JPH08159693A - ラジアントチューブ - Google Patents
ラジアントチューブInfo
- Publication number
- JPH08159693A JPH08159693A JP30232394A JP30232394A JPH08159693A JP H08159693 A JPH08159693 A JP H08159693A JP 30232394 A JP30232394 A JP 30232394A JP 30232394 A JP30232394 A JP 30232394A JP H08159693 A JPH08159693 A JP H08159693A
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- JP
- Japan
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- alloy
- radiant tube
- oxide
- high temperature
- metal oxide
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- Pending
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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、１０％以下のＡｌおよび２％以下の
Ｔｉを含み、残部が実質的にＦｅ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 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｇ
ｄ2 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、１０％以下のＡｌおよび２％以下の
Ｔｉを含み、残部が実質的にＦｅ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 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｇ
ｄ2 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、１０％以下のＡ
ｌおよび２％以下のＴｉを含み、残部が実質的にＦｅ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、１０％以下のＡ
ｌおよび２％以下のＴｉを含み、残部が実質的にＦｅ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１３００〜１５００℃×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１３００〜１５００℃×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Ｆｅ基合金を基
地としているためＮｉ、Ｃｏなどを基地とする耐熱合金
に較べて融点が高いので、特に１３５０℃を越えるよう
な高温度での使用においてＮｉ基合金、Ｃｏ基合金に較
べて高温強度が高いという利点がある。また、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での強度が高
い。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優れた特性を示すもので
ある。
地としているためＮｉ、Ｃｏなどを基地とする耐熱合金
に較べて融点が高いので、特に１３５０℃を越えるよう
な高温度での使用においてＮｉ基合金、Ｃｏ基合金に較
べて高温強度が高いという利点がある。また、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での強度が高
い。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靭延性を低下す
るのでＣｒ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靭延性を低下す
るのでＣｒ含有率の上限を４０％とする。
【００１２】Ａｌ：１０％以下 Ａｌは、Ｃｒと同様に高温で雰囲気中の酸素と化合して
合金表面に安定なＡｌ 2 Ｏ3 の被膜を形成し、高温にお
ける合金の耐酸化性を高める。また、合金の製造過程で
合金内部に形成される酸化物は、後述のＴｉとともに合
金の結晶粒界を強化して合金の高温強度を向上する。し
かし、その含有率が多すぎると合金が脆弱となるので、
Ａｌの含有率は１０％を上限とする。
合金表面に安定なＡｌ 2 Ｏ3 の被膜を形成し、高温にお
ける合金の耐酸化性を高める。また、合金の製造過程で
合金内部に形成される酸化物は、後述のＴｉとともに合
金の結晶粒界を強化して合金の高温強度を向上する。し
かし、その含有率が多すぎると合金が脆弱となるので、
Ａｌの含有率は１０％を上限とする。
【００１３】Ｔｉ：２％以下 Ｔｉは、Ａｌと同様に合金の結晶粒界の強度を高めるた
めに添加する。しかし、Ｔｉの含有率が高すぎると合金
内部に形成される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、Ｔｉの含有率は２％を上限とする。
めに添加する。しかし、Ｔｉの含有率が高すぎると合金
内部に形成される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、Ｔｉの含有率は２％を上限とする。
【００１４】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。
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。
【００１５】
【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。
【００１６】
【表１】 前記供試材から、機械加工によって直径１０ｍｍ×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％Ｃ
ｒ−３０％Ｎｉ−５％Ｗ−０．３％Ｔｉ−残Ｆｅ）、お
よびＭＯ−ＲＥ２（比較例２：０．３５％Ｃ−３３％Ｃ
ｒ−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。
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％Ｃ
ｒ−３０％Ｎｉ−５％Ｗ−０．３％Ｔｉ−残Ｆｅ）、お
よびＭＯ−ＲＥ２（比較例２：０．３５％Ｃ−３３％Ｃ
ｒ−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】 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１２００℃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。
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１２００℃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。
【００１９】
【表３】 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。
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。
【００２０】
【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、１０％以
下のＡｌおよび２％以下のＴｉを含み、残部が実質的に
Ｆｅ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 |
|---|---|---|---|
| JP30232394A JPH08159693A (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 |
|---|---|---|---|
| JP30232394A JPH08159693A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | ラジアントチューブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159693A true JPH08159693A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17907564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30232394A Pending JPH08159693A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | ラジアントチューブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159693A (ja) |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30232394A patent/JPH08159693A/ja active Pending
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