JP7640993B2 - Austenitic Stainless Steel Castings - Google Patents
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Description
本発明はオーステナイト・ステンレス鋼鋳物に関し、特に耐高温腐食に優れたオーステナイト・ステンレス鋼鋳物に関する。 The present invention relates to austenitic stainless steel castings, and in particular to austenitic stainless steel castings with excellent resistance to high-temperature corrosion.
近年、化石燃料の使用削減の試みとして、バイオマス資源の活用が検討されている。 バイオマス資源は、無駄に廃棄されている資源の再活用の意味もあり、これを燃焼に活用することが化石燃料の使用削減に結びつき注目されている。 In recent years, the use of biomass resources has been considered as an attempt to reduce the use of fossil fuels. Biomass resources are an opportunity to reuse resources that would otherwise be discarded, and using them for combustion is attracting attention as it can lead to a reduction in the use of fossil fuels.
バイオマスボイラとしては、砂等の不活性無機物を熱媒体となるベッド材として火炉に充填し、炉床から空気吹き出しノズルを通して燃焼ガスを吹き込んでベッド材を攪拌し、このベッド材を所望温度に保持しつつ、処理対象物を燃焼できる形式であり、広く普及している。 As a biomass boiler, a furnace is filled with inert inorganic material such as sand as a bed material that acts as a heat carrier, and combustion gas is blown in from the hearth through an air outlet nozzle to agitate the bed material, allowing the material to be treated to be combusted while maintaining the bed material at the desired temperature. This type of boiler is widely used.
近年では、様々なバイオマス資源を燃料としていることから、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2、及びＯ2による酸化の他，プラスチック類の燃料から発生する塩素による塩化および廃タイヤから発生する二酸化硫黄による腐食が問題となっている。腐食は、侵食したＣｌ、Ｓ、Ｏが空気吹き出しノズルのマトリックスに腐食層を生成して蒸発あるいは剥離する現象である。 In recent years, as various biomass resources are used as fuel, problems have arisen such as oxidation by H2O , CO2 , and O2 , chlorination by chlorine generated from plastic fuels, and corrosion by sulfur dioxide generated from waste tires. Corrosion is a phenomenon in which corroded Cl, S, and O form a corrosion layer on the matrix of the air blowing nozzle, which then evaporates or peels off.
特許文献１には、ごみ廃却廃熱ボイラ管用鋼高合金鋼が開示されており、耐応力腐食割れ性および耐粒界腐食に優れた溶融塩を生成するごみ焼却炉の廃熱ボイラ管用高合金を提案している。 Patent Document 1 discloses high-alloy steel for waste heat boiler tubes in refuse incinerators, proposing a high alloy for waste heat boiler tubes that produces molten salt and has excellent resistance to stress corrosion cracking and intergranular corrosion.
特許文献２には、熱間加工性に優れた耐高温腐食用鋼が開示されている。 Patent Document 2 discloses high-temperature corrosion-resistant steel with excellent hot workability.
特許文献３には、廃棄物廃却プラントボイラ伝熱管用高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼が開示されており、溶融塩腐食および酸露点腐食に優れた耐粒界腐食を有するボイラ伝熱管用オーステナイト系ステンレス鋼を提案している。 Patent Document 3 discloses austenitic stainless steel with high corrosion resistance for use in heat transfer tubes in boilers at waste disposal plants, proposing an austenitic stainless steel for use in boiler heat transfer tubes that has excellent resistance to intergranular corrosion, molten salt corrosion, and acid dew-point corrosion.
特許文献４には、砂による摩耗に優れたノズル材質が開示されている。 Patent document 4 discloses a nozzle material that is highly resistant to wear caused by sand.
バイオマス用の空気吹き出しノズルは高温環境下で使用されるため、鋳物でノズルを製造する場合は、流動層媒体の砂等による摩耗と、塩化、硫化、酸化による腐食の対策が重要となる。 Air blowing nozzles for biomass are used in high-temperature environments, so when manufacturing the nozzles from castings, it is important to take measures against wear caused by sand and other fluidized bed media, and corrosion caused by chlorination, sulfidation, and oxidation.
バイオマスボイラの炉床で用いる空気吹き出しノズルには、耐熱鋳鋼（ＪＩＳ Ｇ ５１２２ ＳＣＨ２２）あるいはステンレス鋳鋼（ＪＩＳ Ｇ ５１２１のＳＣＳ１３Ａ）などが適用されているが、砂による摩耗、塩化、硫化、酸化の腐食により耐用寿命は著しく短い。 The air blowing nozzles used in the hearth of biomass boilers are made of heat-resistant cast steel (JIS G 5122 SCH22) or stainless steel cast steel (JIS G 5121 SCS13A), but their service life is extremely short due to wear from sand and corrosion from chlorination, sulfidation, and oxidation.
特許文献１～３は、塑性加工品に関し、熱間鍛造などの塑性加工が施されている。これに対し、空気吹き出しノズルは、所定の形状に鋳込んだ後に塑性加工を施さない鋳物品である。鋳物の合金組織は、塑性加工により生じた合金組織とは異なり、鋳造時の凝固組織がそのまま残ったものである。鋳物は、鋳型に溶湯を流し込むことにより任意の形状が得られるので、塑性加工品に比べて製造が容易であるという利点がある。一方、鋳造の凝固組織は、偏析が大きく、結晶粒が粗大であるため、耐腐食性に影響を及ぼすと言われている。 Patent documents 1 to 3 concern plastically processed products, which are subjected to plastic processing such as hot forging. In contrast, an air blowing nozzle is a cast product that is not subjected to plastic processing after being cast into a predetermined shape. The alloy structure of a casting differs from that produced by plastic processing, and is a residual solidification structure from the time of casting. Castings have the advantage of being easier to manufacture than plastically processed products, since any shape can be obtained by pouring molten metal into a mold. On the other hand, the solidification structure of a casting has large segregation and coarse crystal grains, which are said to affect corrosion resistance.
特許文献４には砂による摩耗に優れたノズルに用いることができる鋳鉄が開示されているが、複合ガス雰囲気中における耐腐食性について、改善の余地がある。 Patent Document 4 discloses cast iron that can be used for nozzles that is highly resistant to wear caused by sand, but there is room for improvement in terms of corrosion resistance in a composite gas atmosphere.
本発明は、上記の事情に鑑み、高温域の複合ガス雰囲気中で優れた耐摩耗性、耐腐食性を有する、バイオマス用空気吹き出しノズルに用いることができる鋳物を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a casting that has excellent abrasion resistance and corrosion resistance in a high-temperature complex gas atmosphere and can be used for air blowing nozzles for biomass.
本発明者らは、高温域の複合ガス雰囲気中で優れた耐腐食性を有する鋼鋳物の成分組成について鋭意検討した。 The inventors have conducted extensive research into the composition of steel castings that have excellent corrosion resistance in complex gas atmospheres at high temperatures.
ＣｒはＨ2Ｏ、Ｏ2などの酸化雰囲気において、安定なＣｒ2Ｏ3もしくはＦｅＣｒ2Ｏ4を生成して耐高温腐食性に有効である。しかし、ＳＯ2あるいはＣｌ2を含有する燃焼ガス雰囲気では、ＣｒＳまたはＣｒＣｌ2を生成する。硫化反応が進行するとマトリックスのＣｒ量が減少して耐腐食性が低下し、同様に塩化反応が進行すると反応生成物が蒸発することでマトリックスのＣｒ量が減少し耐腐食性が低下する。このような、マトリックスのＣｒ量の減少による耐腐食性の低下を抑制するためには、Ｓｉの添加が有効であると知られている。 In an oxidizing atmosphere such as H2O or O2 , Cr produces stable Cr2O3 or FeCr2O4 , which is effective in high-temperature corrosion resistance. However, in a combustion gas atmosphere containing SO2 or Cl2 , CrS or CrCl2 is produced. When the sulfurization reaction proceeds, the amount of Cr in the matrix decreases, and corrosion resistance decreases. Similarly, when the chlorination reaction proceeds, the reaction product evaporates, and the amount of Cr in the matrix decreases, and corrosion resistance decreases. It is known that the addition of Si is effective in suppressing such a decrease in corrosion resistance due to a decrease in the amount of Cr in the matrix.
本発明者らは、さらに、Ｎｉを多量に添加すると腐食生成物とＮｉが濃化したマトリックスの混在した安定な被膜を生成して、高温域の塩素、硫黄、酸素の複合ガス雰囲気中で耐腐食性を向上させることを見出した。 The inventors further discovered that adding a large amount of Ni produces a stable coating that is a mixture of corrosion products and a Ni-enriched matrix, improving corrosion resistance in a high-temperature composite gas atmosphere of chlorine, sulfur, and oxygen.
本発明は上記の知見に基づきなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。 The present invention was made based on the above findings, and its gist is as follows:
（１）質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：２．５０～４．００％、Ｍｎ：０．３０～２．００％、Ｃｒ：２０．００～３０．００％、Ｎｉ：３５．００～４５．００％、Ｓｅ：０～０．５０％、Ｔｅ：０～０．１００％、Ｂｉ：０～０．５０％、Ｂ：０～０．０３０％、Ｍｏ：０～８．００％、Ｃｅ：０～０．２０％、Ｌａ：０～０．２０％、及びＭｇ：０～０．２０％の１種以上、並びにＷ：０～２．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、及びＡｌ：０～５．００％の１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物であることを特徴とするオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 (1) An austenitic stainless steel casting comprising, by mass%, one or more of C: 0.08% or less, Si: 2.50-4.00%, Mn: 0.30-2.00%, Cr: 20.00-30.00%, Ni: 35.00-45.00%, Se: 0-0.50%, Te: 0-0.100%, Bi: 0-0.50%, B: 0-0.030%, Mo: 0-8.00%, Ce: 0-0.20%, La: 0-0.20%, and Mg: 0-0.20%, as well as one or more of W: 0-2.00%, Nb: 0-2.00%, Ti: 0-2.00%, and Al: 0-5.00%, with the balance being Fe and impurities.
（２）前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｓｅ：０．００１～０．５０％、Ｔｅ：０．００１～０．１００％、及びＢｉ：０．００１～０．５０％の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 (2) The austenitic stainless steel casting of (1) above, characterized in that it contains, in mass percent, one or more of Se: 0.001-0.50%, Te: 0.001-0.100%, and Bi: 0.001-0.50% instead of a portion of the Fe.
（３）前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｍｏ：１．００～８．００％含有することを特徴とする前記（１）又は（２）のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 (3) The austenitic stainless steel casting according to (1) or (2) above, characterized in that it contains, in mass percent, 1.00 to 8.00% Mo in place of a portion of the Fe.
（４）前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００１～０．０３０％を含有することを特徴とする前記（１）～（３）のいずれかのオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 (4) An austenitic stainless steel casting according to any one of (1) to (3), characterized in that it contains, in mass%, 0.001 to 0.030% B in place of a portion of the Fe.
（５）前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｅ：０．００１～０．２０％、Ｌａ：０．００１～０．２０％、及びＭｇ：０．００１～０．２０％の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）～（４）のいずれかのオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 (5) An austenitic stainless steel casting according to any one of (1) to (4), characterized in that it contains, in mass%, one or more of Ce: 0.001 to 0.20%, La: 0.001 to 0.20%, and Mg: 0.001 to 0.20%, instead of a portion of the Fe.
（６）前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｗ：０．００１～２．００％、Ｎｂ：０．００１～２．００％、Ｔｉ：０．００１～２．００％、及びＡｌ：０．００１～５．００％の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）～（５）のいずれかのオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 (6) An austenitic stainless steel casting according to any one of (1) to (5), characterized in that, in place of a portion of the Fe, it contains, by mass%, one or more of W: 0.001 to 2.00%, Nb: 0.001 to 2.00%, Ti: 0.001 to 2.00%, and Al: 0.001 to 5.00%.
（７）前記（１）～（６）のいずれかのオーステナイト・ステンレス鋼鋳物からなる空気吹き出しノズル。 (7) An air nozzle made of any one of the austenitic stainless steel castings (1) to (6).
本発明によれば、高温域の複合ガス雰囲気中で耐腐食性を有する、バイオマス用空気吹き出しノズル鋳物を提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide a casting for an air blowing nozzle for biomass that is corrosion resistant in a high-temperature complex gas atmosphere.
以下、本発明を詳細に説明する。はじめに、本発明の耐熱耐摩耗鋳鉄の成分組成について説明する。以下、成分組成についての「％」は「質量％」を意味するものとする。 The present invention will be described in detail below. First, the composition of the heat-resistant, wear-resistant cast iron of the present invention will be described. Hereinafter, "%" in the composition will mean "mass %."
Ｃは、鋼中のＣｒと結合して結晶粒界にＣｒ炭化物として析出する。Ｃｒが炭化物として析出すると、基地のＣｒ濃度が低下して耐高温酸化性が劣るので、Ｃの含有量は少ないほうが好ましい。したがって、Ｃの含有量は０．０８％以下、好ましくは０．０５％以下とする。 C combines with Cr in the steel and precipitates as Cr carbides at the grain boundaries. When Cr precipitates as carbides, the Cr concentration in the matrix decreases, resulting in poor high-temperature oxidation resistance, so a low C content is preferable. Therefore, the C content is set to 0.08% or less, and preferably 0.05% or less.
Ｓｉは、脱酸剤として働く元素であり、また、特に高温における耐酸化性、耐食性を向上させるために必要な元素である。この効果を十分に得るためにＳｉの含有量は２．５０％以上とする。シグマ脆化を考慮して、Ｓｉの含有量は４．００％以下、好ましくは３．５０％以下とする。 Si is an element that acts as a deoxidizer and is also an element necessary for improving oxidation resistance and corrosion resistance, especially at high temperatures. To fully obtain this effect, the Si content is set to 2.50% or more. Taking sigma embrittlement into consideration, the Si content is set to 4.00% or less, preferably 3.50% or less.
Ｍｎは、オーステナイト形成元素であり、また、脱酸剤、脱硫剤として有用な成分である。その効果を十分に得るために、Ｍｎの含有量は０．３０％以上とする。鋳鉄の脆化の防止や、クリープ強度の低下の防止の観点から、Ｍｎの含有量の上限は２．００％以下とする。 Mn is an austenite-forming element, and is also a useful component as a deoxidizer and desulfurizer. To fully obtain this effect, the Mn content is set to 0.30% or more. From the viewpoint of preventing embrittlement of cast iron and preventing a decrease in creep strength, the upper limit of the Mn content is set to 2.00% or less.
Ｃｒは高温強度、および高温での耐酸化性を向上する元素である。その効果を十分に得るために、Ｃｒの含有量は２０．００％とする。バイオマスボイラのような、溶融塩化物が付着するような環境下ではＣｒの含有量が多くなりすぎると、揮発性のＣｒ2Ｏ2Ｃｌ2が形成され、耐高温酸化性が低下するので、Ｃｒの含有量は３０．００％以下とする。 Cr is an element that improves high-temperature strength and oxidation resistance at high temperatures. To fully obtain this effect, the Cr content is set to 20.00%. In an environment where molten chlorides adhere , such as a biomass boiler, if the Cr content is too high, volatile Cr2O2Cl2 is formed and high-temperature oxidation resistance is reduced, so the Cr content is set to 30.00% or less.
Ｎｉはオーステナイト形成元素であり、高温強度や高温での耐食性を向上する元素である。また、加工硬化量を増し、耐摩耗性を高める効果がある。材料コストと効果のバランスを考慮し、Ｎｉの含有量は３５．００～４５．００％とする。 Ni is an austenite forming element that improves high temperature strength and corrosion resistance at high temperatures. It also increases the amount of work hardening and enhances wear resistance. Taking into account the balance between material cost and effect, the Ni content is set at 35.00 to 45.00%.
一般にオーステナイト・ステンレス鋼は、難削鋼であるため、切削加工のコストがかかるという課題がある。本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物には被削性を向上させるために、さらに、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉの１種以上を含有させることができる。これらの元素の添加は必須ではない。これらの元素は少量の添加でも被削性を向上させる効果があるが、添加の効果を十分に得るには、どの元素を添加する場合でも、０．００１％以上添加するのが好ましい。これらの元素の含有量が多すぎても効果が飽和するだけなので、含有量の上限は、Ｓｅは０．５０％、Ｔｅは０．１００％、Ｂｉは０．５０％とする。 Austenitic stainless steels are generally difficult to cut, and therefore have the problem of high cutting costs. In order to improve machinability, the austenitic stainless steel castings of the present invention can further contain one or more of Se, Te, and Bi. The addition of these elements is not essential. Even small amounts of these elements have the effect of improving machinability, but to fully obtain the effect of the addition, it is preferable to add 0.001% or more of any element. If the content of these elements is too high, the effect will simply saturate, so the upper limit of the content is 0.50% for Se, 0.100% for Te, and 0.50% for Bi.
Ｓｅ、Ｔｅ及びＢｉを添加することで、切削抵抗の減少、工具寿命の延長、構成刃先の抑制、仕上げ面性状の改善、切りくず破砕性の改善という効果が得られる。 The addition of Se, Te and Bi has the effect of reducing cutting resistance, extending tool life, suppressing built-up edge, improving the finished surface properties and improving chip crushability.
なお、これらの元素を添加すると熱間加工性が低下するため、鍛造や圧延を施すには好ましくない。本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物は鋳造ままの鋳物であるから、熱間加工性の低下は大きな問題とはならず、Ｓｅ、Ｔｅ及びＢｉの添加が被削性向上に有効である。 The addition of these elements reduces hot workability, making them undesirable for forging or rolling. Since the austenitic stainless steel castings of the present invention are as-cast, the reduction in hot workability is not a major problem, and the addition of Se, Te, and Bi is effective in improving machinability.
本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物には、さらに、Ｍｏを含有させることができる。Ｍｏの添加は必須ではない。Ｍｏはオーステナイト中に固溶して、耐摩耗性を高める効果がある。この効果は少量の添加でも得られるが、添加の効果を十分に得るには、Ｍｏの含有量を１．００％以上とするのが好ましい。Ｍｏの含有量が多くても、効果は飽和し、また、偏析による靭性低下を生じる可能性があるので、上限は８．００％とする。 The austenitic stainless steel casting of the present invention may further contain Mo. The addition of Mo is not essential. Mo dissolves in austenite and has the effect of increasing wear resistance. This effect can be obtained even with the addition of a small amount, but to obtain the full effect of the addition, it is preferable to set the Mo content to 1.00% or more. If the Mo content is high, the effect will saturate and there is a possibility of a decrease in toughness due to segregation, so the upper limit is set to 8.00%.
本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物には、さらに、Ｂを含有させることができる。Ｂの添加は必須ではない。Ｂは、固溶Ｂとして粒界に偏析させることにより、熱間加工性を向上させ、さらに鋳造割れを防ぐ効果がある。この効果は少量の添加でも得られるが、添加の効果を十分に得るには、Ｂの含有量を０．００１以上とするのが好ましい。Ｂの含有量が多くても、効果は飽和し、また、偏析による靭性低下を生じる可能性があるので、上限は０．０３０％とする。 The austenitic stainless steel casting of the present invention may further contain B. The addition of B is not essential. B improves hot workability and prevents casting cracks by segregating to grain boundaries as solid solution B. This effect can be obtained even with a small amount of B added, but to fully obtain the effect of the addition, it is preferable to set the B content to 0.001% or more. Even if the B content is high, the effect saturates and there is a possibility of a decrease in toughness due to segregation, so the upper limit is set to 0.030%.
本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物には、さらに、Ｃｅ、Ｌａ、Ｍｇの１種以上を含有させることができる。これらの元素の添加は必須ではない。これらの元素はＳと結びついてＳの粒界偏析を抑え、靭性の低下を抑制することができる。これらの元素は少量の添加でもＣｒ硫化物の析出を抑制する効果があるが、添加の効果を十分に得るには、どの元素を添加する場合でも、０．００１％以上添加するのが好ましい。各元素とも、含有量が０．２０％を超えると効果が飽和するので、上限は０．２０％とする。 The austenitic stainless steel casting of the present invention may further contain one or more of Ce, La, and Mg. The addition of these elements is not essential. These elements combine with S to suppress the grain boundary segregation of S and suppress the decrease in toughness. Even small amounts of these elements are effective in suppressing the precipitation of Cr sulfides, but to obtain the full effect of the addition, it is preferable to add 0.001% or more of any element. The effect of each element saturates when the content exceeds 0.20%, so the upper limit is set to 0.20%.
本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物には、さらに、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌの１種以上を含有させることができる。これらの元素の添加は必須ではない。これらの元素は炭化物を形成しやすいので、鋼中のＣを固定してＣｒ炭化物の析出を抑制することができ、高温強度の低下を防ぐことができる。これらの元素は少量の添加でもＣｒ炭化物の析出を抑制する効果があるが、添加の効果を十分に得るには、どの元素を添加する場合でも、０．００１％以上添加するのが好ましい。各元素とも含有量が多くなると効果が飽和するので、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉの上限は２．００％、Ａｌの上限は５．００％とする。 The austenitic stainless steel casting of the present invention may further contain one or more of W, Nb, Ti, and Al. The addition of these elements is not essential. These elements are easy to form carbides, so they can fix the C in the steel and suppress the precipitation of Cr carbides, preventing a decrease in high-temperature strength. Even small amounts of these elements have the effect of suppressing the precipitation of Cr carbides, but to fully obtain the effect of the addition, it is preferable to add 0.001% or more of any element. Since the effect of each element saturates when the content is high, the upper limit of W, Nb, and Ti is 2.00%, and the upper limit of Al is 5.00%.
成分組成の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。不可避的不純物とは、本発明で規定する成分組成を有する鋳物を工業的に製造する際に、原料や製造環境等から不可避的に混入するものをいい、たとえば、Ｐ、Ｓがあげられる。Ｐ、Ｓは、通常０．０３０％以下程度、鋳物に不可避的に混入する。 The remainder of the composition is Fe and unavoidable impurities. Inevitable impurities refer to those that are inevitably mixed in from the raw materials and manufacturing environment during the industrial production of castings having the composition specified in this invention, and examples of such impurities include P and S. P and S are usually mixed in unavoidably in castings at about 0.030% or less.
本発明の製造方法は、特に限定されるものではなく、常法によればよい。はじめに、上述した成分組成を有する溶湯を調整し、溶湯を鋳型に注湯し、注湯された溶湯を冷却して凝固させる。本発明鋳鉄は原則として鋳放しのまま使用されるが、必要に応じて溶体化処理をすることができる。 The manufacturing method of the present invention is not particularly limited and may be a conventional method. First, a molten metal having the above-mentioned composition is prepared, and the molten metal is poured into a mold, and the poured molten metal is cooled and solidified. In principle, the cast iron of the present invention is used as cast, but it can be subjected to solution treatment as necessary.
本発明の成分組成を有する溶湯を鋳造することにより、特別な製法を用いることなく、鋳造ままで優れた高温耐腐食性を有するオーステナイト・ステンレス鋼鋳物を得ることが可能である。 By casting a molten metal having the composition of the present invention, it is possible to obtain an austenitic stainless steel casting that has excellent high-temperature corrosion resistance in the as-cast state without using any special manufacturing process.
なお、本発明のオーステナイト・ステンレス鋼鋳物は、所定の形状の鋳型に鋳込んだ後に塑性加工を施さない鋼であり、熱間圧延や鍛造のような塑性加工が施された合金とは区別される。すなわち、鋳物は合金組織として鋳造したままの凝固組織が残ったものであるのに対し、塑性加工が施された合金は加工により生じた合金組織を有するものであり、その組織は大きく異なるものである。本発明の鋳物では、結晶粒の大きさは０．２～１０．０ｍｍ程度となる。 The austenitic stainless steel castings of the present invention are steels that are not subjected to plastic processing after being cast into a mold of a specified shape, and are distinguished from alloys that have been subjected to plastic processing such as hot rolling or forging. In other words, castings are alloy structures that retain the solidification structure as they were cast, whereas alloys that have been subjected to plastic processing have alloy structures that are generated by processing, and the structures are significantly different. In the castings of the present invention, the crystal grain size is about 0.2 to 10.0 mm.
以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。以下に挙げる例は本発明の実施態様の一例であり、本発明が以下の実施例により制限されるものでないことはいうまでもない。 The present invention will be described in more detail below using examples. The examples given below are merely examples of the embodiments of the present invention, and it goes without saying that the present invention is not limited to the following examples.
［実施例１］
表１に示す成分組成を有する外径７０ｍｍ、内径５６ｍｍの円筒形の空気吹き出しノズルを、塩素、硫黄、酸素雰囲気のバイオマスボイラ内に設置して、実機実験を行った。設置してから１年後に、ノズルの外径をノギスで測定し、直径の減少量で、ノズルの耐摩耗性、耐腐食性を評価した。表１にそれぞれの成分組成を有するノズルについて測定した直径の減少量を示す。
[Example 1]
A cylindrical air blowing nozzle with an outer diameter of 70 mm and an inner diameter of 56 mm and the component composition shown in Table 1 was installed in a biomass boiler with an atmosphere of chlorine, sulfur, and oxygen, and an actual machine experiment was conducted. One year after installation, the outer diameter of the nozzle was measured with a vernier caliper, and the wear resistance and corrosion resistance of the nozzle were evaluated based on the amount of diameter reduction. Table 1 shows the amount of diameter reduction measured for nozzles with each component composition.
表１に示すＮｏ．１～１５は本発明の鋼を用いた発明例、Ｎｏ．２１～２２は一般的な鋼を用いた比較例である。表１に示すように、本発明の鋳物を用いたノズルは、バイオマスボイラ中で使用した場合であっても摩耗、腐食が小さく、高温域における耐摩耗性、耐腐食性に優れていることが確認できた。 Nos. 1 to 15 in Table 1 are inventive examples using the steel of the present invention, and Nos. 21 to 22 are comparative examples using general steel. As shown in Table 1, it was confirmed that nozzles using the castings of the present invention have low wear and corrosion even when used in biomass boilers, and have excellent wear resistance and corrosion resistance in high temperature ranges.
［実施例２］
表１に示したＮｏ．１、１１、１２、１３の成分組成を有する鋳物について、ドリル（ＳＫＨ５１、ドリル径５．０ｍｍ）を用いて、切削油なし、切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ、１回転あたりの送り量：０．１ｍｍ／ｒｅｖで、深さ２０ｍｍの穴あけ加工を繰り返し行い、加工ができなくなるまでの穴数を求め加工性能を評価した。表２に結果を示す。加工能率は、Ｎｏ．１の鋳物で加工ができなくなるまでの回数を１としたときの加工可能回数の比である。
[Example 2]
For the castings having the component compositions of No. 1, 11, 12, and 13 shown in Table 1, a drill (SKH51, drill diameter 5.0 mm) was used to repeatedly drill holes to a depth of 20 mm without cutting oil, at a cutting speed of 20 m/min and a feed rate per revolution of 0.1 mm/rev, and the number of holes until drilling became impossible was determined to evaluate the machining performance. The results are shown in Table 2. The machining efficiency is the ratio of the number of times that machining can be performed to the number of times that machining becomes impossible with the casting No. 1, which is set to 1.
被削性元素が添加された、Ｎｏ．１１、１２、１３は、実施例１で示したとおり高い耐腐食性を有すると同時に、Ｎｏ．５と比較して高い加工性能を示すことが確認できた。Ｎｏ．２３、２４は、成分組成が本発明の鋳物の成分組成の範囲内である鍛造鋼である。Ｎｏ．２３の鋼は、本発明の鋳物と同程度の加工性能を示した。しかしながら、Ｎｏ．８と同様に被削性向上元素を添加したＮｏ．２４は熱間加工性が低下したため、鍛造割れを生じ、目的の鋼を得ることはできなかった。
Claims (6)
Ｃ：０．０８％以下、
Ｓｉ：２．５０～４．００％、
Ｍｎ：０．３０～２．００％、
Ｃｒ：２０．００～３０．００％、
Ｎｉ：３５．００～４５．００％、
Ｓｅ：０～０．５０％、
Ｔｅ：０～０．１００％、
Ｂｉ：０～０．５０％、
Ｍｏ：０～８．００％、
Ｂ：０．００１～０．０３０％、
Ｃｅ：０～０．２０％、Ｌａ：０～０．２０％、及びＭｇ：０～０．２０％の１種以上、並びに
Ｗ：０～２．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、及びＡｌ：０～５．００％の１種以上
を含有し、残部がＦｅ及び不純物である
ことを特徴とするオーステナイト・ステンレス鋼鋳物。 In mass percent,
C: 0.08% or less,
Si: 2.50-4.00%,
Mn: 0.30-2.00%,
Cr: 20.00-30.00%,
Ni: 35.00 to 45.00%,
Se: 0-0.50%,
Te: 0 to 0.100%,
Bi: 0 to 0.50%,
Mo: 0-8.00%,
B: 0.001 to 0.030%,
1. An austenitic stainless steel casting comprising one or more of Ce: 0-0.20%, La: 0-0.20%, and Mg: 0-0.20%, and one or more of W: 0-2.00%, Nb: 0-2.00%, Ti: 0-2.00%, and Al: 0-5.00%, with the balance being Fe and impurities.
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