WO2018021409A1 - ニッケル-クロム-鉄基鋳造合金 - Google Patents

ニッケル-クロム-鉄基鋳造合金 Download PDF

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    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Definitions

  • the present invention relates to a Ni—Cr—Fe based cast alloy having excellent mechanical strength and corrosion resistance against molten glass.
  • the alloy of the present invention is in contact with a high temperature liquid inorganic material such as molten glass, for example for the production of parts such as a centrifugal spinner for breaking molten glass into fibers in a rotating fiberization process, preferably casting.
  • a high temperature liquid inorganic material such as molten glass
  • a centrifugal spinner for breaking molten glass into fibers in a rotating fiberization process, preferably casting.
  • high temperature resistant cobalt (Co) and nickel (Ni) alloys are typically centrifuged, for example, to fiberize molten glass in a rotating fiberization process. In spinners, it is typically used to manufacture parts that come into contact with molten glass. Such alloys are disclosed in Patent Documents 6 and 7, for example.
  • Ni-based alloys are superior to Co-based alloys from an economical point of view because the price of Ni is much lower than that of Co. For example, in the current transaction price of metal bullion (as of July 2016), 1 kg of Ni and 1 troy ounce (about 31 g) of Co are about the same price.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a novel casting alloy useful for parts such as a centrifugal spinner for fiberizing molten glass in a rotating fiberizing process.
  • the cast alloy of the present invention allows for the casting of parts in contact with the molten glass and facilitates production due to excellent corrosion resistance and durability in the molten glass for a long time. Accordingly, the present invention provides a nickel-chromium-iron based cast alloy having improved high temperature mechanical strength and corrosion resistance in high temperature molten glass.
  • the inventors of the present invention actively added iron (Fe) in a mass range of 15-30% to a Ni—Cr-based alloy for casting spinner material so that the alloy has desirable creep strength and corrosion resistance at high temperatures. I found out that Further, according to the present invention, it is very easy to produce a Ni—Cr base alloy for casting to which Fe is added by appropriately controlling the composition of main constituent elements such as Ni, Cr and Fe. They found out.
  • the Ni—Cr—Fe base cast alloy according to the first aspect of the present invention is a Ni—Cr—Fe base cast alloy suitable for use in the manufacture of parts that come into contact with molten glass, and has a mass percentage.
  • Cr 15-30%
  • Fe 15-30%
  • Co 2.5-5.0%
  • W 3.0-6.0%
  • Ti 0.0-2.0%
  • Nb 0.5 to 2.5%
  • Mo 0.5 to 2.0%
  • C 0.5 to 1.2%, with the balance being nickel and inevitable impurities To do.
  • the content of each composition element is at least one of the following. Cr: 24.5 to 28.5%, Fe: 15 to 25%, Co: 3.0 to 4.5%, W: 3.0 to 5.0%, Ti: 0.7 to 1.5% Nb: 0.5 to 1.4%, Mo: 1.0 to 1.5%, and C: 0.7 to 1.0%.
  • the 0.2% compressive yield strength at 1000 ° C. is 100 MPa or more, and at 1050 ° C. at 35 MPa.
  • the rate of stable compression creep should be about 7.5 ⁇ 10 ⁇ 8 s ⁇ 1 or less, and the estimated corrosion rate in molten glass at 1050 ° C. should be about 10 mm / year or less.
  • the Ni—Cr—Fe base casting alloy according to the second aspect of the present invention is a Ni—Cr—Fe base casting alloy suitable for use in the manufacture of a part in contact with molten glass, and has a mass percentage.
  • Cr 22-30%
  • Fe 15-30%
  • Co 2.5-4.5%
  • W 4.0-6.0%
  • Ti 0.0-2.0%
  • Nb 0.5 to 1.4%
  • Mo 0.5 to 2.0%
  • C 0.5 to 1.2%, with the balance being nickel and inevitable impurities To do.
  • the content of each composition element is at least one of the following. Cr: 24.5-28.5%, Fe: 15-25%, Co: 3.0-4.0%, W: 4.0-5.0%, Ti: 0.7-1.5% Mo: 1.0-1.5% and C: 0.7-1.0%.
  • the 0.2% compressive yield strength at 1000 ° C. is 100 MPa or more, and at 1050 ° C. at 35 MPa.
  • the rate of stable compression creep should be less than about 5.5 ⁇ 10 ⁇ 8 s ⁇ 1 and the estimated corrosion rate in molten glass at 1050 ° C. should be less than about 8.5 mm / year.
  • a method for producing a cast product using the Ni—Cr—Fe based cast alloy of the present invention is a production method for use as a spinner for fiberizing molten glass in a rotating fiberizing process including the following steps. is there; (A) providing the Ni—Cr—Fe based cast alloy according to (1), (2), (4), or (5), (B) melting the alloy and solidifying the alloy to ambient temperature in air to obtain an article free from defects in thermal casting; (C) A step of obtaining a final article by heat-treating the article at a temperature at least 20 ° C. lower than the melting start temperature of the alloy.
  • the heat treatment step (c) is between 1150 ° C. and 1250 ° C., and the melting of the alloy Heating the article for 2 to 4 hours at a temperature at least 20 ° C. below the starting temperature, cooling the article at a rate of 65 ° C. to 30 ° C. per minute to 550 ° C. or less, and then ambient temperature in air A step of cooling the article up to.
  • FIG. 1 is a graph showing the results of a compression test and a corrosion test at 1050 ° C. performed on Ni—Cr—Fe based alloys of Examples, Conventional Examples and Comparative Examples of the present invention.
  • Fe improves the workability of the alloy and is inexpensive, so adding a large amount reduces the cost of the alloy.
  • the Fe content is preferably in the range of 15 to 30%, and particularly preferably, if the addition is in the range of 15% to 25%, the strength, oxidation resistance, and corrosion resistance of the alloy are not deteriorated. It has been found to improve processability. For oxidation resistance, multiple alloys were checked and found to add a slight mass during the 500 hour test when iron was added.
  • Nb is an element that greatly contributes to strength improvement. In order to achieve this effect, Nb is preferably contained in an amount of 0.5% or more. When Nb is 2.5% or more, macrosegregation occurs during melting and harmful topological close packed (TCP) phases such as delta and Laves phases appear in the alloy. Therefore, the Nb content is preferably 0.5 to 2.5%, particularly preferably 0.5 to 1.4%.
  • TCP topological close packed
  • Titanium (Ti) contributes to strengthening of grain boundaries. In order to achieve this effect, Ti is preferably contained in an amount of 0.5% or more. However, when Ti is contained in excess of 2.0%, the hot workability and weldability of the alloy are significantly reduced. Therefore, the Ti content is preferably 0.0 to 2.0%, particularly preferably 0.7 to 1.5%.
  • Carbon (C) is bonded to Nb, W and Ti for forming MC type carbides.
  • MC type carbide suppresses the movement of grain boundaries by a pinning effect.
  • the C content is preferably 0.5 to 1.2%, particularly preferably 0.7 to 1.0%.
  • Co is an element that lowers the stacking fault energy, adjusts the distribution of carbides, and refines the crystal grain size of the Fe—Cr heat resistant alloy.
  • the Co content is preferably 2.5 to 5.0%, particularly preferably 3.0 to 4.5%.
  • the Co content is preferably 2.5 to 4.5%, particularly preferably 3.0 to 4.0%. It is.
  • Mo and W are added to improve the strength of the alloy at high temperature by solid solution strengthening in the matrix phase.
  • the lower limit of the content of these elements is preferably 0.5% for Mo and 3.0% for W.
  • the upper limit of the content of these elements is preferably 2.0% for Mo and 6.0% for W. . Therefore, the Mo content is preferably 0.5 to 2.0%, particularly preferably 1.0 to 1.5%.
  • the W content is preferably 3.0 to 6.0%, particularly preferably 3.0 to 5.0%.
  • the W content is preferably 4.0 to 6.0%, particularly preferably 4.0 to 5.0%. It is.
  • Chromium (Cr) Cr is an effective element for improving oxidation resistance and corrosion resistance. Further, Cr contributes to improvement of hot workability in the alloy defined in the present invention. In order to achieve these effects, Cr is preferably contained in an amount of 15% or more. On the other hand, when Cr is excessively contained, a harmful TCP phase is formed. Therefore, the Cr content is preferably in the range of 15 to 30%, particularly preferably in the range of 24.5% to 28.5%. In order to maintain high temperature creep characteristics and corrosion resistance to molten glass, the Cr content is preferably in the range of 22% to 30%, and more preferably in the range of 24.5% to 28.5%. It is. The oxidation resistance of alloys with a high chromium content is about the same level as alloys with or without iron (15% to 25% iron).
  • alloys A to G having the compositions shown in Table 1 below were manufactured by melt casting.
  • Alloy A is a conventional example
  • Alloys B to E are examples included in the first aspect of the present invention
  • Alloys F and G contain elements exceeding the range specified in the present invention. It is a comparative example having a quantity.
  • each alloy was tested by static immersion in molten glass at 1050 ° C. for 100 hours to evaluate the corrosion resistance.
  • the corrosion rate calculated by the average of the corrosion depth is shown in Table 2.
  • the alloys B to E of the present invention are slightly better than those of the conventional alloy A and the comparative alloys F and G.
  • about the corrosion rate by a molten glass it showed with the amount of corrosion per year, and is an estimated value based on an experimental value.
  • the corrosion rate by molten glass is calculated by calculating the amount of corrosion per year using experimental values for 100 hours.
  • FIG. 1 is a graph showing the results of a compression test and a corrosion test at 1050 ° C. performed on Ni—Cr—Fe based alloys of Examples, Conventional Examples and Comparative Examples of the present invention.
  • the 0.2% compressive yield strength at 1000 ° C. is 100 MPa or more, and 1050 ° C.
  • the rate of stable compression creep at 35 MPa is about 7.5 ⁇ 10 ⁇ 8 s ⁇ 1 or less, and the estimated corrosion rate in molten glass at 1050 ° C. is about 10 mm / year or less.
  • the Ni—Cr—Fe based cast alloy according to the second aspect of the present invention uses the alloys B and DE having the compositions shown in Table 1 as examples. The composition range is not included. According to the second aspect of the present invention, compared with the first aspect of the present invention, it has superior high temperature strength, creep resistance, and corrosion resistance in molten glass. That is, according to the Ni—Cr—Fe based cast alloy of the second aspect of the present invention, as shown in Table 2 and FIG. 1, the 0.2% compressive yield strength at 1000 ° C. is 100 MPa or more, The rate of stable compression creep at 35 MPa at 1050 ° C. is less than about 5.5 ⁇ 10 ⁇ 8 s ⁇ 1 and the estimated corrosion rate in molten glass at 1050 ° C. is less than about 8.5 mm / year.
  • Ni—Cr—Fe based cast alloy of the present invention is equivalent to or more than the conventional alloy and the comparative alloy outside the scope of the present invention in terms of high temperature strength, creep resistance, and corrosion resistance in molten glass. It is clear that it is excellent (FIG. 1).
  • a novel Ni—Cr—Fe based cast alloy for parts in contact with molten glass is provided.
  • An example of a component that comes into contact with molten glass is a centrifugal spinner for fiberizing molten glass in a rotating fiberizing process.
  • the Ni—Cr—Fe based cast alloy of the present invention is not limited to this, and is a high temperature liquefied inorganic substance similar to molten glass, for example, an inorganic substance such as silicon or quartz, and this liquefied inorganic substance is used as a fiber. It can be applied to the use of manufacturing, preferably casting, a part that can be transformed.

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Abstract

例えば、回転繊維化プロセスで溶融ガラスを繊維化するための遠心スピナーのような、溶融ガラスと接触する部品の製造に使用するのに好適な、新規なNi-Cr-Fe基鋳造合金を提供する。本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金は、溶融ガラスと接触する部品の製造に使用するのに適したNi-Cr-Fe基鋳造合金であって、質量パーセントで、Cr:15~30%、Fe:15~30%、Co:2.5~5.0%、W:3.0~6.0%、Ti:0.0~2.0%、Nb:0.5~2.5%、Mo:0.5~2.0%、および、C:0.5~1.2%を含有し、残部がニッケル及び不可避的不純物からなることを特徴とする。

Description

ニッケル-クロム-鉄基鋳造合金
 本発明は、溶融ガラスに対する機械的強度と耐食性に優れたNi-Cr-Fe基鋳造合金に関する。本発明の合金は、例えば溶融ガラスのような高温の液状無機物と接触するもので、例えば回転繊維化プロセスにおける溶融ガラスを繊維に分解するための遠心スピナーのような部品の製造に、好ましくは鋳造に、使用する材料として特に適している。
 ガラス産業では、ガラス繊維の製造は、1000~1200℃の範囲の高温でのスピナーの回転によって実現される。したがって、この場合の合金は、高い応力と高温酸化、腐食の攻撃を同時に受ける。ガラス製品の品質を保証し、コストを下げるために、スピナー合金は、酸化、ガラス腐食、高温クリープに優れた耐性を有すると共に、低コストなどの望ましい特性を有する必要がある。
 高い温度での上記特性の要件を満たすために、一般的には、高温耐性のコバルト(Co)とニッケル(Ni)の合金が、例えば、回転繊維化プロセスにおける溶融ガラスを繊維化するための遠心スピナー内において、溶融ガラスと接触する部品の製造に典型的に使用されている。このような合金は、例えば特許文献6、7に開示されている。
 他方で、複数のCo-Cr基合金とNi-Cr基合金が特許文献1-5に開示されている。Ni基合金は、Niの価格がCoよりもはるかに低価格であるため、経済的な観点から、Co基合金よりも優れている。例えば、現在(2016年7月時点)の金属地金の取引価格では、Niの1kgとCoの1トロイオンス(約31g)が同程度の価格になっている。
 しかし、これら従来のCo基合金およびNi基合金は、Ni、Co、Wおよびの他の高融点元素の多い含有量を含む。この点は、Co基合金およびNi基合金を高価にすると共に、均一に大型部品を鋳造して製造することを困難にする。
 したがって、溶融ガラスと接触するような部品の製造に使用するために、これらの要件を満たすことができる経済的な材料は現在存在していない。現在利用可能なスピナー材料の調査によると、強度、耐酸化及び耐食性、価格及び製造性の必要な組み合わせを達成するが、難しいことが明らかになっている。
米国特許第3,933,484号 米国特許第4,367,083号 米国特許第4,662,920号 米国特許第4,877,435号 米国特許第6,266,979号 米国公開特許2002-73742号 米国公開特許2005-06802号
 本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、例えば、回転繊維化プロセスにおける溶融ガラスを繊維化するための遠心スピナーなどの部品に有用な、新規な鋳造合金を提供することである。本発明の鋳造合金は、長時間の溶融ガラス中での優れた耐食性及び耐久性によって、溶融ガラスと接触する部品の鋳造を可能にし、製造を容易にする。
 したがって、本発明は、高温の溶融ガラス中で改善された高温機械的強度と耐食性を有するニッケル-クロム-鉄基鋳造合金を提供する。
 本発明の発明者らは、スピナー材料の鋳造用のNi-Cr基合金に質量15~30%の範囲の鉄(Fe)を積極的に添加することによって、合金が高温において望ましいクリープ強度と耐食性を発揮することを見出した。また、例えばNi、CrおよびFe等の主要構成元素の組成を適切に制御することによって、Feの追加された鋳造用Ni-Cr基合金を製造することは非常に容易であることを、本発明者らは見出した。
 また、高温クリープ強度を有する、鉄の添加されたNi-Cr基合金の鋳造性を維持するために、例えばTi、Nb、W及び高含有率のCのような他の合金元素を添加して組み合わせる必要のあることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいてなされたものであり、以下によって特徴付けられる:
(1) 本発明の第1の態様のNi-Cr-Fe基鋳造合金は、溶融ガラスと接触する部品の製造に使用するのに適したNi-Cr-Fe基鋳造合金であって、質量パーセントで、Cr:15~30%、Fe:15~30%、Co:2.5~5.0%、W:3.0~6.0%、Ti:0.0~2.0%、Nb:0.5~2.5%、Mo:0.5~2.0%、および、C:0.5~1.2%を含有し、残部がニッケル及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
(2) 本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金(1)において、好ましくは、各組成元素の含有率は、下記の少なくとも何れか一つ以上であると良い。
Cr:24.5~28.5%、Fe:15~25%、Co:3.0~4.5%、W:3.0~5.0%、Ti:0.7~1.5%、Nb:0.5~1.4%、Mo:1.0~1.5%、および、C:0.7~1.0%。
(3) 本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金(1)、(2)において、好ましくは、1000℃での0.2%の圧縮降伏強度が100MPa以上であり、1050℃で35MPaでの安定した圧縮クリープの速度が約7.5x10-8-1以下であり、1050℃での溶融ガラス中推定される腐食速度が約10mm/年以下であるとよい。
(4) 本発明の第2の態様のNi-Cr-Fe基鋳造合金は、溶融ガラスと接触する部品の製造に使用するのに適したNi-Cr-Fe基鋳造合金であって、質量パーセントで、Cr:22~30%、Fe:15~30%、Co:2.5~4.5%、W:4.0~6.0%、Ti:0.0~2.0%、Nb:0.5~1.4%、Mo:0.5~2.0%、および、C:0.5~1.2%を含有し、残部がニッケル及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
(5) 本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金(4)において、好ましくは、各組成元素の含有率は、下記の少なくとも何れか一つ以上であると良い。
Cr:24.5~28.5%、Fe:15~25%、Co:3.0~4.0%、W:4.0~5.0%、Ti:0.7~1.5%、Mo:1.0~1.5%、および、C:0.7~1.0%。
(6) 本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金(4)、(5)において、好ましくは、1000℃での0.2%の圧縮降伏強度が100MPa以上であり、1050℃で35MPaでの安定した圧縮クリープの速度が約5.5x10-8-1以下であり、1050℃での溶融ガラス中推定される腐食速度が約8.5mm/年以下であるとよい。
(7) 本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金を用いた鋳造品の製造方法は、以下の工程を含む回転繊維化プロセスで溶融ガラスを繊維化するためのスピナーとして使用するため製造方法である;
(a)上記(1)、(2)、(4)、または(5)に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金を提供する工程と、
(b)前記合金を溶融させ、空気中で周囲温度まで前記合金を凝固させて熱鋳造の欠陥が存在しない物品を得る工程と、
(c)前記合金の溶融開始温度より少なくとも20℃低い温度で前記物品を熱処理して最終物品を得る工程。
(8) 本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金を用いた鋳造品の製造方法において、好ましくは、前記熱処理工程(c)は、1150℃から1250℃の間であって、前記合金の溶融開始温度より少なくとも20℃低い温度で、前記物品を2~4時間加熱する工程と、550℃以下まで、毎分65℃~30℃の速度で前記物品を冷却し、その後、空気中で周囲温度まで前記物品を冷却する工程を含むとよい。
 従来の回転繊維化プロセスで溶融ガラスを繊維化するためのスピナー用合金は、鋳造によって製造されるNi基合金及びCo基合金のうち、溶融ガラス中の高温強度と耐食性の最高値を示しており、従前は他の鋳造合金によって突破されないと考えられていた。しかし本発明によれば、溶融ガラス中の高温強度と耐食性について、従来のスピナー用合金を上回るNi-Cr-Fe基鋳造合金が提供される。
図1は、本発明の実施例、従来例及び比較例のNi-Cr-Fe基合金で行われた1050℃での圧縮試験および腐食試験の結果を示すグラフである。
 以下に、本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金の組成及びその含有量について、上記のように限定した理由を記す。なお、以下の説明において、含有率を表す%は、質量%である。
 鉄(Fe):Feは合金の加工性を改善すると共に、安価であるため、多量に添加することにより、合金のコストを削減する。しかし、一般のNi-Cr基合金中に大量のFeを添加することは、高温での強度及び耐食性に有害であると考えられている。よって、Feの含有量は15~30%の範囲が好ましく、特に好ましくは、15%から25%の範囲での添加であれば、その強度、耐酸化性、耐食性を劣化させることなく、合金の加工性を改善することが見出されている。耐酸化性については、複数の合金をチェックして、鉄を添加すると、500時間の試験中にわずかに質量増加することを見つけた。
 ニオブ(Nb):Nbは強度向上に大きく寄与する元素である。この効果を達成するために、Nbが0.5%以上の量で含有されることが好ましい。Nbは2.5%以上である場合には、マクロ偏析が溶融中に発生し、デルタ相とラーベス相などのような、有害な位相幾何学最密充填(TCP)相が合金に現れる。したがって、Nbの含有量は、0.5~2.5%が好ましく、特に好ましくは、0.5~1.4%である。
 チタン(Ti):Tiは、結晶粒界の強化に寄与する。この効果を達成するために、好ましくは、Tiは0.5%以上の量で含有される。しかし、Tiが2.0%を超えて含まれる場合は、合金の熱間加工性と溶接性が著しく低下する。したがって、Ti含有量は、0.0~2.0%が好ましく、特に好ましくは、0.7~1.5%である。
 炭素(C):Cは、MC型炭化物を形成するためのNb、W及びTiと結合している。MC型炭化物はピン止め効果(pinning effect)により、粒界の移動を抑制する。しかし、Cの添加量が多すぎる場合には、MC型炭化物が粗く形成されると共に、Nb、W、Tiという強化元素を多量に消費するため、機械的性質を低下させる。したがって、Cの含有量は、0.5~1.2%が好ましく、特に好ましくは、0.7~1.0%の範囲である。
 コバルト(Co):Coは、積層欠陥エネルギーを低下させる元素であり、炭化物の分布を調整し、及びFe-Cr基耐熱合金の結晶粒径を微細化する。しかし、Ni-Cr-Fe基合金にCoを多量に添加することで、高い割合でFe、Mo及びWと結合して、TCP相を形成する傾向がある。したがって、Coの含有量は、2.5~5.0%が好ましく、特に好ましくは、3.0~4.5%の範囲である。また、高温クリープ特性と溶融ガラスへの耐食性を良好に保つためには、Coの含有量は、2.5~4.5%が好ましく、特に好ましくは、3.0~4.0%の範囲である。
 モリブデン(Mo)およびタングステン(W):MoおよびWは、母相中の固溶強化により高温での合金の強度を向上させるために添加される。これらの効果を達成するために、これらの元素の含有量の下限値は、Moについて0.5%、Wについて3.0%が好ましい。これらの元素が過剰に含まれている場合は、TCP相が合金中に形成されるため、これらの元素の含有量の上限値はMoについて2.0%で、Wについて6.0%が好ましい。そこで、Moの含有量は、0.5~2.0%が好ましく、特に好ましくは、1.0~1.5%の範囲である。また、Wの含有量は、3.0~6.0%が好ましく、特に好ましくは、3.0~5.0%の範囲である。また、高温クリープ特性と溶融ガラスへの耐食性を良好に保つためには、Wの含有量は、4.0~6.0%が好ましく、特に好ましくは、4.0~5.0%の範囲である。
 クロム(Cr):Crは耐酸化性及び耐食性を向上させるために有効な元素である。また、Crは本発明で定義された合金における熱間加工性の向上に寄与する。これらの効果を達成するために、Crは15%以上の量で含まれるのがよい。一方、Crが過剰に含まれている場合、有害なTCP相が形成される。よって、Crの含有量は15~30%の範囲が好ましく、特に好ましくは、24.5%から28.5%の範囲である。また、高温クリープ特性と溶融ガラスへの耐食性を良好に保つためには、Crの含有量は、22%から30%の範囲が好ましく、さらに好ましくは、24.5%から28.5%の範囲である。高い含有率のクロムを添加した合金の耐酸化性は、鉄を添加し(15%から25%の鉄)又は鉄添加なしの合金とほぼ同じレベルである。
 本発明を具現化する実施例について、さらに詳細に、説明のために示される。もちろん、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
 次の表1に示される組成を有する各合金A~Gは、溶解鋳造によって製造された。これらの合金において、合金Aは従来例であり、合金B~Eは本発明の第1の態様に包含される実施例であり、合金F及びGは、本発明で規定する範囲を超える元素含有量を有する比較例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 圧縮試験を、本発明の合金B~E、市販合金A、および本発明の範囲外である合金Fと合金Gについて行い、それらの結果を比較した。その結果を表2に示す。本発明の合金B~Eは、表2に示すように、1000℃での0.2%の圧縮降伏強度、1050℃/35MPaでのクリープ抵抗値(圧縮クリープ速度)が、従来例の合金A及び比較例の合金F及びGよりも優れている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 また、各々の合金を、1050℃、100時間で溶融ガラス中での静的浸漬によって試験し、耐食性を評価した。腐食深さの平均によって計算された腐食速度を表2に示した。本発明の合金B~Eは、従来例の合金A、および比較例の合金F、Gのそれよりも少し優れている。なお、溶融ガラスによる腐食速度については、一年当たりの腐食量で示したもので、実験値に基づく推定値である。溶融ガラスによる腐食速度は、100時間の実験値を用いて、一年当たりの腐食量を算出したものである。
 図1は、本発明の実施例、従来例及び比較例のNi-Cr-Fe基合金で行われた1050℃での圧縮試験および腐食試験の結果を示すグラフである。
 本発明の第1の態様のNi-Cr-Fe基鋳造合金によれば、表2および図1に示すように、1000℃での0.2%の圧縮降伏強度が100MPa以上であり、1050℃で35MPaでの安定した圧縮クリープの速度が約7.5x10-8-1以下であり、1050℃での溶融ガラス中推定される腐食速度が約10mm/年以下である。
 これに対して、本発明の第2の態様のNi-Cr-Fe基鋳造合金は、表1に示される組成を有する各合金B、D-Eを実施例とするものであり、合金Cを含まない組成範囲とするものである。本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様と比較して、より優れた高温強度、クリープ抵抗、及び溶融ガラス中の耐食性を有する。即ち、本発明の第2の態様のNi-Cr-Fe基鋳造合金によれば、表2および図1に示すように、1000℃での0.2%の圧縮降伏強度が100MPa以上であり、1050℃で35MPaでの安定した圧縮クリープの速度が約5.5x10-8-1以下であり、1050℃での溶融ガラス中推定される腐食速度が約8.5mm/年以下である。
 なお、本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金は、高温強度、クリープ抵抗、及び溶融ガラス中の耐食性について、従来例の合金、および本発明の範囲外である比較例の合金と同等またはより優れていることは明らかである(図1)。
 本発明によれば、溶融ガラスと接触する部品のための新規なNi-Cr-Fe基鋳造合金が提供される。このような溶融ガラスと接触する部品としては、例えば、回転繊維化プロセスで溶融ガラスを繊維化するための遠心スピナーがある。しかし本発明のNi-Cr-Fe基鋳造合金は、これに限定されるものではなく、溶融ガラスと類似の高温の液化無機物、例えばケイ素や石英のような無機物であって、この液化無機物を繊維化するような部品を製造、好ましくは鋳造する用途に適用できる。

Claims (8)

  1.  溶融ガラスと接触する部品の製造に使用するのに適したNi-Cr-Fe基鋳造合金であって、質量パーセントで、
    Cr:15~30%、
    Fe:15~30%、
    Co:2.5~5.0%、
    W:3.0~6.0%、
    Ti:0.0~2.0%、
    Nb:0.5~2.5%、
    Mo:0.5~2.0%、および、
    C:0.5~1.2%、
    を含有し、残部がニッケル及び不可避的不純物からなることを特徴とするNi-Cr-Fe基鋳造合金。
  2.  請求項1に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金において、各組成元素の含有率は、下記の少なくとも何れか一つ以上であることを特徴とするNi-Cr-Fe基鋳造合金。
    Cr:24.5~28.5%、
    Fe:15~25%、
    Co:3.0~4.5%、
    W:3.0~5.0%、
    Ti:0.7~1.5%、
    Nb:0.5~1.4%、
    Mo:1.0~1.5%、および、
    C:0.7~1.0%。
  3.  1000℃での0.2%の圧縮降伏強度が100MPa以上であり、
     1050℃で35MPaでの安定した圧縮クリープの速度が約7.5x10-8-1以下であり、
     1050℃での溶融ガラス中推定される腐食速度が約10mm/年以下である、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金。
  4.  溶融ガラスと接触する部品の製造に使用するのに適したNi-Cr-Fe基鋳造合金であって、質量パーセントで、
    Cr:22~30%、
    Fe:15~30%、
    Co:2.5~4.5%、
    W:4.0~6.0%、
    Ti:0.0~2.0%、
    Nb:0.5~1.4%、
    Mo:0.5~2.0%、および、
    C:0.5~1.2%、
    を含有し、残部がニッケル及び不可避的不純物からなることを特徴とするNi-Cr-Fe基鋳造合金。
  5.  請求項4に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金において、各組成元素の含有率は、下記の少なくとも何れか一つ以上であることを特徴とするNi-Cr-Fe基鋳造合金。
    Cr:24.5~28.5%、
    Fe:15~25%、
    Co:3.0~4.0%、
    W:4.0~5.0%、
    Ti:0.7~1.5%、
    Mo:1.0~1.5%、および、
    C:0.7~1.0%。
  6.  1000℃での0.2%の圧縮降伏強度が100MPa以上であり、
     1050℃で35MPaでの安定した圧縮クリープの速度が約5.5x10-8-1以下であり、
     1050℃での溶融ガラス中推定される腐食速度が約8.5mm/年以下である、
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金。
  7.  以下の工程を含む回転繊維化プロセスで溶融ガラスを繊維化するためのスピナーとして使用するためのNi-Cr-Fe基鋳造合金を用いた鋳造品の製造方法。
    (a)請求項1、2、4、又は5に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金を提供する工程と、
    (b)前記合金を溶融させ、空気中で周囲温度まで前記合金を凝固させて熱鋳造の欠陥が存在しない物品を得る工程と、
    (c)前記合金の溶融開始温度より少なくとも20℃低い温度で前記物品を熱処理して最終物品を得る工程。
  8.  請求項7に記載のNi-Cr-Fe基鋳造合金を用いた鋳造品の製造方法において、
     前記熱処理工程(c)は、
     1150℃から1250℃の間であって、前記合金の溶融開始温度より少なくとも20℃低い温度で、前記物品を2~4時間加熱する工程と、
     550℃以下まで、毎分65℃~30℃の速度で前記物品を冷却し、その後、空気中で周囲温度まで前記物品を冷却する工程
     を含むことを特徴とする鋳造品の製造方法。
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