KR20000029728A - 고-에너지용접가능한연질자성강및자기부상철도의일부인그의용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접 접합의 열영향 부에서 고 인성, 역류 전류를 감소시키기 위한 높은 비 전기저항, 시효저항 및 자연 시효저항을 가진 고-에너지 용접 가능한 연질 자성 강에 관한 것이다

Description

고-에너지 용접 가능한 연질 자성강 및 자기 부상 철도의 일부인 그의 용도{HEAVY DUTY SOFT MAGNETIC STEEL SUITABLE FOR WELDING AND ITS USE IN PARTS OF MAGNETIC LEVITATIONAL RAILWAYS}
구조용강의 용접시 조대한 입자 구조는 인성 특성을 손상하는 재료의 열 응력의 결과로써 용융 라인에 가까운 한정된 영역에서 발생된다. 상기 입자의 크기 및 조대한 입자 영역의 폭은 용접시 단위 길이 당 에너지에 의해 영향을 받는다. 단위 길이 당 에너지의 증가는 상기 입자의 크기를 증가시키고, 결과적으로, 노치 시편 충격 시험에서 흡수된 에너지는 저하한다. 한편으로 용접의 경제적인 측면은 단위 길이 당 에너지의 증가와 함께 증가하고 다른 한편으로는 열 영향부의 고 인성은 구성 요소의 안전에 대해 바람직하게 되므로써, 열 영향부에서 인성에 대해 어떠한 인가된 손실 없이 단위 길이 당 높은 에너지로 용접할 수 있는 강들에 대한 수요가 높다. " Thyssen Techn. Berichte"(Thyssen 기술 보고서), 1/85 권, 페이지 42 내지 49.
미세-입자 구조용 강의 제조시 오스테나이트립 성장을 방해할 수 있는 미세한 석출물의 영향은 오랫동안 사용되었고, 알루미늄 질화물 뿐만아니라 니오비움과 티타늄의 탄질화물 및 질화물, 탄화물등이 입계 이동을 방해 하므로써 오스테나이트립의 성장을 방해한다. 용접시 열 응력이 발생되는 경우, 대부분의 석출물들은 용해하고 및 비효율적이다. 단지 티타늄 질화물은 1400℃ 이상의 온도에서도 안정하게 남아 있는다. 상기 오스테나이트립 성장 방해에 대한 티타늄 질화물의 영향은 그들의 양, 크기 및 분포에 의존한다. 상기 티타늄 질화물의 분포는 주조 후 강의 냉각 조건 뿐만아니라 티타늄 및 질소의 함량에 영향을 받는다. 0.020μm 보다 적은 입경을 가진 미세한 티타늄 질화물 석출물은 0.03% 보다 적은 티타늄 함량 및 2 내지 3.4의 티타늄/질소 비율에서 발생한다. 상기 필수 조건에서, 용접시 상기 오스테나이트립 성장에 대해 가장 효율적인 방해가 이루어졌다.
본 발명은 용접 결합의 열영향 부에서 고-인성, 전류 역류를 감소하기 위한 높은 비 전기저항과, 운반, 안내 또는 구동력을 흡수한 자기 부상 철도의 일부, 특히 측부 안내 레일인 그의 용도 뿐만아니라 시효저항 및 자연 시효저항을 가진 고 에너지 용접 가능한 연질 자성강에 관한 것이다.
합금 함량이 부식저항 및 자기 특성에 적용된 강들은 열 영향부에서 인성의 손실 없이 단위 길이 당 높은 에너지로 용접될 수 없다. 따라서, 본 발명은 연질 자성 강 제공을 목적으로, 한편, 인성에 있어 어떠한 손실 없이 고-에너지 용접에 의해 단위 길이 당 높은 에너지로 진행되고, 다른 한편, 높은 비 전기 저항, 시효 및 자연 시효 저항에 관계된 요구 사항을 수행하였다.
상기 목적은 다음과 같은 화학 성분(질량 퍼센트로)을 가진 강으로 본 발명에 따라서 성취된다.
0.65 내지 ＜ 1.0% Cr
＞ 1.0 내지 2.0% Si
0.25 내지 0.55% Cu
0.003 내지 0.008% N
0.15 내지 ＜ 0.6% Mn
0.02 내지 0.07% Al
0.01 내지 0.02% Ti
0 내지 0.15% C
0 내지 0.045% P
잔부 Fe 및 불가피한 불순물.
상기 강은 바람직하게 다음과 같은 성분을 가진다.
0.75 내지 0.85% Cr
1.60 내지 1.80% Si
0.25 내지 0.35% Cu
0.003 내지 0.008% N
0.30 내지 0.40% Mn
0.040 내지 0.07% Al
0.01 내지 0.02% Ti
0.05 내지 0.08% C
0.005 내지 0.02% P
잔부의 Fe 및 불가피한 불순물.
본 발명에 따른 강은 상기 문제를 해결한다. 한편으로, 고-에너지 용접에 대한 분석적인 요구 사항 및, 다른 한편으로는, 예를 들면, 높은 비 전기저항, 시효 및 자연시효 저항에 관하여 자기 부상 철도의 베어링 및 안내 부재에 대한 재료에 놓인 요구 사항을 수행한다.
유사한 성분의 연질 자성 강이 DE 30 0-9 234 C2로부터 알려져 있지만, 고- 에너지 용접, 예를 들면, 단위 길이 당 높은 에너지로 용접하는 것은 적당하지 않다. 상기 강들의 용접 진행시 단위 길이 당 높은 에너지는 자기 부상 철도의 장기간 여행로 관점에서 빠른 용접 속도 때문에 상당히 상업적으로 관심이 있다.
본 발명에 따른 상기 강은 주조, 압연, 노어멀라이징에 의해 생산되거나 또는 노어멀라이징 압연 및 가속화된 냉각에 의해 생산되어진다. 적절한 높은 에너지 용접에 관한 요구 사항을 수행하기 위해서, 본 발명에 따른 강의 티타늄 함량은 바람직하게 0.01 내지 0.02% 및 바람직하게 2 내지 4의 티타늄/질소 비율로 질소 함량을 0.005 내지 0.008%로 설정한다. 높은 가열 도입으로 용접시 오스테나이트립 성장에 대한 가장 효율적인 방해는 상기 요구 사항에서 이루어졌다
티타늄을 가진 연질 자성강의 본 발명 합금 결과로써, 전술된 용접성의 개선은 동시에 높은 전기저항으로 균일하게 결합되었다. 상기 높은 전기저항은 전류 역류 손실을 최소화하므로써 상기 자기 부상 철도의 작동시 낮은 전력 소모를 확보하였다.
본 발명에 따른 상기 강은 상당히 더욱 효율적으로 진행될 수 있고 결과적으로 그의 뚜렷한 전기 특성은 작동 조건 아래 적은 전류 역류 손실을 발생하였다.
전술된 특성의 개요의 결과로써, 본 발명에 따른 상기 강은 베어링, 측면 안내 레일과 같은 안내 및 구동력을 흡수해야하는 자기 부상 철도의 일부로 가장 적당하다.
본 발명에 따른 강의 일례가 표 1에 주어졌다.
질량 퍼센트로 화학성분
강 C Si Mn P S N Al Cr Cu Ti
A 0.06 1.65 0.35 0.006 0.001 0.0065 0.059 0.74 0.25 0.015
B 0.06 1.69 0.39 0.007 0.002 0.0072 0.065 0.77 0.29 0.017
C 0.07 1.66 0.38 0.008 0.001 0.0069 0.063 0.76 0.28 0.016
DE 30 09 234 C2에 준하여 티타늄이 함유되어 있지 않은 종래 강으로 본 발명에 따른 강의 특성을 비교할 목적으로, 전술된 용강으로부터 30mm의 강판이 압연된 후 노어멀라이징 되었다. 상기 강 D는 0.07% C, 1.73% Si, 0.36% Mn, 0.013% P, 0.003% S, 0.006% N, 0.07% Al, 0.77% Cr, 잔부 Fe로 구성되었다.
표 2에 요약은 비교로 사용된 티타늄이 함유되지 않은 종래 강 D와 비교된 것으로써 발명 강 A, B 및 C를 나타내었고, 바람직한 자기 및 전기 특성을 가졌다.
전기 및 자기특성
테슬러 4000 A/m에서자기유속밀도 Ω*mm2/m인 RT에서 비 전기저항
종래 강 (D) 1.06 0.399
발명 강 (A) 1.64(B) 1.63(C) 1.65 0.3840.3830.384
인장 및 노치 시편 충격 벤딩 시험으로부터 기계적 특성이 티타늄이 함유되어 있지 않은 종래 강 D의 특성과 비교 방법에 의해 표 3에 나타내었다. 따라서, 본 발명에 따른 강 A, B 및 C는 종래 강 D로부터 그들의 기계적 특성에 관해서는 실질적으로 다르지 않다.
용접 결합의 열 영향부에서 인성을 조사하기 위해 상기 열 영향부의 구조가 용융 라인에 근접하여 나타나게 하므로써 시뮬레이션되었다. 상기 시뮬레이션은 1350℃의 최고 온도 및 냉각 시간 t8/s= 50초로 이루어졌다. 상기 노치 시편 충격 벤딩 시편에 대한 시뮬레이션 샘플의 결과를 도 1에 나타내었다. 본 발명에 따른 강의 분명한 우수성은 티타늄이 함유되어 있지 않은 종래 강 D와 비교에서 나타내어졌다.
기계적 특성의 비교
강 A B C D
Rel N/mm2 360 370 355 363
Rm N/mm2 537 539 534 529
A % 38 37 37 31
Z % 77 77 78 -
노치 시편충격 시험(ISO-V) [J]
-20 C - 13 - -
0 C 12 57 13 -
10 C 117
20 C 72 147 149 95
50 C 233 221 205
100 C 275 294 281
150 C 289 298 314
열처리: 10분 950℃/AC
시편 위치: 횡축; 1/4 강판 두께
결과적으로 티타늄 첨가 합금은 바람직한 기계적 및 자기적 특성 손상 없이 연질 자성 강의 용접성 개선을 이루는 것이 가능하다.

Claims (4)

  1. 질량 퍼센트로,
    0.65 내지 ＜ 1.0% Cr
    ＞ 1.0 내지 2.0% Si
    0.25 내지 0.55% Cu
    0.003 내지 0.008% N
    0.15 내지 ＜0.6% Mn
    0.02 내지 0.07% Al
    0.01 내지 0.02% Ti
    0 내지 0.15% C
    0 내지 0.045% P
    잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 구성하여. 용접 접합의 열영향 부에서 고 인성, 역류 전류를 감소시키기 위한 높은 비 전기저항, 시효저항 및 자연 시효저항을 가진 것을 특징으로 하는 고-에너지 용접 가능한 연질 자성강.
  2. 질량 퍼센트로,
    0.75 내지 0.85% Cr
    1.60 내지 1.80% Si
    0.25 내지 0.35% Cu
    0.003 내지 0.008% N
    0.30 내지 0.40% Mn
    0.040 내지 0.07% Al
    0.01 내지 0.02% Ti
    0.05 내지 0.08% C
    0.005 내지 0.02% P
    잔부의 Fe 및 불가피한 불순물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고-에너지 용접 가능한 연질 자성강.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 티타늄/질소의 비율이 2.0 내지 4.0인 것을 특징으로 하는 고-에너지 용접 가능한 연질 자성강.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 자기 부상 철도의 일부에 대한 재료로써 특히 측부 안내 레일에 대해 베어링, 안내 또는 구동력을 흡수해야 하는 것을 특징으로 하는 고-에너지 용접 가능한 연질 자성강 및 자기 부상 열차의 일부인 그의 용도
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