JP2023530808A - Heat-resistant steel for steel pipes and castings - Google Patents

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Abstract

本発明は、鋼管及び鋳造品用耐熱鋼の元素構成及びその用途を提供する。本発明は、更に、鋼管及び鋳造品の製造方法及びその用途を提供する。本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼、好ましい元素成分及びその製造ステップにより、性能に優れた耐熱鋼鋼管及び鋳造品を製造することができる。このような耐熱鋼で製造した鋼管及び鋳造品は優れたクリープ破断強度を有し、650℃及び650℃以下の圧力容器又は動力機械部品の使用における要求を満たすことができる。The present invention provides an elemental composition of heat-resistant steel for steel pipes and castings, and uses thereof. The present invention further provides methods of manufacturing steel pipes and castings and uses thereof. The heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the preferred elemental compositions, and the manufacturing steps thereof can produce heat-resistant steel pipes and castings with excellent performance. Steel pipes and castings made from such heat resistant steels have excellent creep rupture strength and can meet the requirements in the use of pressure vessels or power machinery parts at 650°C and below 650°C.

Description

本発明は、金属材料の技術分野に属し、鋼管及び鋳造品用耐熱鋼に関する。 The present invention belongs to the technical field of metallic materials, and relates to heat resistant steel for steel pipes and castings.

圧力容器におけるボイラーは、エネルギー変換機器であり、ボイラーに供給されたエネルギーは燃料による化学エネルギー、電気エネルギーを有し、ボイラーは一定の熱エネルギーを有する蒸気、高温水又は有機熱媒体を取り出す。動力機械における蒸気タービンは、スチームタービンとも称され、回転式蒸気動力装置であり、高温高圧蒸気は固定ノズルを通過して加速された気流となった後、ブレードに噴射され、ブレード列が取り付けられる回転子を回転させると共に、外に仕事をする。ボイラーと蒸気タービンは現代火力発電所の主な装置である。 The boiler in the pressure vessel is an energy conversion device, the energy supplied to the boiler has chemical energy by fuel, electric energy, and the boiler takes out steam, hot water or organic heat medium with certain thermal energy. A steam turbine in a power machine, also called a steam turbine, is a rotary steam power device, in which high-temperature and high-pressure steam passes through a fixed nozzle to become an accelerated airflow, which is then injected into the blades to attach a row of blades. Work out as you rotate the rotor. Boilers and steam turbines are the main equipment of modern thermal power plants.

火力発電の石炭燃焼ユニットの蒸気温度というパラメータを向上させることでユニットの効率を向上でき、化石燃料の消費を減少させ、省エネルギーや排出削減を実現することができる。ボイラーと蒸気タービンの動作温度は鋼管、例えば、ボイラー配管や、鋳造品、例えば、蒸気タービンにおけるシリンダーとバルブなどの重要な部品材料の最高使用温度により制限されている。 Improving the steam temperature parameter of coal-fired units in thermal power plants can improve unit efficiency, reduce fossil fuel consumption, and achieve energy savings and emission reductions. The operating temperatures of boilers and steam turbines are limited by the maximum operating temperatures of steel pipes, eg, boiler piping, and castings, eg, critical component materials such as cylinders and valves in steam turbines.

ボイラー配管、蒸気タービンにおけるシリンダーとバルブなどの部品用高温材料はCr-Mo鋼から様々な9%~12%Crフェライト鋼に発展してきた。ここで、従来の鋼管、例えば、ボイラー配管の高温材料において、現在選択可能なものはT92/P92などを有し、従来の鋳造品、例えば、蒸気タービンにおけるシリンダーとバルブの高温材料において、現在選択可能なものはZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBなどを有する。しかし、これらの鋼種の最高動作温度は630℃以下であり、現在、動作温度が650℃に達した鋼管及び鋳造品用耐熱鋼はない。 High temperature materials for components such as boiler piping, cylinders and valves in steam turbines have evolved from Cr-Mo steels to various 9%-12% Cr ferritic steels. Here, conventional steel pipes, e.g., boiler piping high-temperature materials, the currently available choices include T92/P92, etc., and conventional castings, e.g., cylinder and valve high-temperature materials in steam turbines, the current choice Possible ones include ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB and the like. However, the maximum operating temperature of these steel grades is 630°C or less, and currently there is no heat resistant steel for steel pipes and castings with an operating temperature of 650°C.

上記従来技術の欠点に鑑み、本発明の目的は鋼管及び鋳造品用耐熱鋼を提供することであり、ボイラー配管と蒸気タービン鋳造品を製造することができ、650℃及び650℃以下の圧力容器又は動力機械部品の使用における要求を満たすことができる。 In view of the shortcomings of the above prior art, an object of the present invention is to provide a heat resistant steel for steel pipes and castings, which can be used to manufacture boiler piping and steam turbine castings, and is capable of producing pressure vessels at 650°C and below 650°C Or it can meet the requirements in the use of power machinery parts.

上記目的及び他の関連する目的を達成するために、本発明の第1の態様は、鋼管及び鋳造品用耐熱鋼を提供し、以下の質量パーセントの元素で構成される。 To achieve the above and other related objects, a first aspect of the present invention provides a heat resistant steel for steel pipes and castings, comprising the following mass percent elements:

C(炭素):0.08~0.14wt%、Si(シリコン):0.20~0.40wt%、Mn(マンガン):0.30~0.60wt%、Cr(クロム):9.00~10.00wt%、Co(コバルト):2.80~3.30wt%、W(タングステン):1.65~1.90wt%、Mo(モリブデン):0.55~0.80wt%、V(バナジウム):0.15~0.25wt%、Nb(ニオブ):0.03~0.08wt%、N(窒素):0.006~0.015wt%、B(ホウ素):0.009~0.015wt%、Ni(ニッケル):≦0.20wt%、残部はFe(鉄)と不可避な不純物である。 C (carbon): 0.08-0.14 wt%, Si (silicon): 0.20-0.40 wt%, Mn (manganese): 0.30-0.60 wt%, Cr (chromium): 9.00 ~10.00 wt%, Co (cobalt): 2.80 ~ 3.30 wt%, W (tungsten): 1.65 ~ 1.90 wt%, Mo (molybdenum): 0.55 ~ 0.80 wt%, V ( vanadium): 0.15 to 0.25 wt%, Nb (niobium): 0.03 to 0.08 wt%, N (nitrogen): 0.006 to 0.015 wt%, B (boron): 0.009 to 0 0.015 wt %, Ni (nickel): ≦0.20 wt %, the balance being Fe (iron) and unavoidable impurities.

好ましくは、前記不純物はP(リン)、S(硫黄)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Cu(銅)、Sn(スズ)、As(ひ素)、Sb(アンチモン)のうちの一種又は複数種の元素から選択される。ここで、前記不純物において、元素の質量パーセント含有量は以下の要求を満たす。P:≦0.020wt%、S:≦0.010wt%、Al:≦0.02wt%、Ti:≦0.02wt%、Zr:≦0.02wt%、Cu:≦0.15wt%、Sn:≦0.02wt%、As:≦0.02wt%、Sb:≦0.005wt%。 Preferably, the impurities are P (phosphorus), S (sulfur), Al (aluminum), Ti (titanium), Zr (zirconium), Cu (copper), Sn (tin), As (arsenic), Sb (antimony) selected from one or more elements of Here, in the impurities, the mass percent content of the elements satisfies the following requirements. P: ≤0.020 wt%, S: ≤0.010 wt%, Al: ≤0.02 wt%, Ti: ≤0.02 wt%, Zr: ≤0.02 wt%, Cu: ≤0.15 wt%, Sn: ≤0.02 wt%, As: ≤0.02 wt%, Sb: ≤0.005 wt%.

好ましくは、前記鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Cr(クロム)当量はCr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づいて≦8.5%であるべきであり、前記B元素とN元素の質量の比は0.65~2.40:1である。 Preferably, in the heat resistant steel for steel pipes and castings, the Cr (chromium) equivalent should be ≦8.5% based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, and the B element and The mass ratio of the N element is 0.65-2.40:1.

好ましくは、前記鋼管及び鋳造品用耐熱鋼は、以下の質量パーセントの元素で構成される。 Preferably, the heat-resistant steel for steel pipes and castings is composed of the following mass percent elements:

C:0.08~0.13wt%、Si:0.20~0.30wt%、Mn:0.40~0.50wt%、Cr:9.00~9.60wt%、Co:2.90~3.20wt%、W:1.70~1.85wt%、Mo:0.60~0.75wt%、V:0.18~0.25wt%、Nb:0.04~0.07wt%、N:0.007~0.014wt%、B:0.010~0.015wt%、Ni:≦0.10wt%、残部はFeと不可避な不純物である。 C: 0.08-0.13 wt%, Si: 0.20-0.30 wt%, Mn: 0.40-0.50 wt%, Cr: 9.00-9.60 wt%, Co: 2.90- 3.20 wt%, W: 1.70 to 1.85 wt%, Mo: 0.60 to 0.75 wt%, V: 0.18 to 0.25 wt%, Nb: 0.04 to 0.07 wt%, N : 0.007 to 0.014 wt%, B: 0.010 to 0.015 wt%, Ni: ≤ 0.10 wt%, the balance being Fe and unavoidable impurities.

更に好ましくは、前記不純物において、元素の質量パーセント含有量は以下の要求を満たす。P:≦0.020wt%、S:≦0.005wt%、Al:≦0.01wt%、Ti:≦0.01wt%、Zr:≦0.01wt%、Cu:≦0.10wt%、Sn:≦0.01wt%、As:≦0.01wt%、Sb:≦0.003wt%。 More preferably, in said impurities, the mass percent content of elements satisfies the following requirements: P: ≤0.020 wt%, S: ≤0.005 wt%, Al: ≤0.01 wt%, Ti: ≤0.01 wt%, Zr: ≤0.01 wt%, Cu: ≤0.10 wt%, Sn: ≤0.01 wt%, As: ≤0.01 wt%, Sb: ≤0.003 wt%.

更に好ましくは、前記鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Cr(クロム)当量はCr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づいて≦8.0%であるべきであり、前記B元素とN元素の質量の比は0.75~2.10:1である。 More preferably, in the heat-resistant steel for steel pipes and castings, the Cr (chromium) equivalent should be ≦8.0% based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, and the B element and the mass ratio of the N element is 0.75-2.10:1.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、C元素は焼入れ性を確保する。焼き戻し過程に、Cは他の元素に結合され、結晶境界とマルテンサイトラス境界にM23C6炭化物を形成し、マルテンサイトラスの内部にMX型炭窒化物を形成し、高温強度を向上させることができる。強度と靭性を確保する以外、Cは有害相δ-フェライトとBNの生成を抑制するための欠かせない元素でもある。しかし、過剰に添加する場合、逆に靭性と強度を低減させ、長時間クリープ破断強度を損なう。そのため、Cの含有量は0.08~0.14%に限定されるべきである。更に、C元素の最適な含有量は0.08~0.13%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the C element ensures hardenability. During the tempering process, C is combined with other elements to form M23C6 carbides at the crystal boundaries and martensite lath boundaries, and form MX-type carbonitrides inside the martensite laths, which can improve high temperature strength. In addition to ensuring strength and toughness, C is also an essential element for suppressing the formation of harmful phases δ-ferrite and BN. However, when added excessively, it reduces the toughness and strength and impairs the long-term creep rupture strength. Therefore, the C content should be limited to 0.08-0.14%. Furthermore, the optimal content of the C element should be limited to 0.08-0.13%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Siは溶鋼脱酸素剤として、Crと協同作用することで、更に、鋼の耐酸化性を向上させることができる。しかし、Siの添加量が多すぎる場合、鋼において脱酸素生成物SiO2を残留し、溶鋼の純度と靭性を低下させる。また、Siは更に、金属間化合物Laves相の析出を促進し、クリープ塑性を低下させる。高温に使用する時、Siは焼戻し脆性を向上させる。そのため、Siの含有量は0.20~0.40%に限定されるべきである。更に、Si元素の最適な含有量は0.20~0.30%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, Si acts as a deoxidizing agent for molten steel and cooperates with Cr to further improve the oxidation resistance of the steel. However, if the amount of Si added is too large, the deoxidation product SiO2 will remain in the steel, degrading the purity and toughness of the molten steel. In addition, Si further promotes the precipitation of intermetallic compound Laves phases and reduces creep plasticity. Si improves temper brittleness when used at high temperatures. Therefore, the Si content should be limited to 0.20-0.40%. Furthermore, the optimum content of elemental Si should be limited to 0.20-0.30%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Mn元素は溶鋼における酸素と硫黄元素を除去し、鋼の焼入れ性と強度を向上させ、δ-フェライトとBNの生成を抑制し、M23C6炭化物の析出を促進することができる。しかし、Mn元素の含有量を増加させる場合、クリープ破断強度を低減させる。そのため、Mn元素の含有量は0.30~0.60%に限定されるべきである。更に、Mn元素の最適な含有量は0.40~0.50%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Mn element removes oxygen and sulfur elements in the molten steel, improves the hardenability and strength of the steel, suppresses the formation of δ-ferrite and BN, It can promote the precipitation of carbides. However, increasing the content of the Mn element reduces the creep rupture strength. Therefore, the content of Mn element should be limited to 0.30-0.60%. Furthermore, the optimum content of Mn element should be limited to 0.40-0.50%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Ni元素は鋼の焼入れ性を向上させ、δ-フェライトとBNの生成を抑制し、室温強度と靭性を向上させることができる。しかし、Ni元素を添加することで鋼の高温クリープ特性に有益でなく、鋼の焼戻し脆性を向上させる。本発明の耐熱鋼が必要な高温クリープ強度を得ることを保証するために、Ni元素の添加量を可能な限り低くするべきであり、好ましくは、0.20%以下であり、最も好ましくは、0.10%である。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Ni element can improve the hardenability of the steel, suppress the formation of δ-ferrite and BN, and improve room temperature strength and toughness. However, the addition of the Ni element is not beneficial to the high temperature creep properties of the steel and increases the temper brittleness of the steel. In order to ensure that the heat resistant steel of the present invention obtains the required high temperature creep strength, the amount of Ni element added should be as low as possible, preferably not more than 0.20%, and most preferably 0.10%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Cr元素は耐酸化性と耐食性を向上させることができ、M23C6炭化物が析出することにより高温強度を向上させる。上記効果を得るために、本発明の耐熱鋼のCr元素の含有量は低くとも9.00%である。しかし、10.00%を超える場合、δ-フェライトが生成しやすく、高強度温度と靭性を低下させる。そのため、Cr元素の含有量は9.00~10.00%に限定されるべきである。更に、Cr元素の最適な含有量は9.00~9.60%に限定されるべきである。同時、本発明の耐熱鋼のCr当量(Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N)は8.5%以下に限定され、更に好ましくは8.0%以下に限定され、δ-フェライトが析出することを回避することができる。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Cr element can improve the oxidation resistance and corrosion resistance, and the M23C6 carbide precipitates to improve the high-temperature strength. In order to obtain the above effects, the content of Cr element in the heat resistant steel of the present invention is at least 9.00%. However, if it exceeds 10.00%, δ-ferrite tends to be formed, which lowers the high strength temperature and toughness. Therefore, the Cr element content should be limited to 9.00-10.00%. Furthermore, the optimal content of Cr element should be limited to 9.00-9.60%. At the same time, the Cr equivalent (Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N) of the heat-resistant steel of the present invention is limited to 8.5% or less, more preferably 8.0% or less, and δ-ferrite precipitation can be avoided.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Mo元素は焼入れ性を向上させ、焼戻し脆性を抑制し、M23C6炭化物の分散析出を促進し、鋼の引張強度とクリープ破断強度を向上させることができる。しかし、Mo元素が過剰である場合、δ-フェライトと金属間化合物Laves相の析出を促進し、靭性を顕著に低減させる。そのため、Mo元素の含有量は0.55~0.80%に限定される。更に、Mo元素の最適な含有量は0.60~0.75%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Mo element improves hardenability, suppresses temper embrittlement, promotes dispersed precipitation of M23C6 carbides, and improves the tensile strength and creep rupture strength of the steel. be able to. However, when the Mo element is excessive, it promotes precipitation of δ-ferrite and intermetallic compound Laves phase, and significantly reduces toughness. Therefore, the content of Mo element is limited to 0.55 to 0.80%. Furthermore, the optimum content of Mo element should be limited to 0.60-0.75%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、W元素はM23C6炭化物の粗大化を効果的に抑制でき、その役割はMo元素を超え、クリープ破断強度を顕著に向上させることができる。W元素を添加して一部のMo元素を置換し、Mo元素当量(Mo+1/2W)は1.5%前後であるように保証し、強化効果が最も顕著であり、δ-フェライトと金属間化合物Laves相を過剰に形成することがない。W元素の添加量が1.90%を超える場合、塑性、靭性とクリープ破断強度を損ない、鋼において偏析が発生しやすい。そのため、W元素の含有量は1.65~1.90%に限定されるべきである。更に、W元素の最適な含有量は1.70~1.85%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the W element can effectively suppress the coarsening of M23C6 carbides, and its role exceeds that of the Mo element, and can significantly improve the creep rupture strength. W element is added to replace some Mo elements, and the Mo element equivalent (Mo+1/2W) is guaranteed to be around 1.5%, the strengthening effect is the most remarkable, and the intermetallic δ-ferrite There is no excessive formation of compound Laves phases. If the W element content exceeds 1.90%, plasticity, toughness and creep rupture strength are impaired, and segregation tends to occur in the steel. Therefore, the W element content should be limited to 1.65-1.90%. Furthermore, the optimum content of W element should be limited to 1.70-1.85%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Co元素により固溶強化できると共に、δ-フェライトの析出を抑制することができる。Co元素はMo元素とW元素との相互作用下で、高温強度を顕著に改善し、鋼の靭性を向上させる。同時、コストを抑制するために、Co元素の含有量が高すぎることは好ましくない。Co元素の含有量は2.80~3.30%に限定されるべきである。更に、Co元素の最適な含有量は2.90~3.20%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Co element enables solid-solution strengthening and suppresses the precipitation of δ-ferrite. The Co element remarkably improves the high temperature strength and improves the toughness of the steel under the interaction of the Mo element and the W element. At the same time, in order to keep costs down, too high a Co element content is not preferred. The Co element content should be limited to 2.80-3.30%. Furthermore, the optimal content of Co element should be limited to 2.90-3.20%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、V元素は引張強度を向上させることができる。且つ、マルテンサイトラスの内部にV元素の細かい炭窒化物を生成することで、クリープ破断強度を向上させる。一定の量のV元素を添加し、結晶粒を微細化し、靭性を向上させることができる。しかし、添加量が多すぎる場合、靭性を低下させ、炭素が過剰に固定されることによってM23C6炭化物の析出量が減少することを引き起こす。そのため、その含有量は0.15~0.25%である。期待値は0.18~0.25%であるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the V element can improve the tensile strength. In addition, by forming fine carbonitrides of the V element inside the martensite lath, the creep rupture strength is improved. A certain amount of V element can be added to refine grains and improve toughness. However, if the addition amount is too large, the toughness is lowered, and carbon is excessively fixed, which causes a decrease in the precipitation amount of M23C6 carbide. Therefore, its content is 0.15 to 0.25%. The expected value should be 0.18-0.25%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Nb元素はV元素と同様に、引張強度とクリープ破断強度を向上させることができる。Nb元素とC元素は微細なNbCを生成し、結晶粒を微細化し、靭性を向上させることができる。且つ、Nb元素とV元素で形成したMX炭窒化物は、高温強度を向上させる役割を有し、その最も低い含有量は0.03%であるべきである。しかし、その含有量は0.08%以上になる時、V元素と同様に、炭素が過剰に固定されることによってM23C6炭化物の析出量を減少させ、高温強度が低下することを引き起こす。そのため、0.03~0.08%に限定される必要がある。期待値は0.04~0.07%であるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Nb element can improve the tensile strength and creep rupture strength in the same manner as the V element. Nb element and C element can generate fine NbC, refine crystal grains, and improve toughness. In addition, MX carbonitrides formed by Nb element and V element play a role in improving high-temperature strength, and the lowest content should be 0.03%. However, when the content is 0.08% or more, similar to the V element, carbon is excessively fixed, thereby reducing the amount of precipitation of M23C6 carbides and lowering the high-temperature strength. Therefore, it should be limited to 0.03 to 0.08%. The expected value should be 0.04-0.07%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、N元素とV元素はVN窒化物が析出することができ、固溶状態でMo元素とW元素と組み合わせ、高温強度を向上させ、含有量は低くとも0.005%であるべきである。しかし、0.015%以上を添加する場合、塑性を損なう。且つ元素と共存する時、共晶Fe2BとBNが生成しやすく、鋼のクリープ特性と靭性を損なう。そのため、N元素の含有量は0.006~0.015%に限定される。更に、N元素の最適な含有量は0.007~0.014%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the N element and the V element can precipitate VN nitrides, and are combined with the Mo element and the W element in a solid solution state to improve the high temperature strength and contain The amount should be at least 0.005%. However, when adding more than 0.015%, the plasticity is impaired. In addition, when it coexists with elements, eutectic Fe2B and BN are likely to form, impairing the creep properties and toughness of the steel. Therefore, the N element content is limited to 0.006 to 0.015%. Furthermore, the optimal content of N element should be limited to 0.007-0.014%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、B元素は結晶境界の強化効果を有し、M23C6炭化物の粗大化を抑制する役割を有し、高温強度を向上させる。しかし、0.015%以上である場合、鍛造性能と溶接性能に対して有益ではない。そのため、B元素の含有量は0.009~0.015%に限定される。更に、B元素の最適な含有量は0.010~0.015%に限定されるべきである。B元素とN元素が結合されてBNを生成することを防止するために、B元素とN元素の質量の比を0.65~2.40:1に制御するべきであり、更に好ましくは、0.75~2.10:1に制御されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the B element has the effect of strengthening the crystal boundaries, plays a role in suppressing the coarsening of M23C6 carbides, and improves the high-temperature strength. However, above 0.015%, it is not beneficial for forging and welding performance. Therefore, the content of element B is limited to 0.009 to 0.015%. Furthermore, the optimal content of the B element should be limited to 0.010-0.015%. In order to prevent the B and N elements from combining to form BN, the mass ratio of the B and N elements should be controlled to 0.65-2.40:1, more preferably It should be controlled between 0.75 and 2.10:1.

上記不可避な不純物は鉄鋼の製錬過程に避けられずに汚染された介在物元素である。これらの元素の含有量は可能な限り低くするべきである。製鋼原料を厳格にスクリーニングする場合、コストが上昇することを引き起こす。そのため、Pの含有量を0.020%以下、、Sの含有量を0.010%以下、、Cuの含有量を0.15%以下に抑制するべきである。同時、他の介在物元素はAl、Ti、Zr、Sn、As、Sbなどがあり、本耐熱鋼の力学的性能に対する悪影響を有し、可能な限りその含有量を低減させるべきである。 The unavoidable impurities mentioned above are inclusion elements unavoidably contaminated during the steel smelting process. The content of these elements should be as low as possible. Strict screening of raw materials for steelmaking causes the cost to rise. Therefore, the P content should be suppressed to 0.020% or less, the S content to 0.010% or less, and the Cu content to 0.15% or less. At the same time, other inclusion elements, such as Al, Ti, Zr, Sn, As, Sb, etc., have adverse effects on the mechanical performance of the heat-resistant steel, and their content should be reduced as much as possible.

本発明の第2の態様は、鋼管の製造方法を提供し、前記耐熱鋼を元素調合比率に応じて原料を取って混合した後に製錬を行い、まず連続鋳造、ダイカスト鋳造、熱間圧延又は熱間鍛造のうちのいずれか1種類によって素管に製造され、その後、素管を、熱間圧延、熱間引き抜き、熱膨張、冷間延伸、冷間圧延又は鍛造中ぐりのうちのいずれか1種類を用いて鋼管に製造し、更に鋼管に対する焼ならし又は焼入れを行った後に焼き戻しを行い、製品を得る。 A second aspect of the present invention provides a method for manufacturing a steel pipe, in which raw materials are taken from the heat-resistant steel according to the blending ratio of elements, mixed, and then smelted. Manufactured into a blank tube by any one of hot forging and then subjecting the tube to any one of hot rolling, hot drawing, thermal expansion, cold drawing, cold rolling or forging boring. A steel pipe is manufactured using the type, and the steel pipe is tempered after being normalized or quenched to obtain a product.

好ましくは、前記焼ならし又は焼入れの温度は1070~1160℃である。 Preferably, the normalizing or quenching temperature is 1070-1160°C.

好ましくは、前記焼き戻しは少なくとも1回を含み、前記焼き戻しの温度は740~790℃である。 Preferably, said tempering comprises at least one time and said tempering temperature is between 740 and 790°C.

上記連続鋳造、ダイカスト鋳造、熱間圧延、熱間鍛造、熱間引き抜き、熱膨張、冷間延伸、冷間圧延又は鍛造中ぐりはいずれも鉄鋼製造分野において周知の技術工程である。 The above continuous casting, die casting, hot rolling, hot forging, hot drawing, thermal expansion, cold drawing, cold rolling or forging boring are all well-known technical processes in the steel manufacturing field.

上記鋼管の技術工程は国家標準GB5310の規定を満たす。 The technical process of the above steel pipe meets the requirements of national standard GB5310.

本発明の第3の態様は、鋳造品の製造方法を提供し、前記耐熱鋼を元素調合比率に応じて原料を取って混合した後に製錬、注型を行った後に鋳造品を得て、更に鋳造品に対する焼ならし又は焼入れを行った後に焼き戻しを行い、製品を得る。 A third aspect of the present invention provides a method for producing a casting, in which raw materials are taken from the heat-resistant steel according to the blending ratio of elements, mixed, smelted, and cast to obtain a casting, Further, the cast product is tempered after normalizing or quenching to obtain a product.

好ましくは、前記焼ならし又は焼入れの温度は1070~1160℃である。 Preferably, the normalizing or quenching temperature is 1070-1160°C.

好ましくは、前記焼き戻しは少なくとも1回を含み、前記焼き戻しの温度は730~780℃である。 Preferably, said tempering comprises at least one time and said tempering temperature is 730-780°C.

上記注型は鉄鋼製造分野において周知の技術工程である。 The casting is a well-known technical process in the field of steel manufacturing.

本発明の第4の態様は、上記耐熱鋼、又は鋼管の圧力容器における用途を提供する。 A fourth aspect of the present invention provides the use of the above heat-resistant steel or steel pipe in a pressure vessel.

好ましくは、前記圧力容器はボイラー配管である。 Preferably, said pressure vessel is a boiler line.

本発明の第5の態様は、上記耐熱鋼、又は鋳造品の動力機械における用途を提供する。 A fifth aspect of the present invention provides use of the above heat resistant steel or casting in a power machine.

好ましくは、前記動力機械は蒸気タービンである。 Preferably, said power machine is a steam turbine.

上記鋼管及び/又は鋳造品の製造方法において、前記製錬は合金製錬及び精錬工程を含む。上記製錬における合金製錬、精錬工程はいずれも鉄鋼製造分野において周知の技術工程である。 In the steel pipe and/or casting manufacturing method, the smelting includes alloy smelting and refining steps. Both the alloy smelting and refining steps in the smelting and refining are well-known technical steps in the steel manufacturing field.

前記のように、本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼、好ましい元素成分及びその製造ステップにより、性能に優れた鋼管及び鋳造品を製造することができる。それは従来のボイラー配管材料T/P92に比べて、Co元素を添加し、BとNの割合を調整し、Cr、Mo、B元素の含有量を向上させ、Nb、NとNi元素の含有量を低減させ、Si、W元素の含有量をより厳格に制限し、不純物元素Cu、Sn、As、Sbに対しても制限し、従来の鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBに比べて、W元素を添加し、BとNの割合を調整し、CoとB元素の含有量を向上させ、Mn、Mo、NとNi元素の含有量を低減させ、不純物元素Ti、Zr、Cu、Sn、As、Sbに対しても制限する。 As described above, the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the preferred elemental compositions, and the manufacturing steps thereof can produce steel pipes and castings with excellent performance. Compared with the conventional boiler piping material T/P92, it adds Co element, adjusts the ratio of B and N, improves the content of Cr, Mo and B elements, and increases the content of Nb, N and Ni elements. , the content of Si and W elements is more strictly limited, the impurity elements Cu, Sn, As, and Sb are also limited, and the W element is added compared to the conventional casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB, Adjust the ratio of B and N, improve the content of Co and B elements, reduce the content of Mn, Mo, N and Ni elements, and reduce the impurity elements Ti, Zr, Cu, Sn, As, Sb limit even

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼は、高温クリープ破断強度と抗酸化性を向上させることによって、使用温度を向上させ、よって、発電装置の熱効率を向上させ、石炭消費と二酸化炭素の排出を低減させる。当該新型耐熱鋼は鋼管材料として使用される時に材質グレードはTB4(小口径管)/PB4(大口径管)と略称し、鋳造品材料に用いられる時に材質グレードはCB4と略称する。 The heat resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention improves the working temperature by improving the high temperature creep rupture strength and oxidation resistance, thus improving the thermal efficiency of the power plant, reducing coal consumption and reducing carbon dioxide emissions. reduce emissions of The material grade of the new heat-resistant steel is abbreviated as TB4 (small diameter pipe)/PB4 (large diameter pipe) when it is used as a steel pipe material, and is abbreviated as CB4 when it is used as a casting material.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼は、圧力容器と動力機械、特にボイラー配管と蒸気タービン鋳造品を製造するために用いられてよく、製造により取得されたボイラー配管と蒸気タービン鋳造品は650℃及び650℃以下、おける高温環境において良好な高温クリープ破断強度と抗酸化性を有し、動作温度が650℃及び650℃以下であるボイラーと蒸気タービンに対する使用における要求を満たすことができる。 The heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention may be used to manufacture pressure vessels and power machinery, particularly boiler piping and steam turbine castings, and the boiler piping and steam turbine castings obtained by manufacturing. The product has good high temperature creep rupture strength and oxidation resistance in high temperature environments at 650°C and below 650°C, and can meet the requirements for use in boilers and steam turbines whose operating temperature is 650°C and below 650°C. can.

以下、具体的な実施例に合わせて本発明を詳細に説明し、理解すべきことは、これらの実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定するためのものではないことである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to specific examples, and it should be understood that these examples are only for the purpose of illustrating the present invention and limit the protection scope of the present invention. It is not for

以下、特定の実施例により本発明の実施形態を説明し、当業者は、本明細書に開示された内容により本発明の別の利点と効果を容易に理解することができる。本発明は、更に、また異なる実施形態により実施又は応用されてもよく、本明細書における各詳細は異なる観点に基づいて応用されてもよく、本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な修正又は変化を行うことができる。 Embodiments of the present invention will now be described through specific examples, and those skilled in the art can easily understand other advantages and effects of the present invention from the content disclosed herein. The present invention may also be practiced or applied in accordance with different embodiments, each detail herein may be applied according to different viewpoints, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention. Or changes can be made.

実施例1
調合比率に応じて各元素成分を取り、表1に示すように、各成分は以下の質量パーセントの元素で構成される。
Example 1
Each element component is taken according to the blending ratio, and as shown in Table 1, each component is composed of the following mass percent elements.

C:0.10wt%、Si:0.30wt%、Mn:0.50wt%、Cr:9.30wt%、Co:3.00wt%、W:1.80wt%、Mo:0.65wt%、V:0.23wt%、Nb:0.05wt%、N:0.012wt%、B:0.012wt%、Ni:0.05wt%、残部はFeと不可避な不純物である。 C: 0.10 wt%, Si: 0.30 wt%, Mn: 0.50 wt%, Cr: 9.30 wt%, Co: 3.00 wt%, W: 1.80 wt%, Mo: 0.65 wt%, V : 0.23 wt%, Nb: 0.05 wt%, N: 0.012 wt%, B: 0.012 wt%, Ni: 0.05 wt%, and the balance is Fe and unavoidable impurities.

表2に示すように、不純物における元素の質量パーセント含有量は、P:0.008wt%、S:0.003wt%、Al:0.01wt%、Ti:0.003wt%、Zr:0.001wt%、Cu:0.05wt%、Sn:0.001wt%、As:0.001wt%、Sb:0.001wt%。 As shown in Table 2, the mass percentage contents of the elements in the impurities are P: 0.008 wt%, S: 0.003 wt%, Al: 0.01 wt%, Ti: 0.003 wt%, Zr: 0.001 wt%. %, Cu: 0.05 wt%, Sn: 0.001 wt%, As: 0.001 wt%, Sb: 0.001 wt%.

ここで、Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づき、Cr当量はは7.62%である。B元素とN元素の質量の比は1:1である。 Here, based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, the Cr equivalent is 7.62%. The mass ratio of the B element to the N element is 1:1.

上記各元素調合比率に応じて原料を取って混合した後、製錬を行い、すなわち、合金製錬、精錬を順に行い、更に素管にダイカスト鋳造し、素管に対する熱間引き抜きを行った後に鋼管を得て、更に鋼管に対する焼ならしを行った後に焼き戻しを行い、鋼管サンプル1#を得る。ここで、焼ならしの温度は1100℃であり、焼き戻しは1回を含み、焼き戻しの温度は780℃である。鋼管サンプル1#はボイラー配管である。 After taking and mixing the raw materials according to the blending ratio of each element, smelting is performed, that is, alloy smelting and refining are performed in order, die casting is performed to the mother pipe, and hot drawing is performed on the mother pipe. A steel pipe is obtained, and after the steel pipe is normalized, it is tempered to obtain a steel pipe sample 1#. Here, the normalizing temperature is 1100°C, the tempering is included once, and the tempering temperature is 780°C. Steel pipe sample 1# is boiler piping.

実施例2
調合比率に応じて各元素成分を取り、表1に示すように、各成分は以下の質量パーセントの元素で構成される。
Example 2
Each element component is taken according to the blending ratio, and as shown in Table 1, each component is composed of the following mass percent elements.

C:0.12wt%、Si:0.25wt%、Mn:0.45wt%、Cr:9.60wt%、Co:3.20wt%、W:1.75wt%、Mo:0.70wt%、V:0.20wt%、Nb:0.07wt%、N:0.009wt%、B:0.013wt%、Ni:0.10wt%、残部はFe(鉄)と不可避な不純物である。 C: 0.12 wt%, Si: 0.25 wt%, Mn: 0.45 wt%, Cr: 9.60 wt%, Co: 3.20 wt%, W: 1.75 wt%, Mo: 0.70 wt%, V : 0.20 wt%, Nb: 0.07 wt%, N: 0.009 wt%, B: 0.013 wt%, Ni: 0.10 wt%, and the balance is Fe (iron) and unavoidable impurities.

表2に示すように、不純物における元素の質量パーセント含有量は、P:0.012wt%、S:0.005wt%、Al:0.01wt%、Ti:0.005wt%、Zr:0.001wt%、Cu:0.06wt%、Sn:0.001wt%、As:0.002wt%、Sb:0.0015wt%である。 As shown in Table 2, the mass percentage contents of the elements in the impurities are P: 0.012 wt%, S: 0.005 wt%, Al: 0.01 wt%, Ti: 0.005 wt%, Zr: 0.001 wt%. %, Cu: 0.06 wt%, Sn: 0.001 wt%, As: 0.002 wt%, Sb: 0.0015 wt%.

ここで、Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づき、Cr当量はは6.7%である。B元素とN元素の質量の比は1.4:1である。上記各元素調合比率に応じて原料を取って混合した後、製錬を行い、すなわち、合金製錬、精錬を順に行い、更に鋳造品に注型し、鋳造品に対する焼ならしを行った後に焼き戻しを行い、鋳造品サンプル1*を得る。ここで、焼ならしの温度は1140℃であり、焼き戻しは2回を含み、焼き戻しの温度は755℃である。鋳造品サンプル1*は蒸気タービンの弁ハウジングの鋳造品である。 Here, based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, the Cr equivalent is 6.7%. The mass ratio of the B element to the N element is 1.4:1. After taking and mixing the raw materials according to the blending ratio of each element, smelting is performed, that is, alloy smelting and refining are performed in order, and the material is cast into a casting, and after the casting is normalized. It is tempered to obtain Casting Sample 1*. Here, the normalizing temperature is 1140°C, the tempering includes 2 times, and the tempering temperature is 755°C. Casting sample 1* is a steam turbine valve housing casting.

比較例1
従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBを選択し、従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBは本発明の耐熱鋼に含まれる元素構成は表3に示すとおりである。
Comparative example 1
The conventional steel pipe material T92/P92 and the casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB were selected.

テスト例1
標準ASTM A213/A335とJB/T 11018に基づき、従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの力学的性能指標をリストし、具体的に、データは表4に示すとおりである。表4においてRp0.2は降伏強度であり、Rmは引張強度であり、Aは延伸率であり、Zは断面収縮率であり、KV2は衝撃吸収エネルギーである。同時、実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*に対して、国家標準GB/T228.1に応じて室温で引張試験を行い、国家標準GB/T229に応じて室温で衝撃試験を行い、試験の結果は表4に示すとおりである。
Test example 1
According to standard ASTM A213/A335 and JB/T 11018, the mechanical performance index of conventional steel pipe material T92/P92 and casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB are listed, and the specific data are shown in Table 4. In Table 4, Rp0.2 is the yield strength, Rm is the tensile strength, A is the elongation ratio, Z is the cross-sectional shrinkage ratio, and KV2 is the impact absorption energy. At the same time, the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and the casting sample 1* obtained in Example 2 were subjected to a tensile test at room temperature according to the national standard GB/T228.1. /T229, the impact test was performed at room temperature and the results of the test are shown in Table 4.

表4に示すように、従来の鋼管材料T92/P92と実施例1で取得された鋼管サンプル1#を比較することにより、鋼管サンプル1#で取得された室温力学的性能はT92/P92の指標要求を満たす。 As shown in Table 4, by comparing the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 with the conventional steel pipe material T92/P92, the room temperature mechanical performance obtained for the steel pipe sample 1# is an index of T92/P92. meet the demands.

表4に示すように、従来の鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBと実施例2で取得された鋳造品サンプル1*を比較することにより、鋳造品サンプル1*で取得された室温力学的性能はZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの指標要求を満たす。 As shown in Table 4, by comparing the conventional casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB with the casting sample 1* obtained in Example 2, the room temperature mechanical performance obtained with the casting sample 1* is higher than the index requirement of ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB. meet.

テスト例2
実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*に対して、国家標準GB/T 2039標準に応じてクリープ破断強度試験を行い、その後、国家標準GB/T 2039に規定される外挿法に応じて650℃/10万時間という条件下でクリープ破断強度限界Ru100000h/650℃を導出し、それぞれT92/P92及びZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの650℃/10万時間という条件下におけるクリープ破断強度と比較し、結果は表4に示すとおりである。
Test example 2
The steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and the casting sample 1* obtained in Example 2 were subjected to a creep rupture strength test according to the national standard GB/T 2039 standard, and then the national standard GB The creep rupture strength limit Ru 100,000h/650°C was derived under the condition of 650°C /100,000 hours according to the extrapolation method specified in /T 2039, and 650°C/100,000 hours for T92/P92 and ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB, respectively. The results are shown in Table 4 in comparison with the creep rupture strength under the conditions.

表4から分かるように、実施例1で取得された鋼管サンプル1#のクリープ破断強度外挿値は、従来の鋼管材料T92/P92に比べて50%以上向上し、強化効果が顕著であり、650℃下でのボイラー配管の使用における要求を満たすことができる。 As can be seen from Table 4, the extrapolated value of the creep rupture strength of the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 is improved by 50% or more compared to the conventional steel pipe material T92/P92, and the strengthening effect is remarkable. It can meet the requirements in the use of boiler piping under 650°C.

表4から分かるように、実施例2で取得された鋳造品サンプル1*のクリープ破断強度外挿値は、従来の鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBに比べて40%以上向上し、強化効果が顕著であり、650℃下の蒸気タービン鋳造品の使用における要求を満たすことができる。 As can be seen from Table 4, the creep rupture strength extrapolated value of the casting sample 1* obtained in Example 2 is improved by 40% or more compared to the conventional casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB, and the strengthening effect is remarkable. It can meet the requirements in the use of steam turbine castings under 650°C.

テスト例3
実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*、及び従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBに対して、620℃と650℃下の酸化増量試験をそれぞれ行う。試料を620℃/650℃と27MPa流動の水蒸気環境に載置し、時間は長くとも2000hとなり、この時間帯内において各試料の増量の変化をテストし、酸化増量が小さくなるほど材料の耐酸化性が良くなることを説明する。
Test example 3
Oxidation under 620° C. and 650° C. for steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and casting sample 1* obtained in Example 2, and conventional steel pipe material T92/P92 and casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB Each increase test is performed. The sample is placed in a steam environment of 620°C/650°C and 27MPa flow, the time is 2000 hours at the longest, and the change in weight gain of each sample is tested within this time period. explain that the

試験結果によれば、同じ温度下で、鋼管サンプル1#の耐酸化性はT92/P92により顕著に好ましく、鋳造品サンプル1*の耐酸化性はZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBにより顕著に好ましくなる。 According to the test results, under the same temperature, the oxidation resistance of steel pipe sample 1# is significantly better than T92/P92, and the oxidation resistance of casting sample 1* is significantly better than ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB.

異なる温度で、例えば、650℃下、鋼管サンプル1#の酸化増量はT92/P92620℃下における酸化増量に類似し、鋳造品サンプル1*の酸化増量はZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB620℃下における酸化増量に類似する。本発明の耐熱鋼で製造した鋼管及び鋳造品を示し、表面防護コーティング層により耐酸化を行わないという前提で、基本的には650℃動作条件下で長期間に使用されるニーズを満たすことができる。 At different temperatures, for example, under 650°C, the oxidation weight gain of steel pipe sample 1# is similar to that of T92/P926620°C, and that of casting sample 1* is similar to that of ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB620°C. The steel pipes and castings produced from the heat-resistant steel of the present invention basically meet the needs of long-term use under 650° C. operating conditions on the premise that the surface protective coating layer does not provide oxidation resistance. can.

そのため、本発明は、従来技術における様々な欠点を効果的に解決して高い産業利用価値を備える。 Therefore, the present invention effectively solves various drawbacks in the prior art and has high industrial application value.

上記実施例は、本発明の原理及びその効果を例示的に説明するものに過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者は、いずれも本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、上記実施例に対する修正又は変化を行うことができる。そのため、当業者は、本発明により開示される趣旨と技術的思想を逸脱することなく、なされた一切の等価な修正又は変化は、依然として本発明の請求の範囲に含まれるべきである。 The above embodiments are merely illustrative of the principles and effects of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. Those skilled in the art can make modifications or changes to the above-described embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, any equivalent modifications or changes made by those skilled in the art without departing from the spirit and technical ideas disclosed by the present invention should still be included in the scope of the claims of the present invention.

本発明は、金属材料の技術分野に属し、鋼管及び鋳造品用耐熱鋼に関する。 The present invention belongs to the technical field of metallic materials, and relates to heat resistant steel for steel pipes and castings.

圧力容器におけるボイラーは、エネルギー変換機器であり、ボイラーに供給されたエネルギーは燃料による化学エネルギー、電気エネルギーを有し、ボイラーは一定の熱エネルギーを有する蒸気、高温水又は有機熱媒体を取り出す。動力機械における蒸気タービンは、スチームタービンとも称され、回転式蒸気動力装置であり、高温高圧蒸気は固定ノズルを通過して加速された気流となった後、ブレードに噴射され、ブレード列が取り付けられる回転子を回転させると共に、外に仕事をする。ボイラーと蒸気タービンは現代火力発電所の主な装置である。 The boiler in the pressure vessel is an energy conversion device, the energy supplied to the boiler has chemical energy by fuel, electric energy, and the boiler takes out steam, hot water or organic heat medium with certain thermal energy. A steam turbine in a power machine, also called a steam turbine, is a rotary steam power device, in which high-temperature and high-pressure steam passes through a fixed nozzle to become an accelerated airflow, which is then injected into the blades to attach a row of blades. Work out as you rotate the rotor. Boilers and steam turbines are the main equipment of modern thermal power plants.

火力発電の石炭燃焼ユニットの蒸気温度というパラメータを向上させることでユニットの効率を向上でき、化石燃料の消費を減少させ、省エネルギーや排出削減を実現することができる。ボイラーと蒸気タービンの動作温度は鋼管、例えば、ボイラー配管や、鋳造品、例えば、蒸気タービンにおけるシリンダーとバルブなどの重要な部品材料の最高使用温度により制限されている。 Improving the steam temperature parameter of coal-fired units in thermal power plants can improve unit efficiency, reduce fossil fuel consumption, and achieve energy savings and emission reductions. The operating temperatures of boilers and steam turbines are limited by the maximum operating temperatures of steel pipes, eg, boiler piping, and castings, eg, critical component materials such as cylinders and valves in steam turbines.

ボイラー配管、蒸気タービンにおけるシリンダーとバルブなどの部品用高温材料はCr-Mo鋼から様々な9%~12%Crフェライト鋼に発展してきた。ここで、従来の鋼管、例えば、ボイラー配管の高温材料において、現在選択可能なものはT92/P92などを有し、従来の鋳造品、例えば、蒸気タービンにおけるシリンダーとバルブの高温材料において、現在選択可能なものはZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBなどを有する。しかし、これらの鋼種の最高動作温度は630℃以下であり、現在、動作温度が650℃に達した鋼管及び鋳造品用耐熱鋼はない。 High temperature materials for components such as boiler piping, cylinders and valves in steam turbines have evolved from Cr-Mo steels to various 9%-12% Cr ferritic steels. Here, conventional steel pipes, e.g., boiler piping high-temperature materials, the currently available choices include T92/P92, etc., and conventional castings, e.g., cylinder and valve high-temperature materials in steam turbines, the current choice Possible ones include ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB and the like. However, the maximum operating temperature of these steel grades is 630°C or less, and currently there is no heat resistant steel for steel pipes and castings with an operating temperature of 650°C.

上記従来技術の欠点に鑑み、本発明の目的は鋼管及び鋳造品用耐熱鋼を提供することであり、ボイラー配管と蒸気タービン鋳造品を製造することができ、650℃及び650℃以下の圧力容器又は動力機械部品の使用における要求を満たすことができる。 In view of the shortcomings of the above prior art, an object of the present invention is to provide a heat resistant steel for steel pipes and castings, which can be used to manufacture boiler piping and steam turbine castings, and is capable of producing pressure vessels at 650°C and below 650°C Or it can meet the requirements in the use of power machinery parts.

上記目的及び他の関連する目的を達成するために、本発明の第1の態様は、鋼管及び鋳造品用耐熱鋼を提供し、以下の質量パーセントの元素で構成される。 To achieve the above and other related objects, a first aspect of the present invention provides a heat resistant steel for steel pipes and castings, comprising the following mass percent elements:

C(炭素):0.08~0.14wt%、Si(シリコン):0.20~0.40wt%、Mn(マンガン):0.30~0.60wt%、P(リン):≦0.020wt%、S(硫黄):≦0.010wt%、Cr(クロム):9.00~10.00wt%、Co(コバルト):2.80~3.30wt%、W(タングステン):1.65~1.90wt%、Mo(モリブデン):0.55~0.80wt%、V(バナジウム):0.15~0.25wt%、Nb(ニオブ):0.03~0.08wt%、N(窒素):0.006~0.015wt%、B(ホウ素):0.009~0.015wt%、Ni(ニッケル):≦0.20wt%、Al(アルミニウム):≦0.02wt%、Ti(チタン):≦0.02wt%、Zr(ジルコニウム):≦0.02wt%、Cu(銅):≦0.15wt%、Sn(スズ):≦0.02wt%、As(ひ素):≦0.02wt%、Sb(アンチモン):≦0.005wt%、残部はFe(鉄)である C (carbon): 0.08 to 0.14 wt%, Si (silicon): 0.20 to 0.40 wt%, Mn (manganese): 0.30 to 0.60 wt%, P (phosphorus): ≤0. 020 wt%, S (sulfur): ≤ 0.010 wt%, Cr (chromium): 9.00 to 10.00 wt%, Co (cobalt): 2.80 to 3.30 wt%, W (tungsten): 1.65 ~1.90 wt%, Mo (molybdenum): 0.55 ~ 0.80 wt%, V (vanadium): 0.15 ~ 0.25 wt%, Nb (niobium): 0.03 ~ 0.08 wt%, N ( Nitrogen): 0.006 to 0.015 wt%, B (boron): 0.009 to 0.015 wt%, Ni (nickel): ≤ 0.20 wt%, Al (aluminum): ≤ 0.02 wt%, Ti ( titanium): ≤0.02 wt%, Zr (zirconium): ≤0.02 wt%, Cu (copper): ≤0.15 wt%, Sn (tin): ≤0.02 wt%, As (arsenic): ≤0. 02 wt %, Sb (antimony): ≦0.005 wt %, and the balance is Fe (iron) .

ましくは、前記鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Cr(クロム)当量はCr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づいて≦8.5%であるべきであり、前記B元素とN元素の質量の比は0.65~2.40:1である。 Preferably , in said heat resistant steel for steel pipes and castings, the Cr (chromium) equivalent should be ≦8.5% based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, and said B The mass ratio of the element to the N element is 0.65-2.40:1.

好ましくは、前記鋼管及び鋳造品用耐熱鋼は、以下の質量パーセントの元素で構成される。 Preferably, the heat-resistant steel for steel pipes and castings is composed of the following mass percent elements:

C:0.08~0.13wt%、Si:0.20~0.30wt%、Mn:0.40~0.50wt%、P(リン):≦0.020wt%、S(硫黄):≦0.005wt%、Cr:9.00~9.60wt%、Co:2.90~3.20wt%、W:1.70~1.85wt%、Mo:0.60~0.75wt%、V:0.18~0.25wt%、Nb:0.04~0.07wt%、N:0.007~0.014wt%、B:0.010~0.015wt%、Ni:≦0.10wt%、Al(アルミニウム):≦0.01wt%、Ti:(チタン)≦0.01wt%、Zr(ジルコニウム):≦0.01wt%、Cu(銅):≦0.10wt%、Sn(スズ):≦0.01wt%、As:(ひ素)≦0.01wt%、Sb(アンチモン):≦0.003wt%、残部はFeである C: 0.08 to 0.13 wt%, Si: 0.20 to 0.30 wt%, Mn: 0.40 to 0.50 wt%, P (phosphorus): ≤0.020 wt%, S (sulfur): ≤ 0.005 wt%, Cr: 9.00-9.60 wt%, Co: 2.90-3.20 wt%, W: 1.70-1.85 wt%, Mo: 0.60-0.75 wt%, V : 0.18 to 0.25 wt%, Nb: 0.04 to 0.07 wt%, N: 0.007 to 0.014 wt%, B: 0.010 to 0.015 wt%, Ni: ≤ 0.10 wt% , Al (aluminum): ≤ 0.01 wt%, Ti: (titanium) ≤ 0.01 wt%, Zr (zirconium): ≤ 0.01 wt%, Cu (copper): ≤ 0.10 wt%, Sn (tin): ≤0.01 wt%, As: (arsenic) ≤0.01 wt%, Sb (antimony): ≤0.003 wt%, and the balance is Fe .

に好ましくは、前記鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Cr(クロム)当量はCr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づいて≦8.0%であるべきであり、前記B元素とN元素の質量の比は0.75~2.10:1である。 More preferably, in the heat resistant steel for steel pipes and castings, the Cr (chromium) equivalent should be ≦8.0% based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, and the B The mass ratio of the element to the N element is 0.75-2.10:1.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、C元素は焼入れ性を確保する。焼き戻し過程に、Cは他の元素に結合され、結晶境界とマルテンサイトラス境界にM23C6炭化物を形成し、マルテンサイトラスの内部にMX型炭窒化物を形成し、高温強度を向上させることができる。強度と靭性を確保する以外、Cは有害相δ-フェライトとBNの生成を抑制するための欠かせない元素でもある。しかし、過剰に添加する場合、逆に靭性と強度を低減させ、長時間クリープ破断強度を損なう。そのため、Cの含有量は0.08~0.14%に限定されるべきである。更に、C元素の最適な含有量は0.08~0.13%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the C element ensures hardenability. During the tempering process, C is combined with other elements to form M23C6 carbides at the crystal boundaries and martensite lath boundaries, and form MX-type carbonitrides inside the martensite laths, which can improve high temperature strength. In addition to ensuring strength and toughness, C is also an essential element for suppressing the formation of harmful phases δ-ferrite and BN. However, when added excessively, it reduces the toughness and strength and impairs the long-term creep rupture strength. Therefore, the C content should be limited to 0.08-0.14%. Furthermore, the optimal content of the C element should be limited to 0.08-0.13%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Siは溶鋼脱酸素剤として、Crと協同作用することで、更に、鋼の耐酸化性を向上させることができる。しかし、Siの添加量が多すぎる場合、鋼において脱酸素生成物SiO2を残留し、溶鋼の純度と靭性を低下させる。また、Siは更に、金属間化合物Laves相の析出を促進し、クリープ塑性を低下させる。高温に使用する時、Siは焼戻し脆性を向上させる。そのため、Siの含有量は0.20~0.40%に限定されるべきである。更に、Si元素の最適な含有量は0.20~0.30%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, Si acts as a deoxidizing agent for molten steel and cooperates with Cr to further improve the oxidation resistance of the steel. However, if the amount of Si added is too large, the deoxidation product SiO2 will remain in the steel, degrading the purity and toughness of the molten steel. In addition, Si further promotes the precipitation of intermetallic compound Laves phases and reduces creep plasticity. Si improves temper brittleness when used at high temperatures. Therefore, the Si content should be limited to 0.20-0.40%. Furthermore, the optimum content of elemental Si should be limited to 0.20-0.30%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Mn元素は溶鋼における酸素と硫黄元素を除去し、鋼の焼入れ性と強度を向上させ、δ-フェライトとBNの生成を抑制し、M23C6炭化物の析出を促進することができる。しかし、Mn元素の含有量を増加させる場合、クリープ破断強度を低減させる。そのため、Mn元素の含有量は0.30~0.60%に限定されるべきである。更に、Mn元素の最適な含有量は0.40~0.50%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Mn element removes oxygen and sulfur elements in the molten steel, improves the hardenability and strength of the steel, suppresses the formation of δ-ferrite and BN, It can promote the precipitation of carbides. However, increasing the content of the Mn element reduces the creep rupture strength. Therefore, the content of Mn element should be limited to 0.30-0.60%. Furthermore, the optimum content of Mn element should be limited to 0.40-0.50%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Ni元素は鋼の焼入れ性を向上させ、δ-フェライトとBNの生成を抑制し、室温強度と靭性を向上させることができる。しかし、Ni元素を添加することで鋼の高温クリープ特性に有益でなく、鋼の焼戻し脆性を向上させる。本発明の耐熱鋼が必要な高温クリープ強度を得ることを保証するために、Ni元素の添加量を可能な限り低くするべきであり、好ましくは、0.20%以下であり、最も好ましくは、0.10%である。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Ni element can improve the hardenability of the steel, suppress the formation of δ-ferrite and BN, and improve room temperature strength and toughness. However, the addition of the Ni element is not beneficial to the high temperature creep properties of the steel and increases the temper brittleness of the steel. In order to ensure that the heat resistant steel of the present invention obtains the required high temperature creep strength, the amount of Ni element added should be as low as possible, preferably not more than 0.20%, and most preferably 0.10%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Cr元素は耐酸化性と耐食性を向上させることができ、M23C6炭化物が析出することにより高温強度を向上させる。上記効果を得るために、本発明の耐熱鋼のCr元素の含有量は低くとも9.00%である。しかし、10.00%を超える場合、δ-フェライトが生成しやすく、高強度温度と靭性を低下させる。そのため、Cr元素の含有量は9.00~10.00%に限定されるべきである。更に、Cr元素の最適な含有量は9.00~9.60%に限定されるべきである。同時、本発明の耐熱鋼のCr当量(Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N)は8.5%以下に限定され、更に好ましくは8.0%以下に限定され、δ-フェライトが析出することを回避することができる。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Cr element can improve the oxidation resistance and corrosion resistance, and the M23C6 carbide precipitates to improve the high-temperature strength. In order to obtain the above effects, the content of Cr element in the heat resistant steel of the present invention is at least 9.00%. However, if it exceeds 10.00%, δ-ferrite tends to be formed, which lowers the high strength temperature and toughness. Therefore, the Cr element content should be limited to 9.00-10.00%. Furthermore, the optimal content of Cr element should be limited to 9.00-9.60%. At the same time, the Cr equivalent (Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N) of the heat-resistant steel of the present invention is limited to 8.5% or less, more preferably 8.0% or less, and δ-ferrite precipitation can be avoided.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Mo元素は焼入れ性を向上させ、焼戻し脆性を抑制し、M23C6炭化物の分散析出を促進し、鋼の引張強度とクリープ破断強度を向上させることができる。しかし、Mo元素が過剰である場合、δ-フェライトと金属間化合物Laves相の析出を促進し、靭性を顕著に低減させる。そのため、Mo元素の含有量は0.55~0.80%に限定される。更に、Mo元素の最適な含有量は0.60~0.75%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Mo element improves hardenability, suppresses temper embrittlement, promotes dispersed precipitation of M23C6 carbides, and improves the tensile strength and creep rupture strength of the steel. be able to. However, when the Mo element is excessive, it promotes precipitation of δ-ferrite and intermetallic compound Laves phase, and significantly reduces toughness. Therefore, the content of Mo element is limited to 0.55 to 0.80%. Furthermore, the optimum content of Mo element should be limited to 0.60-0.75%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、W元素はM23C6炭化物の粗大化を効果的に抑制でき、その役割はMo元素を超え、クリープ破断強度を顕著に向上させることができる。W元素を添加して一部のMo元素を置換し、Mo元素当量(Mo+1/2W)は1.5%前後であるように保証し、強化効果が最も顕著であり、δ-フェライトと金属間化合物Laves相を過剰に形成することがない。W元素の添加量が1.90%を超える場合、塑性、靭性とクリープ破断強度を損ない、鋼において偏析が発生しやすい。そのため、W元素の含有量は1.65~1.90%に限定されるべきである。更に、W元素の最適な含有量は1.70~1.85%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the W element can effectively suppress the coarsening of M23C6 carbides, and its role exceeds that of the Mo element, and can significantly improve the creep rupture strength. W element is added to replace some Mo elements, and the Mo element equivalent (Mo+1/2W) is guaranteed to be around 1.5%, the strengthening effect is the most remarkable, and the intermetallic δ-ferrite There is no excessive formation of compound Laves phases. If the W element content exceeds 1.90%, plasticity, toughness and creep rupture strength are impaired, and segregation tends to occur in the steel. Therefore, the W element content should be limited to 1.65-1.90%. Furthermore, the optimum content of W element should be limited to 1.70-1.85%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Co元素により固溶強化できると共に、δ-フェライトの析出を抑制することができる。Co元素はMo元素とW元素との相互作用下で、高温強度を顕著に改善し、鋼の靭性を向上させる。同時、コストを抑制するために、Co元素の含有量が高すぎることは好ましくない。Co元素の含有量は2.80~3.30%に限定されるべきである。更に、Co元素の最適な含有量は2.90~3.20%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Co element enables solid-solution strengthening and suppresses the precipitation of δ-ferrite. The Co element remarkably improves the high temperature strength and improves the toughness of the steel under the interaction of the Mo element and the W element. At the same time, in order to keep costs down, too high a Co element content is not preferred. The Co element content should be limited to 2.80-3.30%. Furthermore, the optimal content of Co element should be limited to 2.90-3.20%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、V元素は引張強度を向上させることができる。且つ、マルテンサイトラスの内部にV元素の細かい炭窒化物を生成することで、クリープ破断強度を向上させる。一定の量のV元素を添加し、結晶粒を微細化し、靭性を向上させることができる。しかし、添加量が多すぎる場合、靭性を低下させ、炭素が過剰に固定されることによってM23C6炭化物の析出量が減少することを引き起こす。そのため、その含有量は0.15~0.25%である。期待値は0.18~0.25%であるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the V element can improve the tensile strength. In addition, by forming fine carbonitrides of the V element inside the martensite lath, the creep rupture strength is improved. A certain amount of V element can be added to refine grains and improve toughness. However, if the addition amount is too large, the toughness is lowered, and carbon is excessively fixed, which causes a decrease in the precipitation amount of M23C6 carbide. Therefore, its content is 0.15 to 0.25%. The expected value should be 0.18-0.25%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、Nb元素はV元素と同様に、引張強度とクリープ破断強度を向上させることができる。Nb元素とC元素は微細なNbCを生成し、結晶粒を微細化し、靭性を向上させることができる。且つ、Nb元素とV元素で形成したMX炭窒化物は、高温強度を向上させる役割を有し、その最も低い含有量は0.03%であるべきである。しかし、その含有量は0.08%以上になる時、V元素と同様に、炭素が過剰に固定されることによってM23C6炭化物の析出量を減少させ、高温強度が低下することを引き起こす。そのため、0.03~0.08%に限定される必要がある。期待値は0.04~0.07%であるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the Nb element can improve the tensile strength and creep rupture strength in the same manner as the V element. Nb element and C element can generate fine NbC, refine crystal grains, and improve toughness. In addition, MX carbonitrides formed by Nb element and V element play a role in improving high-temperature strength, and the lowest content should be 0.03%. However, when the content is 0.08% or more, similar to the V element, carbon is excessively fixed, thereby reducing the amount of precipitation of M23C6 carbides and lowering the high-temperature strength. Therefore, it should be limited to 0.03 to 0.08%. The expected value should be 0.04-0.07%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、N元素とV元素はVN窒化物が析出することができ、固溶状態でMo元素とW元素と組み合わせ、高温強度を向上させ、含有量は低くとも0.005%であるべきである。しかし、0.015%以上を添加する場合、塑性を損なう。且つ元素と共存する時、共晶Fe2BとBNが生成しやすく、鋼のクリープ特性と靭性を損なう。そのため、N元素の含有量は0.006~0.015%に限定される。更に、N元素の最適な含有量は0.007~0.014%に限定されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the N element and the V element can precipitate VN nitrides, and are combined with the Mo element and the W element in a solid solution state to improve the high temperature strength and contain The amount should be at least 0.005%. However, when adding more than 0.015%, the plasticity is impaired. In addition, when it coexists with elements, eutectic Fe2B and BN are likely to form, impairing the creep properties and toughness of the steel. Therefore, the N element content is limited to 0.006 to 0.015%. Furthermore, the optimal content of N element should be limited to 0.007-0.014%.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼において、B元素は結晶境界の強化効果を有し、M23C6炭化物の粗大化を抑制する役割を有し、高温強度を向上させる。しかし、0.015%以上である場合、鍛造性能と溶接性能に対して有益ではない。そのため、B元素の含有量は0.009~0.015%に限定される。更に、B元素の最適な含有量は0.010~0.015%に限定されるべきである。B元素とN元素が結合されてBNを生成することを防止するために、B元素とN元素の質量の比を0.65~2.40:1に制御するべきであり、更に好ましくは、0.75~2.10:1に制御されるべきである。 In the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the B element has the effect of strengthening the crystal boundaries, plays a role in suppressing the coarsening of M23C6 carbides, and improves the high-temperature strength. However, above 0.015%, it is not beneficial for forging and welding performance. Therefore, the content of element B is limited to 0.009 to 0.015%. Furthermore, the optimal content of the B element should be limited to 0.010-0.015%. In order to prevent the B and N elements from combining to form BN, the mass ratio of the B and N elements should be controlled to 0.65-2.40:1, more preferably It should be controlled between 0.75 and 2.10:1.

上記不可避な不純物は鉄鋼の製錬過程に避けられずに汚染された介在物元素である。これらの元素の含有量は可能な限り低くするべきである。製鋼原料を厳格にスクリーニングする場合、コストが上昇することを引き起こす。そのため、Pの含有量を0.020%以下、、Sの含有量を0.010%以下、、Cuの含有量を0.15%以下に抑制するべきである。同時、他の介在物元素はAl、Ti、Zr、Sn、As、Sbなどがあり、本耐熱鋼の力学的性能に対する悪影響を有し、可能な限りその含有量を低減させるべきである。 The unavoidable impurities mentioned above are inclusion elements unavoidably contaminated during the steel smelting process. The content of these elements should be as low as possible. Strict screening of raw materials for steelmaking causes the cost to rise. Therefore, the P content should be suppressed to 0.020% or less, the S content to 0.010% or less, and the Cu content to 0.15% or less. At the same time, other inclusion elements, such as Al, Ti, Zr, Sn, As, Sb, etc., have adverse effects on the mechanical performance of the heat-resistant steel, and their content should be reduced as much as possible.

本発明の第2の態様は、鋼管の製造方法を提供し、前記耐熱鋼を元素調合比率に応じて原料を取って混合した後に製錬を行い、まず連続鋳造、ダイカスト鋳造、熱間圧延又は熱間鍛造のうちのいずれか1種類によって素管に製造され、その後、素管を、熱間圧延、熱間引き抜き、熱膨張、冷間延伸、冷間圧延又は鍛造中ぐりのうちのいずれか1種類を用いて鋼管に製造し、更に鋼管に対する焼ならし又は焼入れを行った後に焼き戻しを行い、製品を得る。 A second aspect of the present invention provides a method for manufacturing a steel pipe, in which raw materials are taken from the heat-resistant steel according to the blending ratio of elements, mixed, and then smelted. Manufactured into a blank tube by any one of hot forging and then subjecting the tube to any one of hot rolling, hot drawing, thermal expansion, cold drawing, cold rolling or forging boring. A steel pipe is manufactured using the type, and the steel pipe is tempered after being normalized or quenched to obtain a product.

好ましくは、前記焼ならし又は焼入れの温度は1070~1160℃である。 Preferably, the normalizing or quenching temperature is 1070-1160°C.

好ましくは、前記焼き戻しは少なくとも1回を含み、前記焼き戻しの温度は740~790℃である。 Preferably, said tempering comprises at least one time and said tempering temperature is between 740 and 790°C.

上記連続鋳造、ダイカスト鋳造、熱間圧延、熱間鍛造、熱間引き抜き、熱膨張、冷間延伸、冷間圧延又は鍛造中ぐりはいずれも鉄鋼製造分野において周知の技術工程である。 The above continuous casting, die casting, hot rolling, hot forging, hot drawing, thermal expansion, cold drawing, cold rolling or forging boring are all well-known technical processes in the steel manufacturing field.

上記鋼管の技術工程は国家標準GB5310の規定を満たす。 The technical process of the above steel pipe meets the requirements of national standard GB5310.

本発明の第3の態様は、鋳造品の製造方法を提供し、前記耐熱鋼を元素調合比率に応じて原料を取って混合した後に製錬、注型を行った後に鋳造品を得て、更に鋳造品に対する焼ならし又は焼入れを行った後に焼き戻しを行い、製品を得る。 A third aspect of the present invention provides a method for producing a casting, in which raw materials are taken from the heat-resistant steel according to the blending ratio of elements, mixed, smelted, and cast to obtain a casting, Further, the cast product is tempered after normalizing or quenching to obtain a product.

好ましくは、前記焼ならし又は焼入れの温度は1070~1160℃である。 Preferably, the normalizing or quenching temperature is 1070-1160°C.

好ましくは、前記焼き戻しは少なくとも1回を含み、前記焼き戻しの温度は730~780℃である。 Preferably, said tempering comprises at least one time and said tempering temperature is 730-780°C.

上記注型は鉄鋼製造分野において周知の技術工程である。 The casting is a well-known technical process in the field of steel manufacturing.

本発明の第4の態様は、上記耐熱鋼、又は鋼管の圧力容器における用途を提供する。 A fourth aspect of the present invention provides the use of the above heat-resistant steel or steel pipe in a pressure vessel.

好ましくは、前記圧力容器はボイラー配管である。 Preferably, said pressure vessel is a boiler line.

本発明の第5の態様は、上記耐熱鋼、又は鋳造品の動力機械における用途を提供する。 A fifth aspect of the present invention provides use of the above heat resistant steel or casting in a power machine.

好ましくは、前記動力機械は蒸気タービンである。 Preferably, said power machine is a steam turbine.

上記鋼管及び/又は鋳造品の製造方法において、前記製錬は合金製錬及び精錬工程を含む。上記製錬における合金製錬、精錬工程はいずれも鉄鋼製造分野において周知の技術工程である。 In the steel pipe and/or casting manufacturing method, the smelting includes alloy smelting and refining steps. Both the alloy smelting and refining steps in the smelting and refining are well-known technical steps in the steel manufacturing field.

前記のように、本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼、好ましい元素成分及びその製造ステップにより、性能に優れた鋼管及び鋳造品を製造することができる。それは従来のボイラー配管材料T/P92に比べて、Co元素を添加し、BとNの割合を調整し、Cr、Mo、B元素の含有量を向上させ、Nb、NとNi元素の含有量を低減させ、Si、W元素の含有量をより厳格に制限し、不純物元素Cu、Sn、As、Sbに対しても制限し、従来の鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBに比べて、W元素を添加し、BとNの割合を調整し、CoとB元素の含有量を向上させ、Mn、Mo、NとNi元素の含有量を低減させ、不純物元素Ti、Zr、Cu、Sn、As、Sbに対しても制限する。 As described above, the heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention, the preferred elemental compositions, and the manufacturing steps thereof can produce steel pipes and castings with excellent performance. Compared with the conventional boiler piping material T/P92, it adds Co element, adjusts the ratio of B and N, improves the content of Cr, Mo and B elements, and increases the content of Nb, N and Ni elements. , the content of Si and W elements is more strictly limited, the impurity elements Cu, Sn, As, and Sb are also limited, and the W element is added compared to the conventional casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB, Adjust the ratio of B and N, improve the content of Co and B elements, reduce the content of Mn, Mo, N and Ni elements, and reduce the impurity elements Ti, Zr, Cu, Sn, As, Sb limit even

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼は、高温クリープ破断強度と抗酸化性を向上させることによって、使用温度を向上させ、よって、発電装置の熱効率を向上させ、石炭消費と二酸化炭素の排出を低減させる。当該新型耐熱鋼は鋼管材料として使用される時に材質グレードはTB4(小口径管)/PB4(大口径管)と略称し、鋳造品材料に用いられる時に材質グレードはCB4と略称する。 The heat resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention improves the working temperature by improving the high temperature creep rupture strength and oxidation resistance, thus improving the thermal efficiency of the power plant, reducing coal consumption and reducing carbon dioxide emissions. reduce emissions of The material grade of the new heat-resistant steel is abbreviated as TB4 (small diameter pipe)/PB4 (large diameter pipe) when it is used as a steel pipe material, and is abbreviated as CB4 when it is used as a casting material.

本発明により提供される鋼管及び鋳造品用耐熱鋼は、圧力容器と動力機械、特にボイラー配管と蒸気タービン鋳造品を製造するために用いられてよく、製造により取得されたボイラー配管と蒸気タービン鋳造品は650℃及び650℃以下、おける高温環境において良好な高温クリープ破断強度と抗酸化性を有し、動作温度が650℃及び650℃以下であるボイラーと蒸気タービンに対する使用における要求を満たすことができる。 The heat-resistant steel for steel pipes and castings provided by the present invention may be used to manufacture pressure vessels and power machinery, particularly boiler piping and steam turbine castings, and the boiler piping and steam turbine castings obtained by manufacturing. The product has good high temperature creep rupture strength and oxidation resistance in high temperature environments at 650°C and below 650°C, and can meet the requirements for use in boilers and steam turbines whose operating temperature is 650°C and below 650°C. can.

以下、具体的な実施例に合わせて本発明を詳細に説明し、理解すべきことは、これらの実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定するためのものではないことである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to specific examples, and it should be understood that these examples are only for the purpose of illustrating the present invention and limit the protection scope of the present invention. It is not for

以下、特定の実施例により本発明の実施形態を説明し、当業者は、本明細書に開示された内容により本発明の別の利点と効果を容易に理解することができる。本発明は、更に、また異なる実施形態により実施又は応用されてもよく、本明細書における各詳細は異なる観点に基づいて応用されてもよく、本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な修正又は変化を行うことができる。 Embodiments of the present invention will now be described through specific examples, and those skilled in the art can easily understand other advantages and effects of the present invention from the content disclosed herein. The present invention may also be practiced or applied in accordance with different embodiments, each detail herein may be applied according to different viewpoints, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention. Or changes can be made.

実施例1
調合比率に応じて各元素成分を取り、表1に示すように、各成分は以下の質量パーセントの元素で構成される。
Example 1
Each element component is taken according to the blending ratio, and as shown in Table 1, each component is composed of the following mass percent elements.

C:0.10wt%、Si:0.30wt%、Mn:0.50wt%、P:0.008wt%、S:0.003wt%、Cr:9.30wt%、Co:3.00wt%、W:1.80wt%、Mo:0.65wt%、V:0.23wt%、Nb:0.05wt%、N:0.012wt%、B:0.012wt%、Ni:0.05wt%、Al:0.01wt%、Ti:0.003wt%、Zr:0.001wt%、Cu:0.05wt%、Sn:0.001wt%、As:0.001wt%、Sb:0.001wt%、残部はFeである C: 0.10 wt%, Si: 0.30 wt%, Mn: 0.50 wt%, P: 0.008 wt%, S: 0.003 wt%, Cr: 9.30 wt% , Co: 3.00 wt%, W : 1.80 wt%, Mo: 0.65 wt%, V: 0.23 wt%, Nb: 0.05 wt%, N: 0.012 wt%, B: 0.012 wt%, Ni: 0.05 wt%, Al: 0.01 wt%, Ti: 0.003 wt%, Zr: 0.001 wt%, Cu: 0.05 wt%, Sn: 0.001 wt%, As: 0.001 wt%, Sb: 0.001 wt%, the balance being F is e .

こで、Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づき、Cr当量はは7.62%である。B元素とN元素の質量の比は1:1である。 Here , based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, the Cr equivalent is 7.62%. The mass ratio of the B element to the N element is 1:1.

上記各元素調合比率に応じて原料を取って混合した後、製錬を行い、すなわち、合金製錬、精錬を順に行い、更に素管にダイカスト鋳造し、素管に対する熱間引き抜きを行った後に鋼管を得て、更に鋼管に対する焼ならしを行った後に焼き戻しを行い、鋼管サンプル1#を得る。ここで、焼ならしの温度は1100℃であり、焼き戻しは1回を含み、焼き戻しの温度は780℃である。鋼管サンプル1#はボイラー配管である。 After taking and mixing the raw materials according to the blending ratio of each element, smelting is performed, that is, alloy smelting and refining are performed in order, die casting is performed to the mother pipe, and hot drawing is performed on the mother pipe. A steel pipe is obtained, and after the steel pipe is normalized, it is tempered to obtain a steel pipe sample 1#. Here, the normalizing temperature is 1100°C, the tempering is included once, and the tempering temperature is 780°C. Steel pipe sample 1# is boiler piping.

実施例2
調合比率に応じて各元素成分を取り、表1に示すように、各成分は以下の質量パーセントの元素で構成される。
Example 2
Each element component is taken according to the blending ratio, and as shown in Table 1, each component is composed of the following mass percent elements.

C:0.12wt%、Si:0.25wt%、Mn:0.45wt%、P:0.012wt%、S:0.005wt%、Cr:9.60wt%、Co:3.20wt%、W:1.75wt%、Mo:0.70wt%、V:0.20wt%、Nb:0.07wt%、N:0.009wt%、B:0.013wt%、Ni:0.10wt%、Al:0.01wt%、Ti:0.005wt%、Zr:0.001wt%、Cu:0.06wt%、Sn:0.001wt%、As:0.002wt%、Sb:0.0015wt%、残部はFe(鉄)である C: 0.12 wt%, Si: 0.25 wt%, Mn: 0.45 wt%, P: 0.012 wt%, S: 0.005 wt%, Cr: 9.60 wt%, Co: 3.20 wt%, W : 1.75 wt%, Mo: 0.70 wt%, V: 0.20 wt%, Nb: 0.07 wt%, N: 0.009 wt%, B: 0.013 wt%, Ni: 0.10 wt%, Al: 0.01 wt%, Ti: 0.005 wt%, Zr: 0.001 wt%, Cu: 0.06 wt%, Sn: 0.001 wt%, As: 0.002 wt%, Sb: 0.0015 wt%, the balance being Fe (iron ) .

こで、Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づき、Cr当量はは6.7%である。B元素とN元素の質量の比は1.4:1である。上記各元素調合比率に応じて原料を取って混合した後、製錬を行い、すなわち、合金製錬、精錬を順に行い、更に鋳造品に注型し、鋳造品に対する焼ならしを行った後に焼き戻しを行い、鋳造品サンプル1*を得る。ここで、焼ならしの温度は1140℃であり、焼き戻しは2回を含み、焼き戻しの温度は755℃である。鋳造品サンプル1*は蒸気タービンの弁ハウジングの鋳造品である。 Here , based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, the Cr equivalent is 6.7%. The mass ratio of the B element to the N element is 1.4:1. After taking and mixing the raw materials according to the blending ratio of each element, smelting is performed, that is, alloy smelting and refining are performed in order, and the material is cast into a casting, and after the casting is normalized. It is tempered to obtain Casting Sample 1*. Here, the normalizing temperature is 1140°C, the tempering includes 2 times, and the tempering temperature is 755°C. Casting sample 1* is a steam turbine valve housing casting.

比較例1
従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBを選択し、従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBは本発明の耐熱鋼に含まれる元素構成は表に示すとおりである。
Comparative example 1
The conventional steel pipe material T92/P92 and the casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB were selected.

テスト例1
標準ASTM A213/A335とJB/T 11018に基づき、従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの力学的性能指標をリストし、具体的なデータは表に示すとおりである。表においてRp0.2は降伏強度であり、Rmは引張強度であり、Aは延伸率であり、Zは断面収縮率であり、KV2は衝撃吸収エネルギーである。同時、実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*に対して、国家標準GB/T228.1に応じて室温で引張試験を行い、国家標準GB/T229に応じて室温で衝撃試験を行い、試験の結果は表に示すとおりである。
Test example 1
According to standard ASTM A213/A335 and JB/T 11018, the mechanical performance index of conventional steel pipe material T92/P92 and casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB are listed, and the specific data are shown in Table 3 . In Table 3 , Rp0.2 is yield strength, Rm is tensile strength, A is elongation, Z is cross-sectional shrinkage, and KV2 is impact absorption energy. At the same time, the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and the casting sample 1* obtained in Example 2 were subjected to a tensile test at room temperature according to the national standard GB/T228.1. /T229, the impact test was performed at room temperature and the results of the test are shown in Table 3 .

に示すように、従来の鋼管材料T92/P92と実施例1で取得された鋼管サンプル1#を比較することにより、鋼管サンプル1#で取得された室温力学的性能はT92/P92の指標要求を満たす。 As shown in Table 3 , by comparing the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 with the conventional steel pipe material T92/P92, the room temperature mechanical performance obtained for the steel pipe sample 1# is an index of T92/P92. meet the demands.

に示すように、従来の鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBと実施例2で取得された鋳造品サンプル1*を比較することにより、鋳造品サンプル1*で取得された室温力学的性能はZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの指標要求を満たす。 As shown in Table 3 , by comparing the conventional casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB with the casting sample 1* obtained in Example 2, the room temperature mechanical performance obtained with the casting sample 1* is higher than the index requirement of ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB. meet.

テスト例2
実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*に対して、国家標準GB/T 2039標準に応じてクリープ破断強度試験を行い、その後、国家標準GB/T 2039に規定される外挿法に応じて650℃/10万時間という条件下でクリープ破断強度限界Ru100000h/650℃を導出し、それぞれT92/P92及びZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの650℃/10万時間という条件下におけるクリープ破断強度と比較し、結果は表4に示すとおりである。
Test example 2
The steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and the casting sample 1* obtained in Example 2 were subjected to a creep rupture strength test according to the national standard GB/T 2039 standard, and then the national standard GB The creep rupture strength limit Ru 100,000h/650°C was derived under the condition of 650°C /100,000 hours according to the extrapolation method specified in /T 2039, and 650°C/100,000 hours for T92/P92 and ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB, respectively. The results are shown in Table 4 in comparison with the creep rupture strength under the conditions.

から分かるように、実施例1で取得された鋼管サンプル1#のクリープ破断強度外挿値は、従来の鋼管材料T92/P92に比べて50%以上向上し、強化効果が顕著であり、650℃下でのボイラー配管の使用における要求を満たすことができる。 As can be seen from Table 3 , the extrapolated value of the creep rupture strength of the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 is improved by 50% or more compared to the conventional steel pipe material T92/P92, and the strengthening effect is remarkable. It can meet the requirements in the use of boiler piping under 650°C.

から分かるように、実施例2で取得された鋳造品サンプル1*のクリープ破断強度外挿値は、従来の鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBに比べて40%以上向上し、強化効果が顕著であり、650℃下の蒸気タービン鋳造品の使用における要求を満たすことができる。 As can be seen from Table 3 , the creep rupture strength extrapolated value of the casting sample 1* obtained in Example 2 was improved by 40% or more compared to the conventional casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB, and the strengthening effect was remarkable. It can meet the requirements in the use of steam turbine castings under 650°C.

テスト例3
実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*、及び従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBに対して、620℃と650℃下の酸化増量試験をそれぞれ行う。試料を620℃/650℃と27MPa流動の水蒸気環境に載置し、時間は長くとも2000hとなり、この時間帯内において各試料の増量の変化をテストし、酸化増量が小さくなるほど材料の耐酸化性が良くなることを説明する。
Test example 3
Oxidation under 620° C. and 650° C. for steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and casting sample 1* obtained in Example 2, and conventional steel pipe material T92/P92 and casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB Each increase test is performed. The sample is placed in a steam environment of 620°C/650°C and 27MPa flow, the time is 2000 hours at the longest, and the change in weight gain of each sample is tested within this time period. explain that the

試験結果によれば、同じ温度下で、鋼管サンプル1#の耐酸化性はT92/P92により顕著に好ましく、鋳造品サンプル1*の耐酸化性はZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBにより顕著に好ましくなる。 According to the test results, under the same temperature, the oxidation resistance of steel pipe sample 1# is significantly better than T92/P92, and the oxidation resistance of casting sample 1* is significantly better than ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB.

異なる温度で、例えば、650℃下、鋼管サンプル1#の酸化増量はT92/P92620℃下における酸化増量に類似し、鋳造品サンプル1*の酸化増量はZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB620℃下における酸化増量に類似する。本発明の耐熱鋼で製造した鋼管及び鋳造品を示し、表面防護コーティング層により耐酸化を行わないという前提で、基本的には650℃動作条件下で長期間に使用されるニーズを満たすことができる。 At different temperatures, for example, under 650°C, the oxidation weight gain of steel pipe sample 1# is similar to that of T92/P926620°C, and that of casting sample 1* is similar to that of ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB620°C. The steel pipes and castings produced from the heat-resistant steel of the present invention basically meet the needs of long-term use under 650° C. operating conditions on the premise that the surface protective coating layer does not provide oxidation resistance. can.

そのため、本発明は、従来技術における様々な欠点を効果的に解決して高い産業利用価値を備える。 Therefore, the present invention effectively solves various drawbacks in the prior art and has high industrial application value.

上記実施例は、本発明の原理及びその効果を例示的に説明するものに過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者は、いずれも本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、上記実施例に対する修正又は変化を行うことができる。そのため、当業者は、本発明により開示される趣旨と技術的思想を逸脱することなく、なされた一切の等価な修正又は変化は、依然として本発明の請求の範囲に含まれるべきである。 The above embodiments are merely illustrative of the principles and effects of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. Those skilled in the art can make modifications or changes to the above-described embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, any equivalent modifications or changes made by those skilled in the art without departing from the spirit and technical ideas disclosed by the present invention should still be included in the scope of the claims of the present invention.

テスト例1
標準ASTM A213/A335とJB/T 14047に基づき、従来の鋼管材料T92/P92及び鋳造品材料ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNBの力学的性能指標をリストし、具体的なデータは表3に示すとおりである。表3においてRp0.2は降伏強度であり、Rmは引張強度であり、Aは延伸率であり、Zは断面収縮率であり、KV2は衝撃吸収エネルギーである。同時、実施例1で取得された鋼管サンプル1#と実施例2で取得された鋳造品サンプル1*に対して、国家標準GB/T228.1に応じて室温で引張試験を行い、国家標準GB/T229に応じて室温で衝撃試験を行い、試験の結果は表3に示すとおりである。
Test example 1
According to standard ASTM A213/A335 and JB/T 14047 , the mechanical performance index of conventional steel pipe material T92/P92 and casting material ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB are listed, and the specific data are shown in Table 3. In Table 3, Rp0.2 is yield strength, Rm is tensile strength, A is elongation, Z is cross-sectional shrinkage, and KV2 is impact absorption energy. At the same time, the steel pipe sample 1# obtained in Example 1 and the casting sample 1* obtained in Example 2 were subjected to a tensile test at room temperature according to the national standard GB/T228.1. /T229, the impact test was performed at room temperature and the results of the test are shown in Table 3.

Claims (12)

耐熱鋼であって、以下の質量パーセントの元素で構成され、
C:0.08~0.14wt%、Si:0.20~0.40wt%、Mn:0.30~0.60wt%、Cr:9.00~10.00wt%、Co:2.80~3.30wt%、W:1.65~1.90wt%、Mo:0.55~0.80wt%、V:0.15~0.25wt%、Nb:0.03~0.08wt%、N:0.006~0.015wt%、B:0.009~0.015wt%、Ni:≦0.20wt%、残部はFeと不可避な不純物である、ことを特徴とする耐熱鋼。
A heat-resistant steel composed of the following mass percent elements:
C: 0.08-0.14 wt%, Si: 0.20-0.40 wt%, Mn: 0.30-0.60 wt%, Cr: 9.00-10.00 wt%, Co: 2.80- 3.30 wt%, W: 1.65-1.90 wt%, Mo: 0.55-0.80 wt%, V: 0.15-0.25 wt%, Nb: 0.03-0.08 wt%, N : 0.006-0.015 wt%, B: 0.009-0.015 wt%, Ni: ≤ 0.20 wt%, and the balance being Fe and inevitable impurities.
前記不純物はP、S、Al、Ti、Zr、Cu、Sn、As、Sbのうちの一種又は複数種の元素から選択され、前記不純物において、元素の質量パーセント含有量は、P:≦0.020wt%、S:≦0.010wt%、Al:≦0.02wt%、Ti:≦0.02wt%、Zr:≦0.02wt%、Cu:≦0.15wt%、Sn:≦0.02wt%、As:≦0.02wt%、Sb:≦0.005wt%、の要求を満たす、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱鋼。 The impurities are selected from one or more elements of P, S, Al, Ti, Zr, Cu, Sn, As, and Sb, and the mass percentage content of the elements in the impurities is P: ≤0. 020 wt%, S: ≤0.010 wt%, Al: ≤0.02 wt%, Ti: ≤0.02 wt%, Zr: ≤0.02 wt%, Cu: ≤0.15 wt%, Sn: ≤0.02 wt% , As: ≤0.02 wt%, Sb: ≤0.005 wt%. 前記耐熱鋼において、Cr当量はCr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づいて≦8.5%であるべきであり、前記B元素とN元素の質量の比は0.65~2.40:1である、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱鋼。 In said heat-resistant steel, the Cr equivalent should be ≦8.5% based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, and the mass ratio of said B element and N element should be 0.65- 2. The heat resistant steel of claim 1, characterized in that it is 40:1. 前記耐熱鋼は以下の質量パーセントの元素で構成され、
C:0.08~0.13wt%、Si:0.20~0.30wt%、Mn:0.40~0.50wt%、Cr:9.00~9.60wt%、Co:2.90~3.20wt%、W:1.70~1.85wt%、Mo:0.60~0.75wt%、V:0.18~0.25wt%、Nb:0.04~0.07wt%、N:0.007~0.014wt%、B:0.010~0.015wt%、Ni:≦0.10wt%、残部はFeと不可避な不純物である、ことを特徴とする請求項1に記載の耐熱鋼。
The heat-resistant steel is composed of the following mass percent elements,
C: 0.08-0.13 wt%, Si: 0.20-0.30 wt%, Mn: 0.40-0.50 wt%, Cr: 9.00-9.60 wt%, Co: 2.90- 3.20 wt%, W: 1.70 to 1.85 wt%, Mo: 0.60 to 0.75 wt%, V: 0.18 to 0.25 wt%, Nb: 0.04 to 0.07 wt%, N : 0.007 to 0.014 wt%, B: 0.010 to 0.015 wt%, Ni: ≤ 0.10 wt%, and the balance being Fe and inevitable impurities. heat resistant steel.
前記不純物において、元素の質量パーセント含有量は、P:≦0.020wt%、S:≦0.005wt%、Al:≦0.01wt%、Ti:≦0.01wt%、Zr:≦0.01wt%、Cu:≦0.10wt%、Sn:≦0.01wt%、As:≦0.01wt%、Sb:≦0.003wt%、の要求を満たす、ことを特徴とする請求項4に記載の耐熱鋼。 In the impurities, the mass percentage content of the elements is P: ≤0.020 wt%, S: ≤0.005 wt%, Al: ≤0.01 wt%, Ti: ≤0.01 wt%, Zr: ≤0.01 wt% %, Cu: ≤0.10 wt%, Sn: ≤0.01 wt%, As: ≤0.01 wt%, Sb: ≤0.003 wt%. heat resistant steel. 前記耐熱鋼において、Cr当量はCr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30Nに基づいて≦8.0%であるべきであり、前記B元素とN元素の質量の比は0.75~2.10:1である、ことを特徴とする請求項4に記載の耐熱鋼。 In said heat-resistant steel, the Cr equivalent should be ≦8.0% based on Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb-40C-2Mn-4Ni-2Co-30N, and the mass ratio of said B element and N element should be 0.75- 2. Heat resistant steel according to claim 4, characterized in that it is 10:1. 鋼管の製造方法であって、請求項1~6のいずれか一項に記載の耐熱鋼を元素調合比率に応じて原料を取って混合した後に製錬を行い、まず連続鋳造、ダイカスト鋳造、熱間圧延又は熱間鍛造のうちのいずれか1種類によって素管に製造され、その後、素管を、熱間圧延、熱間引き抜き、熱膨張、冷間延伸、冷間圧延又は鍛造中ぐりのうちのいずれか1種類を用いて鋼管に製造し、更に鋼管に対する焼ならし又は焼入れを行った後に焼き戻しを行い、製品を得る、ことを特徴とする鋼管の製造方法。 A method for manufacturing a steel pipe, wherein the heat-resistant steel according to any one of claims 1 to 6 is mixed with raw materials according to the blending ratio of elements, and then smelted. Manufactured into a tube by any one of hot rolling or hot forging, after which the tube is subjected to hot rolling, hot drawing, thermal expansion, cold drawing, cold rolling or forging boring. A method of manufacturing a steel pipe, comprising the steps of manufacturing a steel pipe using any one of them, and then tempering the steel pipe after normalizing or quenching the steel pipe to obtain a product. 前記焼ならし又は焼入れの温度は1070~1160℃であり、前記焼き戻しは少なくとも1回を含み、前記焼き戻しの温度は740~790℃である、ことを特徴とする請求項7に記載の鋼管の製造方法。 8. The method according to claim 7, wherein the normalizing or quenching temperature is 1070-1160°C, the tempering includes at least one tempering, and the tempering temperature is 740-790°C. A method of manufacturing steel pipes. 鋳造品の製造方法であって、請求項1~6のいずれか一項に記載の耐熱鋼を元素調合比率に応じて原料を取って混合した後に製錬、注型を行った後に鋳造品を得て、更に鋳造品に対する焼ならし又は焼入れを行った後に焼き戻しを行い、製品を得る、ことを特徴とする鋳造品の製造方法。 A method for producing a cast product, wherein the heat-resistant steel according to any one of claims 1 to 6 is mixed with raw materials according to the element mixing ratio, smelted and cast, and then the cast product is produced. A method for producing a cast product, characterized in that the cast product is obtained by normalizing or quenching the cast product, and then tempering the cast product. 前記焼ならし又は焼入れの温度は1070~1160℃であり、前記焼き戻しは少なくとも1回を含み、前記焼き戻しの温度は730~780℃である、ことを特徴とする請求項9に記載の鋳造品の製造方法。 10. The method according to claim 9, wherein the normalizing or quenching temperature is 1070-1160°C, the tempering includes at least one tempering, and the tempering temperature is 730-780°C. Method of manufacturing castings. 請求項1~6のいずれか一項に記載の耐熱鋼、又は請求項7~8のいずれか一項に記載の鋼管の圧力容器における用途。 Use of the heat-resistant steel according to any one of claims 1 to 6 or the steel pipe according to any one of claims 7 to 8 in a pressure vessel. 請求項1~6のいずれか一項に記載の耐熱鋼、又は請求項9~10のいずれか一項に記載の鋳造品の動力機械における用途。 Use of the heat resistant steel according to any one of claims 1 to 6 or the casting according to any one of claims 9 to 10 in power machinery.
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