JPH02259045A - 耐熱鋳鋼 - Google Patents

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） この発明は、加熱炉の炉床レール等として好適で、１１
００℃以上の高温域においても優れた強度、耐高温圧縮
能並びに耐酸化性を示す耐熱鋳鋼に関するものである。

（従来技術とその課題〉 一般に、加熱炉の炉床レール等は、高温雰囲気に曝され
ることに加えて重量物の繰り返し負荷が加わるなど使用
条件が非常に苛酷なものであるが、これらの素材として
は、従来、ＵＭＣｏ５０（ユニオンミニエル社規格）に
代表される３０Ｃｒ　−５０Ｃｏ　−Ｆｅ合金や、或い
は更にＮｉ、　Ｍｏ及びＮｂを単独又は複合で含有させ
た合金が使用されてきた。

しかしながら、近年、加熱炉の使用条件は一段と苛酷の
度合いを深めており、それに使用される炉内構造用金物
（例えば炉床レール等）に対しては更に優れた高温特性
が要求されているが、例えば１１００℃を超えるような
高温域において炉床レール材等として十分に満足できる
高温強度、耐高温圧縮変形能並びに耐酸化性の全てを備
えた材料は未だ見出されていないのが現状であった。

そのため、既存の材料を使用した炉内構造用金物では寿
命が短いために頻繁な炉修を余儀無くされ、また所望の
高温域での炉操作や大型重量物の装入ができないために
能率面でも不十分な状態を抜は出せないでいた。

このようなことから、本発明の目的は、１１００℃を超
えるような高温域においても十分な高温強度。

耐高温圧縮変形能及び耐酸化性を示し、より苛酷な状況
で使用される加熱炉の炉内構造用金物としても十分に耐
え得る金属材料を見出して、加熱炉の操作性や生産性を
一段と向上させることに置かれた。

（課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく、数多くの実験を
繰り返しながら研究を重ねた結果、［従来から加熱炉レ
ール材として使用されていた前記Ｃｒ　−Ｃｏ　−Ｆｅ
合金に所定量のＷ、ＲＥＶ及びＡＩｌの複合添加を行っ
て成分調整をすると、合金の高温強度、耐圧縮変形能及
び耐酸化性が共に一段と改善された耐熱鋳鋼が得られ、
例えば１１００℃を超えるような高温下であっても長期
に亘って大きな荷重に耐え得るようになる」との知見を
得るに至った。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 ［耐熱鋳鋼を、 Ｃ：　０．０５〜０．２％（以降、成分割合を表わす％
は重量％とする）。

Ｓｉ　：　０．５〜２．０％、　　　　Ｍｎ　：　０．
５〜２．０％。

Ｃｒ：２０〜４０％、　　　Ｎｉ：１０〜２０％。

Ｃｏ：２０〜４７％、　　　Ｗ　：　２．０〜４．０％
。

ＲＥＭ　：　０．０２〜０．１５％、　　ＡＩｌ：　０
．０１〜０．５％を含み、残部が実質的にＦｅより成る
成分組成に構成することにより、−段と優れた高温強度
、耐圧縮変形能及び耐酸化性を兼備せしめ、苛酷な条件
の加熱炉における炉内材料として使用した場合にも十分
な寿命を発揮し得るようにした点」に特徴を有している
。

ここで、本発明に係る耐熱鋳鋼において、各成分の含有
割合を前記の如くに数値限定したのは次の理由による。

く作用〉 （ａ）　　Ｃ −３＝ Ｃ成分は鋳造性を改善する作用の他、Ｗ、Ｃｒ等と結合
し炭化物を形成して素地に析出するか或いは超高温（１
２５０ｔ程度）下での固溶化によっり高温強度を高める
作用を有している。しかしながら、その含有量が０．０
５％未満では前記作用による所望の効果が期待できず、
一方、０．２％を超えて含有させると靭性の低下が著し
くなることから、Ｃ含有量は０．０５〜０．２％と定め
た。

（ｂ）　　５ｔ Ｓｉは溶鋼精錬の際に脱酸剤として添加される成分であ
ると共に、湯流れ性を向上する作用を有するものである
が、その含有量が０．５％未満では前記作用による所望
の効果が得られず、一方、２．０％を超えて含有させる
と靭性の低下及び溶接性の劣化を招くことから、Ｓｉ含
有量は０．５〜２．０％と定めた。

（ｃ）　　Ｍｎ Ｍｎも溶鋼精錬の際に脱酸剤として添加される成分であ
るが、それと共に不純物元素であるＳをＭｎＳとして固
定しＳの害を抑える作用があるが、その含有量が０．５
％未満では前記作用による所望の効果が得られず、一方
、２．０％を超えて含有させると耐酸化性の低下を招く
ことから、Ｌｎ含有量は０．５〜２．０％と定めた。

（ｄ）　　Ｃｒ Ｃｒは鋼に高温強度並びに耐酸化性を確保する上で必須
の成分であり、例えば１１００℃以上と言った高温域に
おいて所望の高温強度及び耐酸化性を発揮させるために
は２０％以上の含有量を確保する必要がある。一方、４
０％を超えて含有させると靭性の劣化が著しくなること
から、Ｃｒ含有量は２０〜４０％と定めた。

（ａ）　　Ｎｉ Ｎｉはオーステナイトを安定化させる成分であり、本発
明に係る系の鋳鋼に所定量を含有させることによって高
温強度を更に高める作用を発揮する上、靭性低下を抑制
する作用をも有している。しかしながら、その含有量が
１０％未満では前記作用による所望の効果が得られず、
また２０％を超えて含有させることは経済性の面で不利
となることから、経済性と効果とのバランスを考慮して
Ｎｉ含有量は１０〜２０％と定めた。

［ｆｌ　　Ｃ。

Ｇｏには鋼のクリープ強度を著しく向上させる作用があ
り、超高温雰囲気下で使用する鋼材には重要な成分であ
るが、その含有量が２０％未満では前記作用による所望
の効果が得られず、一方、４７％を超えて含有させると
耐高温酸化性の面で好ましくないことから、Ｃｏ含有量
は２０〜４７％と定めた。

（ｇｌ　　Ｗ Ｗ成分には炭化物を形成し鋼の高温強度、高温硬さ並び
に高温度変形能を向上させる作用があるが、その含有量
が２．０％未満では上記作用による所望の効果が得られ
ず（特に耐高温変形能）、一方、４．０％を超えて含有
させると高温強度は向上するものの製造性の悪化や耐酸
化性の低下を招くことから、Ｗ含有量は２．０〜４．０
％と定めた。

（ｈｌＲＥＭ ＲＥＶ成分には耐酸化性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が０．０２％未満では上記作用による所望の効
果が得られず、一方、０．１５％を超えて含有させても
その効果がコストに見合うほどに向上しないことから、
ＲＥＭ含有量は０．０２〜０．１５％と定めた。なお、
ＲＥＶはミソシュメタルの形態で添加するのが実際的で
ある。

（１１Ｉｌｌ へ！成分は耐酸化性を向上させる作用を有しているが、
その含有量が０．０１％未満では上記作用による所望の
効果が得られず、一方、０．５％を超えて含有させると
高温強度を劣化するようになることから、へｌ含有量は
０．０１〜０．５％と定めた。

なお、本発明に係る鋼の特徴的な構成成分たるＷ、ＲＥ
Ｍ及び八２は、個々別々の添加では必要性能である高温
強度、耐高温変形能″及び耐酸化性の何れかの改善には
役立つものの、３つの性能の全てを共に所望域にまで向
上させ得ないことは既に述べた通りである。つまり、Ｗ
、ＲＥＶ及び＾βの３成分を複合添加した場合に初めて
、それらの作用効果が相乗され、例えば１１００℃を超
える高＝７ 温域での炉床レール等としても十分に満足できる寿命を
備えた耐熱鋳鋼が実現される訳である。

第１図は、Ｆｅ−０，１０％Ｃ−０，７％Ｓｉ　−０，
７％Ｍｎ　−２６，１％Ｃｒ−１６，８％Ｎｉ−４２，
０％Ｃｏ合金に種々量でＷを含有させると共に、一部に
ついては０．０６％のＲＥＶ及び０．１３％の八βの１
種又は２種を含有させたものについて、その１２００℃
における強度、変形能及び酸化減量を比較したグラフで
あるが、この第１図からも、 イ）Ｗ含有量の増加と共に高温強度は向上するが、耐高
温変形能及び耐酸化性は劣化する。

口）ところが、ＲＥＭ及び八！をも複合添加することに
より耐酸化性及び耐高温変形能は改善され、高温強度も
更に向上する。

との事実を確認することができる。

次いで、この発明の効果を実施例によって更に具体的に
説明する。

（実施例〉 常法によって第１表に示す成分組成の鋳鋼を溶製し、そ
の鋳造品から試験片を切り出して高温強度と耐高温酸化
性を調査した。

得られた結果を第１表に併せて示す。

第１表に示される結果からも明らかなように、本発明に
係る鋳鋼は極めて優れた高温強度、耐高温変形能及び耐
高温酸化性を兼備しているのに対して、成分組成が本発
明で規定される条件を満たしていない比較鋳鋼では、高
温強度、耐高温変形能或いは耐高温酸化性が不十分で、
例えばより苛酷な条件下に曝される炉床材等に適用して
も満足できる結果を安定して得難いことが分かる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、高温強度、耐
高温変形能並びに耐高温酸化性等の高温特性に一段と優
れた鋳鋼を比較的コスト安く提供することができ、加熱
炉等の高温用装置・機器類の性能を更に向上することが
可能となるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

びＡβ含有量と高温強度、高温変形能並びに耐酸化性と
の関係を示したグラフである。

出願人　日本ステンレス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量割合にて、 Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．５〜２．０％、Ｍ
   ｎ：０．５〜２．０％、Ｃｒ：２０〜４０％。 Ｎｉ：１０〜２０％、Ｃｏ：２０〜４７％、Ｗ：２．０
   〜４．０％、ＲＥＭ：０．０２〜０．１５％、Ａｌ：０
   ．０１〜０．５％ を含み、残部が実質的にＦｅより成ることを特徴とする
   耐熱鋳鋼。