KR100861728B1 - Method of manufacturing locking plate through thermal processing, and locking plate thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 발전설비에 내장되어 발전을 일으키는 터빈(turbine)을 나타낸 도면. 1 is a view showing a turbine (turbine) is generated in a general power generation facility to generate power.
도 2 및 도 3은 본 발명 일실시예의 열처리 제조 방법에 의해 제조된 락킹 플레이트를 나타낸 도면. 2 and 3 is a view showing a locking plate produced by the heat treatment production method of an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명 일실시예에 따른 락킹 플레이트 열처리 제조 방법의 순서도. Figure 4 is a flow chart of the locking plate heat treatment manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4 열처리 제조 방법의 열처리를 설명하기 위한 그래프.5 is a graph for explaining a heat treatment of the heat treatment manufacturing method of FIG.
도 6은 본 발명 일실시예에 따른 락킹 플레이트를 사용하여 결합하는 예를 나타낸 도면. 6 is a view showing an example of coupling using a locking plate according to an embodiment of the present invention.
>>> 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 <<<>>> Explanation of symbols for main part of drawing <<<
1 ; 터빈(turbine)One ; Turbine
10 ; 터빈축(turbine axis)10; Turbine axis
20 ; 터빈블레이드(turbine blade)20; Turbine blade
30, 30a, 30a', 30b, 30b' ; 락킹 플레이트(locking plate)30, 30a, 30a ', 30b, 30b'; Locking plate
30h ; 결합홀30h; Joining hole
301, 305 ; 하부삽입부 302, 306 ; 상부삽입부301, 305; Bottom
303 ; 중간삽입부303; Intermediate Insert
본 발명은 증기나 가스로 발전(power generation)을 일으키는 터빈(turbine)과 관련되는 것으로, 고온의 증기나 가스에도 내구성이 좋아 고장을 줄이고 수명을 연장시켜 오래도록 사용할 수 있는, 락킹 플레이트(locking plate)의 열처리 제조 방법 및 이에 의한 락킹 플레이트를 제시한 것이다.The present invention relates to a turbine that generates power generation with steam or gas, which is durable against high temperature steam or gas, and can be used for a long time by reducing failure and extending life. The present invention provides a method for producing a heat treatment and a locking plate thereby.
산업용이나 항공기용 엔진 등에서 사용하는 터빈 블레이드(turbine blade)는 연소가스나 증기로부터 회전력을 얻거나 공기를 압축한 후 고압의 공기를 얻기 위하여 사용되는 핵심설비로, 이러한 터빈 블레이드는 발전용 엔진 등에 결합된다. Turbine blades used in industrial and aircraft engines are core equipment used to obtain rotational force from combustion gases or steam or to obtain high pressure air after compressing air. do.
도 1은 일반적인 발전설비에 내장되어 발전을 일으키는 터빈(turbine)을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a turbine (turbine) is generated in a general power generation facility to generate power.
도시한 바와 같이, 터빈(turbine, 1)은 많은 기계부품이 결합되어 형성된다. 이러한 터빈(1)은 가동시 수천 RPM의 회전을 일으킬 정도로 회전속도가 높다. 이 터빈(1)을 통하여 발전(power generation)을 일으키는 경우, 터빈(1)에는 고압 혹은 고온의 가스나 증기가 가해지게 된다. 따라서 이러한 악조건을 견디어 낼 수 있는 소재나 부품이 사용되어야 하며, 각 부품들 역시 견고하게 결합되어야 한다. As shown, the
또한 터빈(1)에 있어, 그 중심에 위치하는 터빈축(turbine axis, 10)의 둘레에는 수 십 내지 수 백개의 터빈블레이드(turbine blade, 20)가 결합된다. 발전설비의 경우 분사되는 연소가스나 증기 등으로부터 이러한 터빈블레이드(turbine blade, 20)들이 힘을 받아 회전력을 일으키게 되며, 비행기 등에서는 터빈축(turbine axis, 10)의 회전력을 받아 공기 등을 분사시켜 추진력을 발생시키게 된다. 즉 터빈블레이드(20)들이 실질적으로 힘을 받는 부분이 된다. In the
때문에 터빈블레이드(20)들은 그 자체적으로 강해야 하지만, 터빈축(10)에도 견고하게 결합되어야 한다. 이러한 견고한 결합을 위해, 터빈축(10)에 다수의 터빈블레이드(20)들이 결합될 시 그 결합상태를 보조하고, 가스나 증기 등의 악조건으로부터 보호하기 위해, 판체(plate) 형태의 락킹 플레이트(locking plate, 30)가 사용된다. Because of this, the
도 1에 도시된 터빈(1)에는 4개 회전 그룹의 터빈블레이드(20)들이 위치하고 있으며, 이러한 각각의 터빈블레이드(20) 전후에 락킹 플레이트(30)들이 결합된다.
따라서 터빈(1)에 있어 다른 여느 구성품 못지 않게, 락킹 플레이트(30)들은 고속으로 분사되는 연소가스나 증기 등 악조건에 견딜 수 있고 내구성이 강한 것이 요구되며, 이러한 락킹 플레이트(30)들이 약하면 터빈블레이드(20)들이 견고하게 결합될 수 없어 정상적인 상태에서의 힘과 회전을 발생할 수 없게 된다. Therefore, as with any other component in the
또한 이러한 발전 플랜트 산업에 있어, 보다 양질이 부품 및 소재에 대한 요구는 계속 제기되어 온 사안 중의 하나이다.In addition, in this power plant industry, the need for better quality parts and materials is one of the issues that has been raised.
따라서 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 특성이 우수한 락킹 플레이트를 생산하기 위한 열처리 방법과 이를 통해 제조한 락킹 플레이트를 제 공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to provide a heat treatment method for producing a locking plate with excellent properties and a locking plate manufactured through the same.
아울러 이를 통해 발전설비나 장치의 내구연한을 높이고 수명을 연장시켜 발전의 생산성을 높일 수 있는 발전설비부품을 제공하고자 한다. In addition, through this, it is intended to provide power generation equipment parts that can increase the durability of power generation equipment or devices and extend the lifespan to increase the productivity of power generation.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3은 본 발명 일실시예의 열처리 제조 방법에 의해 제조된 락킹 플레이트(30)를 나타낸 도면이다. 2 and 3 is a view showing a
상세한 공정에 대해서는 후술하겠지만, 다수의 열처리단계를 포함하는 본 발명 일실시예의 락킹 플레이트 열처리 제조 방법은, 락킹플레이트의 제조 방법에 있어서, 상기 락킹플레이트 재료를 진공상태에서, 가열하기 시작하여 850℃에서 1시간 동안 유지시키는 제1열처리단계와; 상기 제1열처리단계후 가열하여 1040℃에서 2시간 동안 유지시킨 후 냉각시키는 제2열처리단계와; 상기 제2열처리단계후 냉각시키며, 재가열하여 730℃에서 8시간 동안 유지시킨 후 식히는 제3열처리단계와; 상기 제3열처리단계후 가열하여 620℃에서 18시간 동안 유지시킨 후 냉각시키는 제4열처리단계를 포함하되; 상기 각 단계들의 온도 조건의 오차범위는 10% 내지 -10%이고, 시간의 오차범위는 30분 내지 -30분이며, 상기 각 단계의 처리 후 원하는 형상으로 가공하는 것을 특징으로 한다.Detailed description will be made later, but the locking plate heat treatment manufacturing method of an embodiment of the present invention comprising a plurality of heat treatment steps, in the manufacturing method of the locking plate, starting the heating of the locking plate material in a vacuum state at 850 ℃ A first heat treatment step of maintaining for 1 hour; A second heat treatment step of heating after the first heat treatment step and maintaining the same at 1040 ° C. for 2 hours and then cooling it; A third heat treatment step of cooling after the second heat treatment step and reheating and maintaining the same at 730 ° C. for 8 hours to cool down; A fourth heat treatment step of heating after the third heat treatment step and maintaining it at 620 ° C. for 18 hours and then cooling it; The error range of the temperature conditions of each step is 10% to -10%, the error range of time is 30 minutes to -30 minutes, characterized in that the processing to the desired shape after the processing of each step.
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위와 같은 단계들을 통해 가공되는 본 발명 일실시예의 락킹 플레이트(30)를 자세히 살펴본다.Looking at the
전술한 바와 같이, 터빈(1)에는 수많은 터빈블레이드(20)가 결합된다. 이러한 많은 터빈블레이드(20)를 보호하기 위해 이 터빈블레이드(20)들의 전면 및 후면에서 고정되는 구성품이 락킹 플레이트(30)들이다.As described above, a number of
도 2에 도시한 바와 같이, 위에서 설명한 합금이나 합금판넬로 가공한 본 실시예의 대형 락킹플레이트(30a, 30a')는 사각 부채꼴 형태로 터빈의 삽입위치에 삽입될 수 있는 판체(plate) 모양을 하고 있다. As shown in Fig. 2, the
그리고 좌측에 도시한 바와 같이, 이러한 대형 락킹플레이트(30a)의 하부는 터빈축(10)에 삽입될 수 있도록 우측의 단면형태와도 같이 사각 형태로 돌출된 하부삽입부(301)가 형성되어 있다. 그리고 상부는 각각의 터빈블레이드(20)에 삽입하 여 터빈블레이드(20)를 보호하는 상부삽입부(302)가 형성되어 있다. And, as shown on the left side, the lower portion of the
이와는 달리 도 2 우측의 또 다른 대형 락킹플레이트(30a')는 하부삽입부(301), 상부삽입부(302) 이외에도, 중간삽입부(303)를 더 포함하여 형성되고 있다. 이러한 중간삽입부(303) 역시 터빈축(10)에 터빈블레이드(20)를 보다 견고한 상태에서 보호하기 위한 것으로, 이러한 삽입부는 필요한 위치에 맞게 형성하는 것이 가능하다.On the other hand, another
아울러 이러한 대형 락킹플레이트(30a, 30a') 이외에도 소형 락킹플레이트(30b, 30b')를 사용하여 터빈블레이드(20)가 결합되는 후면에 삽입시켜 터빈블레이드(20)를 보호하게 된다. In addition to the large locking plate (30a, 30a ') in addition to the small locking plate (30b, 30b') using the
후술하겠지만 대형 락킹플레이트(30a, 30a')가 보통 3개의 터빈블레이드(20)를 하나의 조를 이루는 형태로 삽입하여 보호하는 데 반해, 소형 락킹플레이트(30b, 30b')는 각 터빈블레이드(20) 후면에 삽입되어 개별적으로 보호하는 기능을 하게 된다. As will be described later, the
또한 도 3에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 소형 락킹플레이트(30b, 30b')도 2가지 형태가 있다. 첫 번째의 소형 락킹플레이트(30b)는 판체(plate) 모양을 하고 있다. 그리고 하부는 대형 락킹플레이트(30a, 30a')에서처럼 터빈축(10)에 결합될 수 있도록 사각 형태로 돌출된 하부삽입부(305)가 형성되어 있고, 상부는 각각의 터빈블레이드(20)를 끼운 상태로 후면에서 보호시키기 위한 상부삽입부(306)가 형성되어 있다. 3, the
또 다른 형태의 소형 락킹플레이트(30b')는 판체(plate) 모양을 하고 있되, 한쪽 모서리는 락킹(locking) 작동을 위해 락킹팁(locking tip, 307)이 형성되어 있다. The other type of
아울러 각 락킹플레이트(30a, 30a', 30b, 30b')는 삽입된 상태에서 흔들리거나 이탈됨이 없이 보다 견고하게 결합시키기 위한 결합홀(30h)들을 형성하는 것이 바람직하다. In addition, each of the
도 4는 본 발명 일실시예에 따른 락킹 플레이트 열처리 제조 방법의 순서도이다. 그리고 도 5는 도 4 열처리 제조 방법의 열처리를 설명하기 위한 그래프이다.Figure 4 is a flow chart of the locking plate heat treatment manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 5 is a graph for explaining the heat treatment of the heat treatment manufacturing method of FIG.
이하 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명 일실시예에 따른 락킹 플레이트(30)의 열처리 제조 방법을 살펴본다.Hereinafter, a method of manufacturing the heat treatment of the
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또한 후술할 각각의 열처리과정들에 있어 온도 조건의 오차 범위는 10% 내지 -10%이고 시간의 오차 범위는 30분 내지 -30분이 바람직하다.In addition, in the respective heat treatment processes to be described later, the error range of the temperature condition is 10% to -10% and the error range of the time is preferably 30 minutes to -30 minutes.
아울러 각각의 과정에서 열처리 후 식힐 때에 진공중에서 필요한 온도까지 냉각되도록 할 수도 있지만, 보다 신속한 냉각을 위해 냉각가스를 사용하는 것도 가능하고, 이러한 냉각가스로는 아르곤가스(Ar2)나 질소가스(N2) 등 일반적인 냉각가스를 사용할 수 있지만 본 실시예에서는 질소가스(N2)를 사용하는 경우를 중심으로 설명한다.In addition, the cooling process may be cooled to a required temperature in a vacuum when cooling after heat treatment in each process, but it is also possible to use a cooling gas for faster cooling, and such cooling gas may be argon gas (Ar 2 ) or nitrogen gas (N 2). General cooling gas, etc.) may be used, but the present embodiment will be described with reference to a case of using nitrogen gas (N 2 ).
뿐만아니라 본 락킹 플레이트(30)의 열처리 제조 방법에 있어, 위와 같은 구성비율을 갖는 락킹플레이트 합금재를 바로 열처리 한 후 절삭 및 연마 등을 통해 가공해도 되지만, 완성될 크기의 락킹 플레이트(30)보다 약간 큰 형태로 예비적인 절단을 한 후 이렇게 예비절단한 락킹플레이트 합금재를 열처리한 후 가공하는 것이 바람직하다(P402). In addition, in the method of manufacturing the heat treatment of the
먼저, 이러한 락킹플레이트 합금재를 도 5의 [A]에 도시한 바와 같이, 진공 중 약 850℃의 온도에서 1시간 동안 가열하는 제1열처리단계를 수행한다(P404).First, as shown in [A] of FIG. 5, the locking plate alloy material is subjected to a first heat treatment step of heating at a temperature of about 850 ° C. for 1 hour in a vacuum (P404).
이렇게 제1열처리단계가 완료된 다음에는, 추가적인 가열을 계속 하여 도 5의 [B]에 도시한 바와 같이 진공 중 약 1040℃의 온도에서 2시간 동안 가열 유지하는 제2열처리단계를 진행한다(P406).After the first heat treatment step is completed, additional heating is continued to proceed the second heat treatment step of maintaining heating at a temperature of about 1040 ° C. for 2 hours as shown in [B] of FIG. 5 (P406). .
이 후 상온 약 20℃의 온도까지 식히게 되며, 전술한 바와 같이 본 실시예에서는 신속한 공정을 위해 질소가스(N2)를 1~2시간 분사시켜 줌으로써 냉각시키게 된다(P408).After that, the temperature is cooled to a temperature of about 20 ° C., and as described above, the present invention is cooled by injecting nitrogen gas (N 2 ) for 1 to 2 hours for a rapid process (P408).
이 후 도 4 [C]와 같이 진공 중 약 730℃의 온도, 정확히는 732℃에서 8시간 동안 가열하는 제3열처리단계를 진행한다(P410).Thereafter, a third heat treatment step of heating for 8 hours at a temperature of about 730 ° C. in the vacuum, exactly 732 ° C. is performed as shown in FIG. 4C (P410).
그리고 다시 상온 약 20℃의 온도까지 식히게 되며, 여기서도 질소가스(N2)를 1~2시간 분사시켜 줌으로써 냉각시키게 된다(P412).Then, it is cooled to a temperature of about 20 ° C. again, and cooled by injecting nitrogen gas (N 2 ) for 1 to 2 hours (P412).
이 후, 도 4 [D]와 같이 진공 중 약 620℃의 온도, 정확히는 621℃에서 무려 18시간의 장시간 동안 가열하는 제4열처리단계를 수행하고(P414), 마지막으로 상온 약 20℃의 온도까지 식히게 되며, 여기서도 질소가스(N2)를 1~2시간 분사시켜 줌으로써 냉각시키게 된다(P416).Thereafter, as shown in FIG. 4D, a fourth heat treatment step of heating for about 18 hours at a temperature of about 620 ° C., exactly 621 ° C. in vacuum (P414) is performed, and finally to a temperature of about 20 ° C. at room temperature. It cools, and also cools by injecting nitrogen gas (N 2 ) for 1 to 2 hours (P416).
이러한 과정이 수행되고 나면 본 발명에서 의도하는 경도와 강도에 이르는 상태가 된다.After this process is carried out, the state reaches the hardness and strength intended in the present invention.
이 후 전술한 모양으로 그 외관을 절삭하고 연마함으로써 본 실시예에서 의도하는 락킹 플레이트의 열처리 제조 방법을 완료하게 되며(P418), 이러한 공정을 통해 본 발명에서 의도하는 락킹 플레이트(30a, 30a', 30b, 30b')를 완성하게 된다. Thereafter, by cutting and polishing the appearance in the above-described shape, the method for manufacturing the heat treatment of the locking plate intended in the present embodiment is completed (P418), and the
도 6은 본 발명 일실시예에 따른 락킹 플레이트를 사용하여 결합하는 예를 나타낸 도면이다. 6 is a view showing an example of coupling using a locking plate according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 완성한 본 실시예의 락킹플레이트(30a, 30a', 30b, 30b')는 터빈축(10)에 결합된 터빈블레이드(20)의 전면과 후면에 각각 삽입되어 고정된다. 아울러 이러한 결합과정에서 결합홀(30h)에는 나사 등을 이용하여 삽입상태를 보다 견고하게 고정시키게 된다. As shown in the drawing, the
이로써, 다수 단계의 열처리를 통해 그 내구성과 강도를 최상급으로 강화시킨 본 실시예의 락킹플레이트(30, 30a, 30a', 30b, 30b')는 터빈블레이드(20)의 결합상태를 보호하여 터빈(1)의 내구성과 수명을 연장시키도록 하는 핵심적 기능을 훌륭하게 수행하게 된다. As a result, the locking
아울러 전술한 바와 같이 열처리 조건은 일정한 오차 범위를 가지고 있어, 보다 다양하게 처리하고 또한 본 발명의 범위 내에서 변화시켜 실시하는 것이 가능하며, 이러한 변화된 응용실시는 본 발명의 기술범위에 포함된다고 할 것이다.In addition, as described above, the heat treatment conditions have a certain error range, and thus, various treatments can be performed and changed within the scope of the present invention, and such changed application embodiments will be included in the technical scope of the present invention. .
상기한 바와 같이 본 발명은, 특성이 우수한 락킹 플레이트를 생산하기 위한 열처리 방안을 제시해 주며, 이를 통해 발전설비나 장치의 내구연한을 높이고 수명을 연장시킬 수 있는 락킹 플레이트를 제조할 수 있는 효과를 제공한다. As described above, the present invention proposes a heat treatment method for producing a locking plate having excellent characteristics, thereby providing an effect of manufacturing a locking plate that can increase the durability of the power plant or device and extend its life. do.
아울러 본 발명의 락킹 플레이트를 터빈에 채택함으로써 보다 강력한 발전을 일으킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by adopting the locking plate of the present invention to the turbine has the effect that can cause more powerful power generation.
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