JPH108214A - Fe−Cr−Al鋳鋼製品 - Google Patents
Fe−Cr−Al鋳鋼製品Info
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- JPH108214A JPH108214A JP15433196A JP15433196A JPH108214A JP H108214 A JPH108214 A JP H108214A JP 15433196 A JP15433196 A JP 15433196A JP 15433196 A JP15433196 A JP 15433196A JP H108214 A JPH108214 A JP H108214A
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- cast steel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ごみ焼却炉内等で発生する塩化物、硫化物等を
含んだ強い腐食性ガスおよび高温環境下において、優れ
た耐高温腐食性と靭性を発揮する鋳鋼製品を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】重量%で、C:0.03%以下、Si:1
%以下、Mn:1%以下、Cr:5〜20%、Al:3
〜8%、希土類元素:0.01〜0.1%、N:0.0
3%以下、さらにC+Nが0.05%以下で、残部Fe
及び不可避的不純物からなり、減圧消失模型鋳型で鋳造
したことを特徴とする耐高温腐食性と靭性に優れたFe
−Cr−Al鋳鋼製品。
含んだ強い腐食性ガスおよび高温環境下において、優れ
た耐高温腐食性と靭性を発揮する鋳鋼製品を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】重量%で、C:0.03%以下、Si:1
%以下、Mn:1%以下、Cr:5〜20%、Al:3
〜8%、希土類元素:0.01〜0.1%、N:0.0
3%以下、さらにC+Nが0.05%以下で、残部Fe
及び不可避的不純物からなり、減圧消失模型鋳型で鋳造
したことを特徴とする耐高温腐食性と靭性に優れたFe
−Cr−Al鋳鋼製品。
Description
【0001】
【発明の属する技術】本発明は、耐高温腐食性及び靭性
に優れたFe−Cr−Al鋳鋼製品に係わり、特に使用
中に腐食性雰囲気が変化するごみ焼却炉の火格子等に好
適な鋳鋼製品に関する。
に優れたFe−Cr−Al鋳鋼製品に係わり、特に使用
中に腐食性雰囲気が変化するごみ焼却炉の火格子等に好
適な鋳鋼製品に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ焼却炉の火格子に使用されてい
る代表的な材料としては、下記の化学成分のSCH13
(25Cr−12Ni)およびSCH2(25Cr)の
鋳鋼がある。
る代表的な材料としては、下記の化学成分のSCH13
(25Cr−12Ni)およびSCH2(25Cr)の
鋳鋼がある。
【0003】すなわち、SCH13は、重量%でC:
0.2〜0.5%、Si:2%以下、Mn:2%以下、
P:0.04%以下、S:0.04%以下、Ni:11
〜14%、Cr:24〜28%および残部Fe、SCH
2は、C:0.4%以下、Si2%以下、Mn:1%以
下、P:0.04%以下、S:0.04%以下、Ni:
1%以下、Cr:25〜28%および残部Feからなる
鋳鋼である。
0.2〜0.5%、Si:2%以下、Mn:2%以下、
P:0.04%以下、S:0.04%以下、Ni:11
〜14%、Cr:24〜28%および残部Fe、SCH
2は、C:0.4%以下、Si2%以下、Mn:1%以
下、P:0.04%以下、S:0.04%以下、Ni:
1%以下、Cr:25〜28%および残部Feからなる
鋳鋼である。
【0004】近年、廃棄物が多様化し、ごみ焼却過程で
発生する燃焼ガスは塩化物、硫化物等を含んだ強い腐食
性ガスとなっている。火格子は、400〜900程度の
高温下で、強い腐食性ガスに曝されることになり、上記
したような現在使用されている火格子材料では、例えば
6ヶ月という短期内に損耗してしまい、焼却炉メンテナ
ンス上の大きな課題となっている。
発生する燃焼ガスは塩化物、硫化物等を含んだ強い腐食
性ガスとなっている。火格子は、400〜900程度の
高温下で、強い腐食性ガスに曝されることになり、上記
したような現在使用されている火格子材料では、例えば
6ヶ月という短期内に損耗してしまい、焼却炉メンテナ
ンス上の大きな課題となっている。
【0005】Cr12〜25%、Al3〜6%を含有す
るFe−Cr−Al合金鋼は、高温酸化雰囲気下で合金
表面に緻密な保護性のAl2O3皮膜が生成し、優れた耐
酸化性を示すことが知られており、熱間加工や冷間加工
を施してストーブ部品、自動車排ガス部品等に使用され
ている。
るFe−Cr−Al合金鋼は、高温酸化雰囲気下で合金
表面に緻密な保護性のAl2O3皮膜が生成し、優れた耐
酸化性を示すことが知られており、熱間加工や冷間加工
を施してストーブ部品、自動車排ガス部品等に使用され
ている。
【0006】本発明者らは、前記耐酸化性に優れたFe
−Cr−Al合金を鋳造品に適用することを試みた。し
かし、Al含有量が高いため、鋳造時の湯流れが悪いば
かりでなく、固溶Alによるマトリックスの脆化、Al
Nの析出物による脆化が生じ、更には粗大結晶粒による
脆性等で製品化は極めて困難であることが分かった。
−Cr−Al合金を鋳造品に適用することを試みた。し
かし、Al含有量が高いため、鋳造時の湯流れが悪いば
かりでなく、固溶Alによるマトリックスの脆化、Al
Nの析出物による脆化が生じ、更には粗大結晶粒による
脆性等で製品化は極めて困難であることが分かった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ごみ焼却炉
内のような高温で、塩化物、硫化物等を含む強い腐食性
ガスが存在する環境下において、優れた耐腐食性(耐高
温腐食性)と靭性を発揮する鋳鋼製品を提供することを
目的とする。
内のような高温で、塩化物、硫化物等を含む強い腐食性
ガスが存在する環境下において、優れた耐腐食性(耐高
温腐食性)と靭性を発揮する鋳鋼製品を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記したFe−Cr−A
l合金鋼のような高Cr−高Al合金鋼は、割れ感受性
が大きいため、従来は鋳造製品として製造されていなか
った。しかし、本発明者らは、前述のFe−Cr−Al
合金鋼を鋳造品に適用することに着目し、鋳造に適した
化学組成および鋳造方法について種々実験、検討を重ね
た結果、下記の知見を得た。
l合金鋼のような高Cr−高Al合金鋼は、割れ感受性
が大きいため、従来は鋳造製品として製造されていなか
った。しかし、本発明者らは、前述のFe−Cr−Al
合金鋼を鋳造品に適用することに着目し、鋳造に適した
化学組成および鋳造方法について種々実験、検討を重ね
た結果、下記の知見を得た。
【0009】1)Al含有量が3%以上のFe−Cr−
Al合金鋼を鋳造すると、鋳鋼製品の靭性が低下し、特
に押し湯下などの結晶粒粗大部の脆化が著しく、使用に
耐えない。また、鋳造時に砂型内の溶湯の流れも悪く所
望の製品形状が得られない。 2)Al含有量を減らせば、鋳造は可能となるが耐高温
腐食性が低下し、使用に耐えなくなる。
Al合金鋼を鋳造すると、鋳鋼製品の靭性が低下し、特
に押し湯下などの結晶粒粗大部の脆化が著しく、使用に
耐えない。また、鋳造時に砂型内の溶湯の流れも悪く所
望の製品形状が得られない。 2)Al含有量を減らせば、鋳造は可能となるが耐高温
腐食性が低下し、使用に耐えなくなる。
【0010】3)Crは、耐酸化性、耐食性のためには
含有量を多くするのがよいが、鋳造品の靭性をよくする
ためには少ない方がよい。
含有量を多くするのがよいが、鋳造品の靭性をよくする
ためには少ない方がよい。
【0011】4)CおよびN含有量を規制することによ
り靭性が向上する。
り靭性が向上する。
【0012】5)Alを3%以上含有する合金の鋳造に
は、減圧消失模型鋳造法が適しており、それにより目的
の製品形状に鋳込むことができ、製品の靭性も向上す
る。
は、減圧消失模型鋳造法が適しており、それにより目的
の製品形状に鋳込むことができ、製品の靭性も向上す
る。
【0013】6)希土類元素を添加すると結晶粒が微細
化するとともに、耐酸性が向上する。
化するとともに、耐酸性が向上する。
【0014】すなわち、C、N含有量を規制し、T
i、Nb添加およびCr含有量を低減する化学組成の調
整により靭性を確保することができる、希土類元素と
多量のAlを含有させることにより、優れた耐酸化性お
よび耐高温腐食性が得られる、減圧消失模型鋳造法を
用いることにより、高Alによる湯流れの悪化を防止す
ることができるとともに、鋳鋼製品の靭性も改善でき
る。
i、Nb添加およびCr含有量を低減する化学組成の調
整により靭性を確保することができる、希土類元素と
多量のAlを含有させることにより、優れた耐酸化性お
よび耐高温腐食性が得られる、減圧消失模型鋳造法を
用いることにより、高Alによる湯流れの悪化を防止す
ることができるとともに、鋳鋼製品の靭性も改善でき
る。
【0015】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたもので、その要旨は、「重量%で、C:0.03%
以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、Cr:9〜2
0%、Al:3〜8%、希土類元素:0.01〜0.1
%、N:0.03%以下を含み、C+Nが0.05%以
下で、残部Fe及び不可避的不純物からなり、減圧消失
模型鋳型で鋳造したことを特徴とする耐高温腐食性と靭
性に優れたFe−Cr−Al鋳鋼製品」にある。
れたもので、その要旨は、「重量%で、C:0.03%
以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、Cr:9〜2
0%、Al:3〜8%、希土類元素:0.01〜0.1
%、N:0.03%以下を含み、C+Nが0.05%以
下で、残部Fe及び不可避的不純物からなり、減圧消失
模型鋳型で鋳造したことを特徴とする耐高温腐食性と靭
性に優れたFe−Cr−Al鋳鋼製品」にある。
【0016】減圧消失模型鋳造方法(フルモールド法)
は、発泡ポリスチレンなどの有機材料で作製した模型を
鋳型砂中に埋め込み鋳型とし、減圧して模型を抜き取る
ことなく、そのまま溶融金属を注入して鋳物を製作する
方法である。模型の材質は、溶融金属の熱により気化消
失してしまう有機材料で、鋳物表面の浸炭による脆化を
防止するために発泡ポリスチレン(PS)とポリメチル
メタクリレート(PMMA)をPS:PMMA=20〜
30:70〜80の割合で配合したものが好ましい。浸
炭を少なくするには、PMMA量が多い方がよいが、過
剰になると模型の成形性が悪くなる。
は、発泡ポリスチレンなどの有機材料で作製した模型を
鋳型砂中に埋め込み鋳型とし、減圧して模型を抜き取る
ことなく、そのまま溶融金属を注入して鋳物を製作する
方法である。模型の材質は、溶融金属の熱により気化消
失してしまう有機材料で、鋳物表面の浸炭による脆化を
防止するために発泡ポリスチレン(PS)とポリメチル
メタクリレート(PMMA)をPS:PMMA=20〜
30:70〜80の割合で配合したものが好ましい。浸
炭を少なくするには、PMMA量が多い方がよいが、過
剰になると模型の成形性が悪くなる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の鋳鋼製品の化学組成及び
鋳造方法を限定した理由を以下に説明する。 C、N:C、Nの含有量は、それぞれ少なくするのが望
ましく、単独で0.03%を超える場合、およびC+N
が0.05%を超える場合は、靭性を著しく低下させ
る。したがってC、Nはそれぞれ0.03%以下とし、
かつC+Nの総量は0.05%以下とする。
鋳造方法を限定した理由を以下に説明する。 C、N:C、Nの含有量は、それぞれ少なくするのが望
ましく、単独で0.03%を超える場合、およびC+N
が0.05%を超える場合は、靭性を著しく低下させ
る。したがってC、Nはそれぞれ0.03%以下とし、
かつC+Nの総量は0.05%以下とする。
【0018】Si:Siは、耐酸化性向上に有効である
が、1%を超えると靭性の低下を招くので1%以下とす
る。下限は特に限定しないが、0.1%以上含有させる
のが好ましい。
が、1%を超えると靭性の低下を招くので1%以下とす
る。下限は特に限定しないが、0.1%以上含有させる
のが好ましい。
【0019】Mn:Mnは、脱酸作用と不純物であるS
をMnSとして固定するために含有させるが、1%を超
えると耐酸化性を低下させるので1%以下とする。0.
1%以上含有させるのが好ましい。 Cr:Crは耐酸化性、耐食性を確保する基本的な元素
であるが、靭性の観点からは少ない方がよい元素であ
る。5%未満では、耐酸化性、耐食性の効果を十分得る
ことができず、20%を超えると靭性が低下するので5
〜20%とする。靭性の観点から、より好ましい範囲は
5〜15%である。
をMnSとして固定するために含有させるが、1%を超
えると耐酸化性を低下させるので1%以下とする。0.
1%以上含有させるのが好ましい。 Cr:Crは耐酸化性、耐食性を確保する基本的な元素
であるが、靭性の観点からは少ない方がよい元素であ
る。5%未満では、耐酸化性、耐食性の効果を十分得る
ことができず、20%を超えると靭性が低下するので5
〜20%とする。靭性の観点から、より好ましい範囲は
5〜15%である。
【0020】Al:Alは、耐酸化性を確保するために
重要な元素で、3%未満ではその効果を十分得ることが
できない。一方、8%を超えると靭性を著しく低下させ
ると共に、減圧消失模型鋳造方法であっても溶湯の流れ
を悪化させるので3〜8%とする。 希土類元素:希土類元素は、耐酸化性を向上させ、結晶
粒を微細化させる作用があるが、その含有量が0.01
%未満ではこれら作用による効果が得られず、0.1%
を超えると靭性低下、脆性割れを引き起こすので0.0
1〜0.1%とする。なお、希土類元素として好ましい
元素は、La−Ceである。
重要な元素で、3%未満ではその効果を十分得ることが
できない。一方、8%を超えると靭性を著しく低下させ
ると共に、減圧消失模型鋳造方法であっても溶湯の流れ
を悪化させるので3〜8%とする。 希土類元素:希土類元素は、耐酸化性を向上させ、結晶
粒を微細化させる作用があるが、その含有量が0.01
%未満ではこれら作用による効果が得られず、0.1%
を超えると靭性低下、脆性割れを引き起こすので0.0
1〜0.1%とする。なお、希土類元素として好ましい
元素は、La−Ceである。
【0021】次に、本発明の鋳鋼製品の製造方法につい
て以下に説明する。
て以下に説明する。
【0022】従来から火格子として用いられている前記
SCH13およびSCH2等の鋳造は、最も一般的な砂
型鋳造方法が採用されている。
SCH13およびSCH2等の鋳造は、最も一般的な砂
型鋳造方法が採用されている。
【0023】しかし、耐酸化性を得るためAlを3%以
上と多量に含させた合金は、鋳造時に砂型内の湯流れが
悪くなるため、目的の製品形状が得られない。本発明で
は、この問題を解消するために、減圧消失模型鋳造方法
を採用する。
上と多量に含させた合金は、鋳造時に砂型内の湯流れが
悪くなるため、目的の製品形状が得られない。本発明で
は、この問題を解消するために、減圧消失模型鋳造方法
を採用する。
【0024】本発明で規定する化学成分の鋳鋼製品を減
圧消失模型鋳造法により鋳造すると、通常の砂型鋳造法
に比し、さらに次の点で有利となる。
圧消失模型鋳造法により鋳造すると、通常の砂型鋳造法
に比し、さらに次の点で有利となる。
【0025】(1)冷却速度が速く、微細な結晶組織が
得られる。更に、振動凝固を付与すれば、より微細な結
晶粒を有する鋳物が得られる。
得られる。更に、振動凝固を付与すれば、より微細な結
晶粒を有する鋳物が得られる。
【0026】(2)減圧消失模型鋳造法では、押し湯な
し方案で健全な鋳物が得られるため、砂型鋳造法で発生
する押し湯下の結晶粒粗大化がない。
し方案で健全な鋳物が得られるため、砂型鋳造法で発生
する押し湯下の結晶粒粗大化がない。
【0027】減圧消失模型鋳造で、本発明で規定する鋳
鋼製品を鋳造するのに好ましい条件は下記の通りであ
る。
鋼製品を鋳造するのに好ましい条件は下記の通りであ
る。
【0028】A)減圧量 フラスコ容積、鋳物体積や模型材質により変動するが、
−100〜−300 mmHg程度である。 B)鋳込み温度 1550〜1600℃ C)鋳込み姿勢 平込め、押上げ方案 以下、実施例に基づき本発明の効果を具体的に説明す
る。
−100〜−300 mmHg程度である。 B)鋳込み温度 1550〜1600℃ C)鋳込み姿勢 平込め、押上げ方案 以下、実施例に基づき本発明の効果を具体的に説明す
る。
【0029】
【実施例】表1に示す化学組成の10種の鋳鋼を溶製
し、火格子を下記条件で鋳造した。図1は、鋳造した火
格子を示す図である。同図(a)は縦断面図、(b)は
側面図をそれぞれ示す。図中の数字は寸法を示し、単位
はmmである。
し、火格子を下記条件で鋳造した。図1は、鋳造した火
格子を示す図である。同図(a)は縦断面図、(b)は
側面図をそれぞれ示す。図中の数字は寸法を示し、単位
はmmである。
【0030】本発明例の鋼番1〜5、および比較例の鋼
番6〜10は、押し湯なしの減圧消失模型鋳造法で鋳造
し、比較例鋼番(1)、(2)は通常の砂型鋳造法(押
し湯あり)で鋳造した。
番6〜10は、押し湯なしの減圧消失模型鋳造法で鋳造
し、比較例鋼番(1)、(2)は通常の砂型鋳造法(押
し湯あり)で鋳造した。
【0031】減圧消失模型鋳造条件 鋳込み温度 : 1580℃ 減圧圧力 : −250mmHg 模型材質 : PMMA75 塗型 : 消失模型用ジルコン系塗型 砂型鋳造条件 鋳込み温度 : 1530℃ 鋳造完了後、各々の火格子について外観を目視で、割
れ、湯境および湯じわの有無を調査した。この調査を行
った後、火格子の靭性、耐高温酸化性および耐高温腐食
性を調べるため、次の試験を行った。
れ、湯境および湯じわの有無を調査した。この調査を行
った後、火格子の靭性、耐高温酸化性および耐高温腐食
性を調べるため、次の試験を行った。
【0032】1)シャルピー衝撃試験 試験片:JIS Z 2202 3号、試験温度:23℃ 2)耐高温酸化試験 試験片寸法:20mm×20mm×20mm 試験条件 :大気雰囲気中1150℃で96時間 加熱、加熱後の酸化増量を測定 3)耐高温腐食試験 試験片寸法:20mm×20mm×20mm 試験条件 :80%Na2SO4−20%NaClの溶融塩
中 で 800℃、96時間加熱 熱、加熱後腐食深さを測定 なお、砂型鋳造材の試験片は押し湯下より採取した。
中 で 800℃、96時間加熱 熱、加熱後腐食深さを測定 なお、砂型鋳造材の試験片は押し湯下より採取した。
【0033】各試験結果を表1に併せて示す。表中にお
ける評価の区分は、以下の基準による。
ける評価の区分は、以下の基準による。
【0034】
【表1】
【0035】外観:割れ、湯境、湯じわの有無で評価 無しを○ 、有りを× 靭性:シャルピー吸収エネルギーで評価 1.0Kgf・m以上を○、1.0Kgf・m未満を× 耐高温酸化性:酸化増量(mg/cm2)で評価 2.0mg/cm2以下を○ 2.0mg/cm2を 超えるものを× 耐高温腐食性:加熱後の侵食深さで評価 100μ以下を○、100μを超えるもの× 表1から明らかなように、本発明に係る鋳鋼製品は優れ
た靭性と耐高温腐食性を兼備し、割れ等の発生もない。
一方、化学組成が本発明で規定される条件を満たしてい
ないもの、及び満たしていても砂型鋳造法による比較例
は、その特性が不十分で、苛酷な条件下に曝される焼却
炉火格子等には適さない。
た靭性と耐高温腐食性を兼備し、割れ等の発生もない。
一方、化学組成が本発明で規定される条件を満たしてい
ないもの、及び満たしていても砂型鋳造法による比較例
は、その特性が不十分で、苛酷な条件下に曝される焼却
炉火格子等には適さない。
【0036】
【発明の効果】本発明のFe−Cr−Al鋳鋼製品は、
耐高温腐食性および靭性に一段と優れており焼却炉の火
格子等に使用して耐久性が向上し、産業上極めて有用で
ある。
耐高温腐食性および靭性に一段と優れており焼却炉の火
格子等に使用して耐久性が向上し、産業上極めて有用で
ある。
【図1】実施例で鋳造した火格子を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】重量%で、C:0.03%以下、Si:1
%以下、Mn:1%以下、Cr:5〜20%、Al:3
〜8%、希土類元素:0.01〜0.1%、N:0.0
3%以下を含み、C+Nが0.05%以下で、残部Fe
及び不可避的不純物からなり、減圧消失模型鋳型で鋳造
したことを特徴とする耐高温腐食性と靭性に優れたFe
−Cr−Al鋳鋼製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15433196A JPH108214A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Fe−Cr−Al鋳鋼製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15433196A JPH108214A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Fe−Cr−Al鋳鋼製品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108214A true JPH108214A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=15581819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15433196A Pending JPH108214A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Fe−Cr−Al鋳鋼製品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH108214A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019516015A (ja) * | 2016-04-22 | 2019-06-13 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | フェライト合金 |
| CN113337783A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-09-03 | 钢铁研究总院淮安有限公司 | 一种钡洁净化铁铬铝合金的生产方法 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP15433196A patent/JPH108214A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019516015A (ja) * | 2016-04-22 | 2019-06-13 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | フェライト合金 |
| JP2022046521A (ja) * | 2016-04-22 | 2022-03-23 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | フェライト合金 |
| CN113337783A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-09-03 | 钢铁研究总院淮安有限公司 | 一种钡洁净化铁铬铝合金的生产方法 |
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