KR102467201B1 - Wire rod for high strength steel fiber, high strength steel fiber and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신성 가공 중 LP 열처리 없이 1,400MPa 이상의 고강도를 확보할 수 있는 강섬유용 선재, 강섬유 및 이들의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 강섬유용 선재는 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 페라이트를 면적분율로 99% 이상 포함한다.The present invention provides a wire for steel fiber, a steel fiber, and a manufacturing method thereof capable of securing high strength of 1,400 MPa or more without LP heat treatment during forming. The wire rod for high-strength steel fiber according to an embodiment of the present invention contains, by weight, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.20 %, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), including the remainder Fe and unavoidable impurities, and the microstructure includes ferrite at an area fraction of 99% or more.

Description

고강도 강섬유용 선재, 고강도 강섬유 및 이들의 제조 방법 {WIRE ROD FOR HIGH STRENGTH STEEL FIBER, HIGH STRENGTH STEEL FIBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Wire rod for high-strength steel fiber, high-strength steel fiber, and manufacturing method thereof

본 발명은 고강도 강섬유용 선재, 고강도 강섬유 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신선 중 LP 열처리를 수행하지 않고도 1,400MPa 이상의 인장강도를 확보할 수 있는 강섬유용 선재, 강섬유 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wire rod for high-strength steel fiber, a high-strength steel fiber, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a wire rod for steel fiber capable of securing a tensile strength of 1,400 MPa or more without performing LP heat treatment during drawing, steel fiber, and manufacturing thereof It's about how.

통상적으로, 강섬유는 터널 공사 시 내부 토압을 지탱하는 콘크리트 보강용 소재로, 강도가 낮은 저탄소강이 사용된다. 일반적으로 탄소를 0.1% 이하로 함유하는 저탄소강으로 마련되는 여재 슬라브 또는 선재는, 가공사에서 건식 신선 - 습식 신선 공정을 거쳐 0.4 내지 1.0 mm 의 직경을 갖는 강선으로 제조되며, 40 내지 100 mm로 일정하게 절단한 다음, 형상 가공하여 최종 강섬유로 제조된다. In general, steel fiber is used as a material for reinforcing concrete that supports internal earth pressure during tunnel construction, and low carbon steel having low strength is used. In general, filter media slabs or wire rods made of low carbon steel containing 0.1% or less of carbon are manufactured into steel wires having a diameter of 0.4 to 1.0 mm through a dry drawing - wet drawing process in a processing company, and a constant of 40 to 100 mm After being cut, it is shaped and processed into final steel fibers.

강섬유로 사용되기 위한 선재는 최종 성형을 위한 굴곡 특성이 요구되나, 우선적으로 강도 확보가 필수적이다. 국내에서는 가격경쟁력 확보를 위해, 800 내지 1100MPa 수준의 인장강도를 갖는 저강도 강섬유를 사용하고 있다. Wire rods to be used as steel fibers require bending properties for final molding, but first of all, securing strength is essential. In Korea, in order to secure price competitiveness, low-strength steel fibers having a tensile strength of 800 to 1100 MPa are used.

그러나, 암반이 약한 유럽, 중동에서는 화약 폭발방식이 아닌 NATM(New Austrian Tunneling Method) 터널 시공 방식이 대두되었고, 바닥재 또한 pile과 결합함에 따라 1,400Mpa 이상의 고강도 강섬유에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다.However, in Europe and the Middle East, where bedrock is weak, the NATM (New Austrian Tunneling Method) tunnel construction method, rather than the gunpowder explosion method, has emerged.

탄소강에서 강도를 증가시키는 방법으로는 결정립 사이즈를 줄이는 방법과, 가공량의 인가를 통해 강도를 확보하는 방법 등이 있으나, 강섬유는 신선과정을 통해 제조된다. 압연 등 기타 가공공정에 비해 신선가공을 통해 강도를 증가시키는 방법이 가장 경제적이면서 효과적인 방법이기 때문이다. Methods of increasing strength in carbon steel include a method of reducing grain size and a method of securing strength through application of a processing amount, but steel fibers are manufactured through a wire drawing process. This is because the method of increasing strength through wire drawing is the most economical and effective method compared to other processing processes such as rolling.

한편, 선재의 미세조직이 펄라이트로만 구성되는 경우에는, 신선 가공시 강도는 지수함수적으로 증가한다. 펄라이트 내부 세멘타이트가 소성변형을 거치면서도, 세멘타이트 분해에 따른 탄소와 전위와의 결합에 의한 강도증가가 동반되기 때문이다. 그러나, 펄라이트와 페라이트가 공존하거나 또는 페라이트 분율이 큰 경우에는, 페라이트가 상대적으로 연한 상(soft phase)이기 때문에 신선 가공 중 단선이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, when the microstructure of the wire rod is composed of only pearlite, the strength during wire drawing increases exponentially. This is because, while the cementite inside the pearlite undergoes plastic deformation, the strength increase due to the combination of carbon and dislocation according to cementite decomposition is accompanied. However, when pearlite and ferrite coexist or when the ferrite fraction is large, there is a problem in that wire breakage occurs during wire drawing because ferrite is a relatively soft phase.

한편, 강섬유 제조사에서는 신선 가공 전, 소재에 연성을 부여하기 위하여 LP　열처리(Lead Patenting, 납조 열처리)를 거친다. 이 때, LP 열처리는 많은 열처리 비용과 시간이 소요되기 때문에 제조 원가를 상승시키는 원인으로 작용한다. 따라서, 강섬유 제조사들은 LP　열처리를 가급적 생략하고자 하는 추세이므로, 신선 가공 중 단선을 일으키는 펄라이트를 형성하는 고탄소강의 도입을 고려하기는 어려운 상황이다. On the other hand, steel fiber manufacturers undergo LP 　 heat treatment (Lead Patenting, lead heat treatment) to impart ductility to the material before wire drawing. At this time, since the LP heat treatment requires a lot of heat treatment cost and time, it acts as a cause of increasing the manufacturing cost. Therefore, since steel fiber manufacturers tend to omit LP = heat treatment as much as possible, it is difficult to consider the introduction of high carbon steel that forms pearlite that causes breakage during wire drawing.

따라서, 추가 LP　열처리 공정을 생략할 수 있으면서도 최종 강섬유에서의 강도 확보가 가능한 저탄소 성분계에 대한 개발이 요구된다.Therefore, it is required to develop a low-carbon component system that can omit the additional LP = heat treatment process and secure strength in the final steel fiber.

본 발명은 탄소함량을 극저로 확보하면서도 Mo을 첨가하여 MoC 탄화물 형성함으로써 강도를 확보할 수 있는 강섬유용 선재, 강섬유 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a wire for steel fiber, a steel fiber, and a manufacturing method thereof capable of securing strength by forming MoC carbide by adding Mo while securing an extremely low carbon content.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 강섬유용 선재는, 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 페라이트를 면적분율로 99% 이상 포함한다.In the wire rod for high-strength steel fiber according to an embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.05% 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), the remainder including Fe and unavoidable impurities, and the microstructure includes ferrite at an area fraction of 99% or more .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 횡단면을 기준으로 -D/4 ~ D/4범위에서, 페라이트의 최대 직경은 30 ㎛ 이하일 수 있다.Further, according to one embodiment of the present invention, in the range of -D/4 to D/4 based on the cross section, the maximum diameter of ferrite may be 30 μm or less.

여기서, D는 선재의 직경을 의미한다.Here, D means the diameter of the wire rod.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 페라이트의 평균 직경은 10 ㎛ 이하일 수 있다. Also, according to one embodiment of the present invention, the average diameter of ferrite may be 10 μm or less.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률이 80% 이상일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the area ratio of MoC carbide of 200 nm or less may be 80% or more.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인장강도가 390 MPa 이상일 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, the tensile strength may be 390 MPa or more.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단면적 감소율(RA)이 70% 이상일 수 있다. Also, according to one embodiment of the present invention, the cross-sectional area reduction ratio (RA) may be 70% or more.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고강도 강섬유용 선재의 제조방법은, 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 1,000 내지 1,200℃의 가열로에서 90 내지 120분 유지한 후, 압연하여 선제를 제조하는 단계; 상기 제조된 선재를 800 내지 900℃의 온도범위에서 권취하는 단계; 및 상기 선재를 500 내지 600℃까지 1 내지 5℃/초의 속도로 냉각하는 단계;를 포함한다. In the manufacturing method of a wire rod for high-strength steel fiber according to another embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), the remainder including Fe and unavoidable impurities, in a heating furnace at 1,000 to 1,200 ° C. After holding for 90 to 120 minutes, rolling to prepare a precursor; Winding the prepared wire rod at a temperature range of 800 to 900 ° C; and cooling the wire rod to 500 to 600°C at a rate of 1 to 5°C/sec.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고강도 강섬유는, 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 인장강도가 1,400MPa 이상이다. High-strength steel fiber according to another embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.05% 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), including the remainder Fe and unavoidable impurities, and has a tensile strength of 1,400 MPa or more.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 100D 기준으로, 딜라미네이션(Delamination)이 발생하지 않는 비틀림 횟수가 60회 이상일 수 잇다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the number of twists at which delamination does not occur may be 60 or more times based on 100D.

여기서, D는 강선의 직경을 의미한다. Here, D means the diameter of the steel wire.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 습식신선 시 0.5톤당 단선 횟수는 1회 이하일 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, the number of disconnection per 0.5 ton during wet drawing may be one time or less.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고강도 강섬유의 제조 방법은, 고강도 강섬유용 선재를 건식 신선하는 단계; 및 습식 신선하는 단계;를 포함하며, 상기 건식 신선 후 상기 습식 신선 전에 LP 열처리 없이도, 인장강도를 1,400MPa 이상 확보할 수 있다. A method for manufacturing high-strength steel fibers according to another embodiment of the present invention includes the steps of dry-drawing a wire rod for high-strength steel fibers; And wet drawing; including, after the dry drawing and before the wet drawing, it is possible to secure a tensile strength of 1,400 MPa or more without LP heat treatment.

본 발명에 따른 강섬유용 선재를 이용하여 강섬유 강선을 제조할 경우, 저탄소 성분계에서도 1,400MPa 이상의 강도를 확보할 수 있으며, 신선 중 연성회복공정인 LP 열처리를 생략할 수 있어, 제조 공정상의 비용 절감이 가능하다.When a steel fiber steel wire is manufactured using the wire rod for steel fiber according to the present invention, strength of 1,400 MPa or more can be secured even in a low carbon component system, and LP heat treatment, which is a ductility recovery process during wire drawing, can be omitted, thereby reducing costs in the manufacturing process. It is possible.

또한, 본 발명의 고강도 강섬유를 사용할 경우, 콘크리트 내 철근 사용 및 배근을 생략할 수 있어, 시공 측면에서 유리하다.In addition, when using the high-strength steel fiber of the present invention, the use of reinforcement and reinforcement in concrete can be omitted, which is advantageous in terms of construction.

또한, 본 발명의 고강도 강섬유를 사용할 경우, 기존 터널 시공 시 화약 폭발이 아닌 NATM 방식으로 전환 할 수 있으며, 터널 무너짐 방지 및 터널 수명 향상 등의 효과를 기대할 수 있다. In addition, when using the high-strength steel fiber of the present invention, it is possible to switch to the NATM method instead of gunpowder explosion during tunnel construction, and effects such as preventing tunnel collapse and improving tunnel life can be expected.

도 1은 각각 실시예 1 및 비교예 1의 선재 중심부 횡단면 미세조직 사진이다.
도 2는 Thermo-Calc 프로그램를 이용하여 계산한 0.015C-0.081P-1.08Mn-0.061Mo 성분계의 온도에 따른 상태도이다. 1 is a cross-sectional microstructure photograph of the wire rod center of Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
Figure 2 is a phase diagram according to the temperature of the 0.015C-0.081P-1.08Mn-0.061Mo component system calculated using the Thermo-Calc program.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The present invention may be embodied in other forms without being limited to only the embodiments presented herein. In the drawings, in order to clarify the present invention, illustration of parts irrelevant to the description may be omitted, and the size of components may be slightly exaggerated to aid understanding.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

터널 시공 시에 사용되는 콘크리트 보강 강섬유를 제조하는 데 있어서, 경한 상(hard phase)인 펄라이트 조직의 형성을 억제하기 위해 탄소 함량을 낮추면서도, 탄소 함량 저감에 따른 강도 저하의 문제를 해결하는 것이 중요한 이슈이다. In manufacturing concrete reinforcing steel fibers used in tunnel construction, it is important to reduce the carbon content in order to suppress the formation of a pearlite structure, which is a hard phase, while solving the problem of strength deterioration due to the reduction of the carbon content. It's an issue.

본 발명자들은 신선가공 중 단선을 발생시키는 펄라이트의 형성을 억제하기 위해 탄소의 함량을 극저로 제어하고, P 함량을 증가시켜 강도를 확보하면서도 Mo을 첨가하여 MoC 탄화물을 형성함으로써 선재의 강도 및 신선 가공 중 가공경화율을 향상시킴에 따라, 추가적인 LP 열처리 없이 신선 가공을 거치더라도 최종 강선에서의 인장강도를 1,400MPa 이상으로 확보할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors control the carbon content to an extremely low level in order to suppress the formation of pearlite that causes disconnection during wire drawing, increase the P content to secure strength, and add Mo to form MoC carbide, thereby improving the strength and wire drawing As the middle work hardening rate is improved, it was confirmed that the tensile strength in the final steel wire can be secured at 1,400 MPa or more even if wire drawing is performed without additional LP heat treatment, and the present invention has been completed.

본 발명에서는 신선 가공 시 단선을 유발시키는 펄라이트의 형성을 억제하고, 주 조직을 상대적으로 연한 상(soft phase)인 페라이트로 구성하기 위해 탄소 함량을 0.02% 이하로 제어하고자 하였다. In the present invention, the carbon content was controlled to 0.02% or less in order to suppress the formation of pearlite, which causes disconnection during wire drawing, and to configure the main structure with ferrite, which is a relatively soft phase.

C, N은 0.1% 증량 시 100MPa, P는 80MPa 수준의 강도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 고강도 강섬유를 제조하기 위해, 미세조직을 전부(Fully) 페라이트로 구성한 상태에서, P를 이용한 고용강화 효과와 MoC 탄화물을 도입함으로써 강도를 확보하면서도 연성회복공정인 LP 열처리를 도입하지 않고도 신선한계를 증가시키고자 하였다. When C and N are increased by 0.1%, the strength can be increased by 100 MPa and P by 80 MPa. Therefore, in the present invention, in order to manufacture high-strength steel fibers, in a state where the microstructure is fully composed of ferrite, the solid solution strengthening effect using P and MoC carbide are introduced to secure strength while not introducing LP heat treatment, which is a ductility recovery process. I tried to increase the freshness system without it.

본 발명의 일 측면에 따른 고강도 강섬유용 선재는, 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.In the wire rod for high-strength steel fiber according to one aspect of the present invention, by weight, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.20 %, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), including the remainder Fe and unavoidable impurities.

이하, 본 발명에 따른 선재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 하기 성분에 대한 %는 중량%를 의미한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the wire rod according to the present invention will be described. % for the following components means % by weight.

C의 함량은 0.002 내지 0.02%이다. The content of C is 0.002 to 0.02%.

탄소(C)는 층상 구조의 펄라이트(Pearlite)를 구성하는 세멘타이트(Cementite) 형성 원소로, 본 발명에서는 선재의 강도를 확보하고 탈탄제어를 위한 제조비용을 고려하여 0.002% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과도할 경우, 습식 신선 가공 중 단선을 유발하는 펄라이트가 형성되는 문제가 있는바, 그 상한을 0.02%로 한정할 수 있다.Carbon (C) is a cementite forming element constituting layered pearlite, and in the present invention, it may be added in an amount of 0.002% or more in consideration of manufacturing cost for securing the strength of the wire rod and controlling decarburization. However, if the content is excessive, there is a problem of forming pearlite that causes disconnection during wet drawing, and the upper limit can be limited to 0.02%.

Si의 함량은 0.1 내지 0.3%이다. The content of Si is 0.1 to 0.3%.

Si(실리콘)은 페라이트 경화원소로, 강도를 향상시키는 원소이다. 본 발명에서는 용강 내 산소를 제거하기 위해 0.1% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 모재와 결합력이 우수한 Fe2SiO4를 형성하여 스케잉 박리성 측면에서 불리하고, 페라이트 경화에 의한 습식 신선 가공 중 단선 가능성이 증가하는 문제가 있는 바, 그 상한을 0.3%로 한정할 수 있다.Si (silicon) is a ferrite hardening element and is an element that improves strength. In the present invention, 0.1% or more may be added to remove oxygen in molten steel. However, if the content is excessive, Fe 2 SiO 4 having excellent bonding strength with the base material is formed, which is disadvantageous in terms of skewing releasability, and there is a problem in that the possibility of wire breakage increases during wet wire drawing due to ferrite hardening. can be limited to 0.3%.

Mn의 함량은 0.5 내지 1.5%이다. The content of Mn is 0.5 to 1.5%.

Mn(망간)은 소입성 향상 및 강 중 S을 제어하기 위해 첨가하는 원소로서, 본 발명에서는 결정립을 미세화함으로써 선재의 강도를 확보하기 위해 1.0% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 망간편석이 발생하여 신선 가공 중 단선 가능성이 증가하는 문제가 있는 바, 그 상한을 1.5%로 한정할 수 있다. Mn (manganese) is an element added to improve hardenability and control S in steel, and in the present invention, it can be added in an amount of 1.0% or more to secure the strength of the wire rod by refining crystal grains. However, if the content is excessive, there is a problem that manganese segregation occurs and the possibility of disconnection during wire drawing increases, and the upper limit can be limited to 1.5%.

Mo의 함량은 0.05 내지 0.15%이다.The content of Mo is 0.05 to 0.15%.

몰리브덴(Mo)은 MoC 탄화물을 형성하여 석출강화 효과에 의한 소재의 강도를 향상시키는 원소이다. 도 2는 Thermo-Calc 프로그램를 이용하여 계산한 0.015C-0.081P-1.08Mn-0.061Mo 성분계의 온도에 따른 상태도이다. 도 2를 참조하면, 500 내지 600℃ 영역에서 MoC 탄화물이 형성되는 것을 확인할 수 있다. Molybdenum (Mo) is an element that forms MoC carbide to improve the strength of the material by the precipitation hardening effect. Figure 2 is a phase diagram according to the temperature of the 0.015C-0.081P-1.08Mn-0.061Mo component system calculated using the Thermo-Calc program. Referring to FIG. 2 , it can be confirmed that MoC carbide is formed in the range of 500 to 600 ° C.

이렇게 형성된 미세한 MoC 탄화물은 선재의 강도 및 신선 가공 중 가공경화율을 향상시키는 역할을 한다. 구체적으로, 페라이트 기지 내 MoC 탄화물이 미세하게 형성되면, 석출강화에 의해 강도가 향상된다. 또한, 신선 시 가공 경화율은 페라이트에 영향을 받으나, 내부에 미세 탄화물 존재 시 전위가 pinning되어 가공경화율이 향상되는 것이다. The fine MoC carbide formed in this way serves to improve the strength of the wire rod and the work hardening rate during wire drawing. Specifically, when the MoC carbide is finely formed in the ferrite matrix, the strength is improved by precipitation hardening. In addition, the work hardening rate during drawing is affected by ferrite, but when fine carbides exist inside, dislocations are pinned and the work hardening rate is improved.

본 발명에서는, 200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률을 80% 이상 확보함으로써 전술한 효과를 도출하기 위해, Mo을 0.05% 이상 첨가한다. 다만, 그 함량이 과도할 경우, 제조원가가 증가하는 문제가 있어, 본 발명에서는 그 상한을 0.15%로 한정할 수 있다.In the present invention, 0.05% or more of Mo is added in order to derive the above-mentioned effect by securing an area ratio of 200 nm or less MoC carbide of 80% or more. However, if the content is excessive, there is a problem in that the manufacturing cost increases, and in the present invention, the upper limit may be limited to 0.15%.

P의 함량은 0.05 내지 0.20%이다. The content of P is 0.05 to 0.20%.

P(인)는 통상적으로 강 중 C함량이 높을 경우 결정립계에 편석하거나, 입계에 FeP로 형성될 수 있으며, 이로 인하여 신선 중 단선을 유발하는 바, 불순물로 관리하는 원소이다. P (phosphorus) is usually segregated at the grain boundary when the C content in steel is high, or may be formed as FeP at the grain boundary, which causes breakage during wire drawing, and is an element managed as an impurity.

본 발명에서는 C함량이 0.02중량% 이하인 극저탄소강 설계에 따른 강도 보상을 위해 고용강화 효과가 우수한 P를 첨가한다. P는 0.1중량% 첨가 시 강도를 약 90MPa 증가시키는 고용강화 원소로, 본 발명에서는 P를 0.05중량% 이상 첨가하여 목표 강도를 확보한다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 표층부에 균열을 형성하는 문제가 있어, 그 상한을 0.20%로 한정할 수 있다. In the present invention, P, which is excellent in solid solution strengthening effect, is added for strength compensation according to the design of ultra-low carbon steel having a C content of 0.02% by weight or less. P is a solid solution strengthening element that increases the strength by about 90 MPa when 0.1% by weight is added, and in the present invention, the target strength is secured by adding 0.05% by weight or more of P. However, if the content is excessive, there is a problem of forming cracks in the surface layer, and the upper limit can be limited to 0.20%.

Al의 함량은 0.02 내지 0.05%이다.The content of Al is 0.02 to 0.05%.

알루미늄(Al)은 산소와 반응하기 쉬운 원소로, 본 발명의 Si 함량이 낮은 점을 고려하여, 제강의 탈산 반응에 활용하여 개재물을 제어하기 위해 0.02% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과도할 경우, 연주시 개재물에 의한 노즐 막힘이 발생하고, 특히 Al2O3 등의 조대한 개재물이 형성되어, 신선 가공 중 단선을 유발하는 문제가 있어, 그 상한을 0.05%로 한정할 수 있다.Aluminum (Al) is an element that reacts easily with oxygen, and considering the fact that the Si content of the present invention is low, it can be used in the deoxidation reaction of steelmaking and added in an amount of 0.02% or more to control inclusions. However, if the content is excessive, nozzle clogging occurs due to inclusions during playing, and in particular, coarse inclusions such as Al 2 O 3 are formed, causing disconnection during wire drawing, and the upper limit is 0.05%. can be limited to

N의 함량은 0.004 내지 0.008%이다.The content of N is 0.004 to 0.008%.

질소(N)는 0.1중량% 첨가 시 강도를 약 100MPa 증가시키는 고용강화 원소로, 본 발명에서는 강도확보를 위해 0.004% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과도할 경우, 전위와 N의 결합으로 시효강도가 증가하여 소재의 연성이 열위해지고, 제조원가가 증가하는 문제가 있어, 본 발명에서는 그 상한을 0.008%로 한정할 수 있다.Nitrogen (N) is a solid solution strengthening element that increases strength by about 100 MPa when 0.1% by weight is added, and in the present invention, 0.004% or more may be added to secure strength. However, if the content is excessive, the aging strength increases due to the combination of dislocation and N, resulting in poor ductility of the material and an increase in manufacturing cost. In the present invention, the upper limit can be limited to 0.008%.

S의 함량은 0.035% 이하(0은 제외)이다.The content of S is 0.035% or less (excluding 0).

황(S)은 강 제조과정 중에 불가피하게 첨가되는 원소로서, 결정립계에 MnS 개재물을 형성하여 가공성을 저하시키는 문제가 있어, 그 상한을 0.035%로 한정하고자 한다. Sulfur (S) is an element that is inevitably added during the steel manufacturing process, and there is a problem of reducing workability by forming MnS inclusions at grain boundaries, and the upper limit is intended to be limited to 0.035%.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다. The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed in a normal manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to anyone skilled in the ordinary manufacturing process, not all of them are specifically mentioned in this specification.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 강섬유용 선재의 미세조직은 페라이트 단상이다. 구체적으로, 면적분율로 99% 이상의 페라이트를 포함한다. 본 발명에 따르면, C함량이 0.02중량% 이하인 극저탄소강에서, 펄라이트 조직의 형성을 억제하고, 강의 주 조직을 페라이트로 구성함에 따라, 신선 가공 중 단선을 방지할 수 있다. On the other hand, the microstructure of the wire rod for high-strength steel fiber according to an embodiment of the present invention is a ferrite single phase. Specifically, it includes 99% or more of ferrite in terms of area fraction. According to the present invention, in ultra-low carbon steel having a C content of 0.02% by weight or less, formation of a pearlite structure is suppressed, and wire breakage during wire drawing can be prevented by configuring the main structure of the steel with ferrite.

상술한 합금조성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 강섬유용 선재의 횡단면 미세조직은, D/4 ~ D/4범위에서 최대 직경이 30 ㎛ 이하인 페라이트를 포함할 수 있다. 여기서, D는 선재의 직경을 의미한다.The cross-sectional microstructure of the wire rod for high-strength steel fiber according to an embodiment of the present invention having the above-described alloy composition may include ferrite having a maximum diameter of 30 μm or less in the range of D/4 to D/4. Here, D means the diameter of the wire rod.

또한, 횡단면 미세조직의 페라이트 평균 직경은 10 ㎛ 이하일 수 있다.In addition, the average ferrite diameter of the cross-sectional microstructure may be 10 μm or less.

본 발명에서는 Mo을 첨가하여 MoC 탄화물 형성함으로써 선재의 강도 및 신선 가공 중 가공경화율을 향상시키고자 하였다. 선재의 강도를 확보하기 위해서는, 결정립을 최대한 미세화하는 것이 가장 이상적이나, 결정립을 미세화하기 위해서는 압연부하가 증가하여 설비 수명이 단축되고, 생산성이 저하되는 문제가 발생한다. In the present invention, it is intended to improve the strength of the wire rod and the strain hardening rate during wire drawing by adding Mo to form MoC carbide. In order to secure the strength of the wire rod, it is most ideal to make the crystal grains as fine as possible, but in order to make the crystal grains fine, the rolling load increases, shortening the life of the equipment and reducing productivity.

이에 본 발명에서는, 200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률을 확보함으로써 선재의 강도 및 신선 가공 중 가공경화율을 향상시켜 강도를 확보하기 위한, LP 열처리를 수행하지 않고도 단선 횟수를 감소시키고자 하였다. Therefore, in the present invention, by securing the area ratio of MoC carbide of 200 nm or less, the strength of the wire rod and the work hardening rate during wire drawing are improved to secure strength, and the number of wire breakages is reduced without performing LP heat treatment.

MoC 탄화물이 조대해지면 가공경화율 증가 효과가 포화되고, LP 열처리를 수행하지 않는 경우, 습식신선 시 단선이 발생하는 점을 고려하여, 본 발명에서는 200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률을 80% 이상 확보하고자 하였다. Considering that when MoC carbide becomes coarse, the effect of increasing the work hardening rate is saturated, and disconnection occurs during wet drawing when LP heat treatment is not performed, in the present invention, the area ratio of MoC carbide of 200 nm or less is secured at 80% or more wanted to

또한, 본 발명의 일 예에 따른 고강도 강섬유용 선재의 인장강도는 390 MPa 이상이고, 단면적 감소율(Reduction Area, RA)은 70% 이상일 수 있다. In addition, the tensile strength of the wire rod for high-strength steel fiber according to an example of the present invention may be 390 MPa or more, and the cross-sectional area reduction rate (Reduction Area, RA) may be 70% or more.

다음으로, 본 발명의 다른 일 측면인 고강도 강섬유용 선재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다. Next, a method for manufacturing a wire rod for high-strength steel fiber, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.

본 발명의 선재는 상술한 합금조성을 가지는 빌렛(Billet)을 제작한 후, 이를 재가열 - 선재 압연 - 권취 - 냉각 과정을 거쳐 제조할 수 있다.The wire rod of the present invention can be manufactured by manufacturing a billet having the above-described alloy composition, and then going through reheating-wire rolling-winding-cooling process.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 고강도 강섬유용 선재의 제조방법은, 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 1,000 내지 1,200℃의 가열로에서 90 내지 120분 유지한 후, 압연하여 선제를 제조하는 단계; 상기 제조된 선재를 800 내지 900℃의 온도범위에서 권취하는 단계; 및 상기 선재를 500 내지 600℃까지 1 내지 5℃/초의 속도로 냉각하는 단계;를 포함한다. In the method for manufacturing a wire rod for high-strength steel fiber according to another aspect of the present invention, in weight%, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P : 0.05 to 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), the remaining Fe and a billet containing unavoidable impurities are heated in a heating furnace at 1,000 to 1,200 ℃ 90 After maintaining for 120 minutes to 120 minutes, rolling to prepare a precursor; Winding the prepared wire rod at a temperature range of 800 to 900 ° C; and cooling the wire rod to 500 to 600°C at a rate of 1 to 5°C/sec.

먼저, 상술한 조성성분을 갖는 빌렛(Billet)을 제조한 후, 오스테나이트 단상으로 균질화하는 가열 단계를 거친다.First, after preparing a billet having the above-described components, a heating step of homogenizing the austenite single phase is performed.

이 때, 가열온도의 범위를 1,000 내지 1,200℃로 한정할 수 있다. 본 발명에서는 후속하는 선재 압연의 온도 영역을 확보하고, 빌렛의 미세조직을 오스테나이트 단상으로 확보하며, 장입 시간을 고려하여 빌렛의 가열 온도를 1,000℃ 이상으로 설정하였다. 한편, 상기 가열 온도가 과도할 경우에는, 스케일 생성 및 탈탄 현상으로 인해 표면 품질이 열위해지고, 가열로에 부하가 걸리는 문제가 발생하므로, 가열 온도의 상한을 1,200℃로 한정할 수 있다. At this time, the range of the heating temperature may be limited to 1,000 to 1,200 ℃. In the present invention, the temperature range of the subsequent wire rod rolling is secured, the microstructure of the billet is secured as an austenite single phase, and the heating temperature of the billet is set to 1,000 ° C. or more in consideration of the charging time. On the other hand, when the heating temperature is excessive, the surface quality is deteriorated due to scale generation and decarburization, and a load is applied to the heating furnace, so the upper limit of the heating temperature may be limited to 1,200 ° C.

더불어, 상기 가열은 90분 내지 120분 동안 행하는 것이 바람직하다. 90분 이상 가열함으로써, 선재 중심부에 오스테나이트상을 확보할 수 있고, 강도 확보를 위한 고용강화 원소를 충분히 고용시킬 수 있다. 한편, 가열시간이 과도하게 긴 경우, 조대한 결정립이 형성되어 강도를 확보할 수 없는 문제점이 있어, 그 상한을 120분으로 한정하고자 한다. In addition, the heating is preferably performed for 90 to 120 minutes. By heating for 90 minutes or more, it is possible to secure the austenite phase in the center of the wire rod, and it is possible to sufficiently dissolve solid-solution strengthening elements for securing strength. On the other hand, if the heating time is excessively long, there is a problem that coarse crystal grains are formed and strength cannot be secured, and the upper limit is limited to 120 minutes.

이어서 가열된 빌렛을 통상적인 압연 조건에서 압연한다. 즉, 가열된 빌렛에 조압연, 중간 조압연/사상압연 및 마무리 압연으로 순차적으로 구성된 열간압연을 수행하여 선재를 제조한다.The heated billet is then rolled under customary rolling conditions. That is, a wire rod is manufactured by sequentially performing hot rolling consisting of rough rolling, intermediate rough rolling/finish rolling, and finish rolling on a heated billet.

이이서, 링 형태로 권취하는 단계를 거친다. 본 발명에서 권취 단계는 800 내지 900℃의 온도범위에서 수행될 수 있다. This is followed by winding in a ring shape. In the present invention, the winding step may be performed at a temperature range of 800 to 900 °C.

권취온도가 800℃ 미만인 경우, 권취전 수냉대에서의 주수량 인가를 통해 강하게 냉각을 주어야 하기 때문에 별도의 설비가 필요하다. 반면에, 권취온도가 900℃를 초과하는 경우, 조대한 오스테나이트 결정립이 형성됨에 따라 다각형(Polygonal) 형상의 페라이트 미세조직을 도출할 수 없으므로 800 내지 900

Figure 112020138305343-pat00001
의 온도범위에서 권취하는 것이 바람직하다.If the winding temperature is less than 800 ° C, separate equipment is required because strong cooling must be provided by applying the amount of water in the water cooling zone before winding. On the other hand, when the coiling temperature exceeds 900 ℃, as coarse austenite grains are formed, polygonal ferrite microstructure cannot be derived, so 800 to 900
Figure 112020138305343-pat00001
It is preferable to wind in the temperature range of.

권취 후에는 미세한 MoC 탄화물을 확보하고, 페라이트의 결정립을 제어하기 위해, 500 내지 600℃인 영역에서의 냉각속도를 제어하는 냉각 방식이 필요하다.After winding, a cooling method for controlling the cooling rate in the range of 500 to 600 ° C is required to secure fine MoC carbide and control the crystal grains of ferrite.

예를 들어, 상기 권취된 선재를 500 내지 600℃까지 1 내지 5℃/초의 속도로 냉각할 수 있다. 냉각 단계에서, 냉각 속도가 1℃/초 미만인 경우, 다각형(Polygonal) 형상의 페라이트 미세조직을 도출할 수 없다. 반면, 냉각 속도가 5℃/초를 초과하는 경우, 선재 중심부의 페라이트 최대 직경이 30 ㎛를 초과함에 따라 습식 신선 가공 중 단선이 발생하며, 200nm 이하의 미세한 MoC 탄화물을 석출하는 데 어려움이 있다. For example, the wound wire may be cooled to 500 to 600°C at a rate of 1 to 5°C/sec. In the cooling step, when the cooling rate is less than 1° C./sec, a polygonal ferrite microstructure cannot be derived. On the other hand, when the cooling rate exceeds 5 ° C./sec, wire breakage occurs during wet wire drawing as the maximum diameter of ferrite at the center of the wire rod exceeds 30 μm, and it is difficult to precipitate fine MoC carbides of 200 nm or less.

냉각된 선재의 미세조직은 면적분율로, 99% 이상의 페라이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상술한 단계에 따라 제조된 고강도 강섬유용 선재는, 횡단면을 기준으로 -D/4 ~ D/4범위에서, 페라이트의 최대 직경은 30 ㎛ 이하이고, 페라이트의 평균 직경은 10 ㎛ 이하일 수 있다. The microstructure of the cooled wire rod may include 99% or more of ferrite in area fraction. Specifically, in the wire rod for high-strength steel fiber prepared according to the above-described steps, in the range of -D / 4 to D / 4 based on the cross section, the maximum diameter of ferrite is 30 μm or less, and the average diameter of ferrite is 10 μm or less. have.

또한, 냉각된 선재에서, 크기가 200nm 이하인 MoC 탄화물의 면적률은 80% 이상일 수 있다. In addition, in the cooled wire rod, the area ratio of MoC carbide having a size of 200 nm or less may be 80% or more.

또한, 냉각된 선재는 인장강도가 390MPa 이상이고, 단면적 감소율(Reduction Area, RA)은 70% 이상일 수 있다.In addition, the cooled wire rod may have a tensile strength of 390 MPa or more, and a reduction area (RA) of 70% or more.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 고강도 강섬유는, 상기 제조된 고강도 강섬유용 선재를 신선 가공하여 제조할 수 있다. High-strength steel fibers according to another aspect of the present invention may be produced by wire drawing for high-strength steel fibers prepared above.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 고강도 강섬유의 제조방법은, 상술한 고강도 강섬유용 선재를 건식 신선하는 단계; 및 직경 0.4 내지 1.0mm까지 습식 신선하는 단계;를 포함한다.A method for producing high-strength steel fibers according to another aspect of the present invention includes the steps of dry-drawing the wire for high-strength steel fibers described above; and wet drawing to a diameter of 0.4 to 1.0 mm.

강섬유 강선은 건식 신선 및 습식 신선 후 총 감면율 99% 이상에서 인장강도가 1,400MPa 이상일 수 있다.The steel fiber steel wire may have a tensile strength of 1,400 MPa or more at a total reduction of 99% or more after dry drawing and wet drawing.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고강도 강섬유용 선재는 주 조직이 페라이트로 이루어져 있으며, MoC 탄화물을 형성함으로써 건식 신선 후 LP 열처리 수행 없이도 습식 신선 시 강선의 단선을 방지할 수 있다. As described above, the main structure of the wire rod for high-strength steel fiber according to the present invention is composed of ferrite, and by forming MoC carbide, disconnection of the steel wire can be prevented during wet drawing without performing LP heat treatment after dry drawing.

또한, C, Mn, Mo, P을 제어한 성분계 조성을 통해 기존 강섬유용 강선에 요구되는 수준에 해당하는 1,400MPa 이상의 인장강도를 확보할 수 있다.In addition, it is possible to secure a tensile strength of 1,400 MPa or more, which corresponds to the level required for existing steel wire for steel fiber, through a component system composition in which C, Mn, Mo, and P are controlled.

본 발명에 따라 제조된 고강도 강섬유는 100D(D는　강선의 직경) 기준으로 딜라미네이션(Delamination)이 발생하지 않는 비틀림 횟수가 60회 이상으로 비틀림 특성 또한 확보할 수 있다.The high-strength steel fiber manufactured according to the present invention can also secure torsion characteristics as the number of twists at which delamination does not occur is 60 or more based on 100D (D is the diameter of the steel wire).

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it should be noted that the following examples are only for illustrating the present invention in more detail, and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

실시예Example

표 1에 기재된 합금조성을 만족하는 강을 전로에서 제강한 다음, 통상적인 조건에서 주조(1.8m/분)하여 연주 빌렛(단면: 160*160mm2)을 제조하였다. 다음으로, 가열로 온도 1,090℃에서 90분 동안 유지한 후 선경 5.5mm로 선재 압연을 실시하였다. 이후, 압연된 선재를 하기 표 2의 온도에서 권취한 후 MoC를 형성하기 위해 500℃까지 하기 표 2의 속도로 균일하게 냉각하였다. Steels satisfying the alloy compositions shown in Table 1 were manufactured in a converter, and then cast (1.8 m/min) under normal conditions to prepare cast billets (cross section: 160*160 mm 2 ). Next, after maintaining the furnace at a temperature of 1,090 ° C. for 90 minutes, wire rod rolling was performed with a wire diameter of 5.5 mm. Thereafter, the rolled wire rod was wound at the temperature shown in Table 2 below and uniformly cooled at the rate shown in Table 2 below to 500° C. to form MoC.

제조된 실시예 및 비교예 선재의 단면감소율(RA), 인장강도, 200nm 이하의 MoC 분율 및 중심부(횡단면을 기준으로 -D/4 ~ D/4영역)의 페라이트 크기를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.The area reduction ratio (RA), tensile strength, MoC fraction of 200 nm or less, and ferrite size of the center (area -D/4 to D/4 based on the cross section) of the manufactured examples and comparative examples were measured and shown in Table 2 below. showed up

(중량%)　(weight%) CC MoMo P　P MnMn SiSi AlAl NN S　S 실시예1Example 1 0.0080.008 0.060.06 0.0710.071 1One 0.210.21 0.0450.045 0.0060.006 0.0040.004 실시예2Example 2 0.0180.018 0.060.06 0.0730.073 1One 0.220.22 0.0440.044 0.0070.007 0.0040.004 실시예3Example 3 0.0090.009 0.10.1 0.070.07 1One 0.220.22 0.0440.044 0.0060.006 0.0040.004 실시예4Example 4 0.0080.008 0.060.06 0.120.12 1One 0.220.22 0.0440.044 0.0060.006 0.0050.005 실시예5Example 5 0.0080.008 0.060.06 0.0710.071 1.41.4 0.210.21 0.0410.041 0.0040.004 0.0040.004 비교예1Comparative Example 1 0.0220.022 0.060.06 0.0710.071 1One 0.20.2 0.0440.044 0.0060.006 0.0040.004 비교예2Comparative Example 2 0.0080.008 0.170.17 0.0710.071 1One 0.210.21 0.0450.045 0.0070.007 0.0060.006 비교예3Comparative Example 3 0.0080.008 0.060.06 0.2010.201 1One 0.220.22 0.0440.044 0.0060.006 0.0050.005 비교예4Comparative Example 4 0.0080.008 0.060.06 0.0710.071 1.71.7 0.20.2 0.0450.045 0.0040.004 0.0060.006 비교예6Comparative Example 6 0.0090.009 0.060.06 0.030.03 1One 0.210.21 0.0410.041 0.0070.007 0.0050.005 비교예5Comparative Example 5 0.0080.008 0.030.03 0.0720.072 1One 0.220.22 0.0410.041 0.0060.006 0.0050.005

　 선재
권취온도
(℃)wire rod
winding temperature
(℃) 권취온도~500℃까지 냉각속도
(℃/s)　Cooling rate up to winding temperature ~ 500℃
(℃/s) 선재
RA
(%)wire rod
RA
(%) 선재
인장강도
(MPa)　wire rod
The tensile strength
(MPa) 200nm 이하
크기
MoC 분율
(%)below 200 nm
size
MoC fraction
(%) 선재 단면부 중심부Center of cross section of wire rod (-D/4 ~ +D/4)영역,(-D/4 ~ +D/4) area, 페라이트 최대크기
(㎛)ferrite max size
(μm) 페라이트 평균크기Average ferrite size (㎛)(μm) 실시예1Example 1 841841 2.32.3 7979 418418 8282 2828 10.110.1 실시예2Example 2 840840 2.22.2 7878 442442 8282 2929 10.410.4 실시예3Example 3 842842 2.42.4 7272 528528 8080 2626 1010 실시예4Example 4 842842 2.22.2 8585 480480 8383 2828 1111 실시예5Example 5 840840 2.72.7 8383 496496 8080 2929 1010 비교예1Comparative Example 1 840840 22 7878 452452 8181 2727 9.99.9 비교예2Comparative Example 2 841841 2.32.3 6262 710710 3232 2222 10.110.1 비교예3Comparative Example 3 840840 2.22.2 8383 505505 8282 2727 10.210.2 비교예4Comparative Example 4 842842 2.62.6 7575 526526 8181 2727 10.410.4 비교예5Comparative Example 5 845845 22 8181 376376 7878 2929 10.510.5 비교예6Comparative Example 6 844844 2.12.1 7979 714714 8181 2727 10.310.3

제조된 선재는 기계적 박리법을 이용하여 표면에 존재하는 스케일을 일부 제거하였으며, LP 열처리를 수행하지 않고 선속 5m/s로 건식 신선하였으며, 다음 22m/s 조건으로 습식 신선하여 0.5 내지 1.0mm 직경의 강섬유 강선으로 제조하였다.The manufactured wire rod was partially removed from the scale present on the surface using a mechanical exfoliation method, and dry drawn at a wire speed of 5 m/s without performing LP heat treatment, and then wet drawn at a condition of 22 m/s to obtain a wire having a diameter of 0.5 to 1.0 mm. It was made of steel fiber steel wire.

다음으로, 실시예 및 비교예 습식 신선재의 인장강도, 굽힘특성 및 비틀림 특성을 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에서 'O'는 굽힘파단 및 딜라미네이션이 발생한 경우를 표현한 것이다. Next, the tensile strength, bending characteristics and torsion characteristics of the wet wire rods of Examples and Comparative Examples are shown in Table 3 below. In Table 3 below, 'O' represents the case where bending fracture and delamination occurred.

인장강도
(MPa)The tensile strength
(MPa) 굽힘파단
발생 여부bending fracture
Occurrence 딜라미네이션 발생 여부Whether or not delamination occurs 비틀림 횟수number of twists 습식신신 시, 0.5톤당 단선횟수
In case of wet elongation, the number of disconnection per 0.5 ton
 실시예 1Example 1 1,4381,438 XX XX 6565 0.20.2 실시예 2Example 2 1,4601,460 XX XX 6565 0.20.2 실시예 3Example 3 1,6021,602 XX XX 6060 0.90.9 실시예 4Example 4 1,4851,485 XX XX 6262 0.40.4 실시예 5Example 5 1,4981,498 XX XX 6262 0.60.6 비교예 1Comparative Example 1 1,4721,472 XX OO 1818 1.71.7 비교예 2Comparative Example 2 1,7301,730 OO XX 55 5.25.2 비교예 3Comparative Example 3 1,5751,575 XX XX 3232 4.54.5 비교예 4Comparative Example 4 1,5261,526 OO OO 77 3.83.8 비교예 5Comparative Example 5 1,3821,382 XX XX 6767 0.20.2 비교예 6Comparative Example 6 1,3981,398 XX XX 6565 0.20.2

표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 합금 조성 및 제조 조건을 만족하는 실시예 1 내지 5의 선재는, 200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률을 80% 이상 확보함에 따라, 인장강도가 390 MPa 이상으로 도출되었다. 또한, 실시예 1 내지 5의 선재는, 중심부 영역에서 페라이트 최대 직경을 30㎛ 이하로, 평균 직경을 10㎛ 이하로 제어하여 단면감소율(RA)을 70% 이상으로 확보할 수 있었다. Referring to Tables 1 and 2, the wire rods of Examples 1 to 5 satisfying the alloy composition and manufacturing conditions according to the present invention had a tensile strength of 390 as the MoC carbide area ratio of 200 nm or less was secured by 80% or more. More than MPa was derived. In addition, the wire rods of Examples 1 to 5 were able to secure an area reduction ratio (RA) of 70% or more by controlling the maximum ferrite diameter to 30 μm or less and the average diameter to 10 μm or less in the central region.

또한, 표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 5의 경우에는, 건식 신선 후 습식 신선 전에 LP 열처리 없이도, 최종 강선의 인장강도를 1,400MPa 이상으로, 습식 신선 가공 중 0.5톤당 단선 횟수를 1.0회 미만으로 확보할 수 있었다. In addition, referring to Table 3, in the case of Examples 1 to 5, the tensile strength of the final steel wire is 1,400 MPa or more without LP heat treatment before wet drawing after dry drawing, and the number of wire breaks per 0.5 ton during wet drawing is less than 1.0 could be obtained with

또한, 실시예 1 내지 5의 경우에는, 멘드렐 4R 조건(R은 여기서 강섬유 wire 직경)에서 360C 꺾은 조건에서도 굽힘 시 파단이 발생하지 않았고, 비틀림 시험 적용 시 딜라미네이션이 발생하지 않아 안정적인 생산 조건에서 강섬유 제품에 적용할 수 있었다. In addition, in the case of Examples 1 to 5, no breakage occurred during bending even under the condition of bending at 360 C under the mandrel 4R condition (R is the diameter of the steel fiber wire here), and no delamination occurred when the torsion test was applied, so in stable production conditions It could be applied to steel fiber products.

비교예 1은 C 함량이 0.02%를 초과하는 경우로, 습식 신선은 가능하나 습식신선 시 0.5톤당 단선 횟수는 1.7회이고, 딜라미네이션(delamination)이 발생하는 문제가 있어, 강섬유 제품으로 사용할 수 없었다.In Comparative Example 1, when the C content exceeds 0.02%, wet drawing is possible, but during wet drawing, the number of wire breaks per 0.5 ton is 1.7, and delamination occurs, so it cannot be used as a steel fiber product. .

도 1은 각각 실시예 1 및 비교예 1의 선재 중심부 횡단면 미세조직 사진이다. 도 1을 참조하면, 탄소 함량이 0.008%인 실시예 1의 경우에는 페라이트 단상인 미세조직이 도출되지만, 탄소 함량이 0.022%인 비교예 1은 페라이트 입계에 펄라이트가 형성됨에 따라, 신선 가공 중 딜라미네이션이 균열의 기점으로 작용한 경우이다. 1 is a cross-sectional microstructure photograph of the wire rod center of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. Referring to FIG. 1, in the case of Example 1 having a carbon content of 0.008%, a single-phase ferrite microstructure was derived, but in Comparative Example 1 having a carbon content of 0.022%, as pearlite was formed at the ferrite grain boundary, This is the case where lamination acts as a starting point for cracks.

본 발명의 주요 원소인 Mo의 첨가 효과는 비교예 2 및 실시예 3에서 확인할 수 있다. 표 1 및 표 2를 참조하면, 비교예 2는 Mo 함량이 0.17%로, 본 발명에서 제안하는 상한인 0.15%를 초과하여 최종 신선 시 인장강도를 1,700MPa 이상으로 확보할 수 있으나, 굽힘 시 파단이 발생하였고, 신선 가공 중 0.5톤당 단선 횟수가 5를 초과하여 강섬유 제품에 적용하기 위한 굽힘특성 및 비틀림 특성의 신뢰성을 확보할 수 없었다.The effect of adding Mo, the main element of the present invention, can be confirmed in Comparative Example 2 and Example 3. Referring to Tables 1 and 2, Comparative Example 2 has a Mo content of 0.17%, which exceeds the upper limit of 0.15% proposed in the present invention, and can secure a tensile strength of 1,700 MPa or more during final drawing, but breaks during bending. This occurred, and the number of disconnections per 0.5 ton during wire drawing exceeded 5, so it was not possible to secure the reliability of bending and torsion characteristics for application to steel fiber products.

이에 비해, 실시예 3은 Mo을 0.1%첨가함에 따라 MoC 탄화물을 도출하여 선재의 인장강도를 528MPa, 습식신선 시 인장강도를 1,602MPa까지 확보한 경우이다. In contrast, in Example 3, MoC carbide was derived by adding 0.1% Mo, and the tensile strength of the wire rod was 528 MPa, and the tensile strength during wet drawing was secured up to 1,602 MPa.

비교예 3는 P 함량이 0.201%로, 본 발명에서 제안하는 상한인 0.20%를 초과함에 따라, 결정립계에서의 P 편석 및 페라이트 경도 증가에 의한 영향으로 신선 가공 중 0.5톤당 단선 횟수가 4.5로 나타나 강섬유 제품에 적용할 수 없었다.In Comparative Example 3, as the P content was 0.201%, exceeding the upper limit of 0.20% proposed in the present invention, the number of wire breaks per 0.5 ton during wire drawing was 4.5 due to the effect of P segregation at grain boundaries and an increase in ferrite hardness, resulting in steel fiber The product was not applicable.

비교예 4는 Mn 함량이 1.7 %로, 본 발명에서 제안하는 상한인 1.5%를 초과하여 망간편석이 발생함에 따라 굽힘 시 파단이 발생하였고, 신선 가공 중 0.5톤당 단선 횟수가 3.8로 나타나 강섬유 제품에 적용하기에는 다소 무리가 있었다. In Comparative Example 4, the Mn content was 1.7%, which exceeded the upper limit of 1.5% proposed in the present invention, resulting in manganese segregation, resulting in breakage during bending, and the number of wire breaks per 0.5 ton during wire drawing was 3.8, which is good for steel fiber products. It was a bit difficult to apply.

비교예 5는 P 함량이 0.03%로, 본 발명에서 제안하는 하한인 0.05%에 미달함에 따라, 선재의 인장강도를 390 MPa 이상으로, 최종 강선의 인장강도를 1,400MPa 이상으로 확보할 수 없었다. In Comparative Example 5, the P content was 0.03%, which was less than the lower limit of 0.05% proposed in the present invention, so it was not possible to secure the tensile strength of the wire rod at 390 MPa or more and the tensile strength of the final steel wire at 1,400 MPa or more.

비교예 6은 Mo 함량이 0.03%로, 본 발명에서 제안하는 하한인 0.05%에 미달함에 따라, 최종 강선의 인장강도를 1,400MPa 이상으로 확보할 수 없었다. In Comparative Example 6, the Mo content was 0.03%, which was less than the lower limit of 0.05% proposed in the present invention, so that the tensile strength of the final steel wire could not be secured at 1,400 MPa or more.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing, exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art within the scope that does not deviate from the concept and scope of the claims described below. It will be appreciated that many changes and modifications are possible.

Claims (11)

중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
미세조직은 페라이트를 면적분율로 99% 이상 포함하고,
200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률은 80% 이상인 고강도 강섬유용 선재. In weight percent, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.004% 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), including the remainder Fe and unavoidable impurities,
The microstructure contains more than 99% of ferrite in area fraction,
A wire rod for high-strength steel fiber with an area ratio of MoC carbide of 200 nm or less of 80% or more. 제1항에 있어서,
횡단면을 기준으로 -D/4 ~ D/4범위에서, 페라이트의 최대 직경은 30 ㎛ 이하인 고강도 강섬유용 선재.
여기서, D는 선재의 직경을 의미한다.According to claim 1,
A wire rod for high-strength steel fiber in the range of -D/4 to D/4 based on the cross section, and the maximum diameter of ferrite is 30 ㎛ or less.
Here, D means the diameter of the wire rod. 제2항에 있어서,
페라이트의 평균 직경은 10 ㎛ 이하인 고강도 강섬유용 선재.According to claim 2,
A wire rod for high-strength steel fiber having an average diameter of ferrite of 10 μm or less. 삭제delete 제1항에 있어서,
인장강도가 390 MPa 이상인 고강도 강섬유용 선재.According to claim 1,
Wire for high-strength steel fibers with a tensile strength of 390 MPa or more. 제1항에 있어서,
단면적 감소율(RA)이 70% 이상인 고강도 강섬유용 선재.According to claim 1,
Wire for high-strength steel fibers with a cross-sectional area reduction ratio (RA) of 70% or more. 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 1,000 내지 1,200℃의 가열로에서 90 내지 120분 유지한 후, 압연하여 선제를 제조하는 단계;
상기 제조된 선재를 800 내지 900℃의 온도범위에서 권취하는 단계; 및
상기 선재를 500 내지 600℃까지 1 내지 5℃/초의 속도로 냉각하는 단계;를 포함하는 고강도 강섬유용 선재의 제조방법.In weight percent, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.004% After maintaining the billet containing 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), the remaining Fe and unavoidable impurities in a heating furnace at 1,000 to 1,200 ° C. for 90 to 120 minutes, rolling to prepare a precursor;
Winding the prepared wire rod at a temperature range of 800 to 900 ° C; and
Cooling the wire rod to 500 to 600 ° C at a rate of 1 to 5 ° C / sec; manufacturing method of a high-strength steel fiber wire rod comprising the. 중량%로, C: 0.002 내지 0.02%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.05 내지 0.15%, P: 0.05 내지 0.20%, Al: 0.02 내지 0.05%, N: 0.004 내지 0.008%, S: 0.035% 이하(0은 제외), 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 200nm 이하의 MoC 탄화물의 면적률은 80% 이상이고, 인장강도가 1,400MPa 이상인 고강도 강섬유.In weight percent, C: 0.002 to 0.02%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.05 to 0.15%, P: 0.05 to 0.20%, Al: 0.02 to 0.05%, N: 0.004 to 0.004% 0.008%, S: 0.035% or less (excluding 0), the remainder including Fe and unavoidable impurities, the area ratio of MoC carbide of 200 nm or less is 80% or more, and the tensile strength is 1,400 MPa or more High-strength steel fiber. 제8항에 있어서,
100D 기준으로, 딜라미네이션(Delamination)이 발생하지 않는 비틀림 횟수가 60회 이상인 고강도 강섬유.
(여기서, D는 강선의 직경을 의미한다.)According to claim 8,
Based on 100D, high-strength steel fiber with more than 60 twisting cycles without delamination.
(Here, D means the diameter of the steel wire.) 제8항에 있어서,
습식신선 시 0.5톤당 단선 횟수는 1회 이하인 고강도 강섬유.According to claim 8,
High-strength steel fiber with less than 1 disconnection per 0.5 ton when wet drawing. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 고강도 강섬유용 선재를 건식 신선하는 단계; 및
습식 신선하는 단계;를 포함하며,
상기 건식 신선 후 상기 습식 신선 전에 LP 열처리 없이도, 인장강도를 1,400MPa 이상 확보할 수 있는 고강도 강섬유의 제조방법.Dry-drawing the wire rod for high-strength steel fiber according to any one of claims 1 to 3; and
Including; wet drawing;
Method for producing a high-strength steel fiber capable of securing a tensile strength of 1,400 MPa or more without LP heat treatment before the wet drawing after the dry drawing.
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