JPH0633196A - 耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼Info
- Publication number
- JPH0633196A JPH0633196A JP21243792A JP21243792A JPH0633196A JP H0633196 A JPH0633196 A JP H0633196A JP 21243792 A JP21243792 A JP 21243792A JP 21243792 A JP21243792 A JP 21243792A JP H0633196 A JPH0633196 A JP H0633196A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 苛酷な使用環境に耐えられる耐熱鋳鋼を得
る。 【構成】 Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｎi：０．１
〜１．５％、Ｃr：９．５〜１３％、Ｍo：０．５〜１．
５％、Ｖ：０．１〜０．３％Ｎ：０．０２５〜０．１％
を含有し、所望によりＴi：０．１％以下、Ｎb：０．０
５〜０．２％、Ｗ：０．１〜１．５％の１種または２種
を含有し、所望により不可避的不純物のうち、Ｓi：
０．１％以下、Ｍn：０．１％以下を許容含有量とする
耐熱鋳鋼。 【効果】 高温特性に優れているとともに、耐経年劣
化性に優れた耐熱鋳鋼が獲られる。
る。 【構成】 Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｎi：０．１
〜１．５％、Ｃr：９．５〜１３％、Ｍo：０．５〜１．
５％、Ｖ：０．１〜０．３％Ｎ：０．０２５〜０．１％
を含有し、所望によりＴi：０．１％以下、Ｎb：０．０
５〜０．２％、Ｗ：０．１〜１．５％の１種または２種
を含有し、所望により不可避的不純物のうち、Ｓi：
０．１％以下、Ｍn：０．１％以下を許容含有量とする
耐熱鋳鋼。 【効果】 高温特性に優れているとともに、耐経年劣
化性に優れた耐熱鋳鋼が獲られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、火力発電プラントの超
々臨界圧蒸気タービンのケーシング、フランジ、バルブ
等に用いられる耐熱鋳鋼に関するものである。
々臨界圧蒸気タービンのケーシング、フランジ、バルブ
等に用いられる耐熱鋳鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大型火力発電プラントの高効率化
のため、超々臨界圧タービンが開発されている。このよ
うな超々臨界圧下で用いられるケーシング、フランジ、
バルブ等の蒸気タービン用鋳鋼品は、苛酷な使用環境に
耐えられるように、高温特性に優れていることは勿論の
こと、高靱性で経年劣化の少ないことも要求される。従
来、このような使用に供する材料として、Ｃr−Ｍo 鋳
鋼、Ｃr−Ｍo−Ｖ 鋳鋼において、Ｓi 含有量を０．１
０％以下に低減して、靱性および高温特性の改善を図っ
た高温用高圧用鋳鋼が特開昭５３−１１２２２０号およ
び特開昭５８−２２１２６４号に開示されている。ま
た、特開平２−４３３４７号には、Ｃr−Ｍo 鋳鋼、Ｃr
−Ｍo−Ｖ 鋳鋼において、Ｓi 、Ｍn の含有量を極力低
減して不可避不純物とすることにより経年劣化を防止す
る方法が開示されている。
のため、超々臨界圧タービンが開発されている。このよ
うな超々臨界圧下で用いられるケーシング、フランジ、
バルブ等の蒸気タービン用鋳鋼品は、苛酷な使用環境に
耐えられるように、高温特性に優れていることは勿論の
こと、高靱性で経年劣化の少ないことも要求される。従
来、このような使用に供する材料として、Ｃr−Ｍo 鋳
鋼、Ｃr−Ｍo−Ｖ 鋳鋼において、Ｓi 含有量を０．１
０％以下に低減して、靱性および高温特性の改善を図っ
た高温用高圧用鋳鋼が特開昭５３−１１２２２０号およ
び特開昭５８−２２１２６４号に開示されている。ま
た、特開平２−４３３４７号には、Ｃr−Ｍo 鋳鋼、Ｃr
−Ｍo−Ｖ 鋳鋼において、Ｓi 、Ｍn の含有量を極力低
減して不可避不純物とすることにより経年劣化を防止す
る方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の、より
苛酷な条件下においては、上記したＣr−Ｍo 鋳鋼やＣr
−Ｍo−Ｖ 鋳鋼では、高温強度が十分とは言えず、より
高い高温強度を有する１２Ｃr 系耐熱鋳鋼の使用が望ま
れている。ところで、１２Ｃr 系耐熱鋳鋼においても、
Ｃr−Ｍo 鋳鋼、Ｃr−Ｍo−Ｖ 鋳鋼と同様に超々臨界圧
力下で長期間使用される場合においては経年劣化が問題
になるが、これに対する有効な手段は提案されていな
い。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、
高温強度に優れ、かつ経年劣化の少ない新規な１２Ｃr
系の耐熱鋳鋼を提供することを目的とするものである。
苛酷な条件下においては、上記したＣr−Ｍo 鋳鋼やＣr
−Ｍo−Ｖ 鋳鋼では、高温強度が十分とは言えず、より
高い高温強度を有する１２Ｃr 系耐熱鋳鋼の使用が望ま
れている。ところで、１２Ｃr 系耐熱鋳鋼においても、
Ｃr−Ｍo 鋳鋼、Ｃr−Ｍo−Ｖ 鋳鋼と同様に超々臨界圧
力下で長期間使用される場合においては経年劣化が問題
になるが、これに対する有効な手段は提案されていな
い。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、
高温強度に優れ、かつ経年劣化の少ない新規な１２Ｃr
系の耐熱鋳鋼を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の耐熱鋳鋼は、重量％で、Ｃ：０．０５〜
０．１５％、Ｎi ：０．１〜１．５％、Ｃr ：９．５〜
１３％、Ｍo ：０．５〜１．５％、Ｖ：０．１〜０．３
％Ｎ：０．０２５〜０．１％を含有し、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。上記組成
には、さらに重量％でＴi ：０．１％以下またはＮb ：
０．０５〜０．２％、Ｗ：０．１〜１．５％の１種また
は２種を含有させることができる。また、本願発明の耐
熱鋳鋼は、不可避的不純物のうち、重量％でＳi ：０．
１％以下、Ｍn ：０．１％以下を許容含有量とするのが
望ましい。
め、本願発明の耐熱鋳鋼は、重量％で、Ｃ：０．０５〜
０．１５％、Ｎi ：０．１〜１．５％、Ｃr ：９．５〜
１３％、Ｍo ：０．５〜１．５％、Ｖ：０．１〜０．３
％Ｎ：０．０２５〜０．１％を含有し、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。上記組成
には、さらに重量％でＴi ：０．１％以下またはＮb ：
０．０５〜０．２％、Ｗ：０．１〜１．５％の１種また
は２種を含有させることができる。また、本願発明の耐
熱鋳鋼は、不可避的不純物のうち、重量％でＳi ：０．
１％以下、Ｍn ：０．１％以下を許容含有量とするのが
望ましい。
【０００５】
【作用】以下に本願発明の作用を各成分の限定理由とと
もに説明する。Ｃ：０．０５〜０．１５％ Ｃは炭化物形成元素と結びついて、炭化物を形成して高
温強度を向上させるが、その含有量が０．０５％未満で
は、所望の強度が得られず、また、０．１５％を超えて
含有させると、ラプチャー強度および切欠き靱性が劣化
し、溶接割れ感受性を増大させるので、上記範囲とし
た。Ｎi ：０．１〜１．５％ Ｎi は焼入れ性を向上させるので、Ｓi およびＭn 含有
量を低減することによる焼入れ性の低下を補填するため
に０．１％以上含有させるが、１．５％を越えて含有さ
せると高温強度を低下させるので上記範囲とした。
もに説明する。Ｃ：０．０５〜０．１５％ Ｃは炭化物形成元素と結びついて、炭化物を形成して高
温強度を向上させるが、その含有量が０．０５％未満で
は、所望の強度が得られず、また、０．１５％を超えて
含有させると、ラプチャー強度および切欠き靱性が劣化
し、溶接割れ感受性を増大させるので、上記範囲とし
た。Ｎi ：０．１〜１．５％ Ｎi は焼入れ性を向上させるので、Ｓi およびＭn 含有
量を低減することによる焼入れ性の低下を補填するため
に０．１％以上含有させるが、１．５％を越えて含有さ
せると高温強度を低下させるので上記範囲とした。
【０００６】Ｃr ：９．５〜１３％ Ｃr は、この鋼種において焼入れ性、高温強度、耐酸化
性を高めるための基本合金成分であり、これらの特性を
十分に得るためには９．５％以上の含有が必要がある。
しかし、１３％を超えて含有させると、デルタフェライ
トが晶出して高温強度および切欠き靱性を劣化させるの
で、その上限を１３％に限定した。Ｍo ：０．５〜１．５％ Ｍo は焼戻軟化抵抗を高め、また高温強度を改善するた
めには、０．５％以上含有させる必要があるが、１．５
％を越えてもその効果は飽和して経済的ではないので上
記範囲とした。
性を高めるための基本合金成分であり、これらの特性を
十分に得るためには９．５％以上の含有が必要がある。
しかし、１３％を超えて含有させると、デルタフェライ
トが晶出して高温強度および切欠き靱性を劣化させるの
で、その上限を１３％に限定した。Ｍo ：０．５〜１．５％ Ｍo は焼戻軟化抵抗を高め、また高温強度を改善するた
めには、０．５％以上含有させる必要があるが、１．５
％を越えてもその効果は飽和して経済的ではないので上
記範囲とした。
【０００７】Ｖ：０．１〜０．３％ Ｖは安定した炭化物を形成し、クリープ強度を向上させ
る作用を有するが、その含有量が０．１％未満ではその
効果はなく、また、０．３％を超えて含有させると、延
靱性が低下するので上記範囲とした。Ｎ ：０．０２５〜０．１％ Ｎはマトリックスを強化するばかりでなく、Ｍo と共存
すると、クリープ強度の向上に有効に作用する。ただし
含有量が０．０２５％未満ではその効果は認められず、
また０．１％を超えて含有させると、ブローホールを発
生するのでその含有量を上記範囲とした。次に所望によ
り添加する選択元素と、含有量を制限する不可避的不純
物について説明する。Ｔi ：０．１％以下 Ｔi は脱酸剤の１つであり、炭化物あるいは窒化物を形
成し、高温特性を向上させるが、０．１％を超えて含有
させると、介在物が多く形成されるので上限を０．１％
とした。
る作用を有するが、その含有量が０．１％未満ではその
効果はなく、また、０．３％を超えて含有させると、延
靱性が低下するので上記範囲とした。Ｎ ：０．０２５〜０．１％ Ｎはマトリックスを強化するばかりでなく、Ｍo と共存
すると、クリープ強度の向上に有効に作用する。ただし
含有量が０．０２５％未満ではその効果は認められず、
また０．１％を超えて含有させると、ブローホールを発
生するのでその含有量を上記範囲とした。次に所望によ
り添加する選択元素と、含有量を制限する不可避的不純
物について説明する。Ｔi ：０．１％以下 Ｔi は脱酸剤の１つであり、炭化物あるいは窒化物を形
成し、高温特性を向上させるが、０．１％を超えて含有
させると、介在物が多く形成されるので上限を０．１％
とした。
【０００８】Ｎb ：０．０５〜０．２％ Ｎb は微細な炭窒化物を形成し、高温強度を向上させる
作用を有しているが、０．０５％未満ではその効果はほ
とんど認められず、また０．２％を超えて含有させると
炭窒化物が必要以上に形成されて延靱性を低下させるの
で、上記範囲とした。Ｗ：０．１〜１．５％ Ｗは高温強度を向上させるが、０．１％未満ではその効
果は認められず、１．５％を越えて含有させると偏析傾
向が増大し、延靱性を低下させるので上記範囲とした。
作用を有しているが、０．０５％未満ではその効果はほ
とんど認められず、また０．２％を超えて含有させると
炭窒化物が必要以上に形成されて延靱性を低下させるの
で、上記範囲とした。Ｗ：０．１〜１．５％ Ｗは高温強度を向上させるが、０．１％未満ではその効
果は認められず、１．５％を越えて含有させると偏析傾
向が増大し、延靱性を低下させるので上記範囲とした。
【０００９】Ｓi：０．１％以下、Ｍn：０．１％以下 本願発明の１２Ｃr 系鋳鋼においては、Ｓi およびＭn
の多量の含有は、焼戻し脆性を助長する。したがって、
超々臨界圧条件下で使用される本発明鋳鋼にＳi 、Ｍn
を多量に含有させると、使用中に焼戻し脆化を生じ、経
年劣化を起こす。そのため、経年劣化防止の見知から、
Ｓi 、Ｍn を脱酸剤あるいは合金元素として添加せず、
不可避的不純物として極力その含有量を低減することが
望ましい。しかし、Ｓi およびＭn は不可避不純物とし
てある程度の含有は避けられず、現状の精錬技術レベル
から、Ｓi 、Ｍn の不可避的不純物としての許容含有量
を、それぞれ０．１％以下に制限した。
の多量の含有は、焼戻し脆性を助長する。したがって、
超々臨界圧条件下で使用される本発明鋳鋼にＳi 、Ｍn
を多量に含有させると、使用中に焼戻し脆化を生じ、経
年劣化を起こす。そのため、経年劣化防止の見知から、
Ｓi 、Ｍn を脱酸剤あるいは合金元素として添加せず、
不可避的不純物として極力その含有量を低減することが
望ましい。しかし、Ｓi およびＭn は不可避不純物とし
てある程度の含有は避けられず、現状の精錬技術レベル
から、Ｓi 、Ｍn の不可避的不純物としての許容含有量
を、それぞれ０．１％以下に制限した。
【００１０】
【実施例】本発明鋼を通常工業ベースで製造する場合に
は、アーク炉にて溶解して、取鍋精錬を行うが、本実施
例では、真空溶解炉にて、表１に示す組成の本発明の鋳
鋼と比較材とを溶解し、砂型に鋳込んだ。これらの鋳塊
に焼準、焼戻しの熱処理を施して供試材とした。なお、
各供試材の一部に４５０℃×１０4 時間の脆化処理を施
した。これらの供試材の材料試験結果を表２に示す。表
２から明らかなように、比較材では、脆化処理後のＦＡ
ＴＴ（破面遷移温度）が上昇して脆化が生じているのに
対し、本発明の鋳鋼においては、脆化処理後のＦＡＴＴ
が脆化処理前のものとほとんど変わらず、脆化は起きな
かった。すなわち、本発明の鋳鋼は、高温環境で長期間
使用してもほとんど焼戻し脆化は起きず、耐経年劣化に
優れた鋳鋼であることが確認された。
は、アーク炉にて溶解して、取鍋精錬を行うが、本実施
例では、真空溶解炉にて、表１に示す組成の本発明の鋳
鋼と比較材とを溶解し、砂型に鋳込んだ。これらの鋳塊
に焼準、焼戻しの熱処理を施して供試材とした。なお、
各供試材の一部に４５０℃×１０4 時間の脆化処理を施
した。これらの供試材の材料試験結果を表２に示す。表
２から明らかなように、比較材では、脆化処理後のＦＡ
ＴＴ（破面遷移温度）が上昇して脆化が生じているのに
対し、本発明の鋳鋼においては、脆化処理後のＦＡＴＴ
が脆化処理前のものとほとんど変わらず、脆化は起きな
かった。すなわち、本発明の鋳鋼は、高温環境で長期間
使用してもほとんど焼戻し脆化は起きず、耐経年劣化に
優れた鋳鋼であることが確認された。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明は、１２
Ｃr 系鋳鋼において、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１
５％、Ｎi ：０．１〜１．５％、Ｃr ：９．５〜１３
％、Ｍo：０．５〜１．５％、Ｖ：０．１〜０．３％
Ｎ：０．０２５〜０．１％を含有し、さらに、所望によ
りＴi ：０．１％以下またはＮb ：０．０５〜０．２
％、Ｗ：０．１〜１．５％の１種または２種を含有し、
所望により不可避的不純物のうち、Ｓi ：０．１％以
下、Ｍn ：０．１％以下を許容含有量とするので、高温
強度に優れ、かつ耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼を得る
ことができる。
Ｃr 系鋳鋼において、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１
５％、Ｎi ：０．１〜１．５％、Ｃr ：９．５〜１３
％、Ｍo：０．５〜１．５％、Ｖ：０．１〜０．３％
Ｎ：０．０２５〜０．１％を含有し、さらに、所望によ
りＴi ：０．１％以下またはＮb ：０．０５〜０．２
％、Ｗ：０．１〜１．５％の１種または２種を含有し、
所望により不可避的不純物のうち、Ｓi ：０．１％以
下、Ｍn ：０．１％以下を許容含有量とするので、高温
強度に優れ、かつ耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼を得る
ことができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５％、
Ｎi ：０．１〜１．５％、Ｃr ：９．５〜１３％、Ｍo
：０．５〜１．５％、Ｖ：０．１〜０．３％Ｎ：０．
０２５〜０．１％を含有し、残部がＦe および不可避的
不純物からなる耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼 - 【請求項２】 請求項１記載の組成に、さらに重量％で
Ｔi ：０．１％以下を含有する耐経年劣化性に優れた耐
熱鋳鋼 - 【請求項３】 請求項１または２記載の組成に、さらに
重量％でＮb ：０．０５〜０．２％、Ｗ：０．１〜１．
５％の１種または２種を含有する耐経年劣化性に優れた
耐熱鋳鋼 - 【請求項４】 不可避的不純物のうち、重量％でＳi ：
０．１％以下、Ｍn：０．１％以下を許容含有量とする
請求項１〜３のいずれかに記載の耐経年劣化性に優れた
耐熱鋳鋼鋳鋼
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21243792A JPH0633196A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21243792A JPH0633196A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633196A true JPH0633196A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16622594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21243792A Pending JPH0633196A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 耐経年劣化性に優れた耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0959747A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-04 | Hitachi Ltd | 高強度耐熱鋳鋼，蒸気タービンケーシング，蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
| EP0931845A1 (en) * | 1998-01-27 | 1999-07-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Material for gas turbine disk |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP21243792A patent/JPH0633196A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0959747A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-04 | Hitachi Ltd | 高強度耐熱鋳鋼，蒸気タービンケーシング，蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
| EP0931845A1 (en) * | 1998-01-27 | 1999-07-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Material for gas turbine disk |
| US6106766A (en) * | 1998-01-27 | 2000-08-22 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Material for gas turbine disk |
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