KR20140107291A

KR20140107291A - 플래시 맞대기 용접에 의해 스틸 구성요소를 제작하는 방법 및 상기 방법을 이용하여 제작된 구성요소

Info

Publication number: KR20140107291A
Application number: KR1020147016963A
Authority: KR
Inventors: 패트릭 달만; 빅토르 레시나; 스타판 라르손
Original assignee: 아크티에볼라게트 에스케이에프
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-09-04
Also published as: US20150283643A1; RU2591907C2; EP2794174A4; EP2794174A1; WO2013095244A1; JP2015510452A; RU2014129576A; BR112014014949A2; CN104245213A

Abstract

본 발명은 용접부를 플래싱하고 업셋팅함으로써 용접 이음부(24)를 플래시 맞대기 용접하는 단계를 포함하는 플래시 맞대기 용접 이음부(24)를 가진 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 용접 이음부(24)의 온도를 높이거나 혹은 용접 이음부(24)의 온도를 올라간 온도에 유지시키기 위하여, 용접부를 업셋팅하는 단계 후에, 상기 구성요소(14, 30, 32)의 적어도 용접 이음부(24)에 열(22)을 공급하는 단계를 포함한다.

Description

플래시 맞대기 용접에 의해 스틸 구성요소를 제작하는 방법 및 상기 방법을 이용하여 제작된 구성요소{METHOD FOR MANUFACTURING A STEEL COMPONENT BY FLASH BUTT WELDING AND A COMPONENT MADE BY USING THE METHOD}

본 발명은 스틸로 구성요소, 가령, 베어링 링을 제작하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 이용하여 제작된 구성요소에 관한 것이다.

플래시 맞대기 용접, 또는 "플래시 용접"은, 세그먼트(segment)가 단부 대 단부(end to end) 방식으로 나란하게 정렬되고, 전기적으로 하전되며, 세그먼트의 단부를 용융시켜 용접하는 전기 아크(electric arc)를 생성하여, 현저하게 강력하고 매끈한 이음부(joint)를 형성하는, 금속 레일(rail), 로드(rod), 체인(chain) 또는 파이프(pipe)의 세그멘트를 결하기 위한 저항 용접 기술(resistance welding technique)이다.

플래시 맞대기 용접 회로는 일반적으로 하나의 저-전압, 고-전류 에너지 공급원(보통 용접용 변환기) 및 두 개의 클램핑 전극(clamping electrode)으로 구성된다. 용접되어야 하는 두 세그먼트(segment)들이 상기 전극들에 클램프고정되고 이들이 만나서 살짝 접촉할 때까지 서로 다가가게 된다. 변환기를 활성화시키면(energizing), 고-밀도 전류가 서로 접촉하고 있는 영역을 통해 흐르게 된다. 플래싱(flashing)이 시작되고, 세그먼트들은 플래싱 작용(flashing action)을 유지하기에 충분한 힘 및 속도로 함께 단조가공된다(forged). 용접되어야 하는 두 표면에 열 구배(heat gradient)가 형성된 후에, 용접을 완성하기 위해 업셋 힘(upset force)이 가해진다. 상기 업셋 힘은 용접 영역으로부터 슬래그(slag), 산화물(oxide) 및 용융 금속을 압출하여(extrude) 가열된 금속의 저온 영역에 용접 부착물(welding accretion)을 남긴다. 그 뒤, 상기 이음부는 용접된 물품을 배출하기 위해 클램프를 개방하기 전에 살짝 냉각되게 한다. 상기 용접 부착물은 필요에 따라 그 자리에 그대로 남아있거나 용접된 물품이 아직 뜨거운 동안에 전단(shearing)에 의해 또는 분쇄(grinding)에 의해 제거될 수 있다.

플래시 맞대기 용접이 간단하고 효율적인 용접 기술이긴 하지만, 플래시 맞대기 용접 동안 및 플래시 맞대기 용접 후에 발생하는 결함, 가령, 용접/담금질 균열로 인해, 그리고, 용접 이음부 주위의 열영향부(heat, affected zone; HAZ)에서 스틸의 미세구조(microstructure)가 플래시 맞대기 용접에 의해 변형될 수도 있기 때문에, 용접 이음부(들) 가까이에서 구성요소의 물리적 특정들은 플래시 맞대기 용접에 의해 바람직하지 못하게 작용할 수도 있다.

본 발명의 목적은 플래시 맞대기 용접 이음부를 가진 스틸 구성요소를 제작하기 위한 개선된 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적은 용접부를 플래싱(flashing)하고 업셋팅(upsetting)함으로써 용접 이음부를 플래시 맞대기 용접하는 단계, 및 용접 이음부의 온도를 높이거나 혹은 용접 이음부의 온도를 올라간 온도에 유지시키기 위하여, 용접부를 업셋팅하는 단계 후에, 상기 구성요소의 적어도 용접 이음부에 열을 공급하는 단계를 포함하는 방법에 의해 구현된다.

용접부를 업셋팅하는 단계 후에 구성요소의 적어도 용접 이음부에 열을 공급함으로써, 결함(defect), 가령, 용접/담글질 균열이 방지되거나 줄어들 수 있다. 게다가, 용접 이음부 주위의 열영향부(HAZ) 내의 미세구조는 사전-플래시 맞대기 용접 미세구조로 적어도 부분적으로 복원될 수 있으며 제작된 구성요소 내에서 용접 이음부 주위에는 어떠한 연성 영역(softened zone)이 없다. 거친(coarse) 베이나이트 구조물은, 플래시 맞대기 용접 후에 적어도 용접 이음부에 열을 공급함으로써 플래시 맞대기 용접이 적어도 부분적으로 변환될 수 있는 열영향부(HAZ) 내에서 일반적으로 관측되는데, 이때, 열영향부 내에서 스틸의 경도/인성(toughness)은 스틸의 나머지 부분(remainder) 내에서 스틸의 경도/인성과 실질적으로 일치하도록 적어도 부분적으로 복원되거나 변형될 것이며, 상기 스틸의 나머지 부분에는 플래시 맞대기 용접 공정으로부터 발생된 열에 의해 바람직하지 못한 영향이 끼치지 않는다.

열은 용접 이음부의 주변(vicinity) 혹은 구성요소의 하나 또는 그 이상의 부분들에만 공급될 수 있는데, 열은 가령, 예를 들어, 구성요소 자체를 통한 전도(conduction)에 의해 용접 이음부에 전달될 수 있다. 열은 적어도 스틸에 공급되어 즉 구성요소의 각각의 용접 이음부 혹은 용접 이음부 주위의 열영향부(HAZ)에서 스틸에 공급되어 플래시 맞대기 용접에 의해 바람직하지 못한 영향을 끼칠 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 방법은, 구성요소의 적어도 용접 이음부에 열을 공급하는 단계 전에, 그리고, 상기 구성요소의 용접 이음부의 온도를 높이기 위해 용접부를 업셋팅하는 단계(upsetting) 후에, 펄라이트/베이나이트를 형성하기 위하여 상기 구성요소를 마르텐사이트 변태개시온도(martensite start temperature; Ms) 이상의 온도로 냉각시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 열은 가열 수단, 가령, 유도 가열 수단(induction heating means)을 이용하여 적어도 용접 이음부를 가열함으로써 공급된다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 열은 플래시 맞대기 용접 장치를 이용하여 적어도 용접 이음부를 가열함으로써 공급된다. 열은 교류(AC)를 사용하는 플래시 맞대기 용접을 이용하여 적어도 용접 이음부를 가열함으로써 공급되어, 직류(DC)가 사용된 경우보다 구성요소가 더 저온의 상태로 유지될 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 그 외에도 혹은 대안으로, 열은 용접부를 업셋팅하는 단계 후에 적어도 용접 이음부를 절연함으로써(insulating) 공급된다. 구성요소의 냉각 속도를 늦추거나 혹은 방지하기 위해 적어도 용접 이음부 주위에 단열재가 제공될 수도 있다. 용접부를 업셋팅하는 단계 후에, 용접 이음부 주위에 가령, 예컨대, 단열재의 슬리브(sleeve)가 배열될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방법은, 적어도 용접 이음부에 열을 공급하는 단계 후에, 가령, 예를 들어, 실온으로 구성요소를 냉각시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 열을 공급하는 단계 후에 구성요소의 적어도 일부분을 경화시키는 단계를 포함한다. 구성요소는 가령 예를 들어 열을 공급하는 단계 및 경화 단계 사이에서 실온으로 냉각될 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 구성요소는 링, 가령, 베어링 링이다. 본 발명에 따른 방법은 특히 큰 크기의 링(즉 0.5 m보다 크거나, 1 m보다 크거나, 2 m보다 크거나 혹은 3 m보다 크거나 이와 동일한 외측 직경을 가진 링)들을 제작하는 데 적합하지만, 이에만 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 스틸은 0.1-1.1 중량%, 바람직하게는 0.6-1.1 중량%, 혹은 가장 바람직하게는 0.8-1.05 중량%의 탄소 함량을 가진다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 스틸은:

C 0.5-1.1 중량%

Si 0-0.15 중량%

Mn 0-1.0 중량%

Cr 0.01-2.0 중량%

Mo 0.01-1.0 중량%

Ni 0.01-2.0 중량%

V 및/또는 Nb 0.01-1.0 중량%의 V 또는 0.01-1.0 중량%의 Nb, 혹은 0.01-1.0 중량%의 두 요소

S 0-0.002 중량%

P 0-0.010 중량%

Cu 0-0.15 중량%

Al 0.010-1.0 중량%

밸런스(balance) Fe 및 통상적으로 발생되는 불순물(impurities)을 포함한다.

위에서 언급한 레벨까지 (쉽게 산화되는 합금 요소들인) 스틸의 망간 및 크롬 함량을 줄이고 실리콘 함량을 최소화시킴으로써, 스틸은 보다 더 안정적이 될 것이며 플래시 맞대기 용접 동안에는 쉽게 산화되지 않을 것이다. 스틸의 황 함량은 절대 최소값(absolute minimum)까지 감소되며, 플래시 맞대기 용접을 받는 스틸 내에 비금속 함유량이 바람직하지 못하게 포함되는 것이 최소화될 것이다. 비금속 함유량의 조절된 형태(controlled shape) 및 매우 낮은 황 함량을 보장하는, 스틸 제작 동안 특별한 레이들 처리(ladle treatment)에 의해, 높은 레벨의 관통-두께 연성(through-thickness ductility)이 구현될 수 있다.

또한, 그 외의 경우, 용접 영역을 현저하게 약화시킬 것인, 스틸이 플래시 맞대기 용접을 받을 때 오스테나이트 결정 경계(austenite grain boundary)로 이동하는(migrating) 잔여(residual) 또는 트램프(tramp) 요소를 방해하기(hinder) 위하여, 스틸의 인(phosphorus) 함량도 감소한다. 몰리브덴, 니켈 및 선택적으로는 바나듐(vanadium)을 첨가하면, 스틸에 큰 구성요소(즉 500 mm 또는 그 이상의 외측 직경을 가진 구성요소)의 관통-경화(through-hardening)시키기에 충분한 경도(hardenability)가 제공된다.

따라서, 이러한 스틸을 사용함으로써, 플래시 맞대기 용접이 생성되는 바람직하지 못한 재료 흐름(material flow)의 부정적인 영향이 제한될 수 있다. 이러한 스틸을 사용하면, 우수한 이음부/용접부를 가진 결합/용접된 구성요소가 제공되는데, 이는 그 외의 경우 발생할 수 있는 것과 같이 결합/용접된 구성요소가 구성 약화 영역을 포함하지 않기 때문이다. 따라서, 이러한 결합/용접된 구성요소는 이러한 스틸을 포함하지 않는 결합/용접된 구성요소에 비해 높은 수준의 구조 완전성(structural integrity)을 가진다. 따라서, 이러한 스틸은 플래시 맞대기 용접에 적합하며 특히 높은 피로 및 인성을 요구하는 분야 용도의 구성요소를 제작할 때 특히 적합하며, 이러한 구성요소들은 제작 동안 혹은 제작 후에 플래시 맞대기 용접이 제공되어야 한다.

또한, 본 발명은 본 발명의 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 방법을 이용하여 제작된 구성요소에 관한 것이다. 이러한 구성요소는 링, 가령, 베어링, 가령, 롤러 베어링, 니들 베어링, 테이퍼형 롤러 베어링, 구형 롤러 베어링, 환상형 롤러 베어링, 스러스트 베어링 혹은 헤르츠 응력(Hertzian stress)을 교대로 받는 임의의 분야, 가령, 롤링 접촉 혹은 롤링 및 슬라이딩 조합 용도의 베어링에서 사용하기 위한 베어링 링일 수 있다. 이러한 베어링은 가령 예를 들어 차량, 풍력, 해상, 금속 제작 혹은 높은 내마모성 및/또는 증가된 피로 및 인장 강도를 요하는 그 외의 다른 기계 분야에서 사용될 수 있다.

이제, 본 발명은 개략적으로 도시된 첨부 도면들을 참조하여 비-제한적인 예들로 상세하게 설명될 것이다:
도 1-4는 본 발명의 한 실시예에 따른 방법의 단계들을 도시하고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 플래시 맞대기 용접 단계 후의 베어링 링을 도시하며,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 방법의 단계들을 도시하고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 베어링을 도시한다.
상기 도면들은 실측으로 도시되지 않았으며 특정의 특징부 수치들은 명확성을 위해 확대되어 도시되었다는 사실에 유의해야 한다.

도 1-4는 본 발명의 한 실시예에 따른 방법의 다양한 단계들을 개략적으로 도시한다. 도 1은 2개의 맞은편 단부(12a 및 12b)를 가진 스틸 바(12)를 제작하기 위해 단조가공된 스틸(10)을 도시한다. 중량이 4 톤 이상, 10 톤 이상, 15 톤 이상, 20 톤 이상 또는 그 이상의 중량을 가진 잉곳(ingot)으로부터 슬래브(slab), 블룸(bloom) 또는 빌렛(billet)이 단조가공될 수 있다. 상기 슬래브, 블룸 또는 빌렛으로부터 하나 이상의 스틸 바가 절삭되거나 단조가공될 수 있다. 빌렛은 둥글거나 정사각형의 횡단면적을 가진 특정 길이의 금속으로서, 이 면적은 230 cm² 미만이다. 블룸은 횡단면적이 230 cm²을 초과하는 것을 제외하고는 빌렛과 유사하다. 슬래브는 횡단면이 직사각형인 특정 길이의 금속이다. 스틸은 밑에서와 같이 중량%로 표시된 조성을 가질 수 있는데: C 0.5-1.1, Si 0-0.15, Mn 0-1.0, Cr 0.01-2.0, Mo 0.01-1.0, Ni 0.01-2.0, V 및/또는 Nb; V의 0.01-1.0 또는 Nb의 0.01-1.0, 또는 두 요소의 0.01-1.0, S 0-0.002, P 0-0.010, Cu 0-0.15, Al 0.010-1.0 및 밸런스 Fe 및 통상 발생하는 불순물을 포함할 수 있다.

예시된 실시예에 도시된 스틸 바(12)의 단부(12a, 12b)는 스틸 바(12)의 측면 표면(12c, 12d)에 대해 90°의 각도를 형성하는 단부를 포함하는 사실을 유의해야 한다. 그러나, 스틸 바(12)는 스틸 바의 측면 표면(12c, 12d)에 대해 90° 미만의 또는 초과의 각도를 형성하는 단부(12a, 12b)를 포함할 수도 있고, 스틸 바(12)는 대각선 방향으로 기울어진 단부를 포함할 수도 있다. 게다가, 스틸 바(12)의 단부(12a 및 12b)는 반드시 평평한 표면을 가질 필요는 없다.

플래시 맞대기 용접(flash butt welding)하기 전에 스틸 바의 하나 이상의 표면(12a, 12b, 12c, 12d)의 하나 이상의 부분이 침탄될 수 있다(carburized). 가령, 예를 들어, 서로 맞은편 단부들은, 스틸 바가 분해되고 그 뒤에 담금질(quenching)에 의해 급속하게 냉각될 때 탄소를 유리시키는(liberate) 또 다른 재료가 존재할 때 스틸 바가 가열되는 임의의 종래의 방법을 이용하여 연속 또는 불연속 침탄 층(carburized layer)을 형성하기 위해 균일하게 또는 불균일하게 침탄될 수 있다.

도 2는 개방된 베어링 링(14) 내에 형성된 단일의 스틸 바(12)를 도시한다. 복수의 스틸 바(12)는 각각 대안으로 하나의 링 세그먼트(ring segment) 내에 형성될 수 있으며, 그 뒤에 2개 또는 그 이상의 링 세그먼트가 서로 플래시 맞대기 용접되어 2개 또는 그 이상의 용접 이음부(weld joint)를 포함하는 베어링 링(14)을 형성할 수 있다는 사실을 유의해야 한다.

도 3은 서로 플래시 맞대기 용접된 개방된 베어링 링(14)의 단부(12a, 12b)를 도시한다. 개방된 베어링 링(14)의 단부(12a, 12b)는 클램핑되어(clamped) 제어된 속도로 서로 맞닿게 되고(brought together) 변환기(18)로부터 전류가 제공된다(applied). 아크(arc)가 두 단부(12a, 12b) 사이에 생성된다. 플래시 맞대기 용접 공정이 시작될 때, 아크 간격(18)은 두 표면(12a, 12b)을 세척하고 평평하게 하기에(even out) 충분히 넓다. 간격(20)을 줄여 상기 간격을 닫고 개방하면, 두 표면(12a, 12b) 내에 열이 생성된다. 두 표면(12a, 12b)에서의 온도가 단조가공 온도(forging temperature)에 도달할 때, 도 3에서 화살표(20)의 방향으로 압력이 가해진다(또는 고정된 단부(stationary end)에 대해 이동가능한 단부(movable end)가 단조가공된다). 두 표면(12a, 12b) 사이에 플래시(flash)가 생성되며, 이에 따라 용접 영역에 있는 임의의 탄소가 상기 표면(12a, 12b)으로부터 베어링 링의 내측 및 외측 표면(12c, 12d)을 향해 반경 방향으로 흐르게 하여 깨끗한 용접 이음부가 형성된다. 플래싱(flashing) 후에, 갑자기 업셋 힘(upset force)이 제공되어 용접 공정이 종료된다. 상기 업셋 힘은 용접 영역으로부터 슬래그(slag), 산화물(oxide) 및 용융 금속을 압출하여(extrude) 가열된 금속의 저온 영역에 용접 부착물(welding accretion)을 남긴다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 용접된 베어링 링은 구성요소(component)의 용접 이음부의 온도를 높이기 위해 용접부를 업셋팅하는 단계(upsetting) 후에, 펄라이트/베이나이트를 형성하기 위하여 마르텐사이트 변태개시온도(martensite start temperature; Ms) 이상의 온도로 냉각된다.

도 4는, 플래싱 단계, 업셋팅 단계 및 냉각 단계 후에, 용접 이음부(24)의 온도를 높이거나 혹은 용접 이음부(24)의 온도를 올라간 온도에 유지시키기 위하여 열(22)이 구성요소의 용접 이음부(24)에 공급된다. 열(22)은 임의의 적절한 가열 수단, 가령, 유도 가열 수단에 의해 공급될 수 있다. 그 외에도, 혹은, 대안으로, 열(22)은 플래시 맞대기 용접 장치 자체를 사용하여, 가령, 예컨대, 교류(AC)를 사용하여 공급될 수도 있다. 대안으로, 혹은 그 외에도, 용접 이음부(24)는 적어도 용접 이음부(24) 주위에 단열 재료를 제공함으로써 절연될 수도 있다. 예를 들어, 단열 재료의 슬리브(sleeve)가 용접 이음부(24) 주위에 배열될 수 있다. 열이 용접 이음부(24)에 공급될 수 있으며 상기 용접 이음부의 온도는 적어도 5분 동안 약 900℃의 온도에 유지될 수 있다.

용접된 구성요소의 일부분에는, 표면 경도, 내마모성 및/또는 피로강도 및 인장강도를 높이기 위하여, 열 공급 단계 후에, 후-용접 열처리 공정, 가령, 침탄공정(carburizing)이 제공될 수 있다. 상기 침탄 공정은 철(iron) 또는 스틸 구성요소가 분해될 때 탄소를 유리시키는(liberate) 또 다른 재료가 있을 때 가열되는 열 처리 공정이다. 구성요소의 외측 표면은 원재료보다 더 큰 탄소 함량을 가질 것이다. 철 또는 스틸 구성요소가 담금질에 의해 급속하게 냉각될 때, 외측 표면 상의 높은 탄소 함량은 경질 상태가 되며(hard), 코어(core)는 매끈한 상태(즉 연성 상태) 및 거친 상태(tough)로 유지된다.

대안으로, 용접된 구성요소는, 열 공급 단계 후에, 가령, 예를 들어, 물-기반, 오일-기반 또는 폴리머 기반의 담금질로 냉각될 수 있다.

임의의 용접 부착물(26), 가령, 예를 들어, 용접된 베어링 링의 내측 및 외측 표면(12d 및 12c) 위에 축적되는 (도 5에 도시된) 슬래그, 산화물 및/또는 용융 금속을 함유하는 용접 부착물은 예컨대, 전단(shearing) 또는 분쇄(grinding)에 의해 제거될 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 스틸로 구성요소를 제작하기 위한 방법의 단계들을 도시한다. 상기 방법은 용접부를 플래싱하고 업셋팅하는 단계, 펄라이트/베이나이트를 형성하기 위하여 상기 구성요소를 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상의 온도로 냉각시키는 단계 및 용접 이음부의 온도를 높이거나 혹은 용접 이음부의 온도를 올라간 온도에 유지시키기 위하여 구성요소의 적어도 용접 이음부에 열을 공급하는 단계에 의해 구성요소를 플래시 맞대기 용접하는 단계들을 포함한다. 상기 구성요소는 용접 이음부를 업셋팅하는 단계 및 구성요소의 적어도 용접 이음부에 열을 공급하는 단계 사이에서 실질적으로 냉각되게 하지 않으며 즉 구성요소는 가령, 예를 들어,열이 적어도 용접 이음부에 공급되기 전에는 실온으로 냉각되지 않는다. 열이 미리 결정된 시간 동안 용접 이음부에 공급되고 난 후에, 구성요소의 적어도 일부분에는 예컨대 경화 열 처리(hardening heat treatment) 공정이 수행될 수 있다.

도 7은 수십 그램으로부터 수천 톤의 하중-수용 용량(load-carrying capacity)을 가지며 직경의 범위가 10 mm 내지 수 미터일 수 있는 베어링(28), 즉 롤링 요소 베어링의 한 예를 도시한다. 본 발명에 따른 베어링(28)은 임의의 크기를 가질 수 있고 임의의 하중-수용 용량을 가질 수 있다. 베어링(28)은 내부 링(30) 및 외부 링(32)을 가지며, 이들 중 하나 또는 둘 모두는 본 발명에 따른 링 및 일련의 롤링 요소(34)로 구성될 수 있다. 내부 링(30), 외부 링(32) 및/또는 롤링 요소 베어링(28)의 롤링 요소(34), 및 바람직하게는 롤링 요소 베어링(28)의 모든 롤링 접촉 부분들은 0.20 내지 0.40 중량%의 탄소를 함유하는 스틸로 제작된다.

플래시 맞대기 용접 후에 열이 구성요소의 적어도 용접 이음부(들)에 공급되는 본 발명의 한 실시예에 따른 방법을 이용하여 제작된 구성요소는, 플래시 맞대기 용접 후에는 열이 구성요소에 공급되지 않지만 임의의 단열재 없이도 구성요소가 냉각되는 종래의 방법을 이용하여 제작된 상응 구성요소보다 더 작은 열영향부(heat affected zone; HAZ)를 가질 것이다. 따라서, 이러한 구성요소는 상기 종래의 방법을 이용하여 제작된 구성요소와 비교했을 ? 개선되거나 및/또는 보다 균일한 물리적 특성을 가질 것이다.

청구항의 범위를 벗어나지 않는 본 발명의 추가적인 변형예들이 당업자들에게는 자명할 것이다.

Claims

용접부(weld)를 플래싱(flashing)하고 업셋팅(upsetting) 함으로써 용접 이음부(24)를 플래시 맞대기 용접하는 단계를 포함하는, 플래시 맞대기 용접 이음부(24)를 가진 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법에 있어서,
상기 방법은, 용접 이음부(24)의 온도를 높이거나 혹은 용접 이음부(24)의 온도를 올라간 온도에 유지시키기 위하여, 용접부를 업셋팅하는 단계 후에, 상기 구성요소(14, 30, 32)의 적어도 용접 이음부(24)에 열(22)을 공급하는 단계를 포함하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 방법은, 구성요소(14, 30, 32)의 적어도 용접 이음부(24)에 열을 공급하는 단계 전에, 그리고, 구성요소(14, 30, 32)의 용접 이음부(24)의 온도를 높이기 위해 용접부를 업셋팅하는 단계 후에, 구성요소(14, 30, 32)를 마르텐사이트 변태개시온도(martensite start temperature; Ms) 이상의 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
열(22)은 가열 수단을 사용하여 적어도 용접 이음부(24)를 가열시킴으로써 공급되는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제3항에 있어서,
상기 가열 수단은 유도 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
열(22)은 플래시 맞대기 용접 장치를 사용하여 적어도 용접 이음부(24)를 가열시킴으로써 공급되는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
열(22)은 교류(AC)를 사용하는 플래시 맞대기 용접 장치로 적어도 용접 이음부(24)를 가열시킴으로써 공급되는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
열(22)은 용접부를 업셋팅하는 단계 후에 적어도 용접 이음부(24)를 절연시킴으로써 공급되는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은, 적어도 용접 이음부(24)에 열(22)을 공급하는 단계 후에만, 구성요소(14, 30, 32)를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제8항에 있어서,
상기 방법은 열 공급 단계 후에 구성요소(14, 30, 32)의 적어도 일부분을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
스틸(10)은 0.1-1.1 중량%, 바람직하게는 0.6-1.1 중량%, 혹은 가장 바람직하게는 0.8-1.05 중량%의 탄소 함량을 가지는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
구성요소(14, 30, 32)는 링(14, 30, 32)인 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제11항에 있어서,
링(14, 30, 32)은 베어링 링(14, 30, 32)인 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
링(14, 30, 32)은 0.5 m와 동일하거나 0.5 m보다 큰 외측 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
스틸(10)은:
C 0.5-1.1 중량%
Si 0-0.15 중량%
Mn 0-1.0 중량%
Cr 0.01-2.0 중량%
Mo 0.01-1.0 중량%
Ni 0.01-2.0 중량%
V 및/또는 Nb 0.01-1.0 중량%의 V 또는 0.01-1.0 중량%의 Nb, 혹은 0.01-1.0 중량%의 두 요소
S 0-0.002 중량%
P 0-0.010 중량%
Cu 0-0.15 중량%
Al 0.010-1.0 중량%
밸런스(balance) Fe 및 통상적으로 발생되는 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 구성요소(14, 30, 32)를 제작하기 위한 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 제작된 구성요소(14, 30, 32).
제15항에 있어서,
상기 구성요소는 링(14, 30, 32)인 것을 특징으로 하는 구성요소(14, 30, 32).
제16항에 있어서,
상기 구성요소는 베어링 링(14, 30, 32)인 것을 특징으로 하는 구성요소(14, 30, 32).