KR20110066281A - Producing method for reinforcing steel and reinforcing steel using the same - Google Patents

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KR20110066281A
KR20110066281A KR1020090122857A KR20090122857A KR20110066281A KR 20110066281 A KR20110066281 A KR 20110066281A KR 1020090122857 A KR1020090122857 A KR 1020090122857A KR 20090122857 A KR20090122857 A KR 20090122857A KR 20110066281 A KR20110066281 A KR 20110066281A
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이창호
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장재원
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Abstract

PURPOSE: A producing method for reinforcing steel and reinforced steel using the same are provided to reduce high tensile reinforced steel costs and to reduce production costs by manufacturing high tensile reinforced steel bars without vanadium and niobium. CONSTITUTION: A producing method for reinforcing steel comprises the next step. A steel material is heated to 1000~1200°C. The steel material is heat-rolled. An area ratio of tempering martensite, on the surface of the steel material, is controlled. The steel material is made from carbon(C) 0.20 ~ 0.40%, silicon(Si) 0.10 ~ 0.60%, manganese(Mn) 0.50 ~ 2.00%, copper(Cu) less than 0.50%, the rest iron(Fe) and inevitably contained impurity.

Description

고강도 철근의 제조방법 및 이를 이용한 고강도 철근{Producing method for reinforcing steel and reinforcing steel using the same}Producing method for reinforcing steel and reinforcing steel using the same}

본 발명은 고강도 철근의 제조방법 및 이를 이용한 고강도 철근에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산비용을 줄일 수 있는 고강도 철근의 제조방법 및 이를 이용한 고강도 철근에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing high strength reinforcing bars and high strength reinforcing bars using the same, and more particularly, to a method for manufacturing high strength reinforcing bars that can reduce production costs and high strength reinforcing bars using the same.

최근에는 구조물을 설치함에 있어 공간의 활용도를 높이기 위해 설치되는 구조물들이 거대화되어 가고 있는 실정이다.Recently, in the installation of structures, structures that are installed to increase the utilization of space are becoming larger.

예를들면, 교량 및 건축물 등도 과거에 비해 대형화, 고층화로 지어지고 있다.For example, bridges and buildings are being made larger and taller than in the past.

그에 따라, 이전보다는 높은 강도를 가지는 철근이 필요하다.Accordingly, there is a need for reinforcing bars with higher strength than before.

구체적으로, 항복강도를 기준으로 400MPa까지 요구되던 것이 최근에는 500~700MPa까지 요구되고 있는 실정이며, 향후에는 1000MPa급의 철근에 대한 수요도 예상되고 있다.Specifically, it is required that up to 400MPa on the basis of the yield strength is recently required up to 500 ~ 700MPa, in the future it is also expected that the demand for the rebar of 1000MPa class.

이에, 철근의 고강도화를 달성하기 위해 합금원소의 첨가량을 증가시키는 방법이 있으나 단순히 합금원소의 첨가량을 증가시키는 것만으로는 고합금으로 인한 철근제품의 균열 흠 및 인성과 연성이 저하되는 문제가 있다.Thus, there is a method of increasing the addition amount of the alloy element in order to achieve the high strength of the reinforcing bar, but simply increasing the addition amount of the alloy element has a problem that the cracks and toughness and ductility of the reinforcement products due to the high alloy is lowered.

그리고, 철근의 고강도화를 위해 필요 최소한도의 합금원소에 바나듐(V) 또는 나이오븀(Nb)을 첨가하나 바나듐(V) 또는 나이오븀(Nb)은 고가이기에 원가가 상승되는 문제가 있다.In addition, vanadium (V) or niobium (Nb) is added to the minimum alloy element necessary for the high strength of the reinforcing bar, but vanadium (V) or niobium (Nb) is expensive, which leads to a problem of increased cost.

또한, 일반압연이 아닌 제어압연을 통해 저온에서 압연이 이루어져 결정립을 미세화시켜 강도를 증가시키는 방법도 있으나 생산성 저하와 형상불량재 발생 그리고 압연과정에서 여러번의 냉각이 필요하므로 이를 위한 관련 설비를 새로이 설치해야되는 문제가 있다.In addition, there is a method to increase the strength by miniaturizing the crystal grains by rolling at a low temperature through controlled rolling rather than general rolling, but the related facilities for this are newly installed because it requires productivity cooling, multiple defects, and multiple cooling in the rolling process. There is a problem that needs to be done.

이에, 재료비는 낮추며 생산성이 저하되지 않도록 이루어진 고강도 철근의 제조방법에 관한 다양한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.Accordingly, various research and development has been actively conducted on a method of manufacturing high-strength reinforcement made of low material cost and not lowering productivity.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고강도 철근을 제조함에 있어 원가를 낮추며 새로운 설비가 투입되지 않고 생산성이 저하되지 않도록 이루어진 고강도 철근의 제조방법 및 이를 이용한 고강도 철근을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the cost in manufacturing high-strength reinforcing bar and to provide a high-strength reinforcement using the same method of manufacturing high-strength reinforcement is made so that new equipment is not added and productivity is not reduced It is.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 중량%로, 탄소(C): 0.20 ~ 0.40%, 규소(Si): 0.10 ~ 0.60%, 망간(Mn): 0.50 ~ 2.00%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.50% 이하를 함유하고 나머지는 철(Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 강재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 단계, 상기 강재를 열간압연하는 단계 그리고 상기 강재의 표면상에서의 소려 마르텐자이트의 면적비를 제어하는 단계를 포함하는 고강도 철근의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a weight%, carbon (C): 0.20 ~ 0.40%, silicon (Si): 0.10 ~ 0.60%, manganese (Mn): 0.50 ~ 2.00%, copper (Cu ): Heating the steel material containing more than 0% and less than 0.50% and the remainder iron (Fe) and inevitable impurities in a temperature range of 1000 ~ 1200 ℃, hot rolling the steel and the It provides a method for producing high-strength reinforcing bars comprising the step of controlling the area ratio of the martensite on the surface of the steel.

그리고, 상기 소려 마르텐자이트의 면적비를 제어하는 단계는 상기 강재를 수냉각 설비로 통과시키는 단계, 수압, 수량 및 수냉조의 개수를 포함하는 냉각변수를 조절하여 상기 강재의 중심부로부터 발생하는 복열에 의해 가열되는 표면온도가 400~660℃로 제어되는 단계로 이루어진다.The controlling of the area ratio of the martensite may include passing the steel to the water cooling system, and adjusting the cooling parameters including the water pressure, the quantity, and the number of the water cooling tanks by the reheating generated from the center of the steel. The surface temperature to be heated is made of a step controlled to 400 ~ 660 ℃.

한편, 상기 소려 마르텐자이트의 면적비는 20~33%인 것을 특징으로 한다.On the other hand, the area ratio of the sour martensite is characterized in that 20 to 33%.

그리고, 본 발명은 상기 고강도 철근의 제조방법을 통하여 제작되며 항복강도가 500~700MPa인 고강도 철근을 제공한다.In addition, the present invention provides a high-strength reinforcing bar is produced through the manufacturing method of the high-strength reinforcement and yield strength 500 ~ 700MPa.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 고강도 철근의 제조방법 및 이를 이용한 고강도 철근의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of manufacturing a high strength reinforcing bar according to the present invention described above and the effect of the high strength reinforcement using the same as follows.

첫째, 고가의 바나듐(V) 또는 나이오븀(Nb)이 첨가되지 않고도 고강도 철근을 제조할 수 있기에 고강도 철근의 원가를 낮출 수 있으므로 생산비용을 줄일 수 있다.First, since expensive vanadium (V) or niobium (Nb) is not added, high-strength steel can be manufactured, thereby reducing the cost of high-strength steel, thereby reducing production costs.

둘째, 제어압연이 아닌 일반압연으로 고강도 철근의 제조가 이루어지기에 생산성이 저하되는 문제가 없다.Second, there is no problem that productivity is reduced because high-strength rebar is made by general rolling instead of control rolling.

셋째, 수량, 수압 및 수냉조 개수의 조절을 통해 수냉 열처리 작업이 이루어지기에 다단 냉각과 복열의 반복을 위한 별도의 설비가 필요하지 않으며 한번의 열처리로 고강도의 철근을 제조할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.Third, the water-cooling heat treatment is performed by adjusting the quantity, water pressure and the number of water-cooling tanks, so that no separate equipment for multi-stage cooling and recuperation is needed, and high-strength steel can be manufactured in one heat treatment to improve productivity. You can.

상술한 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to exemplary embodiments of the present invention.

본 발명은 고가의 바나듐(V) 또는 나이오븀(Nb)의 원소가 첨가되지 않고도 항복강도가 500~700MPa 범위의 고강도 철근을 경제적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for economically producing high strength reinforcing bars having a yield strength of 500 to 700 MPa without the addition of expensive vanadium (V) or niobium (Nb) elements.

도 1은 본 발명의 수냉각 설비를 통한 열처리 작업에 따른 철근 제조의 개략도로 철근 조직의 구조변화를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the structural change of the reinforcing steel structure as a schematic diagram of the rebar manufacturing according to the heat treatment operation through the water cooling equipment of the present invention.

도 1에서 보는 바와 같이 수냉각 설비를 통과하여 열처리가 이루어진 철근은 오스테나이트(Austenite)조직에서 표층부는 소려 마르텐자이트(Tempered Martensite) 조직이 형성되고 중심부는 페이라이트(Ferrite)와 펄라이트(Pearlite)의 혼합조직으로 형성된다.As shown in FIG. 1, the reinforcing bar is subjected to heat treatment through a water cooling system, and the surface layer is formed in the austenite structure, and the martensite structure is formed in the center portion, and the center is made of ferrite and pearlite. It is formed into a mixed tissue of.

상세히, 고강도의 철근을 제작하기 위해서는 중량%로 탄소(C): 0.20 ~ 0.40%, 규소(Si): 0.10 ~ 0.60%, 망간(Mn): 0.50 ~ 2.00%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.50% 이하를 함유하고 나머지는 철(Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 강재를 1000~1200℃의 온도에서 가열이 이루어진다.In detail, in order to produce a high-strength reinforcing bar, carbon (C): 0.20 ~ 0.40%, silicon (Si): 0.10 ~ 0.60%, manganese (Mn): 0.50 ~ 2.00%, copper (Cu): more than 0% by weight The steel is composed of iron (Fe) and inevitably contained impurities containing 0.5 to 0.5% or less at a temperature of 1000 ~ 1200 ℃.

다음으로, 가열이 이루어진 강재는 철근압연공정에 따라 열간압연작업이 이루어져 철근의 형태를 형성하게 된다.Next, the heated steel is hot-rolled according to the rebar rolling process to form the shape of the rebar.

여기서, 열간압연작업은 가열온도, 압연온도 및 압하량을 제어하여 강재의 결정조직을 미세화시켜 기계적 성질이 개선되도록 하는 제어압연이 아닌 압연종료온도에 특별한 제한을 두지 않는 일반압연으로 압연작업이 이루어짐이 바람직하다.Here, the hot rolling work is a rolling work by general rolling that does not place a special limit on the end of the rolling temperature, rather than a controlled rolling to control the heating temperature, the rolling temperature and the amount of rolling to refine the steel crystal structure to improve the mechanical properties. This is preferred.

이는, 제어압연이 이루어진 후 급냉이 이루어질 경우에는 제어압연에 의해 미세해진 결정립이 소입성을 급격하게 저하시켜 결정입계는 연질상인 페라이트가 주로 생성되어 철근의 강도가 저하되는 문제가 있기 때문이다.This is because when quenching is performed after the control rolling is performed, the grains finely formed by the control rolling rapidly decrease the hardenability, so that the grain boundaries are mainly produced in the form of ferrite, which is a soft phase, and thus the strength of the reinforcing bar is lowered.

그리고, 제어압연은 일반압연에 비해 작업시간이 길어 생산성이 저하되는 문제가 있기 때문이다.In addition, the control rolling is because the work time is longer than the general rolling, there is a problem that the productivity is lowered.

여기서, 일반압연작업은 철근의 직경에 따라 압연종료온도는 달라지지만 압연종료온도는 950 ~ 1050℃ 사이에서 이루어짐 바람직하다.Here, in general rolling operation, the end temperature of rolling is different depending on the diameter of the rebar, but the end rolling temperature is preferably made between 950 ~ 1050 ℃.

이는, 압연종료온도가 높으면 결정립 크기가 제어압연의 경우보다 조대하므 로 소입성이 높아져 강도를 증가시키는 효과가 있기 때문이다.This is because the higher the end temperature of rolling, the grain size is coarser than that of the control rolling, so that the hardenability is increased to increase the strength.

다음으로, 철근압연공정에 따라 열간압연작업이 이루어진 철근은 수냉각 설비에 의해 급냉 열처리가 이루어진다.Next, the rebar, which has been hot rolled according to the rebar rolling process, is subjected to a quench heat treatment by a water cooling facility.

여기서, 수냉각 설비는 수량 (100~700 m3/h), 수압 (5~15bar) 및 수냉조의 개수 (3~11개) 조절을 통해 철근 표면의 마르텐자이트(Martensite) 조직 면적비를 제어하며 냉각 후 철근의 중심부로부터 발생되는 복열을 제어하게 된다.Here, the water cooling system controls the martensite tissue area ratio of the reinforcing bar surface by adjusting the quantity (100 to 700 m 3 / h), the water pressure (5 to 15 bar), and the number of water cooling tanks (3 to 11). After cooling, recuperation generated from the center of the reinforcing bar is controlled.

구체적으로, 수냉각 설비를 통한 열처리 작업은 소입 열처리 공정과 소려 열처리 공정이 따로 구분되어 작업이 이루어지지 않고 한번의 열처리 작업에 의해 2가지의 공정이 동시에 이루어지도록 한다.Specifically, the heat treatment operation through the water-cooling facility is divided into a hardening heat treatment process and a sour heat treatment process separately so that two processes are simultaneously performed by one heat treatment operation.

이러한, 열처리 공정은 온라인 상에서의 직접열처리이기 때문에 생성성이 좋으며 소입 열처리와 소려 열처리를 한번의 열처리로 끝낼 수 있기에 열원단위를 저감시키는 효과가 있다.Since the heat treatment process is a direct heat treatment on-line, the productivity is good and the heat source unit can be reduced since the hardening heat treatment and the sour heat treatment can be finished in one heat treatment.

이에, 수냉각 설비를 통한 열처리 작업은 수냉각 설비의 수량, 수압 및 수냉조 개수의 조절을 통해 철근의 표면층이 원하는 온도로 복열될 수 있도록 제어가 이루어지게 된다.Thus, the heat treatment operation through the water cooling facility is controlled so that the surface layer of the reinforcing bar can be restored to a desired temperature by adjusting the number of water cooling facilities, water pressure and the number of water cooling tanks.

여기서, 철근 표면층의 복열에 의해 가열되는 온도범위는 400~660℃로 유지됨이 바람직하다.Here, the temperature range heated by the recuperation of the reinforcing bar surface layer is preferably maintained at 400 ~ 660 ℃.

이는, 복열되는 최고온도가 Ac₁변태 온도보다 높으면 페라이트가 생성되어 강도가 오히려 저하되므로 복열되는 최고온도는 Ac₁변태 온도보다 30~40℃ 낮은 660℃ 이하가 바람직하다.This is because if the maximum temperature to be regenerated is higher than the Ac₁ transformation temperature, the ferrite is generated and the strength is lowered.

또한, 복열되는 최고온도가 400℃ 보다 낮으면 강도는 많이 증가하지만 인성과 연성이 급격하게 저하되므로 복열되는 온도의 하한치는 400℃ 이상이 바람직하다.In addition, when the maximum temperature to be recuperated is lower than 400 ° C., the strength increases a lot, but since the toughness and ductility decrease rapidly, the lower limit of the temperature to be recuperated is preferably 400 ° C. or more.

이에, 수냉각 설비의 조업조건인 수량, 수압 및 수냉조 개수의 조업조건을 제어하여 표층부를 400~660℃의 온도범위로 복열시켜 표층부에는 소려 마르텐자이트 조직이 형성되도록 하며, 중심부는 페라이트와 펄라이트의 혼합조직이 형성되도록 한다.Thus, by controlling the operating conditions of water, water pressure and the number of water cooling tanks operating conditions of the water cooling equipment, the surface layer part is reheated to a temperature range of 400 to 660 ° C so that martensite structure is formed on the surface layer part. Allow the mixed structure of pearlite to form.

고로, 고강도 철근을 제조하기 위해 기존에 다량으로 투입되던 합금원소의 원료에 대해서는 많은 원료를 투입하지 않고 단지, 급냉과 복열과정을 통해 소려 마르텐자이트 조직을 증대시켜 고강도의 철근을 얻을 수 있기에 원료를 절감하는 효과가 있다.Therefore, the raw material of the alloy element, which was previously put in large quantities to manufacture high-strength reinforcing bar, is not added much raw material, but only by increasing the martensite structure through quenching and recuperation process, high-strength steel can be obtained. It is effective to reduce.

이때, 급냉과 복열과정을 통해 생성된 소려 마르텐자이트 면적비가 20~33% 로 되도록하여 항복강도가 500~700MPa 범위를 이루도록 한다.At this time, the area ratio of the soot martensite produced through the quenching and recuperation is 20 to 33% to achieve a yield strength of 500 to 700 MPa.

이러한, 열처리 공정을 통해 소려 마르텐자이트 조직을 적정량 생성시키므로써 상대적으로 적은 합금원소량으로 고강도의 철근을 제조할 수 있다.By generating an appropriate amount of martensite structure through the heat treatment process, it is possible to produce high strength rebar with a relatively small amount of alloying elements.

또한, 온라인 상에서의 수냉 열처리 작업 시 수량, 수압 및 수냉조 개수의 조절을 통해 소려 마르텐자이트의 면적비 제어가 가능하므로 이로 인해 항복강도의 정량적인 제어도 가능하다.In addition, it is possible to control the area ratio of martensite by controlling the number of water, the water pressure and the number of water cooling tanks during the online water-cooled heat treatment, thereby enabling quantitative control of yield strength.

이와 같은, 고강도 철근의 제조방법은 별도의 수냉각 설비를 추가하거나 개 조하지 않아도 되며 제어압연이나 다단 냉각작업이 이루어지지 않기에 생산성이 증대되는 효과가 있다.Such a method of manufacturing high-strength reinforcing bar does not need to add or modify a separate water cooling facility, and there is an effect of increasing productivity because control rolling or multi-stage cooling operations are not performed.

본 발명의 합금 원소들의 기능과 함유량은 다음과 같으며 여기서의 함유량은 합금원소의 중량비로 나타낸다.The function and content of the alloying elements of the present invention are as follows, where the content is expressed by the weight ratio of the alloying elements.

탄소(C)의 함유량은 0.20% ~ 0.40%의 중량비를 가지며, 탄소(C)는 강도상승에 유효한 원소이다.The content of carbon (C) has a weight ratio of 0.20% to 0.40%, and carbon (C) is an effective element for increasing the strength.

그러나, 탄소(C) 함유량이 0.20% 미만이면 원하는 고강도가 얻어지지 않으며, 0.40%를 초과하면 강도증가에는 유효하지만 인성 및 연성의 열화가 현저하게 떨어지는 문제가 있기에 탄소(C)의 함유량은 0.20% ~ 0.40% 사이인 것이 바람직하다.However, if the carbon (C) content is less than 0.20%, the desired high strength is not obtained. If the carbon (C) content is more than 0.40%, it is effective for increasing the strength, but the deterioration of toughness and ductility is remarkably inferior, so the content of carbon (C) is 0.20%. It is preferred to be between 0.40%.

규소(Si)의 함유량은 0.10% ~ 0.60%의 중량비를 가지며, 규소(Si)는 철강의 탈산에 필수적인 원소이며 강도상승에 효과가 있다.The content of silicon (Si) has a weight ratio of 0.10% to 0.60%, and silicon (Si) is an essential element for deoxidation of steel and is effective in increasing strength.

그러나, 규소(Si) 함유량이 0.10% 미만이면 원하는 고강도가 얻어지지 않으며, 0.60%를 초과하면 인성 및 연성이 급격히 저하되는 문제가 있기에 규소(Si)의 함유량은 0.10% ~ 0.60% 사이인 것이 바람직하다.However, if the silicon (Si) content is less than 0.10%, the desired high strength is not obtained. If the silicon (Si) content is more than 0.60%, there is a problem that the toughness and ductility rapidly decrease, so the content of silicon (Si) is preferably between 0.10% and 0.60%. Do.

망간(Mn)의 함유량은 0.50% ~ 2.00%의 중량비를 가지며, 망간(Mn)은 소입성을 향상시킴에 의해 열처리 시에 강도를 상승시키는 효과가 있다.The content of manganese (Mn) has a weight ratio of 0.50% to 2.00%, manganese (Mn) has the effect of increasing the strength during heat treatment by improving the hardenability.

특히, 탄소(C)의 첨가량제한에 따른 강도보상을 위해 필수적으로 첨가되는 원소이기도 하다. 망간(Mn)의 첨가량이 0.50% 미만이면 소입성 효과가 거의 없고, 2.00%를 초과하면 용접성이 저하되고 균열이 발생되는 위험성이 높아지기에 망간(Mn)의 함유량은 0.50% ~ 2.00% 사이인 것이 바람직하다.In particular, it is also an element added essentially for strength compensation according to the addition amount of carbon (C). If the amount of manganese (Mn) is less than 0.50%, there is little hardening effect. If the amount of manganese (Mn) is more than 2.00%, the weldability is lowered and the risk of cracking is increased. Therefore, the content of manganese (Mn) is between 0.50% and 2.00%. desirable.

구리(Cu)의 함유량은 0% 초과 ~ 0.50% 이하의 중량비를 갖는다.The content of copper (Cu) has a weight ratio of more than 0% and 0.50% or less.

구리(Cu)는 제강원료인 철 스크랩에 불가피하게 함유되는 원소로서, 강도 및 내식성 향상에 도움이 되지만 많이 첨가되면 표면결함을 유발시키므로 구리(Cu)는 0.50% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Copper (Cu) is an element that is inevitably contained in iron scrap, which is a steelmaking raw material, but helps to improve strength and corrosion resistance, but it is preferable to limit copper (Cu) to 0.50% or less because it causes surface defects.

본 발명은 상기 합금강의 성분들을 포함하고, 나머지는 철(Fe) 및 불가피한 원소들이며 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 함유되는 원소로서 인(P), 황(S) 등 불순물의 미세한 혼입도 허용된다.The present invention includes the components of the alloy steel, the remainder is iron (Fe) and unavoidable elements, and the fine mixing of impurities such as phosphorus (P), sulfur (S) as an element contained according to the situation of raw materials, materials, manufacturing facilities, etc. Is also allowed.

인(P)의 함유량은 0% 초과 ~ 0.040% 이하의 중량비를 갖는 기타 불순물이다.The content of phosphorus (P) is other impurities having a weight ratio of more than 0% and up to 0.040%.

인(P)은 강재의 충격인성을 저해하는 원소로 연주시 중심 편석부에 집적하여 내부품질 및 가공성을 해치고 수소취성의 원인이 되기에 첨가되는 양은 최소한으로 억제하는 것이 좋으나, 제강 공정에서의 탈인 설비 능력을 고려할 때 인(P)은 0.040% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Phosphorus (P) is an element that impairs the impact toughness of steel materials.It is recommended to minimize the amount added to accumulate in the central segregation part when playing, to impair internal quality and workability, and to cause hydrogen embrittlement. Considering the facility capability, it is desirable to limit the phosphorus (P) to 0.040% or less.

황(S)의 함유량은 0% 초과 ~ 0.040% 이하의 중량비를 갖는 기타 불순물이다.The content of sulfur (S) is other impurities having a weight ratio of greater than 0% and up to 0.040%.

황(S)은 인(P)와 동일하게 연성 및 충격인성에 유해한 원소로서 연속주조시 고온 균열과 중심 편석을 유발하며 MnS 등의 개재물로 형성되어 내부품질 불량의 원인이 되기에 때문에 황(S)은 0.040% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Sulfur (S), like phosphorus (P), is harmful to ductility and impact toughness and causes high temperature cracks and central segregation during continuous casting, and is formed of inclusions such as MnS, which is a cause of poor internal quality. ) Is preferably limited to 0.040% or less.

이하, 표 1은 본 발명에서의 공정조건에 따른 기계적 특성에 대한 결과치를 나타낸 것이다.Hereinafter, Table 1 shows the results of the mechanical properties according to the process conditions in the present invention.

Figure 112009076503442-PAT00001
Figure 112009076503442-PAT00001

구체적으로, 표 1의 결과치는 표 1의 화학조성을 가지는 가로와 세로의 길이가 각각 115mm와 130mm인 두 종류의 연속주조된 빌렛을 1000~1200℃의 범위로 가열로에서 가열한 후, 열간압연을 실시한다.Specifically, the results of Table 1 show that the two types of continuous cast billets having a length and width of 115 mm and 130 mm, respectively, having the chemical composition of Table 1 were heated in a furnace in a range of 1000 to 1200 ° C., and then hot rolled. Conduct.

이때, 열간압연은 온도와 입하량에 제약을 두지 않는 일반압연을 실시하며 철근의 직경이 작아질수록 압연종료온도가 낮아지지만 압연종료온도는 950 ~ 1050℃ 사이에서 이루어지도록 한다.At this time, hot rolling is carried out general rolling without limiting the temperature and the amount of the stock and the rolling end temperature is lowered as the diameter of the rebar is smaller, but the rolling end temperature is made between 950 ~ 1050 ℃.

그리고, 열간압연이 끝난 철근은 소정의 조건에서 다양하게 수냉을 하였으며 비교를 위하여 일부는 공냉처리가 이루어진 것도 있다.In addition, the hot rolled rebar was variously water-cooled under predetermined conditions, and some of them were air-cooled for comparison.

상세히, 실시 예 1~4, 6~9, 11~14는 각각 직경 및 화학조성이 동일한 시험편이다.In detail, Examples 1-4, 6-9, 11-14 are the test piece of the same diameter and chemical composition, respectively.

예를 들어, 직경 10mm의 실시 예 1~4를 보면 수냉조(Cooler)의 개수 및 수량에 따라서 비례적으로 항복강도와 인장강도가 변화되는 것을 확인할 수 있다.For example, looking at Examples 1 to 4 having a diameter of 10 mm, it can be seen that the yield strength and the tensile strength change proportionally according to the number and quantity of water coolers.

도 2a는 표 1의 실시 예 1~4에 대한 수냉조 개수 변화에 대한 수량 및 소려 마르텐자이트의 면적비를 나타낸 것이고, 도 2b는 표 1의 실시 예 1~4에 대한 수냉조 개수 변화에 대한 소려 마르텐자이트 면적비 및 항복강도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에서 수냉조의 개수 변화에 따른 소려 마르텐자이트의 단면 조직을 보여주는 것이다.Figure 2a shows the water ratio and the number ratio of the martensite to the water cooling tank number change for Examples 1 to 4 of Table 1, Figure 2b shows the water cooling tank number change for Examples 1 to 4 of Table 1 The ratio of martensite area and yield strength is shown, and FIG. 3 shows the cross-sectional structure of the martensite in accordance with the change in the number of water cooling baths in the present invention.

도 2a 내지 도 3에서 보는바와 같이 수냉조의 개수를 증가시켜 수량을 선형적으로 증가시키면 이와 비례하여 철근 표면의 소려 마르텐자이트 조직의 면적비가 선형적으로 증가하는 것을 볼 수 있다.As shown in FIGS. 2A to 3, when the number of water cooling tanks is increased linearly, the area ratio of the martensite structure on the surface of the rebar is linearly increased.

또한, 소려 마르텐자이트의 면적비는 항복강도와 선형적인 비례관계를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the area ratio of the martensite maintains a linear proportional relationship with the yield strength.

이에, 수냉조의 개수에 따라 소려 마르텐자이트 조직의 면적비는 정량적으로 제어되고 있음을 알 수 있으며 그에 따른 항복 강도도 정량적으로 제어가 가능하다.Accordingly, it can be seen that the area ratio of the martensite structure is quantitatively controlled according to the number of water cooling tanks, and the yield strength can be quantitatively controlled accordingly.

이러한 경향은 다른 직경의 실시 예에서도 동일하게 나타난다.This tendency is equally true in other diameter embodiments.

같은 예로, 직경이 16mm의 실시 예 6~9를 보면 수량의 변화에 따라 항복강도가 637MPa 에서 667MPa까지 비례적으로 변화되는 것을 알 수 있다.In the same example, looking at Examples 6 to 9 having a diameter of 16 mm, the yield strength is proportionally changed from 637 MPa to 667 MPa according to the change in quantity.

그리고, 실시 예 6의 경우 냉각수량이 500 m3/h로 실시 예 9의 430 m3/h보다 70 m3/h 많으며, 이로 인해 철근이 수냉구간을 통과하면서 물에 의해 빼앗기는 열량이 많아진다.In the case of Example 6, the cooling water amount is 500 m 3 / h, which is 70 m 3 / h more than the 430 m 3 / h of Example 9, which increases the amount of heat deprived by water while the rebar passes through the water cooling section. .

이에, 실시 예 6은 실시 예 9보다 표층부가 400℃이하까지 빨리 냉각되어 수냉 조직인 마르텐자이트가 형성되고, 이후 내부의 보유열에 의해 자기 소려된다.Thus, in Example 6, the surface layer portion is cooled to 400 ° C. or less earlier than Example 9, and martensite, which is a water-cooled structure, is formed, and is then self-reflected by the heat of internal retention.

궁극적으로는 이러한 경향은 다른 직경의 시편에서도 동일하게 나타난다.Ultimately, this tendency is the same for specimens of different diameters.

이처럼 본 발명은, 수냉장치의 공정조건인 수량, 수압 및 수냉조 개수 조절을 통해 500~700MPa의 고강도 철근을 원하는 강도로 제어 및 제조가 가능하다.As such, the present invention is capable of controlling and manufacturing high-strength reinforcing bars of 500 to 700 MPa to a desired strength through controlling water quantity, water pressure, and number of water cooling tanks, which are process conditions of the water cooling apparatus.

한편, 실시 예 5는 공냉을 실시한 철근의 화학조성 및 기계적 성질을 나타낸 것으로 실시 예 2의 화학조성과 비교하면, 철근의 직경은 동일하고 항복 강도수준은 거의 같음에도 불구하고 망간(Mn) 함량이 0.60%, 바나듐(V) 함량이 0.043% 더 많음을 알 수 있다.On the other hand, Example 5 shows the chemical composition and mechanical properties of the air-cooled reinforcing bar, compared to the chemical composition of Example 2, the manganese (Mn) content is the same despite the diameter of the reinforcing bar and almost the same yield strength level It can be seen that the content of 0.60% and vanadium (V) is 0.043% more.

다시 말하면, 공냉재는 수냉재와 동등한 강도수준을 얻기 위해 합금원소 첨가량이 더 많아야 한다는 것을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the air coolant should have a higher amount of alloying elements in order to obtain a strength level equivalent to that of the water coolant.

이러한 경향은 공냉의 경우인 실시 예 18과 수냉한 경우인 실시 예 17와의 비교에서도 확인할 수 있다.This tendency can also be confirmed in the comparison between Example 18 which is a case of air cooling and Example 17 which is a case of water cooling.

즉, 수냉한 경우의 탄소(C), 망간(Mn) 및 바나듐(V)량이 공냉한 경우보다 원소가 적게 사용되며 동일한 강도를 유지할 수 있다.That is, fewer elements are used and the same strength can be maintained when the amount of carbon (C), manganese (Mn) and vanadium (V) in the case of water cooling is air-cooled.

이에, 고가의 합금원소인 바나듐(V)이 투입되지 않고도 항복강도 500~700MPa의 고강도 철근을 제조가 가능하다.Accordingly, it is possible to manufacture high strength reinforcing bars having a yield strength of 500 to 700 MPa without introducing vanadium (V), which is an expensive alloying element.

도 4는 수냉조의 개수 조절에 따른 열처리에 의한 물성간의 상관관계를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the correlation between the properties of the heat treatment according to the number of control of the water cooling tank.

도 4에서 보는바와 같이, 수냉조의 개수에 따라 수량은 증가되며, 수량의 증가에 따라 열처리가 이루어진 철근의 소려 마르텐자이트 면적비는 증가됨을 알 수 있다.As shown in Figure 4, the number of water is increased according to the number of water cooling tank, it can be seen that the ratio of the martensite area ratio of the reinforcing bar is heat-treated as the number of water increases.

그리고, 수냉조의 개수가 1개에서 9개로 수냉조의 개수 늘어남에 따라 소려 마르텐자이트 면적비는 증가되고 그에 따라 항복강도도 비례적으로 증가됨을 알 수 있다.In addition, as the number of water cooling tanks increases from one to nine, the martensite area ratio increases, and thus the yield strength increases proportionally.

구체적으로, 수냉조의 개수가 5~9개인 경우를 보면 소려 마르텐자이트 면적비가 20~33% 안에 형성될 때 항복강도는 500~700MPa 에서 유지됨을 알 수 있다.Specifically, when the number of the water cooling tank is 5 to 9, it can be seen that the yield strength is maintained at 500 to 700 MPa when the martensite area ratio is formed within 20 to 33%.

이와같이, 수냉조 개수, 수량 및 수압 조절을 통해 소려 마르텐자이트의 면적비를 조절하여 항복강도를 정량적으로 제어하여 고강도의 철근을 제조할 수 있다.As such, by adjusting the number of water cooling tanks, the number of water and the pressure of water, the area ratio of the martensite is controlled to quantitatively control the yield strength, thereby producing high-strength reinforcing bars.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. It is possible and such variations are within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 수냉각 설비를 통한 열처리 작업에 따른 철근 제조의 개략도로 철근 조직의 구조변화를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the structural change of the reinforcing steel structure as a schematic diagram of the rebar manufacturing according to the heat treatment operation through the water cooling equipment of the present invention.

도 2a는 표 1의 실시 예 1~4에 대한 수냉조 개수 변화에 대한 수량 및 소려 마르텐자이트의 면적비를 나타낸 것이다.Figure 2a shows the area ratio of the amount and the amount of martensite for the water cooling tank number change for Examples 1 to 4 of Table 1.

도 2b는 표 1의 실시 예 1~4에 대한 수냉조 개수 변화에 대한 소려 마르텐자이트 면적비 및 항복강도를 나타낸 것이다.Figure 2b shows the ratio martensite area ratio and yield strength for the number of water cooling tanks for Examples 1 to 4 of Table 1.

도 3은 본 발명에서 수냉조의 개수 변화에 따른 소려 마르텐자이트의 단면 조직을 보여주는 것이다.Figure 3 shows the cross-sectional structure of the bite martensite according to the change in the number of water cooling tank in the present invention.

도 4는 수냉조의 개수 조절에 따른 열처리에 의한 물성간의 상관관계를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the correlation between the properties of the heat treatment according to the number of control of the water cooling tank.

Claims (4)

중량%로, 탄소(C): 0.20 ~ 0.40%, 규소(Si): 0.10 ~ 0.60%, 망간(Mn): 0.50 ~ 2.00%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.50% 이하를 함유하고 나머지는 철(Fe) 및 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 강재를 1000~1200℃의 온도범위로 가열하는 단계;% By weight, containing carbon (C): 0.20 to 0.40%, silicon (Si): 0.10 to 0.60%, manganese (Mn): 0.50 to 2.00%, copper (Cu): greater than 0% to 0.50% The steel is heated to a temperature range of 1000 ~ 1200 ℃ consisting of iron (Fe) and inevitable impurities contained; 상기 강재를 열간압연하는 단계; 그리고Hot rolling the steel; And 상기 강재의 표면상에서의 소려 마르텐자이트의 면적비를 제어하는 단계를 포함하는 고강도 철근의 제조방법.Controlling the area ratio of the martensite on the surface of the steel. 제1항에 있어서, 상기 소려 마르텐자이트의 면적비를 제어하는 단계는The method of claim 1, wherein the controlling of the area ratio of the martensite 상기 강재를 수냉각 설비로 통과시키는 단계;Passing the steel through a water cooling installation; 수압, 수량 및 수냉조의 개수를 포함하는 냉각변수를 조절하여 상기 강재의 중심부로부터 발생하는 복열에 의해 가열되는 표면온도가 400~660℃로 제어되는 단계로 이루어진 고강도 철근의 제조방법Method of manufacturing high-strength reinforcement consisting of the step of controlling the surface temperature to be heated by the reheat generated from the center of the steel by adjusting the cooling parameters including the water pressure, quantity and number of water cooling tanks 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소려 마르텐자이트의 면적비는 20~33%인 것을 특징으로 하는 고강도 철근의 제조방법.The ratio of the area of the martensite is about 20 to 33% of the manufacturing method of high strength reinforcing bar. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른According to any one of claims 1 to 3 제조방법을 통하여 제작되며 항복강도가 500~700MPa인 고강도 철근.High-strength rebar manufactured by the manufacturing method and yield strength 500 ~ 700MPa.
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