C., very coarse austenite grains are formed, and it may be difficult to secure strength. In addition, when the reheating temperature exceeds 1230°C, heating cost increases and process time is added, resulting in an increase in manufacturing cost and a decrease in productivity.

열간 압연 단계(S200)에서, 재가열된 상기 강재를 열간 압연한다. 열간 변형 마무리 온도 범위는 950 ~ 1020℃일 수 있다. 열간 변형 마무리 온도는 최종 재질에 미치는 매우 중요한 인자로 950 ~ 1020℃에서의 압연은 오스테나이트를 미세화 할 수 있는 온도이다. 그러나, 열간 압연 온도가 950℃ 보다 낮으면 압연 시 압연 부하가 증가되고 에지(EDGE)부 혼립 조직이 발생할 수 있다. 또한 1020℃를 넘는 고온영역의 압연은 결정립 조대화로 목표 기계적 성질을 얻을 수 없다. In the hot rolling step (S200), the reheated steel is hot rolled. The hot deformation finishing temperature range may be 950 to 1020°C. The hot deformation finishing temperature is a very important factor affecting the final material, and rolling at 950 ~ 1020℃ is the temperature at which austenite can be refined. However, when the hot rolling temperature is lower than 950°C, the rolling load increases during rolling, and a mixed structure of the edge (EDGE) may occur. In addition, rolling in a high temperature region exceeding 1020°C cannot obtain target mechanical properties due to grain coarsening.

열간압연 직후 공냉후 400 ~ 600℃를 유지할 수 있는 보온뱅크나 보온조 내에 바로 투입한다. 보온조 내에서의 선재 온도는 400 ~ 600℃ 정도 된다. 템프코어를 적용한 항복강도 600MPa급 철근 대비 표면부에 마르텐사이트가 미발생 하므로 연성과 인성에도 유리하다. 또한 제품 자체 온도로 온도 유지를 시키므로 추가적인 열처리가 필요 없어 생산 비용 발생이 절감된다. 보온 시 400 ~ 600℃에서 15 ~ 60분 동안 유지시 강도, TS/YS비 및 연성 증가에 유리함을 확인하였다. 400℃ 보다 낮은 온도에서는 템퍼링 효과가 부족하고, 600℃ 보다 높은 온도에서는 강도 상승 효과가 부족하므로 400 ~ 600℃ 온도범위를 정했다. Immediately after hot rolling, immediately put into a thermal insulation bank or a thermal insulation tank that can maintain 400 ~ 600℃ after air cooling. The temperature of the wire rod in the warming tank is about 400 ~ 600℃. Compared to reinforcing bars with a yield strength of 600 MPa with temp core applied, martensite does not occur on the surface, which is advantageous for ductility and toughness. In addition, since the temperature is maintained at the product's own temperature, there is no need for additional heat treatment, reducing production costs. It was confirmed that it is advantageous in increasing strength, TS/YS ratio, and ductility when kept at 400 to 600°C for 15 to 60 minutes during warming. At temperatures lower than 400°C, the tempering effect is insufficient, and at temperatures higher than 600°C, the effect of increasing the strength is insufficient, so a temperature range of 400 to 600°C was set.

에이징 열처리를 수행하지 않은 경우 최종 미세조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 가지는 반면 에이징 열처리를 수행한 본 발명의 철근의 경우 온도 유지를 통해 베이나이트를 형성시켰고 잔류 오스테나이트 역시 5% 이하로 형성되었으며, 철근의 항복강도(YS)는 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상의 기계적 특성을 확보할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 제조방법을 통해 구리 첨가를 통한 나노 석출물 형성으로 고기능 확보 및 기존 바나듐 계에서도 템프코어 공정 없이 특정온도 보온을 통해 충분한 석출강화효과를 극대화 할 수 있는 초간단 공정 및 원가 절감형 제조방법을 개시하여 공정이 단순화 되었음에도 불구하고 종래 기계적 특성을 상회하는 고강도, 고내진특성, 인장강도가 항복강도의 높은 비율을 발현시킬 수 있음을 보여주며 건축 구조물의 안정성을 진일보 시킬 수 있을 것으로 기대된다. When the aging heat treatment was not performed, the final microstructure had a ferrite and pearlite structure, whereas in the case of the rebar of the present invention subjected to the aging heat treatment, bainite was formed by maintaining the temperature, and the residual austenite was also formed to 5% or less. The yield strength (YS) of is 750 MPa or more, the tensile strength (TS) is 1000 MPa or more, the elongation is 11% or more, and the ratio of tensile strength and yield strength (TS/YS) is 1.25 or more. . That is, through the method of manufacturing a reinforcing bar according to an embodiment of the present invention, it is very simple to secure high functionality by forming nano-precipitates through the addition of copper, and to maximize sufficient precipitation reinforcement effect through thermal insulation at a specific temperature without a temp core process even in the existing vanadium system. Despite the simplification of the process by introducing the process and cost-saving manufacturing method, it shows that high strength, high seismic resistance, and tensile strength exceeding the conventional mechanical properties can express a high ratio of yield strength, further improving the stability of building structures. It is expected to be able to do it.

실험예Experimental 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. Hereinafter, a preferred experimental example is presented to aid the 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.

1. 시편의 제조1. Preparation of specimen

본 실험예에서는 표 1 및 표 2의 합금 원소 조성(단위: 중량%)과 공정 조건으로 구현된 시편들을 제공한다. In this experimental example, specimens implemented in the alloy element composition (unit: wt%) and process conditions of Tables 1 and 2 are provided.

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표 1에 개시된 조성은 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 0 초과 4.5중량% 이하, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)로 이루어진 조성범위를 모두 만족한다. The composition disclosed in Table 1 is carbon (C): 0.07 to 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 to 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 to 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 and not more than 0.5% by weight , Copper (Cu): more than 0 and 4.5% by weight or less, boron (B): more than 0 and not more than 0.003% by weight, vanadium (V): more than 0 and not more than 0.25% by weight, nitrogen (N): more than 0 and not more than 0.012% by weight, phosphorus (P): more than 0 and 0.03% by weight or less, sulfur (S): more than 0 and not more than 0.03% by weight, the sum of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti): 0.01 to 0.5% by weight and All of the composition range consisting of the remaining iron (Fe) is satisfied.

한편, 표 2의 실시예들은 상술한 조성의 강재를 1050 ~ 1230℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 마무리압연온도 950 ~ 1020℃의 조건으로 열간 압연하는 단계; 및 상기 열간 압연된 강재에 대하여 400 ~ 600℃에서 15 ~ 60분 동안 에이징(aging) 열처리하는 단계를 수행하는 공정 조건을 만족하는 반면에, 표 2의 비교예1은 상기 열간 압연된 강재에 대하여 템프코어 공정을 수행하되 에이징 열처리 공정을 적용하지 않았다. 또한, 표 2의 비교예2, 비교예3, 비교예4는 에이징 열처리를 500 ~ 600℃에서 15 ~ 60분을 초과하여 120분 동안 수행하였다. On the other hand, the examples in Table 2 are the steps of reheating the steel material of the above-described composition at 1050 ~ 1230 ℃; Hot rolling the reheated steel material under conditions of a finish rolling temperature of 950 to 1020°C; And while the process conditions of performing the step of aging heat treatment at 400 to 600°C for 15 to 60 minutes on the hot-rolled steel material, Comparative Example 1 in Table 2 is for the hot-rolled steel material. The temp core process was performed, but the aging heat treatment process was not applied. In addition, in Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4 of Table 2, the aging heat treatment was performed at 500 to 600°C for more than 15 to 60 minutes for 120 minutes.

2. 물성 및 미세조직 평가2. Evaluation of physical properties and microstructure

도 2 및 도 3은 본 발명의 실험예에 따른 시편의 경도를 나타낸 그래프이다. 2 and 3 are graphs showing the hardness of a specimen according to an experimental example of the present invention.

도 2의 ■항목(실시재1)은 표 1의 실시예1의 조성 조건과 표 2의 실시예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재1에 대하여 600℃의 에이징 열처리를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 수행하였다. 도 2의 ●항목(실시재2)은 표 1의 실시예2의 조성 조건과 표 2의 실시예2의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재2에 대하여 600℃의 에이징 열처리를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 수행하였다. 도 2의 ▲항목(실시재3)은 표 1의 실시예3의 조성 조건과 표 2의 실시예3의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재3에 대하여 600℃의 에이징 열처리를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 수행하였다. 도 2의 ▼항목(비교재1)은 표 1의 비교예1의 조성 조건과 표 2의 비교예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 비교재1에 대하여 630℃의 복열조건을 가지는 템프코어 공정을 수행하였다. Item (Example 1) of FIG. 2 corresponds to the specimen to which the composition conditions of Example 1 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 1 of Table 2 were applied, and 600°C for Example 1 The aging heat treatment was performed for 0 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Item (Example 2) of FIG. 2 corresponds to the specimen to which the composition conditions of Example 2 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 2 of Table 2 were applied, and 600°C for Example 2 The aging heat treatment was performed for 0 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Item ▲ of FIG. 2 (Example 3) corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 3 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 3 of Table 2 were applied, and 600° C. for Example 3 The aging heat treatment was performed for 0 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Item ▼ (Comparative Material 1) in FIG. 2 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Comparative Example 1 in Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Comparative Example 1 in Table 2 were applied, and 630°C for Comparative Material 1 The temp core process having the reheat condition of was performed.

도 3의 ■항목(실시재1)은 표 1의 실시예1의 조성 조건과 표 2의 실시예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재1에 대하여 500℃의 에이징 열처리를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 수행하였다. 도 3의 ●항목(실시재2)은 표 1의 실시예2의 조성 조건과 표 2의 실시예2의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재2에 대하여 500℃의 에이징 열처리를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 수행하였다. 도 3의 ▲항목(실시재3)은 표 1의 실시예3의 조성 조건과 표 2의 실시예3의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재3에 대하여 500℃의 에이징 열처리를 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 수행하였다. 도 3의 ▼항목(비교재1)은 표 1의 비교예1의 조성 조건과 표 2의 비교예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 비교재1에 대하여 630℃의 복열조건을 가지는 템프코어 공정을 수행하였다. Item (Example 1) of FIG. 3 corresponds to the specimen to which the composition conditions of Example 1 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 1 of Table 2 were applied, and 500°C for Example 1 The aging heat treatment was performed for 0 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Item (Example 2) in FIG. 3 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 2 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 2 of Table 2 were applied, and 500°C for Example 2 The aging heat treatment was performed for 0 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Item ▲ in FIG. 3 (Example 3) corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 3 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 3 of Table 2 were applied, and 500°C for Example 3 The aging heat treatment was performed for 0 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Item ▼ (Comparative Material 1) in FIG. 3 corresponds to the specimen to which the composition conditions of Comparative Example 1 in Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Comparative Example 1 in Table 2 were applied, and 630° C. for Comparative Material 1 The temp core process having the reheat condition of was performed.

Figure 112018128771054-pat00003
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표 3은 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 500℃의 온도에서 30분 동안 에이징 열처리를 수행한 철근에 대한 강도, 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)를 나타낸 것이다. 표 3에서 실시재1은 표 1의 실시예1의 조성 조건과 표 2의 실시예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재1에 대하여 500℃의 에이징 열처리를 30분 동안 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. 표 3에서 실시재2는 표 1의 실시예2의 조성 조건과 표 2의 실시예2의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재2에 대하여 500℃의 에이징 열처리를 30분 동안 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. 표 3에서 실시재3은 표 1의 실시예3의 조성 조건과 표 2의 실시예3의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재3에 대하여 500℃의 에이징 열처리를 30분 동안 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. 표 3에서 비교재1은 표 1의 비교예1의 조성 조건과 표 2의 비교예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 비교재1에 대하여 에이징 열처리를 적용하지 않고 템프코어 공정을 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. Table 3 shows the strength, yield strength (YS), tensile strength (TS), elongation, tensile strength and yield strength of reinforcing bars subjected to aging heat treatment at a temperature of 500°C for 30 minutes for the specimen according to the experimental example of the present invention. It shows the ratio of (TS/YS). In Table 3, Example 1 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 1 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 1 of Table 2 were applied, and an aging heat treatment of 500°C was applied to Example 1. Mechanical properties were evaluated after performing for 30 minutes. In Table 3, Example 2 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 2 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 2 of Table 2 were applied, and an aging heat treatment of 500°C was performed for Example 2. Mechanical properties were evaluated after performing for 30 minutes. In Table 3, Example 3 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 3 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 3 of Table 2 were applied, and an aging heat treatment of 500°C was performed for Example 3 Mechanical properties were evaluated after performing for 30 minutes. In Table 3, Comparative Material 1 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Comparative Example 1 in Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Comparative Example 1 in Table 2 were applied, and the aging heat treatment was not applied to Comparative Material 1. Mechanical properties after performing the temp core process were evaluated.

Figure 112018128771054-pat00004
Figure 112018128771054-pat00004

표 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편에 대하여 400℃의 온도에서 60분 동안 에이징 열처리를 수행한 철근에 대한 강도, 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)를 나타낸 것이다. 표 4에서 실시재4는 표 1의 실시예4의 조성 조건과 표 2의 실시예4의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재4에 대하여 400℃의 에이징 열처리를 60분 동안 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. 표 4에서 실시재5는 표 1의 실시예5의 조성 조건과 표 2의 실시예5의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 실시재5에 대하여 400℃의 에이징 열처리를 60분 동안 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. 표 4에서 비교재1은 표 1의 비교예1의 조성 조건과 표 2의 비교예1의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 해당하며, 비교재1에 대하여 에이징 열처리를 적용하지 않고 템프코어 공정을 수행한 후의 기계적 특성을 평가하였다. Table 4 shows the strength, yield strength (YS), tensile strength (TS), elongation, tensile strength and yield strength of reinforcing bars subjected to aging heat treatment at a temperature of 400°C for 60 minutes for the specimen according to the experimental example of the present invention. It shows the ratio of (TS/YS). In Table 4, Example 4 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 4 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 4 of Table 2 were applied, and an aging heat treatment of 400°C was applied to Example 4. Mechanical properties were evaluated after performing for 60 minutes. In Table 4, Example 5 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Example 5 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 5 of Table 2 were applied, and an aging heat treatment of 400°C was performed for Example 5. Mechanical properties were evaluated after performing for 60 minutes. In Table 4, Comparative Material 1 corresponds to a specimen to which the composition conditions of Comparative Example 1 in Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Comparative Example 1 in Table 2 were applied, and the aging heat treatment was not applied to Comparative Material 1. Mechanical properties after performing the temp core process were evaluated.

도 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편의 최종 미세조직을 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 4는 표 1의 실시예5의 조성 조건과 표 2의 실시예5의 재가열온도 및 마무리압연온도 공정 조건을 적용한 시편에 대하여 400℃의 에이징 열처리를 30분 동안 수행한 후의 최종 미세조직을 촬영한 사진이다. 4 is a photograph of the final microstructure of the specimen according to the experimental example of the present invention. Specifically, FIG. 4 shows the final fine particles after performing the aging heat treatment at 400° C. for 30 minutes on a specimen to which the composition conditions of Example 5 of Table 1 and the reheating temperature and finish rolling temperature process conditions of Example 5 of Table 2 were applied. This is a picture of the organization.

상기 도 2 내지 도 4 및 표 3 내지 표 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 열간압연 직후 공냉후 400 ~ 600℃를 유지할 수 있는 보온뱅크나 보온조 내에 바로 투입한다. 보온조 내에서의 선재 온도는 400 ~ 600℃ 정도 된다. 템프코어를 적용한 항복강도 600MPa급 철근(비교예) 대비 표면부에 마르텐사이트가 미발생 하므로 연성과 인성에도 유리함을 확인할 수 있다. 또한 제품 자체 온도로 온도 유지를 시키므로 추가적인 열처리가 필요 없어 생산 비용 발생이 절감되며, 보온 시 400 ~ 600℃에서 15 ~ 60분 동안 유지시 강도, TS/YS비 및 연성 증가에 유리함을 확인하였다. 에이징 열처리를 수행하지 않은 경우 최종 미세조직은 페라이트 및 펄라이트 조직을 가지는 반면 에이징 열처리를 수행한 본 발명의 철근의 경우 온도 유지를 통해 베이나이트를 형성시켰고 잔류 오스테나이트 역시 5% 이하로 형성되었으며, 철근의 항복강도(YS)는 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도가 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상의 기계적 특성을 확보할 수 있음을 확인하였다. Referring to FIGS. 2 to 4 and Tables 3 to 4, in an embodiment of the present invention, immediately after hot rolling, after air cooling, it is directly put into a thermal insulation bank or a thermal insulation tank capable of maintaining 400 to 600°C. The temperature of the wire rod in the warming tank is about 400 ~ 600℃. Compared to the 600MPa-grade reinforcing bar (Comparative Example) with a yield strength of 600MPa with temp core applied, martensite does not occur on the surface, so it can be confirmed that it is advantageous in ductility and toughness. In addition, since it maintains the temperature at the product's own temperature, additional heat treatment is not required, reducing production costs, and it has been confirmed that it is advantageous in increasing the strength, TS/YS ratio and ductility when maintaining the temperature at 400 ~ 600℃ for 15 ~ 60 minutes during warming. When the aging heat treatment was not performed, the final microstructure had a ferrite and pearlite structure, whereas in the case of the rebar of the present invention subjected to the aging heat treatment, bainite was formed by maintaining the temperature, and the residual austenite was also formed to 5% or less. The yield strength (YS) of is 750 MPa or more, the tensile strength (TS) is 1000 MPa or more, the elongation is 11% or more, and the tensile strength is the yield strength ratio (TS/YS) of 1.25 or more. Was confirmed.

본 발명의 일 실시예에 따른 철근의 제조방법을 통해 구리 첨가를 통한 나노 석출물 형성으로 고기능 확보 및 기존 바나듐 계에서도 템프코어 공정 없이 특정온도 보온을 통해 충분한 석출강화효과를 극대화 할 수 있는 초간단 공정 및 원가 절감형 제조방법을 개시하여 공정이 단순화 되었음에도 불구하고 종래 기계적 특성을 상회하는 고강도, 고내진특성, 인장강도가 항복강도의 높은 비율을 발현시킬 수 있음을 보여주며 건축 구조물의 안정성을 진일보 시킬 수 있을 것으로 기대된다. Through the method of manufacturing reinforcing bars according to an embodiment of the present invention, an ultra-simple process capable of maximizing a sufficient precipitation reinforcing effect by securing high functionality by forming nano precipitates through the addition of copper, and maximizing sufficient precipitation reinforcing effect through thermal insulation at a specific temperature without a temp core process even in the existing vanadium system. Despite the simplification of the process by initiating a cost-saving manufacturing method, it shows that high strength, high seismic resistance, and tensile strength exceeding the conventional mechanical properties can express a high ratio of yield strength and can further improve the stability of building structures. It is expected to be there.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, the embodiments of the present invention have been mainly described, but various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. These changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.

Claims (7)

탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 2.17~4.22 중량%, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되,
최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 구리를 함유하는 석출물로 이루어지고,
구리 첨가를 통하여 나노석출물이 형성되며,
상기 최종 미세 조직은 베이나이트 분율이 90면적% 이상이며, 잔류 오스테나이트 분율이 5면적% 이하로, 경도가 285 내지 408 Hv 인 것을 특징으로 하는,
철근.Carbon (C): 0.07 to 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 to 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 to 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 0.5% by weight or less, copper (Cu): 2.17 to 4.22 wt%, boron (B): more than 0 0.003 wt% or less, vanadium (V): more than 0 0.25 wt% or less, nitrogen (N): more than 0 0.012 wt% or less, phosphorus (P): more than 0 0.03 Weight% or less, sulfur (S): greater than 0 and 0.03% by weight or less, the sum of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti): 0.01 to 0.5% by weight and the rest of iron (Fe) and others Made of inevitable impurities,
The final microstructure consists of ferrite, bainite, pearlite, residual austenite and precipitates containing copper,
Nanoprecipitates are formed through the addition of copper,
The final microstructure is characterized in that the bainite fraction is 90 area% or more, the residual austenite fraction is 5 area% or less, and the hardness is 285 to 408 Hv,
rebar. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
항복강도(YS)가 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상인,
철근.The method of claim 1,
Yield strength (YS) is 750 MPa or more, tensile strength (TS) is 1000 MPa or more, elongation is 11% or more, and the ratio of tensile strength and yield strength (TS/YS) is 1.25 or more.
rebar. (a) 탄소(C): 0.07 ~ 0.43중량%, 망간 (Mn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘 (Si): 0.05 ~ 0.5중량%, 크롬(Cr): 0 초과 0.5중량% 이하, 구리(Cu): 2.17~4.22 중량%, 붕소(B): 0 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0 초과 0.25중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.012중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.03중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03중량% 이하, 니켈(Ni), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 합: 0.01 ~ 0.5중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1050 ~ 1230℃에서 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 강재를 마무리압연온도 950 ~ 1020℃의 조건으로 열간 압연하는 단계; 및
(c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 500~ 600℃에서 15 ~ 60분 동안 에이징(aging) 열처리하는 단계; 를 포함하되,
상기 (c) 단계를 수행한 후의 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 구리를 함유하는 석출물로 이루어지고, 구리 첨가를 통하여 나노석출물이 형성되며,
상기 최종 미세 조직은 베이나이트 분율이 90면적% 이상이며, 잔류 오스테나이트 분율이 5면적% 이하로, 경도가 285 내지 408 Hv 인 것을 특징으로 하는,
철근의 제조방법.(a) Carbon (C): 0.07 to 0.43% by weight, manganese (Mn): 0.5 to 2.0% by weight, silicon (Si): 0.05 to 0.5% by weight, chromium (Cr): more than 0 and not more than 0.5% by weight, copper ( Cu): 2.17 to 4.22 wt%, boron (B): more than 0 0.003 wt% or less, vanadium (V): more than 0 0.25 wt% or less, nitrogen (N): more than 0 0.012 wt% or less, phosphorus (P): More than 0 and not more than 0.03% by weight, sulfur (S): more than 0 and not more than 0.03% by weight, the sum of at least one or more of nickel (Ni), niobium (Nb) and titanium (Ti): 0.01 to 0.5% by weight and the remaining iron (Fe ) And reheating the steel material made of other inevitable impurities at 1050 ~ 1230°C;
(b) hot rolling the reheated steel material under the condition of a finish rolling temperature of 950 to 1020°C; And
(c) subjecting the hot-rolled steel to an aging heat treatment at 500 to 600° C. for 15 to 60 minutes; Including,
The final microstructure after performing the step (c) is composed of ferrite, bainite, pearlite, residual austenite, and precipitates containing copper, and nanoprecipitates are formed through the addition of copper,
The final microstructure is characterized in that the bainite fraction is 90 area% or more, the residual austenite fraction is 5 area% or less, and the hardness is 285 to 408 Hv,
Method of manufacturing reinforcing bars. 삭제delete 삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 (c) 단계를 수행한 후의 철근의 항복강도(YS)는 750MPa 이상이며, 인장강도(TS)가 1000MPa 이상이며, 연신율이 11% 이상이며, 인장강도와 항복강도의 비(TS/YS)가 1.25 이상인 것을 특징으로 하는,
철근의 제조방법.





The method of claim 4,
The yield strength (YS) of the reinforcing bar after performing the step (c) is 750 MPa or more, the tensile strength (TS) is 1000 MPa or more, the elongation is 11% or more, and the ratio of tensile strength and yield strength (TS/YS) Characterized in that is 1.25 or more,
Method of manufacturing reinforcing bars.
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