JPS5935985B2 - 耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐熱鋳鋼Info
- Publication number
- JPS5935985B2 JPS5935985B2 JP9137481A JP9137481A JPS5935985B2 JP S5935985 B2 JPS5935985 B2 JP S5935985B2 JP 9137481 A JP9137481 A JP 9137481A JP 9137481 A JP9137481 A JP 9137481A JP S5935985 B2 JPS5935985 B2 JP S5935985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- cast steel
- strength
- creep rupture
- resistant cast
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱鋳鋼に関する。
従来、石油化学工業におけるエチレンクラツキングチュ
ーブ材として、ＡＳＴＭ規格ＨＫ４０材（ＪＩＳＳＣＨ
２２相当）やＨＰ材（ＪＩＳＳＣＨ２４相当）等のＮｉ
−Ｃに含有耐熱鋳鋼が汎用されてきたが、近年操業の高
温化につれて高温でのクリープ破断強度の改善が要求さ
れ、これに対して、Ｗを含むＨＰ材が開発され、実用に
供されている。
ーブ材として、ＡＳＴＭ規格ＨＫ４０材（ＪＩＳＳＣＨ
２２相当）やＨＰ材（ＪＩＳＳＣＨ２４相当）等のＮｉ
−Ｃに含有耐熱鋳鋼が汎用されてきたが、近年操業の高
温化につれて高温でのクリープ破断強度の改善が要求さ
れ、これに対して、Ｗを含むＨＰ材が開発され、実用に
供されている。
しかしながら、操業条件の一そうの苛酷化に伴ない、上
記Ｗ含有ＨＰ材よりも更に高温クリープ破断強度の高い
材料が要請されるに到っている。本発明者等は、上記要
請に応えるべく、ＣにｙＮｉおよびＷを含む耐熱鋳鋼を
基本成分組成とし、高温特性に対する各種添加元素の影
響について鋭意研究を重ねた結果、ＮおよびＴｉ並びに
Ａ７またはＢをそれぞれ一定量複合添加することにより
、高温度、特に１０００℃を越える苛酷な使用条件に耐
え得る、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性等卓越した
高温特性を具備せしめ得ることを見出し、本発明を完成
するに到った。
記Ｗ含有ＨＰ材よりも更に高温クリープ破断強度の高い
材料が要請されるに到っている。本発明者等は、上記要
請に応えるべく、ＣにｙＮｉおよびＷを含む耐熱鋳鋼を
基本成分組成とし、高温特性に対する各種添加元素の影
響について鋭意研究を重ねた結果、ＮおよびＴｉ並びに
Ａ７またはＢをそれぞれ一定量複合添加することにより
、高温度、特に１０００℃を越える苛酷な使用条件に耐
え得る、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性等卓越した
高温特性を具備せしめ得ることを見出し、本発明を完成
するに到った。
すなわち、本発明は、Ｃ約０．３〜０．６％（重量％、
以下同じ）、Ｓｉ約２．０％以下、Ｍｎ約２００％以下
、Ｃｒ約２０〜３０Ｌｌ）、Ｎｉ約３０〜４０％、Ｗ約
００５〜５００％、Ｎ約０９０４〜００１５％、Ｔｉ約
０００４〜０３１５％およびＡ７約０００２〜０００７
％、Ｂ約０．０００２〜０．００４％のいずれか一種、
残部実質的にＦｅからなる耐熱鋳鋼を提供する。
以下同じ）、Ｓｉ約２．０％以下、Ｍｎ約２００％以下
、Ｃｒ約２０〜３０Ｌｌ）、Ｎｉ約３０〜４０％、Ｗ約
００５〜５００％、Ｎ約０９０４〜００１５％、Ｔｉ約
０００４〜０３１５％およびＡ７約０００２〜０００７
％、Ｂ約０．０００２〜０．００４％のいずれか一種、
残部実質的にＦｅからなる耐熱鋳鋼を提供する。
以下、本発明鋳鋼の成分限定理由について詳しく説明す
る。
る。
なお、以下の説明中「％」はすべて１重量％」である。
Ｃは、鋳鋼の鋳造性を良好にするほか、一次炭化物を形
成し、クリープ破断強度を高めるのに必要である。
Ｃは、鋳鋼の鋳造性を良好にするほか、一次炭化物を形
成し、クリープ破断強度を高めるのに必要である。
このために少くとも約０３３％を要する。Ｃ量の増加と
ともにクリープ破断強度も高くなるが、過度に多くなる
と二次炭化物が過剰に析出し、使用後の靭性低下が著し
くなるほか、溶接性も悪化するので、約００６％を上限
とする。Ｓｉは、溶製時の脱酸剤としての役割を有する
ほか、耐浸炭性の改善に有効な元素である。
ともにクリープ破断強度も高くなるが、過度に多くなる
と二次炭化物が過剰に析出し、使用後の靭性低下が著し
くなるほか、溶接性も悪化するので、約００６％を上限
とする。Ｓｉは、溶製時の脱酸剤としての役割を有する
ほか、耐浸炭性の改善に有効な元素である。
ただし、過剰に加えると、溶接性を損なうので、約２０
０％以下とする。Ｍｎは、上記Ｓｉと同様に脱酸剤とし
て機能するほか、溶鋼中の硫黄Ｓを固定・無害化する元
素として有効であるが、あまり多《加えると耐酸化性が
低下するので、約２．０係を上限とする。
０％以下とする。Ｍｎは、上記Ｓｉと同様に脱酸剤とし
て機能するほか、溶鋼中の硫黄Ｓを固定・無害化する元
素として有効であるが、あまり多《加えると耐酸化性が
低下するので、約２．０係を上限とする。
Ｃｒは、後記Ｎｉとの共存下に、鋳鋼組成をオーステナ
イト化し、高温強度や耐酸化性を高める効果を有する。
その効果はＣｒの増加とともに高められ、特に約１００
０℃以上の高温度における強度、耐酸化性を十分なもの
とするには、約２０係以上加えられる。ただし、あまり
多く加えると、使用後の靭性の低下が著しくなるので、
約３０％を上限とする。Ｎｉは、上記のように、Ｃｒと
共存して、鋳鋼をオーステナイト組織となし、組織を安
定化し、耐酸化性および高温強度等を高めるのに有効な
元素である。
イト化し、高温強度や耐酸化性を高める効果を有する。
その効果はＣｒの増加とともに高められ、特に約１００
０℃以上の高温度における強度、耐酸化性を十分なもの
とするには、約２０係以上加えられる。ただし、あまり
多く加えると、使用後の靭性の低下が著しくなるので、
約３０％を上限とする。Ｎｉは、上記のように、Ｃｒと
共存して、鋳鋼をオーステナイト組織となし、組織を安
定化し、耐酸化性および高温強度等を高めるのに有効な
元素である。
特に、約１０００高Ｃ以上の高温域において良好な耐酸
化性および高温強度を発揮させるには、約３０％以上の
添加を要する。Ｎｉの増加とともに上記両特性は向上す
るが、約４０係を越えても効果は飽和し、経済的に不利
であるので、約４０係を上限とする。Ｗは、高温強度に
寄与する。
化性および高温強度を発揮させるには、約３０％以上の
添加を要する。Ｎｉの増加とともに上記両特性は向上す
るが、約４０係を越えても効果は飽和し、経済的に不利
であるので、約４０係を上限とする。Ｗは、高温強度に
寄与する。
この効果を得るために約０．５％以上の添加を要するが
、多量に加えると耐酸化性が損なわれるので、約５．０
％を上限とする。本発明鋼は、上記諸元素に加えて、Ｎ
とＴｉおよびＡ７，Ｂのいづれか一種を複合的に含有す
る点に最大の特徴を有する。
、多量に加えると耐酸化性が損なわれるので、約５．０
％を上限とする。本発明鋼は、上記諸元素に加えて、Ｎ
とＴｉおよびＡ７，Ｂのいづれか一種を複合的に含有す
る点に最大の特徴を有する。
これら元素の複合添加によって高温特性の飛躍的改善が
達成され、いづれか．１つの元素を欠いてもその効果は
得られない。すなわち、Ｔｉは鋼中のＣ，Ｎと炭窒化物
を形成し、ＢまたはＡｌはこれら化合物を微細に分散さ
せるとともに結晶粒界を強化し、耐粒界割れ性を高める
ことにより、高温強度、特にクリープ破断強度、あるい
は高温熱衝撃特性、長時間クリープ破断強度等の顕著な
改善効果をもたらす。Ｎは、固溶窒素の形態でオーステ
ナイト相を安定化並びに強化するとともに、Ｔｉ等と窒
化物を形成し、前記のようにＡ７またはＢとの共存下に
微細分散することにより結晶粒を微細化し、かつその粒
成長を阻止して高温強度や熱衝撃特注の改善に寄与する
。
達成され、いづれか．１つの元素を欠いてもその効果は
得られない。すなわち、Ｔｉは鋼中のＣ，Ｎと炭窒化物
を形成し、ＢまたはＡｌはこれら化合物を微細に分散さ
せるとともに結晶粒界を強化し、耐粒界割れ性を高める
ことにより、高温強度、特にクリープ破断強度、あるい
は高温熱衝撃特性、長時間クリープ破断強度等の顕著な
改善効果をもたらす。Ｎは、固溶窒素の形態でオーステ
ナイト相を安定化並びに強化するとともに、Ｔｉ等と窒
化物を形成し、前記のようにＡ７またはＢとの共存下に
微細分散することにより結晶粒を微細化し、かつその粒
成長を阻止して高温強度や熱衝撃特注の改善に寄与する
。
この効果を十分に得るためのＮ量は少くとも約０、０４
係であることが望ましい。但し、多量に加えると、窒化
物が過剰に析出し、また該窒化物の粗大化を招き、却っ
て耐熱衝撃特性が劣化するので、好ましくは約０．１５
％を上限とする。Ｔｉは、上記効果を発揮させるために
、約０．０４％以上とするのが好ましい。
係であることが望ましい。但し、多量に加えると、窒化
物が過剰に析出し、また該窒化物の粗大化を招き、却っ
て耐熱衝撃特性が劣化するので、好ましくは約０．１５
％を上限とする。Ｔｉは、上記効果を発揮させるために
、約０．０４％以上とするのが好ましい。
その添加量の増加と共にクリープ破断強度の向上が認め
られるが、多量に加えると析出物の粗大化のほか、酸化
物系介在物の増加を招き強度がやや低下するので、好ま
しくは約０．１５％を上限とする。Ａｌは、上記効果を
得るために約０．０２％以上添加するのが望ましい。
られるが、多量に加えると析出物の粗大化のほか、酸化
物系介在物の増加を招き強度がやや低下するので、好ま
しくは約０．１５％を上限とする。Ａｌは、上記効果を
得るために約０．０２％以上添加するのが望ましい。
添加量の増加とともに高温強度が増加するが、多量に加
えると却って強度低下を招くので、約０．０７％を上限
とするのが好ましい。Ｂは、鋼の基地の結晶粒界を強化
するほか、前記Ｔｉ系析出物の粗大化を防止し、その微
細析出に寄与するとともに、析出後の凝集粗大化を遅ら
せることにより、クリープ破断強度の向上をもたらす。
えると却って強度低下を招くので、約０．０７％を上限
とするのが好ましい。Ｂは、鋼の基地の結晶粒界を強化
するほか、前記Ｔｉ系析出物の粗大化を防止し、その微
細析出に寄与するとともに、析出後の凝集粗大化を遅ら
せることにより、クリープ破断強度の向上をもたらす。
このために約０．０００２％以上加えるのが望ましく、
一方多量に加えても強度向上は進まず、また溶接性の劣
化を招くので、好ましくは約０．０４係以下とする。そ
の他、Ｐ，Ｓ等の不純物は、この種の鋼に通常許容され
る範囲内で存在してもかまわない。
一方多量に加えても強度向上は進まず、また溶接性の劣
化を招くので、好ましくは約０．０４係以下とする。そ
の他、Ｐ，Ｓ等の不純物は、この種の鋼に通常許容され
る範囲内で存在してもかまわない。
次に実施例を挙げて本発明鋳鋼の高温特性について具体
的に説明する。実施例 高周波溶解炉（大気中）で各種成分の鋳鋼を溶製し、遠
心鋳造により鋳塊（外径１３６ｍｍＸ肉厚２０ｍｍＸ長
さ５００ｍｍ）を製造した。
的に説明する。実施例 高周波溶解炉（大気中）で各種成分の鋳鋼を溶製し、遠
心鋳造により鋳塊（外径１３６ｍｍＸ肉厚２０ｍｍＸ長
さ５００ｍｍ）を製造した。
各供試鋼の化学成分組成を第１表に示す。各鋳塊かも試
験片を採取し、クリープ破断試験および耐熱衝撃性試験
を行なった。クリープ破断試験はＪＩＳＺ２２７２の規
定に準拠し、かつ（ホ）温度１０９３荷重１．９ｋ９ｆ
／一および（Ｂ）温度８５０℃・荷重７．３ｋｇｆ／Ｍ
Ａの２通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試験は、第１
図に示すような形状・寸法に調製した試片（厚さ８ｍｍ
）を用い、これを温度９００℃に加熱して３０分間保持
したのち水冷する操作を繰返し、この操作を１０回行な
うごとに試片に発生したクラツクの長さを測定した。耐
熱衝撃性はクラツク長さが５ｍｍに達したときの繰返し
回数にて評価した。試験結果を第２表に示す。なお、供
試材Ａ１〜４は、ＮｐＴｉおよびＡｌまたはＢの各元素
すべてを、前記所定の範囲内で含有する本発明鋼、ＡＩ
ｌ〜２０は比較鋼である。比較鋼のうち、Ａ．ｌｌはＷ
を含むＨＰ材、厘１２〜１４はＴｉ，ＡｌまたはＢを含
まず、またＡｌ５〜２０はＮ，ＴｉおよびＡｌまたはＢ
のいずれをも含むが、その量が本発明の規定する前記範
囲から逸脱するものである。第２表に示されるように、
本発明鋼Ａ１〜４は、従来高温クリープ破断強度が高い
とされているＷ含有ＨＰ材Ａｌｌその他の比較鋼に《ら
べ高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性のいづれにも
すぐれている。
験片を採取し、クリープ破断試験および耐熱衝撃性試験
を行なった。クリープ破断試験はＪＩＳＺ２２７２の規
定に準拠し、かつ（ホ）温度１０９３荷重１．９ｋ９ｆ
／一および（Ｂ）温度８５０℃・荷重７．３ｋｇｆ／Ｍ
Ａの２通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試験は、第１
図に示すような形状・寸法に調製した試片（厚さ８ｍｍ
）を用い、これを温度９００℃に加熱して３０分間保持
したのち水冷する操作を繰返し、この操作を１０回行な
うごとに試片に発生したクラツクの長さを測定した。耐
熱衝撃性はクラツク長さが５ｍｍに達したときの繰返し
回数にて評価した。試験結果を第２表に示す。なお、供
試材Ａ１〜４は、ＮｐＴｉおよびＡｌまたはＢの各元素
すべてを、前記所定の範囲内で含有する本発明鋼、ＡＩ
ｌ〜２０は比較鋼である。比較鋼のうち、Ａ．ｌｌはＷ
を含むＨＰ材、厘１２〜１４はＴｉ，ＡｌまたはＢを含
まず、またＡｌ５〜２０はＮ，ＴｉおよびＡｌまたはＢ
のいずれをも含むが、その量が本発明の規定する前記範
囲から逸脱するものである。第２表に示されるように、
本発明鋼Ａ１〜４は、従来高温クリープ破断強度が高い
とされているＷ含有ＨＰ材Ａｌｌその他の比較鋼に《ら
べ高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性のいづれにも
すぐれている。
比較鋼のなかには、クリープ破断強度または耐熱衝撃性
のいづれかが高い値を有するものもあるが、総合的な評
価において本発明鋼に及ばない。特に本発明鋼は、８５
０℃などの１０００℃以下の温度域よりも、１０９８℃
などのように１０００℃を越える高温域において、一段
とすぐれたクリープ破断特性を示すことは注目すべきで
ある。以上のように、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来の
Ｗ含有ＨＰ材などよりもすぐれた高温特性、就中高温ク
リープ破断強度および耐熱衝撃性を有し、石油化学工業
におげるエチレンクラツキングチューブや改質炉内のり
フオーマチューブとして、あるいは鉄鋼関連設備におけ
るノ・−スロールやラジアントチューブなど、温度１０
００℃を越える高温域で使用される各種設備部品の好適
な材料として供することができる。
のいづれかが高い値を有するものもあるが、総合的な評
価において本発明鋼に及ばない。特に本発明鋼は、８５
０℃などの１０００℃以下の温度域よりも、１０９８℃
などのように１０００℃を越える高温域において、一段
とすぐれたクリープ破断特性を示すことは注目すべきで
ある。以上のように、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来の
Ｗ含有ＨＰ材などよりもすぐれた高温特性、就中高温ク
リープ破断強度および耐熱衝撃性を有し、石油化学工業
におげるエチレンクラツキングチューブや改質炉内のり
フオーマチューブとして、あるいは鉄鋼関連設備におけ
るノ・−スロールやラジアントチューブなど、温度１０
００℃を越える高温域で使用される各種設備部品の好適
な材料として供することができる。
第１図は耐熱衝撃性試験片の形状を示す説明図である。
Claims (1)
- １ Ｃ０．３〜０．６％（重量％、以下同じ）、Ｓｉ２
．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｃｒ２０〜３０％、Ｎ
ｉ３０〜４０％、Ｗ０．５〜５．０％、Ｎ０．０４〜０
．１５％、Ｔｉ０．０４〜０．１５％およびＡｌ０．０
２〜０．０７％、Ｂ０．０００２〜０．００４％のいづ
れか一種、残部実質的にＦｅより成る耐熱鋳鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9137481A JPS5935985B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9137481A JPS5935985B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56003605A Division JPS596910B2 (ja) | 1981-01-12 | 1981-01-12 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57116765A JPS57116765A (en) | 1982-07-20 |
| JPS5935985B2 true JPS5935985B2 (ja) | 1984-08-31 |
Family
ID=14024593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9137481A Expired JPS5935985B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935985B2 (ja) |
-
1981
- 1981-06-13 JP JP9137481A patent/JPS5935985B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57116765A (en) | 1982-07-20 |
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