JPS5953664A - 耐浸炭性と高温クリ−プ破断強度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】 本発明はりフォーマ−チューブやタラツキングチューブ
など用途に供する特に而］６・要件、ｊＷｌ温クリりブ
？妓断引Ｊ度にすぐれだ面］熱；ｑｆ銅に関する。

石油化学Ｔ業に卦けるエチレンクラッキングチューブに
は、帖造によって薦ハ告さノアる内管とペンド管の溶接
組立品が用いらｔｒｊてふ・す、寸だ改１ｐ１炉内のリ
フオーマー−１−ユーザには同じく、トイ旨ｉ１ｆ直管
とレゾユーザーの溶摺絹立品が用−らハている。そｌ〜
て、こｈらの用途にはＮｉおよびＣｒ’４・つむ而１り
・八父丁１′１１１１４＋ｘオ；１の使用が一般的ｆ、
％す、代表的Ｖ（’ｌ　−：　ＡＳ’、［ＴＶＩＩＩ■
（４０月やＨＰＡ：、４などが用いらｈてきでいる。

ガ［年、操卆の高温化に伴い、この棟−■業部材相相に
は更なる高温特性の改善が要求さシ１つつある。

そこで、こｆ７に応える和料と１．で、ＩＩＰＪニオに
Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏなどを添加したものも開発ざ）１．りご
川に供されている功、状にある。しかし２乍ら、使用ｊ
、ｌ’；ｌ境の−・層の高温化、原料ガスの重質化を背
景に、クラッキングチューブやりフォーマ−チューブに
は、単に高温特性の改善に正寸らず、特にその高温使用
丁での面１波・脚注の向上が強く要望さねている。

かかる実情に択ｉみ、本発明は主として上記クラッキン
グチューブやりフォーマ−チューブのような特にｉ、ｌ
　＃−炭性が必要とされる高温装置部相に最適のものを
提供する目的で、高Ｗ、クリープ破断強度の低下を伴う
ことなく耐浸炭性を大巾に改善できるように１７だ新し
いＮｉ　−Ｃｒ−ｈ’ｈ１−　Ｎ−Ｗ　−Ｔｉ　−Ｂ系
耐熱鉋鋼を開発することに成゛功したものである。

すなわち、本発明に係る面１浸炭性と高温クリープ破断
強度ｒすぐｔｌ−ｔｒ−ｍｉ４熱Ｗｊ　ｊ’ｌｌｌは、
ＣＯ，２５−０，７５，８１２０以下、Ｍｎ５−２［］
、Ｃｒ　２０〜３０．　Ｎｉ　１５−４０．　Ｎ００１
〜０．４０、Ｗｏ、５〜３．０．　　’Ｉ’ｉ　　０．
０１〜０．５、＋（０，００１〜０．０５を各ルー率％
？ζみ、残部実質的Ｆｅから々ることを特孕とするもの
であり、さらに又面１ム′炭性の一層の向上を目的とし
て、Ｅ、　ｒｆｒ’−ｎ１０分に加乏て、Ｃａ＋　０．
５〜６，０、Ａ７０．０１〜１．０の一種又ケ、ｊ二ｆ
・ＩＸを各′１１１’ｆｉ１％含むことを特徴とするも
のであＺ、。

匂、Ｔ本発明の血ｊ熱ルン？鋼を構成する成、分元素に
ついて、その特徴ととイ、に成分範囲の限定理由を詳述
する。

Ｃ０２５〜０．７５％ Ｃは涛鋼の鋳造性をｆ　くする他＆ｃ、後に述べるＣｒ
　、　Ｎとの共存下で一吹膨窒化’ｌ／’ｌ、−吹膨化
物を形成し、クリープ（〕υＩＨｔ強／’ｆの向上に′
ビずｊ５する。このため少なくとも０．２５％以上の含
γ丁を必帰とする。

しかし、その効果はＣ）什のバ・ｆ加と共に、ｉｉｌめ
られるものの、過度に多く含ｉ　ｈると、二次１〕）す
化物び）過　　：坦］析出により使用後の靭性低干が宵
１−〈々す、同詩に溶接性も劣化するンγめ０．７５％
を・上限とする。

Ｓｉ　２．０以−ｆ Ｓ　ｉ　ｆ、Ｆ　１ｌＪｉ　Ｍｙｌｌ　ｉＷ製Ｉ、１１
の脱酸剤としての役割を有する他に、面ｌ浸炭性の改善
に効果をもたらす。ただし、多゛相に含有すると溶接性
が４１１わノ！７るので、２０％を」二限とする。

Ｍｎ　５〜２０％ Ｍｏはオーステナイト相を安定化するとともに、特に重
要な効果は１ｌ１１１浸炭性改首・＼の寄１ｊである。

そして、５％未６−ｄではその効果が少なく、一方２０
％を超オると１料の延性を劣化させ、溶接１１：を著し
く損うためである。

Ｃ０２５〜０％ Ｃｒ　ｉｌＪ：Ｍｎおよび後のＮｉとの共存下で金属組
織をオースブナイト化し、高温強度や耐酸化性を高める
効果を有する。特に、１０００℃以」−の冒涜１域で所
要の強Ｊ！：Ｌ、＊Ｉ酸化性をｔｌトるための含有相−
は少なくとも２０工」ゾ、上であることを要する。この
ような効果けＣｒ含イＩｈ１の増加とともに強化される
が、反面あ寸り多くなると使用後の靭性の低下が著しく
なるだめ、３０％をその」二限とする。

Ｎｉ１５〜４０％ Ｎｉは上記のようにＣＩ・、　Ｍｎと共イ１してオース
テナイト組織を保ち、ぞの組繊的安定１イ１゛を馬え、
耐浸炭性、耐酸化性および高温強１９を確保するのに有
効な元素である。そして、１０［ＪＯ℃以上の商況度域
で良好なる釦酸化性訃よび直需強）９を得るためには、
１５％以−Ｉ：の虐イｔを安する。」二重シ、特性ηよ
Ｎｉ包有隼の増加とともに向上するが、４０％を超える
と添加効果が飽和し経済的に不利となるため、４０％を
上限とする。

ＮＯ，０１〜０４０％ Ｎは固溶４素の形態、でＭｎを含むオーステナイト相を
安定強化するとともに、ｉ’ｉ　、Ｃｒと窒化物、炭窒
化物の形成に関寿ｌ〜、この化合物が徽細に分散析出す
ることによって結晶粒が微細化し、粒成長が阻止さね、
クリープ破断強Ｊ■工が高められる。この効果をｈ”ｚ
極的に発揮せしめるだめ、Ｎ含イｉ−’ｔ＋ｉは０．０
１％以上とする。だた１７、Ｎ含イ１１１１が余り多く
なると、窒化物、炭窒化物の過剰の析出−＋ｌｌ；びに
粗大化を招き、溶接性が低１するので０．４０％をその
上限とする。

Ｗｏ、５〜６０％ Ｗけクリープ破断強度の向十七高温のクリープ変形能の
向トに寄力する。その含有１１１０５％未満で１ｌ−ｉ
：後者の性質向上にカえる効果が不十分であり、一方６
０％を超えるとかえって曲名の１’ｌ：　”ｒ’ｒが劣
化するため０５〜６０％とする。

本発明鋳鋼は上記賭元素とともにｌ’　ｉ、■（をＩ＋
７合添加することによって、「晧温特性のνｃ１著な向
上をもたらし、とシわけ１０００′ｂを超える高？＋１
４使用に卦いてすぐれたクリープ破断強度、而１　ｆ＜
２１．ｉ；　ｌ’ｆる具備せしめるものである。すなゎ
ぢ、Ｔｉ　Ｉｔ　Ｃ１Ｎと結合して炭化物、窒化物、炭
窒化物を形成１７、Ｂはこれらの化合物を微細に分散析
出式せるとともに結晶粒界を強化し、長時間クリープ破
１１’Ｊｒ強度の顕著な前ｌ二をもたらすのである。

Ｔ’ｉ　　０．０１〜０．５％ Ｔｉは炭窒化物等の形成により高温強度の向上に富力す
る他、ＡＡと共存する場合にはその４１１乗効果により
耐浸炭性を向上させる。これらの効果を発揮させるため
には、その５有ｈ；−は好寸り、　＜　ｔｅｌ：　Ｆｌ
、０１％以」三七する。そＬ７てその含有ｈ；の増加と
ともにクリープ破断強度、耐浸炭性（！ンが旨めらｌす
るが、Ｊヅ面余り多くなると（］ｆ出物の粗大化、酸化
物系介在物１−の増加を招キ、クツξ性の低−トに伴い
溶接性の劣化をきたすので１．子の」二限を０５％とす
る。

ＢＯ，００１〜００５％ Ｂは結晶ｔ″ｌ界の（Ｆｌｉ化の他に、炭窒化物等（ｙ
１出物の微細化並びに析出後のｒＪ集和大化を斤らせ、
クリープ破断強度の向１−に富力すＺｌ。このためには
、０００１％以上含冶す２．ことが望オし７い。Ｂ３有
）■１：が多く々る稈その効架も顕著とな２、が、反曲
０．０５％を超えると溶接性の劣イヒが顕著となるため
、その上限を０．０５％とする。

本発明の酌熱鎧鋼は、基本的にに、以−にの成分を含み
、残部（は実質的にＦｅからなるもの′７′ある。

ところで、木発ｌｖ１では」―泥面１熱沁＃ｌ：ｒｉの
血ＩＧ′炭性を一層向上する目的で、ＦＣに代：メて（
ｊ）に次の（Ｕ、Ｍの一種又は二種を各々摘柘含右せし
２めるＩＪ、−合を併有している。

ＣＩ　　０．５−３．０％ ＣＬＩは−Ｊ−記基本化学成分による月利特性を１１４
つことなく、さらにその耐浸炭性の改善をｄするために
有効な添加元素である。この場合その添加融け、０５％
以下でけ耐浸炭性の改善に見るべきものがなく、使方３
０％を超えて添加さｈると嫉性低下に伴う溶接性の劣化
をきたして好甘しくない。

ＡＡ　０．０１〜１．０％ ＡＩは耐酸化性の改善向上に効果がある他に、特に削ン
′・要件の改善に有効な元素である。その場合ＣＬＩと
複合添加すると、より顕著な改貸１効果を示す。

耐浸炭性の改善を目的とする本発明でＣま、Ａ／添加に
より所期の改善効果を収めるだめに＆１、その含有Ｍ′
は少なくとも００１％以上とする。そして、その含有１
１４゛の増加とともに耐浸炭性は改善さ）１．る。

しかし、ＡＩ添加五１が１．０％を１イイえると溶鋼の
流動性が低下し、著しく’Ｍ造性が損われるので、１０
％をその上限とする。なお、ＡＩの含有量が０．０５％
以下の敬重の場合では、Ｃｕと複合添加することにｒす
（ｔ１の酬が要件改））５．効果をより顕著ならしめる
。

本発明の１ｉＩｉ熱鐙鉋１ば’ｔ　（ＩＪ　浴ｇ：：４
　Ｉｔ、’ｉ’　Ｋ、ソノ（Ｌｌｚ　Ｐ、Ｓ等の不純物
を不用スＢ′的に混入する場合があるが、この君１の鍾
′１１月に通常ぽ１（≠さり、るｆｌｊｊ囲内で凹円１
ば、その存在を妨けない。

次に本発明の実施例を比較例とＪｔに掲げ、そのすぐわ
だ特性を明らかにする。

〈実施例〉 高周波溶解炉（大気中）で各２ｆ！ｊ　Ｋ　＠１１１を
溶製１〜、遠心涛迄法により各々管枳（外径１３６肪、
肉厚２゜朋、長す５００　ｍｓ　）を鋳造した。こ第１
らの各供試拐の化学成分を第１岩に示す。なふ・供試相
中、黒１．２は比較４オであり、７ｈ６〜２ｏが本イｄ
明の鋳鋼利である。

各供試材から試験片を採１１４．：　ｌ、、クリープ破
断強度ふ・よび耐浸炭性の測定に伊、した。子の結果を
第２表に示す。なふ・各試験の戟領は次の曲りである。

〔■〕　　クリープ破断強度 ＪＩＳ　Ｚ２２７２の規定による。たたし、（Ａ）幅ル
１０９３’ｔ）、　　荷　ｒ、ｉｊ、１．９　Ｅｆ　ｆ
　１１１７１Ｆ　　、（川Ｉ！＋ｉ’＋　　Ｊ”ｊ　　
８５００（ｊ　　、　　荷　市　７５バタｆ漬２の２通
りの条件で実施１−だ。

〔ＩＩ〕而Ｉ面゛成性試験 試片（泊径１２１ｍ、陵さ６０ｕ）を固定ｂ′炭剤（テ
グザＫＧ３０、Ｂａ（’、（ｌｂ金含有中で温度１１０
　Ｄ　’（ｊの一トに３００時間保持１．たのち、試片
の表面から深さ１ｕ寸での層と、表面から深さ１〜２Ｕ
の層より各々切粉を打ｎ’ｖ　Ｌ、、Ｃ忙分析を百つ゛
Ｃ増加（吊（ｗｔ％）を求めた。グシ、２表中、「ＩＮ
Ｊ・１没屍性」の（（、η１の数値はこの増加０埴″を
ハ味１〜、勿論訪数飴が小さい＋１゛而］Ｉυ炭性にす
ぐｈることを示す。

第１表　供試材の化学成分（＼＾“を弥）第２表試験結
果 上記第２表の試験結果から明らかなように、本発明＆ｉ
篩１．１（・洪試相庖３〜２０）６であっては、従来わ
１のうちでも尚温クリープ（＆　ｒｆ：ｉ１’ｉ・ｊｉ
ｊ　ｊ−脣にｊ−ぐ）じＣいるとσわるＷ１有ｒｉ　Ｐ
　＃、、＋　（共晶：　に４筋１）と比較しても卓越し
、たクリープ破断怖良を備えていることが認めらｈると
ともに、面ＩＵ炭性試験結果にふ・いてはそのＣ量増加
は従来材の手分乃至ぞハ以下であり、非常にすぐノ］、
た而、＋浸炭性を具備１−２でいるのが確認される。

とのよ？）に本発明に係る［’Ｊ　１−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｎ
−＼’ｕＴｉ−Ｂ糸而］熱鎧鋼は面従来のＷ含有ＨＩ）
利などと比較すると、高温クリープ破断強度と１制浸炭
性にすぐり、るのが特徴である。もＹつで、本発明噛汗
１け配没・要件と高温クリープ破断強度が要求さノする
石油化学工業用のエチレンクラッキングチューブや改質
炉内のりフォーマ−チューブをはじめとＬ７て、鉄鋼関
連設備におケるハースロールやラジアントチューブなど
１０００°Ｃを超乏る高湿ｊｔルで１史川さノする各（
１１１設備部材の好適な相別として供することができる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　ＣＯ，２５〜０．７５ Ｓｉ　　２．０以下 Ｍｎ　　５〜２０ Ｃｒ　　２０−．５Ｏ Ｎｉ１５〜４Ｏ Ｎ　　　Ｏ，０１へ０．４０ ＷＯ１５〜６．０ Ｔｉ　　０．０１へ０．５ Ｂ　　ｏ、ｏｏ１〜０．０５ を各ＭＦ　を汁％含み、残部実質的にｐ（・からなるこ
   とを！待徽とする耐浸炭性と高温クリープ破訪強Ｊ臭に
   すぐ）１だ面ｊ熱６１ｊ　ｔｌｉｉ。 ２　　　（’　　　０．２５へ０．７５Ｓ＋　　２．０
   以下 Ｍｕ　　　　５〜２０ （ｒ　　２０〜３０ １’Ｊｉ　　　１５〜４０ ぺｌ　　　Ｏ，０１〜０４０ Ｗ　　　０．５〜３．０ ｉ’ｉ　　　０．０１〜０．５ Ｔ３　　０．００１〜０．０５ とＣｕ　Ｏ，５−３，０、Ａ、ｌ）、０１〜１．０の一
   錘又は二線を各重相％含み、残部実質的にＩ・ｅからな
   ることを特徴とする耐浸炭性と品温クリーブ破断強バ１
   にすぐハた配熱噛鋼。