JPH08159692A - ラジアントチューブ - Google Patents
ラジアントチューブInfo
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- JPH08159692A JPH08159692A JP30232294A JP30232294A JPH08159692A JP H08159692 A JPH08159692 A JP H08159692A JP 30232294 A JP30232294 A JP 30232294A JP 30232294 A JP30232294 A JP 30232294A JP H08159692 A JPH08159692 A JP H08159692A
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- Japan
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- metal oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱合金中に酸化物を分散させて合金を強化
する技術を利用することによって、高温強度および耐酸
化性に優れるラジアントチューブを提供する。 【構成】 本発明のラジアントチューブは、質量％で１
０〜４０％のＣｒ、２％以下のＡｌ、２％以下のＴｉお
よび０．５％以下のＦｅを含み、残部が実質的にＮｉか
らなる合金のオーステナイトマトリックス中に０．１〜
２％の微細な高融点金属酸化物を分散して含有する酸化
物分散強化型合金よりなることを特徴とする。前記高融
点金属酸化物としては、Ｙ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ
3 、Ｃｅ2Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 およびＥｕ2
Ｏ3 のいずれか１種または２種以上を用いるとよい。
する技術を利用することによって、高温強度および耐酸
化性に優れるラジアントチューブを提供する。 【構成】 本発明のラジアントチューブは、質量％で１
０〜４０％のＣｒ、２％以下のＡｌ、２％以下のＴｉお
よび０．５％以下のＦｅを含み、残部が実質的にＮｉか
らなる合金のオーステナイトマトリックス中に０．１〜
２％の微細な高融点金属酸化物を分散して含有する酸化
物分散強化型合金よりなることを特徴とする。前記高融
点金属酸化物としては、Ｙ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ
3 、Ｃｅ2Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 およびＥｕ2
Ｏ3 のいずれか１種または２種以上を用いるとよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉の発熱帯部を構
成するラジアントチューブに関する。
成するラジアントチューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】ラジアントチューブは、例えば鋼片、鋼
線材などを保護雰囲気中で加熱するために用いられる雰
囲気加熱炉の発熱帯部に用いられる。前記ラジアントチ
ューブの内部にはＬＰＧ、ＬＮＧ、重油などを燃焼した
燃焼ガスを流してラジアントチューブの管壁を加熱し、
該管壁から炉内へ熱を輻射することにより炉内の被加熱
物を加熱する。ラジアントチューブは高温に暴されると
ともにチューブ内面は高温の燃焼ガスによる酸化を受け
る。
線材などを保護雰囲気中で加熱するために用いられる雰
囲気加熱炉の発熱帯部に用いられる。前記ラジアントチ
ューブの内部にはＬＰＧ、ＬＮＧ、重油などを燃焼した
燃焼ガスを流してラジアントチューブの管壁を加熱し、
該管壁から炉内へ熱を輻射することにより炉内の被加熱
物を加熱する。ラジアントチューブは高温に暴されると
ともにチューブ内面は高温の燃焼ガスによる酸化を受け
る。
【０００３】従来、ラジアントチューブ用材料として
は、高温強度および耐酸化性に優れるＪＩＳ ＳＣＨ１
３Ａ、ＪＩＳ ＳＣＨ２４などが用いられ、さらにこれ
らを改良したＤＣＨ２７（０．３６％Ｃ−３３％Ｃｒ−
３０％Ｎｉ−５％Ｗ−０．３％Ｔｉ−残Ｆｅ）、ＭＯ−
ＲＥ２（０．３５％Ｃ−３３％Ｃｒ−１５％Ｗ−残Ｆ
ｅ）などの耐熱鋳造合金が用いられている。
は、高温強度および耐酸化性に優れるＪＩＳ ＳＣＨ１
３Ａ、ＪＩＳ ＳＣＨ２４などが用いられ、さらにこれ
らを改良したＤＣＨ２７（０．３６％Ｃ−３３％Ｃｒ−
３０％Ｎｉ−５％Ｗ−０．３％Ｔｉ−残Ｆｅ）、ＭＯ−
ＲＥ２（０．３５％Ｃ−３３％Ｃｒ−１５％Ｗ−残Ｆ
ｅ）などの耐熱鋳造合金が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、生産能
率の向上、被加熱材料の品質向上を狙って加熱炉の温度
を一層高めることが行われるようになった。そのため、
従来材では高温強度が不足してラジアントチューブに大
きな変形を生じたり、酸化損耗して肉薄となり局部的膨
らみや割れを生じたりして、ラジアントチューブの寿命
が著しく短縮されるという問題が生じている。
率の向上、被加熱材料の品質向上を狙って加熱炉の温度
を一層高めることが行われるようになった。そのため、
従来材では高温強度が不足してラジアントチューブに大
きな変形を生じたり、酸化損耗して肉薄となり局部的膨
らみや割れを生じたりして、ラジアントチューブの寿命
が著しく短縮されるという問題が生じている。
【０００５】本発明は上記の現状に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、耐熱合金中に酸化物を分
散させて合金を強化する技術を利用することによって、
高温強度および耐酸化性に優れるラジアントチューブを
提供することにある。
で、その目的とするところは、耐熱合金中に酸化物を分
散させて合金を強化する技術を利用することによって、
高温強度および耐酸化性に優れるラジアントチューブを
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のラジアントチュ
ーブは、質量％で１０〜４０％のＣｒ、２％以下のＡ
ｌ、２％以下のＴｉおよび０．５％以下のＦｅを含み、
残部が実質的にＮｉからなる合金のオーステナイトマト
リックス中に０．１〜２％の微細な高融点金属酸化物を
分散して含有する酸化物分散強化型合金よりなることを
特徴とする。
ーブは、質量％で１０〜４０％のＣｒ、２％以下のＡ
ｌ、２％以下のＴｉおよび０．５％以下のＦｅを含み、
残部が実質的にＮｉからなる合金のオーステナイトマト
リックス中に０．１〜２％の微細な高融点金属酸化物を
分散して含有する酸化物分散強化型合金よりなることを
特徴とする。
【０００７】また、前記高融点金属酸化物としてはＹ2
Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｅ 2 Ｏ3 、Ｇｄ
2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 およびＥｕ2 Ｏ3 のいずれか１種ま
たは２種以上を用いるとよい。前記ラジアントチューブ
を製造するには、前記の合金組成を与える金属または合
金粉末に前記高融点金属酸化物の微粉末を混合し、得ら
れた混合物をメカニカル・アロイイング法で処理するこ
とによって酸化物分散強化型合金粉末とする。前記合金
粉末を缶に封入し、熱間加工によって所望のチューブ形
状を与えればよい。
Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｅ 2 Ｏ3 、Ｇｄ
2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 およびＥｕ2 Ｏ3 のいずれか１種ま
たは２種以上を用いるとよい。前記ラジアントチューブ
を製造するには、前記の合金組成を与える金属または合
金粉末に前記高融点金属酸化物の微粉末を混合し、得ら
れた混合物をメカニカル・アロイイング法で処理するこ
とによって酸化物分散強化型合金粉末とする。前記合金
粉末を缶に封入し、熱間加工によって所望のチューブ形
状を与えればよい。
【０００８】メカニカル・アロイイング法は、合金組成
となる純金属または合金の粉末と高融点金属酸化物の微
粉末との混合物を機械的粉砕装置にいれて破砕・鍛接を
繰返し行うことによって、各成分元素が均一に合金しか
つ高融点金属酸化物が均一・微細に分散した合金粉末を
得る技術である。前記機械的粉砕装置としては高運動エ
ネルギー型ボールミルを用いるとよい。
となる純金属または合金の粉末と高融点金属酸化物の微
粉末との混合物を機械的粉砕装置にいれて破砕・鍛接を
繰返し行うことによって、各成分元素が均一に合金しか
つ高融点金属酸化物が均一・微細に分散した合金粉末を
得る技術である。前記機械的粉砕装置としては高運動エ
ネルギー型ボールミルを用いるとよい。
【０００９】前記熱間加工としては、熱間押出しまたは
ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）を用いるとよい。熱間加工
によって所要のラジアントチューブ形状に整えたのち、
二次再結晶焼鈍を行って合金の結晶粒を粗大化すること
により高い高温強度が得られる。二次再結晶焼鈍の条件
としては１３００〜１４００℃×０．５〜３ｈｒの加熱
が好ましく、これによって数１００μｍ程度の結晶粒と
なる。
ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）を用いるとよい。熱間加工
によって所要のラジアントチューブ形状に整えたのち、
二次再結晶焼鈍を行って合金の結晶粒を粗大化すること
により高い高温強度が得られる。二次再結晶焼鈍の条件
としては１３００〜１４００℃×０．５〜３ｈｒの加熱
が好ましく、これによって数１００μｍ程度の結晶粒と
なる。
【００１０】
【作用】本発明のラジアントチューブはＮｉ基合金を基
地としているため、Ｆｅを基地とする耐熱合金に較べて
高温における耐酸化性が良好である。そして、メカニカ
ル・アロイイング法によって合金中に高融点金属酸化物
の微細な粒子が均一に分散され、微細粒子による分散強
化によって強度が保たれるので、従来ラジアントチュー
ブに用いられている鋳造材に較べて高温度における強度
が高いという利点がある。さらに、本発明による適切な
合金元素の配合によって、ラジアントチューブとして一
層優れた特性を示すものである。
地としているため、Ｆｅを基地とする耐熱合金に較べて
高温における耐酸化性が良好である。そして、メカニカ
ル・アロイイング法によって合金中に高融点金属酸化物
の微細な粒子が均一に分散され、微細粒子による分散強
化によって強度が保たれるので、従来ラジアントチュー
ブに用いられている鋳造材に較べて高温度における強度
が高いという利点がある。さらに、本発明による適切な
合金元素の配合によって、ラジアントチューブとして一
層優れた特性を示すものである。
【００１１】以下、本発明におけるラジアントチューブ
が含有する合金元素の含有率の限定理由について説明す
る。 Ｃｒ：１０〜４０％ Ｃｒは、高温で雰囲気中の酸素と化合して安定で緻密な
Ｃｒ2 Ｏ3 を形成し、高温における合金の耐酸化性を高
めるために添加する元素である。このような効果を発揮
するためには１０％以上のＣｒを含有する必要がある。
しかし、Ｃｒ含有率が多すぎると合金の基地であるＮｉ
自体の結合力を低下して合金の強度を低下するので、Ｃ
ｒ含有率の上限を４０％とする。
が含有する合金元素の含有率の限定理由について説明す
る。 Ｃｒ：１０〜４０％ Ｃｒは、高温で雰囲気中の酸素と化合して安定で緻密な
Ｃｒ2 Ｏ3 を形成し、高温における合金の耐酸化性を高
めるために添加する元素である。このような効果を発揮
するためには１０％以上のＣｒを含有する必要がある。
しかし、Ｃｒ含有率が多すぎると合金の基地であるＮｉ
自体の結合力を低下して合金の強度を低下するので、Ｃ
ｒ含有率の上限を４０％とする。
【００１２】Ａｌ：２％以下、Ｔｉ：２％以下 ＡｌおよびＴｉは、いずれも合金の結晶粒界の強度を高
めるために添加する。しかし、ＡｌおよびＴｉの含有率
が高すぎると形成されるＡｌおよびＴｉの酸化物の量が
増し、その大きさも肥大して合金の清浄度を損い靭延性
を低下する。そのため、ＡｌおよびＴｉの含有率は２％
を上限とする。
めるために添加する。しかし、ＡｌおよびＴｉの含有率
が高すぎると形成されるＡｌおよびＴｉの酸化物の量が
増し、その大きさも肥大して合金の清浄度を損い靭延性
を低下する。そのため、ＡｌおよびＴｉの含有率は２％
を上限とする。
【００１３】Ｆｅ：０．５％以下 Ｆｅは、本発明合金の製造工程、特にメカニカル・アロ
イイング工程において混入する不可避的不純物であって
Ｎｉ基合金の高温強度を損う元素なので、含有率の上限
を０．５％に制限する。 高融点金属酸化物：０．１〜２％ 高融点金属酸化物は、数１０ｎｍ程度の微細な粒子とし
てＮｉ基地中に均一に分散し、合金の結晶内における転
位の移動を阻止して合金を分散強化する。この分散強化
の効果は高融点金属酸化物の含有率０．１％以上で発揮
され、含有率２％でほぼ飽和する。また、高融点金属酸
化物は合金表面に形成する酸化スケールのくさび止め効
果を有し、合金の耐酸化性向上に有効である。しかし、
その含有率が多すぎると合金の靭延性を損うので、高融
点金属酸化物の含有率は２％を上限とする。
イイング工程において混入する不可避的不純物であって
Ｎｉ基合金の高温強度を損う元素なので、含有率の上限
を０．５％に制限する。 高融点金属酸化物：０．１〜２％ 高融点金属酸化物は、数１０ｎｍ程度の微細な粒子とし
てＮｉ基地中に均一に分散し、合金の結晶内における転
位の移動を阻止して合金を分散強化する。この分散強化
の効果は高融点金属酸化物の含有率０．１％以上で発揮
され、含有率２％でほぼ飽和する。また、高融点金属酸
化物は合金表面に形成する酸化スケールのくさび止め効
果を有し、合金の耐酸化性向上に有効である。しかし、
その含有率が多すぎると合金の靭延性を損うので、高融
点金属酸化物の含有率は２％を上限とする。
【００１４】
【実施例】メカニカル・アロイイング法によって、表１
に示す化学組成酸化物分散強化型合金の粉末を製造し
た。この合金粉末を缶に真空封入し、２０００気圧、１
１００℃×３ｈｒのＨＩＰ処理を行って中空ビレットを
得た。この中空ビレットを１１００℃で熱間押出しして
外径２００ｍｍ、肉厚１０ｍｍの合金管を得た。前記合
金管に１３２０℃×２ｈｒ加熱の条件で二次再結晶焼鈍
を施しラジアントチューブ供試材とした。
に示す化学組成酸化物分散強化型合金の粉末を製造し
た。この合金粉末を缶に真空封入し、２０００気圧、１
１００℃×３ｈｒのＨＩＰ処理を行って中空ビレットを
得た。この中空ビレットを１１００℃で熱間押出しして
外径２００ｍｍ、肉厚１０ｍｍの合金管を得た。前記合
金管に１３２０℃×２ｈｒ加熱の条件で二次再結晶焼鈍
を施しラジアントチューブ供試材とした。
【００１５】
【表１】
【００１６】前記供試材から、機械加工によって直径１
０ｍｍ×長さ１５ｍｍの高温圧縮クリープ試験片および
直径７ｍｍ×長さ１５ｍｍの耐酸化性試験片を製作し、
それぞれ高温圧縮クリープ試験および耐酸化性試験に供
した。比較のため、従来からラジアントチューブ用材料
として使用されているＤＣＨ２７（比較例１：０．３６
％Ｃ−３３％Ｃｒ−３０％Ｎｉ−５％Ｗ−０．３％Ｔｉ
−残Ｆｅ）、およびＭＯ−ＲＥ２（比較例２：０．３５
％Ｃ−３３％Ｃｒ−１５％Ｗ−残Ｆｅ）についても同様
な試験片を製作し試験に供した。
０ｍｍ×長さ１５ｍｍの高温圧縮クリープ試験片および
直径７ｍｍ×長さ１５ｍｍの耐酸化性試験片を製作し、
それぞれ高温圧縮クリープ試験および耐酸化性試験に供
した。比較のため、従来からラジアントチューブ用材料
として使用されているＤＣＨ２７（比較例１：０．３６
％Ｃ−３３％Ｃｒ−３０％Ｎｉ−５％Ｗ−０．３％Ｔｉ
−残Ｆｅ）、およびＭＯ−ＲＥ２（比較例２：０．３５
％Ｃ−３３％Ｃｒ−１５％Ｗ−残Ｆｅ）についても同様
な試験片を製作し試験に供した。
【００１７】ラジアントチューブとしての機械的耐久力
を比較するため、各供試材について高温圧縮クリープ試
験を行った。高温圧縮クリープ試験は、１２００〜１３
００℃で前記高温圧縮クリープ試験片の軸方向に所定の
圧縮荷重を加え、所定時間経過後に圧縮変形率を測定す
る方法で行った。高温圧縮クリープ試験の結果は表２に
示す通りである。
を比較するため、各供試材について高温圧縮クリープ試
験を行った。高温圧縮クリープ試験は、１２００〜１３
００℃で前記高温圧縮クリープ試験片の軸方向に所定の
圧縮荷重を加え、所定時間経過後に圧縮変形率を測定す
る方法で行った。高温圧縮クリープ試験の結果は表２に
示す通りである。
【００１８】
【表２】
【００１９】各試験条件における同一試験時間後の変形
率を見ると、いずれの試験条件においても、比較例にく
らべて本発明の実施例は変形率が小さく、本発明の効果
が確認できた。次に、各供試材について耐酸化性試験を
行った。耐酸化性試験は、前記耐酸化性試験片を温度１
２００℃の大気中で長時間加熱したのち、その酸化増量
を測定する方法で行った。耐酸化性試験の結果は表３に
示す通りであって、本発明に従えば、酸化増量が従来材
の１／１０以下と著しく少ない優れた耐酸化性を有する
ラジアントチューブを得ることができることが判った。
率を見ると、いずれの試験条件においても、比較例にく
らべて本発明の実施例は変形率が小さく、本発明の効果
が確認できた。次に、各供試材について耐酸化性試験を
行った。耐酸化性試験は、前記耐酸化性試験片を温度１
２００℃の大気中で長時間加熱したのち、その酸化増量
を測定する方法で行った。耐酸化性試験の結果は表３に
示す通りであって、本発明に従えば、酸化増量が従来材
の１／１０以下と著しく少ない優れた耐酸化性を有する
ラジアントチューブを得ることができることが判った。
【００２０】
【表３】
【００２１】実際の光輝焼鈍加熱炉において本発明によ
るラジアントチューブを使用し、従来品の１０倍以上の
長寿命を示すことを確認した。
るラジアントチューブを使用し、従来品の１０倍以上の
長寿命を示すことを確認した。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従って酸
化物分散強化型合金からなるラジアントチューブを製造
すれば、加熱用燃焼ガスの酸化作用と高温によく耐えて
長寿命を示すラジアントチューブを得ることができる。
化物分散強化型合金からなるラジアントチューブを製造
すれば、加熱用燃焼ガスの酸化作用と高温によく耐えて
長寿命を示すラジアントチューブを得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 質量％で１０〜４０％のＣｒ、２％以下
のＡｌ、２％以下のＴｉおよび０．５％以下のＦｅを含
み、残部が実質的にＮｉからなる合金のオーステナイト
マトリックス中に０．１〜２％の微細な高融点金属酸化
物を分散して含有する酸化物分散強化型合金よりなるこ
とを特徴とするラジアントチューブ。 - 【請求項２】 前記高融点金属酸化物としてＹ2 Ｏ3 、
ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ 3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｓｃ
2 Ｏ3 およびＥｕ2 Ｏ3 のいずれか１種または２種以上
を用いることを特徴とする請求項１記載のラジアントチ
ューブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30232294A JPH08159692A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | ラジアントチューブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30232294A JPH08159692A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | ラジアントチューブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159692A true JPH08159692A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17907553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30232294A Pending JPH08159692A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | ラジアントチューブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159692A (ja) |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30232294A patent/JPH08159692A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040720 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040726 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041203 |