JPS63121641A - オ−ステナイトステンレス鋼製シ−ズヒ−タ外部被覆 - Google Patents
オ−ステナイトステンレス鋼製シ−ズヒ−タ外部被覆Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
- H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野)
この発明は、耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び溶接性に
優れたオーステナイトステンレス鋼製シーズヒータ外部
被覆に関するものである。
優れたオーステナイトステンレス鋼製シーズヒータ外部
被覆に関するものである。
いわゆるシーズヒータは、抵抗性導電体が酸化Mgの如
き耐熱性電気絶縁材を介し管状被覆材で被覆されており
、その被覆材を溶接して密閉することで保護されている
。従ってそのシーズヒータ用外部被覆材料には、優れた
耐酸化性、耐応力腐食割れ性、及び溶接性が要求される
ため従来からNCF300などの高Ni耐熱合金が広く
用いられている。然しこの高Ni耐熱合金は、耐酸化性
。
き耐熱性電気絶縁材を介し管状被覆材で被覆されており
、その被覆材を溶接して密閉することで保護されている
。従ってそのシーズヒータ用外部被覆材料には、優れた
耐酸化性、耐応力腐食割れ性、及び溶接性が要求される
ため従来からNCF300などの高Ni耐熱合金が広く
用いられている。然しこの高Ni耐熱合金は、耐酸化性
。
耐応力腐食割れ性は優れているが加工性や溶接性の点で
問題があり、また高価で経済的ではないという欠点があ
る。
問題があり、また高価で経済的ではないという欠点があ
る。
そこでこうした欠点を改善するべく、種々の提案がなさ
れている。
れている。
例えば特公昭55−29146号公報には、低コストで
且つ耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び溶接性の改善を目
的として、cr、 Ni、si、ceを相関されたパー
セントで含有するFe−Ni−Cr合金製の電気加熱体
素子被覆が提案されている。
且つ耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び溶接性の改善を目
的として、cr、 Ni、si、ceを相関されたパー
セントで含有するFe−Ni−Cr合金製の電気加熱体
素子被覆が提案されている。
また特開昭48−13213号公報には、溶接亀裂を生
じない安定化オーステナイト合金鋼を経済的に得ること
を目的として、MnとTiの含有量を硫黄及び燐の各含
有量に応じ一定の比率で調整したものが提案されている
。
じない安定化オーステナイト合金鋼を経済的に得ること
を目的として、MnとTiの含有量を硫黄及び燐の各含
有量に応じ一定の比率で調整したものが提案されている
。
一方、特公昭57−19182号公報には優れた高温強
度と耐酸化性能を有する合金が提案されている。
度と耐酸化性能を有する合金が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点]
しかし、特公昭55−2914’6号公報記載の電気加
熱体素子被覆はCrの含有量が低く、十分の耐酸化性が
得られにくいという問題点があった。
熱体素子被覆はCrの含有量が低く、十分の耐酸化性が
得られにくいという問題点があった。
一方特開昭48−13213号公報記載のオーステナイ
ト合金鋼は、耐酸化性、耐応力腐食割れ性については同
公報に記載されていないが、Ce等の希土類金属元素の
添加が無いことからみて、耐酸化性に関して期待できな
いという問題点があった。
ト合金鋼は、耐酸化性、耐応力腐食割れ性については同
公報に記載されていないが、Ce等の希土類金属元素の
添加が無いことからみて、耐酸化性に関して期待できな
いという問題点があった。
また、特公昭57−19182号公報記載の合金はSi
が高く溶接性に難点がある。
が高く溶接性に難点がある。
そこでこの発明の目的とするところは、低コストで優れ
た耐酸化性を有し、耐応力腐食割れ性及び溶接性の良好
なオーステナイトステンレス鋼製シーズヒータ外部被覆
を提供することにある。
た耐酸化性を有し、耐応力腐食割れ性及び溶接性の良好
なオーステナイトステンレス鋼製シーズヒータ外部被覆
を提供することにある。
シーズヒータ外部被覆に要求される特に重要な性質は耐
酸化性、耐応力腐食割れ性、溶接性であり、発明者らは
第1図に示すようにCr含有量を高くしてAl、希土類
金属元素(以下REMという)を複合添加することによ
り耐酸化性が著しく向上すること、またCOの少量添加
によってシーズヒータが晒される環境での耐応力腐食割
れ性に有効であること、さらにSi、Tiの含有量を第
2図に示すハツチを付した枠内の範囲に限定することに
より溶接性が優れることを新たに見出すことによって本
発明を完成した。
酸化性、耐応力腐食割れ性、溶接性であり、発明者らは
第1図に示すようにCr含有量を高くしてAl、希土類
金属元素(以下REMという)を複合添加することによ
り耐酸化性が著しく向上すること、またCOの少量添加
によってシーズヒータが晒される環境での耐応力腐食割
れ性に有効であること、さらにSi、Tiの含有量を第
2図に示すハツチを付した枠内の範囲に限定することに
より溶接性が優れることを新たに見出すことによって本
発明を完成した。
すなわち、この発明は、重量比で19〜23%のNi、
23%を超え25%以下のCrを含有すると共に、M
n 1.0%以下、S i 0.7%以下、Ti0.3
%以下、C0,03%以下でT i / C5以上、C
o2%以下とし、且つ0.3%以下のAjl!と0.0
3%以下のREMとを含み、残部がFe及び不可避的不
純物よりなることを特徴とする。
23%を超え25%以下のCrを含有すると共に、M
n 1.0%以下、S i 0.7%以下、Ti0.3
%以下、C0,03%以下でT i / C5以上、C
o2%以下とし、且つ0.3%以下のAjl!と0.0
3%以下のREMとを含み、残部がFe及び不可避的不
純物よりなることを特徴とする。
この発明にあっては、オーステナイト形成元素であるC
の含有量が重量比(以下、同じ)で0.03%以下に限
定される。Cがこの量より多いと、Crと結合してCr
炭化物を形成し耐食性を劣化させるとともに成形加工性
を害するためである。
の含有量が重量比(以下、同じ)で0.03%以下に限
定される。Cがこの量より多いと、Crと結合してCr
炭化物を形成し耐食性を劣化させるとともに成形加工性
を害するためである。
また、Siは耐酸化性の点で重要な機能を果たす元素で
あるが、0.7%を超えると溶接性に悪影響を及ぼすの
でその上限量は第2図に示すように0.7%に規制され
、好ましくは溶接性向上のため0、5%以下が良い。
あるが、0.7%を超えると溶接性に悪影響を及ぼすの
でその上限量は第2図に示すように0.7%に規制され
、好ましくは溶接性向上のため0、5%以下が良い。
Mnは、1.0%を超えると耐酸化性を害するので1.
0%以下に制限される。
0%以下に制限される。
Tiは、高温強度、耐食性特に粒界腐食性の改善に有効
に寄与する元素であるが、第2図に示すように所定量を
超えて添加すると耐酸化性、溶接性が損なわれるので0
.3%以下で耐粒界腐食性を維持するためにT i /
C5以上に規制される。
に寄与する元素であるが、第2図に示すように所定量を
超えて添加すると耐酸化性、溶接性が損なわれるので0
.3%以下で耐粒界腐食性を維持するためにT i /
C5以上に規制される。
Niは、耐応力腐食割れ性を高く維持するため及びσ相
析出に対する組織安定性から19%以上が必要であり、
これを下回ると耐応力腐食割れ性が著しく阻害される。
析出に対する組織安定性から19%以上が必要であり、
これを下回ると耐応力腐食割れ性が著しく阻害される。
しかし過剰に添加すると、溶接性の低下、更には価格の
増大をもたらすので、その上限を25%とし、好ましく
は19〜23%の範囲とする。
増大をもたらすので、その上限を25%とし、好ましく
は19〜23%の範囲とする。
Crは、先に述べたSiとともに耐酸化性で重要な機能
を果たし第1図に示す通りCrが23%を越える範囲で
fi、l、REMとの複合添加で著しく良好となるため
、高い耐酸化性を維持するためには23%を超える含有
量が必要である。一方、25%を超えると熱間加工性及
び靭性を害し、かつσ相析出を助長する。従って、この
発明にあっては、Cr含有量は23%を超え25%以下
の範囲に規制される。
を果たし第1図に示す通りCrが23%を越える範囲で
fi、l、REMとの複合添加で著しく良好となるため
、高い耐酸化性を維持するためには23%を超える含有
量が必要である。一方、25%を超えると熱間加工性及
び靭性を害し、かつσ相析出を助長する。従って、この
発明にあっては、Cr含有量は23%を超え25%以下
の範囲に規制される。
Coは、Niと同様に耐応力腐食割れ性及び組織安定性
に有効な元素であり、特にシーズヒータのように中性の
塩化物に対する耐応力腐食割れ性に有効である。
に有効な元素であり、特にシーズヒータのように中性の
塩化物に対する耐応力腐食割れ性に有効である。
coを含有しない場合はNi25%以上を必要とするが
Coを含有すると19%以上とすれぼよい。ただし多量
の添加は価格の増加となるため2%以下とする。
Coを含有すると19%以上とすれぼよい。ただし多量
の添加は価格の増加となるため2%以下とする。
Alは、0.05%以上添加し、次に述べるREMと共
存させると、第1図に示すように上記のCr23を超え
る範囲で耐酸化性を著しく向上させることができる。も
っともその添加量が多過ぎると、得られる合金鋼の熱間
加工性、成形性および溶接性などを阻害するので、Al
添加量は0.3%以下とする。
存させると、第1図に示すように上記のCr23を超え
る範囲で耐酸化性を著しく向上させることができる。も
っともその添加量が多過ぎると、得られる合金鋼の熱間
加工性、成形性および溶接性などを阻害するので、Al
添加量は0.3%以下とする。
Alと複合添加される例えばCe等のREMは、鋼中に
痕跡として存在すれば上記のように耐酸化性を高める効
果があるが、多過ぎると熱間加工性や鋼の清浄性を害す
る。そこでこの発明のREM添加量は0.03%以下に
規制される。
痕跡として存在すれば上記のように耐酸化性を高める効
果があるが、多過ぎると熱間加工性や鋼の清浄性を害す
る。そこでこの発明のREM添加量は0.03%以下に
規制される。
以下、この発明の実施例を、他の組成の鋼との比較にお
いて説明する。
いて説明する。
第1表に、各ステンレス鋼の化学成分組成を重量百分率
で示す。
で示す。
表中、A、 B、 C,D、 Eは、成分組成がそれぞ
れ異なるるように調整された5種の比較鋼であり、一方
F、G、H,Iはこの発明の成分組成を満足するように
調整された4種の鋼である。
れ異なるるように調整された5種の比較鋼であり、一方
F、G、H,Iはこの発明の成分組成を満足するように
調整された4種の鋼である。
上記のA−Iの各合金鋼を、大気誘導炉にて溶製して1
0kgのインゴットにした。そのインゴットを熱間鍛造
して厚さ約10龍の板とした後、熱間圧延と冷間圧延と
を施し、最終的に厚さ2龍の板とした。それらの板から
酸化試験片、腐食試験片、U曲げ応力腐食割れ試験片と
して使用する薄片を切り出し、それらの薄片を1100
″C×10分間熱処理したものを供試材とした。
0kgのインゴットにした。そのインゴットを熱間鍛造
して厚さ約10龍の板とした後、熱間圧延と冷間圧延と
を施し、最終的に厚さ2龍の板とした。それらの板から
酸化試験片、腐食試験片、U曲げ応力腐食割れ試験片と
して使用する薄片を切り出し、それらの薄片を1100
″C×10分間熱処理したものを供試材とした。
また溶接性試験片は、上記インゴットから厚さ約101
−の鋼片を切り出して供試材とした。
−の鋼片を切り出して供試材とした。
酸化試験は、調整した各供試材A〜■について大気中1
000°Cで30分間加熱した後、10分間空冷するサ
イクルを1サイクルとする繰り返し試験を、500回行
った後の重量変化により評価した。
000°Cで30分間加熱した後、10分間空冷するサ
イクルを1サイクルとする繰り返し試験を、500回行
った後の重量変化により評価した。
耐応力腐食割れ性試験(SCC試験)は、U曲げ応力腐
食割れ性試験片を(20%NaC1+1%Na暑crz
o、r・2H,0)の沸騰溶液中に浸漬し、480時間
(20日)後に終了したときに発生した割れの有無で評
価した。
食割れ性試験片を(20%NaC1+1%Na暑crz
o、r・2H,0)の沸騰溶液中に浸漬し、480時間
(20日)後に終了したときに発生した割れの有無で評
価した。
溶接性試験は、TIGアークスポットによる供試材の凝
固割れの有無を検査することによって溶接性を評価した
。
固割れの有無を検査することによって溶接性を評価した
。
粒界腐食試験は、供試材を650°Cで2時間熱処理し
た後、沸騰状態の硫酸−硫酸銅溶液中に16時間浸漬し
、取り出した後の試料の180度曲げによる割れ発生の
有無で評価した。
た後、沸騰状態の硫酸−硫酸銅溶液中に16時間浸漬し
、取り出した後の試料の180度曲げによる割れ発生の
有無で評価した。
第2表に上記各試験の結果を示す。なお、表中、Oは割
れなしを、×は割れありを表している。
れなしを、×は割れありを表している。
この結果から、次の事が明らかとなった。
■ 耐酸化性:第1図は耐酸化性に及ぼすCrと/lと
REMとの関係を表している。横軸にCr含有率を、縦
軸にはAl含有率をとり、各々A〜Iの添字と共に示さ
れている。また*印を付したものはREMを全(含有し
ないものであり、その他は0.03%以下のREMを含
有しているもので第2表 (備考) O割れなし × 割れありある。なお、
図中、ハツチを付した枠内はREMを含有した場合の耐
酸化性の高い領域を、また枠外は耐酸化性の低い領域を
示すものである。
REMとの関係を表している。横軸にCr含有率を、縦
軸にはAl含有率をとり、各々A〜Iの添字と共に示さ
れている。また*印を付したものはREMを全(含有し
ないものであり、その他は0.03%以下のREMを含
有しているもので第2表 (備考) O割れなし × 割れありある。なお、
図中、ハツチを付した枠内はREMを含有した場合の耐
酸化性の高い領域を、また枠外は耐酸化性の低い領域を
示すものである。
この第1図と第1表とから明らかなように、耐酸化性の
劣るものは、高Cr含有量で且つAfはあるがREMの
ない比較鋼Aと、低Cr含有量でAIはあるがREMの
ない比較鋼Bと、Al及びREMはあるがCr含有量の
低い比較鋼Cと、高Cr含有量で且つREMはあるがA
1のない比較鋼りである。
劣るものは、高Cr含有量で且つAfはあるがREMの
ない比較鋼Aと、低Cr含有量でAIはあるがREMの
ない比較鋼Bと、Al及びREMはあるがCr含有量の
低い比較鋼Cと、高Cr含有量で且つREMはあるがA
1のない比較鋼りである。
これに対して、Crが23%を超える高含有量で且つA
IとREMとを複合添加したこの発明のステンレス鋼F
〜■は、いづれも耐酸化性に優れている。
IとREMとを複合添加したこの発明のステンレス鋼F
〜■は、いづれも耐酸化性に優れている。
■ 耐応力腐食割れ性:耐応力腐食割れ性の劣るものは
、COを含有しない比較鋼A、C,D及びCOを含有す
るがNi19%以下である比較MEである。
、COを含有しない比較鋼A、C,D及びCOを含有す
るがNi19%以下である比較MEである。
これに対して、Niが19%以上でCOを含有する発明
fiF〜■及びNiが高含有の比較fiBはいずれも耐
応力腐食割れ性に優れる。
fiF〜■及びNiが高含有の比較fiBはいずれも耐
応力腐食割れ性に優れる。
■ 溶接性:溶接性の劣るものは、Tiが0.3%を超
えている比較鋼BとC及びSiが0.7%を超えている
比較iDとEである。
えている比較鋼BとC及びSiが0.7%を超えている
比較iDとEである。
これに対して、発明鋼F〜■はいづれも溶接性が優れて
いる。
いる。
■ 耐粒界腐食性:この性質の劣るものは、TiとCの
含有比T i / Cが5以下の比較鋼A、D及びEで
あり、発明鋼F〜■はいづれも耐粒界腐食性が優れてい
る。
含有比T i / Cが5以下の比較鋼A、D及びEで
あり、発明鋼F〜■はいづれも耐粒界腐食性が優れてい
る。
以上の結果から明らかなように、Crを23%を超え2
5%以下を含有すると共にAIl、Ti及びREMの含
有比率を所定の範囲に定め且つNi。
5%以下を含有すると共にAIl、Ti及びREMの含
有比率を所定の範囲に定め且つNi。
Si、Tiを適量に制御する。この発明により、従来の
ものより優れた耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び溶接性
を有するオーステナイトステンレス鋼製シーズヒータ外
部被覆を安価に提供することができるという効果が得ら
れる。
ものより優れた耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び溶接性
を有するオーステナイトステンレス鋼製シーズヒータ外
部被覆を安価に提供することができるという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は耐酸化性に及ぼすCr、AIl、REMの含有
量の関係を、この発明と他の鋼と比較して示す図、第2
図は、溶接性に及ぼすSi、Tiの含有量の関係を、こ
の発明と他の鋼と比較して示す図である。
量の関係を、この発明と他の鋼と比較して示す図、第2
図は、溶接性に及ぼすSi、Tiの含有量の関係を、こ
の発明と他の鋼と比較して示す図である。
Claims (1)
- 重量比で19〜23%のNi、23%を超え25%以下
のCrを含有すると共に、Mn1.0%以下、Si0.
7%以下、Ti0.3%以下、C0.03%以下でTi
/C5以上、Co2%以下とし、且つ0.3%以下のA
lと0.03%以下の希土類金属元素とを含み残部がF
e及び不可避的不純物よりなることを特徴とするオース
テナイトステンレス鋼製シーズヒータ外部被覆。
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