JPS6214625B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6214625B2 JPS6214625B2 JP57201418A JP20141882A JPS6214625B2 JP S6214625 B2 JPS6214625 B2 JP S6214625B2 JP 57201418 A JP57201418 A JP 57201418A JP 20141882 A JP20141882 A JP 20141882A JP S6214625 B2 JPS6214625 B2 JP S6214625B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- stainless steel
- erosion
- content
- coal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は、石炭焚ボイラ、COM（微粉炭と
重油の混合物）焚ボイラ、流動床ボイラ、あるい
は石炭液化・ガス化装置等の構造部材として使用
されるステンレス鋼にかかり、特に高温での固体
粒子エロージヨンにさらされる環境下での使用に
際して、優れた耐エロージヨン性を示すAl含有
フエライト系ステンレス鋼に関するものである。 近年、エネルギー事情の変化により、石油に代
つて再び石炭をエネルギー源として利用する傾向
が高まつてきており、例えば石炭焚ボイラ、
COM焚ボイラ、石炭液化・ガス化装置等の急増
をもたらすに至つている。 そして、このような状況を背景に、上記のよう
に石炭微粉末や石炭燃焼灰分の高速流動を伴う高
温装置部材の重大な損傷形態として、高温での固
体粒子エロージヨンが強く認識されるようになつ
てきた。 もちろん、石炭焚ボイラに限つて言えば、これ
は格別新しいものではなく古くから使用されてき
ているものであるが、近年の石油火力応用装置に
匹敵する能力を有するものとしての要望から、そ
の形態は大型化し、かつ高性能化する状況にあ
り、エロージヨン損傷に対する対策の重要性は以
前のものに比べて格段に大きくなつているのであ
る。 従来、このような石炭燃焼装置等のエロージヨ
ンを防止する手立てとして、装置設計面から固体
粒子流速を低減することが行われていたが、偏流
部（局部的に流速の大きな部分）を消滅すること
はできていない。 そこで、例えばボイラーチユーブ等の特定部分
というように、特に激しい損傷を受ける部分が特
定できるような場合には、その部分にプロテクタ
ーを設置する等の対策も試みられたが、耐高温エ
ロージヨン性を示す材料に関する研究や知見が不
足している状況の下では、その高温耐食性に注目
して、オーステナイト系ステンレス鋼がプロテク
ター材料として適用されたにすぎず、未だ満足で
きる結果が得られていないのが現状である。 本発明者等は、上述のような観点から、高速固
体粒子と接触する高温装置のエロージヨン損傷を
防止するにはプロテクター又は２重管方式の外管
を設置するのがコスト的にも有利であるとの認識
の下に、この種装置の通常の使用温度である500
〜1100℃程度で従来のオーステナイト系ステンレ
ス鋼よりも格段に耐エロージヨン性の優れた材料
を見出し、プロテクター又は２重管外管の寿命の
延命化、さらにはこれに保護される部材のより延
命化を目ざすとともに、装置内流体の流速をさら
に上げて、装置の効率向上、小型化を達成すべく
研究を行つた結果、従来、石炭火力ボイラの管材
等に用いられていたけれども高温強度が低いとさ
れていたフエライト系ステンレス鋼に所定量の
Alを含有させると、鋼材表面にAl2O3被膜が形成
され、これがSiO2、Al2O3、あるいは微粉炭等の
固体粒子の衝突による高温でのエロージヨン損傷
を格段に軽減する旨の知見を得るに至つたのであ
る。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であつて、フエライト系ステンレス鋼を、 Ｃ：0.15％以下（以下、％は重量％とする）、 Si：0.15〜2.50％、 Al：0.80〜4.50％、 Mn：0.10〜0.80％、 Cr：12.0〜28.0％、 を含有するか、あるいはさらに、 Ti、Zr、Nb、Ｙ、希土類金属、及びCaのうちの
１種以上：0.8％以下、 をも含み、 Fe及び不可避不純物：残り、 から成る成分組成とすることによつて、優れた高
温での固体粒子エロージヨン抵抗性を付与したこ
とに特徴を有するものである。 また、この成分組成のステンレス鋼は、高温耐
食性にも優れているため、腐食性の高い、相当の
高温域（1100℃程度）での使用にも十分に耐える
ものである。 つぎに、この発明のステンレス鋼において、各
化学成分量を上記のように限定した理由を説明す
る。 Ｃ Ｃは、耐エロージヨン性向上には何の役割も
果たさないものであり、鋼製造上の観点からも
低含有量の方が好ましい。特に、その含有量が
0.15％を越えると、鋼材表面にAl2O3被覆層が
形成されるのを妨げるようになることから、Ｃ
含有量を0.15％以下を定めた。 Si Si成分は、Al添加の効果、即ち鋼材表面に
Al2O3被覆層を形成するための助力剤として作
用するものであり、0.15％以上の添加が推奨さ
れるが、2.50％を越えて含有させてもそれ以上
の向上効果は得られず、鋼製造上の困難等の不
利を伴うようになることから、その含有量を
0.15〜2.50％と定めた。 Al Al成分には、鋼の表面にAl2O3被覆を形成し
て、該表面をエロージヨン損傷及び腐食侵食よ
り保護する作用があるが、その含有量が0.80％
未満では、例えSiやCr等の助力剤の助けを借
りたとしても前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方4.50％を越えて含有させてもそれ以上
の向上効果が得られないことから、その含有量
を0.80〜4.50％と定めた。 Mn Mn成分には、鋼の脱酸、あるいは熱間加工
性改善効果があるので、0.10％以上含有させる
ことが推奨されるが、0.80％を越えて含有させ
ると高温耐食性を劣化させるようになるので、
その含有量を0.10〜0.80％と定めた。 Cr Cr成分には、鋼表面のAl2O3被覆形成を助け
る作用があるとともに、耐酸化性及び高温耐食
性を向上する作用もあるが、その含有量が12.0
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方28.0％を越えて含有させてもより以上の向
上効果が認められないばかりでなく、加工性や
製造性に困難を伴うようになることから、その
含有量を12.0〜28.0％と定めた。 Ti、Zr、Nb、Ｙ、希土類金属、及びCa これらの成分には、生成するAl2O3皮膜の形
成を促進する効果、さらには生成したAl2O3皮
膜の金属地との密着性を向上させる効果が存在
するので、必要に応じて、Ti、Zr及びNbは好
ましくは0.2％以上、Ｙ、希土類金属及びCaの
場合は0.005％以上含有されるが、これらの１
種以上を、その合計量で0.8％を越えて含有さ
せても、より一層の向上効果が認められないこ
とから、その含有量上限値を0.8％と定めた。
なお、この発明のステンレス鋼において、通常
程度の量（0.10％以下程度）でNiが含有されて
いても何ら差支えないものである。 ついで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 実施例 通常の溶解法及び圧延法により、それぞれ第１
表に示される化学成分組成をもつた本発明フエラ
イト鋼１〜13及び比較鋼14〜17を用意し、これら
の各種鋼より試験片を取出し、耐エロージヨン性
及び耐食性を測定した。なお、比較鋼21〜25は、
第１表中の※印を付した点で本発明鋼の成分組成
範囲から外れた組成を有するものであつた。 また、耐エロージヨン性の評価は、ブラスト式
エロージヨン装置を使用し、 衝突粒子：微粉石炭燃焼灰（平均粒径８μｍ）、 搬送ガス：Ar加速ガス、 流速：50ｍ／sec及び100ｍ／sec、 温度：650℃及び1000℃、 の条件で１時間試験した後の最大減肉量を測定し
重油の混合物）焚ボイラ、流動床ボイラ、あるい
は石炭液化・ガス化装置等の構造部材として使用
されるステンレス鋼にかかり、特に高温での固体
粒子エロージヨンにさらされる環境下での使用に
際して、優れた耐エロージヨン性を示すAl含有
フエライト系ステンレス鋼に関するものである。 近年、エネルギー事情の変化により、石油に代
つて再び石炭をエネルギー源として利用する傾向
が高まつてきており、例えば石炭焚ボイラ、
COM焚ボイラ、石炭液化・ガス化装置等の急増
をもたらすに至つている。 そして、このような状況を背景に、上記のよう
に石炭微粉末や石炭燃焼灰分の高速流動を伴う高
温装置部材の重大な損傷形態として、高温での固
体粒子エロージヨンが強く認識されるようになつ
てきた。 もちろん、石炭焚ボイラに限つて言えば、これ
は格別新しいものではなく古くから使用されてき
ているものであるが、近年の石油火力応用装置に
匹敵する能力を有するものとしての要望から、そ
の形態は大型化し、かつ高性能化する状況にあ
り、エロージヨン損傷に対する対策の重要性は以
前のものに比べて格段に大きくなつているのであ
る。 従来、このような石炭燃焼装置等のエロージヨ
ンを防止する手立てとして、装置設計面から固体
粒子流速を低減することが行われていたが、偏流
部（局部的に流速の大きな部分）を消滅すること
はできていない。 そこで、例えばボイラーチユーブ等の特定部分
というように、特に激しい損傷を受ける部分が特
定できるような場合には、その部分にプロテクタ
ーを設置する等の対策も試みられたが、耐高温エ
ロージヨン性を示す材料に関する研究や知見が不
足している状況の下では、その高温耐食性に注目
して、オーステナイト系ステンレス鋼がプロテク
ター材料として適用されたにすぎず、未だ満足で
きる結果が得られていないのが現状である。 本発明者等は、上述のような観点から、高速固
体粒子と接触する高温装置のエロージヨン損傷を
防止するにはプロテクター又は２重管方式の外管
を設置するのがコスト的にも有利であるとの認識
の下に、この種装置の通常の使用温度である500
〜1100℃程度で従来のオーステナイト系ステンレ
ス鋼よりも格段に耐エロージヨン性の優れた材料
を見出し、プロテクター又は２重管外管の寿命の
延命化、さらにはこれに保護される部材のより延
命化を目ざすとともに、装置内流体の流速をさら
に上げて、装置の効率向上、小型化を達成すべく
研究を行つた結果、従来、石炭火力ボイラの管材
等に用いられていたけれども高温強度が低いとさ
れていたフエライト系ステンレス鋼に所定量の
Alを含有させると、鋼材表面にAl2O3被膜が形成
され、これがSiO2、Al2O3、あるいは微粉炭等の
固体粒子の衝突による高温でのエロージヨン損傷
を格段に軽減する旨の知見を得るに至つたのであ
る。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であつて、フエライト系ステンレス鋼を、 Ｃ：0.15％以下（以下、％は重量％とする）、 Si：0.15〜2.50％、 Al：0.80〜4.50％、 Mn：0.10〜0.80％、 Cr：12.0〜28.0％、 を含有するか、あるいはさらに、 Ti、Zr、Nb、Ｙ、希土類金属、及びCaのうちの
１種以上：0.8％以下、 をも含み、 Fe及び不可避不純物：残り、 から成る成分組成とすることによつて、優れた高
温での固体粒子エロージヨン抵抗性を付与したこ
とに特徴を有するものである。 また、この成分組成のステンレス鋼は、高温耐
食性にも優れているため、腐食性の高い、相当の
高温域（1100℃程度）での使用にも十分に耐える
ものである。 つぎに、この発明のステンレス鋼において、各
化学成分量を上記のように限定した理由を説明す
る。 Ｃ Ｃは、耐エロージヨン性向上には何の役割も
果たさないものであり、鋼製造上の観点からも
低含有量の方が好ましい。特に、その含有量が
0.15％を越えると、鋼材表面にAl2O3被覆層が
形成されるのを妨げるようになることから、Ｃ
含有量を0.15％以下を定めた。 Si Si成分は、Al添加の効果、即ち鋼材表面に
Al2O3被覆層を形成するための助力剤として作
用するものであり、0.15％以上の添加が推奨さ
れるが、2.50％を越えて含有させてもそれ以上
の向上効果は得られず、鋼製造上の困難等の不
利を伴うようになることから、その含有量を
0.15〜2.50％と定めた。 Al Al成分には、鋼の表面にAl2O3被覆を形成し
て、該表面をエロージヨン損傷及び腐食侵食よ
り保護する作用があるが、その含有量が0.80％
未満では、例えSiやCr等の助力剤の助けを借
りたとしても前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方4.50％を越えて含有させてもそれ以上
の向上効果が得られないことから、その含有量
を0.80〜4.50％と定めた。 Mn Mn成分には、鋼の脱酸、あるいは熱間加工
性改善効果があるので、0.10％以上含有させる
ことが推奨されるが、0.80％を越えて含有させ
ると高温耐食性を劣化させるようになるので、
その含有量を0.10〜0.80％と定めた。 Cr Cr成分には、鋼表面のAl2O3被覆形成を助け
る作用があるとともに、耐酸化性及び高温耐食
性を向上する作用もあるが、その含有量が12.0
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方28.0％を越えて含有させてもより以上の向
上効果が認められないばかりでなく、加工性や
製造性に困難を伴うようになることから、その
含有量を12.0〜28.0％と定めた。 Ti、Zr、Nb、Ｙ、希土類金属、及びCa これらの成分には、生成するAl2O3皮膜の形
成を促進する効果、さらには生成したAl2O3皮
膜の金属地との密着性を向上させる効果が存在
するので、必要に応じて、Ti、Zr及びNbは好
ましくは0.2％以上、Ｙ、希土類金属及びCaの
場合は0.005％以上含有されるが、これらの１
種以上を、その合計量で0.8％を越えて含有さ
せても、より一層の向上効果が認められないこ
とから、その含有量上限値を0.8％と定めた。
なお、この発明のステンレス鋼において、通常
程度の量（0.10％以下程度）でNiが含有されて
いても何ら差支えないものである。 ついで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 実施例 通常の溶解法及び圧延法により、それぞれ第１
表に示される化学成分組成をもつた本発明フエラ
イト鋼１〜13及び比較鋼14〜17を用意し、これら
の各種鋼より試験片を取出し、耐エロージヨン性
及び耐食性を測定した。なお、比較鋼21〜25は、
第１表中の※印を付した点で本発明鋼の成分組成
範囲から外れた組成を有するものであつた。 また、耐エロージヨン性の評価は、ブラスト式
エロージヨン装置を使用し、 衝突粒子：微粉石炭燃焼灰（平均粒径８μｍ）、 搬送ガス：Ar加速ガス、 流速：50ｍ／sec及び100ｍ／sec、 温度：650℃及び1000℃、 の条件で１時間試験した後の最大減肉量を測定し
【表】
て行つた。
そして、耐食性の評価は、CO2：15％、SO2：
0.2％、N2：残り、の混合ガス中で、650℃及び
900℃の温度に200時間保持し、脱スケールした後
の重量減を測定して行つた。 これらの結果も第１表に併せて示した。 第１表に示される結果からも明らかなように、
本発明のAl含有フエライト系ステンレス鋼１〜
13は、いずれも極めて優れた耐高温エロージヨン
性並びに高温耐食性を示したのに対して、化学成
分組成が本発明鋼の範囲から外れている比較鋼14
〜17は、耐高温エロージヨン性及び高温耐食性と
も本発明鋼に比して著しく劣つた値のものとなつ
ている。 上述のように、この発明によれば、高温エロー
ジヨン環境、特に石炭微粉末や石炭燃焼灰分など
の固体粒子を含有する雰囲気中において使用され
る高温装置部材保護用プロテクターに使用して、
さらには高温装置部材そのものに使用してその寿
命を格段に向上し得る上、高温装置自体の性能向
上をも図れる材料をコスト安く提供することがで
きるなど、工業上有用な効果がもたらされるので
ある。
0.2％、N2：残り、の混合ガス中で、650℃及び
900℃の温度に200時間保持し、脱スケールした後
の重量減を測定して行つた。 これらの結果も第１表に併せて示した。 第１表に示される結果からも明らかなように、
本発明のAl含有フエライト系ステンレス鋼１〜
13は、いずれも極めて優れた耐高温エロージヨン
性並びに高温耐食性を示したのに対して、化学成
分組成が本発明鋼の範囲から外れている比較鋼14
〜17は、耐高温エロージヨン性及び高温耐食性と
も本発明鋼に比して著しく劣つた値のものとなつ
ている。 上述のように、この発明によれば、高温エロー
ジヨン環境、特に石炭微粉末や石炭燃焼灰分など
の固体粒子を含有する雰囲気中において使用され
る高温装置部材保護用プロテクターに使用して、
さらには高温装置部材そのものに使用してその寿
命を格段に向上し得る上、高温装置自体の性能向
上をも図れる材料をコスト安く提供することがで
きるなど、工業上有用な効果がもたらされるので
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.15％以下、 Si：0.15〜2.50％、 Al：0.80〜4.50％、 Mn：0.10〜0.80％、 Cr：12.0〜28.0％、 を含有し、 Fe及び不可避不純物：残り、 から成る成分組成（以上重量％）を有することを
特徴とする、高温での固体粒子エロージヨン抵抗
性に優れたAl含有フエライト系ステンレス鋼。 ２ Ｃ：0.15％以下、 Si：0.15〜2.50％、 Al：0.80〜4.50％、 Mn：0.10〜0.80％、 Cr：12.0〜28.0％、 を含有し、さらに、 Ti、Zr、Nb、Ｙ、希土類金属、及びCaのうちの
１種以上：0.8％以下、 をも含み、 Fe及び不可避不純物：残り、 から成る成分組成（以上重量％）を有することを
特徴とする、高温での固体粒子エロージヨン抵抗
性に優れたAl含有フエライト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20141882A JPS5993853A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 耐高温エロ−ジヨン性Ａｌ含有ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20141882A JPS5993853A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 耐高温エロ−ジヨン性Ａｌ含有ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993853A JPS5993853A (ja) | 1984-05-30 |
| JPS6214625B2 true JPS6214625B2 (ja) | 1987-04-03 |
Family
ID=16440748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20141882A Granted JPS5993853A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 耐高温エロ−ジヨン性Ａｌ含有ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5993853A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970043231A (ko) * | 1995-12-18 | 1997-07-26 | 윤종용 | 고온 내식성이 향상된 흑화가열로의 메쉬 벨트용 철 베이스 합금 및 그 합금의 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS518806B2 (ja) * | 1972-04-06 | 1976-03-22 | ||
| JPS5531824A (en) * | 1978-08-25 | 1980-03-06 | Taiyo Oil & Fat Mfg | Oil and fat purifying method |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP20141882A patent/JPS5993853A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5993853A (ja) | 1984-05-30 |
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