JPS628507B2

JPS628507B2 -

Info

Publication number: JPS628507B2
Application number: JP58025153A
Authority: JP
Inventors: Tatsumori Yabuki; Junya Ooe; Takumi Kawamura
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1983-02-17
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1987-02-23
Also published as: JPS59153871A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、特に耐熱衝撃性、高温耐酸化性、
および高温耐摩耗性にすぐれ、これらの特性が要
求される継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイ
ドシユーとして使用するのに適した高靭性Fe−
Cr−Ni系鋳造合金に関するものである。一般に、熱間傾斜圧延機は、上下位置に配した
２個の樽形傾斜ロール、左右位置に配したガイド
シユー、および前面中心位置に配したプラグを備
え、この間に1150〜1250℃に加熱された丸ビレツ
トを供給し、前記樽形傾斜ロールとプラグにより
熱間穿孔圧延して継目無鋼管を製造するものであ
る。この場合、この素管は楕円形を呈しながら成
形されることになるが、この素管の外径および肉
厚を一定に調整するために設けられたのがガイド
シユーである。したがつて、素管は螺旋状に回転前進しながら
ガイドシユーの表面と摺動するため、高温に加熱
された素管と接触するガイドシユーは、熱伝導に
よる急速加熱と冷却水による急冷の繰返し、並び
に大きな応力負荷状態での転がり摺動摩擦にさら
されることになる。従来、このような苛酷な条件下で使用に供され
るガイドシユーの製造には、Fe−23％Cr−３％
Ni系やFe−26％Cr−２％Ni系などの高Cr低Ni耐
熱耐摩耗性合金鋼や、Fe−１％Ｃ−20％Cr−７
％Ni−５％Co−５％Cu系やNi−１％Ｃ−15％Cr
−５％Mo系などの鋳造合金等が使用されている
が、これらの合金のあるものは、高温耐酸化性不
足が原因で高温加熱された素管の表面に発生した
スケールや鋼片がその表面に焼付き、これが原因
で鋼管の表面に疵がついて製造歩留を悪くした
り、また、あるものは局部的高温加熱と水冷の繰
返しによる熱衝撃に耐えられないばかりでなく、
靭性が不足して割れが生じたり、さらに、あるも
のは高温における耐摩耗性不足が原因で短い使用
寿命しか示さないなど、これらのガイドシユーに
要求される耐熱衝撃性、靭性、高温耐酸化性、お
よび高温耐摩耗性を兼ね備えた合金は未だ開発さ
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、継目無
鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシユーに要求
される特性をすべて兼ね備えた鋳造合金を得べく
研究を行なつた結果、重量％で、Ｃ：0.65〜2.5
％、Si：0.1〜３％、Mn：0.1〜２％、Cr：25〜
37％、Ni：５〜20％未満、Ｗ：0.1〜10％、Mo：
0.1〜10％、Ti：0.01〜4.5％、Al：0.01〜4.5％、
Ｎ：0.005〜0.2％を含有し、残りがFeと不可避不
純物からなる組成をもつたFe−Cr−Ni系鋳造合
金は、高靭性を有し、さらにすぐれた耐熱衝撃
性、高温耐酸化性、および高温耐摩耗性を兼ね備
え、したがつてこれらの特性が要求される熱間傾
斜圧延機のガイドシユーとして使用した場合で、
きわめて長期に亘つてすぐれた性能を安定的に発
揮するという知見を得たのである。この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
であつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに限
定した理由を説明する。 (a) ＣＣ成分には、高温で素地中に固溶する一方、
Cr、Ｗ、Mo、Ti、Nb、およびTaなどと結合
してM₇C₃、MC、およびM₂₃C₆型などの炭化物
を形成し、もつて強度と硬さの向上をはかり、
この結果としてすぐれた耐摩耗性のほか、溶接
性および鋳造性を確保する作用があるが、その
含有量が0.65％未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方2.5％を越えて含有有させる
と、炭化物の析出が多くなるばかりでなく、そ
の粒径が粗大化して靭性が低下し、急熱急冷に
よる熱衝撃に耐えられなくなることから、その
含有量を0.65〜2.5％と定めた。 (b) Si Si成分には、Crと共に耐熱性を向上させる
作用があるほか、脱酸作用並びに溶湯の流動性
を改善して鋳造性を向上させる作用があり、さ
らに高温強度も改善する作用があるが、その含
有量が0.1％未満では前記各作用に所望の効果
が得られず、一方３％を越えて含有させると、
Crとの関連において靭性および溶接性が低下
するようになることから、その含有量を0.1〜
３％と定めた。なお、Si成分は、これに脱酸剤として使用し
た場合など不可避不純物として0.1％未満の範
囲で含有する場合があるが、この場合には、不
可避不純物含有量を含め、全体含有量が0.1％
以上になるようにすればよい。 (c) Mn Mn成分には、Niと共に素地に固溶してオー
ステナイトを安定化させ、また耐熱衝撃性およ
び高温耐摩耗性を向上させる作用があり、かつ
脱酸作用も合せもつが、その含有量が0.1％未
満では所望の作用効果を確保することができ
ず、一方２％を越えて含有させると、高温耐酸
化性が劣化するようになることから、その含有
量を0.1〜２％と定めた。なお、Mn成分も、Si成分と同様に脱酸剤な
どとして使用した場合、不可避不純物として
0.1％未満の範囲で含有する場合があるが、こ
の場合も不可避不純物含有量を含め、全体含有
量が0.1％以上になるように成分調整すればよ
い。 (d) Cr Cr成分には、その一部が素地に固溶し、残
りの部分が炭化物を形成して合金の硬さを向上
させ、もつて高温耐摩耗性を改善するほか、高
温耐酸化性をも向上させる作用があるが、その
含有量が25％未満では所望の作用効果が得られ
ず、一方37％を越えて含有させると耐熱衝撃性
が低下するようになることから、その含有量を
25〜37％と定めた。 (e) Ni Ni成分には、オーステナイト地を安定にし
て耐熱衝撃性および靭性を高めるほか、Crと
共に高温耐酸化性を向上させる作用があるが、
その含有量が５％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方20％以上含有させると靭性
に低下傾向が現われるようになり、高靭性を確
保することが困難になることから、その含有量
を５〜20％未満と定めた。 (f) Ti Ti成分には、素地の結晶粒の成長を抑制す
るばかりでなく、むしろこの結晶粒を微細化
し、かつMC型の炭化物および窒化物を形成し
て、高温強度および高温耐摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が0.01％未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方4.5％を
越えて含有させると、高温における炭化物形成
が促進されて、合金の靭性が低下し、さらに高
温での酸化物の生成も顕著となつて高温耐酸化
性の劣化をまねくようになることから、その含
有量を0.01〜4.5％と定めた。 (g) Al Al分には、Crとの共存において高温での耐
酸化性および耐食性を改善し、さらに窒化物を
形成して高温強度および耐摩耗性を一段と高
め、かつ耐熱衝撃性および靭性を向上させる作
用があるが、その含有量が0.01％未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方4.5％を越
えて含有させると、溶湯の流動性および鋳造性
が低下して製造が困難となるばかりでなく、靭
性および溶接性も低下して実用的でなくなるこ
とから、その含有量を0.01〜4.5％と定めた。 (h) ＷＷ成分にも、素地中に固溶すると共にＣと炭
化物を形成して高温硬さおよび耐摩耗性を改善
する作用があるが、その含有量が0.1％未満で
は所望の作用効果が得られず、一方10％を越え
て含有させると、耐摩耗性は向上するようにな
るが、靭性および耐熱衝撃性が劣化するように
なることから、その含有量を0.1〜10％と定め
た。 (i) Mo Mo成分には、Ｗと同様に、特に高温耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.1％未満では所望のすぐれた高温耐摩耗性を
得ることができず、一方10％を越えて含有させ
ると、Ｗと同様に靭性および耐熱衝撃性が劣化
するようになることから、その含有量を0.1〜
10％と定めた。 (j) ＮＮ成分には、高温強度および高温耐摩耗性を
一段と向上させる作用があるが、その含有量
が、0.005％未満では前記作用に所望の向上効
果が得られず、一方その含有量が0.2％を越え
ると、耐熱衝撃性および靭性に劣化傾向が現わ
れるようになることから、その含有量を0.005
〜0.2％と定めた。つぎに、この発明の高靭性Fe−Cr−Ni系鋳造
合金を実施例により比較例と対比しながら説明す
る。実施例通常の高周波溶解炉を用い、それぞれ第１表に
示される通りの成分組成をもつた溶湯を大気中溶
解し、ついで砂型に鋳造することによつて、本発
明鋳造合金１〜20、比較鋳造合金１〜11、および
従来鋳造合金１、２の各種試験片をそれぞれ製造
し、これらの試験片を用いて、硬さ測定試験、常
温シヤルピー衝撃試験、大越式金属間摩耗試験、
および実機の急速加熱および急速冷却の繰返しに
近い条件での熱衝撃試験をそれぞれ行なつた。なお、硬さ測定試験は常温、700℃、および800
℃におけるビツカース硬さを測定することにより
行ない、また大越式金属間摩耗試験は、相手材：
SUJ−２（Ｈ_RＣ：57以上）、荷重：18.2Kg、摩擦
速度：0.054ｍ／secの条件、かつ常温乾燥状態で
行ない、これらの結果から比摩耗量を算出した。
さらに熱衝撃試験は、一方端面の中

【表】

【表】心部に直径：10mmφの球面凹みを形成した12mm×
12mm×30mmの角柱状試験片を用い、この試験片の
球面凹みを、酸素−プロパンガスバーナにより30
秒間加熱して、その温度を約1000℃とした後、直
ちに噴霧水を30秒間吹付けて、その温度を約200
℃とする工程を１サイクルとし、これを繰返し行
ない、３回ごとに前記球面凹みを螢光浸透探傷法
を用いて観察し、割れが発生するまでのサイクル
数を測定することにより行なつた。これらの試験
結果を第２表に合せて示した。なお、第２表の割
れ発生までのサイクル数の欄における「36以上」
は、36サイクルの繰返し熱衝撃試験でも球面凹み
に割れ発生が見られないものである。第２表に示される結果から、本発明鋳造合金１
〜20は、いずれも従来鋳造合金１、２に比して、
きわめてすぐれた常温および高温硬さを有し、か
つ常温靭性、耐摩耗性、および耐熱衝撃性にもす
ぐれていることがわかる。このように本発明鋳造
合金１〜20は、いずれもすぐれた常温および高温
硬さ、靭性、耐摩耗性、耐熱衝撃性を兼ね備えて
いるのに対して、構成成分のうちのいずれかの成
分（※印表示）の含有量がこの発明の範囲から外
れた組成を有する比較鋳造合金１〜11において
は、これらの特性のうち少なくともいずれかの特
性が劣つたものになつている。上述のように、この発明のFe−Cr−Ni系鋳造
合金は、特に、すぐれた耐熱性、耐摩耗性、およ
び耐熱衝撃性を有し、かつ靭性も具備しているの
で、これらの特性が要求される継目無鋼管製造用
熱間傾斜圧延機（穿孔機も含む）のガイドシユー
として使用した場合、きわめて長期に亘つて安定
的性能を発揮するなど工業上有用な特性を有する
のである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.65〜2.5％、Si：0.1〜３％、 Mn：0.1〜２％、Cr：25〜37％、 Ni：５〜20％未満、Ｗ：0.1〜10％、 Mo：0.1〜10％、Ti：0.01〜4.5％、 Al：0.01〜4.5％、Ｎ：0.005〜0.2％、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする継目
無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシユー用高
靭性Fe−Cr−Ni系鋳造合金。