JPH01298136A

JPH01298136A - 耐浸炭性にすぐれる耐熱鋳鋼

Info

Publication number: JPH01298136A
Application number: JP12887088A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuchida; 土田　公司
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1989-12-01

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】（産業上の利用分野）本発明は、耐熱鋳鋼に関し、より具体的には、石油化学
工業におけるナフサ等の炭化水素類の熱分解・改質反応
に使用される反応用管、浸炭熱処理炉の炉内材料等とし
て好適な耐浸炭性にすぐれる耐熱鋳鋼に関する。

〈従来技術とその問題点）石油化学工業における炭化水素類の熱分解・改質反応で
は、炭化水素類の化学反応に件ってカーボンが反応管の
管壁表面に析出し、このカーボンが管の金属材料中へ拡
散していき、いわゆる浸炭現象が生じる。浸炭が生ずる
と、管の材質が著しく脆化する。

前記反応管の材料として従来からＡＳＴＭ規格のＨＫ４
０材やＨＰ材などが使用されている。又、Ｎｂ、Ｗ、Ｍ
ｏなどをＨＰ材に添加した所謂ＨＰ改良材も開発されて
、実用に供されている。しかし、これらＨＫ４０、ＨＰ
又はＨＰ改良材の場合、１１００℃を超える高温域では
浸炭が加速されて、材質が劣化するため、これらの材料
では浸炭の問題について対応が困難になってきている。

一方、最近では操業温度が高温化しており、高温におけ
る耐浸炭性にすぐれた材料の出現が要請されている。

本発明はかかる要請を満たした新規な耐熱鋳鋼を提供す
るものである。

（技術的手段及び作用）本発明にかかる耐熱鋳鋼は、Ｃ：０．３〜０．′７％、
Ｓに３〜５％、Ｍｎ；５〜１０％、Ｃｒ：２３〜３０％
、Ｎｉ：５〜３０９６、Δｌ：ｏ、５〜５．０％を含有
すると共に、Ｎｂ：０．２〜２．０％及び／又はＷｈｏ
、２〜２．０％分含有し、残部実質的にＦｅから成る成
分組成を有している。尚、上記の「％」は全て重呈「％
」であり、以下の説明においても同様である。

本発明の耐熱ｙＪ鋼は、例えば１１００℃を超える高温
域において、耐酸化性、クリープ破断強度等に関する所
定の高温特性を具偏すると共に、すぐれた耐浸炭性を備
えるものである。

本発明の耐熱鋳鋼の成分限定理由は次のとおりである。

Ｃ・０３〜０．７％Ｃは、合金の鋳造性と良好にするだけでなく、高温にお
けるクリープ破断強度を高める作用がある。このため、
少なくとも０．３％を含有する−を要がある。しかし、
Ｃｊｌが過度に多くなると、Ｃｒ等との二次炭化物が５
量に析出することにより、延性、熱疲労に対する耐久性
の低下が著しくなる。

促って０．７％を上限とする。

Ｓｉ：３〜５％Ｓｉは、耐浸炭性の改善に欠くことのできない元素であ
る。しかし、３％以下では耐浸炭性の顕著な改善効果を
期待できない。又、５％を超えると、高温での使用中に
σ相が現われ、組織が不安定になって脆化しやすくなる
。このため、３〜５％に規定する。

Ｍｎ：５〜１０％Ｍｎは、オーステナイト相を安定化させる作用のほか、
耐浸炭性の改善に大きく寄与する。５％よりも少ないと
その効果が十分でなく、１０％を超えると高温使用中に
σ相が現われ、材［ｌを脆化させる。このため、５〜１
０％に規定する。

Ｃｒ：２３〜３０％Ｃｒは、Ｍｎ及び後記するＮｉと共に、金属組織をオー
ステナイト化し、高温強度や耐酸化性を高める効果を有
する。特に１１００℃以上の高温域での使用における強
度及び耐酸化性を十分なものとするには、少なくとも２
３％以上含有する必要がある。この効果は、Ｃｒ量の増
加とともに高められるが、余り多く含有すると、鋳造時
及び使用後の靭性の低下を招くこともあるので、上限は
３０％とする。

Ｎｉ：５〜３０％Ｎｉは、Ｃｒ、Ｍｎと共存してオーステナイト組織を安
定ｆヒさせる作用があり、更に耐浸炭性と耐酸化性及び
高温強度を確保するのに有効な元素である。特に、１１
００°Ｃ以上の高温域での使用において良好な耐酸化性
及び耐浸炭性を確保するには少なくとも５％以上含有す
る必要がある。この効果はＮｉ量の増加と共に高められ
るが、３０９６を超えるとその効果は飽和し、経済的に
も不利となるため、３０％を上限とする。

Ａ１・０．５〜５，０％Ａ１は、耐酸化性の向上に有効であると同時に、耐浸炭
性の向上にも非常に有効な元素である。

１１００℃以上の高温での使用における耐浸炭性の向上
を図るには、少なくとも０．５％以上含有する必要があ
る。その含有量の増加と共に耐浸炭性は改善されるが、
余りに多く含有すると鋳造時及び使用凌の靭性を著しく
低下させるため、５，０％を上限とする。

本発明の耐熱鋳鋼は、更にＮｂ、Ｗの一種又は二種を下
記のとおり含有している。

Ｎｂ：０．２〜２．０２≦ Ｎｂは、クリープ破断強度の向上及び高温におけるクリ
ープ変形の向上に寄与する。Ｎｂを添加する場き、含有
量が０．２％よりも少ないとその効果が十分でなく、一
方２．０％を超えるとクリープ破断強度及び耐酸化性が
劣化する９従って、０．２〜２０％に規定する。

Ｗ：０２〜２．０％Ｗも、Ｎｂと同様、クリープ破断強度の向上及び高温に
おけるクリープ変形の向上に寄与する。

Ｗを添加する場合、含有量が０２％より少ないとその効
果が十分でなく、一方２．０％を超えるとクリープ破断
強度度及びｉｆｆ酸化性に悪影響を及ぼす、従って、０
２〜２０％に規定する。

本発明の耐熱鋳鋼は、上記の成分元素を含有し、残部は
実質的にＦｅから成る。なお、合金の溶製時に不可避的
に混入するＰ、Ｓ等の不純物であっても、この種の鋼材
に通常許容される範囲内であれば存在しても構わない。

次に実施例を挙げて本発明の耐熱鋳鋼の耐浸炭性の向上
効果を具体的に説明する。

（実施例）高周波誘導溶解炉で各種成分の合金な溶製し、遠心鋳造
にて管（外径１００ｍｍＸ内径８０１×長さ６０１Ｍｌ
１１）を製造した。各供試管の合金成分組成を第１表に
示す。これらについて浸炭試験を行ない、第１図にその
結果を示す。

浸炭試験は、供試管を固体浸炭４１（テグサＫ　Ｇ３０
、ＢａＣＯ３含有）中、温度１１５０℃で１０００時間
保持後の浸炭量を測定することにより行なった。

（以下余白）前記第１表において、供試管Ｎｏ、１及びＮｏ、２は本
発明の耐熱鋳鋼、Ｎｏ、３は従来のＨＰ改良材である。

第１１ｍから明らかなごとく、供試管Ｎｏ。

３のＣ増加量は本発明の耐熱鋳鋼を用いた供試管Ｎｏ、
ｌ及びＮｏ、２に比べてＣの増加量は極めて多い。本発
明の耐熱鋳鋼を用いた供試管Ｎｏ、１及びＮｏ、２の浸
炭量は管の表面においても約１．０％程度と極めて軽微
であり、耐浸炭性が極めて良好であることを示している
。

（発明の効県）本発明の耐熱鋳鋼は、１１００℃を超える高温域におけ
る使用においてすぐれた耐浸炭性を鍋えている。従って
、本発明の耐熱鋳鋼は、石油化学工業におけるクラッキ
ングチューブやリフオーミングチューブの材相として、
更には浸炭熱処理炉の炉内部品材ｔ１としても好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は供試管内部への浸炭によるＣの増加量を示すグ
ラフである。管壁面からのＹ巨脇

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％にて、Ｃ：０．３〜０．７％、Ｓｉ：３〜
５％、Ｍｎ：５〜１０％、Ｃｒ：２３〜３０％、Ｎｉ：
５〜３０％、Ａｌ：０．５〜５．０％を含有すると共に
、Ｎｂ：０．２・〜２．０％及び／又はＷ：０．２〜２
．０％を含有し、残部実質的にＦｅから成る耐浸炭性に
すぐれる耐熱鋳鋼。