JPS59219451A - 溶接性にすぐれた耐熱鋳鋼 - 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】 本発明は、２４Ｏｒ−２４Ｎｉ−Ｎｂ系耐熱鋳鋼の溶接
性の改善に関する。

耐熱鋳鋼０．３％Ｃ−２４％０ｒ−２４％Ｎｉ　−Ｎｂ
系材は良好な高温強度を有しており、例えば遠心鋳造管
として、石油化学プラントの改質炉、分解炉の反応管等
の用途を有している。しかしながら、このものは、同じ
用途に汎用されているＨＫ４ＱｊＦＡ’（ＡＳＴＭ　Ａ
３５１．０．４％０２５％０ｒ−２０％Ｎｉ　）等にく
らべ、溶接割れ感受性が高く、溶接性が不安定である。

これは厚肉品になるほど著しくなる。

本発明は、上記耐熱鋳鋼の溶接性が不安定なのは、鋼中
の酸化物等の非金属介在物に起因し、特に厚肉化するほ
ど、鋳造時の凝固過程における介在物の偏析濃化に伴い
溶接割れ感受性が高まることにかんがみ、強力な脱酸と
介在物の啓上分離促進による清浄度の向上により、溶接
割れ感受性を低減せしめ、ＨＫ　４０材に匹敵する良好
な溶接性を具備させたものである。

本発明の耐熱＠鋼は、Ｃ０，２５〜０．３５％、Ｓｉ１
．５％以下、Ｍｎｌ、５％以下、Ｃｒ２３〜２６％、Ｎ
１２３〜２６％、Ｎｉｌ、Ｑ〜２．０％、残部実質的に
Ｆｅからなる化学成分組成を有し、かつ鋳造品における
鋼の清浄度が０．１０％以下、酸素含有量がｉ　ｏ　ｏ
　ｐｐｍ以下である点に特徴を有する。。

なお、ここに言う清浄度は、ＪＩＳＧ　　０５５５に規
定される非金属介在物の顕微鏡試験法での判定方法によ
る。

本発明耐熱鋳鋼の清浄度および酸素含有量の規定ｄ１、
所定の溶湯に対し、Ｃａ、好ましくはＮｊＣａ合金を脱
酸剤とする脱酸処理により達成される。強力な脱酸剤と
しては、Ｃａのほかに、１゛］、ＡＩなども、強い脱酸
効果により溶接性の改善にある程度の効果を示すが、そ
れらの脱酸生成物は粘稠で、微細なため、凝集浮上が内
器であり、鋼中に介在物として残留し清浄度を悪ぐする
ので、本発明の目的を１分に達成することができない。

こ第１に対し、Ｃａによる脱酸処理では、鋼中の酸素含
有量を十分に低減させ得ると同時に、生成する酸化物（
Ｃａｏ）は流動性に富み、凝集浮−１−シ易いので、鋼
中に介在物と１〜で残留する量は（銚くわずかであり、
厚肉のＶｆ造品の組織においても良Ｄｆな清浄度が与え
られる。また、ｃａは脱硫作用をも有し、生成する硫化
物も凝集ｎ上し易いので、鋼の清浄度は−そう高められ
る。

本発明において酸素含有量を１００．１−’ｌ）ｍ以下
、清浄度を０．１０％以下とするのは、それをこえると
溶接性改善効果が減じるからである。溶接性の安定性を
史に高めるだめの好ましい酸素含有量は７　Ｑ　ｐｐｌ
Ｔｌ以下、清浄度は０．０７％以下である。

脱酸剤は、前記Ｎｊ、　−Ｃ！ａ合金のほかに、例えば
Ｆｅ、Ｍｙ、Ｓｌ、Ｎｉ等の元素とＣａ、との合金を使
用することもできるが、とりわ！ｄＮｉ−Ｏａ合金が好
適である。Ｎｊ、−Ｃａ合金は、溶湯への添加に際して
、爆発的反応を生じず、非電に静穏に溶湯中に投与する
ことができる。また、適切な添加によりスプラッシュや
フレア（閃光）はごくわずかであり、その後のＣａｏす
ぐれた作用が発揮され、他の脱酸剤（例えば、Ａβ、Ｔ
ｉなど）を併用することなく、酸素含有量および清浄度
を所望のレベルに到達させることができる。脱酸処理は
、炉中寸だは取鍋中のいづれで行ってもよく、また炉中
脱酸と取鍋中脱酸とに分割実施してもよい。脱酸剤の所
要量は、むろん処理前の鋼中酸素量と目的とする酸素量
レベル、および添加歩留等を考慮して適宜法められる。

なお、Ｎｉ　−Ｃａ合金の好ましい例として、Ｃａ、３
〜８％、残部実質的にＮ１からなる組成が挙げられるが
、必ずしもこれに限定されるものではない。

次に、耐ｐ）鋳鋼の化学成分組成の限定理由を説明する
。

Ｃ：０．２５〜０．３５％ ＶｆＩ告１」の確保、並びにＮｂとの一次炭化物の生成
によるクリープ破断強度改善のために少くとも０．２５
％を必要とするが、炭化物の過剰析出による靭性低下、
溶接１生の悪化を防ぐために０３５％以下とする。

Ｓｉ　：１．５％以ト 脱酸剤として有用であり、鋳造性向上にも寄与するが、
溶接性を損なわないために、１５％を上限とする。

八ｉｎ　：　１．５％以１： 脱酸剤および鋼中のＳの固定化元素としで添加されるが
、耐酸化性を悪化させないだめに、１５％以下とする、 Ｃ，ｒ；２３〜２６％ Ｎｊと共存して高温強度、耐酸化性を高める。

２３％に満たないとその効果が不足する。含有量の増加
に伴って効果も増すが、２６％をこえると、靭性低下が
著しくなるので上限を２６％とする。

Ｎｉ　：２３〜２６％ 耐酸化性、高温強度の向」二、オーステナイト組織の安
定化に必要であり、この効果を得るだめに２３％以上を
要するが、多量に加えても効果の増加は少く、不経済で
あるので２６％を上限とする。

Ｎｂ　：　１．０〜２，０％ クリープ破断強度を確保するだめに少くとも１．０％を
必要とする。しかし、多量に加えると却ってクリープ破
断強度の低下を生じるので、２０％以下とする。なお、
Ｎｂは通電Ｔａを含有しているが、ここではＮｂで代表
させだのであり、Ｔａを含む場合は、Ｔａとの合旧量が
１．０〜２．０％に規定される。

Ｐ、８、その他の不純物は通電の溶製技術上混入する範
囲内であればよい。例えばＰは０．０４％以下、Ｓは０
．０４％以下である。

本発明耐熱鋳鋼の溶解・鋳造には特別の制限や条件を必
要とせず、前記脱酸処理によシ、鋳造寸法・形状のいか
んにかかわらず、薄肉・小物品はもとより、１季肉・大
型品に到るまで良好な溶接性を具有する。なお、リター
ンスクラップの溶解においても前記脱酸処理により同様
の品質が保証される。

第１表に、Ｑ、３０Ｊ４ＣｒＪ４Ｎｊ−１，５Ｎｔ）系
耐熱鋳鋼の酸素含有量および清浄度と溶接性について具
体例を示す。供試料はいづれも高周波溶解炉溶製材（脱
酸処理前の酸素含有量：１００〜２００ｐＩ）ｍ　）の
遠心鋳ａ月（楠造寸法；外径１３６朋×肉厚３０關×長
さ５００　ｍｍ　）であり、賦香１と２は酸素含有量お
よび清浄度が本発明の規定を満すように脱酸処理された
本発明例、賦香３〜５は従来月である。脱酸処理および
溶接条件は次のとおりである。

（Ａ）脱酸処理条件 賦香（１）・・・脱酸剤：Ｎｉ−５％Ｃａ合金添加量：
炉中０１％および取鍋中０．１％試番（２）・・・脱酸
剤：Ｎｉ−５％Ｃａ合金添加量：炉中０，１％および取
鍋中０１％試番（３）・・・脱酸剤：Ａｌ 添加量：取鍋中０．１％ 賦香（４）・・・脱酸剤：Ａ４ 添加量：取鍋中０１％ 賦香（５）・・・脱酸剤：Ａｌ 添加量：取鍋中０．０５％ 〔Ｂ〕溶接条件 （１）溶接法：ＴＩＧ溶接（手動） （２）溶接電圧・電流 初層：８０〜９ＯＡ・１２〜１８Ｖ 第２層目以降：　１７０Ａ以下・１３〜２０Ｖ（３）溶
接棒 母材と同一成分組成範囲内のワイヤ。線径２、４　ｙｎ
ｍ　（初層）および３．２篇（第２層目以降） 第１表中、「溶接性」欄において、「良」は溶接割れ発
生なし、「や＼不良」は微細割れ発生、「不良」は微細
割れ多数発生、の各判定結果を意味する。

表に示されるように、清浄度および酸素含有量とも本発
明の規定を満す賦香（１）、（２）は良好な溶接性を有
する。これに対し、従来材である（３）〜（５）は溶接
割れが発生しており、いづれも本発明利に及ばない。

以」二のように、本発明の耐熱鋳Ｔｈｉはすぐｉｌだ溶
接１４を有し、厚肉品においても良好な溶接品質を保証
するものであり、各種高温装置材料、例えばイ」油化学
プラントの分解炉、解質炉の反応管をはじめとする各種
反応管、あるいは鉄鋼関連設備用管体、その曲の用途の
遠１Ｕ鋳造または置注鋳造管（」として好適である。斗
だ、管体のみならず、各種形状のＭｊ造品にも揃［１］
てきることは言う丑でもない。

代理人　シＴ理士　宮　崎　右八部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ｃ０，２５〜０．３５％、Ｓｉ１．５％以下
   、Ｍｎｌ、５％以下、０ｒ２３〜２６％、Ｎｉ２３〜２
   ６％、Ｎｂｌ、Ｑ　〜２．０％、残部実質的にＦｅから
   なり、かつ鋳造品における清浄度が０．１０％以下、酸
   素含有量が１００１：）１１）ｍ以下であることを特徴
   とする溶接性にすぐれた耐熱鋳鋼。