III. 내열/내식강 기술개발 동향.

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1 III. 내열/내식강 기술개발 동향

2 조사 내용 내열강/내식강 소재의 중요성 내식강의 최신 기술개발 동향 내열강의 최신 기술개발 동향 향후 기술개발 전망

3 환경에너지용 내열내식강의 중요성 21세기초 인류 공통의 당면 과제 지구온난화 : CO2 배출량 규제
환경보전 : 오염물질 방출 감소 및 정화 에너지 자원의 고갈 및 대체에너지 개발 삶의 질 향상 : 사회간접자본의 확충

4 환경에너지용 내열내식강의 중요성 대기오염 방지 자동차 배기가스정화장치용 스테인리스강 화력발전소 탈황설비용 스테인리스강
자원 절약 및 환경보호 사회간접자본시설 수명 연장 : 구조용 스테인리스강 폐건자재로 인한 환경오염 방지 : 스테인리스 철근

5 FGD 설비용 소재의 LCC 비교

6 환경에너지용 내열내식강의 중요성 에너지 효율 화력발전소 효율 향상 사용 증기 온도 및 압력 상승
증기 보일러 및 터빈용 내열강 성능 향상 중요 대체 에너지 화석연료 사용에 의한 지구온난화 문제 화석연료의 고갈 태양열, 풍력, 지열과 같은 대체 에너지원 개발 중요 새로운 내식/내열강 소재 개발 필요성 부각

7 스테인리스강의 분류 금속조직 화학성분 페라이트계 스테인리스강 Fe-Cr계 마르텐사이트계 오스테나이트계 Fe-Cr-Ni계 이상계
석출경화계

8 스테인리스강 계통도

9 스테인리스강의 응용 분야 양식기 및 주방기기용 : 304, 409, 410, 420, 430
식품제조 및 저장용기 : 304, 316 석유화학공업용 : 304, 316, Super-Duplex 건축용 : 430 원자력 발전설비용 : 309, 310, 316, 321 의료기기 및 생체재료용 : 316 자동차용 : 배기계(409) 및 차체프레임(duplex)

10 국내 스테인리스강 주요 용도

11 국내 스테인레스강 산업 현황 생산량 세계 3위 ( 98년 기준 )
생산제품 단순 : 일반 냉연판재 중심 (304, 316, 430) 고부가가치 제품 대부분 수입 ( 내열 및 초내식강 등 ) 국내외 시장지배구조 열악 ( 생산제품 다양성 부족 ) 제품개발 능력 부족 (냉연업체가 대부분) 수요자 중심의 신제품 개발경험 부족

12 스테인리스강 최신 제조기술 동향 AOD + VOD 공정의 조합
SS-VOD (Strong Stirred VOD) : C+N < 100 ppm VOD-PB(powder blowing) : S < 5 ppm, low P Thin Slab Casting : 열연공정 단순화 Strip Casting : 열연공정의 생략 Electromagnetic Casting : 주편 표면품질의 개선

13 스테인리스 제강 기술 동향

14 스테인리스강 스트립 캐스팅 (포항제철)

15 최신 스테인리스강 개발 동향 1) 고질소 스테인리스강 2) 자동차용 스테인리스강 3) 산업용 스테인리스강
4) 건축용 스테인리스강 5) 기타

16 고질소 스테인리스강의 장점 Ni 자원 고갈 문제 해결 Ni 제조과정 중에 필요한 에너지의 절약
대기오염(SO2가스)과 환경폐기물(슬래그) 발생량 감소 질소는 비순환성원소 스크랩 재활용 용이 강도와 인성, 내식성과 내열성을 모두 향상시킴

17 Schaeffler Diagram Nieq = Ni+Co+0.1Mn-0.01Mn2+18N+30C
Creq = Cr+1.5Mo+1.5W+0.48Si+2.3V+1.75Nb+2.5Al

18 고질소 스테인리스강의 분류 마르텐사이트계 오스테나이트계 복합상계 (Dual phase & Duplex)

19 마르텐사이트계 고질소 스테인리스강 장점 석출상 형성 없이 경도 증가 템퍼링에 의한 2차경화 가능
공식(pitting corrosion) 성능 향상

20 고질소 스테인리스 베어링강의 성능 향상 Steel I : Cr15Mo1C0.15N0.38
Steel II : Cr15Mo1C0.33N0.33

21 고질소 스테인리스 공구강의 내마모 성능 Table. Wear resistant stainless PM steels (except 5), 1 to 3 : HNS 4:HNS-MMC, 5 and 6: stainless carbon grades for reference

22 자동차 흡기밸브용 고질소 스테인리스강

23 Table. 5% Cr Nitrogen stainless steel for hot work tool steel
고온공구강용 고질소 스테인리스강 Table. 5% Cr Nitrogen stainless steel for hot work tool steel

24 내크립저항성 고질소 스테인리스강 Table. Toughness and strength of high-alloy creep resistant steels with 10 to 12Cr, 0.9 to 1.5Mo, 0.2 to 0.3V and C, N, Nb as given above, tempered at 700℃

25 고질소 스테인리스강의 분류 마르텐사이트계 오스테나이트계 복합상계 (Dual phase & Duplex)

26 오스테나이트계 고질소 스테인리스강 질소를 오스테나이트강에 첨가하는 이유 원자간의 규칙화를 조장하고 침입형 고용도를 높임
마르텐사이트 변태에 대하여 오스테나이트를 안정화시킴 고강도 및 연성의 향상 고온 및 저온에서의 가공경화 효과 향상 부분부식에 대한 방식특성이 우수 특성이 향상되는 질소의 첨가한도는 약 1% (벽계파단)

27 Table. Mechanical properties of low cost CrMnN steels
저가형 고질소 스테인리스강 Table. Mechanical properties of low cost CrMnN steels

28 고강도 스테인리스강 Figure. Effect of nitrogen and cold working on the yield strength of austenitic CrMnN and CrNiN steels with a grain size of 50 to 150㎛ after solution annealing.

29 초내식성 고질소 스테인리스강

30 고질소 스테인리스강의 분류 마르텐사이트계 오스테나이트계 복합상계 (Dual phase & Duplex)

31 복합상조직 고질소 스테인리스강 페라이트/마르텐사이트 (Dual Phase) 질소가 마르텐사이트상의 부식 성능 향상 시킴
오스테나이트/마르텐사이트 강도 향상이 주 목적 오스테나이트/페라이트 Duplex 강도와 부식특성 동시에 향상

32 최신 스테인리스강 개발 동향 1) 고질소 스테인리스강 2) 자동차용 스테인리스강 3) 산업용 스테인리스강
4) 건축용 스테인리스강 5) 기타

33 자동차용 스테인리스강

34 자동차부품용 최신 스테인리스강

35 배기분기관용 스테인리스강

36 삼원촉매장치 기판용 스테인리스강 Figure. Oxidation behavior of 20Cr-5Al steel foil for catalytic converter substrate.

37 Muffler용 스테인리스강 Figure. Effect of Cr and Mo on maximum corrosion depth in synthetic condensate corrosion test

38 Stainless steel modular frame
차체구조용 스테인리스강 Stainless steel modular frame

39 Table. Mechanical properties of stainless steels for modular frame
차체구조용 스테인리스강 Table. Mechanical properties of stainless steels for modular frame

40 최신 스테인리스강 개발 동향 1) 고질소 스테인리스강 2) 자동차용 스테인리스강 3) 산업용 스테인리스강
4) 건축용 스테인리스강 5) 기타

41 산업설비용 스테인리스강

42 산업설비용 스테인리스강

43 최신 스테인리스강 개발 동향 1) 고질소 스테인리스강 2) 자동차용 스테인리스강 3) 산업용 스테인리스강
4) 건축용 스테인리스강 5) 기타

44 최신 건축용 스테인리스강

45 고순도페라이트계 스테인리스 적용 사례

46 고순도페라이트계 스테인리스 적용 사례

47 최신 스테인리스강 개발 동향 1) 고질소 스테인리스강 2) 자동차용 스테인리스강 3) 산업용 스테인리스강
4) 건축용 스테인리스강 5) 기타

48 의료용 Ni-free 스테인리스강 Ni Allergy
< wt% Cr, wt% Mo, wt% Mn, wt% N, bal. Fe > Figure. Ni-free PM stainless steel for medical applications

49 수송기기용 Low-Ni 스테인리스강

50 내열/내식강 기술개발 동향 내열강/내식강 소재의 중요성 내식강의 최신 기술개발 동향 내열강의 최신 기술개발 동향
향후 기술개발 전망 및 결언

51 화력발전소용 내열강 개발 동향 에너지 효율 화력발전소 효율 향상 전기에너지의 안정적 수급 사용 증기 온도 및 압력 상승
화력발전소 효율 향상 전기에너지의 안정적 수급 사용 증기 온도 및 압력 상승 증기 보일러 및 터빈용 내열강 성능 향상 중요

52 화력발전소용 내열강 소재 보일러용 후육부(Thick wall section parts)
과열기관(Super heater tubes) 터빈용 Rotor 주강품 (castings) 볼트 및 블레이드

53 화력발전소 Boiler용 Cr-Mo강(페라이트계)

54 페라이트계 내열강 개발 동향

55 105 h Creep Strength at 600 oC [MPa]
Year 40 80 120 100 200 105 h Creep Strength at 600 oC [MPa]

56 USC 보일러 주요 부품의 구성 재료

57 파이프강의 경제적인 사용 온도 범위

58 과열기와 재열기용 재료의 경제적인 사용 온도 범위

59 우수한 12Cr계강(T1222) 고온 부식 특성 T92 T911 T91 T122 (12CrMoV)

60 증기 터빈용 부품의 단면 Tube Header Tubine Casing Up to 60 Ton Rotor

61 증기 조건에 따른 HP/IP 터빈 부품 및 재료

62 터빈의 구성 및 주요 고온 부품

63 터빈 Rotor강의 조성, 열처리 및 크리프 파단 강도

64 터빈 주강의 화학 조성

65 증기 터빈 볼트 초합금의 화학 조성

66 USC 터빈 블레이드 재료의 화학 조성

67 Boiler용 오스테나이트계 내열강

68 Boiler용 오스테나이트계 내열강의 발전 동향

69 PFBC 용 고탄소 페라이트계 내열강(PM)
Fe-30%Cr-2%C seamless tube by PM Gas atomizing + Hot consolidation + Extrusion Fast cooling rate during gas atomizing (103 K/s) - reduced segregation - refined & homogeneous precipitates dispersion - high alloying for further properties improvement New Spray forming processes - simple and economic processes

70 내열/내식강 미래 응용 분야 Solar Energy Fuel cells
A solar collection system based on a parabolic mirror of a stainless steel membrane held in place by a vacuum. Fuel cells A typical fuel cell is 65% steel ( nickel clad stainless steel )

71 내열/내식강 미래 응용 분야 Geothermal Tidal barrages
Vacuum insulated, double tubular steel pipes cuts heat loss by 75 to 80%. Tidal barrages To save time and money, generating units can be prefabricated on shore in steel caissons and floated into position.