JP3411805B2 - 耐食性に優れたフィン及びヒレ用鉄鋼材料 - Google Patents
耐食性に優れたフィン及びヒレ用鉄鋼材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は優れた耐食性及び溶
接性を有するとともに適切な熱膨張率を有し、腐食環境
が厳しいボイラでの使用に適したフィン及びヒレ用鉄鋼
材料に関する。
接性を有するとともに適切な熱膨張率を有し、腐食環境
が厳しいボイラでの使用に適したフィン及びヒレ用鉄鋼
材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】製紙工程で用いられる回収ボイラやゴミ
焼却炉のように火炉の腐食環境が厳しいボイラでは、火
炉蒸発管に高Ｃｒ系材を肉盛した管や外層材に高Ｃｒ系
材を用いた密着二重管が採用される場合がある。図１に
回収ボイラの１例を模式的に示す。図１中の１は火炉、
２は火炉壁、３は過熱器を示す。火炉壁２はＡ部拡大図
に示すように蒸発管４をフィン５で接続した構成となっ
ており、蒸発管４及びフィン５の火炉側は１８Ｃｒ（図
の７）が肉盛りされている。フィン５の部分は管頂部６
に比較して火炉の輻射を受け難いことから、この部分の
温度は管頂部６に比べ５０℃程度低くなっている。ま
た、火炉壁２は図２に示すような密着二重管で構成され
る場合もある。この構成で火炉壁２に空気口部８を設け
る場合には、蒸発管４の一部を曲げて空気ノズル９を接
続する。この際に形成される隙間（開口部）を塞ぐ板材
としてヒレ１０が使用される。
焼却炉のように火炉の腐食環境が厳しいボイラでは、火
炉蒸発管に高Ｃｒ系材を肉盛した管や外層材に高Ｃｒ系
材を用いた密着二重管が採用される場合がある。図１に
回収ボイラの１例を模式的に示す。図１中の１は火炉、
２は火炉壁、３は過熱器を示す。火炉壁２はＡ部拡大図
に示すように蒸発管４をフィン５で接続した構成となっ
ており、蒸発管４及びフィン５の火炉側は１８Ｃｒ（図
の７）が肉盛りされている。フィン５の部分は管頂部６
に比較して火炉の輻射を受け難いことから、この部分の
温度は管頂部６に比べ５０℃程度低くなっている。ま
た、火炉壁２は図２に示すような密着二重管で構成され
る場合もある。この構成で火炉壁２に空気口部８を設け
る場合には、蒸発管４の一部を曲げて空気ノズル９を接
続する。この際に形成される隙間（開口部）を塞ぐ板材
としてヒレ１０が使用される。
【０００３】ここで高Ｃｒ系材を肉盛した管を採用した
場合、管と管との間に配されるフィン材や開口部に用い
られるヒレ材としては、溶接性や熱膨張率の点から、炭
素鋼や低合金鋼が採用され、耐食性の不足は管同様、高
Ｃｒ系材の肉盛により補われている。このため、フィン
及びヒレの加工に際しては肉盛溶接工程が必要となり、
工数の増加、すなわちコスト高となっており、肉盛溶接
工程が不要な、優れた耐食性及び溶接性を有するととも
に適切な熱膨張率を有する材料が望まれている。ここで
オーステナイト系ステンレス鋼は熱膨張率が管材（炭素
鋼）と大きく異なることから使用できず、適切な熱膨張
率を得るためにはフェライト相、マルテンサイト相又は
両者の混相組織を有する鋼に限られる。
場合、管と管との間に配されるフィン材や開口部に用い
られるヒレ材としては、溶接性や熱膨張率の点から、炭
素鋼や低合金鋼が採用され、耐食性の不足は管同様、高
Ｃｒ系材の肉盛により補われている。このため、フィン
及びヒレの加工に際しては肉盛溶接工程が必要となり、
工数の増加、すなわちコスト高となっており、肉盛溶接
工程が不要な、優れた耐食性及び溶接性を有するととも
に適切な熱膨張率を有する材料が望まれている。ここで
オーステナイト系ステンレス鋼は熱膨張率が管材（炭素
鋼）と大きく異なることから使用できず、適切な熱膨張
率を得るためにはフェライト相、マルテンサイト相又は
両者の混相組織を有する鋼に限られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来技術の実状に鑑み、腐食環境が厳しいボイラにおいて
も肉盛り溶接を必要とせず、そのままフィン材やヒレ材
として使用が可能な、優れた耐食性及び溶接性を有する
とともに適切な熱膨張率を有する鉄鋼材料を提供するこ
とを目的とする。
来技術の実状に鑑み、腐食環境が厳しいボイラにおいて
も肉盛り溶接を必要とせず、そのままフィン材やヒレ材
として使用が可能な、優れた耐食性及び溶接性を有する
とともに適切な熱膨張率を有する鉄鋼材料を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
する手段として、次の（１）〜（４）の構成を含むもの
である。 （１）重量％で、Ｃ：０．０７〜０．１４％、Ｓｉ：
０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０３％以
下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１７％、Ｎｂ：
０．６〜１．５％で残部がＦｅと製鋼上不可避な元素か
らなり、フェライト・マルテンサイト二相組織となって
いることを特徴とするフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
する手段として、次の（１）〜（４）の構成を含むもの
である。 （１）重量％で、Ｃ：０．０７〜０．１４％、Ｓｉ：
０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０３％以
下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１７％、Ｎｂ：
０．６〜１．５％で残部がＦｅと製鋼上不可避な元素か
らなり、フェライト・マルテンサイト二相組織となって
いることを特徴とするフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
【０００６】（２）重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２
％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：０．２〜
１．５％、Ｃｒ：１３〜１７％、Ｎｂ：０．６〜１．５
％で残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェラ
イト・マルテンサイト二相組織となっていることを特徴
とするフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：０．２〜
１．５％、Ｃｒ：１３〜１７％、Ｎｂ：０．６〜１．５
％で残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェラ
イト・マルテンサイト二相組織となっていることを特徴
とするフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
【０００７】（３）重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２
％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１
７％、Ｎｂ：０．６〜１．５％、Ｎ：０．０３〜０．０
７％で残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェ
ライト・マルテンサイト二相組織となっていることを特
徴とするフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１
７％、Ｎｂ：０．６〜１．５％、Ｎ：０．０３〜０．０
７％で残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェ
ライト・マルテンサイト二相組織となっていることを特
徴とするフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
【０００８】（４）重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２
％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１
７％、Ｎｂ：０．６〜１％、Ｔａ：０．１〜０．５％で
残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェライト
・マルテンサイト二相組織となっていることを特徴とす
るフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１
７％、Ｎｂ：０．６〜１％、Ｔａ：０．１〜０．５％で
残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェライト
・マルテンサイト二相組織となっていることを特徴とす
るフィン及びヒレ用鉄鋼材料。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のフィン及びヒレ用鉄鋼材
料において、各成分の組成範囲の設定理由は以下のとお
りである。前記（１）の発明の鉄鋼材料において。 Ｃ：鉄鋼材料の基本的な構成元素であり、添加により強
度等を上昇させるが、マルテンサイト相を増加させると
ともに、靱性の低下や溶接性の劣化の原因となるので
０．１４％を上限とする。また、不足するとフェライト
相単相となること及び後述するＮｂとの化合物形成に伴
う結晶粒微細化が不十分となることから、溶接性が損な
われるので、０．０７％を下限する。
料において、各成分の組成範囲の設定理由は以下のとお
りである。前記（１）の発明の鉄鋼材料において。 Ｃ：鉄鋼材料の基本的な構成元素であり、添加により強
度等を上昇させるが、マルテンサイト相を増加させると
ともに、靱性の低下や溶接性の劣化の原因となるので
０．１４％を上限とする。また、不足するとフェライト
相単相となること及び後述するＮｂとの化合物形成に伴
う結晶粒微細化が不十分となることから、溶接性が損な
われるので、０．０７％を下限する。
【００１０】Ｓｉ：一般的な製鋼法では不可欠な元素で
主に脱酸を目的として用いられる。しかし過度の添加は
靱性を低下させ、溶接性を損なうことから、０．８％を
上限とする。 Ｍｎ：一般的な製鋼法では脱硫等を目的として用いられ
る。しかし過度の添加は耐食性を劣化させるので、１．
５％を上限とする。なお、Ｓｉ及びＭｎについては添加
量の下限値は不可避不純物として含まれる量である。
主に脱酸を目的として用いられる。しかし過度の添加は
靱性を低下させ、溶接性を損なうことから、０．８％を
上限とする。 Ｍｎ：一般的な製鋼法では脱硫等を目的として用いられ
る。しかし過度の添加は耐食性を劣化させるので、１．
５％を上限とする。なお、Ｓｉ及びＭｎについては添加
量の下限値は不可避不純物として含まれる量である。
【００１１】Ｐ、Ｓ：偏折により脆化等を引き起こすた
め少ない方が望ましく、０．０３％を上限とする。
め少ない方が望ましく、０．０３％を上限とする。
【００１２】Ｃｒ：耐食性を向上させる主たる元素であ
るが、１３％未満では耐食性が十分得られないので１３
％を下限とする。また過度の添加は靱性の低下を招き溶
接性を劣化させるため、１７％を上限とする。
るが、１３％未満では耐食性が十分得られないので１３
％を下限とする。また過度の添加は靱性の低下を招き溶
接性を劣化させるため、１７％を上限とする。
【００１３】Ｎｂ：Ｃと化合し、微細な炭化物を形成す
ることで、結晶粒を微細化して靱性を向上させ、溶接性
を向上させる元素である。ただし、０．６％未満では十
分な効果が得られないため、０．６％を下限とする。ま
た過度の添加は逆に靱性を低下させるので１．５％を上
限とする。
ることで、結晶粒を微細化して靱性を向上させ、溶接性
を向上させる元素である。ただし、０．６％未満では十
分な効果が得られないため、０．６％を下限とする。ま
た過度の添加は逆に靱性を低下させるので１．５％を上
限とする。
【００１４】前記（２）の発明の鉄鋼材料において。
Ｃ：鉄鋼材料の基本的な構成元素であり、添加により強
度等を上昇させるが、粒界に炭化物を析出させることか
ら、環境によっては、過度の添加により粒界腐食が生じ
る。このため、０．１２％を上限とする。また不足する
とフェライト単相となること及び後述するＮｂとの化合
物形成に伴う結晶粒微細化が不十分となることから溶接
性が損なわれるので、０．０５％を下限とする。基本的
には前記（１）の材料の場合と同じであるが、この材料
の場合は後述するＮｉ添加の効果によりＣの量を若干低
くすることができる。
度等を上昇させるが、粒界に炭化物を析出させることか
ら、環境によっては、過度の添加により粒界腐食が生じ
る。このため、０．１２％を上限とする。また不足する
とフェライト単相となること及び後述するＮｂとの化合
物形成に伴う結晶粒微細化が不十分となることから溶接
性が損なわれるので、０．０５％を下限とする。基本的
には前記（１）の材料の場合と同じであるが、この材料
の場合は後述するＮｉ添加の効果によりＣの量を若干低
くすることができる。
【００１５】Ｎｉ：焼入れ性を向上させ、マルテンサイ
ト相の形成を促すが、過度の添加によりマルテンサイト
相の相比が増加して溶接性を劣化させるので、１．５％
を上限とする。これにより粒界腐食を発生させるＣの添
加量を低減させることができる。Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、
Ｃｒ及びＮｂについては前記（１）の材料の場合と同様
である。
ト相の形成を促すが、過度の添加によりマルテンサイト
相の相比が増加して溶接性を劣化させるので、１．５％
を上限とする。これにより粒界腐食を発生させるＣの添
加量を低減させることができる。Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、
Ｃｒ及びＮｂについては前記（１）の材料の場合と同様
である。
【００１６】前記（３）の発明の鉄鋼材料において。
Ｃ：前記（２）の材料の場合と設定範囲は同じである
が、この材料の場合は（１）の材料に比較してＣの量を
若干低くすることができるのは後述するＮの添加効果に
よる。
が、この材料の場合は（１）の材料に比較してＣの量を
若干低くすることができるのは後述するＮの添加効果に
よる。
【００１７】Ｎ：Ｃと同様の効果を有し、添加によりマ
ルテンサイト相を形成しやすくなるが、Ｃと異なり粒界
にＣｒを含む化合物を形成し難いことから、粒界腐食を
生じ難い。Ｎの添加は少量では有為な効果は得られない
ことから０．０３％を下限とする。また過度の添加は靱
性の低下を招くことから０．０７％を上限とする。Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ及びＮｂについては前記（１）
の材料の場合と同様である。
ルテンサイト相を形成しやすくなるが、Ｃと異なり粒界
にＣｒを含む化合物を形成し難いことから、粒界腐食を
生じ難い。Ｎの添加は少量では有為な効果は得られない
ことから０．０３％を下限とする。また過度の添加は靱
性の低下を招くことから０．０７％を上限とする。Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ及びＮｂについては前記（１）
の材料の場合と同様である。
【００１８】前記（４）の発明の鉄鋼材料において。
Ｃ：前記（２）の材料の場合と設定範囲は同じである
が、この材料の場合は（１）の材料に比較してＣの量を
若干低くすることができるのは後述するＴａの添加効果
による。
が、この材料の場合は（１）の材料に比較してＣの量を
若干低くすることができるのは後述するＴａの添加効果
による。
【００１９】Ｎｂ：下限については前記（１）の材料と
同じであるが、上限を１％とする。これは後述するＴａ
の影響でより低い量から靱性の低下が生じるようになる
ためである。
同じであるが、上限を１％とする。これは後述するＴａ
の影響でより低い量から靱性の低下が生じるようになる
ためである。
【００２０】Ｔａ：Ｃと化合し、微細な炭化物を形成す
ることで結晶粒を微細化して靱性を向上させる。この効
果はＮｂと同様であるが、Ｔａはより少量でも効果を発
揮できるので下限値を０．１％とする。ただし過度の添
加はＮｂ同様靱性値の低下を招くことから上限値を０．
５％とする。Ｔａの効果はＮｂより強く作用することか
らより低Ｃで必要な特性が得られるので、この効果によ
り粒界腐食を誘起するＣの含有量を低減させることがで
きる。Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＣｒについては前記
（１）の材料の場合と同様である。
ることで結晶粒を微細化して靱性を向上させる。この効
果はＮｂと同様であるが、Ｔａはより少量でも効果を発
揮できるので下限値を０．１％とする。ただし過度の添
加はＮｂ同様靱性値の低下を招くことから上限値を０．
５％とする。Ｔａの効果はＮｂより強く作用することか
らより低Ｃで必要な特性が得られるので、この効果によ
り粒界腐食を誘起するＣの含有量を低減させることがで
きる。Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びＣｒについては前記
（１）の材料の場合と同様である。
【００２１】本発明に係る前記（１）〜（４）の鉄鋼材
料は、いずれもフェライト・マルテンサイト二相組織と
なっており、優れた耐食性及び溶接性を有するととも
に、火炉蒸発管の基材に用いられる炭素鋼に近い熱膨張
率を有し、製紙工程で用いられる回収ボイラやゴミ焼却
炉のように火炉の腐食環境が厳しいボイラにおけるフィ
ン材やヒレ材として使用が可能な鉄鋼材料である。鉄鋼
材料は大別するとフェライト、マルテンサイト及びオー
ステナイトの３種の相のいずれかとなる。このうちオー
ステナイトは一般に耐食性に優れるが、他の２種とは熱
膨張率の差が大きい。これに対しフェライト及びマルテ
ンサイトは熱膨張率については顕著な差はみられず、管
材である炭素鋼と大差ない範囲にある。
料は、いずれもフェライト・マルテンサイト二相組織と
なっており、優れた耐食性及び溶接性を有するととも
に、火炉蒸発管の基材に用いられる炭素鋼に近い熱膨張
率を有し、製紙工程で用いられる回収ボイラやゴミ焼却
炉のように火炉の腐食環境が厳しいボイラにおけるフィ
ン材やヒレ材として使用が可能な鉄鋼材料である。鉄鋼
材料は大別するとフェライト、マルテンサイト及びオー
ステナイトの３種の相のいずれかとなる。このうちオー
ステナイトは一般に耐食性に優れるが、他の２種とは熱
膨張率の差が大きい。これに対しフェライト及びマルテ
ンサイトは熱膨張率については顕著な差はみられず、管
材である炭素鋼と大差ない範囲にある。
【００２２】これらの材料について熱膨張率の１例を示
すと管材に用いられるフェライト系材料（ＳＴＢ４１
０、０％Ｃｒ）では１２．９×１０-6／Ｋ（０〜３００
℃）であるが、フェライト・マルテンサイト系材料（Ｓ
ＵＳ４１０Ｊ２ＴＢ、１２％Ｃｒ）は１０．７×１０-6
／Ｋ（０〜３００℃）であるのに対し、オーステナイト
系材料（ＳＵＳ３０４、１８％Ｃｒ）は１７．１×１０
-6／Ｋ（０〜３００℃）となっている。
すと管材に用いられるフェライト系材料（ＳＴＢ４１
０、０％Ｃｒ）では１２．９×１０-6／Ｋ（０〜３００
℃）であるが、フェライト・マルテンサイト系材料（Ｓ
ＵＳ４１０Ｊ２ＴＢ、１２％Ｃｒ）は１０．７×１０-6
／Ｋ（０〜３００℃）であるのに対し、オーステナイト
系材料（ＳＵＳ３０４、１８％Ｃｒ）は１７．１×１０
-6／Ｋ（０〜３００℃）となっている。
【００２３】
【実施例】以下実施例により本発明の鉄鋼材料について
さらに具体的に説明する。 〔実施例１：前記発明（１）の鉄鋼材料の試験）〕表１
に示す成分組成を有する材料を真空溶解炉により溶製
（各１５ｋｇ）した後、鋳造（鋳造比７）、熱処理（溶
体化：１０５０℃／１５ｍｉｎ、焼戻し：７２５℃／６
０ｍｉｎ）を行って鉄鋼材料を作製した。得られた材料
を供試材として腐食試験及び曲げ試験を行った。
さらに具体的に説明する。 〔実施例１：前記発明（１）の鉄鋼材料の試験）〕表１
に示す成分組成を有する材料を真空溶解炉により溶製
（各１５ｋｇ）した後、鋳造（鋳造比７）、熱処理（溶
体化：１０５０℃／１５ｍｉｎ、焼戻し：７２５℃／６
０ｍｉｎ）を行って鉄鋼材料を作製した。得られた材料
を供試材として腐食試験及び曲げ試験を行った。
【００２４】（Ａ）腐食試験
腐食試験（耐食性試験）は回収ボイラを対象として実施
した。回収ボイラは製紙工程で生じる廃液（黒液と呼ば
れる）からＮａを回収することを目的としたボイラで、
廃液を燃料として、スメルトと呼ばれる物質を回収す
る。スメルトはＳ 2-を多量に含むことから腐食性が強
く、火炉を構成する材料は耐食性が要求される。現在管
材としては炭素鋼管の外面に１８Ｃｒ肉盛を行ったもの
が一般的で、管表面温度４００℃（管頂部予想最大値）
で必要とされる耐食性が得られている。図１の回収ボイ
ラにおいて、火炉壁２はＡ部拡大断面図に示すように蒸
発管４をフィン５で接続した構成となっており、蒸発管
４及びフィン５の火炉側は１８Ｃｒが肉盛りされてい
る。図１に示すようにフィン５の部分は管頂部６に比較
して火炉の輻射を受け難いことから、この部分の温度は
管表面（管頂部）に比べ５０℃程度低くなる。そのた
め、この部分に使用する材料としてはスメルト中で３５
０℃程度の環境下における腐食量が、１８Ｃｒ肉盛材が
スメルト中で４００℃の場合に受ける腐食量と同等とな
るような耐腐食性を有する材質が必要とされる。
した。回収ボイラは製紙工程で生じる廃液（黒液と呼ば
れる）からＮａを回収することを目的としたボイラで、
廃液を燃料として、スメルトと呼ばれる物質を回収す
る。スメルトはＳ 2-を多量に含むことから腐食性が強
く、火炉を構成する材料は耐食性が要求される。現在管
材としては炭素鋼管の外面に１８Ｃｒ肉盛を行ったもの
が一般的で、管表面温度４００℃（管頂部予想最大値）
で必要とされる耐食性が得られている。図１の回収ボイ
ラにおいて、火炉壁２はＡ部拡大断面図に示すように蒸
発管４をフィン５で接続した構成となっており、蒸発管
４及びフィン５の火炉側は１８Ｃｒが肉盛りされてい
る。図１に示すようにフィン５の部分は管頂部６に比較
して火炉の輻射を受け難いことから、この部分の温度は
管表面（管頂部）に比べ５０℃程度低くなる。そのた
め、この部分に使用する材料としてはスメルト中で３５
０℃程度の環境下における腐食量が、１８Ｃｒ肉盛材が
スメルト中で４００℃の場合に受ける腐食量と同等とな
るような耐腐食性を有する材質が必要とされる。
【００２５】腐食試験は、＃１００以下に粉砕したスメ
ルト（重量％で７．８％Ｓ2-、４１．３％ＣＯ3 2- 、
６．０％Ｋ+ 、４０．９％Ｎａ+ 、残部ＳＯ4 2- 等の微
量成分）８ｇ中に供試材を埋没し、所定の温度（供試材
１６のみ４００℃、他は３５０℃）に昇温した後、容量
％で１％ＳＯ2 −２％Ｏ2 −１５％ＣＯ2 −残Ｎ2 のガ
スを１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流した。試験時間は１
００ｈとした。供試材寸法は長さ１４ｍｍ、幅１４ｍ
ｍ、厚さ３ｍｍで、＃６００（エメリー紙の粗さ単位を
表す）迄エメリー研磨して用いた。試験前の供試材はア
セトンにより脱脂し、十分乾燥した後重量測定を行っ
た。また試験後の供試材は１８％ＮａＯＨ−３％ＫＭｎ
Ｏ4 水溶液（重量％）中で煮沸した後、１０重量％クエ
ン酸アンモニウム水溶液で煮沸して脱スケールを行い、
十分乾燥したのち重量測定を行った。腐食試験前後の重
量差を腐食量として評価した。各供試材は毎々３個腐食
試験に供し、平均値を求めた。
ルト（重量％で７．８％Ｓ2-、４１．３％ＣＯ3 2- 、
６．０％Ｋ+ 、４０．９％Ｎａ+ 、残部ＳＯ4 2- 等の微
量成分）８ｇ中に供試材を埋没し、所定の温度（供試材
１６のみ４００℃、他は３５０℃）に昇温した後、容量
％で１％ＳＯ2 −２％Ｏ2 −１５％ＣＯ2 −残Ｎ2 のガ
スを１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流した。試験時間は１
００ｈとした。供試材寸法は長さ１４ｍｍ、幅１４ｍ
ｍ、厚さ３ｍｍで、＃６００（エメリー紙の粗さ単位を
表す）迄エメリー研磨して用いた。試験前の供試材はア
セトンにより脱脂し、十分乾燥した後重量測定を行っ
た。また試験後の供試材は１８％ＮａＯＨ−３％ＫＭｎ
Ｏ4 水溶液（重量％）中で煮沸した後、１０重量％クエ
ン酸アンモニウム水溶液で煮沸して脱スケールを行い、
十分乾燥したのち重量測定を行った。腐食試験前後の重
量差を腐食量として評価した。各供試材は毎々３個腐食
試験に供し、平均値を求めた。
【００２６】試験結果を表２及び図３に示す。これらの
結果から、腐食量は概ねＣｒ量に依存し、１３％以上の
Ｃｒを含む本発明（１）の供試材１〜９は３５０℃の条
件下において、４００℃における１８Ｃｒ肉盛材と同等
以上の耐食性（同等以下の腐食量）を有することが分か
る。
結果から、腐食量は概ねＣｒ量に依存し、１３％以上の
Ｃｒを含む本発明（１）の供試材１〜９は３５０℃の条
件下において、４００℃における１８Ｃｒ肉盛材と同等
以上の耐食性（同等以下の腐食量）を有することが分か
る。
【００２７】（Ｂ）曲げ試験
曲げ試験はＪＩＳ Ｚ３１２２に準じて実施した。ＳＳ
４００と表１の供試材とを１８Ｃｒ系溶接材（全溶着金
属にて重量％でＣ：０．０９％、Ｓｉ：０．４６％、Ｍ
ｎ：０．４１％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００２
％、Ｃｒ：１７．４％、Ｎｂ：０．８２％）を用いて突
き合わせ溶接（１００〜１１０Ａ）により溶接した。板
の形状は長さ３００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ６ｍｍと
した。溶接後、余盛を削除するとともに、中心に供試材
の溶接熱影響部がくるようにして、長さ２５０ｍｍ、幅
２０ｍｍ、厚さ６ｍｍの形状に加工した。供試材は雄型
Ｒ＝２ｔ＝１２ｍｍの治具により表曲げ試験を行った。
４００と表１の供試材とを１８Ｃｒ系溶接材（全溶着金
属にて重量％でＣ：０．０９％、Ｓｉ：０．４６％、Ｍ
ｎ：０．４１％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００２
％、Ｃｒ：１７．４％、Ｎｂ：０．８２％）を用いて突
き合わせ溶接（１００〜１１０Ａ）により溶接した。板
の形状は長さ３００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ６ｍｍと
した。溶接後、余盛を削除するとともに、中心に供試材
の溶接熱影響部がくるようにして、長さ２５０ｍｍ、幅
２０ｍｍ、厚さ６ｍｍの形状に加工した。供試材は雄型
Ｒ＝２ｔ＝１２ｍｍの治具により表曲げ試験を行った。
【００２８】試験後、供試材の溶接熱影響部の割れ有無
を調査した。結果を表２に示す。Ｃ、Ｎｂの含有量が本
発明の範囲を外れた供試材（１０、１１、１４、１５）
及びＣｒの含有量が上限値を超えた供試材（１３）では
曲げ後に割れが生じた。これはマルテンサイト相が過剰
に存在しているか、結晶粒径が十分小さくないこと、あ
るいは元来の靱性値が低い等により溶接熱影響部が脆化
したことによる。このような割れが発生する供試材は構
造部材として好ましくなく、不適である。
を調査した。結果を表２に示す。Ｃ、Ｎｂの含有量が本
発明の範囲を外れた供試材（１０、１１、１４、１５）
及びＣｒの含有量が上限値を超えた供試材（１３）では
曲げ後に割れが生じた。これはマルテンサイト相が過剰
に存在しているか、結晶粒径が十分小さくないこと、あ
るいは元来の靱性値が低い等により溶接熱影響部が脆化
したことによる。このような割れが発生する供試材は構
造部材として好ましくなく、不適である。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】〔実施例２：前記発明（２）の鉄鋼材料の
試験）〕実施例１と同じ手順にて表３に示す成分組成を
有する鉄鋼材料を作製した。得られた材料を供試材とし
て腐食試験及び曲げ試験を行った。
試験）〕実施例１と同じ手順にて表３に示す成分組成を
有する鉄鋼材料を作製した。得られた材料を供試材とし
て腐食試験及び曲げ試験を行った。
【００３２】（Ａ）腐食試験
実施例１と同じ手法により試験を行った。ただし、スメ
ルトとしては重量％で８．６％Ｓ2-、３５．６％ＣＯ3
2- 、９．２％Ｋ+ 、３６．２％Ｎａ+ 、４．６％Ｃｌ
- 、残部ＳＯ4 2- 等の微量成分の組成のものを使用し、
試験後、重量測定とともに断面ミクロ観察により粒界腐
食有無を評価した。結果を表４に示す。表４から、Ｃｌ
- が多い環境下においては本発明（１）の供試材のうち
Ｃ量の多いもの（供試材番号４）では粒界腐食が観察さ
れ、Ｃ量の増加により粒界腐食による侵食深さが大きく
なることが分かる。
ルトとしては重量％で８．６％Ｓ2-、３５．６％ＣＯ3
2- 、９．２％Ｋ+ 、３６．２％Ｎａ+ 、４．６％Ｃｌ
- 、残部ＳＯ4 2- 等の微量成分の組成のものを使用し、
試験後、重量測定とともに断面ミクロ観察により粒界腐
食有無を評価した。結果を表４に示す。表４から、Ｃｌ
- が多い環境下においては本発明（１）の供試材のうち
Ｃ量の多いもの（供試材番号４）では粒界腐食が観察さ
れ、Ｃ量の増加により粒界腐食による侵食深さが大きく
なることが分かる。
【００３３】（Ｂ）曲げ試験
実施例１と同じ手法により試験を行った。結果を表４に
示す。表４から、Ｎｉの添加によりＣ量が若干少なくて
も十分な特性が得られることが分かる（供試材番号１
８、２０、２３と２６との比較）。
示す。表４から、Ｎｉの添加によりＣ量が若干少なくて
も十分な特性が得られることが分かる（供試材番号１
８、２０、２３と２６との比較）。
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３６】〔実施例３：前記発明（３）の鉄鋼材料の
試験）〕実施例１と同じ手順にて表５に示す成分組成を
有する鉄鋼材料を作製した。得られた材料を供試材とし
て腐食試験及び曲げ試験を行った。
試験）〕実施例１と同じ手順にて表５に示す成分組成を
有する鉄鋼材料を作製した。得られた材料を供試材とし
て腐食試験及び曲げ試験を行った。
【００３７】（Ａ）腐食試験
実施例２と同じ手法により試験を行った。結果を表６に
示す。この結果から、Ｃの代替としてＮを添加すること
で粒界腐食の発生を防止できることが分かる。 （Ｂ）曲げ試験 実施例１と同じ手法にり試験を行った。結果を表６に示
す。この結果から、Ｎの添加によりＣ量が若干少なくて
も十分な特性が得られることが分かる。
示す。この結果から、Ｃの代替としてＮを添加すること
で粒界腐食の発生を防止できることが分かる。 （Ｂ）曲げ試験 実施例１と同じ手法にり試験を行った。結果を表６に示
す。この結果から、Ｎの添加によりＣ量が若干少なくて
も十分な特性が得られることが分かる。
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】〔実施例４：前記発明（４）の鉄鋼材料の
試験）〕実施例１と同じ手順にて表７に示す成分組成を
有する鉄鋼材料を作製した。得られた材料を供試材とし
て腐食試験及び曲げ試験を行った。 （Ａ）腐食試験 実施例２と同じ手法により試験を行った。結果を表８に
示す。この結果から、Ｔａの添加によりＣを低減でき粒
界腐食が防止できることが分かる。 （Ｂ）曲げ試験 実施例１と同じ手法により試験を行った。結果を表８に
示す。この結果から、Ｔａの添加によりＣ量が若干少な
くても十分な特性が得られることが分かる。
試験）〕実施例１と同じ手順にて表７に示す成分組成を
有する鉄鋼材料を作製した。得られた材料を供試材とし
て腐食試験及び曲げ試験を行った。 （Ａ）腐食試験 実施例２と同じ手法により試験を行った。結果を表８に
示す。この結果から、Ｔａの添加によりＣを低減でき粒
界腐食が防止できることが分かる。 （Ｂ）曲げ試験 実施例１と同じ手法により試験を行った。結果を表８に
示す。この結果から、Ｔａの添加によりＣ量が若干少な
くても十分な特性が得られることが分かる。
【００４１】
【表７】
【００４２】
【表８】
【００４３】
【発明の効果】本発明の鉄鋼材料は、腐食環境が厳しい
ボイラにおいても肉盛り溶接を必要とせず、そのままフ
ィン材やヒレ材として使用が可能な、優れた耐食性及び
溶接性を有するとともに適切な熱膨張率を有する鉄鋼材
料である。本発明の鉄鋼材料を使用して火炉壁を構成す
ることにより、十分な耐食性が得られるとともに、十分
な溶接性が確保でき、管材との熱膨張率も大きくなく、
信頼性の高い火炉壁を構成できるとともに、製作コスト
を低減することができる。
ボイラにおいても肉盛り溶接を必要とせず、そのままフ
ィン材やヒレ材として使用が可能な、優れた耐食性及び
溶接性を有するとともに適切な熱膨張率を有する鉄鋼材
料である。本発明の鉄鋼材料を使用して火炉壁を構成す
ることにより、十分な耐食性が得られるとともに、十分
な溶接性が確保でき、管材との熱膨張率も大きくなく、
信頼性の高い火炉壁を構成できるとともに、製作コスト
を低減することができる。
【図１】回収ボイラの１例を模式的に示す説明図。
【図２】回収ボイラの火炉壁の他の１例を模式的に示す
説明図。
説明図。
【図３】実施例１の腐食試験におけるＣｒ量と腐食量と
の関係を示す図。
の関係を示す図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前田 隆之
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社 長崎造船所内
(72)発明者 山口 哲治
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社 長崎造船所内
(72)発明者 土井 祐一
長崎県長崎市深堀町五丁目717番地１
長菱エンジニアリング株式会社内
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０７〜０．１４％、
Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１７％、
Ｎｂ：０．６〜１．５％で残部がＦｅと製鋼上不可避な
元素からなり、フェライト・マルテンサイト二相組織と
なっていることを特徴とするフィン及びヒレ用鉄鋼材
料。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２％、
Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：０．２〜１．５
％、Ｃｒ：１３〜１７％、Ｎｂ：０．６〜１．５％で残
部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェライト・
マルテンサイト二相組織となっていることを特徴とする
フィン及びヒレ用鉄鋼材料。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２％、
Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１７％、
Ｎｂ：０．６〜１．５％、Ｎ：０．０３〜０．０７％で
残部がＦｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェライト
・マルテンサイト二相組織となっていることを特徴とす
るフィン及びヒレ用鉄鋼材料。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２％、
Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１３〜１７％、
Ｎｂ：０．６〜１％、Ｔａ：０．１〜０．５％で残部が
Ｆｅと製鋼上不可避な元素からなり、フェライト・マル
テンサイト二相組織となっていることを特徴とするフィ
ン及びヒレ用鉄鋼材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35095297A JP3411805B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 耐食性に優れたフィン及びヒレ用鉄鋼材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35095297A JP3411805B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 耐食性に優れたフィン及びヒレ用鉄鋼材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11181553A JPH11181553A (ja) | 1999-07-06 |
| JP3411805B2 true JP3411805B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=18414033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35095297A Expired - Fee Related JP3411805B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 耐食性に優れたフィン及びヒレ用鉄鋼材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3411805B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002220640A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 高強度耐摩耗鋼 |
| JP6338953B2 (ja) * | 2014-07-10 | 2018-06-06 | 株式会社栗本鐵工所 | シンターケーキ支持スタンド用特殊鋼 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35095297A patent/JP3411805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11181553A (ja) | 1999-07-06 |
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|---|---|---|---|
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