KR102623298B1 - Nickel alloy clad steel manufacturing method using thermo-mechanical control process and nickel alloy clad steel manufactured by the manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법 및 이 제조 방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재에 관한 것으로 탄소강 또는 저합금강인 모재강판과 니켈 합금강을 적층시켜 접합하여 클래드강용 슬래브를 형성하는 슬래브 접합단계, 슬래브 접합단계 후 접합된 클래드강용 슬래브를 압연하여 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하는 압연단계, 압연된 니켈 합금계 클래드 강재를 열처리하는 열처리단계를 포함하며, 상기 열처리단계는 압연 종료된 니켈 합금계 클래드 강재를 압연 종료 온도에서 기설정된 온도 범위까지 가속 냉각한 후 공냉하는 열처리 제어과정을 포함하여 고내식성을 가지고, 제조 비용이 저렴한 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하여 경제성과 상품성을 동시에 증대시키며, 클래드강재의 활용도를 더 높일 수 있다. The present invention relates to a method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) and a nickel-alloy-based clad steel manufactured by this manufacturing method, which is obtained by laminating and joining a base steel plate of carbon steel or low alloy steel and nickel alloy steel. A slab joining step to form a clad steel slab, a rolling step to manufacture a nickel alloy-based clad steel by rolling the joined clad steel slab after the slab joining step, and a heat treatment step to heat-treat the rolled nickel alloy-based clad steel, The heat treatment step includes a heat treatment control process of accelerated cooling of the rolled nickel alloy clad steel from the rolling end temperature to a preset temperature range and then air cooling to manufacture nickel alloy clad steel with high corrosion resistance and low manufacturing cost. It increases economics and marketability at the same time and can further increase the utilization of clad steel.
Description
본 발명은 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법 및 이 제조 방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재에 관한 것으로 더 상세하게는 저가이면서 고강도는 요구하지 않으나 고내식성을 가지는 니켈 합금계 클래드 강재에 관한 발명이다.The present invention relates to a method of manufacturing a nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) and a nickel-alloy-based clad steel manufactured by this manufacturing method. More specifically, it relates to a nickel alloy-based clad steel that is inexpensive and does not require high strength, but has high corrosion resistance. This invention relates to nickel alloy-based clad steel.
일반적으로 클래드 후강판은 이종(異種)의 금속을 후판 압연 설비, 재료, 공정, 용접과 같은 소재 이용 기술을 접목하여 제조하는 강재이며 일반적으로 고상확산 접합 원리를 이용한다.In general, clad steel plate is a steel product manufactured by combining different types of metals with material utilization technologies such as thick plate rolling equipment, materials, processes, and welding, and generally uses the principle of solid phase diffusion bonding.
탄소강, 합금강, 비철합금 개개의 특성인 전식, 공식 등 기능적 단점들을 극복하여 경제적이면서 안전성이 있도록 개발되어 사용된다.It is developed and used to be economical and safe by overcoming the functional shortcomings of carbon steel, alloy steel, and non-ferrous alloys such as corrosion and pitting.
클래드 후강판은 주로 스테인리스강재 또는 니켈 합금강재 클래드강을 탄소강이나 저합금강으로 구성되는 모재(base metal)와 맞붙여 제조되며, 우수한 방청, 내식성능(rust and corrosion resistance)을 보다 경제적으로 구현할 수 있으며, 가격이 클래드재 대신 전두께 안정적이고 또한 저렴한 강재로서 수요가 증가하고 있다.Clad thick steel plates are mainly manufactured by bonding stainless steel or nickel alloy steel clad steel with a base metal made of carbon steel or low alloy steel, and can provide excellent rust prevention and corrosion resistance more economically. , demand is increasing as a steel material that is stable and inexpensive across all thicknesses instead of clad materials.
기존의 내식재만 사용한 경우와 달리 동일두께 사용대비 경제성과 목적하는 목표 성능이 모두 우수한 조합의 우성형 접합소재이지만, 일반적인 후판재 대비 기술의 확보부터 까다로운 제조 기술과 공정간 면밀한 관리가 요구되는 요소기술 집약형 후판소재이다.Unlike the case where only existing corrosion-resistant materials are used, it is a superior bonding material with an excellent combination of both economics compared to the use of the same thickness and the desired performance, but it is an element that requires detailed manufacturing technology and close management between processes, from securing technology compared to general thick plate materials. It is a technology-intensive plate material.
니켈 합금계 클래드 후강판은 주로 고내식 및 고강도 특성을 가지는 인코넬(Inconel) 625이 주로 이용되고 있으나, 인코넬(Inconel) 625은 고가의 금속인 니켈(Ni)과 몰리브덴(Mo)의 함량이 높아 가격이 비싼 것이 단점이 있으므로, 인코넬(Inconel) 625 합금 설계를 기준으로 고강도가 요구되지는 않는 부품 소재에 적용 가능하도록 니켈 함량을 약 30% 수준으로 감소시키더라도 고내식 특성이 경제적인 니켈 합금계 클래드 강재가 요구된다.Inconel 625, which has high corrosion resistance and high strength characteristics, is mainly used as nickel alloy clad thick steel plate. However, Inconel 625 is expensive due to its high content of nickel (Ni) and molybdenum (Mo), which are expensive metals. Since this expensive thing has the disadvantage, it is an economical nickel alloy-based clad with high corrosion resistance properties even if the nickel content is reduced to about 30% so that it can be applied to parts materials that do not require high strength based on the Inconel 625 alloy design. Steel material is required.
본 발명의 목적은 고강도는 요구하지 않으나 고내식성을 가지고, 제조 비용이 저렴한 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하는 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법 및 이 제조 방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재를 제공하는 데 있다. The object of the present invention is to manufacture a nickel alloy clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) to produce a nickel alloy clad steel that does not require high strength but has high corrosion resistance and is inexpensive to manufacture, and a method for manufacturing nickel alloy clad steel using this manufacturing method. The purpose is to provide nickel alloy-based clad steel.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 탄소강 또는 저합금강인 모재강판과 니켈 합금강을 적층시켜 접합하여 클래드강용 슬래브를 형성하는 슬래브 접합단계, 슬래브 접합단계 후 접합된 클래드강용 슬래브를 압연하여 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하는 압연단계, 압연된 니켈 합금계 클래드 강재를 열처리하는 열처리단계를 포함하며, 상기 열처리단계는 압연 종료된 니켈 합금계 클래드 강재를 압연 종료 온도에서 기설정된 온도 범위까지 가속 냉각한 후 공냉하는 열처리 제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention includes a slab joining step of forming a slab for clad steel by laminating and joining a base steel plate that is carbon steel or low alloy steel and nickel alloy steel, and rolling the joined clad steel slab after the slab joining step to form a nickel alloy steel plate. It includes a rolling step of manufacturing an alloy-based clad steel, and a heat treatment step of heat-treating the rolled nickel alloy-based clad steel, wherein the heat treatment step involves accelerated cooling of the nickel alloy-based clad steel after rolling from the rolling end temperature to a preset temperature range. A method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) is provided, which includes a heat treatment control process of air cooling after cooling.
본 발명에서 상기 니켈 합금강은 전체 100중량%에서 Ni : 38.4~44.3중량%, C : 0.007~0.041중량%, Mn : 0.3~0.7중량%, Si : 0.10~0.43중량%, S : 0.0002~0.0150, Fe :27.4~33.9 중량%, Cu : 1.70~2.60중량%, Cr : 20.5~24.0중량%, Al : 0.008~0.27중량%, Ti : 0.70~1.20중량%, Mo : 2.62~3.26 중량%를 포함할 수 있다. In the present invention, the nickel alloy steel is Ni: 38.4 to 44.3% by weight, C: 0.007 to 0.041% by weight, Mn: 0.3 to 0.7% by weight, Si: 0.10 to 0.43% by weight, S: 0.0002 to 0.0150, out of a total of 100% by weight. Fe: 27.4~33.9% by weight, Cu: 1.70~2.60% by weight, Cr: 20.5~24.0% by weight, Al: 0.008~0.27% by weight, Ti: 0.70~1.20% by weight, Mo: 2.62~3.26% by weight You can.
본 발명에서 상기 압연단계는 니켈 합금계 클래드 강재의 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연을 종료할 수 있다. In the present invention, the rolling step may be completed in a temperature range of 820°C to 850°C for nickel alloy-based clad steel.
본 발명에서 열처리 제어(TMCP)과정(S310)은 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연종료된 니켈 합금계 클래드 강재를 15.0℃/sec 이상 25℃/sec 범위내의 냉각속도로 480℃ ~ 550℃ 구간 온도까지만 가속냉각 후 공냉할 수 있다. In the present invention, the heat treatment control (TMCP) process (S310) is a nickel alloy clad steel material that has been rolled in a temperature range of 820℃ to 850℃ at a cooling rate in the range of 15.0℃/sec or more and 25℃/sec to 480℃ to 550℃. Accelerated cooling can be done up to temperature and then air cooling.
본 발명에서 상기 슬래브 준비단계는 모재강 슬래브 상에 니켈 합금강 슬래브를 적층시키는 제1슬래브 적층과정, 상기 니켈 합금강 슬래브 상에 이형제를 도포하는 이형제 도포과정, 상기 이형제가 도포된 니켈 합금강 슬래브 상에 다른 니켈 합금강 슬래브를 적층시키는 제2슬래브 적층과정, 다른 니켈 합금강 슬래브 상에 다른 모재강 슬래브를 적층시키는 제3슬래브 적층과정 및 적층된 슬래브의 위치를 용접으로 고정하는 용접과정을 포함할 수 있다. In the present invention, the slab preparation step includes a first slab stacking process of laminating a nickel alloy steel slab on a base steel slab, a release agent application process of applying a release agent on the nickel alloy steel slab, and another process on the nickel alloy steel slab to which the release agent has been applied. It may include a second slab stacking process of stacking nickel alloy steel slabs, a third slab stacking process of stacking another base steel slab on another nickel alloy steel slab, and a welding process of fixing the positions of the stacked slabs by welding.
본 발명에서 상기 슬래브 준비단계는 모재강 슬래브에서 니켈 합금강 슬래브가 접합되는 접합면의 표면을 연마하여 세라믹 층을 제거하는 표면 연마과정을 더 포함할 수 있다.In the present invention, the slab preparation step may further include a surface polishing process of removing the ceramic layer by polishing the surface of the joint surface where the nickel alloy steel slab is joined to the base steel slab.
본 발명에서 상기 이형제는 전체 100wt%에서 BN 99wt% 이상, B2O3 0.05 ~ 0.15wt%, O2 0.3 ~ 0.8wt%을 포함하는 질화붕소 분말을 포함할 수 있다. In the present invention, the release agent may include boron nitride powder containing 99 wt% or more of BN, 0.05 to 0.15 wt% of B 2 O 3 , and 0.3 to 0.8 wt% of O 2 out of a total of 100 wt%.
본 발명에서 상기 질화붕소는 헥사고날 형상의 질화붕소일 수 있다. In the present invention, the boron nitride may be hexagonal boron nitride.
본 발명에서 상기 질화붕소 분말은 파티클 사이즈가 3~5㎛일 수 있다. In the present invention, the boron nitride powder may have a particle size of 3 to 5 μm.
본 발명에서 상기 질화붕소 분말은 탭 밀도(tat density)가 0.2 ~ 0.4(g/cm3), 부피 밀도(bulk density)가 14 ~ 16(m2/g)으로 결정형 백색 고형 분말일 수 있다. In the present invention, the boron nitride powder may be a crystalline white solid powder with a tap density of 0.2 to 0.4 (g/cm 3 ) and a bulk density of 14 to 16 (m 2 /g).
본 발명에서 상기 이형제는 용매 90wt% ~ 95wt%, 나노미터 크기의 SiO2을 포함하는 바인더 5wt% ~ 10wt%를 포함하여 전체 100wt%를 가지는 용액에 용액 100wt% 대비 상기 질화붕소 분말 1 ~ 10wt%를 포함하는 이형제 도포용액일 수 있다.In the present invention, the release agent is added to a solution having a total of 100 wt%, including 90 wt% to 95 wt% of solvent and 5 wt% to 10 wt% of a binder containing nanometer-sized SiO 2 , and 1 to 10 wt% of the boron nitride powder relative to 100 wt% of the solution. It may be a mold release agent coating solution containing.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본 발명에 따른 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법의 실시예로 제조된 것을 특징으로 하는 니켈 합금계 클래드 강재를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a nickel alloy-based clad steel, which is manufactured as an example of the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) according to the present invention. do.
본 발명은 고내식성을 가지고, 제조 비용이 저렴한 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하여 경제성과 상품성을 동시에 증대시키며, 클래드강재의 활용도를 더 높이는 효과가 있다. The present invention has the effect of manufacturing a nickel alloy-based clad steel material with high corrosion resistance and low manufacturing cost, simultaneously increasing economics and marketability, and further increasing the utilization of the clad steel material.
도 1은 본 발명에 따른 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 접합부와 비교예의 접합부에 대한 비파괴 검사 결과.
도 3은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 접합부와 비교예의 접합부에 대한 전시험 검사 결과.
도 4는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재와 비교예에 대한 충격인성 시험결과.
도 5는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재와 비교예에 대한 인장특성 시험결과.
도 6은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 접합부에 대한 EPMA 선분석 시험결과.
도 7은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 A262-E조건 부식 시험 결과.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 염화제2철 부식 시험 결과.Figure 1 is a flow chart showing an embodiment of a method for manufacturing nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) according to the present invention.
Figure 2 shows the results of non-destructive testing of the joint of the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention and the joint of the comparative example.
Figure 3 shows pre-test inspection results for the joint of the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention and the joint of the comparative example.
Figure 4 shows impact toughness test results for a nickel alloy-based clad steel manufactured by a nickel alloy-based clad steel manufacturing method using a heat treatment control process according to the present invention and a comparative example.
Figure 5 shows tensile properties test results for a nickel alloy-based clad steel manufactured by a nickel alloy-based clad steel manufacturing method using a heat treatment control process according to the present invention and a comparative example.
Figure 6 shows EPMA line analysis test results for the joint of nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention.
Figure 7 shows the A262-E condition corrosion test results of nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention.
Figures 8 and 9 show ferric chloride corrosion test results of nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "coupled" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but that other components may also exist in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be “directly connected” or “directly coupled” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. Hereinafter, the same reference numerals will be used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이고, 도 1을 참고하여 본 발명에 따른 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다. Figure 1 is a flow chart showing an embodiment of a method for manufacturing nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) according to the present invention. Referring to Figure 1, the accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) according to the present invention is shown in Figure 1. ) An example of a method for manufacturing nickel alloy-based clad steel using ) will be described in detail below.
도 1을 참고하면 본 발명에 따른 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법의 일 실시예는 탄소강 또는 저합금강인 모재강판과 니켈 합금강을 적층시켜 접합하여 클래드강용 슬래브를 제작하는 슬래브 준비단계(S100), 슬래브 준비단계(S100) 후 클래드강용 슬래브를 압연하여 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하는 압연단계(S200), 압연된 니켈 합금계 클래드 강재를 열처리하는 열처리단계(S300)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an embodiment of the method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using the accelerated cooling heat treatment control process (TMCP) according to the present invention is to form a slab for clad steel by laminating and joining a base steel plate of carbon steel or low alloy steel and nickel alloy steel. A slab preparation step (S100), a rolling step (S200) of manufacturing nickel alloy-based clad steel by rolling a slab for clad steel after the slab preparation step (S100), and a heat treatment step of heat treating the rolled nickel alloy-based clad steel (S300). ) includes.
그리고, 열처리단계(S300)는 압연 종료된 니켈 합금계 클래드 강재를 압연 종료 온도에서 기설정된 온도 범위까지 가속 냉각(예를 들어, 가속 수냉각) 후 공냉하는 열처리 제어(TMCP: thermo-mechanical control process)과정(S310)을 포함한다.In addition, the heat treatment step (S300) is a heat treatment control (TMCP: thermo-mechanical control process) in which the rolled nickel alloy-based clad steel is acceleratedly cooled (e.g., accelerated water cooling) from the rolling end temperature to a preset temperature range and then air cooled. ) process (S310).
모재강판은 일반적인 탄소강 또는 저합금강의 슬래브인 것을 일 예로 하고, 이는 공지의 탄소강 또는 저합금강을 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다. As an example, the base steel plate is a slab of general carbon steel or low-alloy steel, and since this can be implemented in various modifications using known carbon steel or low-alloy steel, a more detailed description will be omitted.
니켈 합금강은 전체 100중량%에서 Ni : 38.4~44.3중량%, C : 0.007~0.041중량%, Mn : 0.3~0.7중량%, Si : 0.10~0.43중량%, S : 0.0002~0.0150, Fe :27.4~33.9 중량%, Cu : 1.70~2.60중량%, Cr : 20.5~24.0중량%, Al : 0.008~0.27중량%, Ti : 0.70~1.20중량%, Mo : 2.62~3.26 중량%를 포함한다. Nickel alloy steel has 100% by weight of total Ni: 38.4~44.3% by weight, C: 0.007~0.041% by weight, Mn: 0.3~0.7% by weight, Si: 0.10~0.43% by weight, S: 0.0002~0.0150, Fe: 27.4~ Contains 33.9% by weight, Cu: 1.70~2.60% by weight, Cr: 20.5~24.0% by weight, Al: 0.008~0.27% by weight, Ti: 0.70~1.20% by weight, Mo: 2.62~3.26% by weight.
니켈(Ni)은 기저금속 역할을 하는 것이고, 철(Fe)은 니켈과 함께 기저금속 및 2차상 형성 억제 역할을 위한 원소로서, 바람직한 철의 함량은 27.4~33.9중량%이다. 이때, 철의 함량이 27.4 중량% 미만인 경우 총 기저금속 중량이 적다는 문제점이 있고, 철의 함량이 33.9 중량%를 초과하는 경우 2차상 형성 억제 역할에 따른 문제점이 있다.Nickel (Ni) serves as a base metal, and iron (Fe) is an element that acts as a base metal and suppresses secondary phase formation along with nickel. The preferable iron content is 27.4 to 33.9% by weight. At this time, if the iron content is less than 27.4% by weight, there is a problem that the total base metal weight is small, and if the iron content exceeds 33.9% by weight, there is a problem due to its role in suppressing secondary phase formation.
탄소(C)는 확산 접합체의 접합면을 따라 석출물을 형성하는 원소로서, 바람직한 탄소의 함량은 0.007~0.041중량%이다. 이때, 탄소의 함량이 0.007 중량% 미만인 경우 모재의 결정립계에 충분한 불연속적 크롬 탄화물을 형성하지 못해 고온강도 감소에 따른 문제점이 있고, 탄소의 함량이 0.15 중량%를 초과하는 경우 고온 산화 저항성을 증가시키기 위한 원소 및 고용강화효과를 위한 원소들과 결합하여 고온 열시효에 따른 2차상 형성을 가속화시킬 수 있는 문제점이 있다.Carbon (C) is an element that forms precipitates along the joint surface of the diffusion joint, and the preferred carbon content is 0.007 to 0.041% by weight. At this time, if the carbon content is less than 0.007% by weight, sufficient discontinuous chromium carbide cannot be formed at the grain boundaries of the base material, resulting in a decrease in high-temperature strength, and if the carbon content exceeds 0.15% by weight, high-temperature oxidation resistance is increased. There is a problem that secondary phase formation due to high temperature heat aging can be accelerated by combining with elements for solid solution strengthening effect.
망간(Mn)은 합금의 내산화성을 향상시키는 역할을 하고, 0.3~0.7중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 첨가량이 0.3중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 크립 특성 향상 효과가 불충분하고, 망간(Mn)의 첨가량이 0.7 중량%를 초과할 경우에는 가공성과 내산화성을 저하시키는 문제가 있다.Manganese (Mn) plays a role in improving the oxidation resistance of the alloy, and is preferably added in an amount of 0.3 to 0.7% by weight. If the amount of manganese (Mn) added is less than 0.3% by weight, the effect of improving creep characteristics is insufficient due to the small amount added, and if the amount of manganese (Mn) added exceeds 0.7% by weight, processability and oxidation resistance are reduced. There is.
실리콘(Si)은 망간(Mn)과 마찬가지로 합금의 내산화성을 향상시키는 역할을 한다.Silicon (Si), like manganese (Mn), plays a role in improving the oxidation resistance of the alloy.
실리콘(Si)은 0.10~0.43중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 첨가량이 0.10 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 내산화성 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있고, 실리콘(Si)의 첨가량이 0.43중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 내산화성은 향상되나, 크립 특성이 급격히 저하되는 문제가 있다.Silicon (Si) is preferably added in an amount of 0.10 to 0.43% by weight. If the amount of silicon (Si) added is less than 0.10% by weight, it may be difficult to properly demonstrate the effect of improving oxidation resistance due to the small amount added, and if the amount of silicon (Si) added exceeds 0.43% by weight, it may be added excessively. In this case, oxidation resistance is improved, but there is a problem in that creep characteristics are rapidly reduced.
구리(Cu)는 주로 오스테나이트상을 안정하게 하기 위해 첨가되고, 필요에 따라 Ni 일부를 치환해도 좋다. 단 과잉첨가는 인성 및 가공성을 손상시키며, 따라서 1.70~2.60중량%로 포함되는 것이 바람직하다. Copper (Cu) is mainly added to stabilize the austenite phase, and some Ni may be replaced if necessary. However, excessive addition impairs toughness and processability, so it is preferable to include 1.70 to 2.60% by weight.
크롬(Cr)은 초내열합금에서 내식성과 내산화성을 향상시켜 주는 역할을 하는 반면, 과도하게 첨가될 시 탄화물이나 TCP(Topologically Close Packed) 상을 생성시킬 수 있다.While chromium (Cr) plays a role in improving corrosion resistance and oxidation resistance in super heat-resistant alloys, when added excessively, it can generate carbides or TCP (Topologically Close Packed) phases.
따라서, 상기 크롬(Cr)은 20.5~24.0중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 20.5중량% 미만일 경우에는 내식성에 문제가 발생할 수 있고, 크롬(Cr)의 함량이 24.0중량%를 초과할 경우에는 크립 특성이 저하되며 고온에서 장시간 노출될 시 기계적 특성에 나쁜 영향을 주는 TCP 상이 생성될 수 있다.Therefore, it is preferable that the chromium (Cr) is added in an amount of 20.5 to 24.0% by weight. If the chromium (Cr) content is less than 20.5% by weight, problems with corrosion resistance may occur, and if the chromium (Cr) content exceeds 24.0% by weight, creep characteristics deteriorate and mechanical properties deteriorate when exposed to high temperatures for a long time. A TCP phase with adverse effects may be created.
알루미늄(Al)은 니켈기 초내열합금의 주 강화상인 γ'의 구성 원소이며, 내산화성 향상에 기여하며, 0.008~0.27중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 첨가량이 0.008 중량% 미만인 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있고, 알루미늄(Al)의 첨가량이 0.27중량%를 초과할 경우에는 과도한 γ' 상의 석출로 가공성이 저하되는 문제가 있다.Aluminum (Al) is a constituent element of γ', the main reinforcing phase of nickel-based superalloy, and contributes to improving oxidation resistance, and is preferably added at a content ratio of 0.008 to 0.27% by weight. If the amount of aluminum (Al) added is less than 0.008% by weight, it may be difficult to properly achieve the above effect, and if the amount of aluminum (Al) added exceeds 0.27% by weight, processability deteriorates due to excessive precipitation of the γ' phase. There is a problem.
티타늄(Ti)은 알루미늄(Al)과 함께 γ′상 형성원소로서 γ′상의 알루미늄을 치환하여 γ′상을 강화하고, 합금의 고온 내부식성을 향상시키는 원소이며, 0.70~1.20중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.Titanium (Ti) is a γ′ phase forming element along with aluminum (Al) and is an element that replaces aluminum in the γ′ phase to strengthen the γ′ phase and improves the high-temperature corrosion resistance of the alloy. It is contained in a content ratio of 0.70 to 1.20% by weight. It is desirable to add
티타늄(Ti)의 함량이 0.70중량% 미만이 되면, 알루미늄(Al)을 치환하여 강도가 향상되는 것을 기대하기 어렵고, 1.2중량%를 초과하게 되면, 제조 비용이 과도하게 상승하게 하며, 합금의 주조 시 Eta(Ni3Ti) 상을 형성하여 상안정성 및 기계적 특성을 저하시킨다. If the titanium (Ti) content is less than 0.70% by weight, it is difficult to expect strength improvement by substituting aluminum (Al), and if it exceeds 1.2% by weight, the manufacturing cost increases excessively, and casting of the alloy When forming an Eta (Ni3Ti) phase, phase stability and mechanical properties are reduced.
몰리브덴(Mo)은 고용강화 원소로 초내열합금의 고온인장 특성, 크립 특성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 탄소(C)와 결합하여 결정립계에 M6C형 탄화물을 형성하여 결정립 성장을 억제한다.Molybdenum (Mo) is a solid solution strengthening element that plays a role in improving the high-temperature tensile properties and creep properties of superheat-resistant alloys. In addition, molybdenum (Mo) combines with carbon (C) to form M6C-type carbide at grain boundaries, suppressing grain growth.
몰리브덴(Mo)은 2.62~3.26 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 2.62중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 고용강화 효과를 기대하기 어려우며, 크립 특성을 저하시키는 문제를 야기하고, 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 3.26중량%를 초과할 경우에는 열간가공성이 저하되며, TCP 상이 형성되기 쉽다.Molybdenum (Mo) is preferably added in an amount of 2.62 to 3.26% by weight. If the added amount of molybdenum (Mo) is less than 2.62% by weight, it is difficult to expect a solid solution strengthening effect because the added amount is insignificant, causing a problem of lowering creep characteristics, and if the added amount of molybdenum (Mo) exceeds 3.26% by weight, it is difficult to expect a solid solution strengthening effect. In this case, hot workability deteriorates and a TCP phase is easily formed.
황(S)는 불가피하게 포함되는 불순물이고, 본 발명에서 니켈 합금강은 이외에도 불가피한 불순물이 포함될 수 있다. Sulfur (S) is an inevitably included impurity, and in the present invention, nickel alloy steel may contain other unavoidable impurities.
본 발명에서 니켈 합금강은 공지의 인코넬(Inconel) 625보다 강도는 약하나 유사한 내식성을 가지고, 저가로 제조되는 장점이 있다. In the present invention, the nickel alloy steel has a weaker strength than the known Inconel 625, but has similar corrosion resistance and has the advantage of being manufactured at a low cost.
또한, 본 발명에서 니켈 합금강은 크롬, 몰리브덴, 구리 함량이 높기 때문에 산화 및 비산화에 대한 우수한 내식성 제공하고, 특히 황산에 대한 내식성이 높고, 틈새 부식 저항 및 응력 부식 균열(SCC) 저항, 염화물 환경도 우수한 장점이 있다.In addition, the nickel alloy steel in the present invention provides excellent corrosion resistance to oxidation and non-oxidation due to its high content of chromium, molybdenum, and copper, especially high corrosion resistance to sulfuric acid, crevice corrosion resistance and stress corrosion cracking (SCC) resistance, and chloride environment. It also has excellent advantages.
한편, 슬래브 준비단계(S100)는 모재강 슬래브 상에 니켈 합금강 슬래브를 적층시키는 제1슬래브 적층과정(S110), 니켈 합금강 슬래브 상에 이형제를 도포하는 이형제 도포과정(S120), 이형제가 도포된 니켈 합금강 슬래브 상에 다른 니켈 합금강 슬래브를 적층시키는 제2슬래브 적층과정(S130), 다른 니켈 합금강 슬래브 상에 다른 모재강 슬래브를 적층시키는 제3슬래브 적층과정(S140), 적층된 슬래브의 위치를 용접으로 고정하는 용접과정(S150)을 포함한다. Meanwhile, the slab preparation step (S100) includes a first slab stacking process (S110) of laminating a nickel alloy steel slab on a base steel slab, a release agent application process (S120) of applying a release agent on a nickel alloy steel slab, and a nickel alloy steel slab coated with a release agent. A second slab stacking process (S130) of laminating another nickel alloy steel slab on an alloy steel slab, a third slab stacking process (S140) of laminating another base steel slab on another nickel alloy steel slab, and welding the positions of the stacked slabs. Includes the fixing welding process (S150).
또한, 슬래브 준비단계(S100)는 모재강 슬래브에서 니켈 합금강 슬래브가 접합되는 접합면의 표면을 연마하여 세라믹 층을 제거하는 표면 연마과정을 더 포함할 수 있다. In addition, the slab preparation step (S100) may further include a surface polishing process of removing the ceramic layer by polishing the surface of the joint surface where the nickel alloy steel slab is joined to the base steel slab.
표면 연마과정은 모재강 슬래브의 접합면 쪽 표면을 최소 50 마이크로 이상으로 깍아내서 세라믹층을 제거하는 것으로 더 상세하게 60메시 눈금의 궤도형 샌드페이퍼 설비를 이용하여 표면직하에 보편적으로 세라믹 층을 연마하여 제거한다.The surface polishing process involves removing the ceramic layer by scraping the surface of the bonding surface of the base steel slab to at least 50 microns or more. In more detail, the ceramic layer is generally polished just below the surface using an orbital sandpaper equipment with a 60 mesh scale. Remove.
또한, 슬래브 준비단계(S100)는 제2슬래브 적층과정(S130)과 제3슬래브 적층과정(S140)의 사이에 적층된 2개의 니켈 합금강 슬래브의 둘레를 사이드 바로 감싸 슬래브 팩을 형성하는 슬래브 패키지과정을 더 포함하고, 용접과정(S150)은 사이드 바와 모재강 슬래브를 진공 용접시켜 모재강 슬래브 사이를 밀폐시키는 것을 일 예로 한다. In addition, the slab preparation step (S100) is a slab package process in which a slab pack is formed by wrapping side bars around the perimeter of two nickel alloy steel slabs laminated between the second slab stacking process (S130) and the third slab stacking process (S140). It further includes, and the welding process (S150) is an example of sealing the gap between the side bar and the base steel slab by vacuum welding the base steel slab.
사이드 바는 모재강 슬래브와 동일한 소재인 것 즉, 탄소강 또는 저합금강인 것을 일 예로 하고, 이외에도 용접 가능한 공지의 강재로 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다. As an example, the side bar is made of the same material as the base steel slab, that is, carbon steel or low alloy steel, but it is also noted that it can be modified in various ways with known steel materials that can be welded.
적층된 2개의 니켈 합금강 슬래브는 압연단계(S200) 및 열처리단계(S300) 후 즉, 클래드 강재의 제조가 완료된 상태에서 이형제로 분리된다. The two laminated nickel alloy steel slabs are separated with a release agent after the rolling step (S200) and the heat treatment step (S300), that is, when the manufacturing of the clad steel material is completed.
즉, 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법은 압연단계(S200) 및 열처리단계(S300) 후 즉, 클래드 강재의 제조가 완료된 상태에서 이형제를 통해 모재강과 니켈 합금강이 겹쳐진 2개의 클래드 강재가 분리되어 2개의 클래드 강재를 동시에 제조하는 것을 일 예로 한다. That is, the method for manufacturing nickel alloy-based clad steel using the heat treatment control process according to the present invention is to overlap the base steel and nickel alloy steel through a release agent after the rolling step (S200) and the heat treatment step (S300), that is, in a state in which the production of the clad steel is completed. As an example, two clad steel materials are separated and two clad steel materials are manufactured simultaneously.
그리고, 이형제 도포과정(S120)에서 이형제는 전체 100wt%에서 BN 99wt%~99.65wt%, B2O3 0.05 ~ 0.15wt%, O2 0.3 ~ 0.85wt%을 포함하는 질화붕소 분말을 포함한다.And, in the mold release agent application process (S120), the mold release agent contains boron nitride powder containing 99 wt% to 99.65 wt% of BN, 0.05 to 0.15 wt% of B 2 O 3 , and 0.3 to 0.85 wt% of O 2 in a total of 100 wt%.
BN은 질화붕소로 최소 99wt%가 포함되며, 원소번호 5번인 붕소와 원소번호 7번인 질소가 1:1로 결합한 화합물로 두 원소는 서로 공유결합을 하고 있어 화학적으로 매우 안정하며 전기적 절연재이며, 2973℃의 녹는점 즉, 높은 온도의 녹는점을 가지는 특징이 있다. BN is boron nitride and contains at least 99 wt%. It is a compound of boron, element number 5, and nitrogen, element number 7, combined in a 1:1 ratio. The two elements are covalently bonded to each other, so it is chemically very stable and is an electrical insulating material. 2973 It has a melting point of ℃, that is, it has the characteristic of having a high temperature melting point.
또한, BN은 대기 1,000℃, 진공 1,400℃의 고온 안정성, 낮은 열팽창성, 낮은 마찰계수(0.15 ~ 0.70)을 가져 고온의 열간 압연 후 적층된 2개의 금속 박판을 분리하는 이형제로 사용이 적합하다. In addition, BN has high temperature stability of 1,000℃ in air and 1,400℃ in vacuum, low thermal expansion, and low coefficient of friction (0.15 ~ 0.70), making it suitable for use as a release agent to separate two metal sheets laminated after high temperature hot rolling.
그리고, BN은 헥사고날 보론 나이트 라이드 즉, 헥사고날 형상의 질화붕소인 것으로 열간압연 공정상의 온도 및 압력에서 도전성과 내열성을 보유할 수 있다. In addition, BN is hexagonal boron nitride, that is, hexagonal boron nitride, and can maintain conductivity and heat resistance at the temperature and pressure of the hot rolling process.
B2O3과 O2는 극소량으로 포함될 수 밖에 없는 불순물이고, B2O3는 0.05 ~ 0.15wt%로 제한되고, O2는 0.3 ~ 0.8wt%로 제한되는 것이 바람직하다. B 2 O 3 and O 2 is an impurity that must be included in very small amounts, and B 2 O 3 is preferably limited to 0.05 to 0.15 wt%, and O 2 is preferably limited to 0.3 to 0.8 wt%.
질화붕소 분말은 파티클 사이즈가 3~5㎛인 것을 일 예로 하고, 탭 밀도(tat density)가 0.2 ~ 0.4(g/cm3), 부피 밀도(bulk density)가 14 ~ 16(m2/g)으로 결정형 백색 고형 분말인 것을 특징으로 한다. As an example, boron nitride powder has a particle size of 3 to 5㎛, a tap density of 0.2 to 0.4 (g/cm 3 ), and a bulk density of 14 to 16 (m 2 /g). It is characterized as a crystalline white solid powder.
또한, 이형제는 용매 90wt% ~ 95wt%, 바인더 5wt% ~ 10wt%를 포함하여 전체 100wt%를 가지는 용액에 용액 100wt% 대비 질화붕소 분말 1 ~ 10wt%를 포함하는 이형제 도포용액을 포함한다. In addition, the release agent includes a release agent application solution containing 1 to 10 wt% of boron nitride powder based on 100 wt% of the solution in a solution having a total of 100 wt%, including 90 wt% to 95 wt% of solvent and 5 wt% to 10 wt% of binder.
용매는 무기 희석제인 일 예로 하고, IPA(이소프로필알콜)와 PEGM(폴리에틸렌글리콜메틸에테르)를 혼합한 전체 100wt%에서 무기 희석제 45wt% ~ 55wt%와 에탄올 45wt% ~ 55wt%인 것을 일 예로 한다. As an example, the solvent is an inorganic diluent, and the inorganic diluent is 45 wt% to 55 wt% and ethanol is 45 wt% to 55 wt% in a total of 100 wt% mixed with IPA (isopropyl alcohol) and PEGM (polyethylene glycol methyl ether).
또한, 바인더는 무기 바인더인 것을 일 예로 하며 나노 사이즈 즉 나노미터 크기의 SiO2을 포함하고, 질화붕소 분말들의 도막 형성을 가능하게 한다.In addition, the binder is an inorganic binder, for example, and contains nano-sized SiO 2 , that is, nanometer-sized SiO 2 , and enables the formation of a coating film of boron nitride powders.
그리고, 바인더는 질화붕소 분말들이 적층되는 코어 플레이트 즉, 적층되어 팩압연되는 티타늄 코어 플레이트의 표면에 잘 접착될 수 있도록 도와주는 역할을 하고, 이형제가 니켈 합금강 슬래브의 표면에 도포될 때 질화붕소 분말들이 전체적으로 고르고 균일하게 도포되어 접착될 수 있도록 5wt% ~ 10wt%를 포함한다. In addition, the binder serves to help the boron nitride powder adhere well to the surface of the core plate on which the boron nitride powder is laminated, that is, the titanium core plate that is laminated and pack rolled, and when the release agent is applied to the surface of the nickel alloy steel slab, the boron nitride powder It contains 5wt% to 10wt% so that they can be evenly and uniformly applied and adhered throughout.
이형제 도포용액은 아세톤, 메틸 에테르 등을 의도적으로 포함하지 않아 실내 작업 시 인체에 무해한 작업환경을 조성할 수 있고, 폭발의 위험성이 없어 안전한 작업 환경을 확보할 수 있다. The release agent application solution does not intentionally contain acetone or methyl ether, so it can create a working environment that is harmless to the human body during indoor work, and there is no risk of explosion, ensuring a safe working environment.
또한, 이형제 도포용액은 도포 후 5분 이내에 손에 묻어나지 않을 정도로 건조가 용이하며 건조된 후 질화붕소 분말들이 날리지 않을 정도로 밀착성이 우수한 BN 건성피막을 형성할 수 있고, 30분 내외에서 완전히 경화되고 점착되는 특징을 가진다. In addition, the release agent coating solution dries easily enough that it does not stick to hands within 5 minutes after application, and after drying, it can form a BN dry film with excellent adhesion to the extent that boron nitride powder does not fly, and is completely cured in about 30 minutes. It has adhesive properties.
또한, 이형제 도포용액 즉, 본 발명의 이형제는 녹는점이 2973℃로 높은 질황붕소 분말을 포함하여 1020℃ ~ 1250℃ 범위의 팩압연 공정 상의 온도 및 압력에서도 도전성과 내열성을 유지할 수 있다. In addition, the release agent coating solution, that is, the release agent of the present invention, contains boron sulfur sulfide powder with a high melting point of 2973°C, and can maintain conductivity and heat resistance even at the temperature and pressure of the pack rolling process in the range of 1020°C to 1250°C.
이형제는 수 마이크로 입도를 가지고, 고온 성형성이 높고 점결력이 있어 슬래브 압연단계(S200)와 열처리단계(S300) 즉, 열처리 제어(TMCP)과정(S310) 후 적층된 니켈 합금강 슬래브를 상온에서 확실하고 용이하게 분리할 수 있다.The release agent has a particle size of several microns, has high high-temperature formability and has cohesive strength, so it can be used to reliably secure the laminated nickel alloy steel slabs at room temperature after the slab rolling step (S200) and the heat treatment step (S300), that is, the heat treatment control (TMCP) process (S310). and can be easily separated.
용접과정(S150)은 진공상태에서 고밀도 열원 용접으로 적층된 모재강 슬래브와 사이드바의 사이 또는 사이드 바의 사이를 용접하여 모재강 슬래브의 사이를 밀폐시키는 것을 일 예로 한다. As an example, the welding process (S150) involves sealing the space between the base steel slabs and the side bars by welding between the side bars or between the base steel slabs laminated by high-density heat source welding in a vacuum.
즉, 용접과정(S150)은 진공챔버 내에서 전자빔 용접 등의 고밀도 열원 용접하는 것을 일 예로 한다. That is, the welding process (S150) is an example of high-density heat source welding, such as electron beam welding, in a vacuum chamber.
고밀도 열원 용접은 전자빔 용접과 같이 코어재를 직접 고밀도 열원으로 가열하여 코어재를 직접 용융시켜 용접한다.High-density heat source welding, like electron beam welding, heats the core material directly with a high-density heat source to directly melt the core material and weld it.
용접과정(S150)은 적층된 2개의 니켈 합금강의 외측 둘레로 위치된 사이드 바를 각각 수평방향 또는 수직방향에서 고밀도 열원으로 용접한 후 수평 또는 수직 방향으로 용접된 부위를 0°초과 ~ 10°이하의 범위에서 경사지게 고밀도 열원으로 재용접하여 용접 부위를 완전하게 밀폐시킴으로써 진공 밀폐 상태 즉, 진공 패킹 상태의 신뢰성을 향상시킨다. The welding process (S150) involves welding the side bars located around the outer circumference of two laminated nickel alloy steels in the horizontal or vertical direction, respectively, with a high-density heat source, and then welding the welded parts in the horizontal or vertical direction between 0° and 10° or less. The reliability of the vacuum sealed state, that is, the vacuum packing state, is improved by completely sealing the welded area by re-welding it with a high-density heat source at an angle in the range.
용접단계는 전자빔 용접에서 가속전압(accelerating voltage) 110kV ~ 130kV, 초점전류(focusing current) 530 ~ 550mA, 용접전류(welding current) 90 ~ 110mA, 용접 속도 360mm/min ~ 440mm/min의 조건으로 수행한다.The welding step is performed under the conditions of an accelerating voltage of 110 kV to 130 kV, focusing current of 530 to 550 mA, welding current of 90 to 110 mA, and welding speed of 360 mm/min to 440 mm/min in electron beam welding. .
고밀도 열원 용접은 전자빔 용접 이외에도 코어재를 직접 가열하여 코어재를 직접 용융시켜 용접하는 공지의 용접 방법으로 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략한다. In addition to electron beam welding, high-density heat source welding is a known welding method that directly melts the core material by directly heating the core material and can be performed in various modifications, so a more detailed description will be omitted.
압연단계(S200)는 클래드강용 슬래브를 열간 압연하며, 클래드강용 슬래브를 1050℃∼ 1200℃로 가열된 클래드강용 슬래브를, 강판 표면 온도 950℃ 이상에서의 압하비를 2.0 이상, 900℃ 이하의 온도역에 있어서의 누적 압하율을 40％ 이상, 압연 종료 온도를 750℃ 이상으로 하는 조건으로 행해진다.In the rolling step (S200), a slab for clad steel is hot rolled, and the slab for clad steel is heated to 1050°C to 1200°C, and the reduction ratio at a steel plate surface temperature of 950°C or higher is 2.0 or higher and a temperature of 900°C or lower. It is carried out under the conditions that the cumulative reduction ratio in the station is 40% or more and the rolling completion temperature is 750°C or more.
그리고, 압연단계(S200)는 압연패스 스케쥴에서 초기 강압하 13~15% 2회 이상 및 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연종료한다. And, the rolling step (S200) is completed at least twice under initial pressure of 13 to 15% and in the temperature range of 820°C to 850°C in the rolling pass schedule.
압연단계(S200)는 클래드강용 슬래브를 열간 압연하는 공지의 열간 압연 공정을 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다. It should be noted that the rolling step (S200) can be performed in various modifications using a known hot rolling process for hot rolling a clad steel slab, and a more detailed description will be omitted.
또한, 압연단계(S200) 후 압연된 니켈 합금계 클래드 강재는 열처리단계(S300)인 열처리 제어(TMCP)과정(S310)을 거치게 되고, 압연단계(S200)는 니켈 합금계 클래드 강재의 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연을 종료한다. In addition, after the rolling step (S200), the rolled nickel alloy-based clad steel goes through a heat treatment control (TMCP) process (S310), which is a heat treatment step (S300), and the rolling step (S200) is performed at 820°C ~ Rolling is completed at a temperature range of 850°C.
열처리 제어(TMCP)과정(S310)은 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연종료된 니켈 합금계 클래드 강재의 두께에 따라 15.0℃/sec 이상 25℃/sec 범위내의 냉각속도로 제품 선단부 과냉 및 국부 냉각불균일에 의한 판변형을 고려하여 480℃ ~ 550℃ 구간 온도까지만 가속냉각 후 공냉한다. The heat treatment control (TMCP) process (S310) involves subcooling and local cooling of the tip of the product at a cooling rate within the range of 15.0℃/sec to 25℃/sec depending on the thickness of the nickel alloy clad steel that has been rolled in the temperature range of 820℃ to 850℃. Considering plate deformation due to unevenness, accelerated cooling is performed only to a temperature range of 480℃ to 550℃, followed by air cooling.
열처리 제어(TMCP)과정(S310)은 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연종료된 니켈 합금계 클래드 강재를 15.0℃/sec 이상 25℃/sec 범위내의 냉각속도로 480℃ ~ 550℃ 구간 온도까지만 가속냉각 후 공냉한다. The heat treatment control (TMCP) process (S310) accelerates the nickel alloy clad steel that has been rolled in the 820℃ to 850℃ temperature range only to the temperature in the 480℃ to 550℃ range at a cooling rate within the range of 15.0℃/sec or more to 25℃/sec. After cooling, air cool.
본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법의 일실시예는 열처리단계(S300) 후 적층된 2개의 니켈 합금계 클래드 강재를 분리하는 클래드 강재 분리단계(S400)를 더 포함할 수 있다. One embodiment of the method for manufacturing nickel alloy-based clad steel using the heat treatment control process according to the present invention may further include a clad steel separation step (S400) of separating two laminated nickel alloy-based clad steel materials after the heat treatment step (S300). You can.
클래드 강재 분리단계(S400)는 열처리 제어(TMCP)과정(S310)을 통해 냉각된 슬래브 팩의 평탄도를 교정하는 제1교정과정, 슬래브 팩의 사면을 절단하여 슬래브 팩 내의 2개의 니켈 합금계 클래드 강재를 노출시키는 사면 절단과정, 사면 절단과정 후 2개의 니켈 합금계 클래드 강재를 분리하는 클래드 강재 분리과정, 분리된 각 니켈 합금계 클래드 강재에서 사면 절단과정에서 절단된 절단면을 청소하는 절단면 청소과정, 절단면 청소과정 후 절단면을 연마하는 절단면 연마과정, 절단면 연마과정 후 각 니켈 합금계 클래드 강재에서 이형제를 제거하는 이형제 제거과정, 각 니켈 합금계 클래드 강재의 평탄도를 교정하는 제2교정과정을 포함한다. The clad steel separation step (S400) is the first correction process to correct the flatness of the cooled slab pack through the heat treatment control (TMCP) process (S310), cutting the slopes of the slab pack to separate the two nickel alloy-based clads in the slab pack. An oblique cutting process to expose the steel material, a clad steel separation process to separate two nickel alloy clad steel materials after the oblique cutting process, a cut surface cleaning process to clean the cut surface cut during the oblique cutting process from each separated nickel alloy clad steel material, It includes a cutting surface polishing process in which the cut surface is polished after the cut surface cleaning process, a release agent removal process in which the release agent is removed from each nickel alloy clad steel after the cut surface polishing process, and a second calibration process in which the flatness of each nickel alloy clad steel is corrected. .
제1교정과정은 HTL 3Pass 교정과정이고, 사면 절단과정은 400 ~ 800A급 플라즈마를 이용하여 슬래브 팩을 절단하고, 클래드 강재 분리 과정은 흡착식 포트를 활용하여 사이에 이형제가 도포된 후 적층된 2개의 니켈 합금계 클래드 강재를 분리하며, 제2교정과정은 각 니켈 합금계 클래드 강재의 평탄도를 5mm 이내로 평탄화한다.The first calibration process is the HTL 3Pass calibration process, the slope cutting process uses 400 to 800A class plasma to cut the slab pack, and the clad steel separation process utilizes an adsorption port to separate two stacked pieces after a release agent is applied between them. The nickel alloy clad steel materials are separated, and the second calibration process flattens the flatness of each nickel alloy clad steel material to within 5 mm.
도 2 내지 도 10은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 특성을 비교예와 비교한 시험 결과로 비교예1은 ASTM a516강과 스테인레스 316L강을 접합한 스테인레스 클레드강이고, 비교예2는 API X65강과 스테인레스 316강을 접합한 스테인레스 클레드강이며, 실시예1은 ASTM a516강과 본 발명에 따른 니켈 합금강을 접합한 니켈 합금계 클래드 강재로 압하비 3.0:1로 압연한 것이고, 실시예2는 ASTM a516강과 본 발명에 따른 니켈 합금강을 접합한 니켈 합금계 클래드 강재로 압하비 3.6:1로 압연한 것이다. 2 to 10 show test results comparing the characteristics of nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention with comparative examples. Comparative example 1 is ASTM a516 steel and stainless steel 316L. It is a stainless steel clad steel bonded to steel, Comparative Example 2 is a stainless steel clad steel bonded to API It was rolled at a reduction ratio of 3.0:1, and Example 2 was a nickel alloy-based clad steel obtained by joining ASTM a516 steel and the nickel alloy steel according to the present invention and rolled at a reduction ratio of 3.6:1.
실시예1과 실시예2에서 니켈 합금강은 전체 100중량%에서 Ni : 41.5중량%, C : 0.010중량%, Mn : 0.5중량%, Si : 0.10중량%, S : 0.0005, Fe :27.4 중량%, Cu : 1.70중량%, Cr : 23.2중량%, Al : 0.010중량%, Ti : 0.90중량%, Mo : 3.20 중량%, 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것을 일 예로 한다. In Examples 1 and 2, the nickel alloy steel was Ni: 41.5% by weight, C: 0.010% by weight, Mn: 0.5% by weight, Si: 0.10% by weight, S: 0.0005, Fe: 27.4% by weight, out of a total of 100% by weight. An example is Cu: 1.70% by weight, Cr: 23.2% by weight, Al: 0.010% by weight, Ti: 0.90% by weight, Mo: 3.20% by weight, and other unavoidable impurities.
비교예1 및 비교예2는 모재인 제1ASTM a516강의 상부에 제1스테인레스 316L강, 스테인레스 316L강의 상부에 이형제가 도포된 후 제2스테인레스 316L강이 적층되고, 제2스테인레스 316L강의 상부에 모재인 제2ASTM a516강이 적층된 상태에서 열간압연을 통해 상부 스테인레스 클래드강, 하부 스테인레스 클래드강을 제조한 것이다. In Comparative Examples 1 and 2, the first stainless steel 316L steel was applied to the top of the base material, 1st ASTM a516 steel, and a release agent was applied to the top of the stainless steel 316L, and then the second stainless steel 316L was laminated on the top of the second stainless steel 316L, which was the base material. The upper stainless clad steel and lower stainless clad steel were manufactured through hot rolling with 2nd ASTM a516 steel laminated.
또한, 실시예1 및 실시예2는 각각 클래드 강재의 제조 시 하부 모재 상에 모재인 제1ASTM a516강의 상부에 제1니켈 합금강, 제1니켈 합금강의 상부에 이형제가 도포된 후 제2니켈 합금강이 적층되고, 제2니켈 합금강의 상부에 모재인 제2ASTM a516강이 적층된 상태에서 열간압연을 통해 상부 스테인레스 클래드강, 하부 스테인레스 클래드강을 제조한 것이다. In addition, in Examples 1 and 2, respectively, when manufacturing a clad steel material, the first nickel alloy steel is applied to the upper part of the first ASTM a516 steel, which is the base material, on the lower base material, and the second nickel alloy steel is applied after the release agent is applied to the upper part of the first nickel alloy steel. The upper stainless clad steel and the lower stainless clad steel were manufactured through hot rolling while the second ASTM a516 steel, which is the base material, was laminated on top of the second nickel alloy steel.
실시예1 및 비교예1은 3.0:1의 압하비로 열간압연한 것으로, 2개의 모재가 각각 46.5mm의 두께를 가지는 모재, 모재 사이에 위치되는 2개의 스테인레스강 또은 2개의 니켈 합금강이 9.84mm를 가지는 것으로 압연전 112.7mm의 두께를 가지고, 압연 후 37.5mm의 두께를 가진다. Example 1 and Comparative Example 1 were hot rolled at a reduction ratio of 3.0:1, and the two base materials each had a thickness of 46.5 mm, and the two stainless steels or two nickel alloy steels located between the base materials had a thickness of 9.84 mm. It has a thickness of 112.7mm before rolling and a thickness of 37.5mm after rolling.
또한, 실시예2 및 비교예2는 3.6:1의 압하비로 열간압연한 것으로, 2개의 모재가 각각 57.6mm의 두께를 가지는 모재, 모재 사이에 위치되는 2개의 스테인레스강 또은 2개의 니켈 합금강이 9.84mm를 가지는 것으로 압연전 134.9mm의 두께를 가지고, 압연 후 37.4mm의 두께를 가진다. In addition, Example 2 and Comparative Example 2 were hot rolled at a reduction ratio of 3.6:1, and the two base materials each had a thickness of 57.6 mm, and the two stainless steels or two nickel alloy steels located between the base materials had a thickness of 9.84 mm. It has a thickness of 134.9mm before rolling and a thickness of 37.4mm after rolling.
또한, 실시예1, 실시예2 및 비교예1, 비교예2는 각각 830℃에서 압연종료 후 17.0℃/sec의 냉각속도로 520℃까지 가속 냉각한 후 공냉하는 열처리 제어(TMCP)과정(S310)을 거친 것이다. In addition, Examples 1, 2, and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to a heat treatment control (TMCP) process (S310) of accelerated cooling to 520°C at a cooling rate of 17.0°C/sec after completion of rolling at 830°C, respectively, and then air cooling. ) has been passed.
즉, 비교예1 및 비교예2, 실시예1 및 실시예2는 각각 이형제로 분리되는 상부 클래드강과 하부 클래드강으로 2개의 클래드강을 각각 제조하며, 상부 클래드강의 접합면이 쇼트면이고, 하부 클래드강의 접합면이 밀링면이 된다. That is, Comparative Examples 1 and 2, and Examples 1 and 2 each manufacture two clad steels with an upper clad steel and a lower clad steel separated by a release agent, and the joint surface of the upper clad steel is a short surface, and the lower clad steel is a short surface. The joint surface of the clad steel becomes the milling surface.
도 2는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 접합부와 비교예의 접합부에 대한 비파괴 검사 결과이다. Figure 2 shows the results of non-destructive testing of the joint of the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention and the joint of the comparative example.
Volumatic NDT 실적사항으로 정삭적인 접합부 확인 및 그에 따른 전단강도 파알을 목적으로 비교예1, 비교예2, 실시예1, 실시예2의 접합부에 대한 비파괴 검사를 진행하였고, 도 2를 참고하면 비교예1, 비교예2, 실시예1, 실시예2의 접합부를 3D-UT 검사한 결과 A578 C-1 기준을 만족하는 것을 확인하였다. As a result of Volumatic NDT performance, non-destructive testing was conducted on the joints of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, and Example 2 for the purpose of confirming finely machined joints and determining the resulting shear strength. Referring to Figure 2, Comparative Example As a result of 3D-UT inspection of the joints of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, and Example 2, it was confirmed that the A578 C-1 standard was satisfied.
도 3은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 접합부와 비교예의 접합부 대한 전단검사 결과로 본 발명의 실시예1 및 실시예2는 비교예1과 비교예2 대비 거의 동일한 전단강도를 가지는 것을 확인하고, 요구되는 전단강도를 충분히 만족하는 전단강도를 가지는 것을 확인할 수 있다. Figure 3 shows the shear test results for the joint of the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention and the joint of the comparative example, comparing Examples 1 and 2 of the present invention. It can be confirmed that it has almost the same shear strength compared to Example 1 and Comparative Example 2, and that it has a shear strength that sufficiently satisfies the required shear strength.
더 상세하게 비교예1 및 비교예 2의 접합부 전단 강도는 410 ~ 474MPa이고, 실시예1 및 실시예 2의 접합부 전단 강도는 424 ~ 464MPa이고, 실시예1 및 실시예2의 소재구분에서 쇼트면보다 밀링면이 접합부의 전단강도가 더 크고, 압하비 3.0보다 압하비 3.6인 경우가 전단강도가 더 큰 것을 확인할 수 있다. In more detail, the shear strength of the joint of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is 410 to 474 MPa, and the shear strength of the joint of Example 1 and Example 2 is 424 to 464 MPa, and in the material classification of Example 1 and Example 2, the shear strength of the joint is 410 to 474 MPa. It can be seen that the shear strength of the milled surface joint is greater, and that the shear strength is greater in the case of a reduction ratio of 3.6 than in the case of a reduction ratio of 3.0.
본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 사용 규격의 전단강도는 140MPa이고, 목표 전단강도는 250Mpa인데 실시예1 및 실시예2에서 접합부 전단 강도는 424 ~ 464MPa이므로 요구 조건을 충분히 만족하는 것을 확인하였다. The standard shear strength of the nickel alloy clad steel manufactured by the nickel alloy clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention is 140 MPa, and the target shear strength is 250 MPa, and the joint shear in Examples 1 and 2 Since the strength was 424 ~ 464 MPa, it was confirmed that the requirements were sufficiently satisfied.
도 4는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재와 비교예에 대한 충격인성 시험결과로 비교예1, 비교예2뿐만아니라 본 발명의 실시예1 및 실시예2도 전체조건 BM 인성을 충분히 만족하고 있음을 확인하였다. Figure 4 shows the impact toughness test results for the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention and the comparative example, as well as Comparative Example 1 and Comparative Example 2, as well as the implementation of the present invention. It was confirmed that Example 1 and Example 2 also sufficiently satisfied the overall condition BM toughness.
도 5는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재와 비교예에 대한 인장특성 시험결과이며, 비교예1과 실시예1의 쇼트면과 밀링면에 대한 항복강도(YP)와 인장강도(TS)에 대한 시험결과를 나타내고 있다. Figure 5 shows the tensile properties test results for the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention and the comparative example, and the short surface and milling of Comparative Example 1 and Example 1 It shows test results for yield strength (YP) and tensile strength (TS) for cotton.
도 5를 참고하면, 비교예1, 비교예2뿐만 아니라 본 발명의 실시예1 및 실시예2도 요구조건에 만족하는 충분한 항복강도(YP)와 인장강도(TS)를 가지는 것을 확인하였다. Referring to Figure 5, it was confirmed that not only Comparative Examples 1 and 2, but also Examples 1 and 2 of the present invention had sufficient yield strength (YP) and tensile strength (TS) to satisfy the requirements.
도 6은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 접합부에 대한 EPMA 선분석 시험결과로 더 상세하게 본 발명의 실시예1에서 접합부에 대한 EPMA 선분석 시험결과이고, 도 6을 참고하면 본 발명의 실시예1은 평균 400MPa의 높은 클래드 계면의 압연접합 전단강도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. Figure 6 shows the EPMA line analysis test results for the joint of the nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention, and shows the joint in Example 1 of the present invention in more detail. This is the EPMA line analysis test result, and referring to Figure 6, it can be seen that Example 1 of the present invention exhibits a high rolling joint shear strength of the clad interface with an average of 400 MPa.
도 7은 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 A262-E조건 부식 시험 결과이고, 실시예1 및 실시예2의 각각에 대한 A262-E조건 부식 시험 결과이다.Figure 7 shows the A262-E condition corrosion test results of nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention, and the A262-E condition for each of Examples 1 and 2. This is the E condition corrosion test result.
A262-E조건 부식 시험은 황산-황산구리 시험법으로 시편 즉, 실시예1 및 실시예2를 황산-황산구리 용액에 침지시키고 일정시간이 지난 후 시편을 굽히고, 굽혀진 곡면부를 ×20배율로 확대 촬영하여 입계부식의 유무를 확인하는 입계부식 시험법으로 공지된 부식 시험법으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다. A262-E condition corrosion test is a sulfuric acid-copper sulfate test method. The specimens, that is, Examples 1 and 2, are immersed in a sulfuric acid-copper sulfate solution, and after a certain period of time, the specimens are bent, and the bent curved part is photographed at ×20 magnification. Therefore, it is noted that this is a corrosion test method known as an intergranular corrosion test to check the presence or absence of intergranular corrosion, and further detailed description will be omitted.
도 7을 참고하면, 실시예1 및 실시예2는 A262-E조건 부식 시험에 대한 전 조건을 만족하는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 7, it can be seen that Examples 1 and 2 satisfy all conditions for the A262-E corrosion test.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법으로 제조된 니켈 합금계 클래드 강재의 염화제2철 부식 시험 결과이고, 염화제2철 부식 시험(Ferric Chloride pitting test)는 본 발명의 실시예1과 비교예1을 염화제2철 부식 시험(Ferric Chloride pitting test)한 결과를 나타낸 것이다. Figures 8 and 9 show the results of a ferric chloride corrosion test of nickel alloy-based clad steel manufactured by the nickel alloy-based clad steel manufacturing method using the heat treatment control process according to the present invention, and the ferric chloride corrosion test (Ferric Chloride pitting) test) shows the results of a ferric chloride pitting test for Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
염화제2철 부식 시험(Ferric Chloride pitting test)는 50℃온도를 가지는 6％FeCl3＋1/20N HCL 용액 내에 비교예1과 실시예1을 각각 24시간 동안 침지한 후 부식량을 측정한 것이다. The ferric chloride pitting test measures the amount of corrosion after immersing Comparative Example 1 and Example 1 in a 6% FeCl 3 + 1/20N HCL solution at a temperature of 50°C for 24 hours, respectively.
도 8 및 도 9를 참고하면 본 발명에 따른 실시예1 및 실시예2는 비교예1 및 비교예2 대비 부식량이 크게 적고, 더 높은 수준의 고내식성을 가지는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figures 8 and 9, it can be seen that Examples 1 and 2 according to the present invention have significantly less corrosion and a higher level of corrosion resistance than Comparative Examples 1 and 2.
본 발명은 고내식성을 가지고, 제조 비용이 저렴한 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하여 경제성과 상품성을 동시에 증대시키며, 클래드강재의 활용도를 더 높일 수 있다. The present invention manufactures a nickel alloy-based clad steel with high corrosion resistance and low manufacturing cost, thereby simultaneously increasing economics and marketability, and further increasing the utilization of the clad steel.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.
S100 : 슬래브 준비단계
S110 : 제1슬래브 적층과정
S120 : 이형제 도포과정
S130 : 제2슬래브 적층과정
S140 : 제3슬래브 적층과정
S150 : 용접과정
S200 : 압연단계
S300 : 열처리단계
S310 : 열처리 제어과정
S400 : 클래드 강재 분리단계S100: Slab preparation stage
S110: First slab stacking process
S120: Release agent application process
S130: Second slab stacking process
S140: Third slab stacking process
S150: Welding process
S200: Rolling stage
S300: Heat treatment step
S310: Heat treatment control process
S400: Clad steel separation step
Claims (11)
상기 슬래브 준비단계 후 접합된 클래드강용 슬래브를 압연하여 니켈 합금계 클래드 강재를 제조하는 압연단계; 및
압연된 니켈 합금계 클래드 강재를 열처리하는 열처리단계를 포함하고,
상기 슬래브 준비단계는,
모재강 슬래브 상에 니켈 합금강 슬래브를 적층시키는 제1슬래브 적층과정;
상기 니켈 합금강 슬래브 상에 이형제를 도포하는 이형제 도포과정;
상기 이형제가 도포된 니켈 합금강 슬래브 상에 다른 니켈 합금강 슬래브를 적층시키는 제2슬래브 적층과정;
다른 니켈 합금강 슬래브 상에 다른 모재강 슬래브를 적층시키는 제3슬래브 적층과정; 및
적층된 모재강 슬래브와 사이드바의 사이 또는 사이드 바의 사이를 진공상태에서 각각 수평방향 또는 수직방향에서 가속전압(accelerating voltage) 110kV ~ 130kV, 초점전류(focusing current) 530 ~ 550mA, 용접전류(welding current) 90 ~ 110mA, 용접 속도 360mm/min ~ 440mm/min의 조건으로 고밀도 열원의 전자빔 용접한 후에 수평 또는 수직 방향으로 용접된 부위를 0°초과 ~ 10°이하의 범위에서 경사지게 상기 고밀도 열원의 전자빔 용접으로 재용접하여 밀폐하는 용접과정을 포함하며,
상기 열처리단계는,
820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연종료된 니켈 합금계 클래드 강재를 15.0℃이상 25℃ 범위 내의 냉각속도로 480℃ ~ 550℃ 구간 온도까지만 가속냉각 후 공냉하는 열처리 제어(TMCP)과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.Base steel sheet of carbon steel or low alloy steel and total 100% by weight Ni: 38.4~44.3% by weight, C: 0.007~0.041% by weight, Mn: 0.3~0.7% by weight, Si: 0.10~0.43% by weight, S: 0.0002~0.0150 , Fe: 27.4~33.9% by weight, Cu: 1.70~2.60% by weight, Cr: 20.5~24.0% by weight, Al: 0.008~0.27% by weight, Ti: 0.70~1.20% by weight, Mo: 2.62~3.26% by weight. A slab preparation step of forming a slab for clad steel by laminating and joining nickel alloy steel;
A rolling step of manufacturing a nickel alloy-based clad steel material by rolling the clad steel slab joined after the slab preparation step; and
It includes a heat treatment step of heat treating the rolled nickel alloy-based clad steel,
The slab preparation step is,
A first slab stacking process of laminating a nickel alloy steel slab on a base steel slab;
A release agent application process of applying a release agent on the nickel alloy steel slab;
A second slab stacking process of laminating another nickel alloy steel slab on the nickel alloy steel slab coated with the release agent;
A third slab stacking process of laminating another base steel slab on another nickel alloy steel slab; and
Accelerating voltage 110 kV ~ 130 kV, focusing current 530 ~ 550 mA, welding current (welding current) in the horizontal or vertical direction, respectively, between the laminated base steel slab and the side bar or between the side bars in a vacuum state. current) After electron beam welding from a high-density heat source under the conditions of 90 to 110 mA and a welding speed of 360 mm/min to 440 mm/min, the electron beam from the high-density heat source is tilted at an angle ranging from more than 0° to less than 10° on the welded part in the horizontal or vertical direction. It includes a welding process of re-welding and sealing,
The heat treatment step is,
It involves a heat treatment control (TMCP) process in which nickel alloy clad steel that has been rolled in the temperature range of 820℃ to 850℃ is acceleratedly cooled to a temperature in the range of 480℃ to 550℃ at a cooling rate within the range of 15.0℃ to 25℃ and then air cooled. Characterized by a method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using accelerated cooling heat treatment control process (TMCP).
상기 압연단계는 니켈 합금계 클래드 강재의 820℃ ~ 850℃ 온도구간에서 압연을 종료하는 것을 특징으로 하는, 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.In claim 1,
The rolling step is a method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using accelerated cooling heat treatment control process (TMCP), characterized in that rolling is completed in the temperature range of 820 ℃ to 850 ℃ of nickel alloy-based clad steel.
상기 슬래브 준비단계는 모재강 슬래브에서 니켈 합금강 슬래브가 접합되는 접합면의 표면을 연마하여 세라믹 층을 제거하는 표면 연마과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 제어공정을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.In claim 1,
The slab preparation step further includes a surface polishing process of removing the ceramic layer by polishing the surface of the joint surface where the nickel alloy steel slab is joined to the base steel slab. A method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using a heat treatment control process. .
상기 이형제는,
전체 100wt%에서 BN 99wt% 이상, B2O3 0.05 ~ 0.15wt%, O2 0.3 ~ 0.8wt%을 포함하는 질화붕소 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.In claim 1,
The mold release agent,
Using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP), characterized in that it contains boron nitride powder containing BN 99 wt% or more, B 2 O 3 0.05 to 0.15 wt%, and O 2 0.3 to 0.8 wt% in a total of 100 wt%. Method for manufacturing nickel alloy-based clad steel.
상기 질화붕소는 헥사고날 형상의 질화붕소인 것을 특징으로 하는, 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.In claim 7,
A method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP), wherein the boron nitride is hexagonal-shaped boron nitride.
상기 질화붕소 분말은 파티클 사이즈가 3~5㎛인 것을 특징으로 하는, 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.In claim 7,
A method of manufacturing nickel alloy-based clad steel using an accelerated cooling heat treatment control process (TMCP), wherein the boron nitride powder has a particle size of 3 to 5 μm.
상기 질화붕소 분말은 탭 밀도(tat density)가 0.2 ~ 0.4(g/cm3), 부피 밀도(bulk density)가 14 ~ 16(m2/g)으로 결정형 백색 고형 분말인 것을 특징으로 하는, 가속 냉각 열처리 제어공정(TMCP)을 이용한 니켈 합금계 클래드 강재 제조방법.In claim 7,
The boron nitride powder is characterized in that it is a crystalline white solid powder with a tap density of 0.2 to 0.4 (g/cm 3 ) and a bulk density of 14 to 16 (m 2 /g). Method for manufacturing nickel alloy-based clad steel using controlled cooling heat treatment process (TMCP).
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2022
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