KR100820183B1

KR100820183B1 - 씨디큐용 편류 방지판

Info

Publication number: KR100820183B1
Application number: KR1020070072380A
Authority: KR
Inventors: 김희수
Original assignee: (주)성진씨앤씨
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2008-04-08

Abstract

본 발명은 씨디큐(CDQ : Coke Dry Quenching)용 편류 방지판에 관한 것으로, 0.2 내지 1 중량%의 C와, 0.1 내지 5 중량%의 Si와, 0.1 내지 5 중량%의 Mn과, 26 내지 40 중량%의 Cr과, 37 내지 55 중량%의 Ni와, 1 내지 10 중량%의 Nb와, 0.1 내지 3 중량%의 Mo와, 4 내지 15 중량%의 W을 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐(CDQ)용 편류 방지판을 제공한다. 0.2 내지 1 중량%의 C를 함유하여 침탄물질의 밸런스를 균일하게 할 수 있고, Ni와 Cr의 함량을 다른 물질들에 비하여 증대시켜 내열성 및 내산화성을 향상시킬 수 있으며, 1 내지 10 중량%의 Nb를 통해 열간에서의 강도를 증가시킬 수 있고, 0.1 내지 3 중량%의 Mo를 통해 황에 대한 부식을 방지할 수 있다.

씨디큐(CDQ), 편류 방지판, 코크스, 고로

Description

씨디큐용 편류 방지판{A plate for preventing flow of CDQ}

도 1은 씨디큐(CDQ) 보일러 설비를 나타낸 도면이다.

도 2는 상기 도 1에서 종래 편류방지장치를 발췌한 도면이다.

도 3은 종래의 편류방지판의 파손된 상태를 나타내기 위한 도면대용사진이다.

본 발명은 코크스(Cokes) 중 건조하는 CDQ용 편류 방지판에 관한 것으로, CDQ(coke dry qupolar)의 편류를 방지하는 방지판의 조성을 변화시켜 그 성능을 향상시킬 수 있는 편류 방지판에 관한 것이다.

일반적으로 씨디큐(CDQ:Coke Dry Quenching) 보일러 설비는, 코크스 오븐(COKE OVEN)에서 생산된 적열 코크스를 순환가스(질소:75%, 공기:25%)에 의해 냉각 소화시키는 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 씨디큐 보일러 설비의 로벽(100) 일측에는 복수개 의 핫가스 회수장치(300)가 설치되며, 이에 통하는 핫가스 통로(200)가 형성되고, 상기 핫가스 통로(200)에는 순환가스의 편류를 방지하여 분진 코크스가 보일러에 유입되는 것을 방지하기 위해 편류방지장치(A')가 설치된다.

도 2는 상기 도 1에서 종래 편류방지장치(A')의 일 예를 나타낸 도면으로써, 이를 참조하면, 종래 편류방지장치(A')는 상부에 링크부(3')가 길게 형성되고, 상기 링크부(3')의 상부에 핀(5')이 결합되어 핫가스 통로(200')의 로벽(100)에 거치되는 구조로 이루어진다.

종래의 CDQ의 편류 방지판으로는 SUS310s 재질을 이용하여 제작하여 사용하고 있었다.

하지만, 기존의 SUS310s를 이용한 편류 방지판의 경우 1000도 이상의 고온에서 Co, S등 분위기에서 침탄에 의해 도 3에서와 같이 그 일부가 떨어져 나가는 현상이 발생한다.

이와 같이 손상이 발생한 침윤 부분에는 산화물, 황화물등이 형성되고, 반응층 하부에 미세 균열이 발생되고, 미세 크랙 사이로 질소가 침투되는 문제가 발생한다. 즉, 편류 방지판의 내부 원소인 Cr이 산소와 반응하여 Cr₂O₃인 산화물로 변화되고, 이들이 편류에 의해 떨어져 나가는 문제가 발생하게 된다.

이는 고로 및 CDQ 공정에서 발생되는 코스크 중의 Co, N, S등 가스가 내열 소재와 약 1000도 이상의 고온 반응에 의해 발생되는 것으로 판단된다.

이로인해 계면에 생성된 화합물로는 탄화물, 산화물, 황화물 등을 들 수 있으며, 이들이 생성되어 계면분이 경한 조직(Hard structure)로 변화하게 되기 때문이다.

이러한 조직 변화가 열적 스트레스에 의해 탈락 현상으로 인해 손상이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 CDQ의 편류 방지판의 재질을 변경하여, 고온에서의 안정성을 갖는 내열성을 향상시키고, 내 산화성을 향상시킬 뿐만 아니라 부식에 의한 내식성을 향상시킬 수 있는 CDQ용 편류 방지판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 0.2 내지 1 중량%의 C와, 0.1 내지 5 중량%의 Si와, 0.1 내지 5 중량%의 Mn과, 26 내지 40 중량%의 Cr과, 37 내지 55 중량%의 Ni와, 1 내지 10 중량%의 Nb와, 0.1 내지 3 중량%의 Mo와, 4 내지 15 중량%의 W와, 나머지는 Fe를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDQ용 편류 방지판을 제공한다.

주조 공정을 통해 제작되고, 내부식성 및 내열성을 갖는 상부 기판과 내부식성, 내열성 및 내마모성을 갖는 하부 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

0.1 내지 5 중량%의 Al과, 0.1 내지 5 중량%의 Ti를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 Al과 Ti 전체의 첨가 함량이 7 중량% 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 C의 함량은 0.2 내지 0.7 중량%이고, 상기 Cr의 함량이 26 내지 30 중량%이고, 상기 Ni의 함량이 37 내지 45 중량%이며, Nb의 함량이 1 내지 8 중량%인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 실시예에 따른 씨디큐(CDQ)는 코크스를 전처리하는 장치이다. 씨디큐(CDQ) 라인에는 편류를 방지하는 편류 방지판을 구비한다. 이때 편류 방지판은 상판과 하판으로 분리된다. 이때, 상판의 내부식성 및 내열성을 강화시키고, 하판 의 경우, 내부식성, 내열성 및 내마모성을 향상시킨다. 물론 상판과 하판을 동일 재질로 사용하는 것이 바람직하다.

이는, 종래의 편류 방지판으로 사용되었던 재질을 변경하여 이룩할 수 있다.

이를 통해 1000도 이상의 고온에서 안정성을 도모하여 내열성을 향상시킬 수 있고, 재질의 보호 부식을 유도할 수 있어서 내산화성을 향상시킬 수 있으며, 황화물들에 의한 부식을 방지하여 내식성을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 약 1200도 이상의 고로 분위기 중 Co가스 등에 열간 부식으로 절손 또는 탈락 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 초 내열성에서 사용가능하도록 크립 스트렝스(Creep Strength)가 우수하고, S, Co 가스등에 의한 내침탄성과 내부식성이 우수한 CDQ용 편류 방지판을 제공할 수 있다.

이러한 편류 방지판은 0.2 내지 1 중량%의 C와, 0.1 내지 5 중량%의 Si와, 0.1 내지 5 중량%의 Mn과, 26 내지 40 중량%의 Cr과, 37 내지 55 중량%의 Ni와, 1 내지 10 중량%의 Nb와, 0.1 내지 3 중량%의 Mo와, 4 내지 15 중량%의 W와, 나머지를 Fe를 포함한다. 이때, 본 발명의 상기 기재들의 함량들은 필요에 따라 상기 상한 및 하한의 범위를 1 내지 3 중량% 범위 내에서 가감이 가능하다.

여기서, C는 탄화물 형성을 조장하고, 주조성을 향상시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 C의 함량을 0.2 내지 0.7 중량%로 하는 것이 효과적이다. 하지만, C의 첨가 범위가 상기 범위(0.2 내지 1 중량%)를 벗어나는 경우 타화물 형성과 주소성을 저하시키는 문제가 발생한다. 또한, 취화와 용접시 크랙을 발생시키는 문제가 발생한다. 따라서, C를 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

Si는 주조시 유동도 증가, 탈산, 산화피막 형성 및 내침탄성을 향상시킨다. 이는 본 실시예에 다른 편류 방지판은 주조공정을 통해 제작한다. 이는 기존의 편류 방지판의 경우 sus310s 판재를 사용하였지만, 본 실시예는 주조 공정을 사용하여 편류 방지판을 제작하기 때문에 다양한 형상의 편류 방지판을 제작할 수 있다. 이때, 상기 Si를 상기 범위(0.1 내지 5 중량%)를 벗어나는 경우 주조시 유동성이 저하되고, 내침탄성이 저하되며, 고온 강도가 저하되고, 용접성이 저하되는 문제가 발생한다. 이때, 본 실시예에 따른 CDQ 편류 방지판은 상판과 하판을 각기 주조를 통해 제작한 다음 이들을 용접을 통해 조립하고, 상기 CDQ 편류 방지판은 CDQ 라인에 부착되어야 하기 때문에 용접성이 우수하여야 한다. 이에 C와 Si의 함량 범위를 정확히 조절하여야 한다. 따라서, Si를 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

Mn은 탈산, 탈황 및 연성을 증가시킨다. 하지만, Mn의 범위가 상기 범위(0.1 내지 5 중량%)를 벗어나는 경우, 용접성이 저하되고, 연성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, Mn을 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

Cr은 내산화성, 내침탄성을 향상시키고, 고온에서 강도를 증가시키게 된다. 더욱 바람직하게는 상기 Cr의 함량을 26 내지 30 중량%로 하는 것이 효과적이다. 이에, Cr의 범위가 상기 범위(26 내지 40 중량%)를 벗어나는 경우, 내산화성 및 내침탄성이 저하되고, 탄화물 생성으로 인해 연성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, Cr을 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

Ni는 내침탄성과, 고온 내 산화성 그리고, 내열성을 향상시킨다. 더욱 바람직하게는 상기 Ni의 함량을 37 내지 45 중량%로 하는 것이 효과적이다. 이에 Ni의 범위가 상기 범위(37 내지 55 중량%)를 벗어나는 경우, 내침탄성 및 내열성이 저하되고, 용접시 크랙을 발생시키는 문제가 있다. 따라서, Ni를 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

Nb는 입계에 MC형 탄화물을 형성하고, 열간 강도(CRS)를 증가시키게 된다. 더욱 바람직하게는 상기 Nb의 함량을 1 내지 8 중량%로 하는 것이 효과적이다. 이때, Nb의 범위가 상기 범위(1 내지 10 중량%)를 벗어나는 경우, 탄화물이 형성되지 않고, CRS를 감소시키며, 내산화성에 악영향을 미치게 된다. 따라서, Nb를 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

Mo는 기지내 고용강화와 입계 Cr과 M₇C₃형 탄화물을 형성한다. 이때, Mo의 범위가 상기 범위(0.1 내지 3 중량%)를 벗어나는 경우 CRS를 감소시키고, o생성을 촉진시킨다. 따라서, Mo를 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

W는 기지내 치환형 고용체로 입계에서 석출경화되어 CRS를 증가시킨다. 더욱 바람직하게는 상기 W의 함량을 4 내지 10 중량%로 하는 것이 효과적이다. 이때, W의 범위가 상기 범위(4 내지 15 중량%)를 벗어나는 경우 시효후 연성을 저하시킨다. 따라서, W를 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

물론 이에 한정되지 않고, 상기 CDQ용 편류 방지판은 상기 구성요소에 0.1 내지 5 중량%의 Al과, 0.1 내지 5 중량%의 Ti를 더 첨가하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 Al과 Ti 전체의 첨가 함량이 7 중량% 이하가 되도록 하는 것이 효과적이다. 여기서, Al의 첨가량이 증가하는 경우, Al₂O₃가 형성되어 비 금속 개면이 증가 하게 되는 문제가 발생한다. Ti의 함량이 변화되는 경우 크립(Creep) 강도가 저하되는 문제가 발생한다. 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 Al과 0.1 내지 3 중량%의 Ti를 더 첨가하는 것이 효과적이다.

이와 같이 본 실시예에서는 C의 함량을 상기 범위로하여 침탄물질의 밸런스를 균일하게 할 수 있다. 또한, Ni와 Cr의 함량을 다른 물질들에 비하여 증대시켜 내열성 및 내산화성을 향상시킬 수 있다. 그리고, Nb의 함량을 상기 범위로 하여 열간에서의 강도를 증가시킬 수 있다. 그리고, Mo의 함량을 상기 범위로 하여 황에 대한 부식을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 0.2 내지 1 중량%의 C를 함유하여 침탄물질의 밸런스를 균일하게 할 수 있고, Ni와 Cr의 함량을 다른 물질들에 비하여 증대시켜 내열성 및 내산화성을 향상시킬 수 있다.

또한, 1 내지 10 중량%의 Nb를 통해 열간에서의 강도를 증가시킬 수 있고, 0.1 내지 3 중량%의 Mo를 통해 황에 대한 부식을 방지할 수 있다.

Claims

0.2 내지 1 중량%의 C와, 0.1 내지 5 중량%의 Si와, 0.1 내지 5 중량%의 Mn과, 26 내지 40 중량%의 Cr과, 37 내지 55 중량%의 Ni와, 1 내지 10 중량%의 Nb와, 0.1 내지 3 중량%의 Mo와, 4 내지 15 중량%의 W와, 나머지는 Fe를 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐용 편류 방지판.
제 1 항에 있어서,

주조 공정을 통해 제작되고, 내부식성 및 내열성을 갖는 상부 기판과 내부식성, 내열성 및 내마모성을 갖는 하부 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐용 편류 방지판.
제 1 항에 있어서,

0.1 내지 5 중량%의 Al과, 0.1 내지 5 중량%의 Ti를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐용 편류 방지판.
제 3 항에 있어서,

상기 Al과 Ti 전체의 첨가 함량이 7 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 씨디 큐용 편류 방지판.
제 1 항에 있어서,

상기 C의 함량은 0.2 내지 0.7 중량%이고, 상기 Cr의 함량이 26 내지 30 중량%이고, 상기 Ni의 함량이 37 내지 45 중량%이며, Nb의 함량이 1 내지 8 중량%인 것을 특징으로 하는 씨디큐용 편류 방지판.