KR20040077105A - Special steel as hot-cool composite material and manufacturing process thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉열 복합소재로서의 특수강 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a special steel as a cold heat composite material and a method of manufacturing the same.
구체적으로 본 발명은 선재공정에서의 선재 유도 가이드, 열연압연공정에서의 이형철근 유도 가이드, 제강공정 또는 연속주조공정에서의 빌렛(billet) 절단 나이프 (knife), 열연압연공정에서의 환봉 절단 나이프, 고철장에서의 고철 절단 프레스 나이프, 쉐어링 (sharing) 절단 절곡 나이프, 철근 절단 나이프 또는 후판 (강판) 절단 나이프 등의 소재로 사용되는 특수강, 그 용도 및 제조방법에 관한 것이다.Specifically, the present invention relates to a wire guide guide in a wire rod process, a deformed reinforcement guide in a hot rolled process, a billet cutting knife in a steelmaking process or a continuous casting process, a round bar cutting knife in a hot rolled process, The present invention relates to a special steel used for materials such as scrap metal cutting press knife, sharing cutting bending knife, rebar cutting knife or thick plate (steel plate) cutting knife in scrap metal, its use and manufacturing method.
철강의 제조 ·가공은 일반적으로 고온 환경에서 장시간에 걸쳐 이루어진다. 이 경우 일반 철계 합금강은 그것이 비록 상온에서의 경도가 높다 하더라도 고온 환경에 노출되면 연화 및 표면 산화가 일어날 뿐만 아니라 풀림 처리되므로, 이러한 철계 합금강을 소재로 한 철강 가공기구는 고온에서 특히 장시간 사용할 수 없다. 따라서 상기 용도에 적용하기 위해 탄소강에 기타 원소(들)를 첨가한 특수강이 일반적으로 사용되고 있다.The manufacture and processing of steel is generally done over a long period of time in high temperature environments. In this case, the general iron alloy steel is softened and surface oxidized as well as annealed when exposed to a high temperature environment even though its hardness at room temperature is high. Therefore, steel processing tools made of such iron alloy steel cannot be used for a long time especially at high temperatures. . Therefore, special steels having other element (s) added to carbon steels are generally used for the above applications.
통상적으로 특수강이라 함은 탄소강에 하나 또는 둘 이상의 특수원소를 합금시켜 각각의 경우에 적합한 특수한 물성을 갖는 강을 의미한다. 이러한 합금용 특수원소에는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 망간(Mn), 텅스텐(W), 코발트(Co), 바나듐(V), 규소(Si) 등이 있으며, 이들 원소 중 일부 또는 전부를 선택적으로 적당량 합금하면 그 본래의 성질이 향상 개선되는 동시에 미첨가 탄소강과는 다른 특수한 성질이 나타나므로 첨가 원소 및 첨가 함량을 조절함으로써 특수한 용도에 적합한 특수강을 제조할 수 있다.Generally, the special steel refers to a steel having special properties suitable for each case by alloying one or more special elements with carbon steel. Such special elements for alloys include nickel (Ni), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), cobalt (Co), vanadium (V), and silicon (Si), and some or all of these elements. If the alloy is selectively added in an appropriate amount, the original properties are improved and improved, and at the same time, special properties different from those of the unadded carbon steel are exhibited, so that special steels suitable for special applications can be manufactured by adjusting the added elements and the added content.
즉, 특수강은 합금되는 원소에 따라 그 성질이 변화되는데 일반적인 합금용 원소의 특성을 살펴보면 니켈은 인성을 증가시키며, 내산화성, 비자성, 변태점저하 고온충격저항을 증가시키고, 크롬은 내식성, 내마모성을 증가시키며, 몰리브덴은 뜨임 성질을 방지하고, 텅스텐은 고온에 있어서 경도와 인장강도를 증가시키며, 구리는 공기 중 내산화성을 증가시키고, 규소는 전자기 특성을 가지며, 내열성이 향상되는 효과를 가져오고, 망간은 탈산소 원소의 하나로서 고용강화 효과에 유효하며, 코발트는 열간 압연성을 향상시키는 역할을 하고, 바나듐은 강한 열충격에도 견딜 수 있어 합금에 내열성 및 내식성을 부여한다. 그러나, 위와 같은 원소들의 합금량을 증가시킨다 하여 상기의 성질들이 보다 우수해지는 것은 아니며, 적당량을 합금할 때 보다 우수한 성질을 나타내게 되는 것이다.In other words, the properties of special steels vary depending on the alloying elements. When looking at the properties of general alloying elements, nickel increases toughness, increases oxidation resistance, nonmagnetic properties, low transformation point, high temperature impact resistance, and chromium has corrosion resistance and abrasion resistance. Molybdenum prevents tempering properties, Tungsten increases hardness and tensile strength at high temperatures, Copper increases oxidation resistance in air, Silicon has electromagnetic properties and heat resistance is improved. Manganese is one of the deoxygenating elements, and is effective for enhancing the solid solution. Cobalt plays a role in improving hot rolling properties, and vanadium can withstand high thermal shocks, thereby imparting heat resistance and corrosion resistance to the alloy. However, increasing the alloying amount of the above elements is not superior to the above properties, and will exhibit better properties when alloying the appropriate amount.
위와 같은 원소들을 적당량 합금하여 필요한 목적에 따라 특수강을 제조하게 되는데 구조용강에는 니켈-크롬강, 니켈-크롬-몰리브덴강, 크롬-몰리브덴강, 망간-크롬강이 사용되며, 침탄용 표면경화강으로는 통상적으로 저탄소강이 사용되나 보다 우수한 성능을 요구할 때에는 니켈, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐 등을 함유하는 특수강이 사용되며, 공구강으로는 고탄소강이 사용된다.By alloying the appropriate amount of the above elements to produce a special steel according to the required purpose, structural steel, nickel-chromium steel, nickel-chromium-molybdenum steel, chromium-molybdenum steel, manganese-chromium steel is used, and as a hardened surface hardening steel Low carbon steel is used, but when demanding better performance, special steel containing nickel, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, etc. is used, and high carbon steel is used as tool steel.
본 발명은 위와 같은 특수강 가운데에서도 냉열 복합소재에 관한 것으로, 종래 사용되는 특수강에는 표 1과 같은 것들이 공지되어 있다.The present invention relates to a cold-thermal composite material among the special steels as described above, and those shown in Table 1 are known in the conventional special steels.
그러나, 상기 특수강 중 어느 것도 철강 또는 석유화학제품의 가공공정과 같은 고온, 고압, 고충격 환경에서, 요구되는 수준의 내열성, 내산화성, 내마모성, 내충격성 및 내식성을 구비하고 있지 못하며, 상기 환경에서 장시간 사용시 심각한 경도 저하가 발생한다. 이 때문에 종래의 특수강을 사용할 때에는 가공기구의 마모가 심하여 수시로 교체하여야 하며, 이를 재가공해야 하는 바 이로 인한 생산능률의 저하가 초래되었다.However, none of the special steels have the required level of heat resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, impact resistance and corrosion resistance in high temperature, high pressure, and high impact environments such as steel or petrochemical processing. Severe hardness deterioration occurs for long time use. For this reason, when using the conventional special steel, the wear of the processing equipment is severe and must be replaced from time to time, which must be reworked, resulting in a decrease in production efficiency.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서 냉열 복합소재로 사용되는 특수강이 고온, 고압 및 고충격 환경 속에서도 우수한 내열성, 내산화성, 내마모성, 내충격성 및 내식성을 유지하도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the purpose of the special steel used as a cold-heat composite material to maintain excellent heat resistance, oxidation resistance, wear resistance, impact resistance and corrosion resistance even in high temperature, high pressure and high impact environment .
즉, 본 발명의 목적은 냉열 복합소재로 사용되며, 고온, 고압 및 고충격 환경 속에서 우수한 내열성, 내산화성, 내마모성, 내충격성, 정밀성 및 내식성을 유지하는 소재로서의 특수강의 제공에 있다.That is, an object of the present invention is to provide a special steel as a material that is used as a cold heat composite material, and maintains excellent heat resistance, oxidation resistance, wear resistance, impact resistance, precision and corrosion resistance in high temperature, high pressure and high impact environments.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 유도 가이드 소재로서의 특수강의 제공에 있다.Another object of the present invention is to provide a special steel as a guide material in particular.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 각종 나이프 소재로서의 특수강의 제공에 있다.It is another object of the present invention to provide special steels, in particular, as various knife materials.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 특수강의 제조방법의 제공에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the special steel.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 특수강의 제공에 있다.Another object of the present invention is to provide a special steel produced by the above production method.
상기 목적의 달성을 위해 본 발명자는 첨가 원소 및 그 함량을 조절하며 반복 실험한 결과 예기치 않게 종래 특수강에서는 도달할 수 없었던 초내열성, 초내산화성, 초내식성, 초내충격성 및 초내마모성을 가진 냉열 복합소재로서의 특수강을 발명하기에 이르렀다.In order to achieve the above object, the present inventors have repeatedly tested the additive elements and their contents, and as a result of repeated experiments, the present inventors have unexpectedly been unable to reach the conventional special steel as a cold-heat composite material having super heat resistance, ultra oxidation resistance, ultra corrosion resistance, ultra impact resistance and ultra wear resistance. Invented a special steel.
즉, 본 발명의 냉열 복합소재로서의 특수강은 탄소(C) 0.90 내지 1.20 중량%, 규소(Si) 0.50 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) 0.40 내지 1.00 중량%, 니켈(Ni) 6.0 내지 7.5 중량%, 크롬(Cr) 23 내지 30 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.50 내지 2.00 중량% 및 나머지 철(Fe) 그리고 기타 불가피한 불순물로 조성됨에 그 기술적 특징이 있다.That is, the special steel as the cold-heat composite material of the present invention is 0.90 to 1.20% by weight of carbon (C), 0.50 to 1.50% by weight of silicon (Si), 0.40 to 1.00% by weight of manganese (Mn), 6.0 to 7.5% by weight of nickel (Ni). The technical characteristics are that it is composed of 23 to 30% by weight of chromium (Cr), 0.50 to 2.00% by weight of molybdenum (Mo) and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities.
상기 구성원소 중, 규소의 함량은 0.50 내지 1.19 중량%인 것이 보다 바람직하며, 망간의 함량은 0.81 내지 1.00 중량%인 것이 보다 바람직하고, 몰리브덴의 함량은 0.76 내지 2.00 중량%인 것이 보다 바람직하다.The content of silicon is more preferably 0.50 to 1.19% by weight, more preferably 0.81 to 1.00% by weight of manganese, and more preferably 0.76 to 2.00% by weight of molybdenum.
또한 상기 특수강은 유도 가이드 소재로서 사용되거나, 각종 나이프 소재 등으로서 사용될 수도 있다.In addition, the special steel may be used as a guide material, or may be used as various knife materials.
또한 본 발명은 상기 특수강의 제조방법으로서 하기 단계로 이루어진 방법을 제공한다:The present invention also provides a method consisting of the following steps as a method for producing the special steel:
합금철 등의 소재를 선별·검량하여 온도 1700 내지 2000 ℃에서 용해함;Selecting and calibrating materials such as ferroalloy and dissolving them at a temperature of 1700 to 2000 ° C;
주물사 배합 후 조형된 형틀에 상기 용해물에 주입시킴;Injecting the melt into the mold after molding sand compounding;
이를 냉각한 후 탈사 및 사붕괴 과정을 행함;Cooling it and then carrying out the process of desalination and tetradecay;
이를 응력 제거를 위해 1010 내지 1150 ℃에서 고용화 열처리한 후 기계가공을 행함.The solution is heat-treated at 1010 to 1150 ° C. to remove the stress and then machined.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 냉열 복합소재로서의 특수강을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a special steel as a cold heat composite material produced by the manufacturing method.
우선, 상기 설명한 구성원소가 본 발명이 의도하는 극한 환경에서 우수한 내열성, 내산화성, 내마모성, 내충격성, 정밀성 및 내식성을 갖는 이유를 설명하면 다음과 같다.First, the reason why the above-described member element has excellent heat resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, impact resistance, precision and corrosion resistance in the extreme environment intended by the present invention is as follows.
먼저 본원 합금의 구성성분 중 탄소의 함량은 과공석강 (hyper-eutectoral steel)에 해당하며, 높은 함량의 크롬을 탄화시켜 탄화물을 형성한다. 이 크롬 탄화물은 경도가 HRC (Hardness Rockwell "C" scale) 30 내지 35로 높아 최종제품의 내마모성을 향상시키는 역할을 한다.First, the content of carbon in the constituents of the alloy of the present invention corresponds to a hyper-eutectoral steel, and carbonizes a high content of chromium to form carbides. This chromium carbide has a hardness of 30 to 35 HRC (Hardness Rockwell "C" scale), which serves to improve the wear resistance of the final product.
그리고 니켈은 그 함량이 많아 특수강의 변태점을 상온 (20 ℃) 이하까지 낮추게 되므로 소재의 이동시 발생하는 열에 의해 경화되지 않으며 연화 또한 일어나지 않으므로, 고온, 고압 환경에서도 비틀리지 않고 마모되지 않는다. 즉 니켈의 다량 함유에 의해 특수강의 조직은 "γ"철 오스테나이트 조직이 되며, 구조 또한 체심입방격자로 구성되어 있어 소재의 가공면이 매끄럽고 마찰계수가 작다. 뿐만 아니라 니켈을 다량 함유한 본원 특수강은 열을 가한 후 급냉시켜도 경도가 상승하지 않으며, 열을 가한 후 서냉시켜도 경도가 떨어지지 않는다.In addition, since nickel has a high content, the transformation point of special steel is lowered to room temperature (20 ° C.) or less, so that it is not hardened by heat generated during material movement and softening does not occur, so it does not twist and wear even in a high temperature and high pressure environment. In other words, due to the large amount of nickel, the structure of the special steel becomes "γ" iron austenite structure, and the structure is also composed of a body centered cubic lattice, so that the machined surface is smooth and the friction coefficient is small. In addition, the special steel of the present application containing a large amount of nickel does not increase the hardness even after quenching after applying heat, the hardness does not drop even when slowly cooling after adding heat.
나아가 본원 특수강의 니켈 및 크롬의 높은 함량은 우수한 내열성 및 열간 내산화성을 합금에 부여하므로, 장시간 고온 및 상온 하에서 정밀작업을 행할 수 있으며, 특히 내마모성이 탁월한 특징을 부여한다.Furthermore, since the high content of nickel and chromium of the special steel of the present application imparts excellent heat resistance and hot oxidation resistance to the alloy, it is possible to perform precise work under high temperature and room temperature for a long time, and in particular, to provide excellent wear resistance.
한편, 상기 본 발명의 냉열 복합소재로서의 특수강을 구성하는 각 성분원소의 첨가 이유와 수치한정 이유를 구체적으로 밝히면 다음과 같다.On the other hand, the reason for the addition of each component element constituting the special steel as the cold-heat composite material of the present invention and the reason for numerical limitation are as follows.
먼저 탄소는 침입형 고용원소로서, 특수강의 집합조직 형성에 매우 큰 영향을 미친다. 본 발명의 탄소 함량은 과공석강의 범위로 조정되어 있으며 그 함량이 0.90 중량% 미만인 경우에는 공석강으로 그 상태가 바뀌고, 1.20 중량%를 초과하는 경우에는 목적하는 내열성 및 내마모성을 얻을 수 없다. 또한 탄화물 생성을 위한 크롬의 함량이 상대적으로 높아져 경도와 내마모성은 증가하나, 충격에 약하여 균열 및 파손이 일어나기 쉽다.First of all, carbon is an invasive employment element, and has a great influence on the formation of special steel texture. The carbon content of the present invention is adjusted to the range of super-vacuum steel, when the content is less than 0.90% by weight, the state is changed to vacancy steel, and when it exceeds 1.20% by weight, the desired heat resistance and wear resistance cannot be obtained. In addition, since the content of chromium for carbide formation is relatively high, hardness and abrasion resistance are increased, but it is susceptible to impact and easily cracks and breaks.
강 중 규소는 전자기 특성을 가진 탈산소 원소 중의 하나이며 열팽창 계수와 강도에 영향을 미친다. 규소의 함량이 0.50 중량% 미만의 경우에는 탈산이 부족하여 타 원소의 화학반응에 문제가 있으며, 1.50 중량% 초과시 규소 성분의 과다로 인하여 인성이 저하되고 고온에서의 열팽창 계수가 과도하게 증가되어 제 물성의 현저한 저하가 초래된다. 본 발명 특유의 효과를 달성하기 위해서는 특히 0.50 내지 1.19 중량%가 바람직하다.Silicon in steel is one of the deoxygenated elements with electromagnetic properties and affects the coefficient of thermal expansion and strength. If the content of silicon is less than 0.50% by weight, there is a problem in the chemical reaction of other elements due to the lack of deoxidation. If the content of silicon is more than 1.50% by weight, the toughness is lowered due to excessive silicon content and the coefficient of thermal expansion at high temperature is excessively increased. A significant drop in physical properties is caused. In order to achieve the effect peculiar to the present invention, 0.50 to 1.19% by weight is particularly preferable.
강 중 망간은 탈산 원소 중의 하나이며 펄라이트 (pearlite) 조직 강화 효과에 유용하고, 탈산성 및 열간 가공성 확보를 위해 첨가한다. 그러나 그 함량이 0.40 중량% 미만에서는 목적하는 강도를 확보할 수 없을 뿐만 아니라, 소정의 탈산 효과를 얻을 수 없거나 열간 가공성도 떨어진다. 그리고 망간 함량이 1.00 중량%를 초과하는 경우에는 목적하는 강도는 확보되나 연신율이 급격히 감소하고 표면 물성이 떨어진다. 본 발명의 내열성, 내마모성 확보를 위해서는 특히 0.81 내지 1.00 중량%가 바람직하다.Manganese in steel is one of the deoxidizing elements and is useful for pearlite structure strengthening effect, and is added to ensure deoxidizing and hot workability. However, if the content is less than 0.40% by weight, not only the desired strength can be secured, but also a predetermined deoxidation effect cannot be obtained or the hot workability is inferior. And when the manganese content exceeds 1.00% by weight, the desired strength is secured, but the elongation is sharply reduced and the surface properties are poor. In order to ensure heat resistance and wear resistance of the present invention, 0.81 to 1.00% by weight is particularly preferable.
강 중 니켈은 일반적으로 인성, 내산화성, 비자성, 변태점저하 고온충격저항을 증가시키며, 특히 합금에 내식성 및 내열충격성을 부여한다. 특히 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이 니켈의 함량이 높아 합금강의 A1변태점이 상온 (20 ℃) 아래까지 내려와 있어 소재 이동시 경화, 연화가 일어나지 않고, 합금강 자체도 "γ"철 오스테나이트 조직의 체심입방격자로 구성되어 있어, 소재의 가공면이 매끄러우며 경도의 변화가 없다. 이로 인해 고온 속에서도 장시간 정밀작업을 행할 수 있다. 그러나, 그 함량이 6.0 중량% 미만에서는 목적하는 내열성 및 내마모성을 확보할 수 없으며, 7.5 중량%를 초과하는 경우에는 가공성이 현저히 감소한다.Nickel in steel generally increases toughness, oxidation resistance, nonmagnetic, low transformation point high temperature impact resistance, and especially imparts corrosion resistance and thermal shock resistance to the alloy. In particular, in the present invention, as described above, the nickel content is high and the A 1 transformation point of the alloy steel is lowered to room temperature (20 ° C.). It is composed of a lattice, so the processing surface of the material is smooth and there is no change in hardness. As a result, the precision work can be performed for a long time even in high temperature. However, if the content is less than 6.0% by weight, the desired heat resistance and wear resistance cannot be secured, and when the content exceeds 7.5% by weight, workability is significantly reduced.
강 중 크롬은 일반적으로 합금의 강화 및 내식성, 내마모성을 증가시키기 위해 첨가하는 원소로서, 본 발명에서는 특히 앞서 설명한 바와 같이 크롬의 함량이 높아 형성된 탄화물이 합금강의 내마모성을 향상시킨다. 나아가 높은 함량의 크롬으로 인해 내열성 및 내산화성을 본 합금강에 부여한다. 그러나 그 함량이 23 중량% 미만에서는 목적하는 내열성, 내산화성 및 내마모성을 확보할 수 없으며, 30 중량% 초과시 니켈의 경우와 마찬가지로 가공성의 감소가 초래된다.In steel, chromium is generally added to increase the reinforcement, corrosion resistance, and abrasion resistance of the alloy. In the present invention, particularly, as described above, a carbide formed with a high chromium content improves the wear resistance of the alloy steel. Furthermore, due to the high content of chromium, heat and oxidation resistance are imparted to the alloy steel. However, if the content is less than 23% by weight, the desired heat resistance, oxidation resistance and wear resistance cannot be secured, and when it exceeds 30% by weight, workability is reduced as in the case of nickel.
강 중 몰리브덴은 일반적으로 뜨임 성질을 방지하며, 합금에 강화 효과를 부여할 뿐만 아니라, 내열성을 증가시키고, 강산과 같은 화공약품에 대한 내식성을 특별히 증가시키는 작용을 한다. 철강압연시 통상 공업용 냉각수를 뿌려주는데, 본 발명에서는 몰리브덴을 첨가함으로써 고온 수증기에 의한 부식을 막아주어 특수강의 사용수명을 특별히 증가시킨다. 나아가, 본 발명에서는 특히 크롬과 마찬가지로 내열성을 합금에 부여하여 고온 속에서 본 소재의 침식 또는 열 산화를 억제함으로써 제품의 정밀도를 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 그 함량이 0.50중량% 미만에서는, 본 발명에서 특히 목적하는 고온, 고압 및 고충격 환경에서의 내열성, 내산화성, 내마모성 및 내충격성을 확보할 수 없으며, 특히 상기 설명한 내식성을 확보할 수 없어 사용수명의 단축을 초래하고, 반대로 2.00 중량% 초과의 경우 가공성이 악화되고, 선팽창 계수가 지나치게 상승한다. 본 발명의 특징적 효과를 구현하기 위해서는 특히 0.76 내지 2.00 중량%가 바람직하다.Molybdenum in steels generally acts to prevent tempering properties, to impart reinforcing effects to the alloy, to increase heat resistance, and to specifically increase corrosion resistance to chemicals such as strong acids. In the present invention, industrial cooling water is usually sprayed. In the present invention, molybdenum is added to prevent corrosion by high temperature steam, thereby increasing the service life of special steel. Furthermore, in the present invention, in particular, like chromium, heat resistance is imparted to the alloy, thereby suppressing erosion or thermal oxidation of the present material at a high temperature, thereby improving product precision. However, if the content is less than 0.50% by weight, heat resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, and impact resistance in the high temperature, high pressure, and high impact environments particularly desired in the present invention cannot be secured, and in particular, the corrosion resistance described above cannot be secured. This results in shortening the service life, on the contrary, in the case of more than 2.00% by weight, the workability is deteriorated, and the coefficient of linear expansion is excessively increased. In order to implement the characteristic effects of the present invention, 0.76 to 2.00% by weight is particularly preferable.
이상과 같은 원소들을 함유한 본 발명의 특수강은 고온, 고압 및 고충격의 가혹한 환경에서도 우수한 내열성 및 내식성을 가지며 특히 내마모성, 내산화성, 정밀성 및 내충격성이 우수하여, 냉열 복합소재로서 탁월한 성능을 발휘한다.The special steel of the present invention containing the above elements has excellent heat resistance and corrosion resistance even in the harsh environment of high temperature, high pressure and high impact, and in particular, excellent wear resistance, oxidation resistance, precision and impact resistance, showing excellent performance as a cold heat composite material. do.
특히 본 발명의 냉열 복합소재로서의 특수강은 유도 가이드 또는 각종 나이프 등의 소재로서 적합하다.In particular, the special steel as a cold-heat composite material of the present invention is suitable as a material for induction guides or various knives.
상기 유도 가이드의 구체예로는 선재공정에서의 선재 유도 가이드 및 열연압연공정에서의 이형철근 유도 가이드 등을 들 수 있다.Specific examples of the induction guide may include a wire guide guide in a wire rod process and a deformed steel reinforce guide guide in a hot rolled rolling process.
또한 상기 각종 나이프의 구체예로는 제강공정 또는 연속주조공정에서의 빌렛 절단 나이프, 열연압연공정에서의 환봉 절단 나이프, 고철장에서의 고철 절단 프레스 나이프, 쉐어링 절단 절곡 나이프, 철근 절단 나이프 및 후판 (강판) 절단 나이프 등을 들 수 있다.Specific examples of the various knives include billet cutting knives in steelmaking or continuous casting, round bar cutting knives in hot rolling, scrap metal cutting press knives in scrap steel, shearing bending knives, rebar cutting knives and thick plates ( Steel plate) cutting knife etc. are mentioned.
상기 냉열 복합소재로서의 특수강 제조방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다:The method for producing special steel as the cold thermal composite material consists of the following steps:
합금철 등의 소재를 선별 ·검량하여 온도 1700 내지 2000 ℃에서 용해함;Screening and calibrating materials such as ferroalloy and dissolving at temperatures of 1700 to 2000 ° C;
주물사 배합 후 조형된 형틀에 상기 용해물에 주입시킴;Injecting the melt into the mold after molding sand compounding;
이를 냉각한 후 탈사 및 사붕괴 과정을 행함;Cooling it and then carrying out the process of desalination and tetradecay;
이를 응력 제거를 위해 1010 내지 1150 ℃에서 고용화 열처리한 후 기계가공을 행함.The solution is heat-treated at 1010 to 1150 ° C. to remove the stress and then machined.
본 발명의 제조방법은 특히 본용해 과정 전에 용융점이 타 원소에 비해 현저히 높은 원소들을 포함한 모합금을 예비용해 제작할 수 있다.In particular, the production method of the present invention can be prepared by pre-melting a mother alloy containing elements with a significantly higher melting point than other elements before the main melting process.
일반적으로 특수강 제조시 용해 과정은 필요 원소를 모두 용해시킬 수 있는 고온까지 가열하여 각 원소를 용융시키는 단일 용해 과정을 채택하고 있으나, 몰리브덴 (용융점 : 2622 ± 10 ℃)은 타 원소에 비해 용융점이 현저하게 높아 가열비용이 필요 이상으로 상승할 뿐만 아니라, 용해시 용융점 및 비산점이 다르고 산화성이 높아져 편석현상이 발생하는 등 최종제품의 원하는 물성을 얻기가 어렵다.In general, the melting process of special steel manufacturing adopts a single melting process in which each element is melted by heating to a high temperature capable of dissolving all necessary elements. However, molybdenum (melting point: 2622 ± 10 ℃) has a higher melting point than other elements. In addition, the heating cost is higher than necessary, and the melting point and the scattering point are different and the oxidization property is increased, resulting in segregation, which makes it difficult to obtain desired physical properties of the final product.
따라서 본 발명은 각 필요 원소와 철을 예비용해시켜 모합금을 만드는 과정을 포함한 2중 용해 과정을 채택할 수 있으며, 필요 원소 중 특히 용융점이 높은 몰리브덴의 경우 모합금을 사용한 제조방법이 특히 효율적이다.Therefore, the present invention can adopt a double melting process including a process of pre-dissolving each necessary element and iron to form a mother alloy, and the manufacturing method using the mother alloy is particularly efficient in the case of molybdenum having a high melting point among the required elements. .
본 발명의 제조방법 중 모합금 제조 과정을 포함한 제조방법은 다음과 같다:Among the manufacturing methods of the present invention, a manufacturing method including a master alloy manufacturing process is as follows:
필요 원소를 선별하여 온도 1700 내지 2000 ℃에서 용해함;The required elements are selected and dissolved at a temperature of 1700-2000 ° C .;
상기 용해물을 잉곳 (ingot) 케이스에 주입시킴;Injecting the lysate into an ingot case;
이를 냉각시킨 후 케이스를 조개(造開)하여 모합금을 수득함;After cooling, the case was shelled to obtain a master alloy;
합금철 및 모합금을 선별·검량하여 온도 1700 내지 2000 ℃에서 용해함;Selecting and calibrating ferroalloys and master alloys and dissolving them at a temperature of 1700 to 2000 ° C;
주물사 배합 후 조형된 형틀에 상기 용해물을 주입시킴;Injecting the lysate into the mold after molding sand molding;
이를 냉각한 후 탈사 및 사붕괴 과정을 행함;Cooling it and then carrying out the process of desalination and tetradecay;
이를 응력 제거를 위해 1010 내지 1150 ℃에서 고용화 열처리한 후 기계가공을 행함.The solution is heat-treated at 1010 to 1150 ° C. to remove the stress and then machined.
이상의 단계에 의해 제조된 냉열 복합소재로서의 특수강은 내열성 및 내식성이 있으므로 고온 속에서 장시간 연속 사용하더라도 표면 산화막이 발생하지 않아 생산제품의 정밀도가 높다. 이는 종래의 철계 합금강이 비록 상온에서 경도가 높다고 하더라도 고온 속에서, 특히 장시간 사용시 풀림 처리될 뿐만 아니라 가열에 따른 연화 및 표면 산화 때문에 작업이 불가능하다는 점과 비교할 때 현저한 효과의 상승을 가져온 부분이라 할 것이다. 즉, 본 발명 합금강의 재질은 고온 속에서 연화 및 표면 산화되지 않으므로 철강제품의 가공기구, 특히 유도 가이드 및 나이프 소재로서의 용도에 매우 적합하다. 그 중에서도 연속주조공정에서 사용되는 빌렛 절단 나이프의 경우 종래 15,000 회 정도 밖에 사용하지 못하였으나 본 발명의 특수강으로 제작시 230,000 회 이상 사용한 후에도 날의 마모 정도가 극히 미미함을 확인할 수 있어 기존 소재에 비해 탁월한 우수성이 입증되었다. 뿐만 아니라 고철장에서 사용되는 고철 절단용 프레스 나이프는 절단 대상인 고철 자체가 다종 다양하고 그 구조 또한 조잡한 경우가 만아 종래 공지의 금속재로는 그 교체주기가 대단히 짧은 문제가 있었으나, 본 발명의 특수강을 소재로 사용시 이러한 문제점이 현저히 개선되었다.Special steel as a cold-heat composite material produced by the above step is heat-resistant and corrosion-resistant, so even if used continuously for a long time at high temperature, the surface oxide film does not occur, the accuracy of the product is high. This is a part of the conventional iron-based alloy steel, even if the hardness is high at room temperature, it is not only annealing at high temperatures, especially long time use, but also a significant increase compared to the fact that work is not possible due to softening and surface oxidation due to heating will be. That is, the material of the alloy steel of the present invention does not soften and surface oxidize at high temperatures, and thus is very suitable for use as a processing tool for steel products, particularly as a guide guide and a knife material. Among them, the billet cutting knife used in the continuous casting process was only used about 15,000 times in the past, but when used in the special steel of the present invention, it was found that the wear of the blade was extremely insignificant even after using 230,000 times or more. Excellent excellence has been proven. In addition, the press knife for cutting scrap metal used in scrap steel has a variety of scrap steel itself to be cut and the structure is also rough, so that the replacement cycle of the conventionally known metal material is very short, but the special steel of the present invention This problem has been remarkably improved.
이상의 제 특성은 본 발명의 특수강을 실제 현장에 적용시 가공기구의 교체주기를 연장시키며, 재가공비용 역시 낮출 수 있어 높은 생산성 향상 효과와 원가 절감 효과를 가져올 수 있음을 명백히 보여준다.The above characteristics clearly show that when the special steel of the present invention is applied to the actual site, the replacement cycle of the processing tool can be extended, and the reworking cost can be lowered, resulting in high productivity and cost reduction effect.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.
실시예 1Example 1
분말상 분말상 철-몰리브덴 (몰리브덴 함량 : 60 중량%) 20 kg 및 고철 80 kg을 1800 ℃에서 용해시키고 이를 잉곳 케이스에 주입하여 냉각시킨 후 케이스를 조개하여 몰리브덴과 철의 혼합 모합금을 제조했다.Powdered powdered 20 kg of iron-molybdenum (molybdenum content: 60% by weight) and 80 kg of scrap iron were dissolved at 1800 ° C., injected into an ingot case, cooled, and the shell was shelled to prepare a mixed master alloy of molybdenum and iron.
실시예 2Example 2
하기 표 2의 조성으로 합금철 및 모합금을 선별·검량한 후 온도 1800 ℃에서 용해하고, 이를 별도로 주물사 배합 후 조형된 형틀에 주입했다. 이를 냉각한 후 탈사 및 사붕괴 과정을 행하고, 1100 ℃에서 고용화 열처리를 수행한 후 기계가공을 수행하여 최종제품인 선재 유도 가이드를 수득하였다.The ferroalloy and the master alloy were screened and calibrated with the composition shown in Table 2, and then dissolved at a temperature of 1800 ° C., and then separately blended with a molding sand and injected into a molded mold. After cooling it, degassing and tetradecay processes were carried out, followed by solid solution heat treatment at 1100 ° C., followed by machining to obtain a wire guide guide as a final product.
실시예 3 내지 5Examples 3 to 5
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each Example was adjusted as described in Table 2 below.
비교예 1 내지 7Comparative Examples 1 to 7
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정했다. 본 비교예 중 비교예 7은 종래의 구상흑연주철 FCD500-7을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below. In Comparative Example 7 of the present comparative example, a conventional spheroidal graphite iron FCD500-7 was used.
실시예 6 내지 9Examples 6-9
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 열연압연공정에서의 이형철근 유도 가이드를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a guide for releasing rebar in the hot rolling process as a final product.
비교예 8 내지 14Comparative Examples 8 to 14
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 열연압연공정에서의 이형철근 유도 가이드를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 14는 종래의 구상흑연주철 FCD500-7을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a guide for releasing rebar in the hot rolling process, which is a final product. In the comparative example 14, the conventional spherical graphite cast iron FCD500-7 was used.
실시예 10 내지 13Examples 10 to 13
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 빌렛 절단 나이프를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 below to obtain the final product billet cutting knife.
비교예 15 내지 21Comparative Examples 15 to 21
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 빌렛 절단 나이프를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 21은 종래 열간 금형 소재인 SKD61을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below to obtain the final product billet cutting knife. Comparative Example 21 of the present comparative example used SKD61 which is a conventional hot die material.
실시예 14 내지 17Examples 14-17
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 환봉 절단 나이프를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a round bar cutting knife which is a final product.
비교예 22 내지 28Comparative Examples 22 to 28
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 환봉 절단 나이프를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 28은 종래의 구상흑연주철 FCD500-7을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a round bar cutting knife which is a final product. In the comparative example 28 of this comparative example, the conventional spheroidal graphite iron FCD500-7 was used.
실시예 18 내지 21Examples 18-21
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 고철 절단 프레스 나이프를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a scrap metal cutting press knife as a final product.
비교예 29 내지 35Comparative Examples 29 to 35
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 고철 절단 프레스 나이프를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 35는 종래 열간 금형 소재인 SKD61을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a scrap metal cutting press knife as a final product. Comparative Example 35 of the present comparative example used SKD61 which is a conventional hot die material.
실시예 22 내지 25Examples 22-25
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 쉐어링 절단 절곡 나이프를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 to obtain a shearing cutting bending knife which is the final product.
비교예 36 내지 42Comparative Examples 36 to 42
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 쉐어링 절단 절곡 나이프를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 42는 종래 열간 금형 소재인 SKD61을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a shearing cutting bending knife as a final product. Comparative Example 42 of the present comparative example used SKD61 which is a conventional hot die material.
실시예 26 내지 29Examples 26-29
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 철근 절단 나이프를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a final cutting rebar cutting knife.
비교예 43 내지 49Comparative Examples 43 to 49
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 철근 절단 나이프를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 49는 종래 열간 금형 소재인 SKD61을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a final cutting rebar cutting knife. In the comparative example 49, the comparative example 49 used SKD61 which is a conventional hot die material.
실시예 30 내지 33Examples 30-33
실시예 2를 반복하되, 각 실시예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 후판 (강판) 절단 나이프를 수득하였다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each example was adjusted as described in Table 2 below to obtain a thick plate (steel plate) cutting knife as a final product.
비교예 50 내지 56Comparative Examples 50 to 56
실시예 2를 반복하되, 각 비교예의 특수강의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같이 조정하여 최종제품인 후판 (강판) 절단 나이프를 수득하였다. 본 비교예 중 비교예 56는 종래 열간 금형 소재인 SKD61을 사용했다.Example 2 was repeated, but the composition of the special steel of each comparative example was adjusted as described in Table 2 to obtain a thick plate (steel plate) cutting knife as a final product. In the comparative example 56 of this comparative example, SKD61 which is a conventional hot die material was used.
시험예 1Test Example 1
실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 7의 각 선재 유도 가이드를 사용하여 실제 선재를 제조한 결과를 하기 표 3에 나타냈다. 표 3에서 보정톤수란 선재 유도가이드 한 세트를 사용하여 제조된 와이어 로드 (wire rod 5.6 φ) 정상 제품의 톤수를 가리킨다.Table 3 shows the results of actual wire rod fabrication using the wire guide guides of Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1-7. In Table 3, the corrected tonnage refers to the tonnage of the normal wire rod (5.6 φ) manufactured using a set of wire guide guides.
시험예 2Test Example 2
실시예 6 내지 9 및 비교예 8 내지 14의 각 이형철근 유도 가이드를 사용하여 실제 이형철근을 제조한 결과를 하기 표 4에 나타냈다. 표 4의 보정톤수란 이형철근 유도 가이드 한 세트를 사용하여 제조된 이형철근 (10 φ mm) 정상 제품의 톤수를 가리킨다.Table 4 shows the results of manufacturing actual deformed reinforcing bars using the respective deformed bar induction guides of Examples 6 to 9 and Comparative Examples 8 to 14. The corrected tonnage in Table 4 refers to the tonnage of the deformed rebar (10 φ mm) normal product manufactured using a set of deformed bar guides.
시험예 3Test Example 3
실시예 10 내지 13 및 비교예 15 내지 21의 각 빌렛 절단 나이프를 사용하여실제 빌렛을 절단한 결과를 하기 표 5에 나타냈다. 표 5의 각 수치는 나이프 하나를 사용하여 빌렛 (150 × 150 mm)을 정상적으로 절단할 수 있는 횟수를 가리킨다.The results of cutting the actual billets using the respective billet cutting knives of Examples 10 to 13 and Comparative Examples 15 to 21 are shown in Table 5 below. Each figure in Table 5 indicates the number of times a billet (150 × 150 mm) can be cut normally using one knife.
시험예 4Test Example 4
실시예 14 내지 17 및 비교예 22 내지 28의 각 환봉 절단 나이프를 사용하여 실제 환봉을 절단한 결과를 하기 표 6에 나타냈다. 표 6의 각 수치는 나이프 하나를 사용하여 환봉 (20 φ)을 정상적으로 절단할 수 있는 횟수를 가리킨다.The results obtained by cutting the actual round bar using the round bar cutting knives of Examples 14 to 17 and Comparative Examples 22 to 28 are shown in Table 6 below. Each numerical value of Table 6 shows the number of times a round bar (20φ) can be cut normally using one knife.
시험예 5Test Example 5
실시예 18 내지 21 및 비교예 29 내지 35의 각 고철 절단 프레스 나이프를 사용하여 실제 고철을 절단한 결과를 하기 표 7에 나타냈다. 표 7의 각 수치는 나이프 하나를 사용하여 고철을 정상적으로 절단할 수 있는 횟수를 가리킨다.The results of cutting actual scrap metal using the scrap metal cutting press knives of Examples 18 to 21 and Comparative Examples 29 to 35 are shown in Table 7 below. Each figure in Table 7 indicates the number of times a scrap metal can be cut normally using one knife.
시험예 6Test Example 6
실시예 22 내지 25 및 비교예 36 내지 42의 각 쉐어링 절단 절곡 나이프를 사용하여 실제 쉐어링을 절단한 결과를 하기 표 8에 나타냈다. 표 8의 각 수치는 나이프 하나를 사용하여 쉐어링을 정상적으로 절단할 수 있는 횟수를 가리킨다.The results of actual shearing using the shearing cutting bending knives of Examples 22 to 25 and Comparative Examples 36 to 42 are shown in Table 8 below. Each value in Table 8 indicates the number of times that the shearing can be normally cut using one knife.
시험예 7Test Example 7
실시예 26 내지 29 및 비교예 43 내지 49의 각 철근 절단 나이프를 사용하여 실제 철근을 절단한 결과를 하기 표 9에 나타냈다. 표 9의 각 수치는 나이프 하나를 사용하여 철근 (16 φ)을 정상적으로 절단할 수 있는 횟수를 가리킨다.The results obtained by cutting the actual reinforcing bars using the respective rebar cutting knives of Examples 26 to 29 and Comparative Examples 43 to 49 are shown in Table 9 below. Each numerical value of Table 9 shows the number of times a rebar (16φ) can be cut normally using one knife.
시험예 8Test Example 8
실시예 30 내지 33 및 비교예 50 내지 56의 각 후판 (강판) 절단 나이프를 사용하여 실제 후판 (강판)을 절단한 결과를 하기 표 10에 나타냈다. 표 10의 각 수치는 나이프 하나를 사용하여 후판 (강판) (두께 30 mm)을 정상적으로 절단할 수 있는 횟수를 가리킨다.The results of cutting the actual thick plate (steel plate) using each thick plate (steel plate) cutting knife of Examples 30 to 33 and Comparative Examples 50 to 56 are shown in Table 10 below. Each figure in Table 10 indicates the number of times that a thick plate (steel plate) (thickness 30 mm) can be cut normally using one knife.
상기 표 3 내지 표 10로부터 본 발명의 특수강은 종래 소재인 FCD500-7 및 SKD61에 비해 현저한 내열성, 내마모성, 내충격성, 내산화성, 정밀성 및 내식성을 보임을 확인할 수 있다.It can be seen from Tables 3 to 10 that the special steel of the present invention shows remarkable heat resistance, abrasion resistance, impact resistance, oxidation resistance, precision and corrosion resistance compared to FCD500-7 and SKD61 which are conventional materials.
이는 특수강의 미세 조직을 본 발명이 의도하는 고온, 고압 및 고충격 환경에 적합하도록 구성원소 및 그 함량을 엄밀히 조정한 결과이며, 이를 통해 종래 사용되던 공지의 열간 소재에 비해 탁월한 효과를 갖는 특수강을 제공하기에 이른 것이다.This is a result of precisely adjusting the element and its content to fit the microstructure of the special steel to the high temperature, high pressure and high impact environment intended by the present invention, through which the special steel having an excellent effect compared to the known hot materials used in the past It is early to provide.
상기한 바와 같이 본 발명의 냉열 복합소재로서의 특수강은 첨가 원소의 종류 및 그 함량을 적의 선택함으로써 고온, 고압 및 고충격 환경에서 장시간 사용하여도 높은 내열성, 내마모성, 내충격성, 내산화성, 정밀성 및 내식성을 나타낼 수 있으며, 따라서 본 발명은 철강제품의 가공기구용으로서 특히 적합한 소재를 제공할 수 있다.As described above, the special steel as the cold-heat composite material of the present invention has high heat resistance, abrasion resistance, impact resistance, oxidation resistance, precision and corrosion resistance even when used for a long time in a high temperature, high pressure and high impact environment by appropriately selecting the type and content of added elements. Therefore, the present invention can provide a particularly suitable material for the processing tool of steel products.
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020030012531A KR20040077105A (en) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | Special steel as hot-cool composite material and manufacturing process thereof |
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KR1020030012531A KR20040077105A (en) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | Special steel as hot-cool composite material and manufacturing process thereof |
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2003
- 2003-02-28 KR KR1020030012531A patent/KR20040077105A/en not_active Application Discontinuation
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Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20050823 Effective date: 20060818 |