[보고서]발전기용 1370MPa 저투자율 고질소/고망간강 소재 및 제조기술 개발

이종욱

보고서 정보

주관연구기관

두산중공업(주)
Korea Atomic Research Institute

연구책임자

이종욱

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2013-12

과제시작연도

2011

주관부처

지식경제부
Ministry of Knowledge Economy

등록번호

TRKO201600017061

과제고유번호

1415117301

사업명

부품소재산업경쟁력향상

DB 구축일자

2017-09-20

키워드

발전기.고질소강.냉간확관성형.신뢰성평가.Retaining Ring.

표 Shape and part name of retaining ring for power plant generator
표 Grade and level for detail technique
표 Technical level and gap
표 Domestic & abroad market and export capacity
표 Main demand market of domestic & abroad
표 Target of technical development and achievement degree
표 Shape and part name of retaining ring for power plant generator
표 Target of technical development and achievement degree
표 Nitrogen solubility in Fe-Cr alloy at 1 bar pressure
표 Thermodynamic calculation results
표 Mechanical properties in the solution treated state as a function of nitrogen content.
표 The effect of cold work ratio and nitrogen content on elongation and yield strength
표 Manufacturing sequence of 18%Mn-18%Cr retaining ring.
표 VIM ingot making condition
표 Variation of Nitrogen concentration with N2 pressure in VIM chamber
표 100Kg ingot made by P-VIM
표 Sample shape for compression test at room temperature
표 Sample size for tensile test.
표 Variation of sample shape as a function of compression ratio.
표 Macrostructure as a function of compression ratio
표 Variation of microstructure with compression ratio
표 Variation of hardness with compression ratio.
표 Fracture surface after tensile test
표 Phographe after tensile test at 10 and 50% compression ratio
$Microstructure varia. below fracture surface after tensile test$ 표 Microstructure varia. below fracture surface after tensile test
표 Samples for tensile test with different rolling ratio
표 Microstructure at 50% rolling ratio
표 Vickers hardness variations as a function of rolling ratio at (a) single step rolling and (b) multi step rolling.
표 T.S and 0.2%Y.S variations as a function of rolling ratio at (a) single step rolling and (b) multi step rolling
표 Relationship between UTS and hardness at single step rolling and Multi step rolling.
표 Hardness variation as a function of rolling ratio at different stress relief conditions
표 Schematic manufacturing process of retaining ring
표 Setup for analysis and configuration of material margin & punch moving direction
표 Shape after expansion deformation and distribution of effective strain/stress
표 State of deformation after expansion process
표 Setting for analysis and punch type for punch approach method.
표 Distribution of effective strain and abnormal deformation.
표 Review of enlarging method about each manufacturing method
표 Results of cold tension test for material properties in the VOD material
표 Initial design and modeling feature for retaining ring preform
표 Variation of the necessary load according cold expansion rate
표 Strain distribution and deformation status after final cold expansion
표 Behavior of elapsed load according to die angle (3, 4, 5, 6, 7도) with condition of gap block 100 mm and 2mm from base lower surface
표 Comparison of elapsed load with case of each process
표 Change of ring preform and next wedge after one stage expansion
표 Schematic diagram of design and manufactured jig for ring preform handling
표 Design of wedge handling jig
표 Moving table jig to perform simulated experiment for shifting table
표 Process of pressing stage for cold expansion
표 Results of dimension and load after expansion deformation experiment
표 Photograph of product through cold expansion deformation process
표 Schematic drawing of sample direction for tensile test
표 Schematic drawing of sample direction and notch direction for impact test
표 Schematic drawing of sample preparation location for permeability test.
표 Cold expanded retaining ring
표 Hardness test location on the retaining ring (a) and hardness at the location (b).
표 Punch type of shape of punch surface
표 Behavior of elapsed load according to die angle(3, 4, 5, 6, 7 도) with condition of gap block-100mm and 2mm from base upper surface
표 (a) 등온 질소압력에 대한 Fe-N 2 원계 상태도, (b) 질소 1 기압 하에서의 질소고용도의 온도의존성
표 (a) Fe-18Cr-18Mn 모델 합금계의 수직단면도, (b) Fe-18Cr-18Mn 합금의 질소용해도에 미치는 질소압력의 영향
표 KIMS에서 용해된 강종의 화학성분
표 KIMS 에서 보유하고 있는 가압 진공유도용해로의 모습
표 용체화처리된 강재의 미세조직
표 KIMS에서 용해된 강종의 인장특성
표 냉간압연된 판재와 인장시편이 가공된 모습
표 냉간가공과 응력완화 처리에 따른 인장강도의 변화
표 냉간가공과 응력완화 처리에 따른 항복강도의 변화
표 인장강도에 미치는 질소함량, 냉간가공량(CR), 응력완화(SR) 열처리의 영향
표 냉간가공량과 인장강도의 직선적인 관계식
표 냉간가공과 응력완화 처리에 따른 변형유기 마르텐사이트의 분율 변화
표 반경험식으로 예측된 인장강도와 측정된 인장강도의 비교
표 20% 냉간가공된 0.57N 소재의 (a) 응력완화 처리 전과 (b)-(c) 응력완화 처리 후의 TEM 미세조직
표 50% 냉간가공된 0.57N 소재의 (a)-(c) 응력완화 처리 전과 (d)-(e) 응력완화 처리 후의 TEM 미세조직
표 KIMS 제조 합금의 공식저항성 평가. 0.5 M NaCl 수용액에서 3 mV s-1 의 전위주사속도로 수행한 양극분극곡선
표 두산중공업에서 공급된 RR 소재의 화학성분
표 냉간압연된 0.69N (RR2) 소재의 미세조직
표 냉간압연되고 응력완화 처리된 0.69N (RR2) 소재의 미세조직
표 두산중공업에서 제공받은 RR 소재의 인장특성
표 냉간가공과 응력완화 처리에 따른 인장강도의 변화
표 냉간가공과 응력완화 처리에 따른 항복강도의 변화
표 시험온도에 따른 충격시편의 파면양상
표 시험온도에 따른 충격인성의 변화
표 시험온도에 따른 SEM 파면사진
표 두산중공업 제조합금의 공식전위와 PREN 관계
표 인장특성에 대한 DB 모습
표 Retaining Ring 의 형상 및 조립구조
표 Automatic Centering System 구성도
표 수직선반 & 수평선반
표 절삭동력계산 프로그램
표 내.외경 동시 클램핑 시스템
표 링형제품의 가공 Basic Lay-out
표 발전기용 고정밀도 리테이너 링 수직선반 가공용 공구척
표 Lab scale 절삭력 테스트 프로세스
표 Lab scale Test Raw Signal Cutting Force
표 Lab scale Test Cutting Force
표 Lab scale Test Surface roughness
표 발전기용 고정밀도 리테이너 링 수직선반가공용 공구척
표 Lab scale 소형 수직선반 가공치구
표 Lab scale Machining Center 가공치구
표 ⏀660 Ring Table Base & Clamp 가공치구
표 피삭재의 경도와 공구수명 관계
표 공구재종에 따른 마모 추이
표 Grade and level for detail technique
표 Technical level and gap
표 Domestic & abroad market and export capacity
표 Main demand market of domestic & abroad
표 Market capacity of 18Cr-18Mn phase high nitrogen stainless steel
표 Prediction market of 18Cr-18Mn phase high nitrogen stainless steel
표 Target and evaluation standard of final step
표 Target and evaluation standard of the second step
표 The variation of N solubility with temperature in the several Fe-Cr alloys
표 The variation of N solubility with temperature in the several Fe-Mn alloys
표 The variation of N solubility with temperature in the several Fe-Mo alloys
표 The variation of N solubility with temperature in the several Fe-Ni alloys
표 The variation of N solubility in the several Fe-Cr-Mn alloys at P(N2)-1 atom
표 The Effect of N2 pressure on solubility in the Fe-18Cr-18Mn alloy.
표 Accumulated of N2SolubilityintheFe-18Cr-18Mnalloy pass of time with Mock up Product
표 Chemical Composition in the Fe-18Cr-18Mn alloy
표 Consideration items of process factor for retaining ring manufacturing
표 Basic processing step of cold expansion deformation for retaining ring manufacturing
표 True strain-stress curve of 18Cr-18Mn-0.6N high nitrogen stainless steel
표 Comparison of stress distribution according to status of rail under wedge
표 Results of elasped load according each stage expansion
표 Status after expansion deformation according to each expansion ratio step
표 Phenomena of nipple shape between wedge after 1-pressing at each stage
표 Photograph of die, jig and preform for cold expansion deformation
표 Initial condition of expasion deformation and processing codition
표 Centering procedure and method for die centering
표 Method of split by using split jig in case of die jam
표 Meaning of symbol of each position
표 Test location of mechenical properties
표 Precision machined product of cold expanded retaining ring
표 Hardness distribution according to test location
표 Results of micro structure measuring
표 Results of inclusion type with test location in retaining ring
표 Chemical compositions with test loaction
표 Lab급 및 Pilot급 RR 소재의 화학조성
표 두산중공업에서 제조한 RR 소재
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 Brinell 경도
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 FPQ 시 시험편의 위치
표 Pilot 급 RR 냉간확관재에서 측정된 투자율 크기와 그 예
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 위치별 미세조직
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 위치별 결정립 크기
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 TEM 분석
표 Fe-18Mn-18Cr 합금의 (a) 항복강도와 (b) 인장 강도에 미치는 질소(N) 의 영향
표 항복강도에 미치는 냉간가공과 응력완화 처리의 영향
표 인장강도에 미치는 냉간가공과 응력완화 처리의 영향
표 반경험식으로 예측된 항복 및 인장강도와 측정값의 비교
표 연신율에 미치는 냉간가공과 응력완화 처리의 영향
표 냉간압연재와 냉간확관재에서 인장시편의 방향
표 RR2 소재 냉간압연재(40%CW) 의 (a) L-T 면, (b) L-S 면, 과 냉간확관재(20%CW) 의 (c) T-A 면, (d) T-R 면
표 냉간압연재의 방향별 항복강도 비교
표 냉간압연재의 방향별 인장강도 비교
표 냉간압연재의 방향별 연신율 비교
표 냉간가공량에 따른 (a) 항복강도와 (b) 인장강도의 이방성
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 위치별
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 방향별
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 방향별 항복강도 및 인장강도와 반경험식에 의한 예측값 비교
표 냉간확관재의 방향별
표 냉간압연재와 냉간확관재에서 충격시편의 방향
표 냉간압연재의 방향별 충격인성 비교
표 온도별 충격인성과 DBTT 에 미치는 냉간가공과 냉간압연재의 방향별 충격인성 비교
표 고질소/ 고망간강 소재의 항복응력과 파괴응력의 온도 의존성
표 DBTT 에 미치는 냉간가공과 응력완화 처리의 영향
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 위치별 충격인성
표 Pilot 급 RR 냉간확관재의 방향별 충격인성
표 1M KCl+0.001M H2SO4 (pH 2.7) 용액에서 측정한 RR1 합금의 냉간가공량에 따른 (a) Epit 변화, (b) icrit 변화.
표 절삭시험 소재 물성치 및 기계적성질
표 일반재와 난삭재의 절삭속도와 공구수명 관계
표 스테인레스강 절삭날 소성변형
표 합금강 공구마모 현상
표 탄소강 공구마모 현상
표 Prototype scale 소재
표 Pilot scale 절삭가공 공정
표 Pilot scale 소재
표 Pilot scale 절삭가공 공정
표 내,외경 동시가공 시스템 방안도
표 Self Measurement System 방안도
표 Shape and part name of retaining ring for power plant generator
표 Target and achievement grade of technical development
표 Schematic diagram of manufacturing process by HF and EAF for 18Cr-18Mn steel
표 Electric Arc Furnace Process
표 Analysis of Chemical Composition with EAF Process
표 Analysis of Chemical Composition with LF Process
표 ESR Ingot
표 State of hot crack during hot preform forging
표 Process condition factor for hot forging parameter derivation
표 Manufacturing of high-nitrogen stainless steel for prefrom forging
표 Chemical composition of main elements for forging product
표 True stress-strain curve of 0.63N, wt.% under room temperature
표 Analysis condition of for cod expansion deformation
표 Basic process of cold expansion deformation for retaining ring
표 Photo of handling jig for retaining ring
표 Initial condition of expansion deformation and processing condition for 1000MW retaining ring
표 Condition of simulated experiment for 1000MW retaining ring
표 Diagram of dimension filling up before & after cold expansion
표 Dimension results of cold expansion deformation product after final precess
표 Photograph of 130MN press equipment& die setup for 1000MW retaining ring
표 Die setup and manufactured results after 3-stages cold expansion
표 Trouble phenomenon oof die during cold expansion deformation
표 Precision machined product of cold expanded retaining ring
표 Hardness distribution with test location
표 Variation of tensile properties with each location.
표 Variation of impact energy with test location
표 Microstructure at test locations
표 Average grain size at test locations
표 Results of inclusion at the test locations of retaining ring
표 Chemical composition at the A1 and C3 locations
표 Permeability at the A1, A3, C1, and C3 locations
표 Immersion ultrasonic test conditions
표 Image of ultrasonic tested sample.
표 Data curve of dilatometer test
표 Net shape and assembly product of retaining ring in generator
표 Type of full model under assembly state
표 Condition of loading and 1/4 modeling for analysis
표 Condition of boundary for analysis
표 Results of effective strain of scale factor 1 & 5 for high speed rotating analysis
표 Results of effective stress of scale factor 1 & 5 for high speed rotating analysis
표 Verification of stress results between DOOSAN and development product
표 Actual test condition for high speed rotating verification test
표 Photo of test for high speed rotational verification test
표 Procedure of shrink fitting for retaining ring assembly
표 Internal sight of balancing test shop and assembly state
표 Internal view of control rool and data acquisition
표 Results of vibration value after high speed rotational test
표 Jig & Fixture machining the outer diameter after machining the inner diameter
표 Related to the processing load on the in shear angle
표 tool rack for sending chip
표 Chip breaker shape
표 Checked change the depth of cut to the RPM, Roundness, Straightness
표 In the relationship transformation between the depth of cut
표 changed process by rotation, depth of cut, feed rate in the process
표 Deformation value due to thermal processing
표 Adjustment tolerance each process according to the feed rate and depth of cut
표 Try-out after the final machining process conditions derived
표 Processing target tolerance implementation for implementing optimum cutting conditions
표 Characteristics leadtime of the mechanical properties
표 Quantitative objectives for process performance, and certified test results
표 Crack occurred in surface during hot forging of Retaining ring
표 Achievement of technical development
표 Chemical compositions of retaining ring material
표 Schematic diagram showing schedule of hot compression test
표 True stress-strain curves obtained in a compressing test of the tested alloy at temperatures of (a) 700℃, (b) 800℃, (c) 900℃ and (b) 1,100℃
표 Instability map obtained at a strain of 0.5 in compression test
표 SEM micrographs showing cracks along the grain boundary after a compression test at
표 SEM micrograph showing Cr2N particles along the grain boundary after hot compression test at 800℃ with a strain rate of 0.01 s-1
표 TEM analysis of Cr2N particle
표 Schematic diagram showing schedule of hot tension test
표 Results of the hot ductility test
표 TTP diagram of 18Cr-18Mn-2Mo-0.9N reported by Lee et al
$SEM micrographs of fractured surfaces after the hot ductility test at$ 표 SEM micrographs of fractured surfaces after the hot ductility test at
표 Specimen dimensions for residual stress measurement
$(a) Lattice plane strain of austenite (311) reflection measured from neutron diffraction, and (b) calculated residual stress.$ 표 (a) Lattice plane strain of austenite (311) reflection measured from neutron diffraction, and (b) calculated residual stress.
표 내공식성 평가에 사용된 retaining ring 소재
표 Polarization curves of (a) 0.45N, (b) 0.56N, (c) 0.59N (inner part), (d) 0.67N (inner part) and (e) 0.69N, measured in 3.5 % NaCl at 20 oC. (e) Change in the pitting potential (Epit) as a function of N content.
표 Polarization curves of (a) 0.59N and (b) 0.697N, and (a-1)(b-1) inner part and (a-2)(b-2) middle part, respectively, measured in 3.5 % NaCl at 20 oC. (c) Variation of Epit of the alloy samples
표 Publication of papers
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