JPS59153871A - ガイドシユ−用高靭性Fe−Cr−Ni系鋳造合金 - Google Patents

ガイドシユ−用高靭性Fe−Cr−Ni系鋳造合金

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JPS59153871A
JPS59153871A JP58025153A JP2515383A JPS59153871A JP S59153871 A JPS59153871 A JP S59153871A JP 58025153 A JP58025153 A JP 58025153A JP 2515383 A JP2515383 A JP 2515383A JP S59153871 A JPS59153871 A JP S59153871A
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resistance
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Tatsumori Yabuki
矢吹 立衛
Junya Oe
大江 潤也
Takumi Kawamura
巧 河村
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Mitsubishi Metal Corp
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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】 この発明は、特に耐熱衝撃性、嶋温耐酸化性、および高
温耐摩耗性にすぐれ、これらの特性が要求される継目無
@管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシューとして使用す
るのに適した高靭性Fe−Cr−Nj″4.鋳造合金に
関するものである。
一般に、熱間傾斜圧延機は、上下位置に配した2個の樽
形傾斜ロール、左右位置に配したガイドシュー、および
前面中心位置に配したプラグを備え、この間に1150
〜1250℃に加熱された丸ビレットを供給し、前記樽
形傾斜ロールとプラグによシ熱ff1J穿孔圧延して継
目無鋼管を製造するものである。この場合、この素管は
楕円形を呈しながら成形されることになるが、この素管
の外径および肉厚を一定に調整するために設けられたの
がガイドシューである。
しだがって、素管は螺旋状に回転前進しながらガイドシ
ューの表面と摺動するため、高温に加熱された素管と接
触するがイドシューは、熱伝導による急速加熱と冷却水
による急冷の繰返し、並びに大きな応力負荷状態での転
がシ摺動摩擦にさらされることになる。
従来、このような苛酷な条件下で使用に供されるガイド
シューの製造には、 Fe−23%Cr −3%NJ系
やFe−264Cr−2%N1系などの高Cr低N1耐
熱耐摩耗性合金鋼や、Fe−1%C−20%Cr−7%
 Ni−5%Co −54Cu系やNi−1%C−15
4Cr−5%Mo系などの鋳造合金等が使用されている
が、これらの合金のあるものは、高温耐酸化性不足が原
因で高温加熱された素管の表面に発生したスケールや鋼
片がその表面に焼付き、これが原因で鋼管の表面に疵が
ついて製造歩留を悪くしたり、また、あるものは局部的
高温加熱と水冷の繰返しによる熱衝撃に耐えられないば
かりでなく、靭性が不足して割れが生じたシ、さら如、
あるものは高温における耐摩耗性不足が原因で短い使用
寿命しか示さないなど、これらのガイドシューに要求さ
れる耐熱衝撃性、靭性、高温耐酸化性、および高温耐摩
耗性を兼ね備えた合金は未だ開発されていないのが現状
である。
本発明者等は、上述のような観点から、継目無鋼管製造
用熱間傾斜圧延機のガイドシューに要求される特性をす
べて兼ね備えた鋳造合金を得べく研究を行なった結果、
重量%で、C:0.65〜25%、Si:0.1〜3%
、 Mn: 0.1〜2%、 cr :25〜37チ、
 Ni: 5〜25%未#、W:0.1〜10%、 M
o: 0.1〜10 %、 Ti: 0.01〜4.5
 %。
AI!:0.01〜4.5 q6を含有し、さらに必要
に応じてCo:1〜10%、  N : 0.005〜
0.2 %、 Nb:0、01〜1.5%、 Ta: 
0.01〜1.5 %、 B:0.001〜0.2%、
およびZr: 0.001〜(12%のうちの1種また
は2棟以上を含有し、残υがFeと不可避不純物からな
る組成をもったFe−Cr−Ni系鋳造合金は、高靭性
を有し、さらにすぐれた耐熱衝撃性、高温耐酸化性、お
よび高温耐摩耗性を兼ね備え、したがってこれらの特性
が髪求される熱間傾斜圧延機のガイドシューとして使用
した場合に、きわめて長期に亘ってすぐれた性能を安定
的に発揮するという知見を得たのである。
この発明は上記知見にもとづいてなされたものであって
、以下に成分組成範囲を上記の通シに限定した理由を説
明する。
C成分には、高温で素地中に固溶する一方、 Cr。
W、 Mo、 Ti、 Nb、  およびTaなどと結
合してλ(’FC3+MC,およびM23C6型などの
炭化物を形成し、もって強度と硬さの向上をはかり、こ
の結果としてすぐれた耐摩耗性のほか、溶接性および鋳
造性を確保する作用があるが、その含有量がo、65%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方2.5
%を越えて含有させると、炭化物の析出が多くなるばか
りでなく、その粒径が粗大化して靭性が低下し、急熱急
冷による熱衝撃に耐えられなくなることから、その含有
量を0.65〜2.5チと定めだ。
(b)  5I Si成分には、Crと共に耐熱性を向上させる作用があ
るほか、脱酸作用並びに溶湯の流動性を改善して鋳造性
を向上させる作用があり、さらに高温強度も改善する作
用があるが、その含有量が0.1チ未満では前記各作用
に所望の効果が得られず、一方3%を越えて含有させる
と、 Crとの関連において靭性および溶接性が低下す
るようになることから、その含有量を0.1〜3チと定
めた。
なお、8I成分は、これを脱酸剤として使用した場合な
ど不可避不純物として0.1チ未満の範囲で含有する場
合があるが、この場合には、不可避不純物含有量を含め
、全体含有量が01%以上になるようにすれはよい。
(c)  Mn Mn成分には、Niと共に素地に固溶してオーステナイ
トを安定化させ、また耐熱衝撃性および高温耐摩耗性を
向上させる作用があり、かつ脱酸作用も合せもつが、そ
の含有量が0.1%未満では所望の作用効果を確保する
ことができず、一方2チを越えて含有させると、高温耐
酸化性が劣化するようになることから、その含有量を0
.1〜2チと定めた。
なお、Mn成分も、Si成分と同様に脱酸剤などとして
使用した場合、不可避不純物としてo、1%未満の範囲
で含有する場合があるが、この場合も不可避不純物含有
量を含め、全体含有量が0.1チ以上になるように成分
調整すればよい。
(d)  Cr Cr成分には、その一部が素地に固溶し、残シの部分が
炭化物を形成して合金の硬さを向上させ、もって高温耐
摩耗性を改善するほか、高温耐酸化性をも向上させる作
用があるが、その含有量が25%未満では所望の作用効
果が得られず、一方37%を越えて含有させると耐熱衝
撃性が低下するようになることから、その含有量を25
〜37%士定めた。
(e)  Ni N1成分には、オーステナイト地を安定にして耐熱衝撃
性および靭性を高めるほか、Crと共に高温耐酸化性を
向上させる作用があるが、その含有量が5−未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方25チ以上含有さ
せると靭性に低下傾向が現われるようになシ、為靭性を
確保することが困難になることから、その含有量を5〜
25%未満と定めた。
(f)  Ti T1成分には、素地の結晶粒の成長を抑制するばかシで
なく、むしろこの結晶粒を微細化し、かつMC型の炭化
物および窒化物を形成して、高温強度および高温耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が0.01%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方45チ
を越えて含有させると、高温における炭化物形成が促進
されて、合金の靭性が低下し、さらに高温での酸化物の
生成も顕著となって高温耐酸化性の劣化をまねくように
なることから、その含有量を0.01〜4.5%と定め
た。
(g)  M。
M成分には、 Crとの共存において高温での耐酸化性
および耐食性を改善し、さらに窒化物を形成して高温強
度および耐摩耗性を一段と高め、かつ耐熱衝撃性および
靭性を向上させる作用があるが、その含有量が001%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方4.5
%を越えて含有させると、溶湯の流動性および鋳造性が
低下して製造が困難となるばかシでなく、靭性および溶
接性も低下して実用的でなくなることから、その含有量
を0、01−4.5 %と定めた。
(h)  W W成分にも、素地中に固溶すると共にCと炭化物を形成
して高温硬さおよび耐摩耗性を改善する作用があるが、
その含有量が0.1%未満では所望の作用効果が得られ
ず、一方10%を越えて含有させると、耐摩耗性は向上
するようになるが、靭性および耐熱衝撃性が劣化するよ
うになることから、その含有量を0.1〜10饅と定め
だ。
(i)  M。
Mo成分には、Wと同様に、特に高温耐摩耗性を向上さ
せる作用があるが、その含有量がO,1%未満では所望
のすぐれた高温耐摩耗性を得ることができず、一方lO
%を越えて含有させると、Wと同様に靭性および耐熱衝
撃性が劣化するようになることから、その含有量を0.
1〜lO%と定めた。
(j)  C。
Co成分には、素地に固溶して耐熱衝撃性および靭性を
一段と向上させ、かつ高温耐摩耗性を改善する作用があ
るので、特にこれらの特性がさらに要求される場合に必
要に応じて含有されるが、その含有量が1%未満では前
記作用に所望の向上効果が得られず′、一方10%を越
えて含有させてもより一層の向上効果は得られず、経済
性を考慮して、その含有量を1〜10%と定めた。
(k)N 、 Nb、 Ta、 B +およびZrこれ
らの成分には、高温強度および高温耐摩耗性を一段と向
上させる作用があるので、特にこれらの特性がさらに要
求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量
が、それぞれN : 0.005チ未満、 Nb: 0
.01 %未満、 Ta: 0.011未満。
B:0.001%未満、およびZr:0.001%未満
では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方N:0
.2%、 Nb: 1.5 %、 Ta : 1.5 
%、  B : 0.2チ、およびZr:0.2%をそ
れぞれ越えて含有させると、耐熱衝撃性および靭性に劣
化傾向が現われるようになることから、その含有量を、
それぞれN : 0.005〜0.2%、 Nb: 0
.01〜1.5 %、Ta:O,O1〜1.5チ、B:
0.001〜0.2チ、およびZr: 0.001〜0
.2%と定めた。
つぎに、この発明の高靭性Fe−Cr−Ni系鋳造合金
を実施例によシ比較例と対比しながら説明する。
実施例 通常の高周波溶解炉を用い、それぞれ第1表に示される
通シの成分組成をもった溶湯を大気中溶解し、ついで砂
型に鋳造することによって、本発明鋳造合金1〜38.
比較鋳造合金1〜11.および従来鋳造合金1,2の各
種試験片をそれぞれ製造し、これらの試験片を用いて、
硬さ測定試験。
常温シャルピー衝撃試験、大越式金属間摩耗試験。
および実機の急速加熱および急速冷却の繰返しに近い条
件での熱衝撃試験をそれぞれ行なった。
なお、硬さ測定試験は常温、700℃、およびSOO℃
におけるビッカース硬さを測定することによシ行ない、
また大越式金属間摩耗試験は、相手材: SUJ −2
(HRC:5 ’7以上)、荷重:1B、2kg、摩擦
速度: 0.054 ML/seeの条件で、かつ常温
乾燥状態で行ない、これらの結果から比摩耗量を算出し
た。さらに熱衝撃試験は、−万端面の中心部に直径:l
Omynφの球面凹みを形成した12鮎X12即x30
uの角柱状試験片を用い、この試験片の球面凹みを、酸
素−プロパンガスバーナにより30秒間加熱して、その
温度を約1000℃とした後、直ちに噴霧水を30秒間
吹付けて、その温度を約200℃とする工程を1サイク
ルとし、これを繰返し行ない、3回ごとに前記球面凹み
を螢光浸透探傷法を用いて観察し、割れが発生するまで
のサイクル数を測定することにより行なった。これらの
試験結果を第2表に合せて示した。
なお、第2表の割れ発生までのサイクル数の欄における
「36以上」は、36サイクルの繰返し熱衝撃試験でも
球面凹みに割れ発生が見られないものである。
第2表に示される結果から、本発明鋳造合金1〜38は
、いずれも従来′#J造合金合金2に比して、きわめて
すぐれた常温および高温硬さを有し、かつ常温靭性、耐
摩耗性、および耐熱衝撃性にもすぐれていることがわか
る。このように本発明鋳造合金1〜38は、いずれもす
ぐれた常温および高温硬さ、靭性、耐摩耗性、耐熱衝撃
性を兼ね備えているのに対して、構成成分のうちのいず
れかの成分(※印表示)の含有量がこの発明の範囲から
外れた組成を有する比較鋳造合金1〜IIにおいては、
これらの特性のうち少なくともいずれかの特性が劣った
ものになっている。
上述のように、この発明のFe−Cr−Ni系鋳造合金
は、特に、すぐれた耐熱性、耐摩耗性、および耐熱衝撃
性を有し、かつ靭性も具備しているので、これらの特性
が要求される継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機(穿孔機
も含む)のガイドシューとして使用した場合、きわめて
長期に亘って安定的性能を発揮するなど工業上有用な特
性を有するのである。
出願人  三菱金属株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  C:’ 0.65〜2.5チ。 Si:0.1〜3%。 Mn:(11〜2%。 Cr:25〜37%。 Ni : 5〜25%未満。 W:0.1〜10チ。 Mo:0.1〜10%。 ’ri:0.01〜4.5%。 At:0.01〜4.5%。 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)を有することを特徴とする継目無鋼管製造用
    熱間傾斜圧延機のガイドシュー用高靭性Fe−Cr −
    Ni系鋳造合金。
  2. (2)  C: 0.65〜2.5%。 8i : 0.1〜3%。 Mn : 0.1〜2%。 Cr : 25〜37 %。 N1:5〜25チ未満。 W:0.1〜10チ。 Mo:O,1〜10%。 Ti:0.01〜4.5%。 1 : 0.01〜4.5係。 を含有し、さらに、 Co:1〜10チ。 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)を有することを特徴とする継目無鋼管製造用
    熱間傾斜圧延機のガイドシュー用高靭性F’e−Or−
    Ni系鋳造合金。
  3. (3)C:0.65〜2.5チ。 Si:O,1〜3チ。 Mn:O,1〜296゜ Cr : 25〜37 %。 N1: 5〜25 %。 W:0.1〜10 %。 Mo:0.1〜10  %。 T1:0.01〜4.5 %。 AQ  :  0.0 1〜4.5 係。 を含有し、さらに、 N:0.005〜0.2チ。 Nb : O,Ol〜1.5%。 Ta : 0.01〜1.5 %。 B:0.001〜0.2%。 Zr : 0.001〜0.2%。 のうちの1種または2穐以上を含有し、残シがFeと不
    可避不純物からなる組成(以上重量%)を有することを
    特徴とする継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のがイドシ
    ュー用高靭性Fe−0r−Ni系鋳造合金。
  4. (4)  C: 0.65〜2.5チ。 Si:0.1〜3%。 Mn:O,1〜2チ。 Cr:25〜37%。 N1:5〜25%未満。 W 二  0. 1 〜10%。 Mo : O,l〜ユOq6゜ Ti:  0.0 1〜4.5  %。 AP、:0.01〜4.5  %。 を含有し、さらに、 co=1〜10qbと、 N:0.005〜0.2チ。 Nb: 0.01〜1.5 %。 ’I’a : 0.01〜1.5 % #B:O,OO
    1〜0.2 t16゜ Zr: 0.001〜0.2%。 のうちの1種または2種以上とを含有し、残りがFeと
    不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有すること
    を特徴とする継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のがイド
    シュー用高靭性Fe−Cr−Ni系鋳造合金。
JP58025153A 1983-02-17 1983-02-17 ガイドシユ−用高靭性Fe−Cr−Ni系鋳造合金 Granted JPS59153871A (ja)

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Cited By (4)

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