KR20220019399A - Rolled steel plate having Gadolinium for neutron shielding and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20220019399A
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neutron shielding
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장재훈
김성대
이태호
하헌영
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한국재료연구원
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Abstract

The present invention provides a rolled steel plate containing gadolinium having high neutron shielding performance. The rolled steel plate containing gadolinium for neutron shielding comprises: 0.005-0.2 wt% of carbon (C); 15-25 wt% of chromium (Cr); 17-30 wt% of Nickel (Ni); 0.1-6 wt% of gadolinium (Gd); and the remaining of iron and inevitable impurities.

Description

중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판 및 그 제조 방법{Rolled steel plate having Gadolinium for neutron shielding and method of manufacturing the same}Rolled steel plate having Gadolinium for neutron shielding and method of manufacturing the same

본 발명은 중성자 차폐 구조체에 관한 것으로서, 더 상세하게는 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a neutron shielding structure, and more particularly, to a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding and a method for manufacturing the same.

원자력 발전소의 경우, 사용후 핵연료는 많은 양의 열중성자가 발생되며, 이러한 열중성자가 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해서 사용후 핵연료를 수중에서 보관하고 저장하는 실정이다. 그러나, 계속적인 전력 사용으로 사용후 핵연료의 발생량이 지속적으로 증가함에 따라 저장 공간이 포화되면서 저장공간의 확보 문제가 큰 이슈로 대두되고 있다.In the case of a nuclear power plant, a large amount of thermal neutrons is generated from the spent nuclear fuel, and the spent nuclear fuel is stored and stored underwater in order to prevent the thermal neutrons from being emitted to the outside. However, as the amount of spent nuclear fuel is continuously increased due to the continuous use of electricity, the storage space is saturated and the problem of securing the storage space is emerging as a big issue.

따라서 많은 양의 사용후 핵연료를 좁은 공간에 효율적으로 저장할 수 있는 사용후 핵연료 저장용 구조체의 고효율화 및 고밀도화가 불가피한 실정이며, 구조체 소재의 고성능화가 요구되고 있다. 사용후 핵연료 저장 용기로서 사용되는 재료는 우수한 열중성자 흡수능을 구비하고 있는 것이 요구된다. 아울러 저장용 용기가 부식에 의해 손상을 받지 않도록 우수한 부식저항성을 갖는 소재가 적용되어야 한다. 그 외의 선택 기준으로서 중성자에 대한 저항성, 기계적 안정도, 재질의 무게, 감속재의 소모성, 기체발생율, 사용사례 및 문제 발생 이력 등이 포함되어야 한다. Therefore, high efficiency and high density of the spent nuclear fuel storage structure capable of efficiently storing a large amount of spent nuclear fuel in a narrow space is inevitable, and high performance of the structure material is required. Materials used as spent nuclear fuel storage containers are required to have excellent thermal neutron absorption capacity. In addition, materials with excellent corrosion resistance should be applied so that the storage container is not damaged by corrosion. As other selection criteria, resistance to neutrons, mechanical stability, material weight, moderator consumption, gas generation rate, use cases and history of problems should be included.

또한, 소재의 제조 측면에서 가공 및 용접/접합이 용이하여 조밀랙 등의 부품 제조가 가능해야 한다. 이러한 목적으로 최근에 열중성자 차폐용 재료로서 내부식성이 우수한 알루미늄 합금 및 스테인리스강에 중성자 흡수능이 우수한 붕소(B)를 복합화하여 고효율의 차폐 성능을 갖는 신소재 기술 개발 연구에 박차를 가하고 있으나, 상기 중성자 차폐소재는 수소발생 등의 문제점이 노출되어 점차 사용이 제한되고 있다.In addition, it should be possible to manufacture parts such as dense racks because processing and welding/joining are easy in terms of manufacturing the material. For this purpose, recently, as a material for thermal neutron shielding, boron (B), which has excellent neutron absorption ability, is compounded with aluminum alloy and stainless steel, which has excellent corrosion resistance, and is accelerating research on the development of new material technology having high efficiency shielding performance. The use of shielding materials is gradually restricted due to problems such as hydrogen generation being exposed.

대개의 경우, 차폐소재는 기지금속인 알루미늄합금이나 스테인리스 강에 붕소 또는 붕소 화합물(B4C)을 첨가하게 되는데, 붕소의 함량이 일정량 이상이 되면 열간가공성, 냉간가공성, 인성 및 용접성 등이 저하되는 문제점이 있어서 일정량 이상의 첨가가 매우 어렵다.In most cases, as a shielding material, boron or a boron compound (B 4 C) is added to aluminum alloy or stainless steel as a base metal. There is a problem that it is very difficult to add more than a certain amount.

그 중에서도, 스테인리스강의 경우 오스테나이트상 내의 붕소의 용해도가 거의 없기 때문에 매우 소량의 붕소, 예를 들어 2 중량% 미만의 붕소가 첨가될 수밖에 없으며 높은 차폐성능을 기대하기 어렵다. 붕소의 동위원소에는 B10와 B11이 있으며, 천연붕소에는 중성자 흡수단면적이 큰 B10이 약 20% 함유되어 있다. 붕소의 동위원소 중에서 B11은 중성자를 거의 흡수하지 않으므로 용도에 따라서는 B10을 농축하여 사용하는 게 일반적이다. 붕소의 경우에는 어떤 화합물로 존재하든지에 상관없이 붕소의 함량 자체가 중성자 차폐 효과를 나타낸다. 따라서 중성자 차폐 입장에서는 붕소의 함량이 높을수록 좋다.Among them, in the case of stainless steel, since there is almost no solubility of boron in the austenite phase, a very small amount of boron, for example, less than 2% by weight of boron, is inevitably added, and it is difficult to expect high shielding performance. B 10 and B 11 are isotopes of boron, and natural boron contains about 20% of B 10 having a large neutron absorption cross-sectional area. Among the isotopes of boron, B 11 hardly absorbs neutrons, so it is common to use concentrated B 10 depending on the purpose. In the case of boron, the content of boron itself exhibits a neutron shielding effect, regardless of what kind of compound is present. Therefore, from the standpoint of neutron shielding, the higher the boron content, the better.

특히, 스테인리스의 경우 주조에 의해 제조할 경우 크롬(Cr)과 붕소(B)가 반응하여 형성된 Cr2B 화합물이 석출됨에 따라 취성이 강해져서 열간가공성 및 인장특성이 현저하게 감소한다. 따라서 붕소를 높은 함량으로 첨가하기 위해서는 주로 분말야금법에 의해 제조되나, 이는 매우 비싼 제조 공정으로 제품 가격이 크게 상승되는 문제가 있다.In particular, in the case of stainless steel, when manufactured by casting, chromium (Cr) and boron (B) react and the Cr 2 B compound formed by precipitation increases brittleness, so that hot workability and tensile properties are remarkably reduced. Therefore, in order to add boron in a high content, it is mainly manufactured by powder metallurgy, but this is a very expensive manufacturing process, and there is a problem in that the product price is greatly increased.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 많은 양의 사용후 핵연료를 좁은 공간에 효율적으로 저장할 수 있도록 높은 중성자 차폐성능을 갖는 압연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.An object of the present invention is to solve various problems including the above problems, and to provide a rolled steel sheet having high neutron shielding performance so that a large amount of spent nuclear fuel can be efficiently stored in a narrow space and a method for manufacturing the same do it with However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 의하면, 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판 및 그 제조 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding and a method for manufacturing the same are provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C); 15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr); 17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni); 0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding, carbon (C) in the range of 0.005 wt% to 0.2 wt%; chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight; nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight; gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and the remainder may include iron and unavoidable impurities.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 기지에 가돌리늄 석출물로서, Fe3Gd 석출물, Ni3Gd 석출물, Fe4Gd 석출물, Ni4Gd 석출물, Fe7Gd2 석출물, 및 Ni7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding, as gadolinium precipitates in the matrix, Fe 3 Gd precipitates, Ni 3 Gd precipitates, Fe 4 Gd precipitates, Ni 4 Gd precipitates, Fe 7 Gd 2 precipitates , and at least one of Ni 7 Gd 2 precipitates may be distributed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 450 MPa 내지 650 MPa 범위의 인장 강도 및 4% 내지 50% 범위의 연신율을 만족할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding may satisfy a tensile strength in a range of 450 MPa to 650 MPa and an elongation in a range of 4% to 50%.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 주조재를 압연하여 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding may be manufactured by rolling a cast material.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 스테인리스 특성을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding may have stainless properties.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은. 0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C); 15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr); 17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni); 0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 망간(Mn); 0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the neutron shielding gadolinium-containing rolled steel sheet. carbon (C) in the range of 0.005% to 0.2% by weight; chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight; nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight; manganese (Mn) in the range of 0.1% to 5% by weight; gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and the remainder may include iron and unavoidable impurities.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법은, 가돌리늄을 포함하는 철계 용탕을 주조하여 가돌리늄 함유 철계 주조재를 형성하는 단계; 상기 가돌리늄 함유 철계 주조재를 균질화 처리하는 단계; 및 상기 가돌리늄 함유 철계 주조재를 열간압연하여 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method for manufacturing the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding includes: forming a gadolinium-containing iron-based casting material by casting an iron-based molten metal containing gadolinium; homogenizing the gadolinium-containing iron-based cast material; and hot-rolling the gadolinium-containing iron-based cast material to form a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C); 15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr); 17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni); 0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding, carbon (C) in the range of 0.005 wt% to 0.2 wt%; chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight; nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight; gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and the remainder may include iron and unavoidable impurities.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 균질화 처리하는 단계는, 1100℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 24 시간 동안 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the homogenizing treatment may be performed at a temperature in the range of 1100° C. to 1400° C. for 10 minutes to 24 hours.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열간압연은 1100℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 24 시간 동안 재가열된 후에 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hot rolling may be performed after reheating at a temperature in the range of 1100°C to 1400°C for 10 minutes to 24 hours.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 기지에 가돌리늄 석출물로서, Fe3Gd 석출물, Ni3Gd 석출물, Fe4Gd 석출물, Ni4Gd 석출물, Fe7Gd2 석출물, 및 Ni7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding, as gadolinium precipitates in the matrix, Fe 3 Gd precipitates, Ni 3 Gd precipitates, Fe 4 Gd precipitates, Ni 4 Gd precipitates, Fe 7 Gd 2 precipitates , and at least one of Ni 7 Gd 2 precipitates may be distributed.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 붕소에 비하여 높은 중성자 차폐성능을 가지는 가돌리늄을 포함하고, 주조성, 열간압연성, 가공성, 인성 및 용접성 등이 우수한 중성자 차폐용 스테인리스 압연 강판 및 그 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment of the present invention made as described above, a stainless steel rolled steel sheet for neutron shielding containing gadolinium having a higher neutron shielding performance than boron, and having excellent castability, hot-rollability, workability, toughness and weldability, etc. A manufacturing method can be implemented. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 열간압연 후의 상태를 도시하는 사진들이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 열간압연 후 및 냉간압연 후의 상태를 도시하는 사진들이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 미세구조를 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 시차주사열량 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 SEM-EDS 분석을 나타내는 사진들이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a state after hot rolling of a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the state after hot rolling and after cold rolling of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.
4 is a scanning electron microscope photograph showing the microstructure of a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing the SEM-EDS analysis of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms. It is provided to fully inform the In addition, in the drawings for convenience of description, the size of the components may be exaggerated or reduced.

중성자를 흡수하여 차폐하는 물질로는 붕소가 일반적으로 사용되고 있다. 붕소는 동위원소 중에서 B10 이 중성자를 흡수하며, 전체 붕소 함량에 대하여 19.8% 비율로 존재한다. 상기 B10 는 2.46 g/cm3 의 밀도를 가지며, 3835 barn의 중성자 흡수 단면적으로 가지며, 767 barn의 유효 중성자 단면적을 가진다.As a material for absorbing and shielding neutrons, boron is generally used. In boron, B 10 absorbs neutrons among isotopes, and it is present in a ratio of 19.8% with respect to the total boron content. The B 10 has a density of 2.46 g/cm 3 , a neutron absorption cross-sectional area of 3835 barn, and an effective neutron cross-sectional area of 767 barn.

중성자를 흡수하여 차폐하는 다른 물질로는 가돌리늄이 있다. 가돌리늄의 동위 원소 중에서 Gd155 이 Gd157 이 중성자를 흡수한다. 상기 Gd155 는 전체 가돌리늄 함량에 대하여 14.8% 비율로 존재하고, 61,100 barn의 중성자 흡수 단면적으로 가진다. 상기 Gd157 은 전체 가돌리늄 함량에 대하여 15.7% 비율로 존재하고, 259,000 barn의 중성자 흡수 단면적으로 가진다. 상기 가돌리늄은 7.90 g/cm3 의 밀도를 가지고, 49700 barn 의 유효 중성자 단면적을 가진다. 따라서, 상기 가돌리늄은 상기 붕소에 비하여 동일 원자 비율당 약 65 배의 중성자 차폐 성능을 가질 수 있다. 상기 가돌리늄은 상기 붕소에 비해 원자량이 약 15배 크므로, 1 중량% 당 약 4.4 배의 중성자 차폐 성능을 가짐을 알 수 있다.Another material that absorbs and shields neutrons is gadolinium. Among the isotopes of gadolinium, Gd 155 and Gd 157 absorb neutrons. The Gd 155 is present in a ratio of 14.8% with respect to the total gadolinium content, and has a neutron absorption cross-sectional area of 61,100 barn. The Gd 157 is present in a ratio of 15.7% with respect to the total gadolinium content, and has a neutron absorption cross-sectional area of 259,000 barn. The gadolinium has a density of 7.90 g/cm 3 and an effective neutron cross-sectional area of 49700 barn. Accordingly, the gadolinium may have about 65 times the neutron shielding performance per the same atomic ratio compared to the boron. Since the atomic weight of gadolinium is about 15 times greater than that of boron, it can be seen that it has about 4.4 times of neutron shielding performance per 1 wt%.

중성자 차폐용 강판을 형성하기 위하여, 304 스테인리스 강에 가돌리늄을 포함하여 판재를 만드려는 시도가 있었으나, 가돌리늄 석출물이 약 1060℃의 낮은 녹는점을 가지므로, 열간압연성 및 용접성이 열화되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은, 합금 성분계 변화를 통해 생성되는 가돌리늄 석출물을 변화시키고, 상기 가돌리늄 석출물의 녹는점을 증가시켜 우수한 열간압연성 및 우수한 용접성을 확보한 중성자 차폐용 압연 강판을 형성하는 것을 목적으로 한다.In order to form a steel sheet for neutron shielding, an attempt has been made to make a sheet including gadolinium in 304 stainless steel, but since the gadolinium precipitate has a low melting point of about 1060° C., there is a problem in that hot-rollability and weldability are deteriorated. . Therefore, the technical idea of the present invention is to change the gadolinium precipitate generated through the change of the alloy composition and increase the melting point of the gadolinium precipitate to form a rolled steel sheet for neutron shielding that secures excellent hot rolling properties and excellent weldability. The purpose.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method (S100) of manufacturing a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법(S100)은, 가돌리늄을 포함하는 철계 용탕을 주조하여 가돌리늄 함유 철계 주조재를 형성하는 단계(S110); 상기 가돌리늄 함유 철계 주조재를 균질화 처리하는 단계(S120); 및 상기 가돌리늄 함유 철계 주조재를 열간압연하여 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판을 형성하는 단계(S130);를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the method for manufacturing a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding (S100) includes: casting an iron-based molten metal containing gadolinium to form a gadolinium-containing iron-based casting material (S110); Homogenizing the gadolinium-containing iron-based cast material (S120); and hot-rolling the gadolinium-containing iron-based cast material to form a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding (S130).

상기 균질화 처리하는 단계는, 1100℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 24 시간 동안 수행될 수 있다.The homogenizing treatment may be performed at a temperature ranging from 1100° C. to 1400° C. for 10 minutes to 24 hours.

상기 열간압연은 1100℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 24 시간 동안 재가열된 후에 수행될 수 있다.The hot rolling may be performed after reheating at a temperature in the range of 1100° C. to 1400° C. for 10 minutes to 24 hours.

상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C); 15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr); 17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni); 0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 이러한 조성 범위는 스테인레스강으로 지칭될 수 있다.The neutron shielding gadolinium-containing rolled steel sheet, carbon (C) in the range of 0.005 wt% to 0.2 wt%; chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight; nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight; gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and the remainder may include iron and unavoidable impurities. This composition range may be referred to as stainless steel.

상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 기지에 가돌리늄 석출물로서, Fe3Gd 석출물, Ni3Gd 석출물, Fe4Gd 석출물, Ni4Gd 석출물, Fe7Gd2 석출물, 및 Ni7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포될 수 있다.The gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding, as gadolinium precipitates in the matrix, at least among Fe 3 Gd precipitates, Ni 3 Gd precipitates, Fe 4 Gd precipitates, Ni 4 Gd precipitates, Fe 7 Gd 2 precipitates, and Ni 7 Gd 2 precipitates Either one can be distributed.

상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 450 MPa 내지 650 MPa 범위의 인장 강도 및 4% 내지 50% 범위의 연신율을 만족할 수 있다.The gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding may satisfy a tensile strength in a range of 450 MPa to 650 MPa and an elongation in a range of 4% to 50%.

상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 주조재를 압연하여 제조할 수 있다.The gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding may be manufactured by rolling a cast material.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 스테인리스 특성을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding may have stainless properties.

또한, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 망간(Mn)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C); 15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr); 17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni); 0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 망간(Mn); 0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.In addition, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding may further include manganese (Mn). For example, the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding, carbon (C) in the range of 0.005 wt% to 0.2 wt%; chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight; nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight; manganese (Mn) in the range of 0.1% to 5% by weight; gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and the remainder may include iron and unavoidable impurities.

실험예Experimental example

이하에서는 본 발명의 기술적 사상에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법에 의하여 구현된 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판 소재의 특성을 파악하기 위한 실험예들을 설명하기로 한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시예들이 아래의 실험예들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples for understanding the characteristics of the neutron shielding gadolinium-containing rolled steel sheet material implemented by the manufacturing method of the neutron shielding gadolinium-containing rolled steel sheet according to the technical spirit of the present invention will be described. However, the following experimental examples are only for helping the understanding of the present invention, and the embodiments of the present invention are not limited to the following experimental examples only.

본 발명의 비교예들 및 실시예들은 Fe 합금 및 순수 금속을 이용하여 하기의 표 1에 정리된 조성비로 조합한 후 용해로에서 약 1500℃ 이상으로 가열하여 용탕으로 만든 후 몰드(mold) 내에 장입하여 잉곳(ingot)을 각각 제조하였다. 이어서, 상온까지 냉각된 이후, 1100℃의 온도에서 1시간 동안 균질화 처리하였고, 1100℃의 온도에서 2시간 동안 재가열한 후 열간압연을 수행하여 판재로 가공하였다. 상기 열간압연에 의하여 두께가 30 mm 에서 5 mm로 감소되었다. 이어서, 냉간압연을 통하여 두께를 5 mm에서 2.5 mm로 감소시켰다.Comparative Examples and Examples of the present invention are prepared by combining Fe alloy and pure metal in the composition ratios listed in Table 1 below, heating to about 1500° C. or higher in a melting furnace to make a molten metal, and then charging it in a mold. Each ingot was prepared. Then, after being cooled to room temperature, the homogenization treatment was performed at a temperature of 1100° C. for 1 hour, and after reheating at a temperature of 1100° C. for 2 hours, hot rolling was performed to process the plate material. The thickness was reduced from 30 mm to 5 mm by the hot rolling. Then, the thickness was reduced from 5 mm to 2.5 mm through cold rolling.

표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 조성 및 열간압연 특성을 나타내는 표이다. 표 1에서 잔부는 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함한다.Table 1 is a table showing the composition and hot rolling characteristics of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention. The remainder in Table 1 includes iron (Fe) and unavoidable impurities.

구분division 조성 (중량%)Composition (wt%) 열간
압연
특성
hot
rolled
characteristic
인장
강도
(MPa)
Seal
burglar
(MPa)
연신율
(%)
elongation
(%)
CC MnMn CrCr NiNi GdGd 비교예1Comparative Example 1 0.0080.008 1.51.5 16.516.5 11.911.9 0.010.01 OO -- -- 비교예2Comparative Example 2 0.0080.008 1.51.5 16.816.8 12.012.0 0.580.58 XX -- -- 비교예3Comparative Example 3 0.0080.008 1.51.5 18.118.1 12.012.0 4.334.33 XX -- -- 비교예4Comparative Example 4 0.0080.008 1.51.5 7.97.9 19.819.8 5.05.0 OO -- -- 비교예5Comparative Example 5 0.0080.008 1.51.5 00 26.026.0 5.05.0 OO -- -- 비교예6Comparative Example 6 0.0080.008 1.51.5 12.012.0 12.012.0 4.14.1 XX -- -- 비교예7Comparative Example 7 0.0080.008 1.51.5 18.018.0 4.54.5 1.81.8 XX -- -- 비교예8Comparative Example 8 0.0080.008 1.51.5 18.018.0 16.016.0 4.24.2 XX -- -- 비교예9Comparative Example 9 0.0080.008 10.010.0 18.018.0 4.04.0 1.01.0 XX -- -- 비교예10Comparative Example 10 0.0080.008 10.010.0 18.018.0 4.04.0 3.03.0 XX -- -- 비교예11Comparative Example 11 0.0080.008 10.010.0 18.018.0 4.04.0 5.05.0 XX -- -- 비교예12Comparative Example 12 0.0080.008 00 8.08.0 20.020.0 2.22.2 OO 465465 2727 비교예13Comparative Example 13 0.0080.008 00 12.012.0 20.020.0 2.42.4 OO 477477 2020 비교예14Comparative Example 14 0.080.08 00 12.012.0 20.020.0 1.441.44 OO 516516 2525 실시예1Example 1 0.0080.008 00 16.016.0 20.020.0 2.42.4 OO 499499 1717 실시예2Example 2 0.0080.008 00 18.018.0 20.020.0 2.62.6 OO 463463 1212 실시예3Example 3 0.0080.008 00 21.021.0 20.020.0 2.52.5 OO 513513 1313 실시예4Example 4 0.0080.008 00 25.025.0 20.020.0 2.22.2 OO 647647 44 실시예5Example 5 0.080.08 00 16.016.0 20.020.0 1.481.48 OO 527527 2121 실시예6Example 6 0.080.08 00 18.018.0 20.020.0 1.121.12 OO 543543 2727 실시예7Example 7 0.080.08 00 21.021.0 20.020.0 1.261.26 OO 547547 2525 실시예8Example 8 0.080.08 00 25.025.0 20.020.0 1.201.20 OO 539539 1919 실시예9Example 9 0.080.08 1.01.0 21.021.0 20.020.0 1.211.21 OO 510510 1818

표 1에서, 열간압연특성에서 "O"는 열간압연 후 표면 크랙이 발생하지 않거나 미미한 정도를 의미하고, "X"는 열간압연 후 심한 표면 크랙이 발생한 경우를 의미한다. 비교예1은 가돌리늄(Gd)의 함량을 매우 낮춘 경우이고, 비교예 2, 3, 6~11은 니켈 함량의 하한을 검토한 경우이고, 비교예 4, 5, 12, 13, 14는 크롬 함량의 하한을 검토한 경우이다.In Table 1, in the hot rolling characteristics, "O" means no or insignificant surface cracks after hot rolling, and "X" means a case in which severe surface cracks occur after hot rolling. Comparative Example 1 is a case in which the content of gadolinium (Gd) is very low, Comparative Examples 2, 3, 6 and 11 are cases where the lower limit of the nickel content is reviewed, and Comparative Examples 4, 5, 12, 13, and 14 are chromium content This is the case when the lower limit of

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 열간압연 후의 상태를 도시하는 사진들이다.2 is a photograph showing a state after hot rolling of a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, (a)는 비교예2의 경우로서 열간압연에 의하여 심각한 수준으로 표면 크랙이 발생하여 파괴된 형상을 나타낸다. 반면, (b)는 실시예1의 경우로서 열간압연에 의하여 표면 크랙이 거의 발생하지 않으므로, 열간압연이 성공적으로 수행된 것을 나타낸다.Referring to FIG. 2 , (a) is the case of Comparative Example 2, and shows a fractured shape due to a severe level of surface cracks generated by hot rolling. On the other hand, (b) is the case of Example 1, and since surface cracks hardly occur by hot rolling, it shows that hot rolling was successfully performed.

다시, 표 1을 참조하면, 비교예 1 내지 비교예 8 모두는 망간을 1.5 중량% 함유함을 유의한다. 비교예1은 가돌리늄의 함량이 0.01 중량% 로서 매우 낮은 함량을 가지는 경우이다. 이 경우에, 열간압연은 성공하였으나, 중성자 차폐능이 저하된다. 참고로, 중성자 차폐 성능 확보를 위하여 0.5 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄을 포함할 필요가 있다.Again, referring to Table 1, it is noted that all of Comparative Examples 1 to 8 contained 1.5 wt% of manganese. Comparative Example 1 is a case in which the content of gadolinium is very low as 0.01 wt%. In this case, hot rolling was successful, but the neutron shielding ability was lowered. For reference, it is necessary to include gadolinium in the range of 0.5 wt% to 6 wt% in order to secure neutron shielding performance.

비교예 2는 가돌리늄 함량을 0.58 중량%으로 증가시킨 경우이고, 비교예3은 가돌리늄 함량을 4.33 중량%으로 증가시킨 경우이다. 두 경우 모두 열간압연이 불가능함을 알 수 있다. 따라서, 열간압연을 가능하게 하고, 중성자 차폐율 증가를 위한 가돌리늄의 함량 증가를 위하여는, 크롬과 니켈의 상대적인 함유량을 제어하여야 한다.Comparative Example 2 is a case in which the gadolinium content is increased to 0.58 wt%, and Comparative Example 3 is a case in which the gadolinium content is increased to 4.33 wt%. In both cases, it can be seen that hot rolling is impossible. Therefore, in order to enable hot rolling and to increase the content of gadolinium for increasing the neutron shielding rate, it is necessary to control the relative content of chromium and nickel.

비교예 4 및 비교예 5는 크롬의 함량을 감소시키고, 니켈의 함량을 증가시키며, 또한, 가돌리늄을 5.0 중량%로 증가시킨 경우이다. 두 경우 모두 열간압연은 가능하지만, 크롬의 감소로 인하여 스테인리스 특성을 제공하지 못하는 한계가 있다. 일반적으로, 스테인리스 특성은 12 중량% 이상의 크롬을 함유한 경우에 나타난다. 따라서, 크롬의 함량을 12 중량% 이상으로 한정할 수 있다.In Comparative Examples 4 and 5, the content of chromium was decreased, the content of nickel was increased, and the content of gadolinium was increased to 5.0% by weight. In both cases, hot rolling is possible, but there is a limit in that stainless steel properties cannot be provided due to a decrease in chromium. In general, the stainless properties are exhibited when it contains 12 wt% or more of chromium. Therefore, the content of chromium may be limited to 12 wt% or more.

비교예 6 내지 비교예 8은 크롬의 함량을 12 중량% 이상으로 하고, 니켈의 함량을 변경한 경우이다. 니켈이 12중량%, 4.5 중량%, 또는 16 중량%를 포함하는 경우, 열간압연이 불가능함을 확인하였다. 따라서, 니켈의 함량을 17 중량% 이상으로 한정할 수 있다.Comparative Examples 6 to 8 are cases in which the content of chromium is 12 wt% or more and the content of nickel is changed. When nickel contained 12 wt%, 4.5 wt%, or 16 wt%, it was confirmed that hot rolling was impossible. Therefore, the content of nickel may be limited to 17% by weight or more.

비교예 9 내지 비교예 11은 망간 함유량이 10 중량%로 높은 경우로서, 열간압연이 불가능함을 알 수 있다. 따라서, 망간 함유량을 낮은 수준으로 제어하거나 또는 배제할 수 있다.In Comparative Examples 9 to 11, the manganese content was as high as 10 wt%, indicating that hot rolling was impossible. Accordingly, the manganese content can be controlled to a low level or eliminated.

비교예 12, 비교예 13 및 비교예15는 망간을 배제하고, 니켈을 20 중량%로 설정한 후, 크롬의 함량을 8 중량% 및 12 중량% 로 변화시킨 경우이다. 가돌리늄의 함량은 1.44 중량% 내지 2.4 중량% 범위이었다. 이 경우 모두 열간압연이 성공하였으나, 크롬이 12 중량% 이하이므로 스테인리스 특성이 저하될 수 있다.Comparative Example 12, Comparative Example 13, and Comparative Example 15 are cases in which manganese is excluded, nickel is set to 20 wt%, and the chromium content is changed to 8 wt% and 12 wt%. The content of gadolinium ranged from 1.44% to 2.4% by weight. In all of these cases, hot rolling was successful, but since chromium is 12 wt % or less, stainless properties may be deteriorated.

실시예 1 내지 실시예 4에서는, 니켈의 함량을 20 중량%로 설정하고, 크롬의 함량을 16 중량% 내지 25 중량% 로 변경한 경우이다. 탄소의 함량은 0.008 중량% 이었고, 가돌리늄의 함량은 2.2 중량% 내지 2.6 중량% 범위이었다. 실시예 5 내지 실시예 8에서는, 니켈의 함량을 20 중량%로 설정하고, 크롬의 함량을 16 중량% 내지 25 중량% 로 변경한 경우이다. 특히 탄소의 함량은 0.08 중량% 로서, 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 비하여 높은 수준이었다. 가돌리늄의 함량은 1.12 중량% 내지 1.48 중량% 범위로서, 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 비하여 낮은 수준이었다.In Examples 1 to 4, the nickel content is set to 20 wt% and the chromium content is changed to 16 wt% to 25 wt%. The content of carbon was 0.008% by weight, and the content of gadolinium was in the range of 2.2% to 2.6% by weight. In Examples 5 to 8, the nickel content was set to 20 wt% and the chromium content was changed to 16 wt% to 25 wt%. In particular, the carbon content was 0.08 wt%, which was higher than in Examples 1 to 4 above. The content of gadolinium was in the range of 1.12 wt% to 1.48 wt%, which was lower than in Examples 1 to 4 above.

상기 실시예 1 내지 실시예 8에서, 모두 열간압연이 성공하였다. 또한, 기계적 성질로서, 450 MPa 내지 650 MPa 범위의 인장 강도 및 4% 내지 50% 범위의 연신율을 만족하였다.In all of Examples 1 to 8, hot rolling was successful. In addition, as mechanical properties, tensile strength in the range of 450 MPa to 650 MPa and elongation in the range of 4% to 50% were satisfied.

실시예 9는 망간을 1 중량% 추가한 경우로서, 니켈은 20 중량%, 크롬은 21 중량%, 가돌리늄은 1.21 중량%이었다. 실시예 9도 열간압연이 성공하였으며, 인장강도와 연신율이 상기 범위를 만족하였다.In Example 9, manganese was added in 1 wt%, nickel was 20 wt%, chromium was 21 wt%, and gadolinium was 1.21 wt%. In Example 9, the hot rolling was also successful, and the tensile strength and elongation ratio satisfies the above ranges.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 열간압연 후 및 냉간압연 후의 상태를 도시하는 사진들이다.3 is a photograph showing the state after hot rolling and after cold rolling of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 30T에서 5T로 열간압연하고, 5T에서 2.5T로 냉간압연한 후의 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 압연 상태를 나타낸다. 비교예 13, 비교예 14 및 실시예 1 내지 실시예4는 모두 열간압연과 냉간압연이 성공한 것을 알 수 있다. 이는 상기 표 1의 결과와 일치한다.Referring to Figure 3, it shows the rolled state of the gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding after hot rolling from 30T to 5T and cold rolling from 5T to 2.5T. In Comparative Example 13, Comparative Example 14, and Examples 1 to 4, it can be seen that hot rolling and cold rolling were successful. This is consistent with the results in Table 1 above.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 미세구조를 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.4 is a scanning electron microscope photograph showing the microstructure of a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, (a) 및 (b)는 비교예들이고, (c), (d), (e), (f)는 실시예들이다. 실시예들에서는, 기지에 가돌리늄 석출물로서, M3Gd 석출물, M4Gd 석출물, 및 M7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포됨을 확인할 수 있다. 구체적으로, Fe3Gd 석출물, Ni3Gd 석출물, Fe4Gd 석출물, Ni4Gd 석출물, Fe7Gd2 석출물, 및 Ni7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포되는 것으로 분석되었다.4, (a) and (b) are comparative examples, (c), (d), (e), (f) are examples. In embodiments, it can be confirmed that at least one of M 3 Gd precipitates, M 4 Gd precipitates, and M 7 Gd 2 precipitates are distributed as gadolinium precipitates in the matrix. Specifically, it was analyzed that at least one of Fe 3 Gd precipitate, Ni 3 Gd precipitate, Fe 4 Gd precipitate, Ni 4 Gd precipitate, Fe 7 Gd 2 precipitate, and Ni 7 Gd 2 precipitate was distributed.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 시차주사열량 결과를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 시차주사열량(DSC) 결과로부터, 비교예 2에 비하여 실시예6의 녹는점이 높으며, 약 1100℃ 이상의 녹는점을 가짐을 알 수 있다. Referring to FIG. 5 , from the differential scanning calorimetry (DSC) results, it can be seen that the melting point of Example 6 is higher than that of Comparative Example 2, and has a melting point of about 1100° C. or higher.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 SEM-EDS 분석을 나타내는 사진들이다.6 is a photograph showing the SEM-EDS analysis of the rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 실시예1의 구성 원소 분석을 위한 영역의 미세구조를 나타내는 주사전자현미경 사진이고, 상기 사진에서의 석출물에 대한 EDS 분석 및 원소 함량이 나타나있다. 상기 석출물은 3.39 at%의 크롬, 23.76 at%의 철, 52.59 at%의 니켈, 및 20.26 at%의 가돌리늄을 포함하여 구성되는 것으로 분석된다.Referring to FIG. 6 , it is a scanning electron microscope photograph showing the microstructure of a region for elemental analysis of Example 1, and EDS analysis and element content of the precipitates in the photograph are shown. The precipitate was analyzed to consist of 3.39 at% chromium, 23.76 at% iron, 52.59 at% nickel, and 20.26 at% gadolinium.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (10)

0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C);
15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr);
17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni);
0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및
잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함하는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판.
carbon (C) in the range of 0.005% to 0.2% by weight;
chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight;
nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight;
gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and
The balance contains iron and unavoidable impurities,
Rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 1 항에 있어서,
상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은,
기지에 가돌리늄 석출물로서, Fe3Gd 석출물, Ni3Gd 석출물, Fe4Gd 석출물, Ni4Gd 석출물, Fe7Gd2 석출물, 및 Ni7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포된,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판.
The method of claim 1,
The rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding,
As a gadolinium precipitate in the matrix, at least one of Fe 3 Gd precipitate, Ni 3 Gd precipitate, Fe 4 Gd precipitate, Ni 4 Gd precipitate, Fe 7 Gd 2 precipitate, and Ni 7 Gd 2 precipitate is distributed,
Rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 1 항에 있어서,
상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은,
450 MPa 내지 650 MPa 범위의 인장 강도 및 4% 내지 50% 범위의 연신율을 만족하는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판.
The method of claim 1,
The rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding,
satisfying a tensile strength in the range of 450 MPa to 650 MPa and an elongation in the range of 4% to 50%;
Rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 1 항에 있어서,
상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 주조재를 압연하여 제조한,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판.
The method of claim 1,
The gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding is manufactured by rolling a cast material,
Rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 1 항에 있어서,
상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은 스테인리스 특성을 가지는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판.
The method of claim 1,
The gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding has stainless properties,
Rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C);
15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr);
17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni);
0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 망간(Mn);
0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및
잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함하는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판.
carbon (C) in the range of 0.005% to 0.2% by weight;
chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight;
nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight;
manganese (Mn) in the range of 0.1% to 5% by weight;
gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and
The balance contains iron and unavoidable impurities,
Rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
가돌리늄을 포함하는 철계 용탕을 주조하여 가돌리늄 함유 철계 주조재를 형성하는 단계;
상기 가돌리늄 함유 철계 주조재를 균질화 처리하는 단계; 및
상기 가돌리늄 함유 철계 주조재를 열간압연하여 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은, 0.005 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 탄소(C); 15 중량% 내지 25 중량% 범위의 크롬(Cr); 17 중량% 내지 30 중량% 범위의 니켈(Ni); 0.1 중량% 내지 6 중량% 범위의 가돌리늄(Gd); 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함하는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법.
forming a gadolinium-containing iron-based casting material by casting an iron-based molten metal containing gadolinium;
Homogenizing the gadolinium-containing iron-based cast material; and
and hot rolling the gadolinium-containing iron-based cast material to form a gadolinium-containing rolled steel sheet for neutron shielding;
The neutron shielding gadolinium-containing rolled steel sheet, carbon (C) in the range of 0.005 wt% to 0.2 wt%; chromium (Cr) in the range of 15% to 25% by weight; nickel (Ni) in the range of 17% to 30% by weight; gadolinium (Gd) in the range of 0.1% to 6% by weight; and the balance comprising iron and unavoidable impurities;
A method for manufacturing a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 7 항에 있어서,
상기 균질화 처리하는 단계는, 1100℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 24 시간 동안 수행되는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The homogenizing treatment is performed at a temperature in the range of 1100 ° C to 1400 ° C for 10 minutes to 24 hours,
A method for manufacturing a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 7 항에 있어서,
상기 열간압연은 1100℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 24 시간 동안 재가열된 후에 수행되는,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The hot rolling is performed after reheating for 10 minutes to 24 hours at a temperature in the range of 1100 ° C to 1400 ° C,
A method for manufacturing a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
제 7 항에 있어서,
상기 중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판은,
기지에 가돌리늄 석출물로서, Fe3Gd 석출물, Ni3Gd 석출물, Fe4Gd 석출물, Ni4Gd 석출물, Fe7Gd2 석출물, 및 Ni7Gd2 석출물 중 적어도 어느 하나가 분포된,
중성자 차폐용 가돌리늄 함유 압연 강판의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding,
As a gadolinium precipitate in the matrix, at least one of Fe 3 Gd precipitate, Ni 3 Gd precipitate, Fe 4 Gd precipitate, Ni 4 Gd precipitate, Fe 7 Gd 2 precipitate, and Ni 7 Gd 2 precipitate is distributed,
A method for manufacturing a rolled steel sheet containing gadolinium for neutron shielding.
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