KR20160026132A - method of making needle valve - Google Patents

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KR20160026132A KR1020140114073A KR20140114073A KR20160026132A KR 20160026132 A KR20160026132 A KR 20160026132A KR 1020140114073 A KR1020140114073 A KR 1020140114073A KR 20140114073 A KR20140114073 A KR 20140114073A KR 20160026132 A KR20160026132 A KR 20160026132A
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Abstract

The present invention relates to a method to manufacture a material for a needle valve having an unground high-strength duplex stainless steel surface, which realizes a method for continuously heating and forming a material from a high-frequency induction heating process to a shape rolling process in line to form duplex stainless steel for a needle valve having 150,000 psi, and additionally provides a method for forming a steel bar having a length of 1 m, a height of 25 mm, and a width of 50 mm through a shape drawing process. The method to manufacture a material for a needle valve having an unground high-strength duplex stainless steel surface comprises an induction heating process, a rolling process, and a drawing process.

Description

고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법{method of making needle valve} [0001] METHOD FOR MANUFACTURING MATERIAL FOR NON-GRINDING NEEDLE VALVES [0002]

본 발명은 이형정밀압연공정 및 이형정밀인발을 이용한 150,000psi급 니들 밸브용 듀플렉스 스테인리스 소재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 유도가열 방식으로 소재를 가열함으로써 단시간내에 가열이 가능할 뿐만 아니라 에너지 소비 및 오염물질 발생을 현저히 감소시킬 수 있으며, 또한 인라인 정밀압연의 수직/수평 타입의 압연 패스가 일직선으로 배열되어 있어 초기 소재가 각 압연 패스를 연속적으로 통과함으로써 생산 속도의 향상 및 고정밀화를 구현할 수 있는 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a duplex stainless steel material for a 150,000 psi needle valve using a die-casting precision rolling process and a die-cut precision drawing, and more particularly, Energy consumption and pollutant generation can be significantly reduced. Also, since the vertical and horizontal type rolling passes of the inline precision rolling are arranged in a straight line, the initial material continuously passes through each rolling pass, To a method of manufacturing a material for a high strength duplex stainless steel surface non-abrasive needle valve.

잘 알려진 바와 같이, 듀플렉스계 스테인리스강은 오스테나이트와 페라이트의 미세조직을 50 : 50으로 배합한 것으로 상업용 합금의 경우에는 40 : 60의 비율로 구성되어 있다. 상기 듀플렉스계 스테인리스강은 오스테나이트 스테인리스강보다 내구성이 우수하고, 공식이나 틈새 부식에 더 강한 특징을 가지고 있다.As is well known, duplex stainless steels consist of a 50:50 microstructure of austenite and ferrite, with a ratio of 40:60 for commercial alloys. The duplex stainless steel has better durability than austenitic stainless steel and is more resistant to corrosion of formulations and crevices.

이러한 듀플렉스계 스테인리스강은 다른 오스테나이트계보다 높은 양의 크롬(바람직하게는, 19%~28%)과 몰리브덴(5% 이상), 낮은 니켈 함량을 가진다. 가장 많이 쓰이는 듀플렉스계 스테인리스강으로는 2205(22% 크롬, 5% 니켈)와 2507(25% 크롬, 7% 니켈)이 있으며, 상기 2507은 높은 부식저항성으로 슈퍼 듀플렉스라고 불린다. 슈퍼 듀플렉스계는 낮은 가격으로도 슈퍼 오스테나이트계와 비슷한 내식성을 가지므로 가격 경쟁력에 있어 많은 우위를 점하고 있다. 상기 듀플렉스계 스테인리스강과 오스테아니트계 스테인리스강의 물리적 성질은 비슷하다. 반면 듀플렉스계 스테인리스강은 열팽창 계수가 낮다는 장점을 가져 열 피로의 위험성이 작다.Such duplex stainless steels have a higher amount of chromium (preferably 19% to 28%) and molybdenum (5% or more) and a lower nickel content than the other austenitic alloys. The most commonly used duplex stainless steels are 2205 (22% chromium, 5% nickel) and 2507 (25% chromium, 7% nickel), and the 2507 is called super duplex with high corrosion resistance. The super duplex system has a superiority in price competitiveness because it has corrosion resistance comparable to super austenitic system even at a low price. The physical properties of the duplex stainless steel and the austenitic stainless steel are similar. Duplex stainless steel, on the other hand, has the advantage of low thermal expansion coefficient and low risk of thermal fatigue.

또한, 일반적인 산업설비용 스테인리스강에 비해 강도는 2배 이상 높고, 내식성이 뛰어나기 때문에 듀플렉스 스테인리스강이나 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강이 에너지 분야와 담수화 설비에 필수적인 소재로 부상하고 있다. 최근 들어 니켈(Ni) 가격의 폭등으로 오스테나이트 스테인리스에 비해 니켈을 적게 첨가하는 DSS의 수요가 증가되고 있다. 그에 따라 DSS의 수요가 연간 20% 이상 해마다 증가되고 있는 실정이다.Duplex stainless steel or super duplex stainless steel is emerging as an indispensable material for energy fields and desalination facilities because strength is more than two times higher than general industrial equipment stainless steel and corrosion resistance is excellent. In recent years, demand for DSS, in which nickel is added less than austenitic stainless steel, is increasing due to a surge in nickel (Ni) price. As a result, the demand for DSS is increasing every year by 20% or more every year.

이처럼 듀플렉스계 스테인리스강의 중요성이 부각되면서 고압의 니들 밸브(Needle Valve) 분야에서도 관심이 높아지고 있으며, 수요가 폭발적으로 증가하는 상황이다. 고압 니들 밸브는 고압용 장비 및 해수용 설비의 중요핵심부품으로 자리잡고 있으며, 각종 오토클레이브(autoclave), 정수압프레스, 압력시험기, 각종 펌프, 피로시험기, 산업용 압력용기 등 화학, 정유, 위터젯, 연구분야, 가스 산업의 압력제어 부분에 사용되지 않는 곳이 없을 정도로 그 용도가 다양하다. 특히 화력발전소에 의무적으로 설치되는 탈황 설비와 해수 냉각 설비의 적용으로 내식성 및 강도가 우수하고, 경제적인 듀플렉스계 스테인리스강으로 만들어진 니들 밸브로 대체되고 있으며, 현재 건설 중인 7기의 원자력발전에도 적용될 예정이다.As such, the importance of duplex stainless steels has become more important, and there is a growing interest in high-pressure needle valves, and demand is exploding. High pressure needle valve has become an important core part of high pressure equipment and seawater equipments. It is used for various kinds of chemicals such as autoclave, hydrostatic press, pressure tester, various pumps, fatigue tester, industrial pressure vessel, The applications are diverse so that there is no unused place in the research field, the pressure control part of the gas industry. In particular, desulfurization equipment and seawater cooling system, which are installed mandatory in thermal power plants, are being replaced by needle valves made of duplex stainless steel, which are superior in corrosion resistance and strength and economical. They will also be applied to 7 nuclear power plants under construction to be.

한편, 국내 일반적인 밸브에 사용되는 소재는 국내에서 직접 공급이 가능하여 원가 절감, 품질보증, 납기단축 등의 국제적 경쟁력을 가지고 있다. 하지만 고압, 고강도, 고내식 용으로 사용되는 니들 밸브의 경우에는 경쟁적 우위를 점유한 미국 등에서 상당량을 수입하고 있다. 또한 고압용 니들 밸브의 제조에 있어 외국기업은 기계적 성질(즉, 심부 경도, 강도) 및 공식(내식성) 등의 문제로 STS 316L에서 듀플렉스 스테인리스 스틸로 대체하고 있으나 국내업체는 최근에야 개발하고 있는 실정이다.On the other hand, the materials used in general valves in Korea are directly available in Korea, and thus have international competitiveness such as cost reduction, quality assurance and short delivery time. However, needle valves used for high pressure, high strength, and high corrosion resistance import a significant amount from the United States, which has a competitive advantage. In the manufacture of high-pressure needle valves, foreign companies are replacing duplex stainless steel in the STS 316L due to problems such as mechanical properties (ie, deepness and strength) and formulations (corrosion resistance). However, to be.

이처럼 듀플렉스 스테인리스 스틸의 밸브 소재로서 중요성 및 수요가 크게 증가하는 추세임에도 불구하고, 대부분의 원소재를 외국에서 수입하고 있다. 유통적인 측면에서 살펴보면 듀플렉스계 국내 사용 업체에서는 소재 공급이 원활하지 못하기 때문에 영국의 스테인리스 제조 업체인 'Outokompu'에서 환봉 형태로 수입하여 사용하고 있다.Despite the significant increase in demand and importance as a valve material for duplex stainless steel, most raw materials are imported from foreign countries. In terms of distribution, domestic duplexers are importing and exporting in the form of a round bar at 'Outokompu', a stainless steel manufacturer in the UK, because the supply of materials is not smooth.

그러나, 위와 같이 수입된 환봉은 니들 밸브용 소재로 만들기 위해 기계가공을 하여 생산하고 있어 과도한 소재 손실, 생산속도의 저하, 기계적 성질의 저하 등의 문제가 발생하고 있다. 또한, 소성가공의 부재로 인해 기계적 물성치를 만족시키기 어렵다. 뿐만 아니라, 니들 밸브용 소재의 경우 단면형상이 복잡하지는 않으나 듀플렉스의 소재 특성상 높은 경도와 인성 및 강도로 인해 소성가공의 어려움이 있다.
However, since the above-mentioned imported round bar is manufactured by machining to make the needle valve material, problems such as excessive material loss, lowering of production speed, and deterioration of mechanical properties are occurring. Further, it is difficult to satisfy the mechanical properties due to the absence of plastic working. In addition, although the cross-sectional shape of the needle valve material is not complicated, plastic processing is difficult due to the high hardness, toughness and strength of the duplex material.

공개특허공보 공개번호 제10-1999-0044433호(발명의 명칭: 밸브 니들 및 그 제조 방법. 공개일자: 1999년 06월 25일)No. 10-1999-0044433 (entitled "Valve Needle and Method for Manufacturing the Same", Published Date: June 25, 1999) 등록실용신안공보 등록번호 제20-0348821호(고안의 명칭: 니들 밸브. 공고일자: 2004년 04월 30일)Registered Utility Model Registration No. 20-0348821 (Name of Design: Needle Valve. Date of Notification: April 30, 2004) 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0066622호(발명의 명칭: 전동식 니들 밸브. 공개일자: 2012년 06월 22일)Patent Publication No. 10-2012-0066622 (entitled "Electric Needle Valve", Published Date: June 22, 2012) 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0005458호(발명의 명칭: 마그네틱 니들밸브. 공개일자: 2009년 01월 14일)Patent Publication No. 10-2009-0005458 (entitled: Magnetic Needle Valve, Published Date: Jan. 14, 2009)

본 발명은 치수 정밀화, 소재의 휨 현상 제거, 기계적 성질 향상을 실현하여 원재료 절감으로 인한 에너지 절약 효과와 함께 공정시간을 단축할 수 있는 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a method of manufacturing a material for a high strength duplex stainless steel surface non-abrasive needle valve which can reduce the processing time with energy saving effect by realizing the dimensional precision, the bending phenomenon of the material, and the mechanical property improvement. It has its purpose.

또한, 본 발명은 온실가스 및 유해가스의 배출을 줄임으로써 지구 온난화 방지에도 큰 효과를 발휘할 수 있는 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a high strength duplex stainless steel surface non-abrasive needle valve material capable of exerting a great effect on prevention of global warming by reducing greenhouse gases and noxious gas emissions.

본 발명에 따른 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법은 유도가열공정, 압연공정, 열처리 공정, 인발 공정 순으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The method for manufacturing a material for a high strength duplex stainless steel surface grinding needle valve according to the present invention is characterized in that it is performed in the order of an induction heating process, a rolling process, a heat treatment process, and a drawing process.

본 발명에 따른 고강도 듀플렉스 스테인리스의 니블 밸브용 소재 제조방법은 아래와 같은 많은 효과를 달성할 수 있다.The method of manufacturing a material for a nibble valve of a high strength duplex stainless steel according to the present invention can achieve the following many effects.

첫 번째로, 본 발명은 종래의 기계가공 대비 56%의 소재절감 효과와 50%의 생산성 향상에 의해 약 60% 이상의 생산원가를 절감할 수 있으며, 치수 정밀화, 소재의 휨 현상 제거, 기계적 성질의 향상을 실현하여 원재료 절감으로 인한 에너지 절약 효과와 함께 공정시간을 단축하고 또한 가격 경쟁력에서 우위를 점할 수 있으며, 또한 온실가스 및 유해가스의 배출을 줄임으로써 지구 온난화 방지에도 큰 효과를 발휘할 수 있다.First, the present invention can reduce the production cost by about 60% by reducing the material cost by 56% compared to the conventional machining and by improving the productivity by 50%, and it is possible to reduce the production cost by eliminating the warping phenomenon of the material, It is possible to reduce the process time and the cost competitiveness, and also to reduce the emission of greenhouse gas and harmful gas, and thus it is possible to exert a great effect on prevention of global warming.

두 번째로, 본 발명은 초기 소재의 가열방법을 종래의 LNG를 이용한 가열로 방식에서 고주파 유도가열 방식으로 변경함으로써 단시간 내에 소재의 가열이 가능할 뿐만 아니라 종래의 가열로 방식에 비해 에너지 소비 및 오염물질 발생을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.Secondly, according to the present invention, by changing the heating method of the initial material from the heating furnace method using the conventional LNG to the high frequency induction heating method, it is possible to heat the material in a short time, There is an advantage that the generation can be remarkably reduced.

세 번째로, 본 발명은 인라인 정밀압연 수직/수평 타입의 압연 패스가 일직선으로 배열되어 있어 초기 소재가 각 압연 패스를 연속적으로 통과함으로써 생산 속도가 매우 빠를 뿐만 아니라 이형 정밀 인발 공정으로 제품의 고정밀화가 가능하기 때문에 고정밀 부품 생산에 적용 가능한 장점이 있다.Third, the present invention is characterized in that the inline precision rolling vertical / horizontal type rolling passes are arranged in a straight line so that the initial material continuously passes through each rolling pass and the production speed is very fast. In addition, It is possible to apply it to the production of high precision parts.

네 번째로, 본 발명은 듀플렉스 관련 소재와 같은 고 Cr-N-Mo 합금 소재의 고온 가공(hot rolling), 응력제거 열처리(stress relief hot treatment) 실시 중 우려되는 시그마상의 석출 제어하기 기본 자료로 활용하고 슈퍼 튜플렉스 스테인리스강의 결함 방지에 대한 기술을 확보할 수 있는 이점이 있다.
Fourth, the present invention is used as a basic data for control of the precipitation of the sigma phase, which is a concern during the hot rolling and stress relief hot treatment of a high Cr-N-Mo alloy material such as a duplex related material. And a technique for preventing defects in super-tuplex stainless steel can be obtained.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법을 보여주고 있는 도면.1 to 4 show a method of manufacturing a material for a high strength duplex stainless steel surface grinding needle valve according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following detailed description, exemplary embodiments of the present invention will be described in order to accomplish the above-mentioned technical problems. And other embodiments which may be presented by the present invention are replaced by descriptions in the constitution of the present invention.

본 발명에서는 고강도 듀플렉스 스테인리스의 니블 밸브용 소재를 제조하는 방법을 제시하고 있으며, 구체적으로는 150,000psi급 니들 밸브용 튜플렉스 스테인리스강의 성형을 위하여 고주파 유도가열에서 형상 압연 공정까지 인라인으로 소재의 가열 및 성형이 연속적으로 이루어질 수 있는 방법을 구현하고, 추가적으로 형상 인발공정을 거쳐 길이 1m, 높이 25mm, 폭 50mm의 정밀한 치수를 가지는 스틸 바(steel bar)를 성형 가공하는 방법을 구현하고자 한다.The present invention proposes a method of manufacturing a material for a nibble valve of a high strength duplex stainless steel. Specifically, for the formation of a stainless steel tube for a 150,000 psi needle valve, the material is heated in inline from high frequency induction heating to shape rolling, And a method of forming a steel bar having a precise dimension of 1 mm in length, 25 mm in height, and 50 mm in width through the shape drawing process is implemented.

이를 위해서는, 고주파 유도 가열을 통한 최종제품인 니들 밸브와 유사한 형태까지 이형 정밀 압연을 한 후, 스킨 패스의 적합한 공정설계 검토를 토대로 최종제품을 생산하기까지의 구체적인 제조방법이 제시되어야 한다. 또한 이형정밀압연 설계에는 적절한 패스 수 설정, 각 패스별 감면율 설정, 압연속도 설정, 각 패스별 공형 형상 설정 등이 포함되어야 한다.
For this, a specific manufacturing method from the high-frequency induction heating to the final product, such as the needle valve, is to be proposed. In addition, the design of precision die rolling should include setting the appropriate number of passes, setting the reduction rate for each pass, setting the rolling speed, and setting the ball shape for each pass.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재를 제조하는 방법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다. 본 발명에 따른 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법은 유도가열 → 압연 → 열처리 → 인발공정(쇼트, 피막, 인발) 순으로 이루어지며, 하기에서는 각 공정별로 구체적으로 설명하고자 한다.
A method for manufacturing a material for a high strength duplex stainless steel surface non-abrasive needle valve according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 1 to 4. Fig. The manufacturing method of the material for high strength duplex stainless steel surface grinding needle valve according to the present invention is performed in the order of induction heating → rolling → heat treatment → drawing process (shot, coating, drawing).

1. 유도가열 공정 1. Induction heating process

도 1,2에 도시한 바와 같이, 9개의 개별 유도 가열 장치가 1Set로 이루어져 원소재 직경에 따라 교체하는 방식을 취하고 있다. 0.322m/min의 속도로 1번에서 6번까지 통과하면 1,050℃로 상승하게 되는데, 빠른 가열 시간으로 인해 표면 산화가 발생하지 않는다. 또한, 1Khz의 낮은 주파수와 이송롤의 정ㆍ역회전을 사용하여 소재 내부까지 가열이 가능하다. 가열 시간에 따라 온도가 증가하여 유도가열 시간이 55초일 때 소재 내부 온도가 940℃이며, 외부온도가 1050℃로 σ상이 발생하지 않는 영역에 도달하였다. 그러나 가열 후 압연롤까지의 이송거리로 인한 온도 강하와 압연 패스 공정시 온도 강하를 고려하였을 때 소재를 더 가열해야할 필요가 있으므로 60초 동안 소재를 가열한 뒤 압연공정이 이루어지도록 하였다. 따라서 소재 외ㆍ내부의 온도 구배가 거의 없어 난형상 제품을 압연하는데 용이하다.As shown in Figs. 1 and 2, nine individual induction heating apparatuses are constituted by one set, and a method of replacing them in accordance with the diameter of the raw material is adopted. When passing from 1 to 6 at a speed of 0.322 m / min, the temperature rises to 1,050 ° C, and surface oxidation does not occur due to rapid heating time. In addition, it is possible to heat up to the inside of the material by using the low frequency of 1 KHz and the forward and reverse rotation of the feed roll. When the induction heating time was 55 seconds due to the heating time, the internal temperature of the material reached 940 ° C, and the external temperature reached 1050 ° C, where no sigma phase occurred. However, considering the temperature drop due to the transfer distance to the rolling roll after heating and the temperature drop during the rolling pass, it is necessary to further heat the material, so that the material is heated for 60 seconds before the rolling process is performed. Therefore, it is easy to roll shaped products that have almost no temperature gradient inside and outside the material.

한편, 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이 1,050℃로 가열하기 위한 전력은 #1,2,3 / #4,5,6 / #7,8,9 각 1,000KW를 유지한다. 또한 상기 #1에서 #8까지 가열하고, #8에서 #1로 재가열 후 #1에서 #9까지 최종 가열 후 압연한다. 각 단계별로 온도는 하기의 표 1과 같다.
On the other hand, as shown in Figs. 1 and 3, the electric power for heating to 1,050 占 폚 is maintained at 1,000 kW for # 1, 2, 3 / # 4,5,6 / # 7,8,9. After heating from # 1 to # 8 and reheating from # 8 to # 1, final heating is performed from # 1 to # 9, followed by rolling. The temperature for each step is shown in Table 1 below.

#1#One #2#2 #3# 3 #4#4 #5# 5 #6# 6 #7# 7 #8#8 #9# 9 200℃200 ℃ 350℃350 ℃ 500℃500 ℃ 600℃600 ℃ 700℃700 ℃ 800℃800 ° C 900℃900 ℃ 1000℃1000 ℃ 1050℃1050 ° C

특히, 본 발명에서는 Thermo-calc 프로그램을 이용하여 듀플렉스 스테인리스 스틸(UNS S31803)의 화학성분을 입력한 후 소재의 상태도를 해석을 통하여 예측하였다. 해석한 결과, σ상이 발생하지 않는 온도 영역은 몰리브덴함유량이 3.0%일 때 940~1300℃로 나타났고, 크롬 함유량이 22%일 때는 900~1180℃로 분석되었다. 이러한 결과를 바탕으로 본 발명에서는 고주파 유도가열시의 목표 온도를 950~1150℃로 설정하였다.Particularly, in the present invention, the chemical state of duplex stainless steel (UNS S31803) is inputted by using Thermo-calc program, and the state of the material is predicted through analysis. As a result, the temperature range in which the σ phase did not occur was 940 ~ 1300 ℃ when the molybdenum content was 3.0% and 900 ~ 1180 ℃ when the chromium content was 22%. Based on these results, in the present invention, the target temperature during high-frequency induction heating is set at 950 to 1150 ° C.

상기와 같이 본 발명에서는 고주파 유도가열을 위하여 목표온도를 설정하였는데, 이는 고주파 유도가열에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 열간 형상 압연 제품을 제조하기 위해서는 초기 소재에 요구되는 가열공정이 필요하며, 기존의 형상 압연 공정에서는 소재의 가열을 위해 벙커 C유 LNG 등의 화석연료를 사용하였으나 이는 에너지 소모량이 많고 친환경적인 측면에서 매우 열악한 상태이다. 따라서 소재의 가열은 가열시간이 빠르고, 가열온도 제어가 효과적인 고주파 유도가열을 이용하는 것이 효과적이다. 하지만, 현장에서는 유도가열에 의한 소재의 가열온도에 대한 정량적인 평가가 이루어지고 있지 않기 때문에 소재의 불균일한 국부가열로 인해 많은 문제점들이 발생한다. 이에 따라 본 발명에서는 위와 같은 문제점을 미연에 예방하고 또한 결함의 발생을 줄이기 위해서 유도가열 공정에 대해 소재의 가열온도를 평가하였다.
As described above, in the present invention, the target temperature is set for the high-frequency induction heating. This is to solve the problem caused by the high-frequency induction heating. That is, the heating process required for the initial material is required to manufacture the hot rolled products, and in the conventional shape rolling process, fossil fuels such as Bunker C oil and LNG are used for heating the material. However, It is in very poor condition from the side. Therefore, it is effective to use a high-frequency induction heating in which heating time is fast and heating temperature control is effective. However, since the quantitative evaluation of the heating temperature of the material by induction heating is not performed in the field, many problems arise due to nonuniform local heating of the material. Accordingly, in the present invention, the heating temperature of the material is evaluated for the induction heating process in order to prevent the above problems and reduce the generation of defects.

2. 압연 공정 2. Rolling process

본 발명에 따르면, 니들 밸브용 소재는 듀플렉스 스테인리스 스틸(Duplex stainless steel)로, 소재의 사이즈는 Ø65mm 이며, 초기 소재 길이는 2.5 m로 작업하였다. 형상 압연 전에 소재가 가이드를 통해 형상 압연롤에 잘 물릴 수 있도록 소재 앞부분에 모따기 작업 후 고주파 유도가열하여 형상 압연을 실시하였다. 고주파 유도 가열된 소재의 온도는 1050℃로 측정되었다. 가열된 소재는 300mm/s의 이송속도로 형상 롤에 치입되게 된다. 이때 각 패스의 롤 회전속도는 스탠드 사이에 소재가 압축 또는 인장력을 받지 않도록 설정하였으며, 롤의 재질은 DCI(Ductile Casting Iron)으로 사용하였으며, 형상 압연 중 롤의 냉각은 증류수를 사용하였다.According to the present invention, the material for the needle valve is duplex stainless steel, the size of the material is Ø65 mm, and the initial material length is 2.5 m. Before the shape rolling, the material was chamfered at the front part of the material so that the material could be well adhered to the shape rolling roll through the guide, and then the shape was rolled by high frequency induction heating. The temperature of the high frequency induction heated material was measured at 1050 ° C. The heated material is entrained in the form roll at a feed rate of 300 mm / s. In this case, the roll rotation speed of each pass is set so that the material is not subjected to compression or tensile force between the stands. The material of the roll is DCI (Ductile Casting Iron), and the cooling of the roll is performed using distilled water.

한편, 본 발명에서와 같은 짧은 거리의 인라인 정밀압연 공정에서 각 스탠드 압연 소재에 루프와 텐션이 발생할 수 있는 위험이 있다. 이러한 경우 압연 제품의 품질과 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있게 된다. 때문에 본 발명에서는 압연 스탠드 간을 진행하는 열간 소재의 진행 유무와 속도를 측정하여 이를 표준 속도 0.322m/min 와 비교하고 그 오차를 보정하는 HMD(Hot Metal Detect)시스템을 적용하고 있다. 또한 이러한 HMD 시스템에 의해 측정된 오차는 각 롤 스탠드 간의 최소 텐션을 유지함으써 표준 속도로의 복귀를 제어하는 MTC(Minimum Tension Control) 시스템이 적용되어 특정 제품에 대한 개별적인 최적 롤 속도를 유지할 수 있도록 하고 있다.On the other hand, there is a risk that loops and tension may occur in each stand-rolling material in the in-line precision rolling process with a short distance as in the present invention. In this case, the quality and reliability of the rolled product can be greatly influenced. Therefore, according to the present invention, an HMD (Hot Metal Detect) system which measures the progress and speed of a hot material traveling between rolling stands and compares it with a standard speed of 0.322 m / min and corrects the error is applied. In addition, the error measured by this HMD system is maintained by the minimum tension between roll stands so that the MTC (Minimum Tension Control) system, which controls the return to the standard speed, is applied to maintain the optimum roll speed for a specific product .

예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이 소재가 V1의 속도를 가지는 R1에 진입한 후 소재의 단면이 A2로 변형된 이후 다시 V2의 속도를 가지는 R2에 진입하게 되므로써 V1의 속도가 변하게 되고 두 롤 사이의 소재는 속도 차이에 의해 텐션 T1이나 루프가 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 적용되는 MTC에 의해 V1 혹은 V2의 속도를 조절함으로써 규정된 텐션을 유지하게 한다.
For example, as shown in FIG. 4, after the material enters the R1 having the speed of V1, the cross-section of the work is deformed into A2, and then enters the R2 having the speed of V2, Tension T1 or loop occurs due to the speed difference between the rolls. To solve this problem, the applied MTC adjusts the speed of V1 or V2 to maintain the prescribed tension.

3. 고용화 열처리 공정 3. The solution treatment process

본 발명에 따른 고용화 열처리는 스테인레스 강의 기본적인 열처리이며, 성형 가공 등에 의해 생긴 내부 응력을 제거하고 가공조직을 재결정시켜서 연성을 회복함과 함께 열간 가공에 의해 석출된 금속간화합물 및 σ상을 오스테나이트 조직 속에 고용시켜 내식성을 증대시키는 열처리이다. 듀플렉스 스테인레스 강의 고용화열처리 온도는 σ상이 발생하지 않는 1,050~1,200℃이상에서 실시하지만, 가열온도가 높을수록 탄화물은 충분하게 고용 및 확산해 연화하지만 한편 온도가 너무 높으면 결정립이 조대화해서 산화스케일의 발생도 현저하게 되고 소재 표면이 나쁘게 되므로 1,050℃에서 75분간 유지 후 급냉하여 탄화물 석출이 발생하지 않도록 하였다.
The solid solution heat treatment according to the present invention is a basic heat treatment of stainless steel, which removes internal stress caused by molding or the like and recrystallizes the processed structure to recover ductility, and intermetallic compounds and σ phase precipitated by hot working are treated with austenite It is a heat treatment to increase the corrosion resistance by being hardened in the tissue. The heating temperature for the duplex stainless steel is set at 1,050 to 1,200 ° C, which does not cause a sigma phase. However, as the heating temperature is high, the carbide solidifies and softens sufficiently when the temperature is too high. However, if the temperature is too high, And the surface of the material became worse. Therefore, the temperature was kept at 1,050 ° C for 75 minutes and then quenched to prevent the deposition of carbide.

Claims (2)

고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법에 있어서,
유도가열공정, 압연공정, 열처리 공정, 인발 공정 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법.
A method of manufacturing a material for a high strength duplex stainless steel surface grinding needle valve,
Wherein the heating step is performed in the order of an induction heating step, a rolling step, a heat treatment step, and a drawing step.
제1항에 있어서,
상기 유도가열공정은 950~1150℃의 온도에서 이루어짐을 특징으로 하는 고강도 듀플렉스 스테인리스 표면 비연삭 니들 밸브용 소재의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the induction heating process is performed at a temperature of from 950 to 1150 ° C.
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