JPH101754A - スキッドボタン用耐熱合金 - Google Patents
スキッドボタン用耐熱合金Info
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- JPH101754A JPH101754A JP17302596A JP17302596A JPH101754A JP H101754 A JPH101754 A JP H101754A JP 17302596 A JP17302596 A JP 17302596A JP 17302596 A JP17302596 A JP 17302596A JP H101754 A JPH101754 A JP H101754A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高価な合金元素の多量使用を要することなく
一段と優れた高温クリ−プ特性及び耐酸化特性を示す鋼
片加熱用ウォ−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用耐
熱合金を提供する。 【構成】 加熱炉スキッドボタン用耐熱合金の化学組成
を、Ｃ：0.20％以下，Si： 2.0％以下，Mn： 2.0％以
下，Ｐ： 0.050％以下，Ｓ： 0.030％以下，Cr：25〜35
％，Ｗ： 5.0〜 9.0％，Mo：0.10％以下，Co：10〜20
％，Ni：35〜45％，Ｎ：0.10％以下，Ｂ： 0.050％以
下，Ｏ：0.05％以下を含むと共に残部がFe及び不可避不
純物から成り、かつNi，Co，Ｗ及びFeの含有割合が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ をも満足するように成分調整を行う。
一段と優れた高温クリ−プ特性及び耐酸化特性を示す鋼
片加熱用ウォ−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用耐
熱合金を提供する。 【構成】 加熱炉スキッドボタン用耐熱合金の化学組成
を、Ｃ：0.20％以下，Si： 2.0％以下，Mn： 2.0％以
下，Ｐ： 0.050％以下，Ｓ： 0.030％以下，Cr：25〜35
％，Ｗ： 5.0〜 9.0％，Mo：0.10％以下，Co：10〜20
％，Ni：35〜45％，Ｎ：0.10％以下，Ｂ： 0.050％以
下，Ｏ：0.05％以下を含むと共に残部がFe及び不可避不
純物から成り、かつNi，Co，Ｗ及びFeの含有割合が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ をも満足するように成分調整を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温でのクリ−プ強
度及び耐酸化性優れるウォ−キングビ−ム型加熱炉のス
キッドボタン用耐熱合金に関するものである。
度及び耐酸化性優れるウォ−キングビ−ム型加熱炉のス
キッドボタン用耐熱合金に関するものである。
【０００２】近年、鉄鋼業における著しい技術革新に伴
って鋼片の熱間圧延分野でも設備の大型化・高速化が進
行し、またコスト競争力向上の観点から省エネルギ−の
点で有利なウォ−キングビ−ム炉の普及が急進した。こ
のウォ−キングビ−ム炉では、固定式と移動式のスキッ
ドレ−ルが交互に配置され、それぞれに取り付けられた
スキッドボタンによって鋼片を支える構造が採られてお
り、前記スキッドボタンについては、その上部は高温に
加熱された鋼片と直接接触する一方で、下部はスキッド
パイプを通して水冷却されるようになっている。
って鋼片の熱間圧延分野でも設備の大型化・高速化が進
行し、またコスト競争力向上の観点から省エネルギ−の
点で有利なウォ−キングビ−ム炉の普及が急進した。こ
のウォ−キングビ−ム炉では、固定式と移動式のスキッ
ドレ−ルが交互に配置され、それぞれに取り付けられた
スキッドボタンによって鋼片を支える構造が採られてお
り、前記スキッドボタンについては、その上部は高温に
加熱された鋼片と直接接触する一方で、下部はスキッド
パイプを通して水冷却されるようになっている。
【０００３】ところで、スキッドボタンの性能として最
も重要視されるのは高温強度から決定される耐熱上限温
度である。即ち、炉の雰囲気温度が一定であれば“スキ
ッドボタンの高さ（つまり冷却端からの距離）”と“ス
キッドボタンを構成する材料の熱伝導度”とによってス
キッドボタン上部表面温度（鋼片と接触する表面温度）
が決まる。そして、加熱炉の熱原単位の低減，鋼片の均
一加熱には、鋼片が直接接触するスキッドボタン上部表
面温度はできるだけ高いほど、言い換えれば炉の雰囲気
温度に近いほど好ましいが、そのためにはスキッドボタ
ンの高さが高いほど、また材料の熱伝導度が低いほど良
い。ただ、スキッドボタンの高さには設計上の限界があ
るので、実際には、スキッドボタン材料の耐熱上限温度
に応じて加熱炉の最高使用温度が決定されることにな
る。このように、スキッドボタンの耐熱上限温度が加熱
炉の性能に重要な役割を果たす。
も重要視されるのは高温強度から決定される耐熱上限温
度である。即ち、炉の雰囲気温度が一定であれば“スキ
ッドボタンの高さ（つまり冷却端からの距離）”と“ス
キッドボタンを構成する材料の熱伝導度”とによってス
キッドボタン上部表面温度（鋼片と接触する表面温度）
が決まる。そして、加熱炉の熱原単位の低減，鋼片の均
一加熱には、鋼片が直接接触するスキッドボタン上部表
面温度はできるだけ高いほど、言い換えれば炉の雰囲気
温度に近いほど好ましいが、そのためにはスキッドボタ
ンの高さが高いほど、また材料の熱伝導度が低いほど良
い。ただ、スキッドボタンの高さには設計上の限界があ
るので、実際には、スキッドボタン材料の耐熱上限温度
に応じて加熱炉の最高使用温度が決定されることにな
る。このように、スキッドボタンの耐熱上限温度が加熱
炉の性能に重要な役割を果たす。
【０００４】従って、幅広い熱間圧延条件の選択を必要
とする新規技術の開発に伴い、スキッドボタンに関して
もより優れた高温強度を有していて耐熱上限温度の高い
材料の開発が進められてきた。
とする新規技術の開発に伴い、スキッドボタンに関して
もより優れた高温強度を有していて耐熱上限温度の高い
材料の開発が進められてきた。
【０００５】
【従来技術とその課題】当初、スキッドボタン用材料に
はNi基耐熱合金（Cr-Ni-Fe系合金）が使用されていた
が、より高温強度に優れる材料が望まれるようになり、
Ni基耐熱合金に代わってCo基耐熱鋳造合金（Cr-Co-Fe系
合金：例えば米国規格のＵＭＣＯ５０）が導入された。
そして、Co基耐熱鋳造合金の導入により確かにスキッド
ボタンの高温強度は飛躍的に向上した。
はNi基耐熱合金（Cr-Ni-Fe系合金）が使用されていた
が、より高温強度に優れる材料が望まれるようになり、
Ni基耐熱合金に代わってCo基耐熱鋳造合金（Cr-Co-Fe系
合金：例えば米国規格のＵＭＣＯ５０）が導入された。
そして、Co基耐熱鋳造合金の導入により確かにスキッド
ボタンの高温強度は飛躍的に向上した。
【０００６】しかし、その後、長時間加熱・冷却の繰り
返しを受けるスキッドボタンの実際使用環境ではCo基耐
熱鋳造合金製スキッドボタンはσ相等の金属間化合物相
の析出による脆化が顕著で、スキッドボタンが変形（へ
たり）によって劣化する以前に“割れ”や“欠け”とい
った損傷破壊を起こしがちであることが明らかとなっ
た。
返しを受けるスキッドボタンの実際使用環境ではCo基耐
熱鋳造合金製スキッドボタンはσ相等の金属間化合物相
の析出による脆化が顕著で、スキッドボタンが変形（へ
たり）によって劣化する以前に“割れ”や“欠け”とい
った損傷破壊を起こしがちであることが明らかとなっ
た。
【０００７】そこで、スキッドボタン用材料として、Co
基耐熱合金のNi含有量を高めてσ相析出を抑制したCr−
Co−Ni−Fe系合金が開発され（特開昭６３−１５７８２
７号公報参照）、ウォ−キングビ−ム炉は１２５０℃程
度までの加熱が可能となったが、脆化を抑制した分だけ
強度低下は避け難く、変形（へたり）の発生が十分に満
足できるスキッドボタンの寿命延命化を妨げる原因とな
った。
基耐熱合金のNi含有量を高めてσ相析出を抑制したCr−
Co−Ni−Fe系合金が開発され（特開昭６３−１５７８２
７号公報参照）、ウォ−キングビ−ム炉は１２５０℃程
度までの加熱が可能となったが、脆化を抑制した分だけ
強度低下は避け難く、変形（へたり）の発生が十分に満
足できるスキッドボタンの寿命延命化を妨げる原因とな
った。
【０００８】一方、最近、メカニカルアロイング技術
（高運動エネルギ−型ボ−ルミルにて合金成分となる純
金属の粒子と高融点金属酸化物の微結晶とを処理するこ
とにより各成分の微細粉末が緊密かつ均一に混合した粒
状の焼結原料を製造する技術）の確立を礎にして、Ni−
Cr−Co系オ−ステナイトマトリックス中に微細な高融点
金属酸化物（Ｙ2 Ｏ3 ）を分散含有した酸化物分散強化
型合金が開発され（特開平３−２３２９４５号公報参
照）、１３００℃を上回る熱間圧延を可能にするウォ−
キングビ−ム炉の炉床材料として注目されたが、この材
料では耐酸化性やスケ−ル反応性がスキッドボタン用と
して十分でない上、加熱脆化感受性が高く、そのためス
キッドボタンとして使用した場合には加熱・冷却の繰り
返し使用による破損の危険性が懸念された。
（高運動エネルギ−型ボ−ルミルにて合金成分となる純
金属の粒子と高融点金属酸化物の微結晶とを処理するこ
とにより各成分の微細粉末が緊密かつ均一に混合した粒
状の焼結原料を製造する技術）の確立を礎にして、Ni−
Cr−Co系オ−ステナイトマトリックス中に微細な高融点
金属酸化物（Ｙ2 Ｏ3 ）を分散含有した酸化物分散強化
型合金が開発され（特開平３−２３２９４５号公報参
照）、１３００℃を上回る熱間圧延を可能にするウォ−
キングビ−ム炉の炉床材料として注目されたが、この材
料では耐酸化性やスケ−ル反応性がスキッドボタン用と
して十分でない上、加熱脆化感受性が高く、そのためス
キッドボタンとして使用した場合には加熱・冷却の繰り
返し使用による破損の危険性が懸念された。
【０００９】なお、上記以外にも、Cr基の粉末冶金合金
（特開平２−２５８９４７号公報参照）やセラミックス
複合合金（特開昭６３−１５７８２７号公報参照）等が
ウォ−キングビ−ム炉の炉床材料として開発されたが、
何れも、スキッドボタン用として十分に満足できる強
度，耐酸化性等を兼ね備えたものとは言えなかった。
（特開平２−２５８９４７号公報参照）やセラミックス
複合合金（特開昭６３−１５７８２７号公報参照）等が
ウォ−キングビ−ム炉の炉床材料として開発されたが、
何れも、スキッドボタン用として十分に満足できる強
度，耐酸化性等を兼ね備えたものとは言えなかった。
【００１０】このようなことから、本発明が目的とした
のは、高価な合金元素の多量使用を要することなく一段
と優れた高温クリ−プ特性及び耐酸化特性を示す鋼片加
熱用ウォ−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用耐熱合
金を提供することである。
のは、高価な合金元素の多量使用を要することなく一段
と優れた高温クリ−プ特性及び耐酸化特性を示す鋼片加
熱用ウォ−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用耐熱合
金を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、特にスキッドボタン用耐熱合金の高温ク
リ−プ特性及び耐酸化特性を現状よりも向上させること
ができる経済性な手段の有無について種々検討した結
果、次のような知見を得ることができた。
を達成すべく、特にスキッドボタン用耐熱合金の高温ク
リ−プ特性及び耐酸化特性を現状よりも向上させること
ができる経済性な手段の有無について種々検討した結
果、次のような知見を得ることができた。
【００１２】a) Cr−Co−Ni−Fe系のCo基合金において
は、通常の高温引張あるいは圧縮試験（歪速度が10-2〜
10-3程度の試験）による高温強度（以降は“短時間強
度”と称する）は、MoとＷの添加量によって一義的に決
定される。即ち、合金中の〔Mo＋Ｗ〕の添加量が多い合
金ほど、特にMo添加割合の大きい合金ほど１３００℃程
度までの短時間強度は高くなる。
は、通常の高温引張あるいは圧縮試験（歪速度が10-2〜
10-3程度の試験）による高温強度（以降は“短時間強
度”と称する）は、MoとＷの添加量によって一義的に決
定される。即ち、合金中の〔Mo＋Ｗ〕の添加量が多い合
金ほど、特にMo添加割合の大きい合金ほど１３００℃程
度までの短時間強度は高くなる。
【００１３】b) しかしながら、クリ−プ強度（以降は
“長時間強度”と称する：クリ−プ試験では荷重一定の
ため歪速度は変化するものの定常クリ−プ域における最
小クリ−プ速度は通常10-6以下である）は、特に１２５
０℃，１３００℃と高温になるほどMoの効果が小さくな
り、逆にＷ添加割合の大きな合金ほど長時間強度は高く
なる。しかも、Mo添加量が大きくなると正常なクリ−プ
変形が起こらず、変形途中から異常な加速クリ−プ変形
を起こすため長時間強度は急激に低下する。
“長時間強度”と称する：クリ−プ試験では荷重一定の
ため歪速度は変化するものの定常クリ−プ域における最
小クリ−プ速度は通常10-6以下である）は、特に１２５
０℃，１３００℃と高温になるほどMoの効果が小さくな
り、逆にＷ添加割合の大きな合金ほど長時間強度は高く
なる。しかも、Mo添加量が大きくなると正常なクリ−プ
変形が起こらず、変形途中から異常な加速クリ−プ変形
を起こすため長時間強度は急激に低下する。
【００１４】c) また、Co基合金において〔Mo＋Ｗ〕の
添加量が増加すると長時間加熱による脆化感受性が増大
するが、〔Mo＋Ｗ〕の添加量が多い場合には、Coあるい
はFeに代えてNi添加量を増加させると加熱による脆化感
受性の増大はある程度抑制可能である。
添加量が増加すると長時間加熱による脆化感受性が増大
するが、〔Mo＋Ｗ〕の添加量が多い場合には、Coあるい
はFeに代えてNi添加量を増加させると加熱による脆化感
受性の増大はある程度抑制可能である。
【００１５】d) ところが、CoあるいはFeに代えてNi添
加量を増加させると材料の高温強度は低下する傾向にあ
る。しかし、この場合でも、Ｗ含有量を高めることによ
って強度低下を防止することができる。
加量を増加させると材料の高温強度は低下する傾向にあ
る。しかし、この場合でも、Ｗ含有量を高めることによ
って強度低下を防止することができる。
【００１６】e) 更に、本発明者等は、Co基合金におい
てMoの添加割合が増えると１２５０℃以上の高温で異常
酸化が生じるようになり、クリ−プ強度が急激に低下す
ることを見出したが、これはMo含有量と共にCo含有量を
低減し、更にＷの添加量を増加することによって他の特
性に格別な悪影響を及ぼすことなく回避することがで
き、そのため合金材料のクリ−プ強度が著しく安定化す
る。
てMoの添加割合が増えると１２５０℃以上の高温で異常
酸化が生じるようになり、クリ−プ強度が急激に低下す
ることを見出したが、これはMo含有量と共にCo含有量を
低減し、更にＷの添加量を増加することによって他の特
性に格別な悪影響を及ぼすことなく回避することがで
き、そのため合金材料のクリ−プ強度が著しく安定化す
る。
【００１７】本発明は、上記知見事項等に基づいてなさ
れたもので、「加熱炉スキッドボタン用耐熱合金の化学
組成を Ｃ：0.20％以下（以降、 成分割合を表す％は重量％とする), Si： 2.0％以下， Mn： 2.0％以下， Ｐ： 0.050％以下， Ｓ： 0.030％以下， Cr：25〜35％， Ｗ： 5.0〜 9.0％， Mo：0.10％以下， Co：10〜20％， Ni：35〜45％， Ｎ：0.10％以下， Ｂ： 0.050％以下， Ｏ：0.05％以下 を含むと共に残部がFe及び不可避不純物から成り、かつ
Ni，Co，Ｗ及びFeの含有割合が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ をも満足するように成分調整を行うことによって、 優れ
た高温クリ−プ強度と耐酸化性を具備せしめた点」に大
きな特徴を有している。
れたもので、「加熱炉スキッドボタン用耐熱合金の化学
組成を Ｃ：0.20％以下（以降、 成分割合を表す％は重量％とする), Si： 2.0％以下， Mn： 2.0％以下， Ｐ： 0.050％以下， Ｓ： 0.030％以下， Cr：25〜35％， Ｗ： 5.0〜 9.0％， Mo：0.10％以下， Co：10〜20％， Ni：35〜45％， Ｎ：0.10％以下， Ｂ： 0.050％以下， Ｏ：0.05％以下 を含むと共に残部がFe及び不可避不純物から成り、かつ
Ni，Co，Ｗ及びFeの含有割合が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ をも満足するように成分調整を行うことによって、 優れ
た高温クリ−プ強度と耐酸化性を具備せしめた点」に大
きな特徴を有している。
【００１８】以下、本発明において、合金の化学組成を
前記の如くに限定した理由をその作用と共に説明する。 Ｃ：Ｃには合金の強化作用があるものの、本発明におい
ては積極的な添加を要するものではなく、合金の製造過
程において不可避的に混入する元素である。このＣは凝
固後の冷却過程あるいは長時間加熱使用時に主として粒
界にCr炭化物として析出する傾向があるが、炭化物が多
量析出すると靱性低下の一因となるので、これを避ける
べくＣ含有量を0.20％以下（好ましくは0.10％以下）に
抑制する。ただ、Ｃ含有量は限りなく微量にする必要も
なく、例えば0.01％未満ではむしろ結晶粒の粗大化によ
る靱性低下が著しくなるため、適度に含有させるのが良
いとも言える。
前記の如くに限定した理由をその作用と共に説明する。 Ｃ：Ｃには合金の強化作用があるものの、本発明におい
ては積極的な添加を要するものではなく、合金の製造過
程において不可避的に混入する元素である。このＣは凝
固後の冷却過程あるいは長時間加熱使用時に主として粒
界にCr炭化物として析出する傾向があるが、炭化物が多
量析出すると靱性低下の一因となるので、これを避ける
べくＣ含有量を0.20％以下（好ましくは0.10％以下）に
抑制する。ただ、Ｃ含有量は限りなく微量にする必要も
なく、例えば0.01％未満ではむしろ結晶粒の粗大化によ
る靱性低下が著しくなるため、適度に含有させるのが良
いとも言える。
【００１９】Si：Siは、溶鋼の脱酸作用のほか、形成さ
れる緻密な Cr2Ｏ3 皮膜を強固にして高温における耐酸
化性を向上させる作用を有していることから含有させて
も良い元素であるが、本発明合金系ではむしろSi含有量
が多くなると合金の融点低下による強度低下が懸念され
るために積極的な添加は行わず、その含有量は 2.0％以
下とする。
れる緻密な Cr2Ｏ3 皮膜を強固にして高温における耐酸
化性を向上させる作用を有していることから含有させて
も良い元素であるが、本発明合金系ではむしろSi含有量
が多くなると合金の融点低下による強度低下が懸念され
るために積極的な添加は行わず、その含有量は 2.0％以
下とする。
【００２０】Mn：Mnは脱酸・脱硫剤として有効に作用す
る元素であるが、本発明合金系においてはMn含有量が多
くなると高温における耐酸化性が劣化するため、積極的
添加を行う場合でもその含有量の上限は 2.0％に止める
必要がある。
る元素であるが、本発明合金系においてはMn含有量が多
くなると高温における耐酸化性が劣化するため、積極的
添加を行う場合でもその含有量の上限は 2.0％に止める
必要がある。
【００２１】Ｐ，及びＳ：これらは不可避的不純物であ
り、何れも合金の熱間加工性等に悪影響を及ぼす元素で
あることから含有量を極力抑制する必要があるが、合金
製造コストとの兼ね合いからＰ含有量の上限は 0.050
％、Ｓ含有量の上限は 0.030％とそれぞれ定めた。
り、何れも合金の熱間加工性等に悪影響を及ぼす元素で
あることから含有量を極力抑制する必要があるが、合金
製造コストとの兼ね合いからＰ含有量の上限は 0.050
％、Ｓ含有量の上限は 0.030％とそれぞれ定めた。
【００２２】Cr：Crは本発明合金の高温における耐酸化
性を確保する上で不可欠な元素である。そして、１３０
０℃以上での耐酸化性を確保するためにはCr含有量を25
％以上とする必要があるが、一方で、その含有量が35％
を超えると延性・靱性に悪影響を及ぼす金属間化合物の
析出、更には窒化物を析出して組織の長時間安定性を損
なうようになる。従って、Cr含有量は25〜35％と定め
た。
性を確保する上で不可欠な元素である。そして、１３０
０℃以上での耐酸化性を確保するためにはCr含有量を25
％以上とする必要があるが、一方で、その含有量が35％
を超えると延性・靱性に悪影響を及ぼす金属間化合物の
析出、更には窒化物を析出して組織の長時間安定性を損
なうようになる。従って、Cr含有量は25〜35％と定め
た。
【００２３】Ｗ：Ｗは本発明合金に不可欠な成分であ
り、１２５０℃以上での高温クリ−プ強度を支配する重
要な元素である。つまり、Ｗ含有量が 5.0％以下である
と１２５０℃以上の温度域でスキッドボタン用として必
要なクリ−プ強度を確保することはできない。しかし、
Ｗ含有量が 9.0％を超えると合金の靱性低下が目立つよ
うになる。従って、Ｗ含有量は特に 5.0超〜 9.0％と定
めた。
り、１２５０℃以上での高温クリ−プ強度を支配する重
要な元素である。つまり、Ｗ含有量が 5.0％以下である
と１２５０℃以上の温度域でスキッドボタン用として必
要なクリ−プ強度を確保することはできない。しかし、
Ｗ含有量が 9.0％を超えると合金の靱性低下が目立つよ
うになる。従って、Ｗ含有量は特に 5.0超〜 9.0％と定
めた。
【００２４】Mo：Moは、多量に含有されると１２５０℃
以上の高温において合金の異常酸化を来たし、急激にク
リ−プ強度を低下させる。しかし、その含有量が0.10％
以下であれば異常酸化が抑えられて安定したクリ−プ強
度を確保できることから、Mo含有量を0.10％以下と定め
た。
以上の高温において合金の異常酸化を来たし、急激にク
リ−プ強度を低下させる。しかし、その含有量が0.10％
以下であれば異常酸化が抑えられて安定したクリ−プ強
度を確保できることから、Mo含有量を0.10％以下と定め
た。
【００２５】Co：本発明合金系において、Coはオ−ステ
ナイトマトリックスを構成し、合金の融点向上に寄与す
る不可欠な成分であって10％以上の含有量を確保するこ
とが必要であるが、Coは高価な元素である上、含有量が
増加すると耐酸化性に悪影響を及ぼすようになることか
ら、Co含有量は10〜20％と定めた。
ナイトマトリックスを構成し、合金の融点向上に寄与す
る不可欠な成分であって10％以上の含有量を確保するこ
とが必要であるが、Coは高価な元素である上、含有量が
増加すると耐酸化性に悪影響を及ぼすようになることか
ら、Co含有量は10〜20％と定めた。
【００２６】Ni：Niも、Coと共にオ−ステナイトマトリ
ックスを構成元素であり、特に長時間加熱時における金
属間化合物（σ相等）の析出を抑制して脆化を防止する
のに有効である上、Co含有量を低減した場合には耐酸化
性の向上にも寄与する不可欠な成分である。しかしなが
ら、Ni含有量が35％を下回ると前記作用による所望の効
果が得られず、一方、45％を超えて含有させると融点の
低下が無視できなくなることから、Ni含有量は35〜45％
と定めた。
ックスを構成元素であり、特に長時間加熱時における金
属間化合物（σ相等）の析出を抑制して脆化を防止する
のに有効である上、Co含有量を低減した場合には耐酸化
性の向上にも寄与する不可欠な成分である。しかしなが
ら、Ni含有量が35％を下回ると前記作用による所望の効
果が得られず、一方、45％を超えて含有させると融点の
低下が無視できなくなることから、Ni含有量は35〜45％
と定めた。
【００２７】Fe：FeもNi及びCoと共にオ−ステナイトマ
トリックスを構成する元素であるが、多量に含有される
と高温における耐酸化性を劣化させるので注意を要す
る。
トリックスを構成する元素であるが、多量に含有される
と高温における耐酸化性を劣化させるので注意を要す
る。
【００２８】Ｎ：Ｎは合金の製造過程において不可避的
に混入する元素であり、合金の長時間加熱使用時におい
て主に粒界にCr窒化物として析出するが、窒化物が多量
に析出すると靱性低下の一因となることから、その含有
量を0.10％以下に抑制する。Ｎ含有量は好ましくは0.05
％以下に抑えた方が良いが、限りなく微量に低減する必
要もなく、例えば0.01％未満ではむしろ結晶粒の粗大化
による靱性低下が著しくなるため、0.05％以下の範囲で
適度に含有させるのが良いとも言える。
に混入する元素であり、合金の長時間加熱使用時におい
て主に粒界にCr窒化物として析出するが、窒化物が多量
に析出すると靱性低下の一因となることから、その含有
量を0.10％以下に抑制する。Ｎ含有量は好ましくは0.05
％以下に抑えた方が良いが、限りなく微量に低減する必
要もなく、例えば0.01％未満ではむしろ結晶粒の粗大化
による靱性低下が著しくなるため、0.05％以下の範囲で
適度に含有させるのが良いとも言える。
【００２９】Ｂ：Ｂは、特に本発明合金のように鋳造の
ままで使用される材料の粒界強化元素として用いられる
ことが多いが、本発明合金にあっては多量添加により低
融点化合物を形成して高温強度・靱性が低下することか
ら積極的添加はできるだけ避けるのが良く、その含有量
は 0.050％以下に抑える必要がある。
ままで使用される材料の粒界強化元素として用いられる
ことが多いが、本発明合金にあっては多量添加により低
融点化合物を形成して高温強度・靱性が低下することか
ら積極的添加はできるだけ避けるのが良く、その含有量
は 0.050％以下に抑える必要がある。
【００３０】Ｏ：Ｏは合金の製造過程において不可避的
に混入する不純物元素であり、合金中に酸化物が多量析
出すると靱性低下の一因となることから、Ｏ含有量は
0.050％以下に抑制することと定めた。
に混入する不純物元素であり、合金中に酸化物が多量析
出すると靱性低下の一因となることから、Ｏ含有量は
0.050％以下に抑制することと定めた。
【００３１】更に、上述のように成分含有割合が規制さ
れた本発明合金において、その最大の特徴である“耐高
温酸化性の向上効果”はCo，Ni，Ｗ及びFeの含有量が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ を満足することによって極めて有効に発揮されることを
本発明者等は見出している。即ち、後述の「実施例」で
詳述する図１は、個々の成分の含有割合が本発明の規定
範囲を満足する合金について、その「−0.047Ni(%)−0.
016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00なる式の
値」と「高温酸化試験における酸化増量」との関係を整
理したものであるが、この図１からも、「−0.047Ni(%)
−0.016Co(%)＋0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00≧０」
の関係式を満足するものは“耐高温酸化性の向上効果”
が一段と優れていることを確認できる。従って、本発明
合金では、Co，Ni，，Ｗ及びFeの含有量が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ を満足することと定めた。
れた本発明合金において、その最大の特徴である“耐高
温酸化性の向上効果”はCo，Ni，Ｗ及びFeの含有量が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ を満足することによって極めて有効に発揮されることを
本発明者等は見出している。即ち、後述の「実施例」で
詳述する図１は、個々の成分の含有割合が本発明の規定
範囲を満足する合金について、その「−0.047Ni(%)−0.
016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00なる式の
値」と「高温酸化試験における酸化増量」との関係を整
理したものであるが、この図１からも、「−0.047Ni(%)
−0.016Co(%)＋0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00≧０」
の関係式を満足するものは“耐高温酸化性の向上効果”
が一段と優れていることを確認できる。従って、本発明
合金では、Co，Ni，，Ｗ及びFeの含有量が式 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０ を満足することと定めた。
【００３２】
【実施例】表１及び表２に示す化学組成の各合金を２０
kgの真空誘導溶解炉にて溶製し、直径８０mmφのインゴ
ットを作成した。
kgの真空誘導溶解炉にて溶製し、直径８０mmφのインゴ
ットを作成した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】次いで、得られたインゴットに「１３００
℃×２４hr後空冷」の均一化処理を施した後、これらか
ら各種試験片を採取し、下記条件で 「圧縮試験」, 「圧縮
クリ−プ試験」 及び 「酸化試験」 を実施した。
℃×２４hr後空冷」の均一化処理を施した後、これらか
ら各種試験片を採取し、下記条件で 「圧縮試験」, 「圧縮
クリ−プ試験」 及び 「酸化試験」 を実施した。
【００３６】(A) 圧縮試験（短時間強度） 試験片寸法： 直径１０mmφ×高さ15mm， 試験温度 ： １３００℃， 歪速度 ： 10-2〜10-4/s， 測定項目 ： 最大荷重。
【００３７】(B) 圧縮クリ−プ試験（長時間強度） 試験片寸法： 直径１０mmφ×高さ15mm， 試験温度 ： １３００℃， 荷重 ： 19.6ＭPa， 測定項目 ： ２hr後のクリ−プ変形量。
【００３８】(C) 酸化試験 試験片寸法： １５mm×１５mm×１mm， 試験温度 ： １３５０℃， 試験時間 ： １００hr， 測定項目 ： 重量変化（酸化増量0.20mg/cm2/hr 以下
が良好域）。 上記各試験の結果を表３にまとめて示す。
が良好域）。 上記各試験の結果を表３にまとめて示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】表３に示される結果からも明らかなよう
に、従来合金１〜４は、短時間強度は高くても長時間強
度が低く、更に耐酸化性が良好でない。
に、従来合金１〜４は、短時間強度は高くても長時間強
度が低く、更に耐酸化性が良好でない。
【００４１】また、幾つかの成分元素の含有量が本発明
の規定範囲から外れている比較合金５〜12は、高温クリ
−プ特性に優れるものもあるが、高温加熱による酸化が
著しく、強度と耐酸化性を同時に満足するものは見当た
らない。
の規定範囲から外れている比較合金５〜12は、高温クリ
−プ特性に優れるものもあるが、高温加熱による酸化が
著しく、強度と耐酸化性を同時に満足するものは見当た
らない。
【００４２】これに対して、本発明合金13〜28は、短時
間強度，長時間強度，耐酸化性の何れの特性にも優れて
おり、特に、個々の成分の含有割合が本発明の規定範囲
を満足してはいても「−0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.2
71Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00≧０」の関係式を満足しな
いものは耐高温酸化性に劣るが、該「−0.047Ni(%)−0.
016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00≧０」の関
係式を満足しているものは、合金における“上記関係式
の値”と“高温酸化試験における酸化増量”との関係を
整理して示した図１からより明らかなように、耐高温酸
化性が極めて良好であることが分かる。
間強度，長時間強度，耐酸化性の何れの特性にも優れて
おり、特に、個々の成分の含有割合が本発明の規定範囲
を満足してはいても「−0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.2
71Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00≧０」の関係式を満足しな
いものは耐高温酸化性に劣るが、該「−0.047Ni(%)−0.
016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00≧０」の関
係式を満足しているものは、合金における“上記関係式
の値”と“高温酸化試験における酸化増量”との関係を
整理して示した図１からより明らかなように、耐高温酸
化性が極めて良好であることが分かる。
【００４３】これらの試験結果から、本発明合金がウォ
−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用材料として極め
て優れた特性を有していることを確認できる。
−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用材料として極め
て優れた特性を有していることを確認できる。
【００４４】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、高温におけるクリ−プ強度及び耐酸化性に優れ、か
つCo含有量やMo含有量を抑えた比較的安価な鋼片加熱用
ウォ−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用耐熱合金を
提供することができ、加熱炉の更なる性能向上が期待さ
れるなど、産業上有用な効果がもたらされる。
ば、高温におけるクリ−プ強度及び耐酸化性に優れ、か
つCo含有量やMo含有量を抑えた比較的安価な鋼片加熱用
ウォ−キングビ−ム型炉のスキッドボタン用耐熱合金を
提供することができ、加熱炉の更なる性能向上が期待さ
れるなど、産業上有用な効果がもたらされる。
【図１】個々の成分の含有割合が本発明の規定範囲を満
足している合金について、「−0.047Ni(%)−0.016Co(%)
＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00なる式の値」と「高
温酸化試験における酸化増量」との関係を整理して示し
たグラフである。
足している合金について、「−0.047Ni(%)−0.016Co(%)
＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)＋1.00なる式の値」と「高
温酸化試験における酸化増量」との関係を整理して示し
たグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量割合にて Ｃ：0.20％以下， Si： 2.0％以下， Mn： 2.0％以下， Ｐ： 0.050％以下， Ｓ： 0.030％以下， Cr：25〜35％， Ｗ： 5.0〜 9.0％， Mo：0.10％以下， Co：10〜20％， Ni：35〜45％， Ｎ：0.10％以下， Ｂ： 0.050％以下， Ｏ：0.05％以下 を含むと共に残部がFe及び不可避不純物から成り、かつ
Ni，Co，Ｗ及びFeの含有割合が下記式を満足しているこ
とを特徴とする、高温クリ−プ強度と耐酸化性の良好な
加熱炉スキッドボタン用耐熱合金。 −0.047Ni(%)−0.016Co(%)＋ 0.271Ｗ(%) −0.089Fe(%)
＋1.00 ≧ ０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17302596A JPH101754A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | スキッドボタン用耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17302596A JPH101754A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | スキッドボタン用耐熱合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH101754A true JPH101754A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15952823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17302596A Pending JPH101754A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | スキッドボタン用耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH101754A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110088819A1 (en) * | 2008-06-16 | 2011-04-21 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Austenitic heat resistant alloy, heat resistant pressure member comprising the alloy, and method for manufacturing the same member |
-
1996
- 1996-06-12 JP JP17302596A patent/JPH101754A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110088819A1 (en) * | 2008-06-16 | 2011-04-21 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Austenitic heat resistant alloy, heat resistant pressure member comprising the alloy, and method for manufacturing the same member |
| US8801877B2 (en) | 2008-06-16 | 2014-08-12 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic heat resistant alloy, heat resistant pressure member comprising the alloy, and method for manufacturing the same member |
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