JP2018031045A - Liner material for red-hot coke transportation buckets and method for producing the same - Google Patents

Liner material for red-hot coke transportation buckets and method for producing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liner material for red-hot coke transportation buckets that resists cracking and has excellent wear resistance.SOLUTION: A liner material for red-hot coke transportation buckets contains C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0.50 wt%, Ni: 0.50 wt% or less, Cr: 4.80-5.50 wt%, Mo: 1.20-1.60 wt%, V: 0.50-1.10 wt% with the balance being Fe and inevitable impurities.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、コークス炉から窯出された高温の赤熱コークスを受け取りコークス乾式消火設備まで運搬するバケットの内側ライナーに使用される、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材及びその製造方法に関する。
より詳しくは、Vを多く含有し、残部にFe及び不可避的不純物を含む金属溶湯を鋳造後、700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で冷却することにより製造される、赤熱コークスの落下による衝撃に強く、赤熱コークス接触後の摺動に対する優れた耐摩耗性を有する、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a liner material for a red-hot coke transport bucket used for an inner liner of a bucket that receives high-temperature red-hot coke discharged from a coke oven and transports it to a coke dry fire extinguishing equipment, and a method for manufacturing the same.
More specifically, after casting a molten metal containing a large amount of V and containing Fe and inevitable impurities in the balance, heat treatment is performed at 700-1050 ° C. for 3-10 hours, and the cooling rate to room temperature is 10 ° C.-100 ° C./hour. The present invention relates to a liner material for a red hot coke transport bucket, which is manufactured by cooling, is strong against impact caused by dropping of red hot coke, and has excellent wear resistance against sliding after contact with red hot coke.

コークスとは、石炭を乾留して炭素部分だけを残した燃料のことであり、この乾留のために使用される炉はコークス炉と呼ばれる。
コークス炉の部材は、衝撃や摩耗から保護するためにその表層部にライナーが貼り付けられている。
例えば、コークス炉から窯出しされたコークスをその後コークス乾式消火設備へ搬送するためのコークスバケットは、その内面にライナーが設けられている。このライナーは、赤熱コークスの落下による衝撃や接触後の摺動による摩耗からバケットの内面を保護している。
Coke is a fuel obtained by carbonizing coal to leave only a carbon portion, and a furnace used for this carbonization is called a coke oven.
In order to protect the members of the coke oven from impact and abrasion, a liner is attached to the surface layer portion thereof.
For example, a coke bucket for conveying coke discharged from a coke oven to a coke dry fire extinguishing facility is provided with a liner on the inner surface thereof. This liner protects the inner surface of the bucket from impact caused by the fall of red hot coke and wear due to sliding after contact.

赤熱コークス搬送バケット用ライナー材として、従来から球状黒鉛鋳鉄が使用されている。球状黒鉛鋳鉄は、組織中の黒鉛の形を球状にして強度や延性を改良した鋳鉄であるため、その優れた耐摩耗性及び耐衝撃性(耐割れ性)から使用されている。
しかし、窯出しされた赤熱コークスの温度は1000℃を超えるため、球状黒鉛鋳鉄をバケット用ライナー材に用いたとしても割れが生じやすく、摩耗も激しいため、使用できる期間が短く頻繁に交換する必要があるという問題点を有する。
Conventionally, spheroidal graphite cast iron has been used as a liner material for a red heat coke conveyance bucket. Spheroidal graphite cast iron is cast iron having a spherical structure with improved spherical shape and improved strength and ductility, and is therefore used for its excellent wear resistance and impact resistance (crack resistance).
However, since the temperature of the reddish coke produced in the kiln exceeds 1000 ° C, even if spheroidal graphite cast iron is used for the liner material for buckets, cracks are likely to occur and the wear is severe, so the usable period is short and must be replaced frequently. There is a problem that there is.

球状黒鉛鋳鉄の他にも、様々なバケット用ライナー材がこれまでに開発されている。
例えば、特許文献1には、高温環境下における耐摩耗性を確保しつつ、安価な高温耐摩耗材が開示されている。
具体的には、組成をC:0.2−0.5wt%、Si:0.2−1.5wt%、Mn:16−24wt%、Cr:12−20wt%、N:0.1−0.5wt%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる高温耐摩耗材をライナー材に用いている。つまり、高価なNiを含有しないものとすることで、安価に製造可能であり、Mnの含有量を増やすことで、高温摩耗性を確保することができることが記載されている。
In addition to spheroidal graphite cast iron, various liner materials for buckets have been developed so far.
For example, Patent Document 1 discloses an inexpensive high temperature wear resistant material while ensuring wear resistance in a high temperature environment.
Specifically, the composition is C: 0.2-0.5 wt%, Si: 0.2-1.5 wt%, Mn: 16-24 wt%, Cr: 12-20 wt%, N: 0.1-0 A high-temperature wear-resistant material containing 0.5 wt% and the balance consisting of Fe and inevitable impurities is used for the liner material. That is, it is described that it can be manufactured at low cost by not containing expensive Ni, and high-temperature wear can be ensured by increasing the content of Mn.

特許文献2には、高温環境下で優れた耐摩耗性、耐割れ性を発揮し、且つ安価な高温耐摩耗材が開示されている。
具体的には、C:0.2−0.5wt%、Si:0.2−1.5wt%、Mn:10−24wt%、Cr:12−20wt%、Ni:4.0wt未満、N:0.1wt%未満を含有し、残部がFe及び不可避的元素からなる高温耐摩耗材をライナー材として用いている。鋳造時にNを添加しないことで、完成品に対するNの検査を省略し、安価な高温耐摩耗材を実現し、他の合金元素の含有量を所定の範囲に限定することで特許文献1に記載の発明と同等な耐摩耗性、耐割れ性を発揮できるものとしたと記載されている。
Patent Document 2 discloses an inexpensive high-temperature wear-resistant material that exhibits excellent wear resistance and crack resistance in a high-temperature environment.
Specifically, C: 0.2-0.5 wt%, Si: 0.2-1.5 wt%, Mn: 10-24 wt%, Cr: 12-20 wt%, Ni: less than 4.0 wt, N: A high-temperature wear-resistant material containing less than 0.1 wt% and the balance being Fe and inevitable elements is used as the liner material. By not adding N at the time of casting, the inspection of N on the finished product is omitted, an inexpensive high temperature wear resistant material is realized, and the content of other alloy elements is limited to a predetermined range. It is described that the wear resistance and crack resistance equivalent to the invention can be exhibited.

しかし、特許文献1および特許文献2記載の発明品は従来のライナー材として使用されることの多かった球状黒鉛鋳鉄よりは添加する合金量が多く、球状黒鉛鋳鉄よりコストアップになることは避けられないことは明白である。
特許文献2記載の発明は特許文献1記載の発明よりも製造時のNの検査を省略することで相対的に容易・安価に製造可能であるものの、耐衝撃性、機械的強度、硬度は従来のものと同等なものである(特許文献1及び2の実施例参照)。耐衝撃性や耐摩耗性が従来通りであれば、特許文献2記載の発明品は特許文献1と同じように頻繁にバケットライナーを交換する必要があり、容易に製造できたことにより製造コストを抑制できたとしても結果的にバケットライナーとしての使用コストを大幅に抑えることは難しい。
よって、ライナーの交換頻度の低い耐久性に優れたライナー材が求められている。
However, the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 require a larger amount of alloy to be added than the spheroidal graphite cast iron, which is often used as a conventional liner material, and it is unavoidable to increase the cost compared to the spheroidal graphite cast iron. It is clear that there is no.
Although the invention described in Patent Document 2 can be manufactured relatively easily and inexpensively by omitting the N inspection at the time of manufacture compared to the invention described in Patent Document 1, the impact resistance, mechanical strength, and hardness are conventional. (Refer to Examples in Patent Documents 1 and 2). If the impact resistance and wear resistance are the same as before, the invention described in Patent Document 2 needs to be replaced frequently as in Patent Document 1, and the manufacturing cost can be reduced because it can be easily manufactured. Even if it can be suppressed, it is difficult to significantly reduce the cost of use as a bucket liner as a result.
Therefore, there is a demand for a liner material having a low liner replacement frequency and excellent durability.

特開2009−221554号公報JP 2009-221554 A 特開2014−181360号公報JP 2014-181360 A

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、Vを多く含有し、残部にFe及び不可避的元素を含む金属溶湯を鋳造後、700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で冷却することにより製造される、耐久性に優れた赤熱コークス搬送バケット用ライナー材を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and after casting a molten metal containing a large amount of V and containing Fe and unavoidable elements in the balance, The present invention provides a liner material for reddish coke conveyance buckets that is manufactured by heat treatment for 10 hours and cooling at a cooling rate of 10 ° C. to 100 ° C./hour to room temperature.

請求項1に係る発明は、C:0.35−0.42wt%、Si:0.80−1.20wt%、Mn:0.30−0.50wt%、Ni:0.50wt%以下、Cr:4.80−5.50wt%、Mo:1.20−1.60wt%、V:0.50−1.10wt%を含有し、残部がFe及び不可避的元素からなることを特徴とする、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材に関する。   The invention according to claim 1 is: C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0.50 wt%, Ni: 0.50 wt% or less, Cr : 4.80-5.50 wt%, Mo: 1.20-1.60 wt%, V: 0.50-1.10 wt%, the balance is composed of Fe and inevitable elements, The present invention relates to a liner material for a red heat coke conveyance bucket.

請求項2に係る発明は、C:0.35−0.42wt%、Si:0.80−1.20wt%、Mn:0.30−0.50wt%、Ni:0.50wt%以下、Cr:4.80−5.50wt%、Mo:1.20−1.60wt%、V:0.50−1.10wt%を含有し、残部がFe及び不可避的元素からなる金属溶湯を鋳造後、700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で冷却することを特徴とする、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材の製造方法に関する。   The invention according to claim 2 is: C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0.50 wt%, Ni: 0.50 wt% or less, Cr : 4.80-5.50 wt%, Mo: 1.20-1.60 wt%, V: 0.50-1.10 wt%, the remainder of the molten metal consisting of Fe and inevitable elements after casting, It is related with the manufacturing method of the liner material for red hot coke conveyance buckets characterized by heat-processing at 700-1050 degreeC for 3 to 10 hours, and cooling at the cooling rate of 10 to 100 degreeC / hour to room temperature.

請求項1に係る発明によれば、従来の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材よりも多くVを含有することで、優れた耐摩耗性を有する赤熱コークス搬送バケット用ライナー材とすることができる。
具体的には、VはCとの結合力が大きく極めて安定な炭化物を形成し、かつ基地のフェライト安定化元素であるため、Vを0.50−1.10wt%で添加するとフェライトが安定して存在するため、V添加により高温での圧縮強度を高める効果がある。
According to the invention which concerns on Claim 1, it can be set as the liner material for red hot coke conveyance buckets which has the outstanding abrasion resistance by containing more V than the liner material for conventional red hot coke conveyance buckets.
Specifically, V forms a very stable carbide with a strong bonding force with C, and is a base ferrite stabilizing element. Therefore, when V is added at 0.50 to 1.10 wt%, the ferrite is stabilized. Therefore, the addition of V has the effect of increasing the compressive strength at high temperatures.

請求項2に係る発明によれば、従来の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材よりも多くVを含有し、且つ金属溶湯を鋳造後、700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で冷却することで、耐衝撃性及び耐摩耗性に優れた赤熱コークス搬送バケット用ライナー材を製造することができる。
具体的には、VはCとの結合力が大きく極めて安定な炭化物を形成し、かつ基地のフェライト安定化元素であるため、Vを0.50−1.10wt%で添加するとフェライトが安定して存在するため、V添加により、赤熱コークス搬送バケット用ライナーの使用条件の急速加熱下での高温圧縮強度を高める効果がある。
さらに、従来の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材(球状黒鉛鋳鉄)は鋳造後熱処理することなく鋳放しのままで使用されることが多く、特許文献1(特に段落[0018])及び特許文献2(特に段落[0025])記載の発明は、1100℃に加熱後水冷により急冷する水靭処理を施して作成するものである。これに対し、本願発明は700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で徐々に冷却すること(いわゆる焼きなましを行うこと)で、基地フェライト化させ、鋳造時の内部のひずみを取り除き、組織を軟化させ、展延性を向上させるという効果を奏する。組織が軟らかくなることで、赤熱コークスが落下しても割れが生じにくくなり、かつ硬いバナジウム炭化物が分散することで耐摩耗性を付与するものである。
よって、耐久性に優れた使用寿命の長い赤熱コークス搬送バケット用ライナー材を製造することができる。
According to the invention which concerns on Claim 2, it contains more V than the conventional liner material for red hot coke conveyance buckets, and after casting a molten metal, it heat-processes at 700-1050 degreeC for 3-10 hours, and cools to room temperature By cooling at a rate of 10 ° C. to 100 ° C./hour, a liner material for a red hot coke conveyance bucket having excellent impact resistance and wear resistance can be produced.
Specifically, V forms a very stable carbide with a strong bonding force with C, and is a base ferrite stabilizing element. Therefore, when V is added at 0.50 to 1.10 wt%, the ferrite is stabilized. Therefore, the addition of V has an effect of increasing the high temperature compressive strength under rapid heating under the use conditions of the liner for the red hot coke conveying bucket.
Furthermore, conventional liner materials for red hot coke conveying buckets (spheroidal graphite cast iron) are often used as cast without heat treatment after casting. Patent Document 1 (particularly, paragraph [0018]) and Patent Document 2 ( In particular, the invention described in paragraph [0025]) is prepared by applying a water toughness treatment in which water is cooled to 1100 ° C. and then rapidly cooled by water cooling. In contrast, the present invention heat-treats at 700-1050 ° C. for 3-10 hours, and gradually cools at a cooling rate of 10 ° C.-100 ° C./hour to room temperature (so-called annealing), thereby forming a base ferrite. It has the effect of removing internal strain during casting, softening the structure, and improving the spreadability. The softening of the structure makes it difficult for cracking to occur even when red hot coke falls, and imparts wear resistance by dispersing hard vanadium carbide.
Therefore, the liner material for red hot coke conveyance buckets with excellent durability and long service life can be produced.

本発明の実施例と比較例の合金の組成を示す図である。It is a figure which shows the composition of the alloy of the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例(A)と比較例(B)のコークス接触面組織の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the coke contact surface structure | tissue of the Example (A) of this invention, and a comparative example (B). 本発明の実施例と比較例の急速加熱下での高温圧縮強度の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the high temperature compressive strength under rapid heating of the Example and comparative example of this invention.

1.各合金元素の含有量
以下、本発明に係る赤熱コークス搬送バケット用ライナー材の好適な実施形態について、詳細に説明する。
本実施形態の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材は、C:0.35−0.42wt%、Si:0.80−1.20wt%、Mn:0.30−0.50wt%、Ni:0.50wt%以下、Cr:4.80−5.50wt%、Mo:1.20−1.60wt%、V:0.50−1.10wt%を含有し、残部がFe及び不可避的元素からなることを特徴とする、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材である。
1. The following content of each alloying element, the preferred embodiment of the red hot coke conveying bucket liner material according to the present invention will be described in detail.
The liner material for red hot coke conveyance buckets of this embodiment is C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0.50 wt%, Ni: 0.00. 50 wt% or less, Cr: 4.80-5.50 wt%, Mo: 1.20-1.60 wt%, V: 0.50-1.10 wt%, with the balance being Fe and inevitable elements It is a liner material for red hot coke conveyance buckets characterized by these.

本実施形態の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材に含有させる各元素について以下に説明する。
Cは、高温強度及び耐摩耗性の向上に有効な元素であり、本実施形態の合金においては、優れた高温圧縮強度を発現する要因のVC系炭化物を金属組織中に生成・分散するのに必要な元素である(詳しくは以下のVについての説明参照)。
Cの含有量の下限は0.35wt%、好ましくは0.37wt%、より好ましくは0.39wt%であり、上限は0.42wt%、好ましくは0.41wt%、より好ましくは0.40wt%である。Cの含有量が上記下限未満であると、必要な強度及び耐摩耗性を確保できなくなるおそれがある。一方、Cの含有量が上記上限を超えると、靱性が低下するおそれがあり、靱性不足による割れが生じる可能性がある。
Each element contained in the liner material for the red hot coke conveyance bucket according to the present embodiment will be described below.
C is an element effective for improving high-temperature strength and wear resistance. In the alloy of this embodiment, VC-based carbides that cause excellent high-temperature compressive strength are generated and dispersed in the metal structure. It is a necessary element (for details, see the description of V below).
The lower limit of the C content is 0.35 wt%, preferably 0.37 wt%, more preferably 0.39 wt%, and the upper limit is 0.42 wt%, preferably 0.41 wt%, more preferably 0.40 wt%. It is. If the C content is less than the above lower limit, the required strength and wear resistance may not be ensured. On the other hand, if the content of C exceeds the above upper limit, the toughness may be lowered, and cracking due to insufficient toughness may occur.

Siは、溶解時の酸化防止と脱酸、及び鋳造時の湯流れを良好にして鋳造性を確保する効果を奏する。また、フェライト安定化作用を有し、フェライト消失温度を上昇させ高温強度を高める効果を奏する。
Siの含有量の下限は0.80wt%、好ましくは0.85wt%、より好ましくは0.90wt%であり、上限は1.20wt%、好ましくは1.10wt%、より好ましくは1.00wt%である。Siの含有量が上記下限未満であると、必要な湯流れの良さ、鋳造性、耐熱性を確保できなくなるおそれがある。一方、Siの含有量が上記上限を超えると、靱性が低下するおそれがあり、靱性不足による割れが生じる可能性がある。
Si has an effect of ensuring castability by preventing oxidation and deoxidation at the time of melting and improving the flow of hot water at the time of casting. Moreover, it has a ferrite stabilizing effect, and has the effect of increasing the ferrite disappearance temperature and increasing the high temperature strength.
The lower limit of the Si content is 0.80 wt%, preferably 0.85 wt%, more preferably 0.90 wt%, and the upper limit is 1.20 wt%, preferably 1.10 wt%, more preferably 1.00 wt%. It is. If the Si content is less than the above lower limit, the necessary good hot water flow, castability, and heat resistance may not be ensured. On the other hand, if the Si content exceeds the above upper limit, the toughness may be reduced, and cracking due to insufficient toughness may occur.

Mnは、脱酸作用を有し、オーステナイトを安定化させ、耐食性や耐熱性、靱性を向上させる効果を奏する。
Mnの含有量の下限は0.30wt%、好ましくは0.33wt%、より好ましくは0.35wt%であり、上限は0.50wt%、好ましくは0.45wt%、より好ましくは0.40wt%である。Mnの含有量が上記下限未満であると、オーステナイトを安定化させる作用や、必要な耐食性、耐熱性、靱性が得られなくなるおそれがある。一方、Mnはオーステナイト安定化作用を有し、フェライト消失温度を低下させるため、上記上限を超えると、高温強度を低下させるおそれがある。
Mn has a deoxidizing action, stabilizes austenite, and has an effect of improving corrosion resistance, heat resistance, and toughness.
The lower limit of the Mn content is 0.30 wt%, preferably 0.33 wt%, more preferably 0.35 wt%, and the upper limit is 0.50 wt%, preferably 0.45 wt%, more preferably 0.40 wt%. It is. If the Mn content is less than the above lower limit, the effect of stabilizing austenite and the necessary corrosion resistance, heat resistance, and toughness may not be obtained. On the other hand, Mn has an austenite stabilizing effect and lowers the ferrite disappearance temperature. Therefore, if the upper limit is exceeded, the high temperature strength may be lowered.

Niは、耐食性、耐熱性及び靱性を向上させる作用を有する。
Niの含有量の上限は0.50wt%、好ましくは0.47wt%、より好ましくは0.45wt%である。Niはオーステナイト安定化作用を有し、フェライト消失温度を低下させるため、Niの含有量が上記上限を超えると、高温強度を低下させるおそれがある。
Ni has an action of improving corrosion resistance, heat resistance and toughness.
The upper limit of the Ni content is 0.50 wt%, preferably 0.47 wt%, more preferably 0.45 wt%. Since Ni has an austenite stabilizing action and lowers the ferrite disappearance temperature, if the Ni content exceeds the upper limit, the high temperature strength may be lowered.

Crは、固溶して基材の強度を増加させ、炭化物を形成し高温強度を高くする効果を有する。さらに、フェライト安定化作用を有し、フェライト消失温度を上昇させ、高温強度を高くする。
Crの含有量の下限は4.80wt%、好ましくは4.90wt%、より好ましくは5.00wt%であり、上限は5.50wt%、好ましくは5.40wt%、より好ましくは5.30wt%である。Crの含有量が上記下限未満であると、必要な高温強度とフェライト安定化作用が得られなくなるおそれがある。一方、上記上限を超えると結晶粒界に粗大なクロム炭化物が偏析するため靱性が低下するおそれがある。
Cr has the effect of increasing the strength of the base material by forming a solid solution, forming carbides and increasing the high temperature strength. Furthermore, it has a ferrite stabilizing action, increases the ferrite disappearance temperature, and increases the high temperature strength.
The lower limit of the Cr content is 4.80 wt%, preferably 4.90 wt%, more preferably 5.00 wt%, and the upper limit is 5.50 wt%, preferably 5.40 wt%, more preferably 5.30 wt%. It is. If the Cr content is less than the above lower limit, the necessary high temperature strength and ferrite stabilizing action may not be obtained. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, coarse chromium carbides segregate at the grain boundaries, which may reduce toughness.

MoはVと同様にフェライト安定化作用を有する炭化物生成元素である。
Moの含有量の下限は1.20wt%、好ましくは1.25wt%、より好ましくは1.30wt%であり、上限は1.60wt%、好ましくは1.55wt%、より好ましくは1.50wt%である。Moの含有量が上記下限未満であると、十分なフェライト安定化作用が得られなくなるおそれがある。一方、上記上限を超えると、基地固溶温度が低いMoC炭化物が増加し、その結果基地固溶温度の高いVC系炭化物が減るため、高温圧縮強度を低下させるおそれがある。
Mo, like V, is a carbide forming element having a ferrite stabilizing effect.
The lower limit of the Mo content is 1.20 wt%, preferably 1.25 wt%, more preferably 1.30 wt%, and the upper limit is 1.60 wt%, preferably 1.55 wt%, more preferably 1.50 wt%. It is. If the Mo content is less than the lower limit, a sufficient ferrite stabilizing effect may not be obtained. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, Mo 6 C carbides having a low matrix solid solution temperature increase, and as a result, VC carbides having a high matrix solid solution temperature decrease, which may reduce the high temperature compressive strength.

Vは、炭素と結合してバナジウムと炭素とが原子比で1対1のVC系炭化物を形成する。このVC系炭化物は、バナジウムと炭素との結合が他の炭化物に見られるような共有結合ではなく、イオン結合性も有しているので、VとCの結合力が大きく、極めて安定であり、高温まで分解せず残存する。
加えて、Vはフェライト安定化元素であり、フェライト消失温度を上昇させるため、高温までフェライトが安定して存在する。VC系炭化物と残存するフェライトは、高温で主たる基地であるオーステナイトとは結晶構造が異なる異相となり、塑性変形を担う転移の移動・増殖を抑制する働きを有する。このような条件下で塑性変形を生じさせるにはより高い応力を必要とする。このことから、V添加により高温圧縮強度を高くする効果がある。
Vの含有量の下限は0.50wt%、好ましくは0.60wt%、より好ましくは0.70wt%であり、上限は1.10wt%、好ましくは1.00wt%、より好ましくは0.90wt%である。Vの含有量が上記下限未満であると、VC系炭化物生成量が減少して高温圧縮強度が低下するおそれがある。一方、上記上限を超えると、結晶粒界に粗大なVC系炭化物が偏析するために靱性が低下するおそれがある。
V combines with carbon to form a VC-based carbide having a one-to-one atomic ratio of vanadium and carbon. This VC-based carbide is not a covalent bond as seen in other carbides, but also has an ionic bond, so the bonding force between V and C is large and extremely stable. It remains without being decomposed to a high temperature.
In addition, V is a ferrite stabilizing element and raises the ferrite disappearance temperature, so that ferrite exists stably up to a high temperature. The VC-based carbide and the remaining ferrite are different in phase from austenite, which is the main base at high temperatures, and have a function of suppressing migration and proliferation of transitions responsible for plastic deformation. Higher stress is required to cause plastic deformation under such conditions. For this reason, the addition of V has the effect of increasing the high temperature compressive strength.
The lower limit of the V content is 0.50 wt%, preferably 0.60 wt%, more preferably 0.70 wt%, and the upper limit is 1.10 wt%, preferably 1.00 wt%, more preferably 0.90 wt%. It is. If the V content is less than the lower limit, the amount of VC-based carbide produced may be reduced and the high temperature compressive strength may be reduced. On the other hand, if the above upper limit is exceeded, coarse VC carbides segregate at the grain boundaries, which may reduce toughness.

不可避的元素は、各元素とも0.05wt%以下である。
例えば、Sは、Mnと結合してMnSとなるので、Sの過度の含有は靱性を劣化させる。このため、Sは、0.03wt%以下とすることが望ましい。また、Pは、0.04wt%以下とすることが望ましい。S及びPは、ここでは不可避的元素として位置づける。
Inevitable elements are 0.05 wt% or less for each element.
For example, since S combines with Mn to become MnS, excessive inclusion of S deteriorates toughness. For this reason, S is desirably 0.03 wt% or less. P is preferably 0.04 wt% or less. Here, S and P are positioned as inevitable elements.

2.鋳造後の熱処理工程及び冷却工程
本発明の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材は、C:0.35−0.42wt%、Si:0.80−1.20wt%、Mn:0.30−0.50wt%、Ni:0.50wt%以下、Cr:4.80−5.50wt%、Mo:1.20−1.60wt%、V:0.50−1.10wt%を含有し、残部がFe及び不可避的元素からなる金属溶湯を鋳造後、700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で冷却することで製造される。
2. Heat treatment step and cooling step after casting The liner material for the red hot coke conveyance bucket of the present invention has C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0. 50 wt%, Ni: 0.50 wt% or less, Cr: 4.80-5.50 wt%, Mo: 1.20-1.60 wt%, V: 0.50-1.10 wt%, the balance being Fe And after casting the molten metal which consists of an inevitable element, it heat-processes at 700-1050 degreeC for 3 to 10 hours, and is manufactured by cooling at the cooling rate of 10 to 100 degreeC / hour to room temperature.

このように、熱処理後徐冷する操作、いわゆる焼きなましを行うことで、本発明の赤熱コークス搬送バケット用ライナー材を基地フェライト化させ、鋳造時の内部のひずみを取り除き、組織を軟化させ、展延性を向上させることができる。組織が軟らかくなることで、赤熱コークスが落下しても割れが生じにくくなり、且つ硬いバナジウム炭化物が分散することが耐摩耗性を付与する。   In this way, by performing the so-called annealing operation after heat treatment, so-called annealing, the liner material for the red hot coke conveyance bucket of the present invention is converted into base ferrite, the internal strain during casting is removed, the structure is softened, and the ductility Can be improved. The softening of the structure makes it difficult for cracking to occur even when red hot coke falls, and the dispersion of hard vanadium carbide imparts wear resistance.

以下、本発明に係る赤熱コークス搬送バケット用ライナー材に関する実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the effect of the present invention will be made clearer by showing examples relating to the liner material for a red hot coke conveyance bucket according to the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples.

<赤熱コークス搬送バケット用ライナー材の製造>
(実施例1−3)
図1に示す組成の実施例1−3の合金を鋳造した。
鋳造後、700−1050℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/時間で冷却した。これらを実施例1−3とした。
<Manufacture of liner material for red heat coke conveyor bucket>
(Example 1-3)
An alloy of Example 1-3 having the composition shown in FIG. 1 was cast.
After casting, it was heat-treated at 700-1050 ° C. for 3-10 hours and cooled at a cooling rate of 10 ° C.-100 ° C./hour to room temperature. These were made into Example 1-3.

(比較例1)
TSR21(栗本鐵工所製)を比較例1とした。比較例1は図1に示す組成の金属溶湯を注湯して得られた鋳放し品を、下記の条件で熱処理し、必要なサイズに切断して試験片を作成した。
(熱処理条件)
加熱温度:1100℃
加熱速度:100℃/時間
保持時間:5.5時間
冷却方法:水冷(スクリュー攪拌)
(Comparative Example 1)
TSR21 (manufactured by Kurimoto Steel Works) was used as Comparative Example 1. In Comparative Example 1, an as-cast product obtained by pouring a molten metal having the composition shown in FIG. 1 was heat-treated under the following conditions, and cut into a required size to prepare a test piece.
(Heat treatment conditions)
Heating temperature: 1100 ° C
Heating rate: 100 ° C./hour Holding time: 5.5 hours Cooling method: Water cooling (screw stirring)

(比較例2)
KM16IM(栗本鐵工所製)を比較例2とした。比較例2は特許文献1に記載の高温耐摩耗材であり、図1に示す組成の金属溶湯を注湯して得られた鋳放し品を、下記の条件で熱処理し、必要なサイズに切断して試験片を作成した。
(熱処理条件)
加熱温度:1100℃
加熱速度:100℃/時間
保持時間:5.5時間
冷却方法:水冷(スクリュー攪拌)
(Comparative Example 2)
KM16IM (manufactured by Kurimoto Steel Works) was used as Comparative Example 2. Comparative Example 2 is a high-temperature wear-resistant material described in Patent Document 1, and an as-cast product obtained by pouring a molten metal having the composition shown in FIG. 1 is heat-treated under the following conditions and cut into a required size. A test piece was prepared.
(Heat treatment conditions)
Heating temperature: 1100 ° C
Heating rate: 100 ° C./hour Holding time: 5.5 hours Cooling method: Water cooling (screw stirring)

(比較例3)
JIS G5502に規定されている 球状黒鉛鋳鉄FCD450を比較例3とした。図1に示す組成の金属溶湯を鋳造後、鋳放しのままで使用した。
(Comparative Example 3)
Spheroidal graphite cast iron FCD450 defined in JIS G5502 was used as Comparative Example 3. The molten metal having the composition shown in FIG. 1 was used as cast after casting.

前記実験例と比較例の材料に対して、その性能を確認するための各種試験を行った。
<コークス接触面の観察>
実施例1及び比較例1を大手製鉄所の北九州の工場の高炉に使用されるコークス製造用乾燥炉からの赤熱コークス搬送用バケットライナー材として18ヶ月間実操業で使用した。それらの使用後表面の組織構造を顕微鏡下で観察した。
その結果を図2に示す。
Various tests for confirming the performance were performed on the materials of the experimental example and the comparative example.
<Observation of coke contact surface>
Example 1 and Comparative Example 1 were used in actual operation for 18 months as bucket liner materials for transporting red hot coke from a drying furnace for coke production used in a blast furnace at a factory in Kitakyushu, a major steel mill. The structure of the surface after use was observed under a microscope.
The result is shown in FIG.

実施例1及び比較例1は、高温下にさらされる前は酸化被膜を有しておらず、高温下にさらされて初めて酸化皮膜が形成される。
図2(A)が示すように、実施例1は表面に酸化皮膜が残存している。このことは高温での使用環境下に形成される表面酸化皮膜が、コークスが落下した後も残存していることを示している。これに対し、図2(B)が示すように、比較例1は使用後表面に酸化皮膜が認められない。これは高温での使用中に形成される表面酸化皮膜と基地の密着性が低く、赤熱コークス落下時に脱落したものと考えられる。
Example 1 and Comparative Example 1 do not have an oxide film before being exposed to a high temperature, and an oxide film is formed only after being exposed to a high temperature.
As shown in FIG. 2A, Example 1 has an oxide film remaining on the surface. This indicates that the surface oxide film formed under the use environment at a high temperature remains even after the coke is dropped. On the other hand, as shown in FIG. 2B, Comparative Example 1 shows no oxide film on the surface after use. This is because the adhesion between the surface oxide film formed during use at high temperature and the base is low, and it is considered that the red hot coke dropped off.

以上より、実施例1の方が比較例1よりも酸化皮膜の基地密着性に優れ、かつ酸化皮膜が緻密であることを意味する。基地密着性に優れた酸化皮膜が形成されることにより、その後の酸化が抑制される結果となり、使用中の基地の酸化による肉厚減少が少なくなり、使用寿命の延長につながる。また、この酸化皮膜は硬さが高く、コークス落下時の摩耗も少なくなると容易に推測される。   As described above, Example 1 means that the oxide film has better base adhesion than Comparative Example 1, and the oxide film is dense. Formation of an oxide film excellent in adhesion to the base results in suppression of subsequent oxidation, resulting in less reduction in wall thickness due to oxidation of the base in use, leading to an extended service life. Further, it is easily estimated that this oxide film has a high hardness and wear when the coke is dropped.

<急速加熱下での高温圧縮強度>
実施例1−3及び比較例1−2を下記の試験条件で1100℃まで加熱し(比較例3については900℃まで加熱し)、続いて圧縮応力を負荷して塑性変形が始まる直前の高温圧縮降伏強さを調べた。
(試験条件)
試験装置:富士電波工機株式会社製、熱間加工再現試験装置(サーモメカマスターZ)
試料形状:8mmφ×12mm長さ
加熱方法:高周波加熱
加熱温度:1100℃(比較例3のみ900℃)
昇温時間:60秒
1100℃到達から圧縮荷重を加えるまでの時間:2秒
変形速度:0.1mm/秒
変形量:2.4mm
この圧縮荷重を加えている間の荷重と歪を記録し、応力−歪曲線を得て、圧縮降伏応力を算出した。算出に当たっては弾性変形から塑性変形へ移行する直前の応力値を圧縮降伏応力値とした。
比較例3は球状黒鉛鋳鉄であるため融点が1150℃と低く、1100℃での高温圧縮試験が困難であること、及び実際の使用上限温度が一般的に900℃前後であることを考慮して900℃を試験温度とした。実施例1および比較例1−2は鋼であるためその融点は約1350℃以上であるので、試験温度を1100℃とした。
結果を図3に示す。
<High temperature compressive strength under rapid heating>
Example 1-3 and Comparative Example 1-2 were heated to 1100 ° C. under the following test conditions (Comparative Example 3 was heated to 900 ° C.), and then subjected to a compressive stress and immediately before plastic deformation began. The compression yield strength was investigated.
(Test conditions)
Test device: Fuji Electric Koki Co., Ltd., hot processing reproduction test device (Thermo Mecha Master Z)
Sample shape: 8 mmφ × 12 mm length Heating method: High frequency heating temperature: 1100 ° C. (Comparative Example 3 only 900 ° C.)
Temperature rising time: 60 seconds Time from reaching 1100 ° C. to applying a compressive load: 2 seconds Deformation speed: 0.1 mm / second Deformation amount: 2.4 mm
The load and strain during the compression load were recorded, a stress-strain curve was obtained, and the compressive yield stress was calculated. In the calculation, the stress value immediately before the transition from elastic deformation to plastic deformation was taken as the compressive yield stress value.
Considering that Comparative Example 3 is spheroidal graphite cast iron, its melting point is as low as 1150 ° C., it is difficult to perform a high-temperature compression test at 1100 ° C., and the actual upper limit temperature for use is generally around 900 ° C. The test temperature was 900 ° C. Since Example 1 and Comparative Example 1-2 were steel, their melting points were about 1350 ° C. or higher, so the test temperature was 1100 ° C.
The results are shown in FIG.

以上より、実施例1−3は比較例1−3よりも圧縮降伏強度が高いことを意味する。つまり、実施例1−3の方が比較例1−3よりも組織が柔らかく、割れが生じにくいライナー材になることを示す。
これは、実施例1−3にはVが添加され、及び/又は熱処理後徐冷する、いわゆる焼きなましを行ったことに起因すると考えられる。
As mentioned above, Example 1-3 means that compression yield strength is higher than Comparative Example 1-3. That is, it is shown that Example 1-3 becomes a liner material that is softer in structure and less susceptible to cracking than Comparative Example 1-3.
This is considered to be due to the fact that V was added to Example 1-3 and / or so-called annealing in which annealing was performed after heat treatment was performed.

本発明である赤熱コークス搬送バケット用ライナー材は、コークス炉から窯出しされたコークスをその後コークス乾式消火設備へ搬送するためのコークスバケットの内面に配置されるライナーの材料として好適に利用される。   The liner material for a red hot coke transport bucket according to the present invention is suitably used as a liner material disposed on the inner surface of a coke bucket for transporting coke discharged from a coke oven to a coke dry fire extinguishing facility.

1 赤熱コークス搬送バケット用ライナー材
2 酸化皮膜
1 Liner material for red heat coke conveyor bucket 2 Oxide film

Claims (2)

C:0.35−0.42wt%、Si:0.80−1.20wt%、Mn:0.30−0.50wt%、Ni:0.50wt%以下、Cr:4.80−5.50wt%、Mo:1.20−1.60wt%、V:0.50−1.10wt%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材。   C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0.50 wt%, Ni: 0.50 wt% or less, Cr: 4.80-5.50 wt% %, Mo: 1.20 to 1.60 wt%, V: 0.50 to 1.10 wt%, and the balance is made of Fe and inevitable impurities, and the liner material for a red hot coke conveyance bucket. C:0.35−0.42wt%、Si:0.80−1.20wt%、Mn:0.30−0.50wt%、Ni:0.50wt%以下、Cr:4.80−5.50wt%、Mo:1.20−1.60wt%、V:0.50−1.10wt%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる金属溶湯を鋳造後、700℃−1100℃で3−10時間熱処理し、室温までの冷却速度10℃−100℃/分で冷却することを特徴とする、赤熱コークス搬送バケット用ライナー材の製造方法。   C: 0.35-0.42 wt%, Si: 0.80-1.20 wt%, Mn: 0.30-0.50 wt%, Ni: 0.50 wt% or less, Cr: 4.80-5.50 wt% %, Mo: 1.20 to 1.60 wt%, V: 0.50 to 1.10 wt%, and after casting a molten metal consisting of Fe and unavoidable impurities, A method for producing a liner material for a red hot coke conveyance bucket, characterized by heat treatment for 10 hours and cooling at a cooling rate of 10 ° C to 100 ° C / min to room temperature.
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