KR20190074844A - Method of welding high manganese steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고망간강의 플러그 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plug welding method for high manganese steel.
도 1은 기존의 탄소강 라이너와 구조재가 결합된 형태를 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 기존 탄소강 라이너(10)의 경우 탄소강 소재의 구조재(20) 표면에 Cr, Mo가 다량 함유된 용접재료(30)로 하드페이싱하여 사용하고 있다. 이들을 구조재(20)에 부착할 경우 통상적으로 상기 탄소강 라이너(10)에 고깔 형태 혹은 턱이진 형태의 홀을 가공하여 볼트(40)와 너트(50)를 이용함으로써 구조재(20)에 체결하여 사용하고 있다. 또한, 볼트(40)의 경우 내마모 특성이 없으므로 볼트(40)의 표면 부위에 하드페이싱 용접재료로 재차 용접을 실시하고 있다. 그러나, 탄소강 라이너(10)는 하드페이싱이 된 표면 부위만 내마모 특성을 가지게 되므로, 표면부위가 손상이 될 경우 하드페이싱 전체를 교체해야 하고, 또한, 하드페이싱을 위한 용접재료 및 시공 비용이 높아 단가가 매우 높은 단점이 있다.FIG. 1 is a schematic view showing a state in which a conventional carbon steel liner and a structural member are combined. As shown in FIG. 1, the conventional
이러한 탄소강 라이너를 대체하기 위한 소재로는 고망간강이 있다. 고망간강은 우수한 경도와 내마모 특성을 가진 강재로 잘 알려져 있다. 이로 인해 현재 고망간강은 내마모성이 요구되는 여러 개소에 상용화되어 적용되고 있다. 특히, 고망간강이 광물 및 소결광의 운반이나 보관 등에 적용되는 구조물에 라이너로 사용될 경우 기존의 하드페이싱된 탄소강 라이너 대비 매우 저렴할 뿐만 아니라, 강재의 표면부터 내부까지 우수한 내마모 특성을 가짐에 따라 장시간 활용이 가능하여 유지보수 비용 등을 절감할 수 있다.There is high manganese steel as a material to replace such carbon steel liner. High manganese steel is well known as a steel with excellent hardness and abrasion resistance. As a result, high manganese steel has been commercialized and applied to various places where abrasion resistance is required. In particular, when high manganese steel is used as a liner in a structure applied to the transportation and storage of minerals and sintered ores, it is very low in cost compared to conventional hard-paced carbon steel liner, and has excellent abrasion resistance from the surface to the inside of the steel, The maintenance cost can be reduced.
그러나, 고경도 내마모 특성을 갖는 고망간강의 경우 고깔 형태나 턱이진 형태의 홀 가공은 매우 어렵기 때문에 실제 구조재의 라이너로 사용될 경우 가공비용이 기하급수적으로 상승하는 원인이 되고 있다.However, in case of high manganese steel with high hardness abrasion resistance, hole machining in the form of a cone or jaw is very difficult, which causes the machining cost to increase exponentially when it is used as a liner of actual structural material.
본 발명의 일측면은 고망간강의 플러그 용접 방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a method for plug welding of high manganese steel.
본 발명의 일 실시형태는 고망간강에 원통형의 홀을 형성시키는 단계; 및 상기 홀이 형성된 고망간강을 구조재에 접촉시킨 뒤, 상기 홀에 오스테나이트계 용접재료를 충진시키면서 상기 고망간강과 구조재를 용접하는 단계를 포함하고, 상기 용접재료의 충진은 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 이루어지며, 상기 용접재료의 충진시 용접입열량 1.5~1.8KJ/mm인 고망간강의 플러그 용접 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a method of manufacturing a high manganese steel comprising: forming a cylindrical hole in a high manganese steel; And a step of welding the high manganese steel and the structural material while filling the hole with the austenitic welding material after contacting the high manganese steel having the hole with the structural material and filling the hole with the austenitic- To provide a plug welding method for high manganese steel having a welding heat input of 1.5 to 1.8 KJ / mm when filling the welding material.
본 발명의 일측면에 따르면, 고망간강 라이너를 구조물에 손쉽게 결합시킬 수 있는 플러그 용접 방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a plug welding method capable of easily bonding a high manganese steel liner to a structure can be provided.
도 1은 기존의 탄소강 라이너와 구조재가 결합된 형태를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플러그 용접 방법을 통해 고망간강과 구조재가 결합된 모습을 나타내는 모식도이다.
도 3은 용접재료 충진 방법을 나타내는 사진이다. 도 3 (a)는 홀의 외곽부로부터 중심부 방향으로 선회시키면서 용접재료를 충진하는 방법을 나타내고, 도 3 (b)는 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 용접재료를 충진하는 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1의 사진이며, (a)는 단면의 모습을 관찰한 사진이고, (b)는 외관의 모습을 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 2의 용접부 사진이다.
도 6은 비교예 2 내지 6의 용접부 사진이며, (a)는 비교예 2, (b)는 비교예 3, (c)는 비교예 4, (d)는 비교예 5, (e)는 비교예 6의 사진이다.FIG. 1 is a schematic view showing a state in which a conventional carbon steel liner and a structural member are combined.
2 is a schematic view showing a state in which a high manganese steel and a structural member are combined through a plug welding method according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing a welding material filling method. Fig. 3 (a) shows a method of filling the welding material while turning from the outer periphery of the hole toward the central portion, and Fig. 3 (b) shows a method of filling the welding material while turning the hole from the central portion toward the outer portion.
FIG. 4 is a photograph of an embodiment 1 according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 4 (a) is a photograph observing the shape of a cross section, and FIG.
FIG. 5 is a photograph of a welded portion of Inventive Example 2 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a photograph of the welds of Comparative Examples 2 to 6, wherein (a) is Comparative Example 2, (b) is Comparative Example 3, (c) is Comparative Example 4, This is a picture of Example 6.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플러그 용접 방법을 통해 고망간강과 구조재가 결합된 모습을 나타내는 모식도이다. 이하, 도 2를 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 2 is a schematic view showing a state in which a high manganese steel and a structural member are combined through a plug welding method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Fig.
도 2에 나타난 바와 같이, 고망간강(100)에 원통형의 홀을 형성시킨다. 상기 고망간강은 내마모 판재(라이너)로 활용된다. 상기 고망간강은 난삭강으로서 고깔 형태나 턱이진 형태의 홀 가공은 매우 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 고망간강에 비교적 가공이 용이한 원통형의 홀을 형성시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 단순한 홀 가공을 통해 시공 비용을 저감시킬 수 있다. 한편, 본 발명에서는 라이너재로 활용 가능한 고경도 내마모 특성을 갖는 것이라면 고망간강의 종류에 대해서 특별히 한정하지 않는다. 또한, 본 발명에서는 상기 홀을 원통형으로 가공할 수 있는 것이라면 그 가공법에 대해서 특별하지 한정하지 않으며, 예를 들면 홀 드릴, 태핑가공, 선반 가공작업 등과 같은 방법을 이용할 수 있다.As shown in FIG. 2, a cylindrical hole is formed in the high manganese steel (100). The high manganese steel is utilized as a wear resistant plate (liner). The above-mentioned high manganese steel is a difficult steel and it is very difficult to process a hole having a conical shape or a jaw binary shape. Therefore, in the present invention, it is preferable to form a cylindrical hole in the high manganese steel which can be relatively easily processed. Thus, the construction cost can be reduced through simple hole processing. On the other hand, in the present invention, there is no particular limitation on the kind of high manganese steel as long as it has wear resistance properties of high hardness which can be used as a liner material. Further, in the present invention, as long as the hole can be processed into a cylindrical shape, there is no particular limitation on the processing method, and for example, methods such as hole drilling, tapping, and lathe machining can be used.
한편, 본 발명의 대상재인 고망간강은 예를 들면, 중량%로, C:0.4~1.2% 및 Mn: 10~30%를 포함할 수 있으며, 300Hv 이상의 경도를 갖는 강일 수 있다.Meanwhile, the manganese steel which is an object of the present invention may contain, for example, 0.4 to 1.2% of C and 10 to 30% of Mn in weight%, and may be a steel having a hardness of 300 Hv or more.
상기 홀은 40~100mm의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 통상적으로 플러그 용접용 토치의 직경이 25mm 수준임을 고려할 때, 상기 홀의 직경은 40mm 이상인 것이 바람직하며, 다만, 100mm를 초과할 경우에는 용접량 과다로 시공 비용 및 제조 시간이 상승하는 문제가 있다.The hole preferably has a diameter of 40 to 100 mm. Generally, considering the diameter of the plug welding torch is about 25 mm, the diameter of the hole is preferably 40 mm or more, but if it exceeds 100 mm, there is a problem that the welding cost and the manufacturing time are increased.
이와 같이 홀이 형성된 고망간강(100)을 구조재(200)에 접촉시키 뒤, 상기 홀에 오스테나이트계 용접재료(300)를 충진시키면서 상기 고망간강과 구조재를 용접한다. 본 발명에서는 상기 용접시 플러그 용접을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 라이너로서 고망간강을 이용하므로, 이와 유사한 특성을 갖는 용접재료 예를 들면, 오스테나이트계 용접재료를 이용하여 홀을 충진시킴으로써 고망간강 라이너가 전면에서 걸쳐 우수한 경도와 내마모 특성을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 실제 구조물에 적용시 라이너재를 표면부터 이면까지 전량 소진 가능하게 하여 장시간 활용 가능할 수 있으며, 이에 따라, 교체 비용을 저감시킬 수 있다.The high manganese steel (100) having the holes is brought into contact with the structural material (200), and the high manganese steel and the structural material are welded while filling the holes with the austenitic weld material (300). In the present invention, it is preferable to use plug welding at the time of welding. In addition, since high manganese steel is used as a liner in the present invention, high manganese steel liner has excellent hardness and wear resistance by filling a hole with a welding material having similar characteristics, for example, an austenitic welding material And the like. Accordingly, when the present invention is applied to an actual structure, the entire liner material can be exhausted from the front surface to the back surface, so that the liner material can be utilized for a long time, thereby reducing the replacement cost.
본 발명에서는 상기 오스테나이트계 용접재료의 종류에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 중량%로, C: 0.2~1.0% 및 Mn: 10~30%을 포함하고, Cr+Mo+Ni>5.0인 용접재료를 이용할 수 있다.In the present invention, the kind of the austenitic weld material is not particularly limited. For example, the content of Cr: Mo + Ni: 5.0 to 5.0%, Cr: 0.2 to 1.0% and Mn: 10 to 30% Can be used.
한편, 용접재료의 충진은 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 오스테나이트계 용접재료를 이용하여 높은 용접입열량으로 용접할 경우 균열이 쉽게 발생한다는 문제가 있는데, 상기한 바와 같이, 용접재료를 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 충진시키게 되면 집열에 따른 균열을 방지할 수 있다.On the other hand, it is preferable that filling of the welding material is performed while turning from the central portion of the hole toward the outer frame portion. As described above, when the welding material is poured from the center of the hole toward the outer periphery while being filled, cracks due to the heat of the weld are generated. Can be prevented.
아울러, 상기 용접재료의 충진시, 즉, 용접시 용접입열량은 1.5~1.8KJ/mm인 것이 바람직하다. 상기 용접입열량이 1.5KJ/mm 미만인 경우에는 용접 입열량의 부족으로 인해 용입이 불량하여 양호한 용접부를 얻을 수 없는 단점이 있고, 1.8KJ/mm를 초과하는 경우에는 용접시 언더컷이 발생하여 양호한 용접부를 얻는 것이 곤란하다는 단점이 있다.In addition, it is preferable that the welding heat input amount during filling of the welding material, that is, welding, is 1.5 to 1.8 KJ / mm. In the case where the weld heat input amount is less than 1.5 KJ / mm, there is a disadvantage in that a good welding portion can not be obtained due to insufficient penetration due to a shortage of welding heat input. When the heat input amount exceeds 1.8 KJ / mm, Is difficult to obtain.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.
(실시예)(Example)
20%의 Mn과 1.1%의 C를 함유하는 고망간 PosM XD 강재에 홀 드릴을 이용하여 직경이 70mm인 홀을 형성시켰다. 이와 같이 홀이 형성된 고망간강을 탄소강 구조재에 접촉시킨 뒤, 오스테나이트계 용접재료를 이용하여 하기 표 2의 용접 충진 조건 및 용접입열량으로 플러그 용접하였다. 이후, 용접 부위의 균열 발생 여부를 육안으로 관찰한 뒤, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 도 3은 용접재료 충진 방법을 나타내는 사진이다. 도 3 (a)는 홀의 외곽부로부터 중심부 방향으로 선회시키면서 용접재료를 충진하는 방법을 나타내고, 도 3 (b)는 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 용접재료를 충진하는 방법을 나타낸다.A hole with a diameter of 70 mm was formed in a high manganese PosM XD steel containing 20% Mn and 1.1% C using a hole drill. After the high-manganese steel having the holes thus formed was brought into contact with the carbon steel structural member, plug welding was performed using the austenitic welding material with the welding filling conditions and the welding heat amount shown in Table 2 below. After that, the occurrence of cracks in the welding portion was visually observed, and the results are shown in Table 2 below. 3 is a photograph showing a welding material filling method. Fig. 3 (a) shows a method of filling the welding material while turning from the outer periphery of the hole toward the central portion, and Fig. 3 (b) shows a method of filling the welding material while turning the hole from the central portion toward the outer portion.
(KJ/mm)Welding heat input
(KJ / mm)
도 4는 발명예 1의 사진이며, (a)는 단면의 모습을 관찰한 사진이고, (b)는 외관의 모습을 관찰한 사진이다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 고망간강 라이너와 탄소강 구조재가 결함없이 용접되어 있음을 확인할 수 있다.Fig. 4 is a photograph of Inventive Example 1, wherein (a) is a photograph observing the shape of a section, and Fig. 4 (b) is a photograph observing the appearance of the appearance. As can be seen from Fig. 4, it can be seen that the high manganese steel liner and the carbon steel structural member are welded without defects.
도 5는 발명예 2의 용접부 사진이다. 도 6은 비교예 2 내지 6의 용접부 사진이며, (a)는 비교예 2, (b)는 비교예 3, (c)는 비교예 4, (d)는 비교예 5, (e)는 비교예 6의 사진이다.5 is a photograph of a welded portion of Inventive Example 2; FIG. 6 is a photograph of the welds of Comparative Examples 2 to 6, wherein (a) is Comparative Example 2, (b) is Comparative Example 3, (c) is Comparative Example 4, This is a picture of Example 6.
상기 표 1 및 도 4 내지 6을 통해 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 용접재료 충진 방법 즉, 용접재료를 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 충진시키고, 용접입열량 범위를 만족하는 발명예 1 및 2의 경우에는 용접부에 균열이 발생하지 않으면서도 용입 상태가 양호하여 결함이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 1 and FIGS. 4 to 6, the welding material filling method proposed by the present invention, that is, filling the welding material while rotating the welding material from the center portion of the hole toward the outer side portion, And 2, it can be confirmed that no cracks are generated in the welded portion, and the welded state is good and no defects are generated.
그러나, 비교예 1 및 2의 경우에는 본 발명의 용접입열량 범위를 벗어남에 따라 용입상태가 불량하여 결함이 발생하였음을 알 수 있다. 특히, 비교예 2의 경우에는 과도한 용접 입열량으로 인하여 언더컷이 발생하였음을 알 수 있다.However, in the case of Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the penetration state was defective due to the deviation from the range of the heat input amount of the present invention. Particularly, in the case of Comparative Example 2, it can be seen that the undercut occurred due to excessive welding heat input.
비교예 4 내지 7의 경우에는 본 발명이 제안하는 충진 방법을 만족하지 않고, 용접재료를 홀의 외곽부로부터 중심부 방향으로 선회시키면서 충진함에 따라 용접부에 고온 균열이 발생하였음을 알 수 있다.In the case of Comparative Examples 4 to 7, it can be seen that high temperature cracks occurred in the welded portion as the welding material was filled and poured from the outer portion of the hole toward the center portion without satisfying the filling method proposed by the present invention.
10: 탄소강 라이너
20: 구조재
30: 용접재료
40: 볼트
50: 너트
100: 고망간강
200: 구조재
300: 용접재료10: carbon steel liner
20: Structural material
30: Welding material
40: Bolt
50: Nut
100: high manganese steel
200: Structural material
300: Welding material
Claims (2)
상기 홀이 형성된 고망간강을 구조재에 접촉시킨 뒤, 상기 홀에 오스테나이트계 용접재료를 충진시키면서 상기 고망간강과 구조재를 용접하는 단계를 포함하고,
상기 용접재료의 충진은 홀의 중심부로부터 외곽부 방향으로 선회시키면서 이루어지며,
상기 용접재료의 충진시 용접입열량 1.5~1.8KJ/mm인 고망간강의 플러그 용접 방법.
Forming a cylindrical hole in the high manganese steel; And
And a step of welding the high manganese steel and the structural member while contacting the high manganese steel having the hole with the structural material and filling the hole with the austenitic welding material,
The filling of the welding material is performed while turning from the central portion of the hole toward the outer portion,
A method for welding a plug of high manganese steel having a welding heat input of 1.5 to 1.8 KJ / mm when filling the welding material.
상기 홀은 40~100mm의 직경을 갖는 고망간강의 플러그 용접 방법.The method according to claim 1,
Wherein the hole has a diameter of 40 to 100 mm.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment |