JPH0135064B2

JPH0135064B2 -

Info

Publication number: JPH0135064B2
Application number: JP56162481A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sugitani; Teruo Yoshimoto; Makoto Takahashi
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1989-07-24
Also published as: JPS5864360A

Description

[Detailed description of the invention]

本発明は、耐熱鋳鋼、特に、高温クリープ破断
強度、耐熱衝撃性および耐浸炭性にすぐれた耐熱
鋳鋼に関する。従来、石油化学工業におけるエチレンクラツキ
ングチユーブ材や改質炉内のリフオーマチユーブ
材には、NiおよびCrを含む耐熱鋳鋼、代表的に
は、ASTM HK40材やHP材などが用いられて
きた。近年、操業の高温化に伴ない、高温特性の
改善が要求され、これに応える材料として、HP
材にNb、MoおよびＷを添加したものが開発さ
れ、実用に供されている。しかしながら、操業条
件の一層の苛酷化とともに、上記Nb、Moおよび
Ｗ含有HP材よりも更に高温クリープ破断強度が
高く、かつ耐熱衝撃性や耐浸炭性にすぐれた材料
が要請されるに及んでいる。本発明者等は、上記要請に応えるべく、Ni−
Cr−Nb−Ｗ−Mo−Fe系耐熱鋼について、高温
特性に対する各種添加元素の影響に関する詳細な
研究を重ねた結果、Ｎ、Ti、AlおよびＢの各元
素を複合的に含有させることにより、高温度、特
に1000℃をこえる温度域における高温クリープ破
断強度、耐熱衝撃性並びに耐浸炭性を顕著に高め
得ることを見出し、本発明を完成するに到つた。すなわち、本発明は、C0.3〜0.6％（重量％、
以下同じ）、Si2.0％以下、Mn2.0％以下、Cr20〜
30％、Ni30〜40％、Nb0.3〜1.5％、W0.5〜3.0
％、Mo0.2〜0.8％、N0.04〜0.15％、Ti0.04〜0.5
％、Al0.07〜0.5％（但し、0.07％をのぞく）、
B0.0002〜0.004％、残部実質的にFeからなる耐熱
鋳鋼を提供する。以下、本発明鋳鋼の成分限定理由について詳し
く説明する。Ｃ：0.3〜0.6％Ｃは鋳鋼の鋳造性を良くするほか、後記Nb
との共存下に一次炭化物を形成し、クリープ破
断強度の向上に寄与する。このために少くとも
0.3％を必要とする。その効果はＣ量の増加と
ともに高められるが、過度に多くなると二次炭
化物の過剰析出により、使用後の靭性低下が著
しくなるほか、溶接性も悪化するので、0.6％
を上限とする。 Si：2.0％以下 Siは鋳鋼溶製時の脱酸剤としての役割を有す
るほか、耐浸炭性の改善をもたらす。たゞし、
多量に含有すると溶接性を損うので、2.0％を
上限とする。 Mn：2.0％以下 Mnは上記Siと同様に脱酸剤として機能する
ほか、溶鋼中の不純物であるＳを固定・無害化
する働きを有する。但し、含有量が多くなる
と、耐酸化性の低下を招くので、2.0％以下と
する。 Cr：20〜30％ Crは後記Niとの共存下に、鋳鋼組織をオー
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、1000℃以上の高温域で所
要の強度、耐酸化性を得るための含有量は少く
とも20％であることを要する。上記効果は含有
量の増加とともに強化されるが、あまり多くな
ると、使用後の靭性の低下が著しくなるので、
30％を上限とする。 Ni：30〜40％ Niは上記のように、Crと共存してオーステ
ナイト組織を保ち、その組織的安定性を与え、
耐酸化性および高温強度を確保するのに有効な
元素である。1000℃以上の高温度域で良好なる
耐酸化性および高温強度を得るためには30％以
上の含有を要する。上記特性は含有量の増加と
ともに向上するが、40％をこえると、添加効果
がほゞ飽和し、経済的に不利であるので、40％
を上限とする。 Nb：0.3〜1.5％ Nbはクリープ破断強度および耐浸炭性を高
める。この効果を得るためには0.3％以上の含
有を必要とする。但し、その量が多くなると、
かえつてクリープ破断強度が低下しはじめるの
で、1.5％を上限とする。なお、Nbは、通常こ
れと同効元素であるTaを随伴するので、その
場合はTaとの合計量が0.3〜1.5％であればよ
い。Ｗ：0.5〜3.0％Ｗは前記Nbとの組合せにより、高温強度の
向上をもたらす。このために0.5％以上の含有
を要するが、あまり多くなると耐酸化性が損な
われるので3.0％を上限とする。 Mo：0.2〜0.8％ Moは上記NbおよびＷと共存して高温強度の
向上に寄与する。その十分な効果を得るため
0.2％以上の含有を要する。たゞし多量に含む
と耐酸化性が悪くなるので、0.8％を上限とす
る。本発明鋳鋼は、上記諸元素とともに、下記の
ごとくＮ、Ti、AlおよびＢの各元素を複合的
に含有する点に最大の特徴を有する。この複合
添加によつて、高温特性の顕著な向上をもたら
し、とりわけ1000℃をこえる高温使用におい
て、すぐれたクリープ破断強度、耐熱衝撃性お
よび耐浸炭性等を具備するものとなるのであ
る。すなわち、TiはＣ、Ｎと結合して炭化物、
窒化物、炭窒化物を形成し、ＢおよびAlはこ
れら化合物を微細に分散析出させて結晶粒界を
強化し、耐粒界割れ性を高めることにより、高
温強度、就中クリープ破断強度、高温熱衝撃特
性、長時間クリープ破断強度の顕著な向上をも
たらすものである。また本発明からなる部材、
例えば石油化学工業用クラツキングチユーブ等
の反応管は、その高温実使用においてAlが表
面に拡散・濃化し、そこに耐浸炭性を有する
Alの酸化皮膜が形成される。このAlの表面へ
の拡散は、Tiの共存によつて促進され、また、
Ｂの存在もAlの拡散濃化を促進し、Alの酸化
皮膜を緻密化することによりその浸炭防止能を
より強く確実なものとする働きを有する。Ｎ：0.04〜0.15％Ｎは固溶窒素の形態でオーステナイト相を安
定・強化するとともに、Ti等と窒化物、炭窒
化物の形成に関与し、この化合物が、前記のよ
うにAl、Ｂとの共存下に微細に分散析出する
ことによつて、結晶粒が微細化し、粒成長が阻
止され、クリープ破断強度や耐熱衝撃性が高め
られる。この効果を十分なものとするため、そ
の含有量は好ましくは0.04％以上とする。但
し、あまり多くなると、窒化物、炭窒化物の過
剰の析出、粗大化を招き、かえつて耐熱衝撃性
が低下するので、0.15％を上限とするのが好ま
しい。 Ti：0.004〜0.5％ Tiは上記のように炭窒化物等の形成により
高温強度、耐熱衝撃性に寄与するほか、特に
Alと相剰効果によつて耐浸炭性を強化する。
Tiの耐浸炭性強化は、Tiが上記のようにＮと
結合し、AlとＮとの結合を抑制する結果、表
面のAl酸化皮膜を形成するための遊離のAlの
拡散・濃化が促進されることによる。これらの
効果を発揮させるため、その含有量は好ましく
は0.04％以上とする。含有量の増加とともに、
クリープ破断強度、耐浸炭性等が高められる
が、あまり多くなると、析出物の粗大化、酸化
物系介在物量の増加を招き、特に0.5％をこえ
ると、クリープ破断強度、耐熱衝撃性等の著し
い低下をみる。よつて、0.5％以下とし、強度
を重視するときは、0.15％を上限とするのが好
ましい。 Al：0.07％をこえ、0.5％以下 Alはクリープ破断強度向上効果以外に、上
記したごとくTiとの共存により耐浸炭性の顕
著な改善効果を有する。クリープ破断強度向上
のみを期待するときは、その含有量を0.02〜
0.07％に限定するのが好ましいが、特に耐浸炭
性の改善を目的の一つとする本発明では、耐浸
炭性を十分なものとするため、その含有量を少
くとも0.07％をこえる量とする。含有量の増加
とともに、強度はやゝ低下するが、耐浸炭性は
さらに強化される。しかし、0.5％をこえると、
クリープ破断強度や耐熱衝撃性が著しく低くな
るので、上限を0.5％とする。なお、Tiおよび
Al含有材を浸炭試験後、EPMA（Ｘ線マイクロ
アナライザー）に付すと、試験片表層部にAl
リツチ層の存在が認められる。このAl酸化膜
層が強力な浸炭防止効果を有しているものであ
る。Ｂ：0.0002〜0.004％Ｂは結晶粒界の強化のほか、前記Ti化合物
を微細析出させるとともに、析出後の凝集粗大
化を遅らせることにより、クリープ破断強度の
向上に寄与する。このために、また、Ｂは、表
面へのAlの拡散・濃化を促進し、表面に形成
されるAlの酸化皮膜を緻密化する作用を有す
る。含有量は0.0002％以上であることが望まし
い。たゞし、あまり多くなつても、それほど強
度向上はすゝまず、かえつて溶接性の低下を招
くので、好ましくは0.004％を上限とする。Ｐ、Ｓその他鋼の溶製時に不可避的に混入す
る不純物は、この種の鋼に通常許容される範囲
であれば存在してもかまわない。次に本発明鋳鋼について実施例を挙げて具体的
に説明する。実施例高周波溶解炉（大気中）で鋳鋼を溶製し、遠心
鋳造法により管材（外径136mm×肉厚20mm×長さ
500mm）を得た。各供試材の化学成分組成、を第
１表に示す。供試材No.１〜10は、本発明鋳鋼、No.
101〜109は比較材である。比較材のうち、No.101
はNb、MoおよびＷを含むHP材（Ｎ、Ti、Al、
Ｂのいづれも含まない）、No.102〜105はＮ、Ti、
AlおよびＢをすべて含むが、TiまたはAl量が本
発明の規定から逸脱するものである。更に、No.
166はＮ量が本発明規定の下限値からはずれてい
る例、No.107は本発明の必須元素であるAlとＢを
欠いている例、No.108は同じく必須元素であるＢ
を欠いている例、No.109は同じく必須元素である
Alを欠いている例である。各供試材より試験片を採取し、クリープ破断強
度、耐熱衝撃性、及び耐浸炭性を測定した。その
結果を第２表に示す。なお、各試験要領は次のと
おりである。〔〕クリープ破断試験 JIS Z2272の規定による。但し、(A)温度1093
℃・荷重1.9Kgｆ／mm²および(B)温度850℃・荷重
7.3Kgｆ／mm²の２通りの条件で行なつた。〔〕耐熱衝撃性試験第１図に示す形状・寸法の試片（厚さ８mm）
を、温度900℃に加熱保持（保持時間30分）し
たのち水冷する操作を繰返し、この操作を10回
行なうごとに試片に発生したクラツクの長さを
測定する。耐熱衝撃性は該クラツク長さが５mm
に達したときの繰返し回数で評価した。第２表
中、「耐熱衝撃性」欄の数値はその回数である。
むろん、回数の多い程、耐熱衝撃性にすぐれる
ことを意味する。〔〕耐浸炭性試験試片（直径12mm×長さ60mm）を固体浸炭剤
（デグサKG30、BaCO₃含有）中、温度1100℃
で300Hr保持したのち、試片の表面から深さ１
mmまでの層および１〜２mmの層よりそれぞれ切
粉を採取し、Ｃ量分析を行ない、増加Ｃ量
（Wt％）を求めた。表中、「耐浸炭性」欄の数
値は該増加Ｃ量である。Ｃ量増加の少いほど、
耐浸炭性にすぐれることは言うまでもない。 The present invention relates to a heat-resistant cast steel, and particularly to a heat-resistant cast steel having excellent high-temperature creep rupture strength, thermal shock resistance, and carburization resistance. Conventionally, heat-resistant cast steel containing Ni and Cr, typically ASTM HK40 material and HP material, has been used for ethylene cracking tube materials in the petrochemical industry and reformation tube materials in reforming furnaces. . In recent years, as operations have become hotter, improvements in high-temperature properties have been required, and HP has been developed as a material that meets this demand.
Materials with Nb, Mo and W added have been developed and are in practical use. However, as operating conditions become more severe, there is a growing demand for materials that have even higher high-temperature creep rupture strength than the above-mentioned Nb, Mo, and W-containing HP materials, as well as superior thermal shock resistance and carburization resistance. . In order to meet the above request, the present inventors have developed a Ni-
As a result of detailed research on the effects of various additive elements on the high-temperature properties of Cr-Nb-W-Mo-Fe heat-resistant steel, we found that by containing N, Ti, Al, and B in a composite manner, The present invention was completed based on the discovery that high temperature creep rupture strength, thermal shock resistance, and carburization resistance can be significantly improved at high temperatures, particularly in a temperature range exceeding 1000°C. That is, the present invention provides C0.3 to 0.6% (wt%,
Same below), Si2.0% or less, Mn2.0% or less, Cr20~
30%, Ni30~40%, Nb0.3~1.5%, W0.5~3.0
%, Mo0.2~0.8%, N0.04~0.15%, Ti0.04~0.5
%, Al0.07~0.5% (excluding 0.07%),
Provided is a heat-resistant cast steel consisting of 0.0002 to 0.004% B and the balance substantially Fe. The reason for limiting the composition of the cast steel of the present invention will be explained in detail below. C: 0.3 to 0.6% C improves the castability of cast steel, and also improves the castability of cast steel.
Forms primary carbides in coexistence with the metal and contributes to improving creep rupture strength. For this at least
Requires 0.3%. The effect increases as the amount of C increases, but if the amount increases excessively, the toughness after use will significantly decrease due to excessive precipitation of secondary carbides, and weldability will also deteriorate, so 0.6%
is the upper limit. Si: 2.0% or less Si not only plays a role as a deoxidizing agent during the melting of cast steel, but also improves carburization resistance. Yes,
If contained in a large amount, weldability will be impaired, so the upper limit is set at 2.0%. Mn: 2.0% or less Mn functions as a deoxidizing agent like the above-mentioned Si, and also has the function of fixing and rendering harmless S, which is an impurity in molten steel. However, if the content increases, the oxidation resistance will decrease, so it should be kept at 2.0% or less. Cr: 20-30% Cr, in coexistence with Ni described later, has the effect of austenitizing the cast steel structure and increasing high-temperature strength and oxidation resistance. In particular, the content must be at least 20% in order to obtain the required strength and oxidation resistance in a high temperature range of 1000°C or higher. The above effects are enhanced as the content increases, but if the content is too large, the toughness after use will be significantly reduced.
The upper limit is 30%. Ni: 30-40% As mentioned above, Ni coexists with Cr to maintain the austenitic structure and provide its structural stability.
It is an effective element for ensuring oxidation resistance and high-temperature strength. In order to obtain good oxidation resistance and high temperature strength in a high temperature range of 1000°C or higher, a content of 30% or more is required. The above properties improve as the content increases, but if the content exceeds 40%, the effect of addition is almost saturated and it is economically disadvantageous.
is the upper limit. Nb: 0.3-1.5% Nb increases creep rupture strength and carburization resistance. To obtain this effect, the content must be 0.3% or more. However, when the amount increases,
On the contrary, the creep rupture strength begins to decrease, so the upper limit is set at 1.5%. Note that Nb usually accompanies Ta, which is an element with the same effect as Nb, so in that case, the total amount with Ta should be 0.3 to 1.5%. W: 0.5 to 3.0% W improves high temperature strength in combination with Nb. For this reason, it is necessary to contain 0.5% or more, but if the content is too large, oxidation resistance will be impaired, so the upper limit is set at 3.0%. Mo: 0.2 to 0.8% Mo coexists with the above Nb and W and contributes to improving high temperature strength. To get the full effect
Requires content of 0.2% or more. However, if it is included in a large amount, oxidation resistance will deteriorate, so the upper limit is set at 0.8%. The cast steel of the present invention has the greatest feature in that, in addition to the above-mentioned elements, it contains N, Ti, Al, and B in a composite manner as described below. This composite addition brings about a remarkable improvement in high-temperature properties, and provides excellent creep rupture strength, thermal shock resistance, carburization resistance, etc., especially when used at high temperatures exceeding 1000°C. That is, Ti combines with C and N to form carbides,
B and Al form nitrides and carbonitrides, and B and Al finely disperse and precipitate these compounds to strengthen grain boundaries and improve intergranular cracking resistance, thereby increasing high-temperature strength, especially creep rupture strength, and This results in significant improvements in thermal shock properties and long-term creep rupture strength. Further, members made of the present invention,
For example, in reaction tubes such as cracking tubes for the petrochemical industry, Al diffuses and thickens on the surface during high-temperature actual use, resulting in carburization resistance.
An oxide film of Al is formed. This diffusion of Al to the surface is promoted by the coexistence of Ti, and
The presence of B also has the function of promoting the diffusion and concentration of Al and making the oxide film of Al more dense, thereby making its carburization prevention ability stronger and more reliable. N: 0.04-0.15% N stabilizes and strengthens the austenite phase in the form of solid solution nitrogen, and also participates in the formation of nitrides and carbonitrides with Ti, etc., and as mentioned above, this compound By finely dispersing and precipitating in the coexistence of , crystal grains become finer, grain growth is inhibited, and creep rupture strength and thermal shock resistance are enhanced. In order to make this effect sufficient, its content is preferably 0.04% or more. However, if the content is too large, excessive precipitation and coarsening of nitrides and carbonitrides will occur, which will actually reduce thermal shock resistance, so the upper limit is preferably 0.15%. Ti: 0.004~0.5% Ti contributes to high temperature strength and thermal shock resistance by forming carbonitrides as mentioned above, and especially
The carburization resistance is strengthened by the mutual effect with Al.
The carburization resistance of Ti is enhanced by bonding with N as described above and suppressing the bond between Al and N, which promotes the diffusion and concentration of free Al to form an Al oxide film on the surface. By being done. In order to exhibit these effects, the content is preferably 0.04% or more. With the increase in content,
Creep rupture strength, carburization resistance, etc. can be improved, but if the amount is too large, it will lead to coarsening of precipitates and an increase in the amount of oxide inclusions, and especially if it exceeds 0.5%, creep rupture strength, thermal shock resistance, etc. will be significantly deteriorated. I see a decline. Therefore, it is preferable that the content be 0.5% or less, and if strength is important, the upper limit should be 0.15%. Al: More than 0.07%, 0.5% or less In addition to the effect of improving creep rupture strength, Al has a remarkable effect of improving carburization resistance due to its coexistence with Ti, as described above. When only improving creep rupture strength is expected, the content should be increased from 0.02 to
It is preferable to limit the content to 0.07%, but in the present invention, where one of the objectives is to improve carburization resistance, the content is set to exceed at least 0.07% in order to obtain sufficient carburization resistance. . As the content increases, the strength slightly decreases, but the carburization resistance further increases. However, if it exceeds 0.5%,
Since creep rupture strength and thermal shock resistance are significantly lowered, the upper limit is set at 0.5%. In addition, Ti and
When an Al-containing material is subjected to an EPMA (X-ray microanalyzer) after a carburizing test, Al appears on the surface of the specimen.
The existence of a rich layer is recognized. This Al oxide film layer has a strong carburization prevention effect. B: 0.0002 to 0.004% In addition to strengthening grain boundaries, B contributes to improving creep rupture strength by finely precipitating the Ti compound and delaying agglomeration and coarsening after precipitation. For this reason, B also has the effect of promoting diffusion and concentration of Al to the surface and densifying the Al oxide film formed on the surface. The content is preferably 0.0002% or more. However, even if the amount is too large, the strength will not be improved that much and the weldability will deteriorate, so the upper limit is preferably 0.004%. Impurities such as P and S that are inevitably mixed in during melting of steel may be present within the range normally allowed for this type of steel. Next, the cast steel of the present invention will be specifically described with reference to Examples. Example: Cast steel is melted in a high-frequency melting furnace (in the atmosphere), and a pipe material (outer diameter 136 mm x wall thickness 20 mm x length
500mm) was obtained. The chemical composition of each sample material is shown in Table 1. Test materials No. 1 to 10 are cast steel of the present invention, No.
101 to 109 are comparative materials. Among comparison materials, No.101
is HP material containing Nb, Mo and W (N, Ti, Al,
(does not include any of B), No. 102 to 105 are N, Ti,
It contains all of Al and B, but the amount of Ti or Al deviates from the provisions of the present invention. Furthermore, No.
No. 166 is an example in which the amount of N is outside the lower limit specified by the present invention, No. 107 is an example in which Al and B, which are essential elements of the present invention, are lacking, and No. 108 is an example in which B is also an essential element.
An example of lacking , No. 109 is also an essential element
This is an example that lacks Al. A test piece was taken from each sample material, and creep rupture strength, thermal shock resistance, and carburization resistance were measured. The results are shown in Table 2. The details of each test are as follows. [] Creep rupture test According to JIS Z2272. However, (A) temperature 1093
℃・Load 1.9Kgf/mm ² and (B) Temperature 850℃・Load
The test was carried out under two conditions: 7.3Kgf/mm ² . [] Thermal shock resistance test A specimen with the shape and dimensions shown in Figure 1 (thickness: 8 mm)
Repeat the operation of heating and holding at a temperature of 900°C (holding time: 30 minutes) and then cooling with water, and measure the length of cracks that occur in the specimen every 10 times. Thermal shock resistance is determined when the crack length is 5 mm.
The evaluation was based on the number of repetitions when reaching . In Table 2, the numerical value in the "Thermal Shock Resistance" column is the number of times.
Of course, the higher the number of times, the better the thermal shock resistance. [] Carburizing resistance test A specimen (diameter 12 mm x length 60 mm) was heated at 1100°C in a solid carburizing agent (Degussa KG30, containing BaCO ₃ ).
After holding the sample for 300 hours, remove it to a depth of 1 from the surface of the specimen.
Chips were collected from the layer up to mm and from the layer 1 to 2 mm, and the amount of C was analyzed to determine the increased amount of C (Wt%). In the table, the numerical value in the "carburizing resistance" column is the increased amount of C. The smaller the increase in C content,
Needless to say, it has excellent carburization resistance.

【表】【table】

【表】第２表に示されるように、本発明鋳鋼（No.１〜
10）は、従来材のなかでも高温クリープ破断強度
がすぐれるとされているNb、ＷおよびMo含有
HP材（供試材No.101）およびその他の比較材に
くらべ、卓越した高温クリープ破断強度を備えて
おり、特に1000℃をこえる温度域においても高度
のクリープ破断強度を維持する。また、本発明鋳
鋼は、耐熱衝撃性についても従来材を凌駕する。
更に浸炭試験におけるＣ量増加は従来材の半分な
いしそれ以下であり、その高度の耐浸炭性も本発
明鋳鋼を特徴づける材料特性の一つであることが
わかる。一方、比較例No.102〜109についてみる
と、Ti量が不足するNo.102では、高温クリープ特
性が劣るうえに、TiによるAlの耐浸炭性改善効
果が不十分であり、逆に過剰のTiを含むNo.103で
は、TiとAlとの共存による耐浸炭性改善効果は
十分であるが、その反面Tiの析出物（炭化物、
窒化物等）や酸化物系介在物の増加に因り、却つ
て高温クリープ特性および熱衝撃特性が低下して
いる。Alの不足するNo.104では、浸炭抵抗が低
く、著しい浸炭が生じており、逆に過剰のAlを
含むNo.105では、耐浸炭性は十分であるものの、
高温クリープ特性、熱衝撃特性のいずれにも劣つ
ている。また、Ｎの不足するNo.106は、適量の
Ti、Al、Ｂを含有しているにも拘らず、高温ク
リープ特性および熱衝撃性のいずれも低位にとど
まつている。更に、Ti、Ｎを適量含有しているがAlおよび
Ｂを含まないNo.107、Ti、Al、Ｎを適量含むがＢ
を含まないNo.108、またTi、Ｂ、Ｎを適量含むが
Alを含まないNo.109は、いずれも耐浸炭性に問題
があり、かつ高温クリープ特性、耐熱衝撃性も低
く、本発明例のすぐれた材料特性にとうてい及ば
ない。これらの比較例No.107〜109は、Al、Ｂの
いずれか一方または両者を欠いている代わりに、
RE（希土類元素）、Zr等が添加されているが、耐
浸炭性、高温クリープ特性、耐熱衝撃性等の点
で、Ti−Al−Ｂ−Ｎの組合わせにおけるAlやＢ
の複合添加の代用とはなり得ないことがわかる。上記の結果から、Cr−Ni−Nb−Ｗ−Mo−Fe
系耐熱鋳鋼におけるTi−Al−Ｂ−Ｎの複合添加
効果が明らかであり、Ti、Al、ＢおよびＮの４
元素の適量を同時添加することにより、耐浸炭
性、高温クリープ特性および熱衝撃特性を大きく
改善することができ、いずれかの１つの元素が欠
ける場合はもちろん、その量に過不足があつて
も、４元素の有機的な相剰作用効果が得られない
ことがわかる。以上のように、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来
のNb、ＷおよびMo含有HP材などに比し、高温
特性、就中高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性、
並びに耐浸炭性等にすぐれており、石油化学工業
におけるエチレンクラツキングチユーブや改質炉
内のリフオーマチユーブをはじめとして、鉄鋼関
連設備におけるハースロールやラジアントチユー
ブなど、1000℃をこえる高温域で使用される各種
設備部材の好適な材料として供することができ
る。[Table] As shown in Table 2, the cast steel of the present invention (No. 1 to
10) contains Nb, W and Mo, which is said to have superior high-temperature creep rupture strength among conventional materials.
It has superior high-temperature creep rupture strength compared to HP material (sample material No. 101) and other comparative materials, and maintains a high degree of creep rupture strength even in a temperature range exceeding 1000℃. Furthermore, the cast steel of the present invention also exceeds conventional materials in terms of thermal shock resistance.
Furthermore, the increase in C content in the carburization test was half or less than that of conventional materials, and it can be seen that the high degree of carburization resistance is one of the material properties that characterizes the cast steel of the present invention. On the other hand, looking at Comparative Examples Nos. 102 to 109, No. 102, which lacks Ti, has poor high-temperature creep properties, and the effect of improving the carburization resistance of Al by Ti is insufficient; In No. 103 containing Ti, the carburization resistance improvement effect due to the coexistence of Ti and Al is sufficient, but on the other hand, Ti precipitates (carbides,
Due to the increase in nitrides, etc.) and oxide-based inclusions, the high-temperature creep properties and thermal shock properties are on the contrary decreasing. No. 104, which lacks Al, has low carburizing resistance and significant carburization occurs; conversely, No. 105, which contains excess Al, has sufficient carburization resistance, but
It is inferior in both high temperature creep properties and thermal shock properties. In addition, for No. 106 that lacks N, add an appropriate amount of N.
Despite containing Ti, Al, and B, both high-temperature creep properties and thermal shock properties remain low. Furthermore, No. 107 contains appropriate amounts of Ti and N but does not contain Al and B, and No. 107 contains appropriate amounts of Ti, Al, and N but does not contain B.
No. 108, which does not contain
No. 109, which does not contain Al, all have problems with carburization resistance, and also have low high temperature creep properties and low thermal shock resistance, and are far inferior to the excellent material properties of the examples of the present invention. These Comparative Examples Nos. 107 to 109 lack either Al or B, or both.
RE (rare earth element), Zr, etc. are added, but Al and B in the Ti-Al-B-N combination are
It can be seen that it cannot be used as a substitute for the combined addition of . From the above results, Cr−Ni−Nb−W−Mo−Fe
The effect of the combined addition of Ti-Al-B-N in heat-resistant cast steel is clear, and the addition of Ti, Al, B, and N
By adding appropriate amounts of elements at the same time, carburization resistance, high-temperature creep properties, and thermal shock properties can be greatly improved, and it is possible to improve carburization resistance, high-temperature creep properties, and thermal shock properties. , it can be seen that the organic interaction effect of the four elements cannot be obtained. As described above, the heat-resistant cast steel according to the present invention has better high-temperature properties, especially high-temperature creep rupture strength, thermal shock resistance, and the like, compared to conventional HP materials containing Nb, W, and Mo.
It also has excellent carburization resistance, and can be used in high-temperature ranges exceeding 1000℃, such as ethylene cracking tubes in the petrochemical industry and re-forming tubes in reforming furnaces, as well as hearth rolls and radiant tubes in steel-related equipment. It can be used as a suitable material for various equipment members used.

[Brief explanation of drawings]

第１図は耐熱衝撃性試験片の形状寸法説明図で
ある。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the shape and dimensions of a thermal shock resistance test piece.

Claims

[Claims]

1 C0.3-0.6%, Si2.0% or less, Mn2.0% or less,
Cr20~30%, Ni30~40%, Nb0.3~1.5%, W0.5
~3.0%, Mo0.2~0.8%, N0.04~0.15%, Ti0.04
~0.5%, Al over 0.07% and 0.5% or less, B0.0002~
Heat-resistant cast steel consisting of 0.004%, the remainder substantially Fe.