JPS609861A - 耐熱耐食鋳鋼 - Google Patents

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】 本発明は高温での強度ならびに耐食性のすぐれたＦｅ　
−Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱鋳鋼に関するものであり、更に詳し
くは鉄を基調としてＮｉ−Ｃｒを含むオーステナイト系
耐熱鋳鋼に、Ｎｂ、ＮおよびＣｅ、ｌ−ａならびにＹ等
の希土類元素を一定量複合添加することにより、高温度
、特に８００℃を超える苛酷な使用環境に耐え得る高温
強度と高温耐食性を具備した耐熱耐食鋳鋼に関するもの
である。

セメント製造に際１ノでは、キルンで焼成さねた赤熱状
のセメン］・タリン力は通用孔を有する板状のグレート
プレート上で熱交換を行って急冷されており、この板状
のグレートプレート月にはＪ　ＴＳ−８ＣＩ−１−１３
（△Ｃｌ−１−１１−（＞（耐熱鋳鋼）が使用されてい
るが、近年、操業条件の苛酷化に伴って高温強度、高温
腐食ならびに金属相識の安定性などに問題があって長時
間の使用がむずかしく、高温度での高強度高耐食性の寸
ぐれた材料の開発が強く要請されている。

本発明は、上記要請に応えるべく、Ｎ：　−Ｃｒを含む
オーステナイト系耐熱鋳鋼を基本組成とし、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、Ｎｂ、ＮおよびＣｅ、ｌ−ａならびにＹ等の希土類
元素を一定量はど複合添加することによって高温度での
強度ならびに耐食性を高めることができ、鋳造性のすぐ
れたＦｅ　−Ｎｉ−Ｃｒ系オーステナイト系耐熱耐食鋳
鋼を提供するに到−）た。

すなわち、本発明の耐熱耐食鋳鋼は、重量％でＣ０，２
〜０．７％、ｓ；　０．３〜２．０％、Ｍｒ＋　０．３
〜２．０％、Ｎｉ５〜２０％、０ｒ１５〜３０％、Ｎ１
１０．３〜２．０％、Ｎ００１〜０．７％およびＣｅ、
ｌ−ａならびにＹ等の希土類元素０．０５〜２．０％を
含有し、残部がＦｅからなることを特徴とする耐熱耐食
鋳鋼である。　以下に本発明の耐熱耐食鋳鋼の組成理由
について詳細に説明する。

Ｃは鋳造性を良好にするほか、Ｎｂとの共存下において
一次炭化物を形成し、高温での強度を高めるのに必要で
ある。０．２％以下では高温度での強度の低下が著しく
、また、組織が不安定となるので少な（とも０．２％以
上を必要とする。

また、０．７％を超えるとＣｒとの炭化物が過剰に析出
して靭性が低下するので、０．７％を上限とする。

Ｓｌは溶製時のｌＩＩ、！酸剤としての役割を果すほか
、高湿での耐酸化、＃４食性を改善するのに有効である
。また鋳物の鋳造性を良くする元素であるが、０．３％
以下の添加ではこれらの効果がうＪい。

また、２．０％を超えると高温での強度が低モするが、
高温での耐酸化、耐食性を考慮に入れると２．０％を一
ト限とする。

Ｍ　ｎはト配Ｓｉ　と同様に脱酸剤としての機能のほか
、溶鋼中のＳ（硫黄）を固定化して無害化する元素で有
効であるが、あまり多く添加り−ると高温での強度の低
下や耐食耐酸化性を劣化さ１士るので、０．３〜２．０
％を限定する。

ＯｒはＮｉの共存下においては鋳鋼組織をオーステナイ
ト化し、高温での強度や耐酸、耐食性を高める効果が顕
著である。そして、その効甲はＣｒの増加とともに高め
られ、特に８００　℃以上の温度での強度や耐酸化、耐
食性を十分に発揮するには最低限１５％５％以上加が必
要である。

ただし、あまり多（添加すると、かえって金属組織が不
安定となるので、３０％を十限とける。

Ｎｉは上記のようにＣｒと共存して鋳鋼をオーステナイ
ト化組織となし、その組織を安定化して高温における強
度および耐食耐酸化性を高めるには有効な元素である。

５％以下の添加では組織が不安定となる。１５％を超え
て過剰に添加しても高温での強度の増加は、それほど顕
著でなく、また、Ｎｉ自体は耐食耐酸化性をもたないが
、間接的に皮膜の安定に寄与して耐食、耐酸化性を増加
する。しかし、経済性を考えて２０％を上限とする。

本発明の鋳鋼は上記の諸元素に加えて、Ｎｂ。

ＮおよびＣｅ、ｌ−ａならびにＹ等の希土類元素を一定
量複合的に添加することが最大の特徴である。

そして、これらの元素の複合添加によって高温における
強度や耐食、耐酸化性が飛躍的に改善されるが、いずれ
か１つの元素を欠いても、その効果は得られない。

Ｎｂは強力な炭化物生成元素であり、高温での強度を高
めるのに効果がある。しかし、その効果を得るには、少
なくとも０．３％以上の添加が必要である。一方、過剰
に添加すると、かえって高温での強度や耐食、耐酸化性
が低下するので、２．０％を上限とする。

５− なお、Ｎｌ′ｌは通常不可避のＴａを含む。ＴａはＮＩ
〕と同効元素であるので、ｌ”ａを含む場合、１’、ｌ
　ｌ）と７−ａの合計が０．３へ・２．０％であれば良
い。

Ｎは強力なＡ−スフナイト安定化元素であるが、０．１
％以下では、その効果が少な（，０，７％を超えて添加
すると炭窒化物の粗大化をＪＯき、ム１つて劣化するの
で０．１〜０．７％を限定する。

ＣＯ，ｌａおよびＹ等の希土類元素は高温での耐食、耐
酸化性を改善させるとともに強度も高めるのに効果があ
るが、その添加量は０．０５％以下では効果がうずく、
また２、０％以上に添加しても顕著な効果はないので、
２．０％を上限とする。また、Ｃｅ１ＬａおよびＹ等の
希土類元素は同効元素であるので、それらの元素の合計
が０゜０５〜２．０％であればよい。その他のＳ、Ｐ等
の不純物はこの種の鋳鋼の通常の許容される範囲内で存
在しても差支えない。

次に本発明の実施例を具体的に説明する。第１表は本発
明に使用した各種合金の化学成分を示す。

６− ｍ　１　表ｋ　ｆ　イＴ、Ｎｏ、１　は５Ｃ１−１−１
３１７）従来の合金、Ｎｏ、２〜７は本発明のための比
較合金であり、Ｎｏ、８〜９は本発明の合金の実施例で
ある。

クリープ破断試験は、ＪＩＳ　Ｚ２２７２の規定に準拠
し、温度８００℃で荷重８．５Ｋｌ／…ｌｌＩ２と７．
ＯＫａ／ｎ＋ｍの条件下で行った。また高温引張試験は
ＪＩＳ　ＧＯ５６７の規定に準拠し、温度８００℃と１
０００℃の各温度で行った。

一方、高温での腐蝕試験は、試薬特級の無水のＮａ　８
０を１００〜１５０メツシコに粉砕した酋４ 通セメン１〜のクリンカーに２０％はど添加した腐食媒
の中に試料を埋込んで温度９００℃で１００時間保持し
、重量変化を測定した。

第２表は第１表に示した試料の８００℃で荷重７．０Ｋ
Ｏ／ｍｍおよび８．５ＫＧ／ｍｍの条件下ニおけるクリ
ープ破断の試験の結果である。

第２表　８００℃でのクリープ破断試験結果本表中の資
料ＮＯ０は、前記第１表の試料ＮＯ１と対応する。

第２表から判るように、本発明合金は茗しくクリープ破
断強度が改善される。

第３表は第１表に示した試料の８００℃と１０００℃の
高温引張試験の結果を示す。

９− 第５表　引張試験結果 本表中の試料ＮＯ１は第１表の試料Ｎｏ、に対応する。

第３表から判るように本発明の合金は、著しく高温での
引張強さが改善される。

第１図は、第１表に示した試料を１ｏｏ〜１５０メツシ
ユに粉砕した普通ヒメントのクリンカに無水のＮａ　Ｓ
ｏを２０％添加した中で温度　４ ９００℃で１００時間の硫化腐食試験を行った結　１０
− 果を承り。

図から判るように本発明の合金は、比較材に比べて著し
く高温での耐食性が改善される。

以上のように、本発明の合金は８００℃以上の温度にお
いて高強度ならびに高耐食性をもった合金であり、高温
領域で高い強度ならびに高い耐食性が要求される部材に
は、この種の合金が有用である。

【図面の簡単な説明】

図は供試材の腐食試験結果を示す棒グラフである。 特許出願人　宇部興産株式会社 １１− 詰　刺　Ｎｏ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、Ｃ０，２〜０．７％、３ｉ ０．３〜２．０％、Ｍｎ　Ｏ，３〜２．０％、Ｎｉ５〜
   ２０％、０ｒ１５〜３０％、Ｎｂ０．３〜２．０％、Ｎ
   　Ｏ１１〜０．７％、およびＣｅ、ｌ−ａならびにＹ等
   の希土類元素０．０５〜２．０％を含有し、残部がＦｅ
   からなることを特徴とする耐熱耐食鋳鋼