KR20230058689A - 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열, 압연, 열처리 공정에 대한 최적화를 통해 중후판 압연기를 이용하여 폭이 3350mm 이상인 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판을 안정적으로 생산함으로써 "단일 종방향 용접”을 통해 성형된 파이프 직경을 확장시킨 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법을 개시한다. 광폭 내열 합금 후판은 생산 난이도가 높고 부가가치가 높아 높은 경제적 효익을 창출할 수 있다.
Description
본 발명은 특수 합금 압연 기술분야에 관한 것으로, 특히는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판을 압연하는 공정 방법에 관한 것이다.
Ni-Fe-Cr 내열 합금은 우수한 고온 강도, 내식성 및 항산화성을 가지며 고온 환경에서 상대적으로 높은 구조적 안전성을 가진다. 그 대표적인 합금 등급으로는 N08800, N08810, N08811, N08120 등을 포함하고, 주로 각종 화학공업플랜트, 열처리로, 열처리 부품, 열교환기 등 작업 환경 온도가 높은 분야에 응용되며, 그 고성능은 석유화학 장치의 설계 수준을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있다.
일반적으로 제품의 폭이 넓고 용접 솔기가 적을수록 용접 비용 및 유지보수 비용을 절감하고 안전성을 향상시킬 수 있다. 파이프 제품을 예로 들면, 설계 시 대부분 후판을 사용하며, 용접 구속 응력이 크다. 현재 파이프 직경이 32 인치(Inch) 를 초과하는 내열 합금 파이프 제품은 "단일 종방향 용접”을 통한 성형이 어려우며, 이는 석유화학 설계 연구소들이 설계 과정에서 직면하고 있는 주요한 문제이다.
본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하고 중후판 압연기를 이용한 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 구체적인 기술적 해결수단은 다음과 같다.
광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법으로서, 상기 방법은,
빌릿(billet)의 두께가 115mm~135mm이고, 폭이 1500mm 이상이며, 길이가 3400mm~3450mm 이고, 빌릿의 길이가 완전 교차 압연의 요구를 만족하는 빌릿 준비 단계;
스틸 빌릿을 워킹빔 가열로(Walking Beam Furnace)로 보내어 가열하되, 가열 총 시간은 스틸 빌릿 두께에 따라 15~22min/cm로 제어되고, 소킹 구간의 온도는 1200~1250℃이고, 소킹 구간 시간은 적어도 30분(min)이며, 태핑 온도는 1210℃~1250℃로 제어되는 가열 단계;
전체 생산 과정에서 디스케일링하지 않고, 10+1 패스로 완전 교차 압연하되, 압하율은 1~8 패스에서 13%~17%이고, 9번째 패스에서 11%~13%로 감소되며, 10번째 패스에서 7%~10%로 더 감소되고, 압연 후 급수하고, 셀프 템퍼링 온도(self-tempering temperature)는 550℃±20℃인 압연 단계; 및
고용 온도 1150℃로 15분 동안 보온하고 수냉을 진행하는 열처리 단계를 포함한다.
바람직하게는, 완제품의 두께 범위는 20mm~30mm이고, 완제품의 폭은 3350mm 이상이다.
바람직하게는, 압연 설비는 4700mm 4단 가역식 압연기이다.
바람직하게는, 압연 속도는 1.5m/s 이상이다.
바람직하게는, 압연 과정에서 투척 거리 및 패스 사이 간격을 최소화한다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 가진다.
(1) 본 발명에서 제공하는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법은 완제품의 두께 범위가 20mm~30mm이고, 폭이 3350mm 이상인 내열 합금 강판을 생산할 수 있으므로, 이러한 제품의 최대 완제품의 폭을 종래 기술의 2500mm에서 3350mm 이상으로 확장하고, 단일 후판으로 롤링 성형할 수 있는 최대 파이프 직경을 42 인치까지 증가시킨다.
현재 중국의 내열 강판은 대부분 수입에 의존하고 있으며, 제품의 폭은 일반적으로 모두 2500mm 이하로 석유화학 장치의 설계 수준을 크게 제한하고 있다. 본 발명은 중후판 압연기를 이용하여 폭이 3350mm 이상인 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판을 안정적으로 생산할 수 있어 "단일 종방향 용접”을 통해 성형된 파이프 직경을 확장시킨다. 광폭 내열 합금 후판은 생산 난이도가 높고 부가가치가 높으므로 높은 경제적 효익을 창출할 수 있다.
(2) 본 발명은 제품 사용 시의 용접 솔기를 줄이고 비용을 절감하며 안전성을 높이고 사용 수명을 연장할 수 있다.
(3) 본 발명으로 제조된 제품은 생산 난이도가 높고 부가가치가 높으므로 높은 경제적 효익을 창출할 수 있다.
(4) 본 발명의 다양한 방법, 예를 들어 빌릿의 길이에 따라 완전 교차 압연되어 강판을 회전시킬 필요가 없고; 내열 합금 표면의 산화 피막이 극히 적어 압연 과정에서 디스케일링하지 않으며; 고속으로 강을 압연하는 등 방법은 압연 시간을 절약하고 온도 강하를 줄일 수 있다. 동시에, 압연 패스의 압하율에 대한 설계는 많은 시뮬레이션을 통해 검증되어 두께의 정확도와 플레이트 모양을 최대한으로 보장할 수 있다.
실시예 1
본 실시예에서는 빌릿의 사이즈가 129mm×1599mm×3410mm인 N08811 강을 선택하고, 그 화학 성분(중량 백분율)은 C: 0.07%, Mn: 0.87%, P: 0.019%, Si: 0.32%, Cr: 19.59%, Ni: 30.28%, Al: 0.47%, Cu: 0.06%, Ti: 0.46%, Fe: 47.5%이고, 압연할 완제품의 사이즈는 26.5mm×3350mm×6480mm인 강판이며, 광폭 내열 합금 N08811 후판의 구체적인 생산 과정은 다음과 같다.
빌릿의 외관 및 사이즈를 검사하여 합격되면 워킹빔 가열로로 보내 가열하되, 가열로 내 시간은 229분, 소킹 구간의 온도는 1203~1208℃, 소킹 시간은 52분, 태핑 온도는 1211℃이다. 온도 강하를 줄이기 위해 고압 수조를 디스케일링하지 않고, 압연 과정에서 디스케일링하지 않으며 퍼징을 진행한다. 완전 교차 압연 모드로 4700mm 4단 가역식 압연기를 사용하여 압연하되, 최종 압연 온도는 970℃이며, 압연 후 급수하고, 셀프 템퍼링 온도는 566℃이다. 압연 과정은 총 10+1 패스이고, 1번째 패스의 압하율은 13.5%, 2번째 패스의 압하율은 15.6%, 3번째 패스 내지 6번째 패스의 압하율은 16%~17%, 7번째, 8번째 패스의 압하율은 15%~16%, 9번째 패스의 압하율은 12%, 10번째 패스의 압하율은 8%이다. 전체 압연 과정은 약 97초 동안 지속되며, 압연 속도는 1.5~3m/s이다. 압연 후 직선화하고 라인에서 분리하여 최종적으로 획득한 유효 사이즈는 26.43mm×3350mm×7515mm이다.
실시예 2
본 실시예에서는 빌릿의 사이즈가 119mm×1597mm×3430mm인 N08811 강을 선택하고, 그 화학 성분(중량 백분율)은 C: 0.08%, Mn: 0.86%, P: 0.018%, Si: 0.33%, Cr: 19.66%, Ni: 30.31%, Al: 0.40%, Cu: 0.04%, Ti: 0.46%, Fe: 47.7%이고, 압연할 완제품의 사이즈는 26.5mm×3370mm×5570mm인 강판이며, 광폭 내열 합금 N08811 후판의 구체적인 생산 과정은 다음과 같다.
빌릿의 외관 및 사이즈를 검사하여 합격되면 워킹빔 가열로로 보내 가열하되, 가열로 내 시간은 230분, 소킹 구간의 온도는 1216~1217℃, 소킹 시간은 59분, 태핑 온도는 1217℃이다. 온도 강하를 줄이기 위해 고압 수조를 디스케일링하지 않고, 압연 과정에서 디스케일링하지 않으며 퍼징을 진행한다. 완전 교차 압연 모드로 4700mm 4단 가역식 압연기를 사용하여 압연하되, 최종 압연 온도는 999℃이며, 압연 후 급수하고, 셀프 템퍼링 온도는 561℃이다. 압연 과정은 총 10+1 패스이고, 1번째 패스의 압하율은 13.1%, 2번째 패스의 압하율은 15.1%, 3~6 패스의 압하율은 15.5%~16.5%, 7~8번째 패스의 압하율은 15% 정도, 9번째 패스의 압하율은 11.7%, 10번째 패스의 압하율은 7.8%이다. 전체 압연 과정은 약 58초 동안 지속되며, 압연 속도는 1.5~3.5m/s이다. 압연 후 프리레벨러와 웜레벨러(Warm Leveler)를 사용하여 직선화하여 최종적으로 획득한 유효 사이즈는 26.32mm×3380mm×6950mm이다.
실시예 3
본 실시예에서는 빌릿의 사이즈가 119mm×1597mm×3420mm인 N08811 강을 선택하고, 그 화학 성분(중량 백분율)은 C: 0.08%, Mn: 0.86%, P: 0.018%, Si: 0.33%, Cr: 19.66%, Ni: 30.31%, Al: 0.40%, Cu: 0.04%, Ti: 0.46%, Fe: 47.7%이고, 압연할 완제품의 사이즈는 26.5mm×3360mm×5570mm인 강판이며, 광폭 내열 합금 N08811 후판의 구체적인 생산 과정은 다음과 같다.
빌릿의 외관 및 사이즈를 검사하여 합격되면 워킹빔 가열로로 보내 가열하되, 가열로 내 시간은 227분, 소킹 구간의 온도는 1215~1216℃, 소킹 시간은 57분, 태핑 온도는 1216℃이다. 온도 강하를 줄이기 위해 고압 수조를 디스케일링하지 않고, 압연 과정에서 디스케일링하지 않으며 퍼징을 진행한다. 완전 교차 압연 모드로 4700mm 4단 가역식 압연기를 사용하여 압연하되, 최종 압연 온도는 971℃이며, 압연 후 급수하고, 셀프 템퍼링 온도는 559℃이다. 압연 과정은 총 10+1 패스이고, 1번째 패스의 압하율은 13%, 2번째 패스의 압하율은 14.8%, 3~6번째 패스의 압하율은 15.8%~17%, 7~8번째 패스의 압하율은 15.4% 정도, 9번째 패스의 압하율은 11.9%, 10번째 패스의 압하율은 7.9%이다. 전체 압연 과정은 약 94초 동안 지속되며, 압연 속도는 1.5~3.2m/s이다. 압연 후 프리레벨러와 웜레벨러를 사용하여 직선화하여 최종적으로 획득한 유효 사이즈는 26.40mm×3370mm×7050mm이다.
상술한 실시예는 단지 본 발명의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐 이를 제한하기 위한 것이 아니며, 본 발명은 상술한 실시예를 참조하여 자세히 설명되었으나, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 본 발명에 대해 수정 또는 등가 교체를 진행할 수 있음을 이해해야 하며, 이러한 수정 또는 등가 교체 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되어야 한다.
Claims (5)
- 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법에 있어서,
이하의 단계,
빌릿(billet)의 두께가 115mm~135mm이고, 폭이 1500mm 이상이며, 길이가 3400mm~3450mm 이고, 빌릿의 길이가 완전 교차 압연의 요구를 만족하는 빌릿 준비 단계;
스틸 빌릿을 워킹빔 가열로(Walking Beam Furnace)로 보내어 가열하되, 가열 총 시간은 스틸 빌릿 두께에 따라 15~22min/cm로 제어되고, 소킹 구간의 온도는 1200~1250℃이고, 소킹 구간 시간은 적어도 30분(min)이며, 태핑 온도는 1210℃~1250℃로 제어되는 가열 단계;
전체 생산 과정에서 디스케일링하지 않고, 10+1 패스로 완전 교차 압연하되, 압하율은 1~8 패스에서 13%~17%이고, 9번째 패스에서 11%~13%로 감소되며, 10번째 패스에서 7%~10%로 더 감소되고, 압연 후 급수하고, 셀프 템퍼링 온도(self-tempering temperature)는 550℃±20℃인 압연 단계; 및
고용 온도 1150℃로 15분 동안 보온하고 수냉을 진행하는 열처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법. - 제1항에 있어서,
완제품의 두께 범위는 20mm~30mm이고, 완제품의 폭은 3350mm 이상인 것을 특징으로 하는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법. - 제1항에 있어서,
압연 설비는 4700mm 4단 가역식 압연기인 것을 특징으로 하는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법. - 제1항에 있어서,
압연 속도는 1.5m/s 이상인 것을 특징으로 하는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법. - 제1항에 있어서,
압연 과정에서 투척 거리 및 패스 사이 간격을 최소화하는 것을 특징으로 하는 광폭 Ni-Fe-Cr 내열 합금 후판의 압연 방법.
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| WO2022062013A1 (zh) | 2022-03-31 |
| CN112317547A (zh) | 2021-02-05 |
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