JP2003268508A - 高耐食性耐熱鋳鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の燃料燃焼装置に使用されるノズル、バ
ーナー等溶融塩環境での耐食性、耐熱性を要求される高
温部部品用材料を提供する。 【解決手段】 重量％でＣ：１．５〜２．５％、Ｓｉ：
０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする。さら
に、Ｎｉ：２〜４％、Ｔｉ：０．１〜０．５％、Ｎ：
０．０５〜０．２０％の１種または２種以上を含有する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高耐食性耐熱鋳鋼に
関し、特に各種の燃料燃焼装置に使用されるノズル、バ
ーナー等溶融塩環境での耐食性、耐熱性を要求される高
温部部品用材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種燃料燃焼装置部品には従来より、Ａ
ＳＴＭＡ５３２III Ａに代表される高Ｃｒ鋳鉄、ＡＳＴ
ＭＡ２９７ＨＣ（ＳＣＨ２）に代表される高Ｃｒ鋳鋼、
又はＡＳＴＭＡ２９７ＨＬ（ＳＣＨ２３）に代表される
高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼などが使用されている（表１）。これ
らのうちＣｒ鋳鋼には低Ｃｒ系（９Ｃｒ−Ｆｅ例）、中
Ｃｒ系（１２Ｃｒ−Ｆｅ例）、高Ｃｒ系（２８Ｃｒ−Ｆ
ｅ例）などが挙げられる。

【０００３】

【表１】

【０００４】一方、高Ｃ−Ｃｒ系の従来技術として、例
えば特開平１１−６１３６１号、特開平７−２７８７５
６号公報がある。特開平１１−６１３６１号公報では、
２〜６．５wt％Ｃ，２５〜６０wt％Ｃｒ、の耐熱耐磨耗
材料が開示され、特開平７−２７８７５６号公報では、
０．３wt％以下Ｃ、０．５〜３５wt％Ｃｒの耐磨耗性に
富むブッシュ類とその製造法とともに開示されている。
これらは使用環境に起因する溶融塩の富化環境下での耐
食性を配慮したものではなく、耐熱性、耐磨耗性、摺動
性の改善を狙ったものである。

【０００５】一方、溶融塩腐食性に関するものとして、
例えば特開平１０−２５５４４号公報、特開平６−４９
６０２号公報がある。特開平１０−２５５４４号公報に
は、ごみ焼却炉の火格子用材料として、Ｃ：０．３〜
１．３wt％、Ｃｒ：２０〜３０wt％の高Ｃｒ系合金鋼が
開示され、特開平６−４９６０２号公報には、固体燃料
燃焼装置に使用されるＣ：０．８〜２．０wt％、Ｃｒ：
１５〜３０wt％の火格子用、ノズル、バーナ用等の高Ｃ
−高Ｃｒ鋳鋼が開示されている。これら公知資料では、
Ｍｎとを溶融塩腐食の関係、またはＣｌを含む環境下で
の、Ｎｉ，Ａｌの材料劣下防止を主体として開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特に、各種燃焼装置の
場合、焼却灰による付着燃焼生成物を含む雰囲気下で
は、通常硫酸塩による高温状態での溶融塩腐食の問題が
ある。

【０００７】又、近年、各種燃焼装置では、高効率劣化
への進展に伴い、高温、高カロリー化といった使用装置
に対する環境が苛酷になっている。

【０００８】そこで、本発明の目的は上記に鑑み、高温
における耐溶融塩腐食性の優れた耐熱鋳鋼を提供する事
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は本発明によ
って達成されるものであり、その要旨とするところは次
のとおりである。

【００１０】（１） 重量％で、Ｃ：１．５〜２．５
％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５
％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：
３０〜４５％であり、残部がＦｅおよび不可避不純物か
らなることを特徴とする耐溶融塩腐食性の優れた耐熱鋳
鋼。

【００１１】（２） （１）において、さらに重量％
で、Ｎｉ：２〜４％、Ｔｉ：０．１〜０．５％、Ｎ：
０．０５〜０．２０％のうちの１種または２種以上を含
有してなることを特徴とする耐溶融塩腐食性の優れた耐
熱鋳鋼。

【００１２】

【発明の実施の形態】従来では基本的な材料として、高
Ｃｒ鋳鋼およびオーステナイト系鋳鋼が使用されて来た
が、本発明は従来のこれら材料との比較を耐溶融塩腐食
から検討し、多数の実験から得られた知見によって達成
されたものである。

【００１３】すなわち、従来の主としてオーステナイト
系を主体としたＣ，Ｃｒ，Ｎｉの含有量について溶融塩
環境との関係を検討したところ、フエライト系にあって
も十分に、耐腐食性が得られること、またα／γが変態
点がなく安定であることを見出しこの系に注目したもの
である。

【００１４】以下、本発明の化学成分の限定理由につい
て説明する。

【００１５】Ｃは、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、合
金の強度を向上する元素である。第１発明では高温強度
を必要とするものであり、１．５wt％以上添加する必要
がある。しかし、Ｃが余り高くなると材料自体が脆化す
るため２．５wt％を上限としている。

【００１６】Ｓｉは、溶湯の脱酸剤として有効であり、
また湯流れ性からも０．５〜１．５wt％必要である。

【００１７】Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶湯の脱酸剤とし
て、必須であり、０．５〜１．５wt％の範囲が有効であ
る。

【００１８】ＰおよびＳは、基本的には、溶湯での不可
避的に含まれるレベルで、また両元素とも偏折し易く、
特にＰがその傾向が大であり、ともに０．０５wt％以下
に限定される。

【００１９】Ｃｒは、炭化物形成元素として、重要であ
り、クロム酸化物皮膜形成による耐食性の向上を狙った
もので、厳しい耐溶融塩環境を対象としているので、出
来るだけ添加量は高く設定される。Ｃｒの下限値を３０
wt％としたのは、これ未満では各種燃焼装置における、
硫酸塩腐食環境での耐腐食特性が不十分となることによ
る。また、上限を４５wt％としたのは、これ超では、前
記耐腐食効果が飽和するためである。

【００２０】なお、Ｃｒについてのより好ましい範囲は
３５〜４５wt％であり、この範囲で、耐腐食性が最適と
なる。

【００２１】Ｎｉ，Ｔｉ，Ｎの選択元素については、上
記のＣｒによる耐食性改善にさらに、材質特性が要求さ
れる場合に、特に靭性の改善がこれら選択元素によって
達成できるものである。Ｎｉについてはオーステナイト
の生成元素であるのでその調整添加による靭性の改善が
可能となる。Ｔｉ，Ｎについては、炭化物窒化物形成元
素であるとともに靭性が改善される効果を有する元素で
ある。

【００２２】それぞれ、靭性改善を狙って、Ｎｉを２．
０〜４．０wt％、Ｔｉを０．１〜０．５wt％、Ｎを０．
０５〜０．２０wt％に限定した。

【００２３】本発明の耐食耐熱合金は、これまで、各種
燃料燃焼装置において生成灰の付着によって、腐食が発
生していた環境に、使用される材料に好適である。例え
ば、高Ｃｒ鋳鋼および高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼に代替えし、よ
り厳しい燃焼灰の硫酸塩環境である高温での腐食に対し
て、顕著に耐食性および、部材の耐久性に有効な合金を
提供するものである。

【００２４】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２５】

【実施例】本発明による実施材と、従来の高Ｃｒ鋳鋼お
よび高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼を比較材として、試験を実施し
た。

【００２６】本発明材および比較材の化学成分を表２に
まとめて示す。サンプルＮｏ．１〜３は第１発明、Ｎ
ｏ．４〜７は第２発明に対応している。比較材Ｎｏ．８
〜１１は高Ｃｒ鋳鋼、Ｎｏ．１２は高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼で
ある。

【００２７】

【表２】

【００２８】次に耐食性を測定するために、上記試料を
１０００℃の溶融塩（Ｎａ₂ ＳＯ₄)に１００時間浸漬
後、腐食減量を測定し、溶融塩腐食指数として、これの
Ｎｏ．１０サンプルを１００として表３にまとめて示し
た。

【００２９】

【表３】

【００３０】この表より、従来の比較材と本発明材の腐
食減量指数の代表例をプロットしたものを図１に示す。
この図では、従来の高Ｃｒ鋳鋼および３０Ｃｒ−２０Ｎ
ｉ鋳鋼と比較して、本発明材は極めて優れた耐溶融塩腐
食性を示す事が示される。

【００３１】本発明材および比較材の機械的性質につい
て、８００℃の引張強さ（MPa)、室温での引張強さ（MP
a)および衝撃値（Ｊ／cm²)の測定結果を表４に示す。そ
れらの値から本発明品の機械的性質は殆んど従来品と同
等であることがわかる。

【００３２】

【表４】

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高温での
耐食性、特に、耐溶融腐食性を大巾に改善する事が可能
となり、従来の高Ｃｒ鋳鋼、高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼を著しく
上廻わる特性を示す。近年、増々苛酷になっている高温
での溶融塩腐食環境に適した材料を提供することを本発
明は可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施品と比較材についての腐食減量を
示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：１．５〜２．５％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｐ：０．０５％以下、 Ｓ：０．０５％以下、 Ｃｒ：３０〜４５％ であり、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを
   特徴とする耐溶融塩腐食性の優れた耐熱鋳鋼。
2. 【請求項２】 請求項１において、さらに重量％で、 Ｎｉ：２〜４％、 Ｔｉ：０．１〜０．５％、 Ｎ：０．０５〜０．２０％ のうちの１種または２種以上を含有してなることを特徴
   とする耐溶融塩腐食性の優れた耐熱鋳鋼。