JPS626630B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、特に耐熱衝撃性、高温耐酸化性、
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、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％Cr2％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、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、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％、Ti：0.01〜4.5％、Al：0.01〜4.5％、
Ｗ：0.1〜８％、Mo：0.1〜９％を含有し、さら
に必要に応じてNb：0.01〜1.5％、Ta：0.01〜1.5
％、およびＢ：0.001〜0.2％のうちの１種または
２種以上を含有し、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、高温耐酸化性、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) Ｃ 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M₇C₃，MC、およびM₂₃C₆型などの炭化物を形
成し、もつ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
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。 なお、Si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％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0.1％以上にな
るようにすればよい。 (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％
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％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0.1％
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％
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、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、Alおよび
Tiと結合して金属間化合物｛Ni₃（Al，Ti）｝を
形成し、合金の高温強度および高温耐摩耗性を改
善し、さらに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25％未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方49％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25〜49％と定め
た。 (f) 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、むしろこの結晶粒を微細化し、か
つMC型の炭化物および窒化物、さらに上記のよ
うにNi₃（Al，Ti）の金属間化合物を形成して、
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4.5％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
の生成も顕著となつ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) Al Al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、さらに上記のよう
にNiおよびTiと結合してNi₃（Al，Ti）の金属間
化合物を形成するほか、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0.01％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
ばかりでなく、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0.1〜８％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0.1％
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0.1〜９％と定めた。 (j) NbおよびTa これらの成分には、特に素地の結晶粒の成長を
抑制し、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高温耐酸化性の劣化を
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。 (k) Ｂ この成分には、高温強度、高温耐摩耗性、耐熱
衝撃性、および高温耐酸化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溶湯を大気中溶
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１〜28、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（Ｈ_RＣ：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

【表】

【表】

【表】

【表】 心部に直径：10mmφの球面凹みを形成した12mm×
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
〜28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１〜28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１〜11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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.55〜1.9％、 Si：0.1〜３％、 Mn：0.1〜２％、 Cr：28〜39％、 Ni：25〜49％、 Ti：0.01〜4.5％、 Al：0.01〜4.5％、 Ｗ：0.1〜８％、 Mo：0.1〜９％、 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。 ２ Ｃ：0.55〜1.9％、 Si：0.1〜３％、 Mn：0.1〜２％、 Cr：28〜39％、 Ni：25〜49％、 Ti：0.01〜4.5％、 Al：0.01〜4.5％、 Ｗ：0.1〜８％、 Mo：0.1〜９％、 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。 ３ Ｃ：0.55〜1.9％、 Si：0.1〜３％、 Mn：0.1〜２％、 Cr：28〜39％、 Ni：25〜49％、 Ti：0.01〜4.5％、 Al：0.01〜4.5％、 Ｗ：0.1〜８％、 Mo：0.1〜９％、 を含有し、さらに、 Ｂ：0.001〜0.2％ 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。 ４ Ｃ：0.55〜1.9％、 Si：0.1〜３％、 Mn：0.1〜２％、 Cr：28〜39％、 Ni：25〜49％、 Ti：0.01〜4.5％、 Al：0.01〜4.5％、 Ｗ：0.1〜８％、 Mo：0.1〜９％、 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％、 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。