JP2923130B2 - 高耐食耐摩耗鋳鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は高耐食耐摩耗鋳鋼に関
し、特に都市ごみ，産業廃棄物，石炭等各種の固体燃料
燃焼装置に使用される火格子用材料、ノズル，バーナ等
耐熱・耐腐食・耐摩耗を要求される各種高温部部品用材
料に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体燃料燃焼装置の火格子用材料
として比較的温度の低いものに対しては、一般鋳鉄，高
Ｓｉ鋳鉄，高Ａｌ鋳鉄等の鋳鉄系材料が使用されてい
る。また、比較的温度が高く、耐熱性，耐食性，耐摩耗
性を要求されるものでは、高Ｃｒ，高Ｃｒ・Ｎｉ，ステ
ンレス鋼あるいは耐熱鋼鋳鋼品が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来品
には、近年下記の点で不具合が生じてきている。

【０００４】(1) ごみ焼却炉など固体燃料燃焼装置で
は、燃料のカロリーが増加してきており、火格子に対す
る熱負荷が高まり、その耐久寿命が減少してきている。
また、産業廃棄物についても、高カロリーのものが増加
してきている。

【０００５】(2) 上記高温化とともにＣｌ，Ｓなどの腐
食性物質を多量に含む燃料も増えてきており、高温化と
相まって腐食，磨耗等の損傷を生じやすくなってきてい
る。 (3) 廃棄物量の増加に伴ない、これら燃焼装置の運転負
荷，運転時間が増加するなど使用条件が厳しくなってき
ている。

【０００６】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、以上のような火格子への負荷増加にともなう
火格子耐久性を向上しうる高耐食耐摩耗鋳鋼を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、炭
素；０．８〜２．０wt％、Ｃｒ；１５〜３０wt％、Ａ
ｌ；１．５〜５．０wt％、Ｓｉ；１．０wt％より大きく
４．０wt％以下、希土類金属；０．０１〜０．５wt％、
残部が実質的にＦｅであることを特徴とする高耐食耐摩
耗鋳鋼である。本願第２の発明は、炭素；０．８〜２．
０wt％、Ｃｒ；１５〜３０wt％、Ａｌ；１．５〜５．０
wt％、Ｓｉ；１．０wt％より大きく４．０wt％以下、Ｎ
ｉ；０．５〜６．０wt％、希土類金属；０．０１〜０．
５wt％、残部が実質的にＦｅであることを特徴とする高
耐食耐摩耗鋳鋼である。この発明において、各元素の配
合割合を上記のように設定した理由は以下に述べる通り
である。 (1) 炭素：０．８〜２．０wt％ 高温における耐摩耗性を付与するため、炭素量を上記の
ように高めにすることにより金属組織中にクロム炭化物
を主体にした１次炭化物を晶出させた。 (2) Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，希土類元素：

【０００８】これらは耐食性に有効であるため、適量添
加した。この中で、Ｃｒについては炭化物形成元素とし
ても有効であり、さらにクロム酸化物皮膜の形成により
耐高温腐食性に寄与する。また、同様にＡｌ，Ｓｉはそ
れぞれＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂皮膜の形成により耐食性向
上に大きく寄与し、さらに微量の希土類元素の添加によ
り強固な防食皮膜が形成される。これらＣｒ，Ａｌ，Ｓ
ｉの添加は上記利点を有するが、一方添加量が大きい場
合、金属マトリックスの脆化，経年劣化等を生じ、製作
上あるいは使用上割れ発生などの不具合を発生させるた
め、添加量の上限を上記のように規制した。

【０００９】一方、希土類元素としては、Ｌａ，Ｃｅ，
Ｙあるいは混合物のミッシュメタルなどが知られてお
り、これら元素の微量添加により耐食性が向上する。こ
れらについても、多量の添加は材質の脆化を引き起こす
とともにコスト上昇にもつながるため、上限値を設定し
ている。 (3) Ｎｉ：０．５〜６．０wt％

【００１０】Ｎｉについては、上記耐食性有効元素添加
にともなう材質脆化を軽減することを主目的として少量
添加するものである。これにより、鋳造時あるいはその
後の機械加工時などに発生する割れを防止することがで
きる。また、同時に次の様な特徴を付与することができ
る。

【００１１】即ち、Ｃ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ系合金はフェ
ライト系の材料となり、α／γ変態点を有さないが、オ
ーステナイト形成元素のＮｉを少量添加することにより
変態点が９００℃前後に出現する。このような変態点が
存在することにより、いわゆる焼入れ効果が現われるた
め、硬さなどの機械的性質を熱処理により制御すること
ができ、使用条件に応じた材質調整が可能である。

【００１２】一方、高温での材質変化が問題となるよう
な場合には、Ｎｉ量をおよそ１wt％以下とすることによ
り変態点は消えるため、安定した材質で使用することが
できる。この様にＮｉ量を変えることにより、用途に応
じた材質調整を行なうことができる。

【００１３】

【作用】この発明においては、この発明の鋳鋼材により
各種固体燃料燃焼装置の火格子を製作し、使用すること
により、高カロリー燃料による高温燃焼ガス，Ｃｌなど
を含む強腐食性ガス及び強腐食性の溶融燃焼灰が付着す
る条件で優れた耐酸化性，耐高温腐食性を維持すること
ができる。また、優れた耐摩耗性を発揮することから、
過酷条件下で従来のものより安定して長時間使用するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。

【００１５】1.5 Ｃ− 1.5Ｓｉ−18Ｃｒ鋼を基本成分と
してこれにＡｌ，Ｌａ及びＣｒを添加した鋳鋼試料を作
成し、大気中での酸化試験及び引張試験を行なった。そ
の結果、図１に示すように温度条件で多少異なるが、Ｃ
ｒ，Ａｌ，及びＬａを添加した鋼材は０．８％Ａｌのも
のを除き、基本成分のものに比べ耐酸化性が大きく向上
することがわかった。

【００１６】また、図２に示すようにＡｌの添加により
材質が脆くなり、引張強さが少々低下することがわかっ
た。更に、1.5 Ｃ−18Ｃｒ− 3Ａｌ− 1.5Ｓｉ−0.2 Ｌ
ａ鋳鋼材にＮｉを２〜４％添加することにより、シャル
ピー衝撃値が１．４〜１．８倍増加することが図３の試
験結果により明らかである。

【００１７】一方、上記試料を下記「表１」に示す組成
のＣｌ，Ｓを含む焼却灰中に埋め込み、高温で加熱を行
なった結果においても、図４に示す様にＡｌ，Ｓｉ，Ｌ
ａを本発明の特許請求の範囲に示す量含有した鋼材は良
好な耐食性を示すことが明らかである。

【００１８】

【表１】

【００１９】しかるに、この発明の鋳鋼材により各種固
体燃料燃焼装置の火格子を製作し、使用することによ
り、高カロリー燃料による高温燃焼ガス，Ｃｌ，Ｓなど
を含む強腐食性ガス及び強腐食性の溶融燃焼灰が付着す
る条件で優れた耐酸化性，耐高温腐食性を維持すること
ができ、かつ優れた耐摩耗性を発揮することから、上記
過酷条件下で従来のものより安定して長時間使用するこ
とができる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
火格子への負荷増加に伴なう火格子耐久性を向上しえ、
過酷条件下でも従来と比べ安定して長期間使用できる高
耐食耐摩耗鋳鋼を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る高温参加特性に対するＣｒ，Ａ
ｌ，希土類金属添加による効果を示す特性図。

【図２】Ａｌ，希土類金属添加が機械的性質に及ぼす影
響を示す特性図。

【図３】Ｎｉの添加がシャルピー衝撃値に及ぼす影響を
示す特性図。

【図４】焼却灰炉中の高温腐食特性に対するＣｒ，Ａ
ｌ，希土類金属添加による効果を示す特性図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭50−8975（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭36−2155（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素；０．８〜２．０wt％、Ｃｒ；１５
   〜３０wt％、Ａｌ；１．５〜５．０wt％、Ｓｉ；１．０
   wt％より大きく４．０wt％以下、希土類金属；０．０１
   〜０．５wt％、残部が実質的にＦｅであることを特徴と
   する高耐食耐摩耗鋳鋼。
2. 【請求項２】 炭素；０．８〜２．０wt％、Ｃｒ；１５
   〜３０wt％、Ａｌ；１．５〜５．０wt％、Ｓｉ；１．０
   wt％より大きく４．０wt％以下、Ｎｉ；０．５〜６．０
   wt％、希土類金属；０．０１〜０．５wt％、残部が実質
   的にＦｅであることを特徴とする高耐食耐摩耗鋳鋼。
3. 【請求項３】 希土類金属がＬａであることを特徴とす
   る請求項１記載の高耐食耐摩耗鋳鋼。
4. 【請求項４】 希土類金属がＬａであることを特徴とす
   る請求項２記載の高耐食耐摩耗鋳鋼。