KR100896988B1 - High-Cr Ferritic/Martensitic Steels having improved neutron irradiation stability containing an enriched boron-11 for the in-core component materials in the Gen-? fission reactor and the fusion reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크롬이 8~12 중량% 함유된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 농축된 보론-11을 30~200 ppm 첨가하여 600 ℃ 이상의 고온 및 200 dpa이상의 고중성자 조사 환경에서 석출물 및 기지조직의 열적 안정성과 중성자 조사안정성을 동시에 향상시켜 고온/고중성자 원자로에서 크립, 팽윤 및 기계적 강도가 향상된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 관한 것으로, 제4세대 핵분열 원자로 및 핵융합 원자로의 주요 노심 부품인 핵연료피복관, 원자로 압력용기 및 블랭킷 등의 재료로 매우 유용하게 사용될 수 있다. The present invention adds 30-200 ppm of boron-11 concentrated in high chromium ferrite / martensitic steel containing 8-12 wt% chromium to precipitates and matrix structures at a high neutron irradiation environment of 600 ° C. or higher and 200 dpa. A high chromium ferrite / martensitic steel with improved creep, swelling and mechanical strength in high temperature / high neutron reactors with improved thermal stability and neutron irradiation stability at the same time. It can be very useful for materials such as reactor pressure vessels and blankets.
고크롬 페라이트/마르텐사이트 강, 보론-11, 제4세대 핵분열 원자로, 핵융합 원자로, 노심 부품 High Chromium Ferrite / Martensitic Steels, Boron-11, 4th Generation Nuclear Fission Reactor, Nuclear Fusion Reactor, Core Components
Description
본 발명은 열적안정성 및 중성자 조사 안정성을 동시에 향상시키는 농축 보론-11을 함유하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 관한 것이다.The present invention relates to high chromium ferrite / martensitic steels containing concentrated boron-11 which simultaneously improves thermal stability and neutron irradiation stability.
재료열화(materials degradation)는 안전성 저해의 시발이며, 재료개발은 새로운 원자력시스템 개발의 초석이듯이 원자력재료분야는 원자력산업에서 가장 기초, 기반이 되는 중요한 분야이다. 최근 원전에서 발생되어 커다란 안전성 문제가 되었던 열전달완충판 이탈사고 및 증기발생기 전열관 파단사고, 배관 파단사고, 그리고 원자로 관통관 부식 문제는 물론 수명연장에 있어서도 구성재료의 경년열화에 의한 건전성, 신뢰성 문제가 가장 핵심이다. 제4세대 및 핵융합 원자력시스템 개 발에 있어서도 고온재료, 내방사선재료 등의 개발이 필수임을 고려할 때 원자력재료분야의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않는다.Materials degradation is the beginning of safety degradation, and material development is the cornerstone of the development of new nuclear power systems. Heat transfer buffer plate breakout, steam generator heat pipe breakage, pipe breakage, and reactor penetration pipe corrosion problems, which have recently been a major safety issue in nuclear power plants, are not only related to the problems of soundness and reliability due to aging of components in life extension. It is the key. The importance of the field of nuclear materials cannot be overemphasized, considering that the development of high-temperature materials and radiation-resistant materials is essential for the development of fourth-generation and fusion nuclear systems.
현재 가동 중인 원자로는 1950-60년대에 개발된 것으로 (특히 사용재료는 40년 이상 전에 개발되고 선정된 것임) 전력공급의 중핵을 담당하여 왔으나, 최근 선진 각국에서는 열효율이 좋고 안전성이 뛰어난 그리고 신뢰성, 유지성, 경제성을 고려한 제4세대 원자로(G-IV, Generation IV Reactor)의 개발에 박차를 가하고 있으며, 우리나라를 포함하여 미국, 영국, 프랑스, 일본 등 10여국이 2030년 이후 실용화를 목표로 21세기 원자력시스템 개발을 위해 공동 노력 중이다. 제4세대 원자력시스템의 후보 노형은 가스냉각고속로(GFR, Gas Cooled Fast Reactor), 용융염원자로(MSR, Molten Salt Reactor), 납합금냉각고속로(LFR, Lead-Alloy Cooled Fast Reactor), 소듐냉각고속로(SFR, Sodium Cooled Fast Reactor), 초임계압경수로(SCWR, Supercritical Water Cooled Reactor), 초고온가스로(VHTR, Very High Temperature Reactor)가 있다. 이중에서 우리나라에서는 SFR, SCWR, VHTR에 관심을 갖고 공동 개발에 참여하고 있으며, 특히 VHTR은 수소생산원자로로서 주요 관심의 대상이 되고 있다. 상술된 제4세대 원자로는 공히 현용 경수로 등에서 보다 높은 온도, 높은 중성자 조사조건, 다양한 냉각재 등 더욱 가혹한 환경에서 운전되며, 이의 실현을 위해서는 높은 온도의 냉각재와 높은 방사선 조사 조건에서 견딜 수 있는 고온재료, 방사선저항성 재료, 헬륨가스, 액체금속, 초임계수 등 다양한 냉각재와의 양립성 확보가 가능한 우수한 특성을 갖는 새로운 재료의 개발이 필요하다.Currently operating reactors were developed in the 1950s and 60s (particularly the materials used were selected and developed more than 40 years ago) and have been the core of power supply, but recently developed countries have high thermal efficiency, safety and reliability, We are accelerating the development of the Generation IV Reactor (G-IV) in consideration of the sustainability and economic feasibility, and 10 countries including the United States, the United Kingdom, France, and Japan, including Korea, aim for practical use after 2030. A joint effort is underway to develop a nuclear system. Candidate furnaces for the 4th generation nuclear power system are Gas Cooled Fast Reactor (GFR), Molten Salt Reactor (MSR), Lead-Alloy Cooled Fast Reactor (LFR), and Sodium. Sodium Cooled Fast Reactor (SFR), Supercritical Water Cooled Reactor (SCWR), and Very High Temperature Reactor (VHTR). Among them, Korea is interested in SFR, SCWR, and VHTR and participates in joint development. Especially, VHTR is the main target of hydrogen production reactor. The fourth generation reactor described above operates in harsher environments such as higher temperatures, higher neutron irradiation conditions, and various coolants in current light water reactors, and the like, and for the realization thereof, high temperature materials that can withstand high temperature coolants and high irradiation conditions, There is a need to develop a new material having excellent properties that can ensure compatibility with various coolants such as radiation resistant material, helium gas, liquid metal, and supercritical water.
최근, 제4세대 원자로 및 핵융합 원자로 주요부품의 후보재료로서 고온특성이 우수한 재료로 고크롬 함유의 페라이트-마르텐사이트계 강(Ferrite-Martensitic Steel, FMS)이 관심을 받고 있다.Recently, high chromium-containing ferrite-martensitic steel (FMS) has attracted attention as a material having excellent high temperature characteristics as a candidate material for major components of the fourth generation reactor and fusion reactor.
크롬 함량이 8~12 중량% 포함된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 오스텐나이트계 스테인레스 강(예, SS316, SS304)에 비해 우수한 열적 특성과 조사 팽윤 저항성 때문에 1970년대부터 고속 중성자(fast neutron)를 이용하는 고속증식로(fast breeder reactor)의 노심의 중요한 부품인 핵연료 피복관, 이를 감싸는 랩퍼(wrapper) 또는 덕트(duct)용 재료로 사용되어 왔다. 1960년대 화력발전소용 고온 내열 재료로 개발된 HT9 합금(주요 성분: 12% Cr-1% Mo-0.5% W-0.25% V)은 미국의 고속 증식 실험로(EBR-II)의 핵연료 피복관 및 덕트 재료로 선정되어 사용되었을 뿐만 아니라 유럽과 일본에서도 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 고속로의 피복관으로 선정하여 노내 조사시험을 수행하였다. 최근에는 고효율의 제4세대 핵분열 원자로를 설계에서 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강이 600 ℃ 이상의 고온 및 200 dpa 이상의 고방사선 영역에서 사용할 노심부품 재료로 고려되고 있다. High chromium ferritic / martensitic steels containing 8 to 12% by weight of chromium are fast neutrons since the 1970s because of their superior thermal properties and irradiation swelling resistance compared to austenitic stainless steels (eg SS316 and SS304). Nuclear fuel cladding, an important part of the core of fast breeder reactors, has been used as a material for wrappers or ducts surrounding it. The HT9 alloy (main component: 12% Cr-1% Mo-0.5% W-0.25% V), developed as a high-temperature heat-resistant material for thermal power plants in the 1960s, is the fuel cladding and duct of the US fast growth reactor (EBR-II). In addition to the materials selected and used in Europe and Japan, high-chromium ferritic / martensitic steels were selected as the cladding of the high-speed furnace, and the furnace investigation was performed. Recently, high-efficiency fourth-generation nuclear fission reactors have been considered in the design of high chromium ferrite / martensitic steels as core component materials for use at high temperatures above 600 ° C and high radiation ranges above 200 dpa.
핵융합 원자로 재료개발 프로그램이 본격적으로 시작한 1980년 대 중반에 저방사화(reduced-activation) 강에 대한 개념이 도입되어 저방사화 페라이트/마르텐사이트 강(RAFMS)에 대한 연구가 본격적으로 추진되었으며, 이때 출발점이 된 재료는 개량 9Cr-1Mo 강으로 알려진 ASTM Gr. 91합금(주요 성분: 9% Cr-1% Mo-0.20% V- 0.08% Nb)의 페라이트/마르텐사이트 강이다. 저방사화 페라이트/마르텐사이트 강은 중성자 조사에 의해 발생하는 장수명 고준위 방사능 물질의 생성을 줄이기 위한 합금원소의 제한이 뒤따랐다. 즉, 저방사화 페라이트/마르텐사이트 강에서는 몰리브덴, 니오븀, 니켈, 구리, 질소의 첨가를 엄격히 제한했고, 이들 원소 대신에 텅스텐과 탄탈늄의 첨가가 제안되었다. 또한 α-상 안정화 원소인 탄소나 망간의 첨가량의 증가 없이 충격특성에 나쁜 영향을 미치는 δ-페라이트 상의 생성을 억제하는 방안으로 크롬 함량을 7~9%로 줄이는 합금이 선호되었다. 이와 같은 일련의 연구를 통해 일본에서는 F82H 합금(주요 성분: 8% Cr-2.0% W-0.25% V-0.04% Ta)과 JLF-1 합금(주요 성분: 9% Cr-2.0% W-0.25% V-0.05% Ta-0.02% Ti)이 새롭게 개발되었고 유럽에서는 EUROFER-97 합금(주요 성분: 9% Cr-1.1% W-0.20% V-0.12% Ta-0.01% Ti), 미국에서는 ORNL 9Cr-2WVTa(주요 성분: 9% Cr-2.0% W-0.25% V-0.07% Ta)이 개발되었다.In the mid-1980s, when the nuclear fusion reactor material development program began in earnest, the concept of reduced-activation steel was introduced, and research on low-emitting ferrite / martensite steel (RAFMS) was carried out in earnest. The starting material was ASTM Gr., Also known as modified 9Cr-1Mo steel. 91 alloy (main component: 9% Cr-1% Mo-0.20% V-0.08% Nb) ferritic / martensitic steel. Low-irradiation ferritic / martensitic steels have been followed by limitations of alloying elements to reduce the production of long-lived, high-level radioactive materials produced by neutron irradiation. In other words, the addition of molybdenum, niobium, nickel, copper and nitrogen was strictly restricted in low-emission ferritic / martensitic steels, and the addition of tungsten and tantalum was proposed instead of these elements. In addition, an alloy which reduces the chromium content to 7-9% was preferred as a method of suppressing the formation of the δ-ferrite phase which adversely affects the impact characteristics without increasing the amount of carbon or manganese, which is an α-phase stabilizing element. In this series of studies, in Japan, the F82H alloy (major component: 8% Cr-2.0% W-0.25% V-0.04% Ta) and JLF-1 alloy (major component: 9% Cr-2.0% W-0.25% V-0.05% Ta-0.02% Ti) has been newly developed and EUROFER-97 alloy (main component: 9% Cr-1.1% W-0.20% V-0.12% Ta-0.01% Ti) in Europe and ORNL 9Cr- in the US 2WVTa (main component: 9% Cr-2.0% W-0.25% V-0.07% Ta) was developed.
앞에서 언급한 제4세대 핵분열 원자로 및 핵융합 원자로의 노심부품 재료로 사용되고 설계에 고려되는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 니오븀 등의 주요성분 원소들뿐만 아니라 탄소, 실리콘, 망간, 니켈 및 질소를 적정량 제어하고 인과 황을 조절하여 최적의 특성을 발휘하도록 합금이 구성되어 있다. The high chromium ferritic / martensitic steels used in the core components of the fourth-generation nuclear fission reactors and fusion reactors mentioned above and considered in the design are not only major elements such as chromium, molybdenum, tungsten, vanadium and niobium, but also carbon, silicon, The alloys are configured to control manganese, nickel and nitrogen in an appropriate amount and to control phosphorus and sulfur for optimal properties.
또한 일부 합금(예를 들면, ASTM Gr.91, F82H, EROFER-97)에서는 보론을 첨가하여 고온에서 열적 안정성을 향상시켜 기계적 강도를 증가시키고자 하였다. 고 크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 약 30 ppm이상 첨가되는 보론은 M23C6 석출물 내에 함께 존재하거나 기지금속 내 미량으로 고용되어 석출물의 성장을 억제하거나 이전-γ 상 결정립의 성장을 억제하는 역할을 하여 600 ℃ 이상의 고온에서 장시간 열화시 열적 안정성을 향상시키고 크립파단강도 및 크립파단시간을 증가시키거나 연장시켜 고온 크립 저향성을 향상시킨다. 그러나 보론의 첨가량이 200 ppm을 초과하면 가공성이 급격히 저하되는 결과가 초래하고 기계적 특성도 나빠진다고 알려지고 있다. 따라서 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에서 보론의 적정량 (30~200 ppm) 첨가는 600 ℃ 이상의 고온환경에서 열적 안정성을 증진시켜 크립저항성을 향상시킬 수 있다.In addition, some alloys (eg, ASTM Gr. 91, F82H, EROFER-97) attempted to increase mechanical strength by adding boron to improve thermal stability at high temperatures. More than about 30 ppm of boron added to the high chromium ferrite / martensitic steels coexists in M 23 C 6 precipitates or is dissolved in trace amounts in base metals to inhibit the growth of precipitates or the growth of pre-γ phase grains. The thermal stability is improved when deteriorated for a long time at a high temperature of more than 600 ℃, and the creep rupture strength and creep rupture time are increased or extended to improve the high temperature creep resistance. However, when the addition amount of boron exceeds 200 ppm, it is known that the workability is drastically reduced and the mechanical properties are also worsened. Therefore, the addition of an appropriate amount of boron (30 ~ 200 ppm) in high chromium ferrite / martensitic steel can improve the thermal resistance in the high temperature environment of more than 600 ℃ to improve the creep resistance.
그러나 보론은 열중성자(E=0.025 eV)에 대한 흡수단면적이 매우 크기 때문에 원자력분야에서 보론의 사용은 중성자를 흡수하여 중성자의 수를 제어하는 제어봉의 중성자 흡수체로 주로 사용되어 왔다. 특히, 고속중성자의 에너지 영역(200~400 keV)에서 사용될 제4대 핵분열 원자로 노심의 핵연료피복관과 같은 노심부품은 높은 중성자 조사환경에 노출된다. 이와 같은 매우 높은 중성자 조사량을 갖는 환경에서 보론을 함유한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 사용하면 보론의 (n,α) 반응에 의해 상당량의 헬륨이 발생되며, 이는 합체와 확산이 원활하기 때문에 팽윤으로 인한 재료의 부피팽창을 유발하게 되고 입계를 따라서 헬륨 기포가 헬륨 취화를 일으켜 해당 부품의 기계적 성질을 악화시켜 중성자 조사안정성을 크게 저하시키는 문제가 있다.However, since boron has a large absorption area for thermal neutrons (E = 0.025 eV), the use of boron in the nuclear field has been mainly used as a neutron absorber in control rods that absorb neutrons and control the number of neutrons. In particular, core components such as the fuel cladding of the fourth nuclear fission reactor core to be used in the energy region (200-400 keV) of the fast neutrons are exposed to a high neutron irradiation environment. The use of high chromium ferrite / martensitic steels containing boron in these very high neutron irradiation environments generates a significant amount of helium by the (n, α) reaction of boron, which swells due to the smooth coalescence and diffusion. Due to the volume expansion of the material caused by the helium bubbles along the grain boundaries cause helium embrittlement to deteriorate the mechanical properties of the parts, there is a problem that greatly reduces the neutron irradiation stability.
이에 본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위하여 보론을 함유한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 중성자 조사안정성을 향상시키기 위하여 연구하던 중, 중성자 흡수단면적이 적은 농축된 보론-11(질량수가 11인 보론을 의미하며, 이하 보론-11로 나타낸다)을 첨가함으로써 상기 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 중성자 조사 안정성과 열적안정성이 향상됨을 확인하고 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have been researched to improve the neutron irradiation stability of boron-containing high chromium ferrite / martensitic steel, and mean concentrated boron-11 having a low neutron absorption cross section (boron having a mass number of 11). The neutron irradiation stability and thermal stability of the high chromium ferrite / martensitic steel were improved by adding boron-11).
본 발명의 목적은 중성자 조사 안정성과 열적안정성이 동시에 향상된 농축된 보론-11이 함유된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a high chromium ferrite / martensitic steel containing concentrated boron-11 which simultaneously improves neutron irradiation stability and thermal stability.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 농축된 보론-11이 함유된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a high chromium ferrite / martensite steel containing concentrated boron-11.
본 발명에 따른 농축된 보론-11이 함유된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 종래의 자연상태 보론이 함유된 고크롬 페라이트/마르텐사이드 강에 비해 고온 및 고중성자 환경에서 열적 안정성과 중성자 조사 안정성이 향상되어 이러한 성질을 필요로 하는 제4세대 핵분열 원자로 및 핵융합 원자로 노심부품의 소재로서 유용하게 사용될 수 있다.The high chromium ferritic / martensitic steels containing the concentrated boron-11 according to the present invention have higher thermal stability and neutron irradiation stability in high temperature and high neutron environments than conventional high chromium ferritic / martensitic steels containing natural boron. It can be usefully used as a material for core parts of fourth-generation nuclear fission reactors and fusion reactors that require such properties to be improved.
본 발명에서 사용되는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 통상적으로 사용하거나 본 발명에서 개발된 합금을 사용할 수 있으며, 조성은 크롬, 탄소, 규소, 망간, 바나듐, 인, 황, 질소, 보론-11(질량수가 11인 보론을 의미하며, 이하 보론- 11로 사용한다), 잔부 철을 포함하며, 구체적으로는 크롬 8~12 중량%, 탄소 0.09~0.2 중량%, 규소 0.04~0.4 중량%, 망간 0.1~0.6 중량%, 바나듐 0.20~0.25 중량%, 인 0.002~0.02 중량%, 황 0.0015~0.01 중량%, 질소 0.005~0.1 중량%, 보론-11 30~200 ppm, 잔부 철을 포함한다.The high chromium ferrite / martensitic steels used in the present invention may be commonly used or alloys developed in the present invention, and the composition may be chromium, carbon, silicon, manganese, vanadium, phosphorus, sulfur, nitrogen, boron-11 ( Refers to boron having a mass number of 11, hereinafter referred to as boron-11), including balance iron, specifically, 8-12 wt% of chromium, 0.09-0.2 wt% of carbon, 0.04-0.4 wt% of silicon, and 0.1 manganese ˜0.6 wt%, vanadium 0.20 to 0.25 wt%, phosphorus 0.002 to 0.02 wt%, sulfur 0.0015 to 0.01 wt%, nitrogen 0.005 to 0.1 wt%, boron-11 30 to 200 ppm, balance iron.
또한 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 탄탈늄, 네오디뮴, 티타늄 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 니켈 0.3~0.5 중량%, 몰리브덴 0.4~1.0 중량%, 텅스텐 0.5~3.0 중량%, 니오븀 0.05~0.08 중량%, 탄탈늄 0.04~0.12 중량%, 네오디뮴 0.03~0.05 중량%, 티타늄 0.01~0.02 중량% 및 구리 0.5~1.5 중량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the high chromium ferrite / martensitic steel according to the present invention may further include one or more selected from the group consisting of nickel, molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, neodymium, titanium and copper. Specifically, nickel 0.3-0.5% by weight, molybdenum 0.4-1.0% by weight, tungsten 0.5-3.0% by weight, niobium 0.05-0.08% by weight, tantalum 0.04-0.12% by weight, neodymium 0.03-0.05% by weight, titanium 0.01-0.02 It may include one or more selected from the group consisting of 0.5% to 1.5% by weight and copper.
본 발명에 따른 농축된 보론-11을 포함하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 있어서, 상기 보론 중 중성자 조사 안정성에 영향을 미치는 보론은 질량수가 10인 보론-10에 의해서 발생하는 현상이다. 자연계에 존재하는 보론은 질량수가 10, 11인 보론-10(이하, 보론-10은 질량수가 10인 보론을 의미함)과 보론-11이 약 20%:80%로 존재한다. 그리고 (n,α) 반응에 적극 참여하는 보론은 보론-10이다. 실제로 보론-10과 보론-11의 중성자 흡수단면적을 비교하면 전체 에너지 영역에서 보론-10이 보론-11보다 105~1010 barn 이상 매우 큰 값을 나타낸다(도 1 참조). In the high chromium ferrite / martensitic steel containing the concentrated boron-11 according to the present invention, the boron affecting the neutron irradiation stability in the boron is a phenomenon caused by Boron-10 having a mass number of 10. Boron in the natural world contains boron-10 having a mass number of 10 and 11 (hereinafter, boron-10 means boron having a mass number of 10) and boron-11 having about 20%: 80%. And the boron that actively participates in the (n, α) reaction is boron-10. In fact, when comparing the neutron absorption cross section of boron and boron -10 -11 -10 The boron in the entire energy region than that of boron than -11 10 5 ~ 10 10 barn indicates a very large value (see Fig. 1).
한편, 보론-11은 고속로에서 사용하는 고속중성자 에너지 영역인 200~400 keV를 포함한 8 MeV 이하에서 (n,α) 반응에 대한 중성자 흡수단면적이 거의 0에 가까워 무시할 수 있다. 다시 말하면, 높은 중성자 흡수단면적을 갖는 보론-10의 첨가를 제한하기 위해 보론-11로 농축된 보론을 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 첨가하면 고속중성자의 높은 조사량에서도 중성자 조사안정성의 저하 없이 열적 안정성을 유지할 수 있다. On the other hand, boron-11 is negligible because the neutron absorption cross section for the (n, α) reaction is nearly zero at 8 MeV or less, including 200-400 keV, which is the high-speed neutron energy region used in the fast reactor. In other words, the addition of boron-11 enriched boron-11 to high-chromium ferrite / martensitic steels to limit the addition of boron-10 with high neutron absorption cross-section results in thermal stability without compromising neutron irradiation stability even at high doses of fast neutrons. Can be maintained.
이때, 상기 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강 내의 농축 보론-11의 함량은 30~200 ppm인 것이 바람직하다. 만일 보론-11 함량이 30 ppm 미만이면, M23C6 석출물의 성장을 억제하거나 이전-γ상 결정립의 성장을 억제하는 역할이 저하되어 600 ℃ 이상의 고온에서 장시간 열화시 열적 안정성 및 고온 크립 저항성이 저하되는 문제가 있고, 만일 보론-11 함량이 200 ppm을 초과하면 가공성이 급격히 저하되는 결과가 초래하고 기계적 특성도 저하된다.At this time, the content of the concentrated boron-11 in the high chromium ferrite / martensite steel is preferably 30 ~ 200 ppm. If the boron-11 content is less than 30 ppm, the role of inhibiting the growth of M 23 C 6 precipitates or inhibiting the growth of pre-γ-phase grains is reduced. There is a problem of deterioration, and if the boron-11 content exceeds 200 ppm, there is a result that the workability is sharply lowered and the mechanical properties are also lowered.
따라서, 본 발명에 따른 농축한 보론-11을 포함하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강은 종래에 사용되던 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강에 비해 600 ℃ 이상의 고온 및 200 dpa이상의 고중성자 조사 환경에서 석출물 및 기지조직의 열적 안정성과 중성자 조사안정성이 우수하기 때문에, 제4세대 핵분열 원자로(예컨대, 소듐냉각고속로, 초임계압수냉각원자로, 고온가스냉각로)와 핵융합 원자로의 주요 노심 부품인 핵연료피복관, 원자로 압력용기 및 블랭킷 등의 재료로 매우 유용하게 사용될 수 있다. Therefore, the high chromium ferrite / martensitic steel containing the concentrated boron-11 according to the present invention is precipitated at high temperature of 600 ° C. or higher and high neutron irradiation environment of 200 dpa or higher than conventional high chromium ferrite / martensite steel. Because of its excellent thermal stability and neutron irradiation stability, the fourth-generation nuclear fission reactors (eg, sodium cooling fast reactors, supercritical pressurized water cooling reactors, hot gas cooling reactors) and nuclear fuel cladding and reactors, which are the main core components of fusion reactors It can be very usefully used for materials such as pressure vessels and blankets.
본 발명의 8~12 중량%의 크롬을 함유한 고크롬 페라이트/마르텐사이트 상에 통상의 농축 방법에 의해 농축된 보론-11을 첨가한 후, 진공유도용해(VIM) 방법을 이용하여 잉곳을 제조한 후 1000~1200 ℃에서 열간 가공 처리를 수행하고 600~800 ℃에서 열처리하는 등의 통상의 철강 제조방법을 따라 제조할 수 있다.After addition of boron-11 concentrated by a conventional concentration method on high chromium ferrite / martensite containing 8-12% by weight of chromium of the present invention, an ingot was prepared using a vacuum induction dissolution (VIM) method. After the hot working at 1000 ~ 1200 ℃ and heat treatment at 600 ~ 800 ℃ it can be prepared according to the conventional steel production method.
구체적으로는Specifically
농축한 보론-11과 합금 조성 원소를 혼합한 후 용해하여 잉곳을 제조하는 단계(단계 1);Mixing and dissolving the concentrated boron-11 and the alloying element to produce an ingot (step 1);
상기 단계 1에서 제조된 잉곳을 열간 가공하는 단계(단계 2);Hot working the ingot prepared in step 1 (step 2);
상기 단계 2에서 열간 가공된 잉곳을 열처리하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하여 이루어지는 방법으로 제조할 수 있다.It can be prepared by a method comprising the step (step 3) of producing a high chromium ferrite / martensite steel by heat-treating the ingot hot worked in step 2.
또한, 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 필요한 형태의 구조부품(예를 들면, 제4세대 원자로의 핵연료피복관 또는 덕트)으로 제조하기 위하여 상기 단계 3의 열처리 후에 추가적 중간열처리 및 냉간가공을 수회 반복수행한 후 최종열처리하는 단계(단계 4)를 더 포함할 수 있다.In addition, further intermediate heat treatment and cold working after the heat treatment in step 3 to produce the high chromium ferrite / martensitic steel according to the present invention into structural parts of the required type (e.g., nuclear fuel sheaths or ducts of fourth-generation reactors). It may further include a step (step 4) of the final heat treatment after performing several times.
이하, 본 발명의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail step by step.
먼저, 단계 1은 농축한 보론-11과 합금 조성 원소를 혼합한 후 용해하여 잉곳을 제조하는 단계이다.First, step 1 is a step of preparing an ingot by mixing and dissolving the concentrated boron-11 and the alloying element.
상기 보론-11은 통상적인 방법에 의해 농축될 수 있다.The boron-11 can be concentrated by conventional methods.
상기 합금 조성 원소로는 크롬, 탄소, 규소, 망간, 바나듐, 인, 황, 질소, 보론-11, 잔부 철을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 크롬 8~12 중량%, 탄소 0.09~0.2 중량%, 규소 0.04~0.4 중량%, 망간 0.1~0.6 중량%, 바나듐 0.20~0.25 중량%, 인 0.002~0.02 중량%, 황 0.0015~0.01 중량%, 질소 0.005~0.1 중량%, 보론-11 30~200 ppm, 잔부 철을 포함한다.As the alloy composition element, chromium, carbon, silicon, manganese, vanadium, phosphorus, sulfur, nitrogen, boron-11, balance iron may be used. Specifically, chromium 8-12 wt%, carbon 0.09-0.2 wt%, 0.04 to 0.4 wt% of silicon, 0.1 to 0.6 wt% of manganese, 0.20 to 0.25 wt% of vanadium, 0.002 to 0.02 wt% of phosphorus, 0.0015 to 0.01 wt% of sulfur, 0.005 to 0.1 wt% of nitrogen, boron-11 30 to 200 ppm, Contains balance iron.
또한 상기 합금 조성 원소로서 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 탄탈늄, 네오디뮴, 티타늄 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 니켈 0.3~0.5 중량%, 몰리브덴 0.4~1.0 중량%, 텅스텐 0.5~3.0 중량%, 니오븀 0.05~0.08 중량%, 탄탈늄 0.04~0.12 중량%, 네오디뮴 0.03~0.05 중량%, 티타늄 0.01~0.02 중량% 및 구리 0.5~1.5 중량%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 사용할 수 있다Further, the alloy composition element may further include one or more selected from the group consisting of nickel, molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, neodymium, titanium, and copper. Specifically, nickel 0.3-0.5% by weight, molybdenum 0.4-1.0% by weight, tungsten 0.5-3.0% by weight, niobium 0.05-0.08% by weight, tantalum 0.04-0.12% by weight, neodymium 0.03-0.05% by weight, titanium 0.01-0.02 It can be used including one or more types selected from the group consisting of% by weight and 0.5 to 1.5% by weight of copper.
상기 잉곳은 진공유도용해(VIM) 방법을 사용할 수 있다.The ingot may use a vacuum induction (VIM) method.
구체적으로는 용해챔버를 고진공(1×10-5 내지 0.5 torr) 분위기에서 유도전류를 가해서 1차적으로 합금원소를 용해한 후 알루미늄 또는 규소와 같은 탈산제를 투입한다. 미량원소, 특히 질소 등은 용해가 거의 완료되는 시점에서 용탕에 장입한 후 성분분석용 시료를 채취한다. 용해가 완료되면 1500 ℃에서 직육면체 형틀에 용탕을 부어 출탕을 수행하며, 표면의 산화층은 기계적 가공을 수행하여 잉곳을 제조한다.Specifically, an induction current is applied to the melting chamber in a high vacuum (1 × 10 −5 to 0.5 torr) atmosphere to first dissolve the alloying element, and then a deoxidizer such as aluminum or silicon is added thereto. Trace elements, especially nitrogen, are charged to the molten metal at the point when dissolution is almost complete, and then a sample for component analysis is collected. After dissolution is completed, the molten metal is poured into a cuboid at 1500 ° C. to perform tapping, and an oxide layer on the surface is subjected to mechanical processing to prepare an ingot.
다음으로 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 잉곳을 열간 가공하는 단계이다.Next, step 2 is a step of hot working the ingot prepared in step 1.
상기 열간 가공(hot working)을 통하여 열간 가공에 적합한 열간 가공품을 제조한다. 이때 열간 가공은 1000~1200 ℃의 온도에서 0.5~2시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 만일 상기 범위를 벗어나는 경우, 즉 1000 ℃ 미만에서는 용체화 열처리(solution annealing)의 목적을 충분히 달성할 수 없으며, 1200 ℃을 초과하면 prior-γ상 결정립의 크기가 너무 증가하여 최종 제품의 기계적 특성을 저하시키는 문제를 야기시킬 수 있다.Through the hot working (hot working) to produce a hot workpiece suitable for hot processing. At this time, the hot working is preferably carried out for 0.5 to 2 hours at a temperature of 1000 ~ 1200 ℃. If it is out of the above range, that is, below 1000 ° C., the purpose of solution annealing cannot be sufficiently achieved, and if it exceeds 1200 ° C., the size of the prior-γ phase grain is increased so as to increase the mechanical properties of the final product. Can cause deterioration problems.
다음으로 단계 3은 상기 단계 2에서 열간 가공된 제품을 열처리하여 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하는 단계이다.Next, step 3 is a step of manufacturing a high chromium ferrite / martensitic steel by heat-treating the product hot worked in the step 2.
상기 열처리는 1차적으로 900~1200 ℃에서 0.5~2시간 동안 경화(austenization) 열처리를 수행한 다음, 2차적으로 600~800 ℃에서 1~3시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 900~1200 ℃의 γ상 온도영역에서 1차 열처리를 수행하는 이유는 열간 가공된 제품에 원치 않게 생성된 석출상을 재용해시키고 냉각온도를 조절하여 석출물의 크기와 양을 제어하기 위함이다. 또한 600~800 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 이유는 원하는 석출상을 생성시키고 결정립의 크기를 조절하기 위함이다.Preferably, the heat treatment is performed by performing annealing heat treatment at 900 to 1200 ° C. for 0.5 to 2 hours, and secondly at 600 to 800 ° C. for 1 to 3 hours. The reason for performing the first heat treatment in the γ-phase temperature range of 900-1200 ° C. is to re-dissolve undesired precipitates in the hot processed product and to control the size and amount of precipitates by adjusting the cooling temperature. . In addition, the reason for performing the second heat treatment at 600 ~ 800 ℃ is to produce the desired precipitated phase and to control the size of the crystal grains.
이와 같은 방법에 의하여 본 발명에 따른 농축한 보론-11을 포함하는 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조할 수 있다.By this method it is possible to produce a high chromium ferrite / martensitic steel comprising the concentrated boron-11 according to the present invention.
또한, 본 발명에 따른 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 강도를 다른 형태의 구조 부품으로 제조하기 위하여 필요시 상기 단계 3의 열처리 후에 추가적 중간열처리 및 냉간가공을 수회 반복수행한 후 최종열처리하는 단계(단계 4)를 더 포함할 수 있다.In addition, in order to manufacture the strength of the high chromium ferrite / martensitic steel according to the present invention in the form of a structural component of another type, after the heat treatment of step 3 after the additional intermediate heat treatment and cold processing several times repeated after the final heat treatment (step It may further include 4).
구체적으로는 상기 추가적 중간열처리를 600~800 ℃에서 1~3시간 동안 수행하고 연속해서 냉간가공을 수행하는 것을 2~4회에 걸쳐 수행한 후, 최종열처리를 600~800 ℃에서 1~3시간 동안 수행하여 강도가 향상된 최종제품의 고크롬 페라이트/마르텐사이드 강을 제조할 수 있다.Specifically, the additional intermediate heat treatment is performed for 1 to 3 hours at 600 to 800 ° C., and the cold working is continuously performed for 2 to 4 times, and the final heat treatment is performed at 600 to 800 ° C. for 1 to 3 hours. Can be performed to produce high chromium ferrite / martenside steels of improved strength.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐이므로, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only examples of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<< 실시예Example 1> 보론-11을 포함하는 1> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 1 Steel manufacturing 1
실시예에 사용하는 시험재로서, 크롬 12 중량%, 탄소 0.2 중량%, 규소 0.4 중량%, 망간 0.6 중량%, 바나듐 0.2 중량%, 인 0.02 중량%, 황 0.01 중량%, 질소 0.04 중량%, 니켈 0.5 중량%, 몰리브덴 1.0 중량%, 텅스텐 0.5 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철을 진공유도 용해로에서 30 ㎏ 잉곳으로 제조하였다. 상기 잉곳을 1100 ℃에서 열간 가공하여 최종 두께를 15㎜로 하였다.As the test materials used in the examples,
이후 하기와 같은 열처리를 수행하였다. Since the following heat treatment was performed.
구체적으로 상기 합금을 1050 ℃에서 1시간 동안 불림(Normalizing) 처리한 후 공냉시켰다.Specifically, the alloy was quenched (Normalizing) at 1050 ° C for 1 hour and then air cooled.
이후, 한 단계 또는 두 단계로 이루어진 뜨임 처리를 수행하였다. 구체적으로 상기 불림 처리된 합금을 750 ℃에서 2시간 동안 뜨임(Tempering) 처리를 수행하여 공냉시키거나, 700 ℃에서 2시간 동안 제1뜨임(1st Tempering) 처리한 후 공냉시키고, 다시 750 ℃에서 1시간 동안 제2뜨임(2nd Tempering) 처리하여 공냉시킴으로써 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.Thereafter, a tempering treatment consisting of one or two steps was performed. Specifically, the so-called alloy is air cooled by performing a tempering treatment at 750 ° C. for 2 hours, or first cooled at 700 ° C. for 2 hours, followed by air cooling, and then again at 1 ° C. at 750 ° C. High chromium ferrite / martensitic steels were prepared by air cooling with a 2nd Tempering treatment for hours.
상기 뜨임 제품은 추가적으로 600~800 ℃에서 1~3시간 동안 중간 열처리와 냉간 가공을 연속해서 2~4회 반복수행한 후, 최종열처리를 600~800 ℃에서 1~3시간 동안 수행하여 최종제품의 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The tempering product is additionally repeated 2-4 times of the intermediate heat treatment and cold processing for 1 to 3 hours at 600 ~ 800 ℃ continuously, the final heat treatment is performed for 1 to 3 hours at 600 ~ 800 ℃ of the final product High chromium ferrite / martensitic steels were made.
<< 실시예Example 2> 보론-11을 포함하는 2> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 2 Steel manufacturing 2
상기 합금 조성을 크롬 9 중량%, 탄소 0.10 중량%, 규소 0.4 중량%, 망간 0.4 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.02 중량%, 황 0.01 중량%, 질소 0.05 중량%, 니켈 0.4 중량%, 몰리브덴 1.0 중량%, 니오븀 0.08 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is chromium 9%, carbon 0.10%, silicon 0.4%, manganese 0.4%, vanadium 0.20%, phosphorus 0.02%, sulfur 0.01%, nitrogen 0.05%, nickel 0.4%, molybdenum 1.0 A high chromium ferritic / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1 except for the weight percent, 0.08 weight percent niobium, 30-200 ppm boron-11, and the balance iron.
<< 실시예Example 3> 보론-11을 포함하는 3> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 3 Steel manufacturing 3
상기 합금 조성을 크롬 9 중량%, 탄소 0.09 중량%, 규소 0.05 중량%, 망간 0.45 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.02 중량%, 황 0.01 중량%, 질소 0.07 중량%, 몰리브덴 0.5 중량%, 텅스텐 1.8 중량%, 니오븀 0.05 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is 9% by weight of chromium, 0.09% by carbon, 0.05% by weight of silicon, 0.45% by weight of manganese, 0.20% by weight of vanadium, 0.02% by weight of sulfur, 0.01% by weight of sulfur, 0.07% by weight of nitrogen, 0.5% by weight of molybdenum, tungsten 1.8 A high chromium ferritic / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1 except for the weight percent, 0.05 weight percent niobium, 30 to 200 ppm boron-11, and the balance iron.
<< 실시예Example 4> 보론-11을 포함하는 4> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 4 Steel manufacturing 4
상기 합금 조성을 크롬 9 중량%, 탄소 0.11 중량%, 규소 0.04 중량%, 망간 0.4 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.02 중량%, 황 0.01 중량%, 질소 0.06 중량%, 니켈 0.4 중량%, 몰리브덴 1.0 중량%, 텅스텐 1.0 중량%, 니오븀 0.08 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is chromium 9% by weight, carbon 0.11% by weight, silicon 0.04% by weight, manganese 0.4% by weight, vanadium 0.20% by weight, phosphorus 0.02% by weight, sulfur 0.01% by weight, nitrogen 0.06% by weight, nickel 0.4% by weight, molybdenum 1.0 A high chromium ferritic / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1 except for the weight percent, 1.0 weight percent tungsten, 0.08 weight percent niobium, 30-200 ppm boron-11, and the balance iron.
<< 실시예Example 5> 보론-11을 포함하는 5> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 5 Steel manufacturing 5
상기 합금 조성을 크롬 12 중량%, 탄소 0.11 중량%, 규소 0.1 중량%, 망간 0.6 중량%, 바나듐 0.25 중량%, 인 0.02 중량%, 황 0.01 중량%, 질소 0.06 중량%, 니켈 0.3 중량%, 몰리브덴 0.4 중량%, 텅스텐 2.0 중량%, 니오븀 0.05 중량%, 구리 1.0 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is 12% by weight chromium, 0.11% carbon, 0.1% silicon, 0.6% manganese, 0.25% vanadium, 0.02% phosphorus, 0.01% sulfur, 0.06% nitrogen, 0.3% nickel, molybdenum 0.4 A high chromium ferritic / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2.0 wt% tungsten, 0.05 wt% niobium, 1.0 wt% copper, 30-200 ppm boron-11, and the balance iron were used. .
<< 실시예Example 6> 보론-11을 포함하는 6> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 6 Steel manufacturing 6
상기 합금 조성을 크롬 11 중량%, 탄소 0.10 중량%, 규소 0.3 중량%, 망간 0.2 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.02 중량%, 황 0.01 중량%, 질소 0.04 중량%, 텅스텐 3.0 중량%, 니오븀 0.07 중량%, 탄탈늄 0.07 중량%, 네오디뮴 0.04 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is 11 wt% chromium, 0.10 wt% carbon, 0.3 wt% silicon, 0.2 wt% manganese, 0.20 wt% vanadium, 0.02 wt% phosphorus, 0.01 wt% sulfur, 0.04 wt% nitrogen, tungsten 3.0 wt%, niobium 0.07 A high chromium ferritic / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1 except that the wt%, 0.07 wt% tantalum, 0.04 wt% neodymium, 30-200 ppm boron-11, and the balance iron were used.
<< 실시예Example 7> 보론-11을 포함하는 7> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 7 Steel manufacturing 7
상기 합금 조성을 크롬 8 중량%, 탄소 0.10 중량%, 규소 0.2 중량%, 망간 0.5 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.005 중량%, 황 0.002 중량%, 질소 0.005 중량%, 텅스텐 2.0 중량%, 탄탈늄 0.04 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is chromium 8% by weight, carbon 0.10% by weight, silicon 0.2% by weight, manganese 0.5% by weight, vanadium 0.20% by weight, phosphorus 0.005% by weight, sulfur 0.002% by weight, nitrogen 0.005% by weight, tungsten 2.0% by weight, tantalum A high chromium ferrite / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.04 wt%, boron-11 30-200 ppm and the balance iron were used.
<< 실시예Example 8> 보론-11을 포함하는 8> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 8 Steel manufacturing 8
상기 합금 조성을 크롬 9 중량%, 탄소 0.11 중량%, 규소 0.05 중량%, 망간 0.4 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.005 중량%, 황 0.005 중량%, 질소 0.03 중량%, 텅스텐 1.1 중량%, 탄탈늄 0.12 중량%, 티타늄 0.01 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition was 9% chromium, 0.11% carbon, 0.05% silicon, 0.4% manganese, 0.20% vanadium, 0.005% phosphorus, 0.005% sulfur, 0.03% nitrogen, 1.1% tungsten, tantalum A high chromium ferritic / martensitic steel was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.12 wt%, 0.01 wt% titanium, 30-200 ppm boron-11, and balance iron were used.
<< 실시예Example 9> 보론-11을 포함하는 9> Containing Boron-11 고크롬High chrome 페라이트/ ferrite/ 마르텐사이트Martensite 강의 제조 9 Steel manufacturing 9
상기 합금 조성을 크롬 9 중량%, 탄소 0.10 중량%, 규소 0.08 중량%, 망간 0.5 중량%, 바나듐 0.20 중량%, 인 0.002 중량%, 황 0.0015 중량%, 질소 0.05 중량%, 텅스텐 2.0 중량%, 탄탈늄 0.07 중량%, 티타늄 0.02 중량%, 보론-11 30~200 ppm 및 잔부 철로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강을 제조하였다.The alloy composition is 9% by weight of chromium, 0.10% by weight of carbon, 0.08% by weight of silicon, 0.5% by weight of manganese, 0.20% by weight of vanadium, 0.002% by weight of sulfur, 0.0015% by weight of sulfur, 0.05% by weight of nitrogen, 2.0% by weight of tungsten, tantalum High chromium ferritic / martensitic steels were prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.07 wt%, 0.02 wt% titanium, 30-200 ppm boron-11, and balance iron were used.
하기 표 1에는 상기 실시예 1~9의 보론-11을 포함하는 중성자 조사안정성이 향상된 고크롬 페라이트/마르텐사이트 강의 조성을 정리하여 나타내었다.Table 1 below shows the composition of the high chromium ferrite / martensitic steel with improved neutron irradiation stability, including boron-11 of Examples 1 to 9.
도 1은 보론(보론-10, 보론-11)의 (n,α) 반응 중성자 흡수단면적을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the (n, α) reaction neutron absorption cross-sectional area of boron (boron-10, boron-11).
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
KR101277244B1 (en) | 2011-12-20 | 2013-07-05 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing high chrome ferrite stainless steel having low nickel and low manganese |
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CN107881368A (en) * | 2017-11-23 | 2018-04-06 | 宁波升鸿机械设备有限公司 | A kind of blower fan |
KR20210055121A (en) * | 2019-11-06 | 2021-05-17 | 한국생산기술연구원 | Neutron absorber and the manufacturing method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61291948A (en) * | 1985-06-20 | 1986-12-22 | Kawasaki Steel Corp | Production of metallic material for nuclear reactor |
KR19990086231A (en) * | 1998-05-26 | 1999-12-15 | 윤덕용 | High Chromium Ferrite Heat Resistant Alloy for High Temperature and Pressure |
JP2004211140A (en) | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Jfe Steel Kk | Hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method therefor |
US20050115647A1 (en) | 2002-07-15 | 2005-06-02 | Shigeru Kidani | Martensitic stainless steel seamless pipe and a manufacturing method thereof |
-
2007
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61291948A (en) * | 1985-06-20 | 1986-12-22 | Kawasaki Steel Corp | Production of metallic material for nuclear reactor |
KR19990086231A (en) * | 1998-05-26 | 1999-12-15 | 윤덕용 | High Chromium Ferrite Heat Resistant Alloy for High Temperature and Pressure |
US20050115647A1 (en) | 2002-07-15 | 2005-06-02 | Shigeru Kidani | Martensitic stainless steel seamless pipe and a manufacturing method thereof |
JP2004211140A (en) | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Jfe Steel Kk | Hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method therefor |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101277244B1 (en) | 2011-12-20 | 2013-07-05 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing high chrome ferrite stainless steel having low nickel and low manganese |
KR101516718B1 (en) | 2013-05-08 | 2015-05-04 | 한국원자력연구원 | Ferrite-martensite steel having high creep resistnace and method thereof |
CN107881368A (en) * | 2017-11-23 | 2018-04-06 | 宁波升鸿机械设备有限公司 | A kind of blower fan |
KR20210055121A (en) * | 2019-11-06 | 2021-05-17 | 한국생산기술연구원 | Neutron absorber and the manufacturing method thereof |
KR102264466B1 (en) * | 2019-11-06 | 2021-06-16 | 한국생산기술연구원 | Neutron absorber and the manufacturing method thereof |
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