JP3960832B2

JP3960832B2 - 高耐食性耐熱鋳鋼

Info

Publication number: JP3960832B2
Application number: JP2002072334A
Authority: JP
Inventors: 一男川口; 宏行加藤
Original assignee: Shinhokoku Steel Corp
Current assignee: Shinhokoku Steel Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003268508A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高耐食性耐熱鋳鋼に関し、特に各種の燃料燃焼装置に使用されるノズル、バーナー等溶融塩環境での耐食性、耐熱性を要求される高温部部品用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種燃料燃焼装置部品には従来より、ＡＳＴＭＡ５３２III Ａに代表される高Ｃｒ鋳鉄、ＡＳＴＭＡ２９７ＨＣ（ＳＣＨ２）に代表される高Ｃｒ鋳鋼、又はＡＳＴＭＡ２９７ＨＬ（ＳＣＨ２３）に代表される高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼などが使用されている（表１）。これらのうちＣｒ鋳鋼には低Ｃｒ系（９Ｃｒ−Ｆｅ例）、中Ｃｒ系（１２Ｃｒ−Ｆｅ例）、高Ｃｒ系（２８Ｃｒ−Ｆｅ例）などが挙げられる。
【０００３】
【表１】

【０００４】
一方、高Ｃ−Ｃｒ系の従来技術として、例えば特開平１１−６１３６１号、特開平７−２７８７５６号公報がある。特開平１１−６１３６１号公報では、２〜６．５wt％Ｃ，２５〜６０wt％Ｃｒ、の耐熱耐磨耗材料が開示され、特開平７−２７８７５６号公報では、０．３wt％以下Ｃ、０．５〜３５wt％Ｃｒの耐磨耗性に富むブッシュ類とその製造法とともに開示されている。これらは使用環境に起因する溶融塩の富化環境下での耐食性を配慮したものではなく、耐熱性、耐磨耗性、摺動性の改善を狙ったものである。
【０００５】
一方、溶融塩腐食性に関するものとして、例えば特開平１０−２５５４４号公報、特開平６−４９６０２号公報がある。特開平１０−２５５４４号公報には、ごみ焼却炉の火格子用材料として、Ｃ：０．３〜１．３wt％、Ｃｒ：２０〜３０wt％の高Ｃｒ系合金鋼が開示され、特開平６−４９６０２号公報には、固体燃料燃焼装置に使用されるＣ：０．８〜２．０wt％、Ｃｒ：１５〜３０wt％の火格子用、ノズル、バーナ用等の高Ｃ−高Ｃｒ鋳鋼が開示されている。これら公知資料では、Ｍｎとを溶融塩腐食の関係、またはＣｌを含む環境下での、Ｎｉ，Ａｌの材料劣下防止を主体として開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特に、各種燃焼装置の場合、焼却灰による付着燃焼生成物を含む雰囲気下では、通常硫酸塩による高温状態での溶融塩腐食の問題がある。
【０００７】
又、近年、各種燃焼装置では、高効率劣化への進展に伴い、高温、高カロリー化といった使用装置に対する環境が苛酷になっている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上記に鑑み、高温における耐溶融塩腐食性の優れた耐熱鋳鋼を提供する事である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は本発明によって達成されるものであり、その要旨とするところは次のとおりである。
【００１０】
（１）重量％で、
Ｃ：１．５〜２．５％、
Ｓｉ：０．５〜１．５％、
Ｍｎ：０．５〜１．５％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｃｒ：３５〜４５％
であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐溶融塩腐食性に優れた耐熱鋳鋼。
【００１２】
【発明の実施の形態】
従来では基本的な材料として、高Ｃｒ鋳鋼およびオーステナイト系鋳鋼が使用されて来たが、本発明は従来のこれら材料との比較を耐溶融塩腐食から検討し、多数の実験から得られた知見によって達成されたものである。
【００１３】
すなわち、従来の主としてオーステナイト系を主体としたＣ，Ｃｒ，Ｎｉの含有量について溶融塩環境との関係を検討したところ、フエライト系にあっても十分に、耐腐食性が得られること、またα／γが変態点がなく安定であることを見出しこの系に注目したものである。
【００１４】
以下、本発明の化学成分の限定理由について説明する。
【００１５】
Ｃは、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、合金の強度を向上する元素である。第１発明では高温強度を必要とするものであり、１．５wt％以上添加する必要がある。しかし、Ｃが余り高くなると材料自体が脆化するため２．５wt％を上限としている。
【００１６】
Ｓｉは、溶湯の脱酸剤として有効であり、また湯流れ性からも０．５〜１．５wt％必要である。
【００１７】
Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶湯の脱酸剤として、必須であり、０．５〜１．５wt％の範囲が有効である。
【００１８】
ＰおよびＳは、基本的には、溶湯での不可避的に含まれるレベルで、また両元素とも偏折し易く、特にＰがその傾向が大であり、ともに０．０５wt％以下に限定される。
【００１９】
Ｃｒは、炭化物形成元素として、重要であり、クロム酸化物皮膜形成による耐食性の向上を狙ったもので、厳しい耐溶融塩環境を対象としているので、出来るだけ添加量は高く設定される。Ｃｒの下限値を３０wt％としたのは、これ未満では各種燃焼装置における、硫酸塩腐食環境での耐腐食特性が不十分となることによる。また、上限を４５wt％としたのは、これ超では、前記耐腐食効果が飽和するためである。
【００２０】
なお、Ｃｒについてのより好ましい範囲は３５〜４５wt％であり、この範囲で、耐腐食性が最適となる。
【００２３】
本発明の耐食耐熱合金は、これまで、各種燃料燃焼装置において生成灰の付着によって、腐食が発生していた環境に、使用される材料に好適である。例えば、高Ｃｒ鋳鋼および高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼に代替えし、より厳しい燃焼灰の硫酸塩環境である高温での腐食に対して、顕著に耐食性および、部材の耐久性に有効な合金を提供するものである。
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
【実施例】
本発明による実施材と、従来の高Ｃｒ鋳鋼および高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼を比較材として、試験を実施した。
【００２６】
本発明材および比較材の化学成分を表２にまとめて示す。サンプルＮｏ．１〜３は第１発明に対応している。比較材Ｎｏ．８〜１１は高Ｃｒ鋳鋼、Ｎｏ．１２は高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼である。
【００２７】
【表２】

【００２８】
次に耐食性を測定するために、上記試料を１０００℃の溶融塩（Ｎａ₂ ＳＯ₄)に１００時間浸漬後、腐食減量を測定し、溶融塩腐食指数として、これのＮｏ．１０サンプルを１００として表３にまとめて示した。
【００２９】
【表３】

【００３０】
この表より、従来の比較材と本発明材の腐食減量指数の代表例をプロットしたものを図１に示す。この図では、従来の高Ｃｒ鋳鋼および３０Ｃｒ−２０Ｎｉ鋳鋼と比較して、本発明材は極めて優れた耐溶融塩腐食性を示す事が示される。
【００３１】
本発明材および比較材の機械的性質について、８００℃の引張強さ（MPa)、室温での引張強さ（MPa)および衝撃値（Ｊ／cm²)の測定結果を表４に示す。それらの値から本発明品の機械的性質は殆んど従来品と同等であることがわかる。
【００３２】
【表４】

【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高温での耐食性、特に、耐溶融腐食性を大巾に改善する事が可能となり、従来の高Ｃｒ鋳鋼、高Ｎｉ−Ｃｒ鋳鋼を著しく上廻わる特性を示す。近年、増々苛酷になっている高温での溶融塩腐食環境に適した材料を提供することを本発明は可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施品と比較材についての腐食減量を示す図である。

Claims

重量％で、
Ｃ：１．５〜２．５％、
Ｓｉ：０．５〜１．５％、
Ｍｎ：０．５〜１．５％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｃｒ：３５〜４５％
であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐溶融塩腐食性に優れた耐熱鋳鋼。