JPH03243746A - 高温特性の優れた耐熱鋳鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分動〕 本発明はＦｅ−Ｎｉ−０ｒ系の耐熱鋳鋼に関する。

〔従来の技術〕

製鉄所の加熱炉、均熱炉に用いられるラジアントチュー
ブ、ハースロール等の高温耐熱材料には、従来０．４重
量％Ｃ−２５重量％Ｃｒ　−３５重量％Ｎ１−　Ｆｅ系
の耐熱合金、或いはこれにＮｂ５Ｔｉを添加して高温強
度を高めた耐熱合金が用いられている０ 鋼板などの処理温度を高めて生産性を向上するには、前
者の耐熱合金では使用温度の上昇と温度変動幅の増加に
対して１０５０　Ｃ”以上の高温強度に問題があり、後
者の耐熱合金では、前者よりも高温強度に優れるが、繰
返し加熱に対する耐酸化性、耐熱衝撃性に問題があり、
一方製造上の画策は溶湯表面に多量の酸化被膜を形成し
、鋳込みの際の砂型あるいは金型表面に塗った塗型材と
反応を起こし、鋳造された鋳肌に反応によって生じた凹
凸あるいは酸化被膜によって湯じわを生じ歩留りを悪く
するという問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は１０５０　Ｃ”以上の高温下において、優れた
クリープ破断強さ、耐酸化性、特に繰返し加熱に対する
優れた耐酸化性、及び耐熱衝撃性を有し、且つ良好な鋳
肌を有する耐熱鋳鋼を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、重１％で、Ｃ！：０．３〜０．９％、５１２
０．５〜３．５％、Ｍｎ　：　０．５〜３．５％、Ｃｒ
：１７〜３５％、Ｎｉ：１５〜３５％、Ｗ　：　０．３
〜２．５％、Ｚｒ：０．１５〜１．０％、希土類元素：
　ｏ、ｏｏｏｓ〜０．１％、残部Ｆｅ及び不純物からな
る高温特性の優れた耐熱鋳鋼、及び重量％で、Ｃ：　０
．３〜０．９％、８１０．５〜３．５％、Ｍｎ：０．５
〜３．５％、Ｃｒ：１７〜３５％、　Ｎｉ　　：　　１
５〜３５　％、　Ｗ　　：　　０．３〜２．５　％、　
ｚｒ　：０．１５〜１．０％、Ｔｉ　：　０．１〜１．
０％、希土類元素：　ｏ、ｏｏｏｓ〜０．１％、残部Ｆ
ｅ及び不純物からなる高温特性の優れた耐熱鋳鋼を供す
るものである。

〔作用〕

本発明において、成分元素を上記のように限定した理由
は次の通りである。以下％は重量％である。

Ｃは、０．３％未満では十分なりリープ強度が得られず
、０．９％を超えると合金の融点が低下し、更に脆化が
著しくなるので０．３〜０．９％とした。

Ｓｌは、０．５％から脱酸剤として効果を現わし、溶湯
の流動性を良くするが、３．５％を超えるとクリープ強
度の低下、溶接性の劣化を生ずるので、０．５〜３．５
％とした。

Ｍｎも０．５％から脱酸剤としての効果を生じ、溶湯の
流動性を良くするが、３．５％を超えるとクリープ強度
の低下、耐酸化性を劣化させるので、０．５〜３．５％
とした。

Ｃｒは１７％未満の場合、高温での耐酸化性が不十分と
なり、３５％を超えると高温でのクリープ強度が低下す
るので、１７〜３５％とする。

Ｎｉは合金特性の安定性を維持するため少なくとも１５
％以上必要であり、３５％を超えても特に問題は無いが
、高価となるだけでそれに伴なう特性の改善は見い出せ
ず不経済となるので、１５〜３５％とした。

Ｗは、マトリックスに固溶し、Ｃと結合して炭化物を形
成し、０．３％から高温強度を向上させるが、２．５％
を超えると耐酸化性が低下するようになるので０．３〜
２．５％とした。

ＺｒはＭＯ系炭化物生生成素であり、０．１５％からマ
トリックス中に炭化物として析出し、高温強度を向上さ
せ、母材と酸化被膜との界面にＺｒの酸化物を形成し、
母材と酸化被膜との密着性を良くし耐酸化性、特に繰返
し加熱に対する耐酸化性を向上させると同時に、耐熱衝
撃性をも向上させる。又、Ｚｒの添加により溶湯表面の
酸化被膜生成量を減じ、鋳物砂や鋳型材との反応が生じ
にくいため良好な鋳肌が得られる。しかし１．０％を超
えて含有してもその効果は向上せず、不経済であるため
、０．１５〜１．０％とした。

Ｔ１はＺｒと共に添加されて、０．１％からクリープ強
度、耐酸化性を向上させ、溶解時には脱酸剤として働く
。しかし、１．０％を超えて含有すると、溶湯表面に多
量の酸化被膜を生成して、鋳肌を悪くするので、０．１
〜１．０％とした。

希土類元素は溶解時に脱ガス、特に脱酸剤として働き、
合金の清浄度を高める効果がある。更にＺｒとの共存に
よって、極く微量の存在で酸化被膜と母材との密着性を
改善し繰返し加熱に対する耐酸化性を改善する働きがあ
る。その効果は０．０００５％から生じ、０．１％を超
えても効果はあるが高価であり不経済となるので、０．
０００５〜０．１％とした。

〔実施例〕

従来のこの種合金と同様にして高周波誘導加熱溶解炉を
用い大気中で第１表に示す種々の分析値を有する組成の
合金を溶製した。この各合金からＪ工５Ｇ５１２１に基
ずくＢ号舟型試験片を鋳造し、各種特性値を試験した。

１ンクリープ破断試験 第１表の供試材のうち本発明合金であるＡ２、Ａ５及び
比較合金であるＡ　６　、Ａ　８からクリープ試験片を
切り出し試験に供した。試験温度は１１００Ｃ°とし、
応力は１．２に９ｆＡＩＬ寓２及び２．０〜．ｆ珈２の
二水準として、試験片が破断するまでの時間を測定した
。その結果を第１図に示すように、本発明合金は比較合
金に比べて、長時間側で強くなる傾向を有する。

２）高温酸化試験 第１表の供試材から直径２０ｍ、厚さ６簡の酸化試験片
を切り出し１００Ｃ”で１００時間大気中で連続加熱し
た後の酸化増量を測定した。その結果は第２図に示すよ
うに本発明合金は比較合金に比し酸化増量が小さく耐酸
化性に優れていることが判る。

又、繰返し加熱による耐酸化性を調べるため、Ａ　２　
、Ａ　５及び比較合金（７）　Ａ　７　、Ａ　９　、Ａ
　１０がら直径１５ｍ、長さ５０ｍ５の酸化試験片を切
り出し大気中で１１００　Ｃ”に２５分間保持し、５分
間冷却する熱サイクルを６００回行ない、１００回毎の
重量変化を測定した。その結果を第３図に示すように、
比較合金はある回数を超えると重量が急激に減少してい
くのに対して、本発明合金は６００回では重量減少は認
められなかった。

即ち、本発明合金は従来の比較合金に比べ、優れた耐酸
化性を有し、特に繰返し加熱に対する耐酸化性に優れて
いることが判る。

３）熱衝撃試験 第１表の本発明合金のＡ２、＆５、比較合金である＆８
、Ａ９から、第４図に示す外径りが２５ｗａＳ厚さｔが
７ＩＩｌｌＩの円盤に外径円の中心からｅ（３，５ｍ）
だけ偏心した内径ｄが１４ｍの貫通孔を有する試料を切
り出し、熱衝撃試験に供した。

試験は大気中で１０５０　Ｃ’に１５分間加熱し３０秒
水冷する熱サイクルを２６１回与え、割れの発生数及び
試験片の形状変化を測定した。その結果を第２表に示す
。第４図のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙは変形率の測定位置を示す。

第 ２ 表 第２表から比較合金は割れの発生数、形状変化が大きい
のに対して、本発明合金は割れの発生数、形状変化が小
さく、優れた耐熱衝撃性を有していることが判る。

４）鋳肌観察 本発明合金であるＡ　２　、＆　５、比較合金である＆
　８　、＆　９の鋳肌を観察すると、比較合金に比べて
本発明合金の鋳肌は、肌荒れ、ノロ巻き込み、気泡の発
生が少なく健全な鋳肌を呈していた。

〔発明の効果〕

本発明合金によれば、高温下において、従来合金よりも
優れた、クリープ破断強さ、耐酸化性、特に繰返し加熱
に対する耐酸化性、及び耐熱衝撃性を有し、且つ良好な
鋳肌を有する耐熱鋳鋼を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はクリープ破断試験における応力と時間との関係
を示すグラフ、第２図は連続加熱による高温酸化試験の
酸化増量を示す棒グラフ、第３図は繰返し加熱による高
温酸化試験における繰返し数と重量変化との関係を示し
たグラフ、第４図は熱衝撃試験片の形状を示した図で（
＆）は正面図、０）は（、）の側面図である。 第１図 第３図 ｕｉ断時間（ロ） 第２図 始４図 （ｂ） 合金Ｎ。 手 続 補 正 書 （自発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．３〜０．９％ Ｓｉ：０．５〜３．５％ Ｍｎ：０．５〜３．５％ Ｃｒ：１７〜３５％ Ｎｉ：１５〜３５％ Ｗ：０．３〜２．５％ Ｚｒ：０．１５〜１．０％ 希土類元素：０．０００５〜０．１％ 残部Ｆｅ及び不純物からなる高温特性の優れた耐熱鋳鋼
   。
2. （２）重量％で、Ｃ：０．３〜０．９％ Ｓｉ：０．５〜３．５％ Ｍｎ：０．５〜３．５％ Ｃｒ：１７〜３５％ Ｎｉ：１５〜３５％ Ｗ：０．３〜２．５％ Ｚｒ：０．１５〜１．０％ Ｔｉ：０．１〜１．０％ 希土類元素：０．０００５〜０．１％ 残部Ｆｅ及び不純物からなる高温特性の優れた耐熱鋳鋼
   。