JP5122753B2 - 廃棄物焼却炉用高クロム鋳鋼 - Google Patents

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Description

本発明は、廃棄物焼却炉の炉内部材の素材として使用するのに適した高クロム鋳鋼に関する。
一般に、都市ごみや産業廃棄物の焼却処理を行う廃棄物焼却炉では、炉内が独特の腐食雰囲気となっている。すなわち、このような焼却炉の炉内では、種々の廃棄物が燃焼することにより酸化、硫化、塩化が同時に起こり、火格子等の炉内部材の腐食の進み方が温度によって変化する。このため、炉内部材の素材として従来の廃棄物焼却炉用材料を用いても、炉内雰囲気によっては必ずしも十分な耐食性が得られないことがある。
例えば、特許文献１には、廃棄物焼却炉のグレートバー（火格子）等の素材として、Ｃ：１．０〜２．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．２〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ：１８〜２８ｗｔ％、Ａｌ：０．５〜５ｗｔ％、希土類元素１．０ｗｔ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる耐食耐摩耗鉄合金を用いることが記載されている。この合金は、従来の高クロム系、高クロムニッケル系鉄合金に比して、靭性や強度をさほど低下させることなく、耐食性や耐摩耗性を向上させることができるとされている。しかし、この合金で形成した炉内部材を酸化および硫化が優先的に起こる腐食雰囲気の炉内に設置した場合には、炉内部材の腐食の進行が早く、それによって寿命が短縮されることがあった。
特公昭５０−８９７５号公報
本発明の課題は、酸化および硫化が優先的に起こる廃棄物焼却炉内の腐食雰囲気に対して優れた耐食性を発揮する高クロム鋳鋼を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明の高クロム鋳鋼は、Ｃ：１．０〜２．０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５〜４．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ：３１〜３７ｗｔ％、Ｎｉ：０．５〜３．０ｗｔ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものとした。
次に、各合金元素の含有量を上記の範囲に限定した理由について説明する。
（１）Ｃは、高温強度および耐摩耗性の向上に有効な元素であり、廃棄物焼却炉の炉内部材に必要とされる強度および耐摩耗性を確保するために、１．０ｗｔ％以上含有する。一方、含有量が多くなると靭性が低下するため、靭性不足による割れが生じないように、含有量の上限は２．０ｗｔ％とした。
（２）Ｓｉは、材料表面に塩素イオンに対しても安定な酸化皮膜を形成して耐食性を向上させる作用が知られている。また、同じく耐食性向上に有効なＣｒ酸化皮膜を安定させるという報告もあり、０．５ｗｔ％以上含有することが好ましい。一方、含有量が多くなると金属間化合物の析出を促進して材料の靭性を低下させるので、上限を４．０ｗｔ％とした。
（３）Ｍｎは、脱酸作用を有し、またＳを固定して無害化する元素であり、０．３ｗｔ％以上含有する必要がある。一方、１．５ｗｔ％以上に増量しても効果の増加は少ないので、含有量の上限を１．５ｗｔ％とした。
（４）Ｃｒは、材料表面に、塩素イオンに対しては不安定であるが耐酸化性および耐硫化性に優れた酸化皮膜を形成する。そこで、酸化および硫化が優先的に起こる腐食雰囲気に対して十分な耐食性を得られるように、含有量の下限を３１ｗｔ％とした。しかし、過度に添加すると靭性を低下させるので、上限を３７ｗｔ％とした。
（５）Ｎｉは、高温強度を高めるために０．５ｗｔ％以上含有するようにした。ただし、過剰に含有すると、オーステナイト相が増加し、線膨張係数が大きくなって熱変形が大きくなるし、ＮｉがＳｉと反応して低融点化合物を生成し、腐食を加速させるため、上限を３．０ｗｔ％とした。
本発明の廃棄物焼却炉用高クロム鋳鋼は、上述したように、Ｃｒ含有量を従来の廃棄物焼却炉用材料よりも増やして、耐酸化性および耐硫化性を大きく向上させたものである。従って、この高クロム鋳鋼を、酸化および硫化が優先的に起こる腐食雰囲気中に設置される炉内部材の素材として使用することにより、従来材を用いた場合よりも炉内部材の腐食の進行を抑えて交換時期を延ばすことができ、メンテナンスコストを削減することができる。
以下、本発明の実施形態を説明する。表１は、実施形態の廃棄物焼却炉用高クロム鋳鋼（実施例）の組成を、前述した従来合金相当材（比較例）の組成と併せて示す。
Figure 0005122753
表１に示した組成の材料を用いて炉内部材である火格子を形成し、その火格子を酸化および硫化が優先的に起こる腐食雰囲気の焼却炉内に設置して連続使用する実験を行った。その結果、実施例の高クロム鋳鋼で形成した火格子は、従来材で形成したものに比べて腐食の進行が遅く、交換周期が大幅に延長できた。

Claims (1)

  1. Ｃ：１．０〜２．０ｗｔ％、Ｓｉ：０．５〜４．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ：３１〜３７ｗｔ％、Ｎｉ：０．５〜３．０ｗｔ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、廃棄物焼却炉の火格子に用いられる廃棄物焼却炉用高クロム鋳鋼。
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