KR20100090783A - 내화 합금, 섬유-형성 플레이트, 및 광물성 모직물을 제작하기 위한 방법 - Google Patents

내화 합금, 섬유-형성 플레이트, 및 광물성 모직물을 제작하기 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100090783A
KR20100090783A KR1020107011637A KR20107011637A KR20100090783A KR 20100090783 A KR20100090783 A KR 20100090783A KR 1020107011637 A KR1020107011637 A KR 1020107011637A KR 20107011637 A KR20107011637 A KR 20107011637A KR 20100090783 A KR20100090783 A KR 20100090783A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alloy
less
spinner
alloy according
temperature
Prior art date
Application number
KR1020107011637A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101571143B1 (ko
Inventor
쟝-뤼 베르나르
파트리스 베르또
뤼도비 에리쉐
크리스토프 리보
실뱅 미숑
Original Assignee
쌩-고벵 이조베르
생-고벵 세바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쌩-고벵 이조베르, 생-고벵 세바 filed Critical 쌩-고벵 이조베르
Publication of KR20100090783A publication Critical patent/KR20100090783A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101571143B1 publication Critical patent/KR101571143B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

합금으로서,
다음 요소(특성은 합금의 w% 단위로 표시된다), 즉
Cr: 23 내지 34%
Ti: 0.2 내지 5%
Ta: 0.5 내지 7%
C: 0.2 내지 1.2%
Ni: 5% 미만
Fe: 3% 미만
Si: 1% 미만
Mn: 0.5% 미만,
를 함유하고, 균형은 코발트 및 부득이한 불순물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러한 합금으로 만들어진, 광물성 모직물의 제조를 위한 물품, 특히 섬유화 스피너.

Description

내화 합금, 섬유-형성 플레이트, 및 광물성 모직물을 제작하기 위한 방법{REFRACTORY ALLOY, FIBRE-FORMING PLATE AND METHOD FOR PRODUCING MINERAL WOOL}
본 발명은 매우 높은 온도에서 사용하기 위한 금속 합금, 특히 용융된 광물 조성물을 섬유화함으로써 광물성 모직물을 제조하기 위한, 또는 더 일반적으로 용융된 유리와 같은 산화 환경에서의 고온 기계적 강도를 갖는 공구의 제작을 위한 프로세스에 사용될 수 있는 금속 합금에 관한 것이고, 특히 광물성 모직물을 제조하기 위해 기계의 구성요소와 같이 유리 또는 임의의 다른 광물성 물질의 고온 용해 및/또는 변환을 위한 물품을 제작하기 위해, 고온에서 사용될 수 있는 코발트-주원료의 합금에 관한 것이다.
내부 원심 분리 공정이라 불리는 하나의 섬유화 기술은, 액체 유리가 수직축 주위에서 매우 높은 회전 속도로 회전하는 축대칭 부분의 조립체로 연속적으로 떨어져 들어가게 하는 것으로 이루어진다. "스피너(spinner)"라 불리는 하나의 핵심 부분은, 용융된 필라멘트의 형태로 모든 부분으로부터 빠져나가기 위해, 유리가 원심력의 효과 하에 흐르는 구멍에 의해 관통되는 "밴드"라 불리는 벽에 대해 유리를 수용한다. 밴드의 외부 벽을 품는(hugging) 가스의 저하 스트림을 생성하는 스피너의 외부 위에 위치한 고리형 버너는 이들 필라멘트를 아래로 편향시켜, 이들을 약하게 한다. 그런 후에, 필라멘트는 유리 모직물의 형태로 "고체화"한다.
스피너는 열적으로(시동 및 정지 절차 동안, 그리고 안정된 이용 동안, 부분을 따른 온도 기울기) 동안의 열 충격, 기계적으로(원심력, 및 유리의 흐름으로 인한 부식), 화학적으로{용융된 유리에 의한, 그리고 스피너 주위의 버너에 의한 고온 가스 출력에 의한 산화 및 부식(corrosion)} 크게 응력을 받는(stressed) 섬유 툴(tool)이다. 주요 악화 모드는 다음과 같다: 수직 벽의 고온 크립(creep) 변형; 수평 또는 수직 균열의 외관; 및 구성요소의 교체를 순수하고 간단하게 요구하는, 섬유화 오리피스(orificess)의 부식 마모. 그러므로, 그 구성 물질은 공정의 기술적 및 경제적 제약과 호환한 채로 남아있을 정도로 충분히 긴 생산 시간 동안 내성이 있어야 한다. 이를 위해, 특정한 연성(ductility), 크립 저항성(creep resistance) 및부식 및/또는 산화 저항성이 부여된 물질이 요구된다.
이들 툴을 제작하기 위한 다양한 알려진 물질은 카바이드의 침전에 의해 강화된 니켈-주원료의 또는 코발트-주원료의 초합금이다. 특히 내화 합금은 크롬, 코발트(향상된 고온 고유한 기계적 강도를 갖는 합금의 매트릭스를 제공하는 내화 요소) 및 니켈(Co의 면심 입방 격자를 안정화하기 위해)을 주원료로 한다.
따라서, WO-A-99/16919는 다음의 요소(합금의 w% 단위)를 포함하는 향상된 고온 기계적 특성을 갖는 코발트-주원료의 합금을 개시한다:
Cr: 26 내지 34%
Ni: 6 내지 12%
W: 4 내지 8%
Ta: 2 내지 4%
C: 0.2 내지 0.5%
Fe: 3% 미만
Si: 1% 미만
Mn: 0.5% 미만
Zr: 0.1% 미만,
균형은 코발트 및 불가피한 불순물로 구성되고, 탄탈륨/카본 몰비는 약 0.4 내지 1이다.
카본 및 탄탈륨 함유량의 선택은, 본질적으로 Cr7C3 및 (CR,W)23C6 의 크롬 카바이드 및 탄탈륨 카바이드 TaC로 구성되는 입자간(intergranular) 카바이드의 빽빽하지만 불연속적인 망을 합금에서 형성하도록 의도된다. 이러한 선택은 향상된 고온 기계적 및 산화 저항 특성을 합금에 제공하여, 온도가 1080℃인 용융된 유리가 섬유화되도록 한다.
또한 더욱 더 높은 온도에서 이용될 수 있는 코발트-주원료의 합금은 WO 01/90429로부터 알려져 있으며, 이들 합금은 탄탈륨 카바이드 침전물에서 입자간 지역이 풍부한 마이크로구조로 인해, 1100℃ 이상에서 기계적 특성과 산화 저항 사이의 우수한 절충을 제공한다. 한 편으로, 이들 카바이드는 매우 높은 온도에서 입자간 크립에 대항하는 기계적 강화재로서 작용하고, 다른 한 편으로, 이들은 TaC 카바이드의 이전 부피를 완전히 채우는 산화물을 형성하는, Ta2O5로의 산화로 인한 산화 작용에 영향을 끼쳐, 응집 매질(액체 유리, 고온 가스)의 입자간 공간으로의 침투를 방지한다.
더 최근에, 국제 출원 WO 2005/052208은, 카바이드, 특히 탄탈륨 및 탄탈륨 카바이드의 침전물에 의해 강화된, 니켈에 의해 안정화되고 크롬을 함유하는 코발트 매트릭스를 주원료로 하는 산화 매질내의 높은 온도에서 높은 기계적 강도를 갖는 합금을 개시한다.
전술한 특허 출원에 기재된 합금은 특히 새로운 유리 조성물, 특히 현무암 조성물을 섬유화하기 위해 산업적 조건 하에 사용될 수 있으며, 이러한 유리 조성물의 용융점은 유리 모직물 생산 공정에 종래에 사용된 조성물의 용융점보다 높다.
그러한 조성물은 본 명세서의 나머지 부분에 기재되어 있다.
예를 들어, WO 2005/052208의 예 6에 기재된 합금으로 만들어진 섬유화 스피너는 스피너의 프로파일에 따라, 1160 내지 1210℃의 금속 온도에 대응하는, 약 1200 내지 1240℃의 용융 유리 온도에서 비교적 오랜 기간을 견딜 수 있다.
그러나, 현무암 유리 섬유의 산업적 생산은, 스피너의 기계적 강도, 이에 따라 구성 합금의 기계적 강도가 전술한 섬유화 온도에서 충분한 경우에만 경제적으로 이익이 있다. 특히, 전체 섬유화 공정에서 가장 중요한 비용 요인 중 하나인, 섬유화 설비 내의 스피너의 수명이 더 길어질수록, 부식 저항과 조합된, 합금의 더 높은 기계적 강도는 더 높아진다.
본 발명의 목적은, 고온 기계적 강도가 증가되는 더 향상된 합금을 제공하여, 금속이 가능하면 최대 1200℃, 또는 심지어 더 높은 온도에서 작용하도록 하는 것이며, 상기 합금은 그러한 섬유화 상태 하에 향상된 수명을 갖는다.
특히, 본 발명의 하나의 목적은 크롬 및 카본을 또한 포함하는 코발트-주원료의 합금이며, 이러한 합금은 다음 요소(비율은 합금의 w% 단위로 표시됨)를 함유한다:
Cr: 23 내지 34%
Ti: 0.2 내지 5%
Ta: 0.5 내지 7%
C: 0.2 내지 1.2%
Ni: 5% 미만
Fe: 3% 미만
Si: 1% 미만
Mn: 0.5% 미만,
균형은 코발트 및 부득이한 불순물로 구성된다.
본 발명에 따른 합금은, 니켈 함량이 공보에 기재된 니켈 함량(예 6 및 7의 합금의 경우에 8.7w%)보다 실질적으로 더 낮다는 점에서, 국제 출원 WO 2005/052208(특히 예 6 및 7을 참조)에 기재된 Ti 및 Ta를 병합하는 합금과 다르다. 지금까지, 그러한 니켈의 양의 존재는 코발트 매트릭스의 면심 입방 구조의 온도 안정성 범위를 확장시키기 위해 필요하다는 것이 믿어졌다(예를 들어, WO 2005/052208의 7페이지 라인 18-21 또는 WO 2001/90429의 8페이지 라인 29-32 및 17페이지 라인 25-30을 참조). 더욱이, 국제 출원 WO 99/16919의 합금 상에서 수행된 실험은, 상당량의 니켈의 존재가 고온 섬유화 공정에 사용할 동안 그러한 합금의 산화를 한정시키기 위해 바람직한 것으로 나타난다는 것을 보여주었다.
공교롭게도, 예측된 것에 비해, 본 발명에 따른 합금 조성물의 특성, 즉 전술한 것보다 훨씬 더 낮은 니켈 함량을 갖는 합금 조성물의 특성은 전술한 합금의 니켈 조성물의 특성보다 뛰어난 것으로 나타난다. 특히, 고온 섬유화 공정 동안 본 발명에 따른 합금에서 얻어진 스피너의 수명은 매우 많이 향상된 것으로 나타난다.
독자는, 본 발명에 따른 합금에 존재하는 장점 및 마이크로구조의 완전한 설명을 위해 국제 출원 WO 2005/052208을 인용할 수 있다. 이것은, 전자 마이크로카피에서 관찰된 새로운 합금의 마이크로구조가 국제 출원 WO 2005/052208에 이미 기재된 것과 본질적으로 거의 동일하기 때문이다. 특히, 혼합된 탄탈륨 티타늄 카바이드(Ta, Ti)C는 합금의 그레인 경계에서 관찰되는데, 이것은 향상된 고온 마이크로구조 - (Ta, Ti)C 카바이드의 적은 단편화(fragmenmtation) 및 적은 희박화(rarefaction) -를 갖는다. TaC 카바이드에 대한 Ti의 첨가는, 입자내(intragranular) 크립 저항에 매우 유용한 미세한 2차 (Ta, Ti)C 카바이드가 매트릭스에 자연스럽게 관여한다는 점에서(반면에, 일반적으로 비열 처리에 의해 얻어진 2차 침전물은 동일한 상태 하에서 나타나지 않을 경향이 많아진다) 고온에서 TaC 카바이드를 안정화한다. 이러한 고온 안정성은 이들 (Ta, Ti)C 카바이드를 특히 유리하게 만든다.
카본의 원자량에 대한 금속 (Ta+Ti)의 합의 원자량의 비율을 1에 가깝게, 하지만 특히 약 0.9 내지 2로 더 높을 수 있게 유지함으로써 단독 경화 단계로서 (Ta,Ti)C 카바이드를 선호하는 것이 유리하다. 특히, 낮은 단일성에 대한 약간의 차이는, 생성될 수 있는 몇몇 추가 카바이드(크롬 카바이드)가 모든 온도에서 특성 세트를 회복하지 않느다는 관점에서 허용가능하게 된다. 유리한 비율 범위는 일반적으로 0.9 내지 1.5이다.
카본은 금속 카바이드 침전물을 형성하는데 필요한, 합금의 본질적인 구성요소이다. 특히, 카본 함량은 합금에 존재하는 카바이드의 양을 직접 결정한다. 원하는 최소 강화를 얻기 위해 적어도 0.2 w%가 있고, 바람직하게 적어도 0.6 w%가 있지만, 너무 높은 강화재 밀도 때문에 합금이 단단하게 되는 것을 방지하고 가공하기 어렵게 되는 것을 방지하기 위해 최대 1.2 w%에 한정되는 것이 바람직하다. 그러한 함량에서의 합금의 연성의 부족은 부과된 변형(열적 원인의)이 분열(fracturing) 없이 수용되는 것을 방지하고, 균열 전파에 대한 충분한 내성이 있는 것을 방지한다.
전술한 바와 같이, 크롬은 매트릭스의 고유 기계적 강도에 기여하는데, 여기서 크롬은 고체 용매에 부분적으로 존재하고, 특정 경우에, 또한 그레인이 입자내 크립 저항을 제공하는 그레인 내의 미세 분산을 갖는 본질적으로 Cr23C6 유형의 카바이드의 형태로 존재하고, 또한 그레인 경계에 존재하는 Cr7C3 또는 Cr23C6 유형의 카바이드의 형태로 존재하며, 이러한 카바이드는 그레인이 서로를 지나 미끄러지는 것을 방지하여, 또한 합금의 입자내 강화에 기여한다. 크롬은 산화 매질에 노출된 표면 상에 보호층을 형성하는 크롬 산화물의 선구체로서 부식 저항에 기여한다. 이러한 보호층을 형성하고 유지하기 위해 최소량의 크롬이 필요하다. 그러나, 너무 높은 크롬 함량은 고온에서 기계적 강도 및 강성도(toughness)에 유해한데, 이는 고온 제약과 호환되지 않는 너무 높은 단단함(stiffness) 및 너무 낮은 신장도(elongatability)에 기인하기 때문이다.
일반적으로, 사용될 수 있는 본 발명에 따른 합금의 크롬 함량은 23 내지 34 w%, 바람직하게 약 26 내지 32 w%, 및 유리하게 약 27 내지 30 w%일 것이다.
코발트를 갖는 고체 용매의 형태인 합금에 존재하는 니켈은 합금의 5 w% 미만의 양으로 존재한다. 바람직하게, 합금에 존재하는 니켈의 양은 합금의 4 w% 미만, 또는 3 w% 미만, 또는 심지어 2 w% 미만이다. 합금의 1 w% 아래에서, 그 임계치 아래에서 Ni은 부득이한 불순물의 형태로만 존재하고, 지금까지 절대 관찰되지 않았던 우수한 스피너 수명이 또한 얻어진다. "부득이한 불순물"이라는 용어는, 니켈이 합금의 조성물에서 의도적으로 존재하지 않지만, 합금의 주 성분 중 적어도 하나에(또는 상기 주 성분을 위한 선구체 중 적어도 하나에) 함유된 불순물의 형태로 도입된다는 것을 의미하도록 본 발명의 정황 내에서 이해된다.
더 일반적으로, 출원인에 의해 수행된 실험은, 니켈이 적어도 0.3 w%, 일반적으로 적어도 0.5 w%, 또는 심지어 적어도 0.7 w%의 양으로 부득이한 불순물의 형태로 실제로 항상 존재한다는 것을 보여주었다. 그러나, 또한 0.3 w% 미만의 합금에서의 니켈 함량은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려되어야 하지만, 그러한 순도에서 야기된 비용은 섬유화 공정을 상업적으로 실행가능하게 만들기 위해 합금의 비용이 너무 많아지게 한다.
티타늄이 탄탈륨보다 더 표준이고 덜 비용이 드는 요소이기 때문에, 그러므로 합금의 최종 비용에 대한 악영향이 적어진다. 이러한 요소가 경량화되는 사실이 또한 유리할 수 있다.
합금의 0.2 내지 5 w%의 최소량의 티타늄은, 특히 fcc 코발트 매트릭스에서의 티타늄의 용해도로 인해, 상당량의 TiC 카바이드를 생성하기 위해 바람직한 것으로 보인다. 약 0.5 내지 0.4 w%, 특히 0.6 내지 3 w%의 티타늄 함량은 유리한 것으로 보인다. 0.8 내지 2%의 Ti 함량을 갖는 합금에 대해 우수한 결과가 얻어졌다.
국제 출원 WO 2005/052208에 기재된 합금에 비해, 아래에 설명되는 바와 같이, 혼합된 탄탈륨 티타늄 카바이드를 함유하는 본 발명에 따른 합금은 더 나은 고온 안정도를 나타낸다.
합금에 존재하는 탄탈륨은 코발트 매트릭스에서 부분적으로 고체 용액이고, 여기서 이러한 중원자(heavy atom)는 결정 격자를 국부적으로 왜곡시키고, 물질이 기계적 부하 하에 있을 때 탈전위구(dislocations)의 움직임을 방해하거나, 심지어 방지하여, 매트릭스의 고유 강도에 기여한다. 본 발명에 따른 Ti를 갖는 혼합된 카바이드의 형성을 허용하는 최소 탄탈륨 함량은 약 0.5%, 바람직하게 약 1%, 및 매우 바람직하게 약 1.5% 또는 심지어 2%이다. 탄탈륨의 상한계는 약 7%로 선택될 수 있다. 탄탈륨 함량은 바람직하게 약 2 내지 6%, 특히 1.5 내지 5%이다. 탄탈륨 함량은 매우 바람직하게 5% 미만, 또는 4.5% 미만, 또는 심지어 4% 미만이고, 유리하게 3에 가깝다. 소량의 탄탈륨은 2가지 장점을 갖는데, 즉 합금의 전체 비용을 실질적으로 감소시키고, 또한 상기 합금의 가공을 더 쉽게 만든다. 탄탈륨 함량이 더 높아질수록, 합금은 더 단단해지는데, 즉 형성하기에 어려움이 더 많아진다.
합금은 약간의 양 또는 부득이한 불순물의 형태로 존재하는 다른 요소를 함유할 수 있다. 일반적으로,
- 1 w% 미만의 양으로, 합금의 용해 및 주조 동안 용융된 금속을 위한 탈 산화제로서 실리콘;
- 0.5 w% 미만의 양의 망간, 또는 탈 산화제;
- 물질의 특성에 손상을 주지 않고도 가능하면 최대 3 w%의 함량, 바람직하게 2 w% 이하, 예를 들어 1 w% 이하의 함량의 철,
- 유리하게 합금 조성물의 1 w% 미만을 나타내는 합금의 본질적인 구성요소를 갖는 불순물("부득이한 불순물")로서 도입된 축적된 양의 다른 요소.
본 발명에 따른 합금은 바람직하게 Ce, La, B, Y, Dy, Re 및 다른 희토류이다.
높은 반응성 요소를 함유하는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 합금은 주조에 의해, 특히 적어도 부분적으로 불활성 대기에서의 유도성 용해에 의해, 그리고 샌드 몰드 주조(sand mold casting)에 의해 형성될 수 있다.
주조에 뒤이어 선택적으로 섬유화 온도보다 높을 수 있는 온도에서의 열 처리가 후속할 수 있다.
본 발명의 주제는 또한 본 발명의 주 목적으로서 전술한 합금을 이용하여 주조에 의해 물품을 제조하기 위한 공정이다.
공정은 예를 들어, 특히 주변 온도로의 복귀로 공기 냉각에 의해, 주조 이후 및/또는 열 처리 이후 또는 동안, 적어도 하나의 냉각 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 합금은 고온에서 기계적으로 응력을 받는, 및/또는 산화 또는 부식 환경에서 동작하는데 요구된 모든 종류의 부분을 제조하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 주제는 또한 특히 주조에 의해, 본 발명에 따른 합금으로부터 제조된 그러한 물품이다.
그러한 응용 중에서, 특히, 유리의 고온 용해 또는 변환에 사용될 수 있는 물품, 예를 들어 광물성 모직물의 제조를 위한 섬유화 스피너를 제조하는 것이 언급될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 다른 주제는 내부 원심력에 의해 광물성 모직물을 제조하는 공정이며, 여기서 용융된 광물성 물질의 흐름은 섬유화 스피너에 부어지고, 섬유화 스피너의 그 주변 밴드는 용융된 광물성 물질의 필라멘트가 빠져나오는 다수의 구멍에 의해 관통되고, 그런 후에 상기 필라멘트는 가스의 작용을 통해 모직물에 희박화되고, 스피너에서의 광물성 물질의 온도는 적어도 1200℃이고, 섬유화 스피너는 전술한 합금으로 만들어진다.
그러므로, 본 발명에 따른 합금은 약 1130℃ 또는 그 이상, 예를 들어 1130 내지 1200℃, 특히 1170℃ 또는 그 이상의 액상 온도(Tliq)를 갖는 유리, 또는 유사한 용융된 광물성 조성물을 섬유화하는 것을 가능하게 한다.
일반적으로, 이들 용융된 광물성 조성물은 Tliq와 Tlog2 .5 사이의 온도 범위(스피너에 도달하는 용융된 조성물에 대한) 내에서 섬유화될 수 있고, 여기서 Tlog2 .5 는 용융된 조성물이 일반적으로 1200℃ 또는 그 이상, 예를 들어 1240 내지 1250℃ 또는 그 이상에서 102.5 프와즈(dPa.s)의 점도를 갖는 온도이다.
이들 광물성 조성물 중에서, 상당량의 철을 함유하는 조성물을 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 조성물은 섬유화 부재의 구성 금속에 대해 덜 부식된다.
따라서, 본 발명에 따른 공정은, 특히 크롬에 대해 산화되고 표면상에 확립된 보호 Cr2O3 산화층을 회복 또는 재구성시킬 수 있는, 산화되는 광물성 물질의 조성물을 유리하게 이용한다. 이 점에서, 약 0.1 내지 0.3, 특히 0.15 내지 0.20의
Figure pct00001
으로 표현된, 특히 Ⅱ 및 Ⅲ 산화 상태의 몰비를 갖는, 본질적으로 제 2철 형태(산화물 Fe2O3)의 철을 함유하는 조성물을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
유리하게, 광물성 조성물은 높은 철 함량을 가져서, 적어도 3%, 바람직하게 적어도 4%, 특히 약 4 내지 12%, 특히 적어도 5%의 철 산화물의 양{"총 철(total iron)"이라 불림, 종래에 등가물 Fe2O3 형태로 표현된 총 철 함량에 대응}을 갖는 크롬 산화물의 빠른 재구성 속도를 허용한다. 상기 산화 환원 범위 내에서, 이것은 적어도 2.7%, 바람직하게 적어도 3.6%만의 제 2철 Fe2O3 의 함량에 대응한다.
그러한 조성물은, 특히 WO-99/56525로부터 알려져 있고, 유리하게 다음 구성요소를 포함한다:
SiO2 38-52%, 바람직하게 40-48%
Al2O3 17-23%
SiO2+Al2O3 56-75%, 바람직하게 62-72%
RO(CaO + MgO) 9-26%, 바람직하게 12-25%
MgO 4-20%, 바람직하게 7-16%
MgO/CaO ≥0.8, 바람직하게 ≥1.0 또는 ≥ 1.15
R2O(Na2O+K2O) ≥2%
P2O5 0-5%
총철(Fe2O3) ≥1.7%, 바람직하게 ≥2%
B2O3 0-5%
MnO 0-4%
TiO2 0-3%.
WO-00/17117로부터 알려진 다른 조성물은 특히 본 발명에 따른 공정에 적절한 것으로 판명된다.
이들 조성물은 다음의 w% 함량을 특징으로 한다:
SiO2 39-55%, 바람직하게 40-52%
Al2O3 16-27%, 바람직하게 16-25%
CaO 3-35%, 바람직하게 10-25%
MgO 0-15%, 바람직하게 0-10%
Na2O 0-15%, 바람직하게 6-12%
K2O 0-15%, 바람직하게 3-12%
R2O(Na2O+K2O) 10-17%, 바람직하게 12-17%
P2O5 0-3%, 바람직하게 0-2%
총 철(Fe2O2) 0-15%, 바람직하게 4-12%
B2O3 0-8%, 바람직하게 0-4%
TiO2 0-3%
MgO는 0 내지 5%이고, 특히 R2O≤13.0%일 때 0 내지 2%이다.
일실시예에 따라, 조성물은 5 내지 12%, 특히 5 내지 8%의 철 산화물 함량을 수용한다. 이것은 광물성 모직물 블랭킷(blankets)의 내화성(fire resistance)을 달성할 수 있다.
본 발명이 주로 광물성 모직물의 제조의 정황 내에서 설명되었지만, 일반적으로 로(furnace) 구성요소 또는 악세서리, 부싱 또는 공급부를 제조하기 위해, 특히 텍스타일(textile) 유리(얀 또는 스트랜드) 및 패키징 유리의 생산을 위해 유리 산업에 적용될 수 있다.
유리 산업 밖에서, 본 발명은 물품이 특히 고온에서, 산화 및/또는 부식 환경에서 높은 기계적 강도를 가져야 할 때 매우 광범위한 물품의 제조에 적용될 수 있다.
일반적으로, 이들 합금은 화학 산업에서 고온(약 1200℃ 이상) 열 처리 로, 열 교환기 또는 반응기의 동작 또는 실행을 위해 내화 합금으로 만들어진 고정된 또는 이동 부분의 임의의 유형을 제작하는데 사용될 수 있다. 따라서, 이들은 예를 들어 고온 팬 블레이드, 발사 지지부, 로-충전 기기 등에 사용될 수 있다. 이들은 또한 고온 산화 대기에서 동작하도록 의도된 임의의 유형의 저항 가열 요소를 제작하고, 지상, 수중 또는 항공 차량의 엔진에, 또는 차량을 수반하지 않는 임의의 다른 응용, 예를 들어 전력 생성 스테이션에 사용된 터빈 구성요소를 제작하는데 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 주제는 전술한 합금으로 만들어진 물품의 적어도 1200℃의 온도로 산화 대기에 사용하는 것이다.
본 발명에 따른 조성물 또는 본 발명에 따른 섬유화 스피너를 위한 처리 상태의 다음의 비제한적인 예는 본 발명의 장점을 예시한다.
예 1
불활성(특히 아르곤) 대기에서 유도성 용해 기술을 이용하여, 다음 조성물의 용융된 전하는 조제되고, 그런 후에 상기 몰드에서의 간단한 주조에 의해 형성된다:
Cr: 27.83%
Ni: 1.33%
C: 0.36%
Ta: 3.08%
Ti: 1.34%
Fe: 2.00%
Mn: <0.5%
Si: <0.3%
Zr: <0.1%
다른 불순물의 합 < 1%
균형은 코발트를 구성한다.
주조에 뒤이어, 1200℃에서 2시간 동안 용액 단계와, 1000℃에서 10시간 동안의 2차-카바이드 침전 단계를 포함하는 열처리가 후속하며, 이들 온도 각각은 주변 온도로 떨어지는 공기 냉각 단계에서 종료하게 유지된다.
이러한 방식으로, 종래의 형태의 400mm 직경 섬유화 스피너가 제조되었다.
예 2
동일한 특성을 갖는 제 2의 400mm 직경 섬유화 스피너는 다음 조성물의 용융된 전하로부터 예 1과 동일한 제조 공정을 이용하여 조제되었다:
Cr: 28.84%
Ni: 0.78%
C: 0.41%
Ta: 2.95%
Ti: 1.21%
Fe: 0.66%
Mn: <0.5%
Si: <0.3%
Zr: <0.1%
다른 불순물의 합 < 1%
균형은 코발트를 구성한다.
예 3(비교예):
비교를 위해, 형태 특성이 이전 것과 동일한 2개의 400mm 직경 스피너는 상기 예 1 및 2에서와 동일한 상태 하에 제작되었지만, WO 2005/052208의 예 6에 따른 합금 조성물로부터 얻어지는데, 즉:
Cr: 28.3%
Ni: 8.7%
C: 0.4%
Ta: 3.0%
Ti: 1.5%
Fe: <2%
Mn: <0.5%
Si: <0.3%
Zr: <0.1%
다른 불순물의 합 < 1%
균형은 코발트를 구성한다.
이에 따라 형성된 스피너의 성능은 유리 모직물 섬유화 응용에서 평가되었다. 더 구체적으로, 스피너는 조성물의 현무암 유리를 섬유화하기 위해 산업 라인 상에 위치된다:
SiO2 Al2O3 총철(Fe2O3) CaO MgO Na2O K2O 다양한 물질
45.7 19 7.7 12.6 0.3 8 5.1 1
이것은 높은 철 함량 및 0.15의 산화 환원으로 인해 종래의 유리에 비해 상대적으로 산화하는 유리이다. 그 액상(liquidus) 온도는 1140℃이다.
스피너는 중단될 때까지 10 ton/day 및 12.5 ton/day의 2가지 상이한 출력으로 사용되고, 중단에 대한 결정은, 스피너가 시각적 악화에 의해 표시된 바와 같이 파괴되기 때문에, 또는 생성된 섬유의 질이 너무 불량하게 되기 때문에 결정된다.
출력에서의 변화 외에도, 섬유화 상태는 스피너마다 동일하다: 스피너에 들어가는 광물성 조성물의 온도는 약 1200 내지 1240℃이었고, 스피너의 프로파일에 따른 금속의 온도는 1160 내지 1210℃이었다.
스피너의 수명은, 동작 상태의 함수로서, 표 2에 주어진다. 이 표에서, 간략함을 위해 그리고 직접적인 비교를 더 쉽게 하기 위해, 본 발명(예 1 및 2)에 따른 스피너에 대해 얻어진 수명은 동일한 출력 상태 하에 기준 스피너(예 3)에 대해 얻어진 수명에 대응하게 되었다.
10 t/d 12/5 t/d
예 1 스피너 282 시간
예 2 스피너 200 시간
예 3 (비교예) 스피너 229 시간 151 시간
표 2는, 본 발명에 따른 스피너가 필적하는 동작 상태 하에 항상 더 긴 수명을 갖는다는 것을 보여준다.
상기 섬유화 공정에 사용된 후에 스피너의 구성 합금의 고상 온도(solidus temperature)는, 종래의 DTA(differentail thermal analysis) 기술을 이용하여 측정되었다.
"고상 온도"라는 용어는, 평형 상태에서 합금의 용해 지점을 의미하는 것으로 본 발명 내에서 이해된다. 상이한 분석 방법으로 인해, 표 3에 주어진 고상 온도에 대해 얻어진 값이 WO 2005/052208에 이전에 얻어진 값과 약간 다르다는 것이 주지되어야 한다. 그러나, 사용된 방법과 상관없이, 본 발명에 따른 합금과 기준 합금 사이의 용해 지점에서의 상대적인 차이는 동일하게 남아있다.
그 결과는 표 3에 주어진다:
10 d/t 12.5 t/d
예 1 스피너 합금 1345℃ -
예 2 스피너 합금 - 1348℃
예 3(비교예) 스피너 합금 1334℃ 1339℃
이러한 표 3은, 본 발명에 따른 합금의 고상 온도가 모든 경우에 종래 기술의 합금의 고상 온도보다 대략 10℃ 이상 더 높고, 이것이 더 큰 내화도에 반영된다는 것을 보여준다. 섬유화 공정에서의 스피너의 동작 온도와 스피너의 구성 합금의 용융점 사이의 상대적인 근사도로 인해, 그러한 개선은 매우 중요하고, 본 합금에서 관찰된 매우 뛰어난 고온 기계적 강도 특성을 자체적으로 증명한다.
본 발명에 따른 예 1 및 종래 기술에 따른 예 3의 합금의 고온 기계적 강도 특성은 200시간 동안 31MPa의 부하 하에 1250℃에서 3-점 굴곡(bending)에서 수행된 크립 저항 테스트에서 측정되었다. 테스트는 30mm 폭 x 3mm 두께로 측정된 일련의 평행사변형 테스트 부품 상에서 각 합금에 대해 수행되었고, 그 부하는 37mm로 분리된 지지부 사이의 중간점에서 적용된다. 그 결과는 표 4에 주어진다. 이 표 4는 각 합금에 대해 얻어진 3-점 굴곡 크립 곡선의 경사도를 보여주고, 상기 경사도는 테스트 부품의 크립 변형율(㎛/h 단위)을 예시한다.
표 4는 각 합금에 대해 얻어지고 주어진 모든 결과를 요약하며, 평균 크립율 및 최대 및 최소 값은 일련의 전체 테스트 부품 상에서 관찰된다.
3-점 굴곡에서의 크립율(㎛/h 단위) 평균값 최소값 최대값
예 1 합금(본 발명에 따른) 4.1 2.8 5.7
예 3(비교예) 합금 17.7 3.5 30.8
표 4에 주어진 데이터를 비교함으로써, 본 발명에 따른 합금은 고온에서 실질적으로 향상된 응력 크립 저항을 갖는다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 합금의 고상 온도에서의 증가와 비교하여, 크립 저항에서의 이러한 향상은, 전술한 바와 같이, 현무암 유리를 섬유화하기 위해 산업 라인 상에서 사용될 때 본 발명에 따른 합금으로부터 제조된 스피너의 수명에서의 증가를 초래한다.

Claims (11)

  1. 합금으로서,
    다음 요소(특성은 합금의 w% 단위로 표시된다), 즉
    Cr: 23 내지 34%
    Ti: 0.2 내지 5%
    Ta: 0.5 내지 7%
    C: 0.2 내지 1.2%
    Ni: 5% 미만
    Fe: 3% 미만
    Si: 1% 미만
    Mn: 0.5% 미만,
    를 함유하고, 균형은 코발트 및 부득이한 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 합금.
  2. 제 1항에 있어서, 4 w% 미만의 Ni, 바람직하게 3 w% 미만의 Ni, 매우 바람직하게 2 w% 미만의 Ni를 포함하는 것을 특징으로 하는, 합금.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 0.2 w%, 바람직하게 적어도 0.6 w% 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는, 합금.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 카본에 대한 몰비 (Ti+Ta)/C가 약 0.9 내지 2, 특히 0.9 내지 1.5인 금속 Ti 및 Ta를 포함하는 것을 특징으로 하는, 합금.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 0.5 내지 4 w% 티타늄, 바람직하게 약 0.6 내지 3 w%의 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 합금.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 탄탈륨 함량은 약 1 내지 7%, 특히 약 2 내지 6%인 것을 특징으로 하는, 합금.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 크롬 함량은 약 26 내지 32%, 특히 약 27 내지 30%인 것을 특징으로 하는, 합금.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 합금으로 만들어지고, 특히 주조에 의해 제작된 광물성 모직물의 제조를 위한 물품.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 합금으로 만들어지고, 특히 주조에 의해 제작된 광물성 모직물의 제조를 위한 섬유화 스피너.
  10. 내부 원심력에 의해 광물성 모직물을 제조하기 위한 방법으로서, 용융된 광물성 물질의 흐름은 제 9항에 따른 섬유화 스피너에 부어지고, 상기 섬유화 스피너의 주변 밴드는 용융된 광물성 물질의 필라멘트가 빠져나가는 다수의 구멍에 의해 관통되고, 상기 필라멘트는 가스의 작용을 통해 모직물에 약하게 되고, 스피너에서의 광물성 물질의 온도는 적어도 1200℃인, 내부 원심력에 의해 광물성 모직물을 제조하기 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 용융된 광물성 물질은 약 1130℃ 또는 그 이상, 특히 1170℃ 또는 그 이상의 액상 온도(liquidus temperature)를 갖는 것을 특징으로 하는, 내부 원심력에 의해 광물성 모직물을 제조하기 위한 방법.
KR1020107011637A 2007-11-30 2008-11-27 내화 합금, 섬유-형성 플레이트, 및 광물성 모직물을 제작하기 위한 방법 KR101571143B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0759451 2007-11-30
FR0759451A FR2924442B1 (fr) 2007-11-30 2007-11-30 Alliage refractaire, assiette de fibrage et procede de fabrication de laine minerale

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100090783A true KR20100090783A (ko) 2010-08-17
KR101571143B1 KR101571143B1 (ko) 2015-11-23

Family

ID=39758463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107011637A KR101571143B1 (ko) 2007-11-30 2008-11-27 내화 합금, 섬유-형성 플레이트, 및 광물성 모직물을 제작하기 위한 방법

Country Status (20)

Country Link
US (1) US8262964B2 (ko)
EP (1) EP2222885B1 (ko)
JP (1) JP5461418B2 (ko)
KR (1) KR101571143B1 (ko)
CN (1) CN101878318B (ko)
BR (1) BRPI0819639B8 (ko)
CA (1) CA2706450C (ko)
CL (1) CL2010000574A1 (ko)
CO (1) CO6210750A2 (ko)
DK (1) DK2222885T3 (ko)
EA (1) EA017210B1 (ko)
EG (1) EG26118A (ko)
ES (1) ES2453499T3 (ko)
FR (1) FR2924442B1 (ko)
HR (1) HRP20140302T1 (ko)
PL (1) PL2222885T3 (ko)
SI (1) SI2222885T1 (ko)
UA (1) UA98183C2 (ko)
WO (1) WO2009071847A1 (ko)
ZA (1) ZA201003834B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH709112A8 (de) 2014-01-14 2015-09-15 Sager Ag Mineralfaserkomposition.
PL3589590T3 (pl) * 2017-02-28 2023-10-09 Saint-Gobain Seva Stop do przędzarki włókna szklanego
US11420896B2 (en) 2017-11-20 2022-08-23 Stm Technologies S.R.L. Cobalt-based alloy with a high resistance at high temperatures, spinner for the production of mineral fibers comprising said alloy and process for the production of mineral fibers which uses such a spinner

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3881918A (en) * 1974-05-09 1975-05-06 Owens Corning Fiberglass Corp Cobalt-base superalloy
US4820324A (en) * 1987-05-18 1989-04-11 Owens-Corning Fiberglas Corporation Glass corrosion resistant cobalt-based alloy having high strength
US20030221756A1 (en) 1997-09-29 2003-12-04 Isover Saint Gobain Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same
US6266979B1 (en) * 1999-09-02 2001-07-31 Johns Manville International, Inc. Spinner disc alloy
US6361836B1 (en) * 1999-12-09 2002-03-26 Johns Manville International, Inc. Method of making spinner discs for rotary fiberization processes
FR2809387B1 (fr) 2000-05-23 2002-12-20 Saint Gobain Isover Procede de fabrication de laine minerale, alliages a base de cobalt pour le procede et autres utilisations
JP4032654B2 (ja) * 2001-03-06 2008-01-16 Ｊｆｅスチール株式会社 耐ピックアップ性・耐高温摩耗特性に優れた表面被覆材料
JP4128832B2 (ja) * 2002-09-09 2008-07-30 大平洋特殊鋳造株式会社 ガラス繊維成形スピナ−用耐熱合金およびスピナ−
FR2862662B1 (fr) 2003-11-26 2007-01-12 Saint Gobain Isover Alliage refractaire et procede de fabrication de laine minerale

Also Published As

Publication number Publication date
KR101571143B1 (ko) 2015-11-23
CA2706450C (fr) 2016-10-04
BRPI0819639B8 (pt) 2018-02-27
UA98183C2 (uk) 2012-04-25
HRP20140302T1 (en) 2014-05-23
EP2222885A1 (fr) 2010-09-01
CN101878318B (zh) 2014-02-19
PL2222885T3 (pl) 2014-05-30
JP2011504969A (ja) 2011-02-17
EP2222885B1 (fr) 2014-01-01
ES2453499T3 (es) 2014-04-08
EA201000913A1 (ru) 2010-10-29
CO6210750A2 (es) 2010-10-20
WO2009071847A1 (fr) 2009-06-11
SI2222885T1 (sl) 2014-05-30
AU2008333024A1 (en) 2009-06-11
US20100244310A1 (en) 2010-09-30
BRPI0819639A2 (pt) 2015-05-05
CN101878318A (zh) 2010-11-03
FR2924442B1 (fr) 2010-02-26
US8262964B2 (en) 2012-09-11
EA017210B1 (ru) 2012-10-30
CA2706450A1 (fr) 2009-06-11
FR2924442A1 (fr) 2009-06-05
DK2222885T3 (da) 2014-04-07
CL2010000574A1 (es) 2010-12-10
ZA201003834B (en) 2011-02-23
EG26118A (en) 2013-03-05
JP5461418B2 (ja) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8398791B2 (en) Process for manufacturing mineral wool, cobalt-based alloys for the process and other uses
KR910009875B1 (ko) 고강도를 갖는 유리부식 저항성 코발트 기초합금
CN112771187A (zh) 纤维板用合金
KR101571143B1 (ko) 내화 합금, 섬유-형성 플레이트, 및 광물성 모직물을 제작하기 위한 방법
JP4125382B2 (ja) コバルト基合金、この合金から製造された製品及びその製造方法
KR101231759B1 (ko) 내화 합금과 광물면 제조 방법
US20030221756A1 (en) Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same
KR940008942B1 (ko) 코발트 기초 내열합금 및 그 제조방법
CN111566059A (zh) 具有耐高温性的钴基合金、用于生产矿物纤维的包含该合金的旋转器以及使用该旋转器生产矿物纤维的方法
BRPI0819639B1 (pt) League, article and form of fiber formation for the manufacture of mineral wool and process of manufacture of mineral wool.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee