JPH05247587A - 低放射化高強度耐熱鋼板 - Google Patents
低放射化高強度耐熱鋼板Info
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- JPH05247587A JPH05247587A JP4582092A JP4582092A JPH05247587A JP H05247587 A JPH05247587 A JP H05247587A JP 4582092 A JP4582092 A JP 4582092A JP 4582092 A JP4582092 A JP 4582092A JP H05247587 A JPH05247587 A JP H05247587A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低誘導放射化、高温強度に優れ、核融合炉第
一壁等に用いる低放射化高強度耐熱鋼板を提供する。 【構成】 重量%で C:0.01〜0.08%、Si:0.1〜2%、M
n:0.5%以下、Cr:2〜12%、W:0.3〜2
%、Ta2 O5 :0.5〜2.5%、残部Fe及び不可
避不純物からなり、且つTa2 O5 の粒径が1μm 以下
を特徴とする低放射化高強度耐熱鋼板。 C:0.01〜0.08%、Si:0.1〜2%、M
n:0.5%以下、Cr:2〜12%、W:0.3〜2
%、Ta2 O5 :0.2〜0.5%、残部Fe及び不可
避不純物からなり、且つTa2 O5 の粒径が1μm 以下
であり、母相組織が下部ベイナイトもしくはマルテンサ
イトであることを特徴とする低放射化高強度耐熱鋼板。 【効果】 従来の低放射化鋼に比べ、高温強度が改善さ
れ、核融合炉第一壁材料として大きな効果を奏するもの
である。
一壁等に用いる低放射化高強度耐熱鋼板を提供する。 【構成】 重量%で C:0.01〜0.08%、Si:0.1〜2%、M
n:0.5%以下、Cr:2〜12%、W:0.3〜2
%、Ta2 O5 :0.5〜2.5%、残部Fe及び不可
避不純物からなり、且つTa2 O5 の粒径が1μm 以下
を特徴とする低放射化高強度耐熱鋼板。 C:0.01〜0.08%、Si:0.1〜2%、M
n:0.5%以下、Cr:2〜12%、W:0.3〜2
%、Ta2 O5 :0.2〜0.5%、残部Fe及び不可
避不純物からなり、且つTa2 O5 の粒径が1μm 以下
であり、母相組織が下部ベイナイトもしくはマルテンサ
イトであることを特徴とする低放射化高強度耐熱鋼板。 【効果】 従来の低放射化鋼に比べ、高温強度が改善さ
れ、核融合炉第一壁材料として大きな効果を奏するもの
である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低誘導放射化、高温強
度に優れ、核融合炉第一壁等に用いる耐熱鋼板に関する
ものである。
度に優れ、核融合炉第一壁等に用いる耐熱鋼板に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】核融合炉は、実験炉として実績があり、
既に臨界プラズマ条件を達成している。現在、その第一
壁材料としてSUS316が用いられている。しかし、
商用炉で想定される中性子照射量ではボイドスエリング
の問題からSUS316は使用できないので、これに代
わってSUS316にTiを添加したJPCA鋼や、フ
ェライト系であるHT−9鋼(12Cr−1Mo−W−
V)が開発された。さらに、Journal of Nuclear Mater
ials 133&134(1985)149−155に記
載されているように、使用中の補修やシャットダウン
後、廃棄処分時の放射能汚染の低減が経済的に著しく有
利であることから、第一壁材料として誘導放射化の少な
い低放射化材料が要求されるようになり、フェライト鋼
で且つ有害元素であるNi、Cu、Mo、Nb、Nなど
を極力低減させたCr−W系鋼(耐熱材料第123委員
会研究報告Vol.27 No.1 pp105−11
7に記載)が開発されている。
既に臨界プラズマ条件を達成している。現在、その第一
壁材料としてSUS316が用いられている。しかし、
商用炉で想定される中性子照射量ではボイドスエリング
の問題からSUS316は使用できないので、これに代
わってSUS316にTiを添加したJPCA鋼や、フ
ェライト系であるHT−9鋼(12Cr−1Mo−W−
V)が開発された。さらに、Journal of Nuclear Mater
ials 133&134(1985)149−155に記
載されているように、使用中の補修やシャットダウン
後、廃棄処分時の放射能汚染の低減が経済的に著しく有
利であることから、第一壁材料として誘導放射化の少な
い低放射化材料が要求されるようになり、フェライト鋼
で且つ有害元素であるNi、Cu、Mo、Nb、Nなど
を極力低減させたCr−W系鋼(耐熱材料第123委員
会研究報告Vol.27 No.1 pp105−11
7に記載)が開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温強
度に有効なNi、Mo、Nb、N等が規制されているた
め、Cr−W系鋼の高温強度、特に高温クリープ破断強
度は十分ではない。
度に有効なNi、Mo、Nb、N等が規制されているた
め、Cr−W系鋼の高温強度、特に高温クリープ破断強
度は十分ではない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼中で高温長
時間で安定である酸化物であって且つ低放射化元素であ
るTaの酸化物Ta2 O5 を分散させ、分散強化によっ
て高温クリープ強度を向上させると同時に低放射化も実
現したもので、その要旨とするところは下記のとおりで
ある。
時間で安定である酸化物であって且つ低放射化元素であ
るTaの酸化物Ta2 O5 を分散させ、分散強化によっ
て高温クリープ強度を向上させると同時に低放射化も実
現したもので、その要旨とするところは下記のとおりで
ある。
【0005】(1) 重量%で C:0.01〜0.08%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.5%以下、 Cr:2〜12%、 W:0.3〜2%、 Ta2 O5 :0.5〜2.5%、 残部Fe及び不可避的不純物からなり、且つTa2 O5
の粒径が1μm以下であることを特徴とする低放射化高
強度耐熱鋼板。
の粒径が1μm以下であることを特徴とする低放射化高
強度耐熱鋼板。
【0006】(2) 重量%で C:0.01〜0.08%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.5%以下、 Cr:2〜12%、 W:0.3〜2%、 Ta2 O5 :0.2〜0.5%、 残部Fe及び不可避的不純物からなり、且つTa2 O5
の粒径が1μm以下であり、母相組織を下部ベイナイト
もしくはマルテンサイトとしたことを特徴とする低放射
化高強度耐熱鋼板。
の粒径が1μm以下であり、母相組織を下部ベイナイト
もしくはマルテンサイトとしたことを特徴とする低放射
化高強度耐熱鋼板。
【0007】以下本発明について詳細に説明する。本発
明の特徴は放射化に有害な元素であるNi、Cu、M
o、Nb、Nなどを極力低減させ、分散強化源としてT
a2 O5 を含有させたことにある。Ta2 O 5 は比重が
10と鉄より重く溶鋼中に添加してもスラグとして浮上
しないこと、低放射化であること、鋼中で高温長時間安
定であることから選定した。実際にはタンディッシュも
しくはレードル中にワイヤー添加することでTa2 O5
を溶鋼中に分散させることができる。またTa2 O5 の
粒径を1μm以下とした。この理由は粒子径が大きくな
ると分散の数密度が小さくなり、クリープ破断強度の向
上につながらないばかりか脆性破壊の起点にもなるから
である。
明の特徴は放射化に有害な元素であるNi、Cu、M
o、Nb、Nなどを極力低減させ、分散強化源としてT
a2 O5 を含有させたことにある。Ta2 O 5 は比重が
10と鉄より重く溶鋼中に添加してもスラグとして浮上
しないこと、低放射化であること、鋼中で高温長時間安
定であることから選定した。実際にはタンディッシュも
しくはレードル中にワイヤー添加することでTa2 O5
を溶鋼中に分散させることができる。またTa2 O5 の
粒径を1μm以下とした。この理由は粒子径が大きくな
ると分散の数密度が小さくなり、クリープ破断強度の向
上につながらないばかりか脆性破壊の起点にもなるから
である。
【0008】
【作用】次に、本発明の目的とする特性を達成するため
には各々の構成元素について以下に述べるように適正範
囲に限定する必要がある。 C:0.01〜0.08重量%(以下%と記す) Cは固溶強化元素と作用し、強度を向上させる。その効
果は0.01%以上で顕著である。一方、0.08%を
越えると硬さが増して延性が低下し、また溶接性も低下
するため、0.01%以上0.08%以下に限定した。
には各々の構成元素について以下に述べるように適正範
囲に限定する必要がある。 C:0.01〜0.08重量%(以下%と記す) Cは固溶強化元素と作用し、強度を向上させる。その効
果は0.01%以上で顕著である。一方、0.08%を
越えると硬さが増して延性が低下し、また溶接性も低下
するため、0.01%以上0.08%以下に限定した。
【0009】Si:0.1〜2% Siは溶鋼とTa2 O5 の濡れ性を改善し、Ta2 O5
の分散を助ける働きがある。その効果は0.1%以上で
現れる。一方、2%を越えると熱間加工性、延性、靱
性、溶接性が低下するため、0.1%以上2%以下に限
定した。 Mn:0.5%以下 Mnは固溶強化によりクリープ破断強度を向上させる働
きがある。しかし、0.5%を越えると熱間加工性、溶
接性共に低下するため、0.5%以下に限定した。
の分散を助ける働きがある。その効果は0.1%以上で
現れる。一方、2%を越えると熱間加工性、延性、靱
性、溶接性が低下するため、0.1%以上2%以下に限
定した。 Mn:0.5%以下 Mnは固溶強化によりクリープ破断強度を向上させる働
きがある。しかし、0.5%を越えると熱間加工性、溶
接性共に低下するため、0.5%以下に限定した。
【0010】Cr:2〜12% Crは高温での耐食性、耐酸化性を向上させる耐熱鋼に
は不可欠の元素である。その効果は2%以上で顕著であ
る。一方、12%を越えると、δフェライトを生成して
靱性を低下させるため、2%以上12%以下に限定し
た。 W:0.3〜2% Wは固溶強化によりクリープ破断強度を著しく向上させ
る。その効果は0.3%以上で現れる。一方、2%を越
えると金属間化合物をつくり、延性を著しく低下させる
ため、0.3%以上2%以下に限定した。
は不可欠の元素である。その効果は2%以上で顕著であ
る。一方、12%を越えると、δフェライトを生成して
靱性を低下させるため、2%以上12%以下に限定し
た。 W:0.3〜2% Wは固溶強化によりクリープ破断強度を著しく向上させ
る。その効果は0.3%以上で現れる。一方、2%を越
えると金属間化合物をつくり、延性を著しく低下させる
ため、0.3%以上2%以下に限定した。
【0011】Ta2 O5 :0.5〜2.5% Ta2 O5 は分散強化源として働き、クリープ破断強度
を著しく向上させる。その効果は0.5%以上で著し
く、2.5%程度で飽和し、それを越える添加はかえっ
て延性の低下に起因する強度低下を招き、またTa2 O
5 は比較的高価であり大量の添加は好ましくないので、
添加量を0.5%以上2.5%以下に限定した。
を著しく向上させる。その効果は0.5%以上で著し
く、2.5%程度で飽和し、それを越える添加はかえっ
て延性の低下に起因する強度低下を招き、またTa2 O
5 は比較的高価であり大量の添加は好ましくないので、
添加量を0.5%以上2.5%以下に限定した。
【0012】Ta2 O5 の粒径を1μm以下としたの
は、粒径が1μmを超えると添加量が適正範囲内であっ
てもTa2 O5 が脆性破壊の起点になりやすく、靱性が
著しく低下するためである。1μm以下であれば小さい
程、クリープ破断強度が向上する。さらに請求項2記載
の発明(以下発明2と称する)のTa2 O5 適正範囲を
下記のように限定した理由と熱処理の意味を述べる。
は、粒径が1μmを超えると添加量が適正範囲内であっ
てもTa2 O5 が脆性破壊の起点になりやすく、靱性が
著しく低下するためである。1μm以下であれば小さい
程、クリープ破断強度が向上する。さらに請求項2記載
の発明(以下発明2と称する)のTa2 O5 適正範囲を
下記のように限定した理由と熱処理の意味を述べる。
【0013】Ta2 O5 :0.2〜0.5% Ta2 O5 は分散強化源として働き、クリープ破断強度
を著しく向上させる。その効果は0.2%以上で現れ
2.5%程度で飽和する。しかしTa2 O5 は比較的高
価であり大量の添加は好ましくないため、上限を0.5
%にした。しかし、このままではTa2 O5 の添加量が
請求項1記載の発明(以下発明1と称する)より少ない
ため、発明1より低強度になる。そこで母相組織を下部
ベイナイトもしくはマルテンサイトにすれば強度を上積
みでき、発明1と同等な強度を得ることができる。さら
にそのような母相組織によって靱性も向上する。そのよ
うな組織得るためには900℃以上1250℃以下の温
度から焼き入れ、500℃以上800℃以下の温度で焼
きもどしすることが必須である。
を著しく向上させる。その効果は0.2%以上で現れ
2.5%程度で飽和する。しかしTa2 O5 は比較的高
価であり大量の添加は好ましくないため、上限を0.5
%にした。しかし、このままではTa2 O5 の添加量が
請求項1記載の発明(以下発明1と称する)より少ない
ため、発明1より低強度になる。そこで母相組織を下部
ベイナイトもしくはマルテンサイトにすれば強度を上積
みでき、発明1と同等な強度を得ることができる。さら
にそのような母相組織によって靱性も向上する。そのよ
うな組織得るためには900℃以上1250℃以下の温
度から焼き入れ、500℃以上800℃以下の温度で焼
きもどしすることが必須である。
【0014】ところで、発明1の母相組織を下部ベイナ
イトもしくはマルテンサイトにした場合は、さらに高強
度が得られ、工業的にさらに有益である。もちろん発明
1の場合はTa2 O5 を十分添加しているので、フェラ
イト組織であった場合でも従来鋼より高温強度に優れて
おり、工業的に有益である。
イトもしくはマルテンサイトにした場合は、さらに高強
度が得られ、工業的にさらに有益である。もちろん発明
1の場合はTa2 O5 を十分添加しているので、フェラ
イト組織であった場合でも従来鋼より高温強度に優れて
おり、工業的に有益である。
【0015】
【実施例】20kg真空溶解において成分を調整した
後、タンディッシュに溶鋼(1600〜1650℃)を
注ぎ、同時にTa2 O5 を充填した鉄製のワイヤー
(0.5t、4φ)をタンディッシュ中に突っ込んだ。
インゴットは1200℃に加熱した後、仕上温度900
〜980℃で厚さ20mmに圧延し、一部は空冷後60
0〜650℃で焼きもどし(T処理)を、一部は空冷後
930〜1020℃で焼き入れ+600〜650℃で焼
きもどし(QT処理)を、一部は炉冷(F処理)を行
い、供試鋼を作成した。供試鋼から6φ×30GLのク
リープ試験片を加工し、600℃で1000hの破断強
度を調査した。
後、タンディッシュに溶鋼(1600〜1650℃)を
注ぎ、同時にTa2 O5 を充填した鉄製のワイヤー
(0.5t、4φ)をタンディッシュ中に突っ込んだ。
インゴットは1200℃に加熱した後、仕上温度900
〜980℃で厚さ20mmに圧延し、一部は空冷後60
0〜650℃で焼きもどし(T処理)を、一部は空冷後
930〜1020℃で焼き入れ+600〜650℃で焼
きもどし(QT処理)を、一部は炉冷(F処理)を行
い、供試鋼を作成した。供試鋼から6φ×30GLのク
リープ試験片を加工し、600℃で1000hの破断強
度を調査した。
【0016】その結果を表1に示す。この表から分かる
ように本発明鋼である1〜13はクリープ破断強度が高
いのに対して、比較鋼である14〜21のクリープ破断
強度は低い。発明1鋼3、5、6、7と比較鋼15、1
6の6鋼種からTa2 O5 の効果を知ることができる。
比較鋼15はTa2 O5 含有量が発明1の下限(0.5
%)未満であるため分散強化が十分でなく強度が低い。
発明1鋼5、6、3、7はTa2 O5 含有量の順に強度
が少しづつ高くなっているが、いずれも高い水準であ
る。比較鋼16はTa2 O5 含有量が発明1の上限を越
えているため延性が低下し、十分塑性変形しないうちに
破断に至ったため強度がかえって低くなった。
ように本発明鋼である1〜13はクリープ破断強度が高
いのに対して、比較鋼である14〜21のクリープ破断
強度は低い。発明1鋼3、5、6、7と比較鋼15、1
6の6鋼種からTa2 O5 の効果を知ることができる。
比較鋼15はTa2 O5 含有量が発明1の下限(0.5
%)未満であるため分散強化が十分でなく強度が低い。
発明1鋼5、6、3、7はTa2 O5 含有量の順に強度
が少しづつ高くなっているが、いずれも高い水準であ
る。比較鋼16はTa2 O5 含有量が発明1の上限を越
えているため延性が低下し、十分塑性変形しないうちに
破断に至ったため強度がかえって低くなった。
【0017】比較鋼17はSiが不足しているため、溶
鋼とTa2 O5 の濡れ性が低下し、Ta2 O5 が3μm
程度の径まで凝集し、強度が低下した。比較鋼18はS
iとMnが多すぎるため延性が低下し、十分塑性変形し
ないうちに破断に至ったため強度がかえって低くなっ
た。また圧延中に一部割れが生じていた。
鋼とTa2 O5 の濡れ性が低下し、Ta2 O5 が3μm
程度の径まで凝集し、強度が低下した。比較鋼18はS
iとMnが多すぎるため延性が低下し、十分塑性変形し
ないうちに破断に至ったため強度がかえって低くなっ
た。また圧延中に一部割れが生じていた。
【0018】比較鋼19はCrとWが多すぎるためδフ
ェライトが数10%存在した組織となり延性が低下し、
十分塑性変形しないうちに破断に至ったため強度がかえ
って低くなった。比較鋼20はCrが不足しているため
フェライト+上部ベイナイト組織となり強度が低下し
た。
ェライトが数10%存在した組織となり延性が低下し、
十分塑性変形しないうちに破断に至ったため強度がかえ
って低くなった。比較鋼20はCrが不足しているため
フェライト+上部ベイナイト組織となり強度が低下し
た。
【0019】比較鋼21はCとWが不足しているため固
溶強化が十分でなく、強度が低下した。比較鋼14は成
分は発明2の範囲内にあるが、炉冷処理をしているため
フェライト組織となり、同じTa2 O5 量であり、QT
処理をしている発明2鋼13の強度に比べて著しく低下
している。
溶強化が十分でなく、強度が低下した。比較鋼14は成
分は発明2の範囲内にあるが、炉冷処理をしているため
フェライト組織となり、同じTa2 O5 量であり、QT
処理をしている発明2鋼13の強度に比べて著しく低下
している。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る高温
強度に優れた低放射化高強度耐熱鋼板によれば、従来の
低放射化耐熱鋼に比べ高温強度、特に高温クリープ破断
強度が大幅に改善され、しかも延性、加工性に優れてい
るため、核融合炉第一壁材料として極めて大きな効果を
奏するものである。
強度に優れた低放射化高強度耐熱鋼板によれば、従来の
低放射化耐熱鋼に比べ高温強度、特に高温クリープ破断
強度が大幅に改善され、しかも延性、加工性に優れてい
るため、核融合炉第一壁材料として極めて大きな効果を
奏するものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で C:0.01〜0.08%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.5%以下、 Cr:2〜12%、 W:0.3〜2%、 Ta2 O5 :0.5〜2.5%、 残部Fe及び不可避的不純物からなり、且つTa2 O5
の粒径が1μm以下であることを特徴とする低放射化高
強度耐熱鋼板。 - 【請求項2】 重量%で C:0.01〜0.08%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.5%以下、 Cr:2〜12%、 W:0.3〜2%、 Ta2 O5 :0.2〜0.5%、 残部Fe及び不可避的不純物からなり、且つTa2 O5
の粒径が1μm以下であり、母相組織を下部ベイナイト
もしくはマルテンサイトとしたことを特徴とする低放射
化高強度耐熱鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4582092A JPH05247587A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 低放射化高強度耐熱鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4582092A JPH05247587A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 低放射化高強度耐熱鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05247587A true JPH05247587A (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=12729891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4582092A Pending JPH05247587A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 低放射化高強度耐熱鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05247587A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186853A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-08-02 | Nkk Corp | 酸化物分散強化型高クロム鋼 |
| JPH01272746A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-31 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 延性と靭性に優れた原子炉用分散強化フェライト鋼 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4582092A patent/JPH05247587A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186853A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-08-02 | Nkk Corp | 酸化物分散強化型高クロム鋼 |
| JPH01272746A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-31 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 延性と靭性に優れた原子炉用分散強化フェライト鋼 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960618 |