KR20220161963A - High strength wire rod for welding mat with excellent weldability and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용접성이 향상된 용접매트용 고강도 선재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축, 토목, 플랜트 분야에서 하중을 지지하는 강선 혹은 바(bar)로 제조될 수 있는 용접성이 향상된 고강도 선재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength wire rod for welding mat with improved weldability and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high-strength wire rod with improved weldability that can be manufactured into a steel wire or bar supporting a load in the fields of architecture, civil engineering, and plants. and a manufacturing method thereof.
철근은 건축 공사에 하중 지지용으로 쓰이는 대표적인 건축 자재이다. 그 중에서도 매트 형태로 제조하여 건축물 하부 콘크리트타설 전에 설치 하는 용접철근매트(Welded Wire/Bar Mat)는 전체 건축 공정에서 중요한 자재라 할 수 있다.Rebar is a representative building material used for load bearing in building construction. Among them, the welded wire/bar mat, which is manufactured in the form of a mat and installed before concrete pouring under the building, is an important material in the entire construction process.
종래에는 용접철근매트를 제조할 경우 철근을 교차한 상태에서 사람이 일일이 수작업으로 철사 매듭을 묶는 방식이었기 때문에 전체 공정이 늦어지는 단점이 있었다. 그렇지만, 최근 철근과 철근을 용접하여 전체 철근 매트를 제조하는 공법이 알려지면서 전체 공사 시기를 단축시키는 것이 가능해졌다.Conventionally, when manufacturing a welded reinforcing bar mat, there was a disadvantage in that the entire process was delayed because a person manually tied wire knots in a state where the reinforcing bars were crossed. However, recently, as a method of manufacturing an entire reinforcing bar mat by welding reinforcing bars is known, it is possible to shorten the entire construction period.
한편, 철근을 용접할 경우에는 용접부 조직을 건전하게 하는 것이 매우 중요하다. 철근 소재를 용접할 경우 용접부에 근접한 모재는 급속 가열 및 급속 냉각의 열이력을 갖는데, 양호한 용접부 조직을 확보하기 위해서는 가열 및 냉각과정에서 충격에 취약한 마르텐사이트 조직의 생성을 억제할 필요가 있다. 하지만, 종래의 철근 소재는 고강도를 위해 다량의 합금을 첨가하는 방식으로 제조되었기 때문에, 마르텐사이트 조직 생성을 억제하기 어려운 문제가 있다.On the other hand, when welding reinforcing bars, it is very important to have a healthy weld structure. When welding a reinforcing bar material, the base material close to the welding part has a thermal history of rapid heating and rapid cooling. However, since the conventional reinforcing bar material is manufactured by adding a large amount of alloy for high strength, there is a problem in that it is difficult to suppress the formation of martensitic structure.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 합금조성, 압연의 온도, 압연 후 권취까지의 시간 및 권취 후 냉각 공정의 냉각속도 및 시간을 적정 범위로 제어함으로써 용접성이 향상된 고강도 선재를 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a high-strength wire rod with improved weldability by controlling the alloy composition, the rolling temperature, the time from rolling to winding, and the cooling rate and time of the cooling process after winding to an appropriate range.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른, 용접성이 향상된 고강도 선재는, 중량%로, 탄소(C): 0.2 내지 0.35%, 규소(Si): 0.1 내지 0.6%, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0%, 인(P): 0.01 내지 0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 선재의 반경을 R이라고 할 때, 외표면으로부터 중심방향으로 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기는 5 내지 10μm이다.The high-strength wire rod with improved weldability according to the present invention for solving the above problems contains, by weight, carbon (C): 0.2 to 0.35%, silicon (Si): 0.1 to 0.6%, manganese (Mn): 0.6 to 1.0%, phosphorus (P): 0.01 to 0.05%, the balance including Fe and other unavoidable impurities, and when the radius of the wire is R, the ferrite grain size at the point 0.5R from the outer surface toward the center is 5 to 1.0%. is 10 μm.
여기서, 외표면의 페라이트 입자 크기는, 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기의 90% 이상일 수 있다.Here, the ferrite grain size of the outer surface may be 90% or more of the ferrite grain size at the 0.5R point.
여기서, 상기 0.5R인 지점에서, 면적분율로, 페라이트 60 내지 70% 및 잔부 펄라이트로 구성될 수 있다.Here, at the point of 0.5R, the area fraction may consist of 60 to 70% of ferrite and the balance of pearlite.
여기서, 상기 0.5R인 지점과 외표면의 페라이트 분율의 차이가 3% 이하일 수 있다.Here, the difference between the 0.5R point and the ferrite fraction of the outer surface may be 3% or less.
여기서, 상기 용접성이 향상된 고강도 선재는 인장강도가 500MPa 이상일 수 있다.Here, the high-strength wire with improved weldability may have a tensile strength of 500 MPa or more.
여기서, 상기 용접성이 향상된 고강도 선재는 단면감소율이 55% 이상일 수 있다.Here, the high-strength wire with improved weldability may have a cross-sectional reduction ratio of 55% or more.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 용접성이 향상된 고강도 선재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.2 내지 0.35%, 규소(Si): 0.1 내지 0.6%, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0%, 인(P): 0.01 내지 0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 마무리 압연온도 780 내지 900℃로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연 후 0.5 내지 4초 이내에 권취하는 단계; 및 상기 권취된 선재를 5 내지 15℃/s로 냉각하는 단계를 포함한다.In addition, in the method for manufacturing a high-strength wire rod with improved weldability according to the present invention for achieving the above object, in weight%, carbon (C): 0.2 to 0.35%, silicon (Si): 0.1 to 0.6%, manganese (Mn): 0.6 to 1.0%, phosphorus (P): 0.01 to 0.05%, the balance comprising Fe and other unavoidable impurities, hot rolling at a finish rolling temperature of 780 to 900 ° C; Winding within 0.5 to 4 seconds after the hot rolling; and cooling the wound wire rod at 5 to 15° C./s.
본 발명의 실시예에 따르면, 합금조성, 압연의 온도, 압연 후 권취까지의 시간 및 권취 후 냉각 공정의 냉각속도 및 시간을 적정 범위로 제어함으로써 용접성이 향상된 고강도 선재를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a high-strength wire rod with improved weldability can be provided by controlling the alloy composition, the rolling temperature, the time from rolling to winding, and the cooling rate and time of the cooling process after winding to an appropriate range.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 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 to which the present invention belongs. The present invention may be embodied in other forms without being limited only to the embodiments presented here. 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.
또한 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.In addition, when a certain component is said to "include", this 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는, 중량%로, 탄소(C): 0.2 내지 0.35%, 규소(Si): 0.1 내지 0.6%, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0%, 인(P): 0.01 내지 0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.A high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention contains, by weight, carbon (C): 0.2 to 0.35%, silicon (Si): 0.1 to 0.6%, manganese (Mn): 0.6 to 1.0%, phosphorus (P): 0.01 to 0.05%, the balance including Fe and other unavoidable impurities.
이하, 각 합금원소의 성분범위를 한정한 이유에 대하여 설명한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.Hereinafter, the reason for limiting the composition range of each alloy element will be described. Hereinafter, unless otherwise specified, units are % by weight.
탄소(C)의 함량은 0.2 내지 0.35%이다.The content of carbon (C) is 0.2 to 0.35%.
탄소(C)는 대표적인 경화능 향상 원소로서, 강재의 강도를 향상시키고 펄라이트(Pearlite)를 분율을 증가시키는 바, 0.2% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 용접 시 마르텐사이트 조직이 형성되어, 선재의 용접성이 열위해질 수 있는 바, 그 상한을 0.35%로 한정할 수 있다.Carbon (C) is a representative hardenability improving element, and since it improves the strength of steel and increases the fraction of pearlite, it may be added in an amount of 0.2% or more. However, if the content is excessive, a martensitic structure is formed during welding, and the weldability of the wire rod may be deteriorated, and the upper limit may be limited to 0.35%.
규소(Si)의 함량은 0.1 내지 0.6%이다.The content of silicon (Si) is 0.1 to 0.6%.
규소(Si)는 탈산에 기여하면서 기지조직인 페라이트에 고용되어 강을 강화시키는 원소로서, 강재의 청정도 및 강도를 확보하기 위해 0.1% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 소재의 고온 강도를 증가시켜 연주 공정에서 문제를 야기할 수 있으며, 용접 시 마르텐사이트 형성이 조장될 수 있는 바, 그 상한을 0.6%로 한정할 수 있다.Silicon (Si) is an element that contributes to deoxidation and is dissolved in ferrite, which is a matrix structure, to strengthen steel, and may be added in an amount of 0.1% or more to secure cleanliness and strength of steel. However, if the content is excessive, the high-temperature strength of the material may be increased to cause problems in the casting process, and martensite formation may be promoted during welding, and the upper limit may be limited to 0.6%.
망간(Mn)의 함량은 0.6 내지 1.0%이다.The content of manganese (Mn) is 0.6 to 1.0%.
망간(Mn)은 강재의 경화능 향상에 기여하는 원소로서, 강재의 강도를 확보하기 위해 0.6% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 용접 시 마르텐사이트 조직이 형성되어, 선재의 용접성이 열위해질 수 있는 바, 그 상한을 1.0%로 한정할 수 있다.Manganese (Mn) is an element that contributes to improving the hardenability of steel materials, and may be added in an amount of 0.6% or more to secure strength of steel materials. However, if the content is excessive, a martensite structure is formed during welding, and the weldability of the wire rod may be deteriorated, and the upper limit may be limited to 1.0%.
인(P)의 함량은 0.01 내지 0.05%이다.The content of phosphorus (P) is 0.01 to 0.05%.
인(P)은 소량 첨가될 경우 고용 강화 효과가 있으나, 입계 취성 조장 원소로서 용접부에 균열 발생을 조장할 수 있는 바, 그 함량을 제한할 필요가 있다. Phosphorus (P) has a solid solution strengthening effect when added in a small amount, but as an element that promotes grain boundary brittleness, it may promote crack generation in a welded part, and thus the content needs to be limited.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인(P)을 0.05% 이하로 첨가할 경우 선재 및 25% 신선재에서 입계 취성없이 우수한 강도 및 단면감소율을 확보할 수 있다. 따라서, 인(P) 함량의 상한을 0.05%로 한정할 수 있다. 다만, 그 함량의 과도한 저감은 제조 비용이 증가하는 바, 그 하한을 0.01%로 한정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when phosphorus (P) is added in an amount of 0.05% or less, it is possible to secure excellent strength and section reduction without grain boundary brittleness in wire rods and 25% wire rods. Therefore, the upper limit of the phosphorus (P) content may be limited to 0.05%. However, excessive reduction of the content may increase the manufacturing cost, and the lower limit may be limited to 0.01%.
상기 조성 이외에 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.In addition to the above composition, the remaining components are 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 외표면으로부터 중심방향으로 0.5R(R은 선재의 반경을 의미)지점의 페라이트 입자 크기가 5 내지 10μm이다.The high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention has a ferrite grain size of 5 to 10 μm at a point 0.5R (R means the radius of the wire rod) from the outer surface to the center.
페라이트 입자 크기는 선재의 초기 강도 및 신선 가공경화도에 영향을 미친다. 일반적으로 페라이트 크기가 미세할수록 선재의 강도 및 가공경화도가 증가하여, 페라이트 입자 크기가 조대한 경우에는 강도가 열위해질 수 있다. 다만, 페라이트 입자의 크기가 지나치게 미세한 경우, 강도 및 가공경화도가 높아져 소재의 연성이 열위해져 최종 신선재의 단면감소율이 저하될 수 있다.The ferrite particle size affects the initial strength and wire strain hardening of the wire rod. In general, the finer the ferrite size, the higher the strength and work hardening of the wire rod, and thus, when the ferrite particle size is coarse, the strength may be inferior. However, if the size of the ferrite particles is too fine, the strength and work hardening degree increase, and the ductility of the material is deteriorated, which may decrease the cross-sectional reduction rate of the final wire rod.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기를 5 내지 10μm로 제어함으로써, 강도 및 연성을 동시에 확보할 수 있다. 선재의 0.5R 지점으로 한정한 것은 표면부 탈탕층 및 중심부의 편석대가 재질에 미치는 영향을 배제하기 위함이다.In the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention, strength and ductility can be simultaneously secured by controlling the ferrite grain size at the 0.5R point to 5 to 10 μm. The reason for limiting the line to the 0.5R point is to exclude the influence of the surface dewatering layer and the segregation zone in the center on the material.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 외표면으로부터 중심방향으로 0.5R(R은 선재의 반경을 의미)지점에서, 면적분율로, 페라이트이 60 내지 70% 및 잔부 펄라이트로 구성될 수 있다.In addition, the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention has 60 to 70% of ferrite and the remainder of pearlite in area fraction at a point 0.5R (R means the radius of the wire rod) from the outer surface to the center. It can be.
페라이트 분율이 60% 미만인 경우 강도 및 가공경화도가 지나치게 높아져 소재의 연성이 열위해져 선재 및 최종 신선재의 단면감소율(Reduction of Area, RA)이 저하될 수 있다. 반면, 페라이트 분율이 70%를 초과하게 되면, 선재의 강도 및 가공경화도가 열위해지는 문제가 발생한다. If the ferrite fraction is less than 60%, the strength and work hardening are excessively high, and the ductility of the material is deteriorated, so the reduction of area (RA) of the wire rod and the final wire rod may be lowered. On the other hand, when the ferrite fraction exceeds 70%, a problem of inferior strength and work hardening of the wire rod occurs.
한편, 열간압연 후 냉각된 외표면과 소재 내부의 냉각속도 차이로 인해, 선재의 외표면과 소재 내부는 상이한 미세조직이 형성된다. 상이한 미세조직이 형성되는 경우에는 신선 가공 시 외표면과 내부의 재질 편차를 야기하게 되고, 이는 최종 소재의 물성 및 연성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 소재 표면부와 내부의 미세조직의 차이를 줄이는 것이 중요하다.Meanwhile, due to a difference in cooling rate between the outer surface cooled after hot rolling and the inside of the material, different microstructures are formed between the outer surface of the wire rod and the inside of the material. When different microstructures are formed, material deviations between the outer surface and the inner surface may occur during wire drawing, which may deteriorate physical properties and ductility of the final material. Therefore, it is important to reduce the difference between the microstructure of the material surface and the inside.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 외표면의 페라이트 입자 크기가 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기의 90% 이상일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 상기 0.5R인 지점과 외표면의 페라이트 분율의 차이가 3% 이하일 수 있어, 최종 소재의 물성 및 연성의 저하를 방지할 수 있다.In the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention, the ferrite grain size of the outer surface may be 90% or more of the ferrite grain size of the 0.5R point. In addition, in the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention, the difference between the ferrite fraction of the 0.5R point and the outer surface may be 3% or less, so that the deterioration of physical properties and ductility of the final material can be prevented.
상기 0.5R인 지점과 표층의 페라이트 분율의 차이가 3%를 초과하거나, 외표면의 페라이트 입자크기가 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기의 90% 미만인 경우에는, 신선 가공 후 외표면과 내부의 미세조직이 불균일한 결과 외표면과 내부의 재질 편차가 발생한다.If the difference between the ferrite fraction of the 0.5R point and the surface layer exceeds 3%, or the ferrite grain size of the outer surface is less than 90% of the ferrite particle size of the 0.5R point, the outer surface and the inner surface after wire drawing As a result of the non-uniform microstructure, material deviation between the outer surface and the inside occurs.
한편, 선재의 인장강도는 최종 제품의 강도를 결정하는 중요한 요소로써, 충분한 신선 가공량을 확보하기 위해서는 500MPa 이상의 인장강도를 확보할 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 500MPa 이상의 인장강도를 가질 수 있어 충분한 신선 가공량을 확보할 수 있다.On the other hand, the tensile strength of the wire rod is an important factor determining the strength of the final product, and it is necessary to secure a tensile strength of 500 MPa or more in order to secure a sufficient amount of wire drawing. A high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention may have a tensile strength of 500 MPa or more, so that a sufficient amount of wire drawing can be secured.
또한, 선재의 연성이 열위할 경우, 신선 가공량이 저하되는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 단면감소율(Reduction of Area, RA)이 55% 이상의 단면감소율을 가질 수 있어 신선 가공량을 확보할 수 있다. 여기서, 단면감소율은 파단된 인장 시편에서 단면적의 변화를 원래의 단면적으로 나눈 값을 말한다.In addition, when the ductility of the wire rod is inferior, the amount of wire drawing is reduced. Therefore, the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention may have a reduction of area (RA) of 55% or more, It is possible to secure the amount of fresh processing. Here, the cross-sectional reduction ratio refers to a value obtained by dividing the change in cross-sectional area by the original cross-sectional area in a fractured tensile specimen.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method for manufacturing a high-strength wire rod having improved weldability according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재 제조 방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.2 내지 0.35%, 규소(Si): 0.1 내지 0.6%, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0%, 인(P): 0.01 내지 0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛(Billet)을 압연하는 단계를 거친 후, 권취하는 단계를 진행한 다음, 냉각하는 단계를 포함한다.In the method for manufacturing a high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention, in weight percent, carbon (C): 0.2 to 0.35%, silicon (Si): 0.1 to 0.6%, manganese (Mn): 0.6 to 1.0% , Phosphorus (P): 0.01 to 0.05%, after passing through the step of rolling a billet containing the balance Fe and other unavoidable impurities, proceeding with the step of winding, and then cooling.
각 합금원소의 성분범위를 한정한 이유는 상술한 바와 같다.The reason for limiting the composition range of each alloy element is as described above.
한편, 최종 압연 온도는 페라이트의 크기와 직결되는 요소이다, 최종 압연의 온도가 낮아짐에 따라, 상변태 직전의 오스테나이트 입자 크기가 작아짐에 따라, 페라이트 입자의 크기가 미세해질 수 있다. 또한, 최종 압연 온도가 낮을수록 압연 중 페라이트 상변태가 촉발되면서 미세한 페라이트 조직이 형성될 수 있다.On the other hand, the final rolling temperature is a factor directly related to the size of ferrite. As the temperature of final rolling decreases and the size of austenite grains immediately before phase transformation decreases, the size of ferrite grains may become finer. In addition, as the final rolling temperature is lowered, a fine ferrite structure may be formed while the ferrite phase transformation is triggered during rolling.
본 발명에서는 내부 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기가 5μm 이상 10μm 이하로 제어되어야 하므로, 상기 최종 압연 단계는 780 내지 900℃에서 수행될 수 있다.In the present invention, since the ferrite grain size at the point of 0.5R inside must be controlled to 5 μm or more and 10 μm or less, the final rolling step may be performed at 780 to 900 ° C.
또한, 상기 권취하는 단계는 상기 압연 후 0.5 내지 4초 이내에 수행될 수 있다. In addition, the winding may be performed within 0.5 to 4 seconds after the rolling.
열간압연 후 권취 공전 전까지는 열간압연 직후에 생긴 페라이트 조직이 성장하는 시간으로서, 형성되는 페라이트 입자 크기뿐만 아니라 외표면과 내부의 페라이트 입자 크기 편차에 영향을 준다. 마무리압연 후 권취까지의 시간이 0.5초 미만인 경우에는 외표면과 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기 편차가 커지는 문제가 발생할 수 있다. It is the time during which the ferrite structure formed immediately after hot rolling until the winding revolution after hot rolling is grown, and affects not only the size of the ferrite grains formed but also the size deviation of the ferrite grains on the outer surface and inside. When the time from finish rolling to winding is less than 0.5 seconds, a problem in that the ferrite particle size deviation between the outer surface and the 0.5R point becomes large may occur.
반면, 마무리압연 후 권취까지의 시간이 4초를 초과하는 경우에는 페라이트 입자 크기가 조대해진 결과, 10μm를 초과하여 소재의 강도가 열위해질 수 있다.On the other hand, when the time from finish rolling to winding exceeds 4 seconds, the ferrite grain size becomes coarse, and the strength of the material may be inferior as the size exceeds 10 μm.
또한, 상기 권취하는 단계는 페라이트 입자 크기를 5 내지 10μm로 제어하기 위해, 선재 표면을 기준으로 680 내지 900℃에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 700 내지 880℃일 수 있다.In addition, the winding may be performed at 680 to 900° C., preferably at 700 to 880° C., based on the surface of the wire rod, in order to control the ferrite particle size to 5 to 10 μm.
또한, 상기 냉각하는 단계는 5 내지 15℃/s의 냉각속도로 5초 동안 수행될 수 있다.In addition, the cooling may be performed for 5 seconds at a cooling rate of 5 to 15 °C/s.
권취 단계를 진행한 후 냉각 속도는 페라이트 크기 및 페라이트 분율에 영향을 미친다. 냉각 속도가 15℃/s를 초과하는 경우에는 60% 이상의 페라이트 분율을 확보할 수 없다. 또한, 냉각 속도가 15℃/s를 초과하는 경우에는 외표면의 페라이트 입자가 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기의 90% 미만으로 형성되어, 소재의 외표면과 내부의 페라이트 입자 크기의 편차가 증가하는 문제가 발생한다. After the winding step, the cooling rate affects the ferrite size and ferrite fraction. When the cooling rate exceeds 15° C./s, a ferrite fraction of 60% or more cannot be secured. In addition, when the cooling rate exceeds 15 ° C / s, the ferrite grains on the outer surface are formed to less than 90% of the ferrite grain size at the 0.5R point, and the deviation of the ferrite grain size between the outer surface and the inside of the material A growing problem arises.
반면, 냉각 속도가 5℃/s를 미만인 경우에는 상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기가 10μm를 초과하여, 소재의 강도가 열위해지는 문제가 발생한다.On the other hand, when the cooling rate is less than 5 ° C / s, the size of the ferrite grains at the 0.5R point exceeds 10 μm, resulting in inferior strength of the material.
본 발명의 일 실시예 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 합금성분 및 제조조건을 최적화함으로써, 양호한 용접부 조직을 확보할 수 있어 용접성이 우수하다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 매트 구조재의 설치기간을 크게 단축시켜 공사비 절감 및 공사 기간 단축에 기여할 수 있다. The high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention has excellent weldability because it is possible to secure a good welded joint structure by optimizing alloy components and manufacturing conditions. Accordingly, the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention can greatly shorten the installation period of the mat structural member, thereby contributing to reducing construction costs and shortening the construction period.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접성이 향상된 고강도 선재는 우수한 강도를 가지고 있는 바, 소재비 절감이 가능하고, 콘크리트 타설 중에 이동이 없어 정확한 철근의 위치를 확보할 수 있다.In addition, since the high-strength wire rod with improved weldability according to an embodiment of the present invention has excellent strength, it is possible to reduce material costs and secure the exact position of the reinforcing bars because there is no movement during concrete casting.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 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.
{실시예}{Example}
하기 표 1에 나타낸 다양한 합금 성분 범위에 대하여, 연주 공정(Continuous Casting)으로 빌렛을 제조하였다. 제조된 빌렛을 하기 표 1에 나타낸 마무리 압연 온도로 열간압연 공정을 진행하였으며, 그 이후 680 내지 900℃에서 권취 공정을 수행하였다. 다음으로, 5초 동안 냉각공정을 진행하여 선재를 제조하였다. 압연 후 권취까지 시간 및 냉각공정의 냉각속도는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.For the various alloy composition ranges shown in Table 1 below, billets were prepared by continuous casting. The prepared billet was subjected to a hot rolling process at the finish rolling temperature shown in Table 1 below, and then a winding process was performed at 680 to 900 ° C. Next, a cooling process was performed for 5 seconds to manufacture a wire rod. The time from rolling to winding and the cooling rate of the cooling process are shown in Table 1 below.
하기 표 2에는 상기 제조된 선재들의 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기, 외표면의 페라이트 입자 크기 및 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기에 대한 외표면의 입자크기의 비를 퍼센트(%) 단위로 나타내었다. 상기 R은 선재의 반경을 의미하고, 페라이트 입자 크기는 모델명이 LEICA DM6000M 광학현미경을 이용하여, 페라이트 최대 직경 μm 단위로 임의의 5개소에서 측정하였다. 페라이트 입자 크기 값은 5개소에서 실시한 페라이트 직경 값의 평균을 의미한다.In Table 2 below, the ratio of the ferrite particle size at the 0.5R point, the ferrite particle size at the outer surface, and the particle size of the outer surface to the ferrite particle size at the 0.5R point of the manufactured wire rods is shown in percent (%) was The R means the radius of the wire rod, and the ferrite particle size was measured at five random locations in μm of the maximum ferrite diameter using a LEICA DM6000M optical microscope. The ferrite particle size value means the average of the ferrite diameter values performed at 5 places.
페라이트 입자 크기 (μm)superficial
Ferrite grain size (μm)
하기 표 3에는 상기 제조된 선재의 외표면의 페라이트 분율과 선재의 반경을 R이라고 할 때, 선재의 0.5R인 지점의 페라이트 분율을 측정한 값을 나타내었다. 또한, 하기 표 3은 선재의 외표면과 0.5R인 지점의 페라이트 분율 차이 값을 나타내었다. 외표면과 0.5R인 지점의 페라이트 분율은 ASTM-E1245로 측정하였다.In Table 3 below, when the ferrite fraction of the outer surface of the manufactured wire rod and the radius of the wire rod are R, the measured values of the ferrite fraction at the 0.5R point of the wire rod are shown. In addition, Table 3 below shows the ferrite fraction difference between the outer surface of the wire rod and the 0.5R point. The ferrite fraction at the point of 0.5R with the outer surface was measured according to ASTM-E1245.
페라이트 분율(%)superficial
Ferrite fraction (%)
상기 표 1 내지 3을 살펴보면, 실시예 1내지 9는 본 발명에서 제시한 합금조성 및 제조조건을 만족한 결과, 5 내지 10μm 이하의 페라이트 입자 크기를 확보할 수 있었으며, 페라이트 분율이 60 내지 70%를 만족하였다. 또한, 실시예 1 내지 9는 외표면의 페라이트 입자크기가 0.5R인 지점의 페라이트 입자크기의 90% 이상이고, 외표면과 0.5R 지점의 페라이트 분율 차이가 3% 이하를 만족하여, 외표면과 내부 재질의 편차가 적음을 알 수 있다.Looking at Tables 1 to 3, Examples 1 to 9 were able to secure a ferrite particle size of 5 to 10 μm or less as a result of satisfying the alloy composition and manufacturing conditions presented in the present invention, and the ferrite fraction was 60 to 70% was satisfied. In addition, in Examples 1 to 9, the ferrite grain size of the outer surface is 90% or more of the ferrite grain size at the 0.5R point, and the difference between the outer surface and the ferrite fraction at the 0.5R point is 3% or less, so that the outer surface and It can be seen that the variation of the inner material is small.
이와 반면, 비교예 1 및 2는 P의 함량이 0.05%를 초과한 결과 선재의 입계취성이 발생하였으며, 용접 시 용접부에 균열이 발생하였다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, as a result of the P content exceeding 0.05%, intergranular brittleness of the wire rod occurred, and cracks occurred at the welded portion during welding.
비교예 3은 마무리압연 온도가 780℃ 미만인 결과, 5μm 이상의 페라이트 입자 크기를 확보할 수 없었다. 반면, 비교예 4는 마무리압연 온도가 900℃를 초과하여, 페라이트 입자크기가 10μm를 초과하였다.In Comparative Example 3, as a result of the finish rolling temperature being less than 780°C, it was not possible to secure a ferrite particle size of 5 μm or more. On the other hand, in Comparative Example 4, the finish rolling temperature exceeded 900° C., and the ferrite particle size exceeded 10 μm.
비교예 5는 압연 후 권취까지 시간이 0.5초 미만인 결과, 외표면의 페라이트 입자 크기가 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기의 90% 미만으로 형성되어 외표면과 내부 재질의 편차가 발생하였다. 비교예 6은 압연 후 권취까지의 시간이 4초를 초과하여, 페라이트 입자크기가 조대화된 결과, 10μm 이하의 페라이트 입자 크기를 확보할 수 없었다.In Comparative Example 5, the time from rolling to winding was less than 0.5 seconds, and as a result, the ferrite grain size on the outer surface was formed to be less than 90% of the ferrite grain size at the point of 0.5R, resulting in a deviation between the outer surface and the inner material. In Comparative Example 6, the time from rolling to winding exceeded 4 seconds, and as a result of the coarsening of the ferrite grain size, a ferrite grain size of 10 μm or less could not be secured.
비교예 7은 5℃/s 미만의 냉각속도로 냉각공정을 수행하여, 페라이트 입자 크기가 10 μm를 초과하였다. 반면, 비교예 8은 15℃/s를 초과한 냉각속도로 냉각공정을 수행한 결과, 외표면의 페라이트 입자 크기가 0.5R인 지점의 페라이트 입자크기의 88%로 형성되어, 외표면과 내부의 조직이 불균일하였다.In Comparative Example 7, the cooling process was performed at a cooling rate of less than 5° C./s, and the ferrite particle size exceeded 10 μm. On the other hand, in Comparative Example 8, as a result of performing the cooling process at a cooling rate exceeding 15° C./s, the ferrite particle size on the outer surface was formed at 88% of the ferrite particle size at the point of 0.5R, and the outer surface and the inner The texture was heterogeneous.
다음으로, 실시예와 비교예의 인장강도 및 단면감소율을 측정하였다. 하기 표 4에는 실시예 1 내지 9와 비교예 1내지 8의 인장강도와 단면감소율 값을 나타내었다.Next, the tensile strength and area reduction of Examples and Comparative Examples were measured. Table 4 below shows the values of tensile strength and area reduction of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 8.
실시예 1 내지 9는 본 발명에서 제시한 합금조성 및 제조조건을 만족한 결과, 용접성이 향상됨과 동시에 500MPa 이상의 인장강도와 55% 이상의 단면감소율을 가진다. As a result of satisfying the alloy composition and manufacturing conditions presented in the present invention, Examples 1 to 9 have improved weldability and at the same time have a tensile strength of 500 MPa or more and a cross-sectional reduction rate of 55% or more.
이와 반면, 비교예 1 내지 6 및 8은 인장강도 값이 500MPa 이상의 인장강도를 가지나, 55% 미만의 단면감소율을 갖는 바, 충분한 신선가공량을 확보할 수 없다. 한편, 비교예 7은 55% 이상인 60%의 단면감소율 값을 가지나, 인장강도가 500MPa 미만이므로 충분한 신선가공량을 확보할 수 없다.On the other hand, Comparative Examples 1 to 6 and 8 have a tensile strength value of 500 MPa or more, but have a cross-sectional reduction rate of less than 55%, so a sufficient amount of wire drawing cannot be secured. On the other hand, Comparative Example 7 has a cross section reduction value of 60%, which is 55% or more, but cannot secure a sufficient amount of wire drawing because its tensile strength is less than 500 MPa.
개시된 실시예에 따르면, 합금 조성, 열간압연의 온도, 압연 후 권취까지의 시간 및 냉각공정의 시간 및 속도를 최적화함으로써, 용접성이 향상됨과 동시에 500MPa 이상의 인장강도와 55% 이상의 단면감소율을 확보하여, 용접용 매트 소재 등의 소재로 적용이 가능하다.According to the disclosed embodiment, by optimizing the alloy composition, the temperature of hot rolling, the time from rolling to coiling, and the time and speed of the cooling process, weldability is improved, and at the same time, tensile strength of 500 MPa or more and cross-section reduction of 55% or more are secured, It can be applied as a material such as a welding mat material.
Claims (7)
선재의 반경을 R이라고 할 때, 외표면으로부터 중심방향으로 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기는 5 내지 10μm인, 용접성이 향상된 고강도 선재.In weight percent, carbon (C): 0.2 to 0.35%, silicon (Si): 0.1 to 0.6%, manganese (Mn): 0.6 to 1.0%, phosphorus (P): 0.01 to 0.05%, balance Fe and other unavoidable impurities including,
When the radius of the wire is R, the ferrite grain size at the point 0.5R from the outer surface to the center is 5 to 10 μm, high-strength wire with improved weldability.
외표면의 페라이트 입자 크기는,
상기 0.5R인 지점의 페라이트 입자 크기의 90% 이상인, 용접성이 향상된 고강도 선재.According to claim 1,
The size of ferrite grains on the outer surface is
A high-strength wire with improved weldability that is 90% or more of the ferrite grain size at the 0.5R point.
상기 0.5R인 지점에서,
면적분율로, 페라이트 60 내지 70% 및 잔부 펄라이트로 구성되는 용접성이 향상된 고강도 선재.According to claim 1,
At the point of 0.5R,
A high-strength wire rod with improved weldability composed of 60 to 70% ferrite and the remainder pearlite in area fraction.
상기 0.5R인 지점과 외표면의 페라이트 분율의 차이가 3% 이하인, 용접성이 향상된 고강도 선재.According to claim 1,
A high-strength wire with improved weldability, wherein the difference between the ferrite fraction of the 0.5R point and the outer surface is 3% or less.
인장강도가 500MPa 이상인, 용접성이 향상된 고강도 선재.According to claim 1,
High-strength wire rod with improved weldability and tensile strength of 500 MPa or more.
단면감소율이 55% 이상인, 용접성이 향상된 고강도 선재.According to claim 1,
A high-strength wire with improved weldability and a cross section reduction of 55% or more.
상기 열간압연 후 0.5 내지 4초 이내에 권취하는 단계; 및
상기 권취된 선재를 5 내지 15℃/s로 냉각하는 단계를 포함하는, 용접성이 향상된 고강도 선재의 제조 방법.In weight percent, carbon (C): 0.2 to 0.35%, silicon (Si): 0.1 to 0.6%, manganese (Mn): 0.6 to 1.0%, phosphorus (P): 0.01 to 0.05%, balance Fe and other unavoidable impurities Hot-rolling a billet comprising a finish rolling temperature of 780 to 900 ° C.;
Winding within 0.5 to 4 seconds after the hot rolling; and
A method of manufacturing a high-strength wire rod with improved weldability, comprising the step of cooling the wound wire rod at 5 to 15 ° C / s.
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|---|---|---|---|---|
| KR20200101647A (en) | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 한양대학교 산학협력단 | Supper austenitic stainless steel |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |