JPS5935424B2

JPS5935424B2 - 耐熱鋳鋼

Info

Publication number: JPS5935424B2
Application number: JP9136781A
Authority: JP
Inventors: 純一杉谷; 輝夫葭本; 誠高橋
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1981-06-13
Filing date: 1981-06-13
Publication date: 1984-08-28
Also published as: JPS57116758A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、耐熱鋳鋼に関する。

従来、石油化学工業におけるエチレンクラブキングチ
ューブ材として、ＡＳＴＭ規格ＨＫ４０材（ＪＩＳＳＣ
Ｈ３２相当）やＨＰ材（ＪＩＳＳＣＨ２４相当）等のＮ
ｉ−Ｃｒ含有耐熱鋳鋼が汎用されてきたが、近年操業の
高温化につれて高温でのクリープ破断強度の改善が要求
され、これに対して、Ｎｂを含むＨＰ材が開発され、実
用に供されている。

しかしながら、操業条件の一そうの苛酷化に伴ない、丘
記Ｎｂ含有ＨＰ材よりも更に高温クリープ破断強度の高
い材料が要請されるに到っている。本発明者等は、丑
紀要請に応えるべ＜０Ｃｒ、ＮｉおよびＮｂを含む耐熱
鋳鋼を基本成分組成とし、高温特性に対する各種添加元
素の影響について鋭意研究を重ねた結果０ＮおよびＴｉ
をそれぞれ一定量添加することにより、高温度、特に１
０００℃を越える苛酷な使用条件に耐え得る、高温クＩ
Ｊ＋＋プ破断強度、耐熱衛撃性等、卓越した高温特性を
具備せしめ得ることを見出し、本発明を完成するに到っ
た。

すなわち、本発明は、Ｃ約００３〜００６％（重量、
以下同じ）０５ｉ約２９０多以下、Ｍｎ約２８０％以下
、Ｃｒ約２０〜３０％、Ｎｉ約３０〜４０係。

Ｎｂ約０．３〜１２５％、Ｎ約０、０４〜０６１５％。
Ｔｉ約０．０４〜０．１５％、残部実質的にＦｅとから
なる耐熱鋳鋼を提供する。以下、本発明鋳鋼の成分限
定理由について詳しく説明する。

なお、以下の説明中０「％」はすべて「重量％」である
。Ｃは、鋳鋼の鋳造性を良好にするほか、後記Ｎｂと
の共存下に一次炭化物を形成し０クリープ破断強度を高
めるのに必要である。

このために少くとも約００３％を要する。Ｃ量の増加と
ともにクリープ破断強度も高くなるが、過度に多くなる
と二次炭化物が過剰に析出し、使用後の靭性低下が著し
くなるほか、溶接性も悪化するので、約０２６％をと限
とする。Ｓｉは、溶製時の脱酸剤としての役割を有す
るほか、耐浸炭性の改善に有効な元素である。

ただし、過剰に７７［）えると、溶接性を損なうので、
約２２０％以下とする。Ｍｎは、丑記Ｓｉと同様の脱
酸剤として機能するほか、溶鋼中の硫黄（Ｓ）を固定・
無害化する元素として有効であるが、あまり多■７ＪＤ
えると耐酸化ヒが低下するので、約２．０％を上限とす
る。

Ｃｒは．後記Ｎｉとの共存下に．鋳鋼組織をオーステナ
イト化し．高温強度や耐酸化性を高める効果を有する。
その効果はＣｒの増加とともに高められ．特に約１００
０゜Ｃ以Ｌの高温度における強度．耐酸化性を十分なも
のとするには．約２０％以丘加えられる。ただし．あま
り多く加えると．使用後の靭性の低下が著しくなるので
，約３０％を丘限とする。Ｎｉは．Ｌ記のように．Ｃｒ
と共存して．鋳鋼をオーステナイト組織となし．組織を
安定化し，耐酸化性および高温強度等を高めるのに有効
な元素である。

特に，約１０００℃以丘の高温域において良好な耐酸化
性および高温強度を発揮させるには．約３０％以との添
力口を要する。Ｎｉの増加とともにと記両特性は向丘す
るが．約４０％を越えても効果は飽和し，経済的に不利
であるので．約４０％を丘限とする。Ｎｂは．クリープ
破断強度および耐浸炭性を高める効果を有する。

但し．この効果を得るには．少くとも約０．３％の動口
を要する。一方．過剰に加えると，却ってクリープ破断
強度が低下するので，約１．５％を丘限とする。なお，
Ｎｂは通常不可避のＴａを含む。ＴａはＮｂと同効元素
であるので，Ｔａを含む場合は，ＮｂとＴａの合計量が
約０．３〜１．５％であればよい。Ｎは．固溶窒素の形
態でオーステナイト相を安定化並びに強化するとともに
．Ｔｉの窒化物あるいはＣとともに炭窒化物を形成し．
該析出物の微細分散により結晶粒を微細化し．かつその
粒成長を阻止して高温強度や熱衛撃特性の改善に寄与す
る。

この効果を十分に得るためのＮ量は少くとも約０．０４
％であることが望才しい。但し．多量に加えると．窒化
物が過剰に析出し．また該窒化物の粗大化を招き．却っ
て耐熱衝撃特性が劣化するので．好ましくは約０．１５
％を丘限とする。Ｔｉは．前記のように炭化物．炭窒化
物とじて析出分散し．結晶粒界の強化，耐粒界割れ姓の
向丘により．高温におけるクリープ破断強度．熱衛撃％
ｌ’１Ｅを著しく高め．また長時間クリープ破断強度の
大幅な向丘をもたらす。この効果を得るため．約０，０
４％以丘とするのが好ましい。その添カロ量の増加と共
にクリープ破断強度の向丘が認められる力ζ多量に加え
ると析出物の粗大化のほか．酸化物系介在物の増力日を
招き強度がやや低下するので，好ましくは約０．１５％
をＬ限とする。その他，Ｐ．ｓ等の不純物は．この種の
鋼に通常許容される範囲内で存在してもかまわない。次
に実施例を挙げて本発明鋳鋼の高温特性について具体的
に説明する。実施例高周波溶解炉（大気中）で各種成分の鋳鋼を溶製し，遠
心鋳造により鋳塊（外径１３６ｍｍＸ肉厚２０ｒｆｔｍ
×長さ５００ｍｍ）を製造した。

各供試鋼の化学成分組成を第１表に示す。各鋳塊から試
験片を採取し．クリープ破断試験および耐熱衛撃性試験
を行なった。クリープ破断試験はＪＩＳＺ２２７２の規
定に準拠し．かつ温度１０９３℃・荷重１．９ｋｇｆ／
一および（Ｂ）温度８５０℃・荷重７．３ｋｇｆ／一の
２通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試験は．第１図に
示すような形状・寸法に調製した試片（厚さ８朋）を用
い．これを温度９００℃に力口熱して３０分間保持した
のち水冷する操作を繰返し．この操作を１０回行なうご
とに試片に発生したクランクの長さを測定した。耐熱衝
撃性は該クラツク長さが５ｍｍに達したときの繰返し回
数にて評価した。試験結果を第２表に示す。なお．供試
材扁１〜４は．ＮおよびＴｉを前記所定の範囲内で含有
する本発明鋼，／１６１１〜１６は比較鋼である。比較
鋼のうち．扁１１はＮｂを含むＨＰ材．／Ｆ６ｌ２はＴ
ｉを含まず，またＡｌ３〜１６は．ＮおよびＴｉのいず
れをも含むが．その量が本発明の規定する前記範囲から
逸脱するものである。第２表に示されるように，本発明
鋼／Ｉ６ｌ〜４は．従来高温クリープ破断強度がすぐれ
ているとされているＮｂ含有ＨＰ材／Ｉ６ｌｌおよびそ
の他の比較鋼にくらべ．すぐれた高温クリープ破断強度
を備えている。各比較鋼のようにＮまたはＴｉを欠くか
．もしくはその量に過不足があると．クリープラプチャ
ーデータ面で劣る。特に．本発明鋼は，８５０℃などの
１０００℃以下の温度域よりも．１０９３℃などのよう
に１０００℃を越える高温域において．一段とすぐれた
クリープ破断％性を示すことは注目すべきである。また
．本発明鋼は．耐熱衛撃特性についても．Ｎｂ含有ＨＰ
材やその他の比較鋼にくらべすぐれていることが認めら
れる。

以丘のように．本発明に係る耐熱鋳鋼は，従来のＮｂ含
有Ｈｐ材などよりもすぐれた高温特性．就中高温クリー
プ破断強度および耐熱衝撃性を有し．石油化学工業にお
けるエチレンクラツキングチューブや改質炉内のりフオ
ーマチューブとして．あるいは鉄鋼関連設備におけるハ
ースロールやラジアントチューブなど．温度１０００℃
を越える高温域で使用される各種設備部品の好適な材料
として供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐熱衝撃性試験片の形状を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ０．３〜０．６％（重量％、以下同じ）、Ｓｉ２
．０％以下。Ｍｎ２．０％以下、Ｃｒ２０〜３０％、Ｎｉ３０〜４０
％、Ｎｂ０．３〜１．５％、Ｎ０．０４〜０．１５％、
Ｔｉ０．０４〜０．１５％、残部実質的にＦｅより成る
耐熱鋳鋼。