KR20000001321A - BOILER TUBE, BLADE AND HIGH HARDNESS STAINLESS FOR ROTOR HEAT RESISTANCE MATERIAL OF HEAT power PLANT - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화력발전소에 사용되는 보일러튜브, 블레이드 및 로타용 고강도 스테인레스 내열강의 크립성질을 향상시켜 590℃ 이상에서 사용할 수 있는 고강도 스테인레스 내열강 재료에 관한 것으로, 크롬을 9∼13% 함유한 강에 텅스텐(W), 보론(B), 코발트(Co)등의 원소를 첨가하여 고온크립성질을 더욱 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength stainless heat-resistant steel material that can be used above 590 ° C by improving the creep properties of high-strength stainless heat-resistant steel for boiler tubes, blades and rotors used in thermal power plants. (W), boron (B), cobalt (Co) and the like to add an element to further improve the high temperature creep properties.
종래의 일반적인 보일러튜브, 블레이드 및 로터소재의 요구성질로는 고온강도와 피로성질 및 크립성질이 우수하여야 하기 때문에 보일러튜브, 블레이드 및 로타 소재는 사용온도에 따라 사용소재가 결정되어져 왔다.Since boilers, blades, and rotor materials have to be excellent in high temperature strength, fatigue properties, and creep properties, the materials for boiler tubes, blades, and rotor materials have been determined according to the use temperature.
크롬이 1% 함유한 종래의 강은 550℃ 이상이 되면 크립성질이 떨어져 550℃ 이상에서 사용되지 못하고, 크롬을 9∼13% 함유한 종래의 강은 550℃ 이상에서 사용가능하나 590℃ 이상에서는 역시 크립성질이 떨어져 최대사용온도가 590℃를 초과 하지 못한다. 이러한 이유는 종래의 강에 함유된 합금원소들만으로는 고온에서 사용중에 탄화물이 조대화되어 그 강도를 유지하지 못하기 때문이다. 따라서, 보일러튜브, 블레이드 및 로타 소재의 사용온도가 590℃이상으로 증가함에 따라 종래의 강을 대체할 새로운 재질의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Conventional steels containing 1% of chromium have poor creep properties when they are above 550 ° C and cannot be used above 550 ° C. Conventional steels containing 9 to 13% of chromium can be used above 550 ° C but above 590 ° C. Also, the creep properties are poor, so the maximum operating temperature does not exceed 590 ℃. This is because the alloying elements contained in the conventional steel alone do not maintain their strength due to the coarsening of carbides during use at high temperatures. Therefore, as the use temperature of the boiler tube, the blade and the rota material is increased to 590 ℃ or more, it is required to develop a new material to replace the conventional steel.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 9내지 13중량%의 크롬을 함유한 강에 텅스텐(W), 보론(B), 코발트(Co)등의 원소를 첨가하여 590℃ 이상에서도 우수한 인장강도와 고온 크립강도를 갖는 화력발전소 보일러 튜브, 블레이드 및 로타용 고강도 스테인레스 내열재료를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, 590 by adding elements such as tungsten (W), boron (B), cobalt (Co) to the steel containing 9 to 13% by weight of chromium It is to provide a high strength stainless heat resistant material for thermal power plant boiler tube, blade and rotor having excellent tensile strength and high temperature creep strength even above ℃.
도 1 은 크롬과 니켈 당량으로 표시되는 조직 상태도에서 화학성분1 is a chemical composition in a tissue state diagram represented by chromium and nickel equivalents
조성구역을 도시하는 도면이며,It is a figure which shows a creation area,
도 2 는 650℃ 10만 시간에서의 크립파단 강도와 라슨-밀러 파라메타와의2 shows the creep rupture strength and Larson-Miller parameters at 100,000 hours at 650 ° C.
관계를 표시한 그래프 이다.Graph showing the relationship.
즉, 본 발명은 피로강도를 위하여 델타페라이트 함량을 최대한 줄여야 하기 때문에 코발트를 첨가하여 크롬당량과 니켈당량으로 표시된 도 1 의 그래프에서 100% 마르텐사이트 조직 영역 또는 5% 미만의 델타페라이트를 함유한 마르텐사이트 영역에 위치하도록 합금조성을 결정하였으며, 또한 탄소를 낮추고 몰리브덴과 텅스텐을 최적화 시킴과 동시에 보론 또는 질소와 같은 침입형 원소를 최적화 시킴으로써 고온 크립강도가 향상된 재료를 개발하여 590℃ 이상에서 크립성질이 우수한 보일러 튜브, 블레이드 및 로타용 고강도 스테인레스 내열재료에 관한 것이다.That is, the present invention is to reduce the delta ferrite content as much as possible for the fatigue strength, so that the cobalt is added in the graph of Fig. 1 represented by chromium equivalent and nickel equivalent, 100% martensite tissue region or Martens containing less than 5% deltaferrite The alloy composition was determined to be located in the site region. Also, the material was improved in high temperature creep strength by lowering carbon, optimizing molybdenum and tungsten, and optimizing invasive elements such as boron or nitrogen. A high strength stainless heat resistant material for boiler tubes, blades and rotors.
본 발명 보일러 튜브, 블레이드 및 로타용 고강도 스테인레스 내열재료의 화학조성은 탄소(C)는 0.07내지 0.2중량%, 망간(Mn)은 0.05내지 1.5중량%, 실리콘(Si)은 0.01내지 0.1중량%, 니켈(Ni)은 0.1내지 2.0중량%, 크롬(Cr)은 9내지 13중량%, 텅스텐(W)은 1내지 5.5중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.05내지 2.0중량%, 바나듐(V)은 0.1내지 0.5중량%, 나오비늄(Nb)은 0.02내지 0.08중량%, 보론(B)은 0.001내지 0.03중량%, 질소(N)는 0.01내지 0.08중량%, 코발트(Co)는 0내지 6.0중량%, 잔류는 철과 합금철 또는 제조과정중에 불가피하게 혼입되는 불순물로써 유황(S)은 0.01중량%이하, 인(P)은 0.01중량%이하, 알루미늄(Al)은 0.02중량%이하인 것을 특징으로 한다.Chemical composition of the high-strength stainless heat-resistant material for boiler tubes, blades and rotors of the present invention is 0.07 to 0.2% by weight of carbon (C), 0.05 to 1.5% by weight of manganese (Mn), 0.01 to 0.1% by weight of silicon (Si), Nickel (Ni) is 0.1 to 2.0 wt%, chromium (Cr) is 9 to 13 wt%, tungsten (W) is 1 to 5.5 wt%, molybdenum (Mo) is 0.05 to 2.0 wt%, vanadium (V) is 0.1 To 0.5% by weight, Navinium (Nb) is 0.02 to 0.08% by weight, boron (B) is 0.001 to 0.03% by weight, nitrogen (N) is 0.01 to 0.08% by weight, cobalt (Co) is 0 to 6.0% by weight, Residuals are impurities that are inevitably mixed in the iron and ferroalloy or during the manufacturing process, sulfur (S) is 0.01% by weight or less, phosphorus (P) is 0.01% by weight or less, aluminum (Al) is characterized in that 0.02% by weight or less.
본 발명에서 탄소는 오스테나이트 형성원소로, 함량은 0.07내지 0.2중량%가 바람직한데 강중 탄소량이 과다하면 급냉이나 템퍼링 단계에서 탄화물을 형성하고 조대화되어 석출됨으로써 강화효과를 발휘하지 못하거나 Nb, V, Mo, W, Cr등의 고용강화에 기여하고 있는 원소들도 초기에 이러한 탄화물 형성으로 소모되어 고용강화를 잃게된다. 또한 탄소량이 너무 적으면 상온의 기계적 강도에 미달할 수도 있고 인성도 나빠지며, 네트 크롬당량이 증가하여 델타페라이트가 생성될 가능성도 있다. 따라서, 장시간 크립강도를 향상시키기 위해서는 템퍼링 과정이나 단시간 측에서의 일시적인 탄화물 석출을 억제하고, 사용도중 계속적으로 탄화물을 석출시키기 위해서는 탄소함량을 적절히 조절하는 것이 바람직 하다.In the present invention, carbon is an austenite forming element, and the content is preferably 0.07 to 0.2% by weight. If the amount of carbon in the steel is excessive, carbides are formed in the quenching or tempering step and coarsened to precipitate, thereby not exerting a strengthening effect or Nb, V. Elements contributing to solid solution strengthening such as Mo, W, Cr, etc. are also initially consumed by the formation of carbides and lose solid solution strengthening. In addition, if the amount of carbon is too low, the mechanical strength at room temperature may be lowered, the toughness is worsened, and the net chromium equivalent may be increased to form delta ferrite. Therefore, in order to improve the creep strength for a long time, it is preferable to suppress the tempering process or the temporary carbide precipitation on the short time side, and to control the carbon content in order to continuously precipitate the carbide during use.
질소는 오스테나이트의 형성원소로서, 함량은 0.01내지 0.08중량%이 바람직한데 적은량으로도 델타 페라이트 생성을 억제하고 크립강도를 향상시키며 V, Nb, B, Al, Si등과 결합하여 질화물을 형성하든지 혹은 침입형으로 고용되어 크립강도를 높이게 되고, 첨가량이 많아지면 인성과 연성이 저하된다. 9내지 13중량%의 크롬강에서 탄소와 질소의 합이 0.17%일때 593℃, 10시간 크립강도가 가장높아 탄소, 질소, 보론의 함량이 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 본 개발 강종에서는 순철의 고용도인 0.05%보다 높은 0.08%까지 범위로 하였으며, 이 값은 대기중에서 첨가할 수 있는 최대값에 가까운 값으로 이렇게 높게 잡은 것은 VN, NbN, BN등의 장시간에서 안정한 질화물의 형성을 통해 크립강도를 높이기 위한 목적이다.Nitrogen is an austenite forming element, and its content is preferably 0.01 to 0.08% by weight. Even at a small amount, nitrogen inhibits delta ferrite formation, improves creep strength, and forms nitrides by combining with V, Nb, B, Al, and Si, or It is solid-dissolved in an invasive type to increase the creep strength, and as the amount added increases, toughness and ductility decrease. When the sum of carbon and nitrogen in the chromium steel of 9 to 13% by weight is 0.17%, the creep strength is the highest at 593 ° C for 10 hours, and the content of carbon, nitrogen and boron tends to be lowered. Therefore, the developed steel grade is in the range of up to 0.08%, higher than 0.05% of solid iron solubility. This value is close to the maximum value that can be added in the air, and this value is set high for a long time such as VN, NbN, and BN. The purpose is to increase the creep strength through the formation of stable nitrides.
보론은 경화능과 고온 크립 강도의 향상에 효과적인 원소로, 철에 침입형으로 혹은 치환형으로 고용가능 하고, 함량은 0.001내지0.03중량%이 바람직한데, 적정량을 초과하면 오히려 역효과를 미치게 되며, 보론이 0.012%일때 최대의 크립강도를 보이며 0.028%에서 최고의 크립 파단연성을 나타낸다. 본 강종에서는 보론 카바이드나 보라이드로 존재하거나 입계에 편석하여 입계 강화작용을 한다.Boron is an effective element to improve the hardenability and high temperature creep strength. It can be dissolved in iron or substituted with iron, and its content is preferably 0.001 to 0.03% by weight. The maximum creep strength is shown at 0.012% and the highest creep ductility at 0.028%. In this steel grade, it exists as boron carbide or boride or segregates at the grain boundary to strengthen grain boundary.
텅스텐은 철에 치환고용되는 페라이트 형성원소로서 함량은 1.0내지 5.5중량%이 바람직 한데, 첨가량이 많아지면 단시간 측에서는 라베스상이 생성되고 장시간 측에서는 석출물의 총량이 증가되어 인성을 급격히 저하시키며, 또한 인성 및 피로강도에 유해한 델타 페라이트가 생성되며 편석경향이 강해 대형강괴 제조시 편석을 제어하기가 어렵게 된다. 그러나, 첨가된 텅스텐의 일부는 기지조직에 고용되어 기지의 회복을 지연시키고, 일부는 W2C, Fe2W와 같은 석출물을 생성시키며, M23C6, M6C형 탄화물에 일부 고용되어 탄화물의 조대화를 지연시킴으로써, 텅스텐은 크립강도 향상에 큰 기여를 하게된다.Tungsten is a ferrite-forming element substituted with iron, and the content is preferably 1.0 to 5.5% by weight. When the addition amount is increased, the Laves phase is formed on the short time side, and the total amount of precipitates is increased on the long time side, and the toughness is sharply decreased. Delta ferrite, which is harmful to fatigue strength, is formed and segregation tends to be strong, making it difficult to control segregation in the manufacture of large ingots. However, some of the added tungsten is dissolved in the matrix and delays the recovery of the matrix, and some forms precipitates such as W 2 C, Fe 2 W, and is partially dissolved in M 23 C 6 and M 6 C carbides. By delaying the coarsening of carbides, tungsten makes a significant contribution to improving creep strength.
몰리브덴은 페라이트 형성원소로서 함량은 0.05내지 2.0중량%이 바람직 한데 첨가량이 많을 경우는 고온 장시간 측에서 석출물이 조대화 되어 크립 강도의 저하가 일어날 수 있지만, 몰리브덴과 텅스텐을 복합 첨가하는 강의 경우 M6C의 생성 경향이 저감되고, 이것은 몰리브덴 혹은 텅스텐의 고용효과 및 미세 석출효과가 장시간까지 유지되는 것과 관계되어 고온 장시간의 크립강도가 향상된다. 또한, 몰리브덴은 고용강화와 석출강화를 통해 고온강도 향상에 효과적이며, 스텐레스강에서는 부식저항성을 높인다.If molybdenum is lectures A high volume of the added amount is a coarse precipitates at a high temperature for a long time side, but may occur in the creep strength is lowered, the composite of molybdenum and tungsten is added together as ferrite forming element content is preferably 0.05 to 2.0 wt% M 6 The tendency of formation of C is reduced, and this increases the creep strength at high temperatures for a long time in connection with maintaining the solid solution effect and the fine precipitation effect of molybdenum or tungsten for a long time. In addition, molybdenum is effective in improving high temperature strength through solid solution strengthening and precipitation strengthening, and improves corrosion resistance in stainless steel.
바나듐은 페라이트 형성원소로서 함량은 0.1내지 0.5중량%이 바람직 한데, 양이 많으면 바나듐과 나오비움이 기지중의 탄소를 모두 소모시켜 사용도중 M23C6탄화물이나 다른 형태의 탄화물이 계속해서 석출되는 것을 어렵게 만들고, 양이 적으면 석출되는 장소가 감소하여 M23C6탄화물이 균일하게 분포하는 것이 어려워져 결과적으로 조대화가 일어나게 된다. 그러나, 상기와 같이 함량을 적절히 조절하게 되면 바나듐은 고용강화와 석출강화를 통해 고온강도 향상에 효과적이며 템퍼링동안 많은 탄화물을 석출하여 장시간 측에서 기지의 회복을 지연시키고, 석출물의 조대화를 억제시키는 작용을 하게 된다.Vanadium is a ferrite forming element, and the content is preferably 0.1 to 0.5% by weight, but when the amount is large, vanadium and Naobium consume all the carbon in the matrix, and M 23 C 6 carbide or other forms of carbides are continuously precipitated during use. This makes it difficult, and a small amount reduces the place of precipitation, making it difficult to distribute the M 23 C 6 carbide uniformly, resulting in coarsening. However, if the content is properly adjusted as described above, vanadium is effective in improving the high temperature strength through solid solution strengthening and precipitation strengthening, and precipitates many carbides during tempering to delay the recovery of the matrix on the long-term side and suppress the coarsening of precipitates. It works.
나오비움은 페라이트 형성원소로서 함량은 0.02내지 0.08중량%이 바람직 한데, 다량으로 첨가하면 Nb(C, N)와 VN이 복합석출하여 노말라이징시의 미고용 Nb(C, N)이 증가하여 강도에 유효한 VN의 석출량이 감소되고, 또한 과도하게 첨가되면 기지중의 탄소를 소모하여 M23C6탄화물의 형성을 감소시켜 장시간 크립강도를 저하시키게 되며, 나오비움카바이드는 1050℃ 노말라이징 온도에서도 미고용상태로남게되며, 이 미고용 나오비움카바이드는 단시간 측 크립강도를 향상시키지만 650℃에서 300시간 후에는 석출물의 조대화를 조장하여 장시간 측 크립강도를 저하시킨다. 하지만 적은량을 첨가한 경우는 VN 분산석출 강화와 상승효과로 크립강도가 향상되며, 기지에 고용도가 거의 없기때문에 첨가된 양의 대부분이 탄화물로 존재한다.Naobium is a ferrite forming element, and its content is preferably 0.02 to 0.08% by weight, but when a large amount is added, Nb (C, N) and VN are precipitated in combination to increase the unemployed Nb (C, N) during normalization. When the amount of VN effective in the deposition is reduced, and excessively added, it consumes the carbon in the matrix to reduce the formation of M 23 C 6 carbides, thereby lowering the creep strength for a long time, and Naobium carbide is not used even at the normalizing temperature of 1050 ° C. This unemployed Naobium carbide improves the short-term creep strength, but after 300 hours at 650 ° C, it promotes coarsening of precipitates and lowers the long-term creep strength. However, when a small amount is added, creep strength is improved by strengthening VN dispersion precipitation and synergistic effect, and most of the added amount is present as carbide because there is little solid solution at the base.
크롬은 철에 치환고용되는 페라이트 형성원소로서 함량은 9내지 13중량%이 바람직 한데, 이는 내산화성과 최적의 크립강도를 얻기 위한 것으로, 600∼650℃ 온도범위에서 충분한 내산화 및 내부식성을 얻기위해 필요한 최소한의 크롬함량은 9%이고, 철-크롬-탄소 상태도에 의하면 고온에서 단상의 오스테나이트가 되기 위해서는 크롬의 최대 고용량이 탄소 함량에 따라 11∼14% 범위에 있어야만 한다. 따라서 강괴의 내산화성과 최적의 크립 강도를 얻기 위해서는 크롬의 함량을 9내지 13중량%로 하는 것이 바람직 하다.Chromium is a ferrite-forming element substituted with iron, and its content is preferably 9 to 13% by weight. This is for obtaining oxidation resistance and optimum creep strength, and obtaining sufficient oxidation resistance and corrosion resistance in the temperature range of 600 to 650 ° C. The minimum required chromium content is 9%, and the iron-chromium-carbon diagram shows that the maximum solid solution of chromium must be in the range of 11-14%, depending on the carbon content, in order to become single phase austenite at high temperatures. Therefore, in order to obtain oxidation resistance and optimum creep strength of the ingot, it is preferable to set the chromium content to 9 to 13% by weight.
코발트는 마르텐사이트 시작온도를 높이는 오스테나이트 형성원소로서 함량은 0내지 6중량%이 바람직 한데, 코발트 첨가로 기대하는 것은 코발트 첨가에 의한 직접적인 강도상승 보다는 텅스텐의 첨가량이 증가하고, 탄소의 함량이 감소함에 따라 델타 페라이트가 나타날 가능성이 있을때 델타 페라이트 생성을 억제하기 위하여 첨가하는 것으로, 철에 용해되어 있을때 온도에 따른 기지조직의 연화를 저지시키며 탄화물을 형성하지 않으며 다른 탄화물의 핵생성과 성장속도에 영향을 미친다.Cobalt is an austenite forming element that increases the starting temperature of martensite. The content of cobalt is preferably 0 to 6% by weight. The cobalt addition is expected to increase the amount of tungsten and increase the carbon content rather than increase the strength directly by cobalt. It is added to suppress delta ferrite production when there is a possibility of delta ferrite, and when dissolved in iron, it inhibits softening of matrix structure with temperature and does not form carbide and affects nucleation and growth rate of other carbides. Crazy
니켈은 철에 치환고용되는 오스테나이트 형성원소로서 함량은 0.1내지 2.0중량%이 바람직 한데, 첨가량이 많을수록 인성은 향상되지만 크립강도의 관점에서 최대 2%를 초과하게 되면 급격한 크립강도의 저하가 발생할 수 있으며, 텅스텐 첨가에 따른 인성저하 및 네트크롬당량 증가에 따라 델타페라이트 생성을 억제하기 위하여 적정량의 니켈이 필요하게 된다.Nickel is preferably an austenite forming element substituted with iron, and its content is preferably 0.1 to 2.0% by weight. The higher the added amount, the higher the toughness. However, when the nickel content exceeds 2% in terms of creep strength, a sudden decrease in creep strength may occur. In addition, an appropriate amount of nickel is required to suppress delta ferrite generation due to the decrease in toughness and the increase in net chromium equivalent due to the addition of tungsten.
알루미늄은 철에 치환고용되는 페라이트 형성원소로서, 최대함량은 0.02중량%이 바람직 한데, 적정량 이상이 존재하면 고용질소를 모두 AlN으로 소모하게 되어 크립강도가 급격하게 감소하기 때문에 탈산제로 사용된 Al이 최대로 잔류할 수 있는 함량은 AlN으로서 N의 화학량론적 결합에 필요한 값 이하가 되어야 하고, 알루미늄은 제강중의 탈산을 위해 투입되며, 질소 또는 산소와 결합하여 결정립 성장을 억제한다.Aluminum is a ferrite-forming element substituted and substituted with iron, and the maximum content is preferably 0.02% by weight. If an appropriate amount is present, Al is consumed as AlN and the creep strength rapidly decreases. The maximum residual content is AlN, which should be less than or equal to the value required for the stoichiometric bonding of N, aluminum is added for deoxidation in steelmaking, and combined with nitrogen or oxygen to inhibit grain growth.
인 및 유황은 고온에서 사용되는 재료에서 강도와 충격에너지를 저하시키는 템퍼취성에 큰 기여를 하기 때문에 최대함량이 제한된다. 강중에 불순물 원소로서 가능한 낮게 유지해야 하며, 현재의 제강방법상 인은 최대 0.01중량%이하, 유황은 최대 0.01중량%이하로 제한된다.Phosphorus and sulfur are limited in their maximum content because they make a significant contribution to the temper embrittlement of strength and impact energy in materials used at high temperatures. It should be kept as low as possible as an impurity element in the steel, and in the current steelmaking method, phosphorus is limited to at most 0.01% by weight or less and sulfur at most to 0.01% by weight.
본 발명의 실시예에 대한 고강도 스테인레스 합금을 제조해서 각종의 특성을 시험한 결과와 본 발명의 특허청구의 범위를 벗어난 비교예 합금에 대한 시험결과를 설명하면 다음과 같다.The results of testing various properties by manufacturing a high strength stainless alloy according to the embodiment of the present invention and the test results of the comparative alloy deviating from the claims of the present invention are as follows.
하기 표 1 은 개발재 1내지 6 및 비교재 7내지 8의 각 합금조성을 나타낸 것이다. 표 1 에 나타난 화학조성을 갖는 합금을 전기로에서 용해하고, 950∼1200℃ 온도범위에서 폭 100㎜ 두께 50㎜ 길이300㎜ 사각 바형상으로 강괴를 단조한 후 700℃에서 70시간 아닐링처리를 하였다. 품질열처리는 1000℃∼1150℃에서 가열해서 기름에 침적하여 급냉한 후 재료의 연성과 인성을 부여하기 위해 템퍼링 열처리를 500∼800℃로 가열한후 서냉하였다. 열처리후 기계적 성질을 조사하기 위해 인장시험, 크립시험, 경도시험편을 채취하였다.Table 1 shows each alloy composition of the development materials 1 to 6 and the comparative materials 7 to 8. The alloy having the chemical composition shown in Table 1 was dissolved in an electric furnace, and the steel ingot was forged into a bar shape having a width of 100 mm, a thickness of 50 mm, and a length of 300 mm at a temperature range of 950-1200 ° C., followed by annealing treatment at 700 ° C. for 70 hours. Quality heat treatment was heated at 1000 ℃ to 1150 ℃, immersed in oil and quenched, and then tempered heat treatment was heated to 500 to 800 ℃ and then slowly cooled to give ductility and toughness of the material. Tensile test, creep test and hardness test piece were taken to investigate the mechanical properties after heat treatment.
표 2 는 개발재와 비교재 조성으로 제조된 합금의 각 시험결과를 표시한 것으로, 이중 크립파단강도 결과를 제 2 도에 나타내었다. 제 2 도는 종측에 크립파단 강도와 횡축에 온도와 시간을 하나의 파라메타로 나타낸 라슨-밀러 파라메타를 나타내어 양자간의 관계를 표시한 그래프이다. 제 2 도에서 실선은 개발재 합금중 2번과 5번에 대한 크립파단강도 곡선이고 점선은 비교재 합금을 나타낸 것이다. 제 2 도에서 나타난 것처럼 라슨-밀러 파라메타가 650℃, 10만시간에 해당되는 41.5인 값에서 크립파단 강도는 개발재 합금이 12.8㎏/㎟이고 비교재 합금인 경우는 5.2㎏/㎟를 보여준다. 개발재 합금 1내지 6은 로타 및 보일러 재료에서 필요한 650℃에서 10만 시간 크립파단강도 요구값인 10㎏/㎟에 충분히 견딜 수 있고 인장강도도 89.4∼99.7㎏/㎟ 이상을 나타내고 있다. 이러한 실시예는 제 2 도에서 보여주는 종래의 9∼13% 크롬강보다 2배 높은 크립파단 강도값을 가진다. 비교재로 제작한 강은 텅스텐 무첨가 강으로써 인장강도가 88.8∼89.6㎏/㎟, 항복강도가 69.4∼75.4㎏/㎟이며 연신율과 단면수축율이 각각 15∼18%와 40∼50%이다. 본 개발 강종은 650℃ 10만 시간 크립 파단강도가 11.4∼12.8㎏/㎟이며 10㎏/㎟를 초과한다. 표 2 및 도 2 에서 보여지는 바와같이 크립특성은 종래의 비교강에 비해 매우 우수하였다.Table 2 shows the results of each test of the alloys prepared with the development and comparative materials, and the results of double creep rupture strength are shown in FIG. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the two, showing the creep rupture strength at the longitudinal side and the temperature and time at the horizontal axis as one parameter. In FIG. 2, the solid line shows the creep rupture strength curves for the 2nd and 5th alloys of the development material, and the dotted line shows the comparative material alloy. As shown in FIG. 2, the creep rupture strength of the Larson-Miller parameter of 41.5 corresponding to 650 ° C. and 100,000 hours is 12.8 kg / mm 2 for the developing alloy and 5.2 kg / mm 2 for the comparative alloy. The development materials alloys 1 to 6 can withstand 10 kg / mm2 of creep rupture strength requirement at 650 ° C. required for rota and boiler materials and exhibit tensile strengths of 89.4 to 97.7 kg / mm2 or more. This embodiment has a creep rupture strength value twice that of the conventional 9-13% chromium steel shown in FIG. The steel produced as a comparative material is a tungsten-free steel with a tensile strength of 88.8 to 89.6 kg / mm2, a yield strength of 69.4 to 75.4 kg / mm2, and an elongation and section shrinkage of 15 to 18% and 40 to 50%, respectively. The developed steel grade has a creep rupture strength of 11.4 to 12.8kg / mm2 for 100,000 hours at 650 ° C and exceeds 10kg / mm2. As shown in Table 2 and FIG. 2, the creep properties were very excellent compared to the conventional comparative steel.
따라서 본 발명의 실시예 방법에 따라 제조한 개발재 합금은 종래에 사용되어 왔던 비교재에 텅스텐, 보론 및 코발트를 소량 첨가해서 가장 큰 문제점이었던 탄화물 조대화를 억제시켰고, 고온에서 안정한 탄화물을 형성시켜 고온강도와 고온 크립파단 특성이 우수한 9∼13% 크롬강의 제조가 가능하게 되었다.Therefore, the development alloy manufactured according to the embodiment method of the present invention suppressed carbide coarsening, which was the biggest problem by adding a small amount of tungsten, boron, and cobalt to a comparative material that had been used in the past, and formed a stable carbide at high temperature. It is possible to produce 9-13% chromium steel having excellent high temperature strength and high temperature creep rupture characteristics.
표 1Table 1
표 2 TABLE 2
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 화력발전소 보일러튜브, 블레이드 및 로타용 고강도 스테인레스 내열재료는, 특히, 인장강도와 고온 크립파단 특성이 우수한 9∼13% 크롬 합금강이 얻어지므로써 작동온도가 590℃ 이상인 보일러 튜브, 블레이드 및 로타 재료로 사용이 가능하며, 본 개발 강종은 590℃ 이상의 온도에서 사용되는 초내열(Superalloy)소재 보다 가격이 저렴하여 경제성이 높은 효과가 있는 것이다.As described above, the high-strength stainless heat-resistant material for the thermal power plant boiler tube, blade and rotor of the present invention, in particular, 9 to 13% chromium alloy steel excellent in tensile strength and high temperature creep rupture characteristics is obtained, the operating temperature is 590 ℃ or more It can be used as a boiler tube, blade and rota material, and the developed steel grade is cheaper than the superalloy material used at a temperature of 590 ° C. or higher, so it is economically effective.
Claims (3)
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KR1019980021523A KR20000001321A (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | BOILER TUBE, BLADE AND HIGH HARDNESS STAINLESS FOR ROTOR HEAT RESISTANCE MATERIAL OF HEAT power PLANT |
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KR1019980021523A KR20000001321A (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | BOILER TUBE, BLADE AND HIGH HARDNESS STAINLESS FOR ROTOR HEAT RESISTANCE MATERIAL OF HEAT power PLANT |
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1998
- 1998-06-10 KR KR1019980021523A patent/KR20000001321A/en not_active Application Discontinuation
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