JPH0726178B2 - 石炭ガス化用高Ｔｉ高Ｍｎオ−ステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
石炭ガス化用高Ｔｉ高Ｍｎオ−ステナイト系ステンレス鋼Info
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- JPH0726178B2 JPH0726178B2 JP643286A JP643286A JPH0726178B2 JP H0726178 B2 JPH0726178 B2 JP H0726178B2 JP 643286 A JP643286 A JP 643286A JP 643286 A JP643286 A JP 643286A JP H0726178 B2 JPH0726178 B2 JP H0726178B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、石炭ガス化環境中ですぐれた耐食性と高温強
度を有するステンレス鋼に係り、特に、石炭ガス化複合
発電プラントの排熱回収装置用材料として好適なオース
テナイト系ステンレス鋼に関する。
度を有するステンレス鋼に係り、特に、石炭ガス化複合
発電プラントの排熱回収装置用材料として好適なオース
テナイト系ステンレス鋼に関する。
エネルギーの多様化が進められている今日、石炭は原子
力とともに石油代替エネルギーの一翼を担うものとして
期待されている。なかでも、石炭をガス化し、クリーン
エネルギーとして利用しようという石炭ガス化技術は、
新しい石炭利用技術として注目されている。また、この
石炭ガス化炉とガスタービン、蒸気タービンを組み合わ
せた石炭ガス化複合発電システムは、高効率、低公害の
新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて、
開発が進められている。しかしながら、その実用化に
は、まだ数多くの問題が残されている。特に、ガス化反
応系及び排熱回収系は高温高圧下でH2Sを含む還元性雰
囲気となり、使用される材料の腐食が大きな問題となつ
ている。また、そのために、高効率の発電プラントを構
成することが困難な状況にある。
力とともに石油代替エネルギーの一翼を担うものとして
期待されている。なかでも、石炭をガス化し、クリーン
エネルギーとして利用しようという石炭ガス化技術は、
新しい石炭利用技術として注目されている。また、この
石炭ガス化炉とガスタービン、蒸気タービンを組み合わ
せた石炭ガス化複合発電システムは、高効率、低公害の
新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて、
開発が進められている。しかしながら、その実用化に
は、まだ数多くの問題が残されている。特に、ガス化反
応系及び排熱回収系は高温高圧下でH2Sを含む還元性雰
囲気となり、使用される材料の腐食が大きな問題となつ
ている。また、そのために、高効率の発電プラントを構
成することが困難な状況にある。
石炭ガス化複合発電プラントの熱効率を高めるために
は、ガス化反応によつて生じた排熱をいかに効率よく回
収するかが問題となり、効率よい排熱の回収のために
は、排熱から得られる熱量によつて発生する蒸気の温度
と圧力を高める必要がある。
は、ガス化反応によつて生じた排熱をいかに効率よく回
収するかが問題となり、効率よい排熱の回収のために
は、排熱から得られる熱量によつて発生する蒸気の温度
と圧力を高める必要がある。
アール．エイ．パーキンス（R.A.Perkins）がコロージ
ヨン レジスタンス マテリアルス フオー コールコ
ンバージヨン システム，アプライド サイエンス パ
ブリケーシヨン（Corrosion Resistant Materials for
Coal Conversion Systems,Appl.Sci.Pab.）（1983）p21
9〜p258の中で述べてあるように、石炭ガス化ガスによ
る金属材料の腐食を防ぐには、材料の使用温度を下げな
ければならないことが、公知となつている。たとえば、
25Cr系オーステナイト系ステンレス鋼は500℃以下、18C
r−8Ni系ステンレス鋼は400℃以下、また低合金鋼は300
℃以下とされている。蒸気発電プラントで一般に使用さ
れる温度は、12Cr系のフエライト系耐熱鋼で550℃以
下、18Cr−8Ni系は600℃以上であることを考えると、材
料腐食の問題の重要性がわかる。
ヨン レジスタンス マテリアルス フオー コールコ
ンバージヨン システム，アプライド サイエンス パ
ブリケーシヨン（Corrosion Resistant Materials for
Coal Conversion Systems,Appl.Sci.Pab.）（1983）p21
9〜p258の中で述べてあるように、石炭ガス化ガスによ
る金属材料の腐食を防ぐには、材料の使用温度を下げな
ければならないことが、公知となつている。たとえば、
25Cr系オーステナイト系ステンレス鋼は500℃以下、18C
r−8Ni系ステンレス鋼は400℃以下、また低合金鋼は300
℃以下とされている。蒸気発電プラントで一般に使用さ
れる温度は、12Cr系のフエライト系耐熱鋼で550℃以
下、18Cr−8Ni系は600℃以上であることを考えると、材
料腐食の問題の重要性がわかる。
このため、アール・ダブリユ・ブラツドシヨウ（R.W.Br
adshow）らは、コロージヨン／エロージヨン オブ コ
ール コンバージヨン システムマテリアルス プロシ
ーデングス，エヌエイシーイー（Corrosion/Erosion of
Coal Conversion System Materials Proceedings.NAC
E）（1979）p872の中で、既存の25Cr系のオーステナイ
ト系ステンレス鋼である。SUS310ステンレス鋼に２〜３
％Tiを添加してその耐食性を高め、石炭ガス化用材料に
用いようとしている。しかしながら、鋼中への多量のTi
の添加は、多量のフエライト相を生成して好ましなく
い。このフエライト相を抑制するために、鋼中のNi量を
増すと耐食性が劣化して、Ti添加の効果が薄れるととも
に、鋼の価格の上昇を招くという弊害がある。
adshow）らは、コロージヨン／エロージヨン オブ コ
ール コンバージヨン システムマテリアルス プロシ
ーデングス，エヌエイシーイー（Corrosion/Erosion of
Coal Conversion System Materials Proceedings.NAC
E）（1979）p872の中で、既存の25Cr系のオーステナイ
ト系ステンレス鋼である。SUS310ステンレス鋼に２〜３
％Tiを添加してその耐食性を高め、石炭ガス化用材料に
用いようとしている。しかしながら、鋼中への多量のTi
の添加は、多量のフエライト相を生成して好ましなく
い。このフエライト相を抑制するために、鋼中のNi量を
増すと耐食性が劣化して、Ti添加の効果が薄れるととも
に、鋼の価格の上昇を招くという弊害がある。
そこで、現状では、石炭ガス化用熱交換器材料として
は、400℃を最高使用温度として、SUS309S（21Cr−13Ni
鋼）、SUS 310S（25Cr−20Ni鋼）、さらにインコロイ80
0（21Cr−32Ni−Ti,Al鋼）が検討されている。これは、
長期間にわたつて良好な耐食性を得るには、少なくとも
20〜50％のCr含有量が必要であることによる。これらの
材料は、石炭ガス化環境中での耐食性が充分とは言えな
いが、製造性及び加工性に富むことから注目されている
材料である。したがつて、SUS309S,SUS310S及びインコ
ロイ800等と同等以上の耐食性を有し、製造性及び加工
性に飛んだ材料の開発が、高効率の石炭ガス化機器を構
成するための必須の条件となつている。
は、400℃を最高使用温度として、SUS309S（21Cr−13Ni
鋼）、SUS 310S（25Cr−20Ni鋼）、さらにインコロイ80
0（21Cr−32Ni−Ti,Al鋼）が検討されている。これは、
長期間にわたつて良好な耐食性を得るには、少なくとも
20〜50％のCr含有量が必要であることによる。これらの
材料は、石炭ガス化環境中での耐食性が充分とは言えな
いが、製造性及び加工性に富むことから注目されている
材料である。したがつて、SUS309S,SUS310S及びインコ
ロイ800等と同等以上の耐食性を有し、製造性及び加工
性に飛んだ材料の開発が、高効率の石炭ガス化機器を構
成するための必須の条件となつている。
本発明の目的は、石炭ガス化雰囲気での耐食性に優れ、
かつ高温強度にすぐれた石炭ガス化用オーステナイト系
ステンレス鋼を提供するにある。
かつ高温強度にすぐれた石炭ガス化用オーステナイト系
ステンレス鋼を提供するにある。
本発明は、重量でC0.15％以下、Si1.0％以下、Ni6〜20
％、Cr13〜20％、Mn2〜30％と、Ti2〜５％を含有し、残
部鉄からなることを特徴とする石炭ガス化用高Ti高Mnオ
ーステナイト系ステンレス鋼にある。
％、Cr13〜20％、Mn2〜30％と、Ti2〜５％を含有し、残
部鉄からなることを特徴とする石炭ガス化用高Ti高Mnオ
ーステナイト系ステンレス鋼にある。
鉄は、自然界では酸化物や硫化物の形で存在する。これ
は、鉄が本来、酸化物や硫化物の方が、自然界では安定
なためである。したがてつ、放つておくと、酸化あるい
は硫化した化合物の形に戻る。これが腐食現象である。
鋼が酸化したり、硫化したりする速度を遅らせるには、
鋼中に合金元素を添加して鋼表面に強固な保護皮膜を形
成させる。この例がステンレス鋼である。ステンレス鋼
は、一般には鋼表面にち密なCr2O3を主体とした保護性
の高い皮膜を形成させることにより鋼内部を保護する。
表面に形成された皮膜が鋼を保護し得るかどうかは、材
料が使用される環境によつて決定される。大気中のよう
に、酸素ポテンシヤルの高い環境下では、Cr2O3を主体
として皮膜によつて充分保護できる。しかしながら、石
炭ガス化環境のように、酸素ポテンシヤルが低く、硫黄
ポテンシヤルの高い条件下では、皮膜を形成させる為に
添加されたCrも硫化されるために、保護性の高い皮膜を
形成しにくい。即ち、Crを主体とした保護皮膜は、石炭
ガス化環境下では必ずしも充分でない。鋼を保護する為
に添加する元素とその添加量は使用環境によつて決定さ
れるべきである。
は、鉄が本来、酸化物や硫化物の方が、自然界では安定
なためである。したがてつ、放つておくと、酸化あるい
は硫化した化合物の形に戻る。これが腐食現象である。
鋼が酸化したり、硫化したりする速度を遅らせるには、
鋼中に合金元素を添加して鋼表面に強固な保護皮膜を形
成させる。この例がステンレス鋼である。ステンレス鋼
は、一般には鋼表面にち密なCr2O3を主体とした保護性
の高い皮膜を形成させることにより鋼内部を保護する。
表面に形成された皮膜が鋼を保護し得るかどうかは、材
料が使用される環境によつて決定される。大気中のよう
に、酸素ポテンシヤルの高い環境下では、Cr2O3を主体
として皮膜によつて充分保護できる。しかしながら、石
炭ガス化環境のように、酸素ポテンシヤルが低く、硫黄
ポテンシヤルの高い条件下では、皮膜を形成させる為に
添加されたCrも硫化されるために、保護性の高い皮膜を
形成しにくい。即ち、Crを主体とした保護皮膜は、石炭
ガス化環境下では必ずしも充分でない。鋼を保護する為
に添加する元素とその添加量は使用環境によつて決定さ
れるべきである。
石炭ガス化環境中で保護性の高い皮膜を形成する添加元
素としてはAlとTiがある。これらは、Crよりも酸素親和
力が強く、石炭ガス化環境中でもAl2O3やTiO2を主体と
する充分に保護性の高い皮膜を形成することは熱力学的
に容易に推察される。しかしながら、鋼中に、これらの
元素をどのくらいの量添加すれば石炭ガス化環境中で、
充分な保護性が得られるのかは明らかでなかつた。この
添加量を決定するには、石炭ガス化環境下、もしくは、
それを充分に模擬した条件下で腐食試験を行い、耐食性
を評価することは必須の条件である。
素としてはAlとTiがある。これらは、Crよりも酸素親和
力が強く、石炭ガス化環境中でもAl2O3やTiO2を主体と
する充分に保護性の高い皮膜を形成することは熱力学的
に容易に推察される。しかしながら、鋼中に、これらの
元素をどのくらいの量添加すれば石炭ガス化環境中で、
充分な保護性が得られるのかは明らかでなかつた。この
添加量を決定するには、石炭ガス化環境下、もしくは、
それを充分に模擬した条件下で腐食試験を行い、耐食性
を評価することは必須の条件である。
これまでにもステンレス鋼の耐硫化腐食性を改善するた
めに、鋼中にTiを添加した例はある。しかしながら、オ
ーステナイト鋼へのTiの添加は、組織中への多量のフェ
ライトの生成をひきおこし、鋼をぜい化させるととも
に、鋼の高温強度、とくにクリープ強度を低下させるた
め、高温用材料としては好ましくない。一方、鋼中のフ
エライト量を低減させるためには、鋼中のオーステナイ
ト生成元素、例えばNiを増す必要があるが、Ni量の増加
は耐硫化腐食性を低下させる。したがつて、石炭ガス化
環境中で、高耐食性と高強度を兼ね備えた材料を得るに
は、石炭ガス化雰囲気中で必要最小限度のTi量とCr量を
決定し、かつ、耐食性に悪影響を与えない方法によつて
合金組織中のフエライト量を抑制して鋼の高温強度を高
める必要がある。
めに、鋼中にTiを添加した例はある。しかしながら、オ
ーステナイト鋼へのTiの添加は、組織中への多量のフェ
ライトの生成をひきおこし、鋼をぜい化させるととも
に、鋼の高温強度、とくにクリープ強度を低下させるた
め、高温用材料としては好ましくない。一方、鋼中のフ
エライト量を低減させるためには、鋼中のオーステナイ
ト生成元素、例えばNiを増す必要があるが、Ni量の増加
は耐硫化腐食性を低下させる。したがつて、石炭ガス化
環境中で、高耐食性と高強度を兼ね備えた材料を得るに
は、石炭ガス化雰囲気中で必要最小限度のTi量とCr量を
決定し、かつ、耐食性に悪影響を与えない方法によつて
合金組織中のフエライト量を抑制して鋼の高温強度を高
める必要がある。
しかるに、従来既存材の中には、このような石炭ガス化
用材料として満足のゆく耐食性と強度を兼ね備えるもの
は見当らない。
用材料として満足のゆく耐食性と強度を兼ね備えるもの
は見当らない。
そこで、本発明者は、米国MPCが石炭ガス化模擬雰囲気
と認めている雰囲気中で（24％H2,18％CO,12％CO2,6％C
H4,0.5〜１％H2S残H2O,300℃〜900℃）種々の材料の高
温ガス腐食の研究を行うとともに各種の機械的性質の評
価を行い、13％〜20％のCrを含み、２〜５％のTiを含
み、かつオーステナイト生成元素として６〜20％のNiと
２〜30％のMnを含む鋼が、石炭ガス化環境中で極めてす
ぐれた耐食性を示し、その高温強度は通常のオーステナ
イト系ステンレス鋼と同等程度であることを知見した。
本鋼種は少量の希土類元素およびCaの１種または２種以
上を添加することによつて、その耐食性と熱間加工性を
さらに向上できることが見い出された。また、本鋼種の
主たる成分を重量％であらわすと、 Cr（％）＋2.2×Ti（％）＋1.5×Si（％）−Ni（％） −30×Ｃ（％）−0.5×Mn（％）≦10 なる関係の範囲内にすることが、耐食性と強度とを兼ね
備えるために好ましいことを知見した。
と認めている雰囲気中で（24％H2,18％CO,12％CO2,6％C
H4,0.5〜１％H2S残H2O,300℃〜900℃）種々の材料の高
温ガス腐食の研究を行うとともに各種の機械的性質の評
価を行い、13％〜20％のCrを含み、２〜５％のTiを含
み、かつオーステナイト生成元素として６〜20％のNiと
２〜30％のMnを含む鋼が、石炭ガス化環境中で極めてす
ぐれた耐食性を示し、その高温強度は通常のオーステナ
イト系ステンレス鋼と同等程度であることを知見した。
本鋼種は少量の希土類元素およびCaの１種または２種以
上を添加することによつて、その耐食性と熱間加工性を
さらに向上できることが見い出された。また、本鋼種の
主たる成分を重量％であらわすと、 Cr（％）＋2.2×Ti（％）＋1.5×Si（％）−Ni（％） −30×Ｃ（％）−0.5×Mn（％）≦10 なる関係の範囲内にすることが、耐食性と強度とを兼ね
備えるために好ましいことを知見した。
以下、本発明における合金組成の限定理由について述べ
る。なお、以下に述べる％は重量％である。
る。なお、以下に述べる％は重量％である。
C:Cはオーステナイト生成元素であると同時に高温強度
を得るために重要な元素であるが、多量に添加すると靱
性および溶接性を著しく低下させるため、その上限を0.
15％とする。好ましくは0.05〜0.09％とする。
を得るために重要な元素であるが、多量に添加すると靱
性および溶接性を著しく低下させるため、その上限を0.
15％とする。好ましくは0.05〜0.09％とする。
Si:Siは製造上重要な脱酸成分である。しかし多量に添
加した場合、靱性，延性および溶接性に悪影響を及ぼす
ため、その上限を1.0％とする。好ましい成分範囲は0.2
〜0.8％である。
加した場合、靱性，延性および溶接性に悪影響を及ぼす
ため、その上限を1.0％とする。好ましい成分範囲は0.2
〜0.8％である。
Ni:オーステナイト組織を生成するために、最も重要な
元素であるが、石炭ガス化雰囲気中では低融点の硫化物
を形成して腐食を促進するため20％を上限とする。充分
な耐食性を保つためには、Ni（％）≦５×Ti（％）の関
係を満足するように成分調整することが好ましい。さら
にNiは、６％以上添加することによつて、本鋼種のよう
な高マンガン鋼の高温での加熱脆化を抑制することが可
能であるので、６％を下限とする。耐食性と脆化防止の
点から、Ni量を８〜14％の範囲とすることが好ましい。
元素であるが、石炭ガス化雰囲気中では低融点の硫化物
を形成して腐食を促進するため20％を上限とする。充分
な耐食性を保つためには、Ni（％）≦５×Ti（％）の関
係を満足するように成分調整することが好ましい。さら
にNiは、６％以上添加することによつて、本鋼種のよう
な高マンガン鋼の高温での加熱脆化を抑制することが可
能であるので、６％を下限とする。耐食性と脆化防止の
点から、Ni量を８〜14％の範囲とすることが好ましい。
Cr:高温における耐食性を維持するための最も基本的な
元素であるが、本鋼種ではTiを主体とする保護皮膜の形
成を促進する役割を担う。その効果の下限は13％である
ため、Cr量の下限を13％とする。しかし、多量に添加す
るとδフエライトやσ相を生成して高温使用中での脆化
を招くなどの悪影響を示すため上限を20％とする。好ま
しい成分範囲は15％〜19％である。
元素であるが、本鋼種ではTiを主体とする保護皮膜の形
成を促進する役割を担う。その効果の下限は13％である
ため、Cr量の下限を13％とする。しかし、多量に添加す
るとδフエライトやσ相を生成して高温使用中での脆化
を招くなどの悪影響を示すため上限を20％とする。好ま
しい成分範囲は15％〜19％である。
Mn:一般のステンレス鋼では、Mnは耐酸化性を多少低下
させるので、２％以下に抑えられているが、石炭ガス化
環境は酸素ポテンシヤルが低いためこの心配はない。発
明者らの知見によれば、Mnは石炭ガス化雰囲気中での耐
食性を向上せしめるため、本鋼種では、Niとともにオー
ステナイト生成元素として積極的にMnを用いる。好まし
い添加量は含まれる合金成分の量により決定されるが、
過剰に添加すると鋼の熱間加工性を低下させるのでその
上限を30％とする。好ましい成分範囲は４％〜18％とす
る。さらに好ましくは４％〜12％とする。
させるので、２％以下に抑えられているが、石炭ガス化
環境は酸素ポテンシヤルが低いためこの心配はない。発
明者らの知見によれば、Mnは石炭ガス化雰囲気中での耐
食性を向上せしめるため、本鋼種では、Niとともにオー
ステナイト生成元素として積極的にMnを用いる。好まし
い添加量は含まれる合金成分の量により決定されるが、
過剰に添加すると鋼の熱間加工性を低下させるのでその
上限を30％とする。好ましい成分範囲は４％〜18％とす
る。さらに好ましくは４％〜12％とする。
Ti:本鋼種の石炭ガス環境での耐食性を向上する必須の
元素である。耐食性を向上するには最低２％添加する必
要があるが、過剰に添加するとδフエライトを生成して
高温使用中での脆化を招くのでその上限を５％とする。
好ましい成分範囲は２〜４％である。
元素である。耐食性を向上するには最低２％添加する必
要があるが、過剰に添加するとδフエライトを生成して
高温使用中での脆化を招くのでその上限を５％とする。
好ましい成分範囲は２〜４％である。
希土類元素（REM）,Ca:Y,La,Ceなどの希土類元素および
Caのうちの１種以上を0.001％以上含有すると、鋼の熱
間割れを防止するのに有効であるとともに、耐食性を改
善できる。ただし、0.1％以上含有すると介在物などの
析出により材料の清浄度を悪くする。したがつて、0.1
％を上限とする。好ましい成分範囲は0.01〜0.7％とす
る。
Caのうちの１種以上を0.001％以上含有すると、鋼の熱
間割れを防止するのに有効であるとともに、耐食性を改
善できる。ただし、0.1％以上含有すると介在物などの
析出により材料の清浄度を悪くする。したがつて、0.1
％を上限とする。好ましい成分範囲は0.01〜0.7％とす
る。
この他、製造上の不可避的に混入する元素を含有する。
本発明鋼は、基本的には全てオーステナイト組織とする
ことが好ましいが、フエライト・オーステナイト二相鋼
の弊害があまり大きくならない10％以下のフエライト相
を含むことを妨げない。好ましくは各成分元素の重量％
を Cr（％）＋2.2×Ti（％）＋1.5×Si（％）−Ni（％） −30×Ｃ（％）−0.5×Mn（％）≦10 好ましくは０〜5, なる関係を満足するように成分調整し、フエライト相の
生成を適度に抑制するとともに、鋼の延性低下の原因と
なるフエライト相のぜい化を抑制することが望ましい。
ことが好ましいが、フエライト・オーステナイト二相鋼
の弊害があまり大きくならない10％以下のフエライト相
を含むことを妨げない。好ましくは各成分元素の重量％
を Cr（％）＋2.2×Ti（％）＋1.5×Si（％）−Ni（％） −30×Ｃ（％）−0.5×Mn（％）≦10 好ましくは０〜5, なる関係を満足するように成分調整し、フエライト相の
生成を適度に抑制するとともに、鋼の延性低下の原因と
なるフエライト相のぜい化を抑制することが望ましい。
第１表に本発明に係る石炭ガス化用高Ti高Mnオーステナ
スト系ステンレス鋼（以下、「本発明鋼」という）と比
較鋼の化学成分（重量％）を示す。残部は実質的にFeで
あり、不可避の不純物としてP,S等が含有されている。
スト系ステンレス鋼（以下、「本発明鋼」という）と比
較鋼の化学成分（重量％）を示す。残部は実質的にFeで
あり、不可避の不純物としてP,S等が含有されている。
本発明鋼No.1〜No.9及び比較鋼No.10〜No.23は、真空溶
解、鍛造後、1100℃で１時間加熱水冷したものである。
この鍛造材より、腐食試験片およびクリープ試験片を作
成した。
解、鍛造後、1100℃で１時間加熱水冷したものである。
この鍛造材より、腐食試験片およびクリープ試験片を作
成した。
第２表に、模擬石炭ガス組成H2:24％、CO:18％、CO2:12
％、CH4:6％、H2S:0.5％、残H2Ｏの雰囲気中で100時間
腐食試験した本発明鋼と比較鋼との腐食量を示す。試験
温度は850℃、圧力は30気圧である。なお、腐食量は断
面減肉厚さと内部侵食深さ（粒界侵蝕）との合計で表わ
した。
％、CH4:6％、H2S:0.5％、残H2Ｏの雰囲気中で100時間
腐食試験した本発明鋼と比較鋼との腐食量を示す。試験
温度は850℃、圧力は30気圧である。なお、腐食量は断
面減肉厚さと内部侵食深さ（粒界侵蝕）との合計で表わ
した。
第２表から明らかなように、本発明鋼は比較鋼No.11（S
US304）、比較鋼No.12（SUS316）、比較鋼No.13（SUS32
1）、比較鋼No.14（SUS347）、比較鋼No.15（SUS 631）に比べ、その耐高温ガス腐食性が非常に向上して
いる。耐食性を向上するCr量が多い比較鋼No.16（SUS31
0S）及び比較鋼No.17（SUS347）に比べても、本発明で
ある高Ti高Mn鋼の耐食性がすぐれている。耐食性は、Ti
量に大きく依存するが、同じTi量であればMn量が大き
く、Ni量が少ないほど良好な低食性を示す。
US304）、比較鋼No.12（SUS316）、比較鋼No.13（SUS32
1）、比較鋼No.14（SUS347）、比較鋼No.15（SUS 631）に比べ、その耐高温ガス腐食性が非常に向上して
いる。耐食性を向上するCr量が多い比較鋼No.16（SUS31
0S）及び比較鋼No.17（SUS347）に比べても、本発明で
ある高Ti高Mn鋼の耐食性がすぐれている。耐食性は、Ti
量に大きく依存するが、同じTi量であればMn量が大き
く、Ni量が少ないほど良好な低食性を示す。
第１図は、高Ti高Mnの本発明鋼No.1,No.2,No.3,No.4と
高Al高Mnの比較鋼No.18,No.19,No.20,No.21の腐食量を
比較したものである。図から明らかなように、本発明鋼
の耐食性は、石炭ガス化環境中において、Al含有ステン
レス鋼にほぼ匹敵することがわかる。
高Al高Mnの比較鋼No.18,No.19,No.20,No.21の腐食量を
比較したものである。図から明らかなように、本発明鋼
の耐食性は、石炭ガス化環境中において、Al含有ステン
レス鋼にほぼ匹敵することがわかる。
第２図は、本発明鋼のNi含有量とTi含有量の比と腐食量
の関係を示したものである。図から明らかなように耐硫
化腐食性を高めるにはNi量を少なくし、Ti量を増やすこ
とが好ましく、特にNi（％）/Ti（％）≦５で良好な耐
食性が得られることがわかる。
の関係を示したものである。図から明らかなように耐硫
化腐食性を高めるにはNi量を少なくし、Ti量を増やすこ
とが好ましく、特にNi（％）/Ti（％）≦５で良好な耐
食性が得られることがわかる。
第３図は、本発明鋼No.5と比較鋼11（SUS304）のクリー
プ破断試験結果を示すものである。図から明らかなよう
に、本発明鋼のクリープ破断強度は通常のオーステナイ
ト系ステンレス鋼と同等程度であり、高温機器用の材料
として十分な性能を有することがわかる。
プ破断試験結果を示すものである。図から明らかなよう
に、本発明鋼のクリープ破断強度は通常のオーステナイ
ト系ステンレス鋼と同等程度であり、高温機器用の材料
として十分な性能を有することがわかる。
第４図は本発明による石炭ガス化複合発電プラントの系
統図の一例を示すものであり、第５図は噴流層ガス化炉
の概略縦断面図、第６図はガス化炉上部の水冷構造を示
すIII−III矢視横断面図である。
統図の一例を示すものであり、第５図は噴流層ガス化炉
の概略縦断面図、第６図はガス化炉上部の水冷構造を示
すIII−III矢視横断面図である。
石炭１は、空気又は酸素をガス化剤２としてバーナ３か
らガス化炉４に導入され、ガス化部５でガス化される。
この場合、ガス温度は1600℃以上の高温となるため、ガ
ス化部５は耐火物構造６となつている。高温のガスは水
冷構造17の本発明鋼で構成された熱回収部に送られ、ガ
ス化炉４出口付近で900℃以下にまで冷却された後、ガ
ス化炉４出口から粗生成ガス10となつて本発明鋼を用い
た蒸気発生装置11に送られ、さらに冷却される。
らガス化炉４に導入され、ガス化部５でガス化される。
この場合、ガス温度は1600℃以上の高温となるため、ガ
ス化部５は耐火物構造６となつている。高温のガスは水
冷構造17の本発明鋼で構成された熱回収部に送られ、ガ
ス化炉４出口付近で900℃以下にまで冷却された後、ガ
ス化炉４出口から粗生成ガス10となつて本発明鋼を用い
た蒸気発生装置11に送られ、さらに冷却される。
この粗生成ガス10の顕熱は、蒸気12として回収される。
蒸気発生装置11出口の粗生成ガス13は、本発明鋼を用い
たガス／ガス熱交換器14により精製ガス15と熱交換さ
れ、ガス精製に必要な温度のまで冷却されガス精製され
る。精製ガス15はガス／ガス熱交換器14にて熱交換さ
れ、昇温された後、燃料ガス18としてガスタービン燃焼
器19にて燃焼後、高温ガスとしてガスタービン発電器に
と電気エネルギーを発生させる。
蒸気発生装置11出口の粗生成ガス13は、本発明鋼を用い
たガス／ガス熱交換器14により精製ガス15と熱交換さ
れ、ガス精製に必要な温度のまで冷却されガス精製され
る。精製ガス15はガス／ガス熱交換器14にて熱交換さ
れ、昇温された後、燃料ガス18としてガスタービン燃焼
器19にて燃焼後、高温ガスとしてガスタービン発電器に
と電気エネルギーを発生させる。
熱回収システムとしては、ガスタービン排ガス20は、ガ
スタービン排熱回収ボイラ22にて顕熱を発生させると同
時に、ガス化炉４出口の粗生成ガス10は、蒸気発生器11
にて顕熱を回収して蒸気を発生させ、両者を合流させて
ガスタービン排熱回収ボイラ22で発生する蒸気と混合し
て過熱器で過熱して過熱蒸気として蒸気タービン23へ送
る。発生した蒸気は、蒸気タービン23にて仕事をし蒸気
タービン発電気にて電気エネルギーを発生させる。
スタービン排熱回収ボイラ22にて顕熱を発生させると同
時に、ガス化炉４出口の粗生成ガス10は、蒸気発生器11
にて顕熱を回収して蒸気を発生させ、両者を合流させて
ガスタービン排熱回収ボイラ22で発生する蒸気と混合し
て過熱器で過熱して過熱蒸気として蒸気タービン23へ送
る。発生した蒸気は、蒸気タービン23にて仕事をし蒸気
タービン発電気にて電気エネルギーを発生させる。
蒸気タービン23を通過した蒸気は、復水器24にて冷却さ
れ復水となり、給水ポンプにて排熱回収ボイラに給水さ
れる。
れ復水となり、給水ポンプにて排熱回収ボイラに給水さ
れる。
以上のように、本発明鋼は、従来鋼のSUS304,SUS316,SU
S321,SUS347,SUS631さらに、耐食性鋼といわれているSU
S310S、インコロイ800に比べても顕著に耐高温ガス腐食
性に優れ、また、加工性及び高温強度も通角のオーステ
ナイト系ステンレス鋼と同程である。したがつて、石炭
ガス化プラントにおいて、石炭ガス化較水冷壁や商ガス
冷却器などの排熱回収装置用材料に使用すれば、発生蒸
気の温度・圧力を高めることが可能になる。したがつ
て、石炭ガス化複合発電プラントの発電効率を高めると
いう顕著な効果を有する。
S321,SUS347,SUS631さらに、耐食性鋼といわれているSU
S310S、インコロイ800に比べても顕著に耐高温ガス腐食
性に優れ、また、加工性及び高温強度も通角のオーステ
ナイト系ステンレス鋼と同程である。したがつて、石炭
ガス化プラントにおいて、石炭ガス化較水冷壁や商ガス
冷却器などの排熱回収装置用材料に使用すれば、発生蒸
気の温度・圧力を高めることが可能になる。したがつ
て、石炭ガス化複合発電プラントの発電効率を高めると
いう顕著な効果を有する。
第１図は合金中に含まれるTi量及びAl量と腐食量の関係
を示す線図、第２図はNi量とTi量の比と腐食悪の関係を
示す線図、第３図はクリープ破断強度を示す線図、第４
図は本発明による石炭ガス化複合発電プラントの概要
図、第５図は噴流層ガス化炉の概略縦断面図、第６図は
ガス化炉上部の熱回収部を示す第２図のIII−III矢視横
断面図である。 ４……石炭ガス化炉、17……熱回収部、11……蒸気発生
器、14……ガス／ガス熱交換器。
を示す線図、第２図はNi量とTi量の比と腐食悪の関係を
示す線図、第３図はクリープ破断強度を示す線図、第４
図は本発明による石炭ガス化複合発電プラントの概要
図、第５図は噴流層ガス化炉の概略縦断面図、第６図は
ガス化炉上部の熱回収部を示す第２図のIII−III矢視横
断面図である。 ４……石炭ガス化炉、17……熱回収部、11……蒸気発生
器、14……ガス／ガス熱交換器。
フロントページの続き (72)発明者 桐原 誠信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小倉 慧 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】重量で、C0.15％以下、Si1.0％以下、Ni6
〜20％、Cr13〜20％、Mn2〜30％、Ti2〜５％を含有し、
残部Feからなることを特徴とする石炭ガス化用高Ti高Mn
オーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の合金におい
て、 Cr（％）＋2.2×Ti（％）＋1.5×Si（％）−Ni（％） −30×Ｃ（％）−0.5×Mn（％）≦10 なる関係にある石炭ガス化用高Ti高Mnオーステナイト系
ステンレス鋼。 - 【請求項３】重量で、C0.15％以下、Si1.0％以下、Ni6
〜20％、Cr13〜20％、Mn2〜30％、Ti2〜５％および希土
類元素及びCaの１種又は２種以上を0.001〜0.1％含有
し、残部Feからなることを特徴とする石炭ガス化用高Ti
高Mnオーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の合金におい
て、 Cr（％）＋2.2×Ti（％）＋1.5×Si（％）−Ni（％） −30×Ｃ（％）−0.5×Mn（％）≦10 なる関係にある石炭ガス化用高Ti高Mnオーステナイト系
ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP643286A JPH0726178B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 石炭ガス化用高Ｔｉ高Ｍｎオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP643286A JPH0726178B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 石炭ガス化用高Ｔｉ高Ｍｎオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62270751A JPS62270751A (ja) | 1987-11-25 |
| JPH0726178B2 true JPH0726178B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=11638232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP643286A Expired - Fee Related JPH0726178B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 石炭ガス化用高Ｔｉ高Ｍｎオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726178B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160057543A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-24 | 주식회사 포스코 | 티타늄 함유 고온 구조용 강 및 그의 제조방법 |
| KR20160057542A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-24 | 주식회사 포스코 | 티타늄 함유 고온 구조용 강 및 그의 제조방법 |
| KR20160057544A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-24 | 주식회사 포스코 | 티타늄 함유 고온 구조용 강 및 그의 제조방법 |
| KR20160057541A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-24 | 주식회사 포스코 | 티타늄 함유 고온 구조용 강 및 그의 제조방법 |
| KR20160057540A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-24 | 주식회사 포스코 | 티타늄 함유 고온 구조용 강 및 그의 제조방법 |
| JP2021183002A (ja) * | 2020-05-21 | 2021-12-02 | 株式会社三共 | 遊技機 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025262632A1 (en) * | 2024-06-20 | 2025-12-26 | Newcleo S.P.A. | Austenitic stainless steel with aluminum oxide formation and its uses |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP643286A patent/JPH0726178B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160057543A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-24 | 주식회사 포스코 | 티타늄 함유 고온 구조용 강 및 그의 제조방법 |
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| JP2021183002A (ja) * | 2020-05-21 | 2021-12-02 | 株式会社三共 | 遊技機 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62270751A (ja) | 1987-11-25 |
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