JPH10121190A - 熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼 - Google Patents
熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼Info
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- JPH10121190A JPH10121190A JP27516496A JP27516496A JPH10121190A JP H10121190 A JPH10121190 A JP H10121190A JP 27516496 A JP27516496 A JP 27516496A JP 27516496 A JP27516496 A JP 27516496A JP H10121190 A JPH10121190 A JP H10121190A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温強度および熱間加工性に優れた低合金耐
熱鋼および鋼管を提案する。 【解決手段】 Cr：1.5 〜3.5 ％、Mo：0.01〜1.5 ％を
含有する低Cr-Mo 鋼にＷ：0.5 〜3.0 ％、Ｖ：0.01〜0.
5 ％、Nb：0.01〜0.12％を添加し、さらに、Bi：0.0001
〜0.2 ％、Ca：0.001 〜0.05％を複合添加する。これに
より、高温強度を維持しつつ熱間加工性が向上する。上
記組成に加えて、さらに、Ni：1.0 ％以下、Ｎ：0.050
％以下、Ti：0.1 ％以下、Al：0.001 〜0.05％、Ｂ：0.
0001〜0.02％、Ta：0.2 ％以下、Mg：0.3 ％以下のうち
から選ばれた１種または２種以上を含有してもよい。
熱鋼および鋼管を提案する。 【解決手段】 Cr：1.5 〜3.5 ％、Mo：0.01〜1.5 ％を
含有する低Cr-Mo 鋼にＷ：0.5 〜3.0 ％、Ｖ：0.01〜0.
5 ％、Nb：0.01〜0.12％を添加し、さらに、Bi：0.0001
〜0.2 ％、Ca：0.001 〜0.05％を複合添加する。これに
より、高温強度を維持しつつ熱間加工性が向上する。上
記組成に加えて、さらに、Ni：1.0 ％以下、Ｎ：0.050
％以下、Ti：0.1 ％以下、Al：0.001 〜0.05％、Ｂ：0.
0001〜0.02％、Ta：0.2 ％以下、Mg：0.3 ％以下のうち
から選ばれた１種または２種以上を含有してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ、化学プラ
ント等の高温環境下で使用される鋼に関し、とくに500
℃以上の高温での使用に適した低合金耐熱鋼に関する。
ント等の高温環境下で使用される鋼に関し、とくに500
℃以上の高温での使用に適した低合金耐熱鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ボイラ、化学プラントなどの
高温環境下では、2 1/4Cr-1 Mo鋼が用いられる場合が多
い。しかし、より高温強度や耐酸化性が要求される場合
には、Cr含有量の多い９〜12Cr系の鋼材が用いられ、な
かでも、スーパー９Cr鋼、または改良９Cr−１Mo鋼と呼
ばれる９Cr−１Mo−Ｖ−Nb鋼が多用されるようになって
きた。
高温環境下では、2 1/4Cr-1 Mo鋼が用いられる場合が多
い。しかし、より高温強度や耐酸化性が要求される場合
には、Cr含有量の多い９〜12Cr系の鋼材が用いられ、な
かでも、スーパー９Cr鋼、または改良９Cr−１Mo鋼と呼
ばれる９Cr−１Mo−Ｖ−Nb鋼が多用されるようになって
きた。
【０００３】従来から使用されている2 1/4Cr-１Mo鋼
は、低Cr-Mo 鋼のなかでは優れた高温強度を有している
が、９Crなどの高Cr系鋼に比べ、高温強度が低いため高
温強度の向上が求められていた。このような要望に対
し、例えば、特開昭63-18038号公報には、Ｗ、Nb、Ｖ、
Ｂ、Cu等を添加し、高温強度を向上させた鋼が提案され
ている。しかしながら、この鋼では、高温強度は改善さ
れたものの、熱間加工性が十分でないという問題を残し
ていた。すなわち、熱間加工時、とくに、加工歪量の大
きい鋼管製造において割れ、カブレ等の疵が多発し、製
造性に大きな問題があった。
は、低Cr-Mo 鋼のなかでは優れた高温強度を有している
が、９Crなどの高Cr系鋼に比べ、高温強度が低いため高
温強度の向上が求められていた。このような要望に対
し、例えば、特開昭63-18038号公報には、Ｗ、Nb、Ｖ、
Ｂ、Cu等を添加し、高温強度を向上させた鋼が提案され
ている。しかしながら、この鋼では、高温強度は改善さ
れたものの、熱間加工性が十分でないという問題を残し
ていた。すなわち、熱間加工時、とくに、加工歪量の大
きい鋼管製造において割れ、カブレ等の疵が多発し、製
造性に大きな問題があった。
【０００４】また、高温強度に加えて、靱性、耐酸化性
を改善するために、特開平2-217438号公報には、Mg、
Ｂ、La等、特開平2-217439号公報には、Cu、Mg、Ｂ等
を、特開平4-165043号公報には、Cu、Mg、Ｂ等を、特開
平4-268040号公報には、Ti、Ｂ、La等を添加した鋼が開
示されている。しかしながら、これら鋼でも熱間加工性
は十分とはいえず、依然として、製造時に疵が多発する
という問題を残していた。
を改善するために、特開平2-217438号公報には、Mg、
Ｂ、La等、特開平2-217439号公報には、Cu、Mg、Ｂ等
を、特開平4-165043号公報には、Cu、Mg、Ｂ等を、特開
平4-268040号公報には、Ti、Ｂ、La等を添加した鋼が開
示されている。しかしながら、これら鋼でも熱間加工性
は十分とはいえず、依然として、製造時に疵が多発する
という問題を残していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
有利に解決し、ボイラ、化学プラント等に好適に使用で
きる、高温強度および熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼
を提案することを目的とする。
有利に解決し、ボイラ、化学プラント等に好適に使用で
きる、高温強度および熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼
を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｗ、Nb、
Ｖを添加し高温強度を向上させた低Cr-Mo 鋼の熱間加工
性を改善するために、鋭意検討した結果、Bi、Caの添加
が大きな効果を有するという知見を得た。まず、本発明
の基礎になった実験結果を説明する。
Ｖを添加し高温強度を向上させた低Cr-Mo 鋼の熱間加工
性を改善するために、鋭意検討した結果、Bi、Caの添加
が大きな効果を有するという知見を得た。まず、本発明
の基礎になった実験結果を説明する。
【０００７】0.08％Ｃ- 0.41％Si-0.43 ％Mn-2.14 ％Cr
-0.15 ％Mo- 1.55％Ｗ-0.09 ％Nb-0.20 ％Ｖを含みさら
にBiを単独で、あるいは0.0014％Caとともに0.0001〜0.
001％超まで変化して添加した鋼について、熱間加工性
を評価するために、グリーブル試験により1250℃に加熱
後1000℃に冷却し引張破断したときの直径減少率を求
め、図１に示す。
-0.15 ％Mo- 1.55％Ｗ-0.09 ％Nb-0.20 ％Ｖを含みさら
にBiを単独で、あるいは0.0014％Caとともに0.0001〜0.
001％超まで変化して添加した鋼について、熱間加工性
を評価するために、グリーブル試験により1250℃に加熱
後1000℃に冷却し引張破断したときの直径減少率を求
め、図１に示す。
【０００８】図１から、Bi単独添加の場合は、添加Bi量
の増加とともに、直径減少率は増加するが、0.001 ％添
加してもたかだか50％程度まで向上し飽和している。一
方、BiとCaを複合添加した場合は、添加Bi量の増加とと
もに、直径減少率は著しく増加する。Bi:0.001％添加で
直径減少率は70％以上まで増加している。つぎに、0.09
％Ｃ−0.38％Si−0.45％Mn−2.20％Cr−0.19％Mo−1.71
％Ｗ−0.08 ％Nb−0.19％Ｖを含みさらにBiを0.0016％C
aとともに0.01〜0.20％まで変化して添加した鋼につい
て、同様に直径減少率を求め、図２に示す。図２から、
Bi添加量の増加に対し、直径減少率は70％以上の良好な
値を保持し、若干増加傾向を示している。
の増加とともに、直径減少率は増加するが、0.001 ％添
加してもたかだか50％程度まで向上し飽和している。一
方、BiとCaを複合添加した場合は、添加Bi量の増加とと
もに、直径減少率は著しく増加する。Bi:0.001％添加で
直径減少率は70％以上まで増加している。つぎに、0.09
％Ｃ−0.38％Si−0.45％Mn−2.20％Cr−0.19％Mo−1.71
％Ｗ−0.08 ％Nb−0.19％Ｖを含みさらにBiを0.0016％C
aとともに0.01〜0.20％まで変化して添加した鋼につい
て、同様に直径減少率を求め、図２に示す。図２から、
Bi添加量の増加に対し、直径減少率は70％以上の良好な
値を保持し、若干増加傾向を示している。
【０００９】また、0.07％Ｃ−0.35％Si−0.40％Mn−1.
98％Cr−0.17％Mo−1.63％Ｗ−0.09％Nb−0.18％Ｖを含
みさらにCaを単独で0.001 〜0.02％まで添加した鋼につ
いて、同様に熱間加工性を評価し、図３に示す。図３か
ら、Ca単独添加の場合は、Bi単独添加の場合と同様に、
添加Ca量の増加にともない、直径減少率はわずかに増加
する傾向を示しているが、0.02％Ca添加でも直径減少率
は50％程度までしか向上しない。
98％Cr−0.17％Mo−1.63％Ｗ−0.09％Nb−0.18％Ｖを含
みさらにCaを単独で0.001 〜0.02％まで添加した鋼につ
いて、同様に熱間加工性を評価し、図３に示す。図３か
ら、Ca単独添加の場合は、Bi単独添加の場合と同様に、
添加Ca量の増加にともない、直径減少率はわずかに増加
する傾向を示しているが、0.02％Ca添加でも直径減少率
は50％程度までしか向上しない。
【００１０】これらの結果から、本発明者らは、 Bi単独あるいはCa単独添加では、熱間加工性の向上は
少ない。 BiとCaを適量複合添加することにより、はじめて、高
い高温強度を有したまま、熱間加工性が著しく向上す
る。という新規な知見を得た。
少ない。 BiとCaを適量複合添加することにより、はじめて、高
い高温強度を有したまま、熱間加工性が著しく向上す
る。という新規な知見を得た。
【００１１】本発明は、上記した知見を基に完成された
ものである。すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：0.03
〜0.12％、Si：0.7 ％以下、Mn：0.1 〜1.5 ％、Ｐ：0.
030 ％以下、Ｓ：0.030 ％以下、Cr：1.5 〜3.5 ％、M
o：0.01〜1.5 ％、Ｗ：0.5 〜3.0 ％、Ｖ：0.01〜0.5
％、Nb：0.01〜0.12％、Bi：0.0001〜0.2 ％、Ca：0.00
1 〜0.05％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からな
ることを特徴とする熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼で
ある。また、本発明では、上記組成に加えて、さらに、
Ni：1.0 ％以下、Ｎ：0.050 ％以下、Ti：0.1 ％以下、
Al：0.001 〜0.05％、Ｂ：0.0001〜0.02％、Ta：0.2 ％
以下、Mg：0.3 ％以下のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有してもよい。
ものである。すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：0.03
〜0.12％、Si：0.7 ％以下、Mn：0.1 〜1.5 ％、Ｐ：0.
030 ％以下、Ｓ：0.030 ％以下、Cr：1.5 〜3.5 ％、M
o：0.01〜1.5 ％、Ｗ：0.5 〜3.0 ％、Ｖ：0.01〜0.5
％、Nb：0.01〜0.12％、Bi：0.0001〜0.2 ％、Ca：0.00
1 〜0.05％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からな
ることを特徴とする熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼で
ある。また、本発明では、上記組成に加えて、さらに、
Ni：1.0 ％以下、Ｎ：0.050 ％以下、Ti：0.1 ％以下、
Al：0.001 〜0.05％、Ｂ：0.0001〜0.02％、Ta：0.2 ％
以下、Mg：0.3 ％以下のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有してもよい。
【００１２】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.03〜0.
12％、Si：0.7 ％以下、Mn：0.1 〜1.5 ％、Ｐ：0.030
％以下、Ｓ：0.030 ％以下、Cr：1.5 〜3.5 ％、Mo：0.
01〜1.5 ％、Ｗ：0.5 〜3.0 ％、Ｖ：0.01〜0.5 ％、N
b：0.01〜0.12％、Bi：0.0001〜0.2 ％、Ca：0.001 〜
0.05％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組
成を有し、傾斜圧延方式により造管されたことを特徴と
する高温特性に優れた継目無鋼管である。また、本発明
では、上記組成に加えて、さらに、Ni：1.0 ％以下、
Ｎ：0.050 ％以下、Ti：0.1 ％以下、Al：0.001 〜0.05
％、Ｂ：0.0001〜0.02％、Ta：0.2 ％以下、Mg：0.3 ％
以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有して
もよい。
12％、Si：0.7 ％以下、Mn：0.1 〜1.5 ％、Ｐ：0.030
％以下、Ｓ：0.030 ％以下、Cr：1.5 〜3.5 ％、Mo：0.
01〜1.5 ％、Ｗ：0.5 〜3.0 ％、Ｖ：0.01〜0.5 ％、N
b：0.01〜0.12％、Bi：0.0001〜0.2 ％、Ca：0.001 〜
0.05％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組
成を有し、傾斜圧延方式により造管されたことを特徴と
する高温特性に優れた継目無鋼管である。また、本発明
では、上記組成に加えて、さらに、Ni：1.0 ％以下、
Ｎ：0.050 ％以下、Ti：0.1 ％以下、Al：0.001 〜0.05
％、Ｂ：0.0001〜0.02％、Ta：0.2 ％以下、Mg：0.3 ％
以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有して
もよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】まず、本発明鋼の化学成分の限定
理由について説明する。 Ｃ：0.03〜0.12％ ＣはNb、Ｖ等の炭化物形成元素と結合し、高温強度を高
める。この効果を得るためには0.03％以上の含有が必要
であるが、0.12％を超えると、硬化性が高くなりすぎ溶
接性が劣化する。このため、Ｃは0.03〜0.12％の範囲と
した。
理由について説明する。 Ｃ：0.03〜0.12％ ＣはNb、Ｖ等の炭化物形成元素と結合し、高温強度を高
める。この効果を得るためには0.03％以上の含有が必要
であるが、0.12％を超えると、硬化性が高くなりすぎ溶
接性が劣化する。このため、Ｃは0.03〜0.12％の範囲と
した。
【００１４】Si：0.7 ％以下 Siは脱酸剤として添加するが、0.7 ％を超えると、靱性
が劣化し、焼戻し脆化感受性が増大する。このため、Si
は0.7 ％以下とした。なお、クリープ破断特性は、Si含
有量が少ないほうがよいため、好ましくはSiは0.25％以
下である。 Mn：0.1 〜1.5 ％ Mnは、脱酸剤として作用するとともに、鋼中に固溶して
強度を増加させる。これらの効果を得るためには、0.1
％以上の添加が必要であるが、1.5 ％を超えると、硬化
性が高くなりすぎ溶接性が劣化する。このため、Mnは0.
1 〜1.5 ％の範囲とした。なお、好ましくは0.1 〜1.0
％である。
が劣化し、焼戻し脆化感受性が増大する。このため、Si
は0.7 ％以下とした。なお、クリープ破断特性は、Si含
有量が少ないほうがよいため、好ましくはSiは0.25％以
下である。 Mn：0.1 〜1.5 ％ Mnは、脱酸剤として作用するとともに、鋼中に固溶して
強度を増加させる。これらの効果を得るためには、0.1
％以上の添加が必要であるが、1.5 ％を超えると、硬化
性が高くなりすぎ溶接性が劣化する。このため、Mnは0.
1 〜1.5 ％の範囲とした。なお、好ましくは0.1 〜1.0
％である。
【００１５】Ｐ：0.030 ％以下 Ｐは、靱性、溶接性を劣化させるため、できるだけ低減
する。しかし、0.030％までは許容できる。このため、
Ｐは0.030 ％以下とした。 Ｓ：0.030 ％以下 Ｓは、靱性、加工性を劣化させるため、できるだけ低減
する。しかし、0.030％までは許容できる。このため、
Ｓは0.030 ％以下とした。
する。しかし、0.030％までは許容できる。このため、
Ｐは0.030 ％以下とした。 Ｓ：0.030 ％以下 Ｓは、靱性、加工性を劣化させるため、できるだけ低減
する。しかし、0.030％までは許容できる。このため、
Ｓは0.030 ％以下とした。
【００１６】Cr：1.5 〜3.5 ％ Crは高温強度と耐酸化性を改善する重要な元素である。
この効果を十分に得るためには1.5 ％以上の添加を必要
とする。しかし、3.5 ％を超えての添加は溶接性に悪影
響を及ぼす。このため、Crは1.5 〜3.5 ％の範囲とし
た。 Mo：0.01〜1.5 ％ Moは高温強度を向上させる重要な元素である。とくに、
Ｗと複合して添加した場合にその効果が著しい。この効
果を得るためには0.01％以上の添加が必要であるが、1.
5 ％を超えると熱間加工性に悪影響を及ぼす。このた
め、Moは0.01〜1.5 ％の範囲とした。なお、好ましくは
0.05〜1.0 ％の範囲である。
この効果を十分に得るためには1.5 ％以上の添加を必要
とする。しかし、3.5 ％を超えての添加は溶接性に悪影
響を及ぼす。このため、Crは1.5 〜3.5 ％の範囲とし
た。 Mo：0.01〜1.5 ％ Moは高温強度を向上させる重要な元素である。とくに、
Ｗと複合して添加した場合にその効果が著しい。この効
果を得るためには0.01％以上の添加が必要であるが、1.
5 ％を超えると熱間加工性に悪影響を及ぼす。このた
め、Moは0.01〜1.5 ％の範囲とした。なお、好ましくは
0.05〜1.0 ％の範囲である。
【００１７】Ｗ：0.5 〜3.0 ％ ＷはMoと複合添加することにより、高温強度を著しく増
加させる元素である。この効果を得るためには、0.5 ％
以上の添加を必要とするが、3.0 ％を超えると熱間加工
性に悪影響を及ぼす。このため、Ｗは0.5 〜3.0 ％の範
囲とした。なお、好ましくは1.0 〜2.0 ％の範囲であ
る。
加させる元素である。この効果を得るためには、0.5 ％
以上の添加を必要とするが、3.0 ％を超えると熱間加工
性に悪影響を及ぼす。このため、Ｗは0.5 〜3.0 ％の範
囲とした。なお、好ましくは1.0 〜2.0 ％の範囲であ
る。
【００１８】Ｖ：0.01〜0.5 ％ ＶはＣと結合しVCを形成し、基地中に微細に析出して高
温強度を高める元素である。この効果を得るためには、
0.01％以上の添加を必要とするが、0.5 ％を超えると粗
大な炭化物となる傾向を示し高温強度改善効果が失わ
れ、さらに溶接性、熱間加工性に悪影響を及ぼす。この
ため、Ｖは0.01〜0.5 ％の範囲とした。なお、好ましく
は0.1 〜0.3 ％の範囲である。
温強度を高める元素である。この効果を得るためには、
0.01％以上の添加を必要とするが、0.5 ％を超えると粗
大な炭化物となる傾向を示し高温強度改善効果が失わ
れ、さらに溶接性、熱間加工性に悪影響を及ぼす。この
ため、Ｖは0.01〜0.5 ％の範囲とした。なお、好ましく
は0.1 〜0.3 ％の範囲である。
【００１９】Nb：0.01〜0.12％ NbはＣと結合しNbC を形成し、基地中に微細に析出して
高温強度を高める元素である。この効果を得るために
は、0.01％以上の添加を必要とするが、0.12％を超える
と鋼の硬化性が高くなりすぎ溶接性、熱間加工性を劣化
させる。このため、Nbは0.01〜0.12％の範囲とした。な
お、好ましくは0.03〜1.0 ％の範囲である。
高温強度を高める元素である。この効果を得るために
は、0.01％以上の添加を必要とするが、0.12％を超える
と鋼の硬化性が高くなりすぎ溶接性、熱間加工性を劣化
させる。このため、Nbは0.01〜0.12％の範囲とした。な
お、好ましくは0.03〜1.0 ％の範囲である。
【００２０】Bi：0.0001〜0.2 ％ Biは熱間加工性を高める元素で、本発明において最も重
要な元素の一つである。この効果を得るためには、0.00
01％以上の添加が必要であるが、0.2 ％を超えての添加
は介在物を増加させ、清浄度を低下させる。このため、
Biは0.0001〜0.2 ％の範囲に限定した。
要な元素の一つである。この効果を得るためには、0.00
01％以上の添加が必要であるが、0.2 ％を超えての添加
は介在物を増加させ、清浄度を低下させる。このため、
Biは0.0001〜0.2 ％の範囲に限定した。
【００２１】Ca：0.001 〜0.05％ Caは熱間加工性を高める元素で、本発明において重要な
元素の一つである。Biと複合して添加することにより熱
間加工性の改善効果が顕著となる。この効果を得るため
には、0.001 ％以上の添加が必要であるが、0.05％を超
えると、その効果が飽和する傾向を示す。このため、Ca
は0.001 〜0.05％の範囲とした。なお、好ましくは0.00
2 〜0.010 ％の範囲である。
元素の一つである。Biと複合して添加することにより熱
間加工性の改善効果が顕著となる。この効果を得るため
には、0.001 ％以上の添加が必要であるが、0.05％を超
えると、その効果が飽和する傾向を示す。このため、Ca
は0.001 〜0.05％の範囲とした。なお、好ましくは0.00
2 〜0.010 ％の範囲である。
【００２２】Ni：1.0 ％以下、Ｎ：0.050 ％以下、Ti：
0.1 ％以下、Al：0.001 〜0.05％、Ｂ：0.0001〜0.02
％、Ta：0.2 ％以下、Mg：0.3 ％以下のうちから選ばれ
た１種または２種以上 靱性および高温強度を向上させるために、Ni、Ｎ、Ti、
Al、Ｂ、Ta、Mgのうちから選ばれた１種または２種以上
を添加できる。
0.1 ％以下、Al：0.001 〜0.05％、Ｂ：0.0001〜0.02
％、Ta：0.2 ％以下、Mg：0.3 ％以下のうちから選ばれ
た１種または２種以上 靱性および高温強度を向上させるために、Ni、Ｎ、Ti、
Al、Ｂ、Ta、Mgのうちから選ばれた１種または２種以上
を添加できる。
【００２３】Niは靱性を向上させるとともに、高温強度
も高める元素である。この効果を得るためには0.05％以
上の添加が好ましいが、1.0 ％を超えると効果が飽和
し、経済的に高価となる。このため、Niは1.0 ％以下と
した。なお、好ましくは0.05〜0.5 ％である。Ｎは靱性
を向上させるとともに、高温強度も高める元素である。
この効果を得るためには0.005 ％以上の含有が好ましい
が、0.050 ％を超えると靱性、熱間加工性が劣化する。
このため、Ｎは0.050 ％以下とした。
も高める元素である。この効果を得るためには0.05％以
上の添加が好ましいが、1.0 ％を超えると効果が飽和
し、経済的に高価となる。このため、Niは1.0 ％以下と
した。なお、好ましくは0.05〜0.5 ％である。Ｎは靱性
を向上させるとともに、高温強度も高める元素である。
この効果を得るためには0.005 ％以上の含有が好ましい
が、0.050 ％を超えると靱性、熱間加工性が劣化する。
このため、Ｎは0.050 ％以下とした。
【００２４】Tiは靱性を向上させるとともに、高温強度
も高める元素である。この効果を得るためには0.01％以
上の含有が好ましいが、0.1 ％を超えると効果が飽和す
る。このため、Tiは0.1 ％以下とした。Alは脱酸剤とし
て作用するとともに、靱性を改善する作用を有してい
る。この効果を得るためには、0.001 ％以上の含有が必
要であるが、0.05％を超えると高温クリープ強度を低下
させる。このため、Alは0.001 〜0.05％の範囲とした。
も高める元素である。この効果を得るためには0.01％以
上の含有が好ましいが、0.1 ％を超えると効果が飽和す
る。このため、Tiは0.1 ％以下とした。Alは脱酸剤とし
て作用するとともに、靱性を改善する作用を有してい
る。この効果を得るためには、0.001 ％以上の含有が必
要であるが、0.05％を超えると高温クリープ強度を低下
させる。このため、Alは0.001 〜0.05％の範囲とした。
【００２５】Ｂは靱性を向上させるとともに、高温強度
も高める元素である。この効果を得るためには0.0001％
以上の添加が必要であるが、0.02％を超えると加工性、
溶接性が劣化する。このため、Ｂは0.0001〜0.02％の範
囲とした。なお、好ましくは0.0005〜0.01％である。Ta
は靱性を改善する作用を有する元素であり、靱性を改善
するためには0.0005％以上の添加が望ましいが、0.2 ％
を超えて添加しても効果が飽和し、コストアップとな
る。このため、Taは0.2 ％以下とした。なお、好ましく
は0.001 〜0.1％である。
も高める元素である。この効果を得るためには0.0001％
以上の添加が必要であるが、0.02％を超えると加工性、
溶接性が劣化する。このため、Ｂは0.0001〜0.02％の範
囲とした。なお、好ましくは0.0005〜0.01％である。Ta
は靱性を改善する作用を有する元素であり、靱性を改善
するためには0.0005％以上の添加が望ましいが、0.2 ％
を超えて添加しても効果が飽和し、コストアップとな
る。このため、Taは0.2 ％以下とした。なお、好ましく
は0.001 〜0.1％である。
【００２６】Mgは靱性を改善する作用を有する元素であ
り、靱性を改善するためには0.0002％以上の添加が望ま
しいが、0.3 ％を超えると、かえって靱性が劣化する。
このため、Mgは0.3 ％以下とした。好ましくは0.0004〜
0.1 ％である。その他元素は、不可避的に含有するが、
できるだけ低減するのが望ましい。たとえば、Ｏは、0.
0080％以下とするのが望ましい。
り、靱性を改善するためには0.0002％以上の添加が望ま
しいが、0.3 ％を超えると、かえって靱性が劣化する。
このため、Mgは0.3 ％以下とした。好ましくは0.0004〜
0.1 ％である。その他元素は、不可避的に含有するが、
できるだけ低減するのが望ましい。たとえば、Ｏは、0.
0080％以下とするのが望ましい。
【００２７】上記した組成を有する低Cr-Mo 鋼は、転
炉、電気炉あるい真空溶解炉で溶製し、連続鋳造法ある
いは造塊法で凝固させる。溶鋼の取鍋精錬、真空脱ガス
等は必要に応じ実施してもよい。凝固した素材は熱間圧
延により鋼板とするか、丸ビレットに加工後、傾斜圧延
方式により造管され継目無鋼管とすることができる。
炉、電気炉あるい真空溶解炉で溶製し、連続鋳造法ある
いは造塊法で凝固させる。溶鋼の取鍋精錬、真空脱ガス
等は必要に応じ実施してもよい。凝固した素材は熱間圧
延により鋼板とするか、丸ビレットに加工後、傾斜圧延
方式により造管され継目無鋼管とすることができる。
【００２８】本発明鋼は熱間加工性が優れているため、
加工が厳しい継目無鋼管としても、疵の発生など製造上
の問題はない。
加工が厳しい継目無鋼管としても、疵の発生など製造上
の問題はない。
【００２９】
（実施例１）表１に示す化学組成の鋼を真空溶解炉で溶
製し、造塊法で凝固させた。その鋼塊を熱間圧延により
板厚15mmの鋼板とし、焼ならし（1050℃×0.5hr 空冷）
−焼戻し（750 ℃×１hr）処理を施した。
製し、造塊法で凝固させた。その鋼塊を熱間圧延により
板厚15mmの鋼板とし、焼ならし（1050℃×0.5hr 空冷）
−焼戻し（750 ℃×１hr）処理を施した。
【００３０】焼ならし−焼戻し処理を施した鋼板につい
て、下記に示す試験方法により常温引張特性、高温引張
特性、熱間加工性およびクリープ特性を調査した。その
結果を表２に示す。
て、下記に示す試験方法により常温引張特性、高温引張
特性、熱間加工性およびクリープ特性を調査した。その
結果を表２に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】（１）常温引張試験 各鋼板からJIS Z 2201に規定する14Ａ号試験片を採取
し、JIS Z 2241に準拠して、0.2 ％耐力（ＹＳ）、引張
強さ（ＴＳ）、伸び（％）を求めた。 （２）高温引張試験 各鋼板からJIS G 0567に規定する II 号試験片を採取
し、JIS G 0567に準拠して、600 ℃における0.2 ％耐力
（ＹＳ）、引張強さ（ＴＳ）、伸び（％）を求めた。 （３）熱間加工性試験 各鋼板から６mmφの丸棒試験片を採取し、これら試験片
を通電加熱により1250℃に加熱後、1000℃に冷却してそ
の温度で引張破断した（グリーブル試験）。破断後の直
径減少率をもとめ、熱間加工性を評価した。直径減少率
（ＲＤ）は、試験前の直径をＤ0 、破断後の直径をＤ’
とすると次式で与えられる。
し、JIS Z 2241に準拠して、0.2 ％耐力（ＹＳ）、引張
強さ（ＴＳ）、伸び（％）を求めた。 （２）高温引張試験 各鋼板からJIS G 0567に規定する II 号試験片を採取
し、JIS G 0567に準拠して、600 ℃における0.2 ％耐力
（ＹＳ）、引張強さ（ＴＳ）、伸び（％）を求めた。 （３）熱間加工性試験 各鋼板から６mmφの丸棒試験片を採取し、これら試験片
を通電加熱により1250℃に加熱後、1000℃に冷却してそ
の温度で引張破断した（グリーブル試験）。破断後の直
径減少率をもとめ、熱間加工性を評価した。直径減少率
（ＲＤ）は、試験前の直径をＤ0 、破断後の直径をＤ’
とすると次式で与えられる。
【００３５】ＲＤ（％）＝（Ｄ0 −Ｄ’）×100 ／Ｄ0 したがって、直径減少率ＲＤが100 ％に近いほど熱間加
工性が良好であることになる。 （３）クリープ破断試験 各鋼板から６mmφの円形断面試験片を採取し、JIS Z 22
72の規定に準拠して、600 ℃×1000hrのクリープ破断強
度を求めた。
工性が良好であることになる。 （３）クリープ破断試験 各鋼板から６mmφの円形断面試験片を採取し、JIS Z 22
72の規定に準拠して、600 ℃×1000hrのクリープ破断強
度を求めた。
【００３６】表１および表２から、鋼No.1は従来鋼の２
1/4Cr-１Mo鋼（STBA24）であり、ＲＤ値は高く熱間加工
性は良好であるが、常温および高温強度は低い。本発明
の範囲を外れる比較例である鋼No.2〜No.6は、常温およ
び高温強度は高いが、ＲＤ値は小さく熱間加工性が劣る
ことがわかる。一方、鋼No.7〜No.34 の本発明例は、常
温および高温強度が高く、ＲＤ値も大きく熱間加工性に
優れている。また、本発明例は、従来例に比較し、クリ
ープ破断強度も高い。 （実施例２）表３に示す組成を有する溶鋼を電気炉で溶
製し、傾斜圧延法により鋼管素材とした。この鋼管素材
をマンドレルミル圧延により造管し50.8mmφの継目無鋼
管とした。造管に際し、疵の発生はなく表面性状の優れ
た製品を製造できた。この鋼管から試験片を採取し、常
温強度、高温強度、クリープ破断強度および０℃でのシ
ャルピー吸収エネルギーを調査した。また、円周方向に
開先を加工した鋼管同志をTIG 溶接で溶接し、溶接継手
を作製した。この溶接継手から試片を採取し、強度およ
び曲げ特性を調査した。その結果を表４に示す。表４か
ら、この鋼管は常温強度、高温強度、クリープ破断強
度、靱性および溶接継手特性に優れた鋼管であることが
わかる。
1/4Cr-１Mo鋼（STBA24）であり、ＲＤ値は高く熱間加工
性は良好であるが、常温および高温強度は低い。本発明
の範囲を外れる比較例である鋼No.2〜No.6は、常温およ
び高温強度は高いが、ＲＤ値は小さく熱間加工性が劣る
ことがわかる。一方、鋼No.7〜No.34 の本発明例は、常
温および高温強度が高く、ＲＤ値も大きく熱間加工性に
優れている。また、本発明例は、従来例に比較し、クリ
ープ破断強度も高い。 （実施例２）表３に示す組成を有する溶鋼を電気炉で溶
製し、傾斜圧延法により鋼管素材とした。この鋼管素材
をマンドレルミル圧延により造管し50.8mmφの継目無鋼
管とした。造管に際し、疵の発生はなく表面性状の優れ
た製品を製造できた。この鋼管から試験片を採取し、常
温強度、高温強度、クリープ破断強度および０℃でのシ
ャルピー吸収エネルギーを調査した。また、円周方向に
開先を加工した鋼管同志をTIG 溶接で溶接し、溶接継手
を作製した。この溶接継手から試片を採取し、強度およ
び曲げ特性を調査した。その結果を表４に示す。表４か
ら、この鋼管は常温強度、高温強度、クリープ破断強
度、靱性および溶接継手特性に優れた鋼管であることが
わかる。
【００３７】
【表４】
【００３８】
【表５】
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、600 ℃までの高温強度
が改善され、低Cr-Mo 鋼の用途を拡大でき、また熱間加
工性が向上し、製品製造時の疵発生を防止でき製品歩留
りが大幅に向上するなど、産業上多大の効果を奏する。
が改善され、低Cr-Mo 鋼の用途を拡大でき、また熱間加
工性が向上し、製品製造時の疵発生を防止でき製品歩留
りが大幅に向上するなど、産業上多大の効果を奏する。
【図１】高温引張破断時の直径減少率におよぼすBi単独
添加、BiとCa複合添加におけるBi含有量の影響を示すグ
ラフである。
添加、BiとCa複合添加におけるBi含有量の影響を示すグ
ラフである。
【図２】高温引張破断時の直径減少率におよぼすBi添
加、BiとCa複合添加におけるBi含有量の影響を示すグラ
フである。
加、BiとCa複合添加におけるBi含有量の影響を示すグラ
フである。
【図３】高温引張破断時の直径減少率におよぼすCa含有
量の影響を示すグラフである。
量の影響を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：0.03〜0.12％、 Si：0.7 ％以下、 Mn：0.1 〜1.5 ％、 Ｐ：0.030 ％以下、 Ｓ：0.030 ％以下、 Cr：1.5 〜3.5 ％、 Mo：0.01〜1.5 ％、 Ｗ：0.5 〜3.0 ％、 Ｖ：0.01〜0.5 ％、 Nb：0.01〜0.12％、 Bi：0.0001〜0.2 ％、 Ca：0.001 〜0.05％ を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：0.03〜0.12％、 Si：0.7 ％以下、 Mn：0.1 〜1.5 ％、 Ｐ：0.030 ％以下、 Ｓ：0.030 ％以下、 Cr：1.5 〜3.5 ％、 Mo：0.01〜1.5 ％、 Ｗ：0.5 〜3.0 ％、 Ｖ：0.01〜0.5 ％、 Nb：0.01〜0.12％、 Bi：0.0001〜0.2 ％、 Ca：0.001 〜0.05％ を含み、さらに、 Ni：1.0 ％以下、 Ｎ：0.050 ％以下、 Ti：0.1 ％以下、 Al：0.001 〜0.05％、 Ｂ：0.0001〜0.02％、 Ta：0.2 ％以下、 Mg：0.3 ％以下 のうちから選ばれた１種または２種以上を含有し、残部
Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする熱間
加工性に優れた低合金耐熱鋼。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ：0.03〜0.12％、 Si：0.7 ％以下、 Mn：0.1 〜1.5 ％、 Ｐ：0.030 ％以下、 Ｓ：0.030 ％以下、 Cr：1.5 〜3.5 ％、 Mo：0.01〜1.5 ％、 Ｗ：0.5 〜3.0 ％、 Ｖ：0.01〜0.5 ％、 Nb：0.01〜0.12％、 Bi：0.0001〜0.2 ％、 Ca：0.001 〜0.05％ を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
し、傾斜圧延方式により造管されたことを特徴とする高
温特性に優れた継目無鋼管。 - 【請求項４】 重量％で、 Ｃ：0.03〜0.12％、 Si：0.7 ％以下、 Mn：0.1 〜1.5 ％、 Ｐ：0.030 ％以下、 Ｓ：0.030 ％以下、 Cr：1.5 〜3.5 ％、 Mo：0.01〜1.5 ％、 Ｗ：0.5 〜3.0 ％、 Ｖ：0.01〜0.5 ％、 Nb：0.01〜0.12％、 Bi：0.0001〜0.2 ％、 Ca：0.001 〜0.05％ を含み、さらに、 Ni：1.0 ％以下、 Ｎ：0.050 ％以下、 Ti：0.1 ％以下、 Al：0.001 〜0.05％、 Ｂ：0.0001〜0.02％、 Ta：0.2 ％以下、 Mg：0.3 ％以下 のうちから選ばれた１種または２種以上を含有し、残部
Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、傾斜圧延
方式により造管されたことを特徴とする高温特性に優れ
た継目無鋼管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27516496A JPH10121190A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27516496A JPH10121190A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10121190A true JPH10121190A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17551572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27516496A Pending JPH10121190A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 熱間加工性に優れた低合金耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10121190A (ja) |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP27516496A patent/JPH10121190A/ja active Pending
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