JPS6121297B2

JPS6121297B2 -

Info

Publication number: JPS6121297B2
Application number: JP56078863A
Authority: JP
Inventors: Tatsumori Yabuki; Junya Ooe; Takumi Kawamura
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1981-05-25
Filing date: 1981-05-25
Publication date: 1986-05-26
Also published as: JPS57194243A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、特に耐熱衝撃性、耐熱性、高温耐
摩耗性にすぐれ、これらの特性が要求される継目
無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシユーとし
て使用するのに適した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
シユー、ガイドシユ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
れた丸ビレツトを供給し、前記樽形傾斜ロールと
プラグにより熱間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
たのがガイドシユーである。したがつて、素管は螺旋状に回転前進しながら
ガイドシユ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ガイドシユーは、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り摺動摩擦にさら
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
るガイドシユーの製造には、Fe−23％Cr−３％
Ni系やFe−26％Cr−２％Ni系などの高Cr低Ni耐
熱耐摩耗性合金鋼や、Fe−１％Ｃ−20％Cr−７
％Ni−５％Co−５％Cu系やNi−１％Ｃ−15％Cr
−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、耐熱性不足が原
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ず、割れが生じたり、さら
に、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
ドシユーに要求される耐熱衝撃性、耐熱性、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ユーに要求
される特性をすべて兼ね備えた鋳造合金を得べく
研究を行なつた結果、Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1
〜３％，Mn：0.1〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25
〜46％，Co：１〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：
１〜８％，Mo：0.5〜９％を含有し、さらに必要
に応じてＮ：0.005〜0.2％と、Nb：0.01〜1.5％
およびTa：0.01〜1.5％のうちの１種または２種
と、Ｂ：0.001〜0.2％およびZr：0.001〜0.2％の
うちの１種または２種とからなる群から選んだ少
なくとも１種を含有し、残りがFeと不可避不純
物からなる組成（以上重量％）をもつた鋳造合金
は、すぐれた耐熱衝撃性、耐熱性、および高温耐
摩耗性を兼ね備え、したがつてこれらの特性が要
求される熱間傾斜圧延機のガイドシユーとして使
用した場合に、きわめて長期に亘つてすぐれた性
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
であつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに限
定した理由を説明する。 (a) ＣＣ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M₇C₃，MC，およびM₂₃C₆型などの炭化物を形
成し、もつて粒界の強化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0.55％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方1.9％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0.55〜
1.9％と定めた。 (b) Si 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％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％と定めた。 (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、もつて耐熱衝撃性および
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
％を越えて含有させると、耐熱性が劣化するよう
になることから、その含有量を0.1〜２％と定め
た。 (d) Cr Cr成分には、その一部が素地に固溶し、残り
の部分が炭化物を形成して合金の硬さを向上さ
せ、もつて高温耐摩耗性を改善するほか、耐熱性
をも向上させる作用があるが、その含有量が28％
未満では所望の作用効果が得られず、一方39％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28〜39％と定めた。 (e) Ni Ni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、高温強度お
よび高温耐摩耗性を改善し、さらにCrと共に耐
熱性を向上させる作用があるが、その含有量が25
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方46％を越えて含有させてもより一層の改善効果
は見られず、経済性をも考慮して、その含有量を
25〜46％と定めた。 (f) Co Co成分には、素地に固溶して、これを強化
し、高温強度を改善するほか、高温耐摩耗性およ
び耐熱衝撃性を向上させる作用があるが、その含
有量が１％未満では所望の作用効果が得られず、
一方８％を越えて含有させてもより一層の改善効
果が見られず、むしろ前記作用効果の減少すら見
られるようになることから、その含有量を１〜８
％と定めた。 (g) Ti Ti成分には、素地の結晶粒の成長を抑制する
ばかりでなく、むしろこの結晶を微細化し、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２％を越えて含有させる
と、高温における炭化物形成や促進されて、合金
の靭性が低下し、さらに高温での酸化物の生成も
顕著となることから耐熱性の劣化をきたすように
なる理由で、その含有量を0.01〜２％と定めた。 (h) ＷＷ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１％未満では所望の
作用効果が得られず、一方８％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１〜８％と定めた。 (i) Mo 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0.5％
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９％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0.5〜９％と定めた。 (j) ＮＮ成分には、その一部がオーステナイト素地に
固溶して、これを安定化すると共に、残りの部分
が金属窒化物を形成して高温強度を一段と向上さ
せる作用があるので、特に高温強度が要求される
場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.005％未満では、より一層の高温強度改善効果
が得られず、一方0.2％を越えて含有させると、
窒化物量が増大するばかりでなく、窒化物粒子の
粗大化が起つて脆化し、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0.005〜0.2％と
限定した。 (k) NbおよびTa これら両成分には、特に素地の結晶粒の成長を
抑制し、かつMC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さらに一段と
向上させる均等的作用があるので、これらの特性
が特に必要と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0.01％未満では前記
向上作用に所望の効果が得られず、一方1.5％を
越えてそれぞれ含有させると、高温での酸化物の
生成が著しくなるなどの耐熱性の劣化をもたら
し、さらに炭化物の形成が多くなり過ぎて靭性お
よび耐熱衝撃性の劣化をもたらすことから、それ
ぞれの含有量を0.01〜1.5％と定めた。 (l) ＢおよびZr これらの両成分には、高温強度、高温耐摩耗
性、耐熱衝撃性、および耐熱性をより一層向上さ
せる均等的作用があるので、必要に応じて含有さ
れるが、その含有量がそれぞれ0.001％未満では
所望の向上効果が得られず、一方0.2％を越えて
含有させると、靭性、耐熱衝撃性、さらには鋳造
性および溶接性の劣化をきたすようになることか
ら、それぞれの含有量を0.001〜0.2％と定めた。つぎにこの発明の鋳造合金を実施例により比較
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
示される通りの成分組成をもつた合金を大気中溶
解し、ついで砂型に鋳造することによつて、本発
明鋳造合金１〜30、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
温シヤルピー衝撃試験、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つた。なお、硬さ測定試験は常温、900℃、および
1000℃におけるビツカース硬さを測定することに
より行ない、また大越式金属間摩耗試験は、相手
材：SUJ−２（HRC：57以上）、荷重：18.2Kg、
摩擦速度：0.083ｍ／sec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、一方端面の中心部に
直径：10mmφの球面凹みを形成した12mm

【表】

【表】 ×12mm×30mm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900℃とした後、
直ちに噴霧水を20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つた。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「30回以
上」は、30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
〜30は、いずれも従来鋳造合金１，２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１〜30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１〜11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
劣つたものになつている。上述のように、この発明の鋳造合金は、特に、
すぐれた耐熱性、耐摩耗性、および耐熱衝撃性を
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）
のガイドシユーとして使用した場合、きわめて長
期に亘つ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。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％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
ユー用鋳造合金。２Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにＮ：0.005〜0.2％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ユー用鋳造
合金。３Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにNb：0.01〜1.5％およ
びTa：0.01〜1.5のうちの１種または２種を含有
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ユー用鋳造合
金。４Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにＢ：0.001〜0.2％およ
びZr：0.001〜0.2％のうちの１種または２種を含
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ユー用鋳造
合金。５Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにＮ：0.005〜0.2％と、
Nb：0.01〜1.5％およびTa：0.01〜1.5％のうちの
１種または２種を含有し、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
イドシユー用鋳造合金。６Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにＮ：0.005〜0.2％と、
Ｂ：0.001〜0.2％およびZr：0.001〜0.2％のうち
の１種または２種を含有し、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
ガイドシユー用鋳造合金。７Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにNb：0.01〜1.5％およ
びTa：0.01〜1.5％のうちの１種または２種と、
Ｂ：0.001〜0.2％およびZr：0.001〜0.2％のうち
の１種または２種とを含有し、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
のガイドシユー用鋳造合金。８Ｃ：0.55〜1.9％，Si：0.1〜３％，Mn：0.1
〜２％，Cr：28〜39％，Ni：25〜46％，Co：１
〜８％，Ti：0.01〜２％，Ｗ：１〜８％，Mo：
0.5〜９％を含有し、さらにＮ：0.005〜0.2％と、
Nb：0.01〜1.5およびTa：0.01〜1.5％のうちの１
種または２種と、Ｂ：0.001〜0.2％およびZr：
0.001〜0.2％のうちの１種または２種とを含有
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ガイドシユー用鋳造合
金。