CN1086425C - 耐热耐氧化铸钢件 - Google Patents
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Abstract
提高具有高温耐氧化性、也耐长时间连续使用、无浇注后的裂纹发生、容易机械加工的耐热钢铸钢件及其制造方法。作为成分，具有C：0.15～0.3%、Si：＜2.0%、Mn：＜1.0%、P：＜0.025%、S：＜0.008%、Cr：22.0～28.0%、Al：4.0～5.5%、Ni：2.5～6.0%的耐热耐氧化铸钢件。
Description
本发明是关于耐热耐氧化铸钢件及其制造方法，更详细地说，是关于适合于一般废物、产业废物或者其他的废物在焚烧炉中焚烧时使用的炉篦、空冷壁等高温氧化气氛中使用的耐热部件的材质的耐热耐氧化铸钢件及其制造方法。
以往，在焚烧炉的耐热部件中使用铸铁或者高铬耐热钢铸钢，但是，从近年来的垃圾的高卡路里化和要求分解以二噁英为首的有害物质的状况看，希望炉内处理温度达到高温化，具有更耐热耐氧化性的铸钢件。
另外，因为垃圾的高卡路里化，所以炉篦的每单位面积的供给空气量增加，炉篦空气吐出部的氧化比以往进行的更快。从这点看也要求高温耐氧化性更优良的材质。
如上所述，从近年来的焚烧炉的运转状况看，现状是，以炉篦为首的耐热部件发生烧损，寿命变短。因此每年进行一次程度的部件更换。
进而，近年来的焚烧炉，增加了具备垃圾发电设备的设施，要求2年～3年的长期连续运转，存在现状的材质不能适应的问题。
另外，近年来的焚烧炉，为了抑制有害物质的产生，要求能够稳定控制燃烧的炉篦组结构，为了提高燃烧空气量的控制性，设定超过铸件的尺寸精度的尺寸允许值。为了设定该尺寸允许值，进行切削等机械加工，但在此时，从制造成本考虑，有必要以铣刀等进行。
为了提高高温耐氧化性，在以往的耐热钢铸钢中添加Al的技术，以前作为特开平8-337812号公报已经公开。
但是，关于在特开平8-337812号公报中记载的耐热钢铸钢，本发明人进行了试验，在浇铸后的冷却时或者机械去除“内浇口”或“冒口”等时发生裂纹，或者机械加工性不充分。另外，也已查明，在该在先申请的说明书中记载的耐热钢铸钢缺乏机械的延伸率，机械加工是极困难的，不得不使用加工费用高的磨削机，不容易使用廉价的铣刀加工。进而，该耐热钢铸钢的热处理必须设定缓冷等条件。
因此，本发明以更进一步改善上述的以往技术作为目的，提供具有高温耐氧化性、也耐长期连续使用、无浇铸后的裂纹发生、容易机械加工的耐热钢铸钢件及其制造方法。
上述的课题通过以下的本发明的构成来解决。
(1)具有下述的成分的耐热耐氧化铸钢件：C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％Al 4.0～5.5％Ni 2.5～6.0％(2)在具有下述成分：C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％的耐热钢铸钢件中配合Al4.0～5.5％、Ni2.5～6.0％，进行铸造成的上述(1)的耐热耐氧化铸钢件。
(3)以在具有下述成分：C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％
Cr 22.0～28.0％的耐热钢铸钢件中配合Al 4.0～5.5％、Ni 2.5～6.0％，进行铸造为特征的耐热耐氧化铸钢件的制造方法。
再者，在以前已申请的特开平8-337812号公报中记载的耐热钢铸钢，是在Ni含量低到1％程度的耐热钢铸钢中添加Al的技术，Ni含量含有多到2.5～6.0％的本发明耐热耐氧化铸钢件与该在先申请的耐热钢铸钢有很大不同。
以下详细地说明本发明。
本发明的铸钢件中含有的Al，除了改善高温氧化性之外，还起降低热膨胀系数的作用。Al的含量是4.0～5.5％，更好是4.5～5.5％，最好是5.0％。Al过剩的含有，除了恶化金属流动性之外，还由于发生铝氧化物成为铸件表面不良的原因。另外，Al量不足时，高温氧化性的改善和热膨胀系数的降低不充分。
本发明的铸钢件中含有的Ni改善机械加工性。Ni的含量是2.5～6.0％，更好是2.5～5.5％，最好是4.5％。Ni含量若超过6.0％，则在存在氧化性气体的高温气氛中产生晶间腐蚀。另外，Ni不足时，机械加工性的改善不充分。
本发明的铸钢件中含有的Cr是提高耐蚀性、耐氧化性的元素。Cr的含量是22.0～28.0％，最好是24.0～28.0％。Cr不足时，降低对由含有Al引起的高温耐氧化性的改善作用。
除此之外，作为在本发明的铸钢件中含有的成分，C占有0.15～0.3％，赋予适度的抗拉强度、延伸率、冲击值和焊接性；Si改善铸造性并赋予提高蠕变强度；Mn作为铁水中的气体去除剂使用，除此之外，通常还消除含有S多时的害处；另外，P是为了使铁水的流动性更好而使用的。
另外，本发明的铸钢件，只要不损害是其特征的高温耐氧化性、高温耐磨性、长期连续使用性、硬度、机械加工性，也可以含有上述特定成分以外的成分。
本发明的耐热耐氧化铸钢件的制造方法没有特别的限制，但可以使以下的成分成为：C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％Al 4.0～5.5％Ni 2.5～6.0％地含有所述的各个成分，以公知的方法进行铸造。
进而，简易地可以在满足以下的成分：C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％在市场上能容易买到的耐热钢铸钢件中使Al和Ni最终分别成为4.0～5.5％、2.5～6.0％地进行配合，然后进行铸造。
作为在市场上能容易买到的耐热钢铸钢件，可举出JIS标准的SCH和ASTM标准的HC等。另外，作为配合Al和Ni的方法没有特别的限制，可以采用公知的方法。
再者，JIS的SCH11和ASTM的HC，因为本来含有满足本发明的铸钢件的足够Ni量，所以在此情况下也可以含有必要量的Al。
在铸造本发明的铸钢件时的熔化温度、浇注温度、热处理、缓冷等条件没有特别的限制，可以采用公知的手法。
一般说来，铸钢件的组织，在原样的不加工铸件中是粗大的，脆的，如果不进行开箱后的热处理，可以说延伸率小，而且难以进行切削等的机械加工。但是本发明的铸钢件，可以进行如上述的热处理，也可以不进行上述热处理。不用说由于省去热处理，具有简化制造时间、制造工序的优点。但是，在改善抗拉强度时，热处理是必要的。
另外，本发明的铸钢件重要的是，以上述规定量含有Al和Ni两者。在仅含有Al、不含Ni时，韧性降低，也产生机械加工性的恶化。另外，在仅含有Ni、不含Al时，高温耐氧化性降低。
在以下的实施例中更详细地说明本发明，但本发明并不仅限于该
实施例。
比较例1
在JIS SCH2中添加Al，以浇注温度1500～1550℃进行浇注，开箱后在800～900℃进行1.5小时的热处理，得到表1所示成分的耐热钢铸钢的试样，进行耐热耐氧化性试验。
再者，耐热耐氧化性的试验，以分别是SCH2(JIS)钢的最高使用温度的1100℃和是相同材质的脆性区的450℃进行连续加热—冷却试验，越没有其重量的减量，越有耐热耐氧化性。
具体地说，按照以下的操作进行。
①30℃→450℃(140小时)→30℃反复进行3次之后，30℃→450℃(30分钟)→30℃反复进行7次。
②30℃→1100℃(140小时)→30℃反复进行3次之后，30℃→1100℃(30分钟)→30℃反复进行7次。
上述的耐热耐氧化性的结果示于表1中。
比较例2
关于表1所示成分的材料，进行和上述实施例相同条件的制造，得到耐热钢铸钢(JIS SCH2，不加Al)的试样，与上述比较例1相同地进行耐热耐氧化性试验。结果示于表1中。
表1
| 成 分 (％) | 耐氧化性(减少量(g)) | |||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Al | ① | ② | |
| 比较例1 | 0.30 | 0.87 | 0.78 | 0.028 | 0.012 | 0.84 | 25.98 | - | 8.9 | 1.2 |
| 比较例2 | 0.31 | 1.14 | 0.78 | 0.019 | 0.007 | 0.821 | 25.23 | 4.35 | 0 | 0 |
比较例1的铸钢试样的耐热耐氧化性是优良的，比较例2的铸钢试样的耐热耐氧化性是不充分的。由此证明由于含有Al而提高耐热耐氧化性。
实施例
在JIS SCH11中添加Al，以浇注温度1500～1550℃进行浇注，开箱后在800～900℃进行1.5小时的热处理，得到表2所示成分的耐热钢铸钢件，对其进行有无裂纹、能否铣刀加工的试验。结果示于表2中。
比较例3
将表2所示成分的材料在1600℃进行熔化，以浇注温度1500～1550℃进行浇注，开箱后在920℃进行2.5～3.5小时的高温处理，这样之后，在炉内进行8小时以上的常温冷却，得到耐热钢铸钢件(在特开平8-337812号公报的实施例中记载的耐热钢铸钢件)。对该铸钢件与上述实施例相同地进行有无裂纹、能否铣刀加工的试验。结果试验表2中。
表2
| 成 分 (％) | 裂纹发生 | 铣刀加工 | ||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Al | |||
| 实施例 | 0.182 | 0.74 | 0.73 | 0.021 | 0.004 | 5.28 | 22.60 | 4.18 | 无 | 可以 |
| 比较例3 | 0.33 | 1.99 | 0.79 | 0.02 | 0.008 | 1.00 | 24.54 | 5.50 | 有 | 不可以 |
实施例的铸钢件没有裂纹发生，是可以铣刀加工的。与其相反，比较例2的铸钢件看到裂纹发生，也不能铣刀加工。由此证明由于含有规定量的Ni，能防止裂纹发生，也提高机械加工性。
本发明的耐热耐氧化铸钢件由于以规定量地含有上述成分，尤其是Al和Ni，所以具有高温耐氧化性，也耐长期连续使用，浇注后无裂纹发生，加工成本低廉，能够容易进行铣刀等机械加工。
Claims (2)
1.一种耐热耐氧化铸钢件，其具有如下成分：C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％p ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％Al 4.0～5.5％Ni 2.5～6.0％。
2.耐热耐氧化铸钢件的制造方法，其特征在于，在具有下述成分C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％的耐热钢铸钢件中使Al成为4.0～5.5％、Ni成为2.5～6.0％地进行配合，然后进行铸造。
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