專利名稱：耐熱耐氧化鑄鋼件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于耐熱耐氧化鑄鋼件及其制造方法，更詳細(xì)地說，是關(guān)于適合于一般廢物、產(chǎn)業(yè)廢物或者其他的廢物在焚燒爐中焚燒時使用的爐篦、空冷壁等高溫氧化氣氛中使用的耐熱部件的材質(zhì)的耐熱耐氧化鑄鋼件及其制造方法。
以往，在焚燒爐的耐熱部件中使用鑄鐵或者高鉻耐熱鋼鑄鋼，但是，從近年來的垃圾的高卡路里化和要求分解以二噁英為首的有害物質(zhì)的狀況看，希望爐內(nèi)處理溫度達(dá)到高溫化，具有更耐熱耐氧化性的鑄鋼件。
另外，因為垃圾的高卡路里化，所以爐篦的每單位面積的供給空氣量增加，爐篦空氣吐出部的氧化比以往進(jìn)行的更快。從這點看也要求高溫耐氧化性更優(yōu)良的材質(zhì)。
如上所述，從近年來的焚燒爐的運轉(zhuǎn)狀況看，現(xiàn)狀是，以爐篦為首的耐熱部件發(fā)生燒損，壽命變短。因此每年進(jìn)行一次程度的部件更換。
進(jìn)而，近年來的焚燒爐，增加了具備垃圾發(fā)電設(shè)備的設(shè)施，要求2年～3年的長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，存在現(xiàn)狀的材質(zhì)不能適應(yīng)的問題。
另外，近年來的焚燒爐，為了抑制有害物質(zhì)的產(chǎn)生，要求能夠穩(wěn)定控制燃燒的爐篦組結(jié)構(gòu)，為了提高燃燒空氣量的控制性，設(shè)定超過鑄件的尺寸精度的尺寸允許值。為了設(shè)定該尺寸允許值，進(jìn)行切削等機(jī)械加工，但在此時，從制造成本考慮，有必要以銑刀等進(jìn)行。
為了提高高溫耐氧化性，在以往的耐熱鋼鑄鋼中添加Al的技術(shù)，以前作為特開平8-337812號公報已經(jīng)公開。
但是，關(guān)于在特開平8-337812號公報中記載的耐熱鋼鑄鋼，本發(fā)明人進(jìn)行了試驗，在澆鑄后的冷卻時或者機(jī)械去除“內(nèi)澆口”或“冒口”等時發(fā)生裂紋，或者機(jī)械加工性不充分。另外，也已查明，在該在先申請的說明書中記載的耐熱鋼鑄鋼缺乏機(jī)械的延伸率，機(jī)械加工是極困難的，不得不使用加工費用高的磨削機(jī)，不容易使用廉價的銑刀加工。進(jìn)而，該耐熱鋼鑄鋼的熱處理必須設(shè)定緩冷等條件。
因此，本發(fā)明以更進(jìn)一步改善上述的以往技術(shù)作為目的，提供具有高溫耐氧化性、也耐長期連續(xù)使用、無澆鑄后的裂紋發(fā)生、容易機(jī)械加工的耐熱鋼鑄鋼件及其制造方法。
上述的課題通過以下的本發(fā)明的構(gòu)成來解決。
(1)具有下述的成分的耐熱耐氧化鑄鋼件C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％Al 4.0～5.5％Ni 2.5～6.0％(2)在具有下述成分C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％的耐熱鋼鑄鋼件中配合Al4.0～5.5％、Ni2.5～6.0％，進(jìn)行鑄造成的上述(1)的耐熱耐氧化鑄鋼件。
(3)以在具有下述成分C 0.15～0.3％Si＜2.0％Mn＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％
Cr 22.0～28.0％的耐熱鋼鑄鋼件中配合Al 4.0～5.5％、Ni 2.5～6.0％，進(jìn)行鑄造為特征的耐熱耐氧化鑄鋼件的制造方法。
再者，在以前已申請的特開平8-337812號公報中記載的耐熱鋼鑄鋼，是在Ni含量低到1％程度的耐熱鋼鑄鋼中添加Al的技術(shù)，Ni含量含有多到2.5～6.0％的本發(fā)明耐熱耐氧化鑄鋼件與該在先申請的耐熱鋼鑄鋼有很大不同。
以下詳細(xì)地說明本發(fā)明。
本發(fā)明的鑄鋼件中含有的Al，除了改善高溫氧化性之外，還起降低熱膨脹系數(shù)的作用。Al的含量是4.0～5.5％，更好是4.5～5.5％，最好是5.0％。Al過剩的含有，除了惡化金屬流動性之外，還由于發(fā)生鋁氧化物成為鑄件表面不良的原因。另外，Al量不足時，高溫氧化性的改善和熱膨脹系數(shù)的降低不充分。
本發(fā)明的鑄鋼件中含有的Ni改善機(jī)械加工性。Ni的含量是2.5～6.0％，更好是2.5～5.5％，最好是4.5％。Ni含量若超過6.0％，則在存在氧化性氣體的高溫氣氛中產(chǎn)生晶間腐蝕。另外，Ni不足時，機(jī)械加工性的改善不充分。
本發(fā)明的鑄鋼件中含有的Cr是提高耐蝕性、耐氧化性的元素。Cr的含量是22.0～28.0％，最好是24.0～28.0％。Cr不足時，降低對由含有Al引起的高溫耐氧化性的改善作用。
除此之外，作為在本發(fā)明的鑄鋼件中含有的成分，C占有0.15～0.3％，賦予適度的抗拉強(qiáng)度、延伸率、沖擊值和焊接性；Si改善鑄造性并賦予提高蠕變強(qiáng)度；Mn作為鐵水中的氣體去除劑使用，除此之外，通常還消除含有S多時的害處；另外，P是為了使鐵水的流動性更好而使用的。
另外，本發(fā)明的鑄鋼件，只要不損害是其特征的高溫耐氧化性、高溫耐磨性、長期連續(xù)使用性、硬度、機(jī)械加工性，也可以含有上述特定成分以外的成分。
本發(fā)明的耐熱耐氧化鑄鋼件的制造方法沒有特別的限制，但可以使以下的成分成為
C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％Al 4.0～5.5％Ni 2.5～6.0％地含有所述的各個成分，以公知的方法進(jìn)行鑄造。
進(jìn)而，簡易地可以在滿足以下的成分C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％在市場上能容易買到的耐熱鋼鑄鋼件中使Al和Ni最終分別成為4.0～5.5％、2.5～6.0％地進(jìn)行配合，然后進(jìn)行鑄造。
作為在市場上能容易買到的耐熱鋼鑄鋼件，可舉出JIS標(biāo)準(zhǔn)的SCH和ASTM標(biāo)準(zhǔn)的HC等。另外，作為配合Al和Ni的方法沒有特別的限制，可以采用公知的方法。
再者，JIS的SCH11和ASTM的HC，因為本來含有滿足本發(fā)明的鑄鋼件的足夠Ni量，所以在此情況下也可以含有必要量的Al。
在鑄造本發(fā)明的鑄鋼件時的熔化溫度、澆注溫度、熱處理、緩冷等條件沒有特別的限制，可以采用公知的手法。
一般說來，鑄鋼件的組織，在原樣的不加工鑄件中是粗大的，脆的，如果不進(jìn)行開箱后的熱處理，可以說延伸率小，而且難以進(jìn)行切削等的機(jī)械加工。但是本發(fā)明的鑄鋼件，可以進(jìn)行如上述的熱處理，也可以不進(jìn)行上述熱處理。不用說由于省去熱處理，具有簡化制造時間、制造工序的優(yōu)點。但是，在改善抗拉強(qiáng)度時，熱處理是必要的。
另外，本發(fā)明的鑄鋼件重要的是，以上述規(guī)定量含有Al和Ni兩者。在僅含有Al、不含Ni時，韌性降低，也產(chǎn)生機(jī)械加工性的惡化。另外，在僅含有Ni、不含Al時，高溫耐氧化性降低。
在以下的實施例中更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于該實施例。
比較例1在JIS SCH2中添加Al，以澆注溫度1500～1550℃進(jìn)行澆注，開箱后在800～900℃進(jìn)行1.5小時的熱處理，得到表1所示成分的耐熱鋼鑄鋼的試樣，進(jìn)行耐熱耐氧化性試驗。
再者，耐熱耐氧化性的試驗，以分別是SCH2(JIS)鋼的最高使用溫度的1100℃和是相同材質(zhì)的脆性區(qū)的450℃進(jìn)行連續(xù)加熱-冷卻試驗，越?jīng)]有其重量的減量，越有耐熱耐氧化性。
具體地說，按照以下的操作進(jìn)行。
①30℃→450℃(140小時)→30℃反復(fù)進(jìn)行3次之后，30℃→450℃(30分鐘)→30℃反復(fù)進(jìn)行7次。
②30℃→1100℃(140小時)→30℃反復(fù)進(jìn)行3次之后，30℃→1100℃(30分鐘)→30℃反復(fù)進(jìn)行7次。
上述的耐熱耐氧化性的結(jié)果示于表1中。
比較例2關(guān)于表1所示成分的材料，進(jìn)行和上述實施例相同條件的制造，得到耐熱鋼鑄鋼(JIS SCH2，不加Al)的試樣，與上述比較例1相同地進(jìn)行耐熱耐氧化性試驗。結(jié)果示于表1中。
表1
比較例1的鑄鋼試樣的耐熱耐氧化性是優(yōu)良的，比較例2的鑄鋼試樣的耐熱耐氧化性是不充分的。由此證明由于含有Al而提高耐熱耐氧化性。
實施例在JIS SCH11中添加Al，以澆注溫度1500～1550℃進(jìn)行澆注，開箱后在800～900℃進(jìn)行1.5小時的熱處理，得到表2所示成分的耐熱鋼鑄鋼件，對其進(jìn)行有無裂紋、能否銑刀加工的試驗。結(jié)果示于表2中。
比較例3將表2所示成分的材料在1600℃進(jìn)行熔化，以澆注溫度1500～1550℃進(jìn)行澆注，開箱后在920℃進(jìn)行2.5～3.5小時的高溫處理，這樣之后，在爐內(nèi)進(jìn)行8小時以上的常溫冷卻，得到耐熱鋼鑄鋼件(在特開平8-337812號公報的實施例中記載的耐熱鋼鑄鋼件)。對該鑄鋼件與上述實施例相同地進(jìn)行有無裂紋、能否銑刀加工的試驗。結(jié)果試驗表2中。
表2
<p>實施例的鑄鋼件沒有裂紋發(fā)生，是可以銑刀加工的。與其相反，比較例2的鑄鋼件看到裂紋發(fā)生，也不能銑刀加工。由此證明由于含有規(guī)定量的Ni，能防止裂紋發(fā)生，也提高機(jī)械加工性。
本發(fā)明的耐熱耐氧化鑄鋼件由于以規(guī)定量地含有上述成分，尤其是Al和Ni，所以具有高溫耐氧化性，也耐長期連續(xù)使用，澆注后無裂紋發(fā)生，加工成本低廉，能夠容易進(jìn)行銑刀等機(jī)械加工。
權(quán)利要求
1．具有下述成分C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％Al 4.0～5.5％Ni 2.5～6.0％的耐熱耐氧化鑄鋼件。
2．權(quán)利要求1所述的耐熱耐氧化鑄鋼件，它是在具有下述成分C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％的耐熱鋼鑄鋼件中使Al成為4.0～5.5％、Ni成為2.5～6.0％地進(jìn)行配合，然后進(jìn)行鑄造的耐熱耐氧化鑄鋼件。
3．耐熱耐氧化鑄鋼件的制造方法，其特征在于，在具有下述成分C 0.15～0.3％Si ＜2.0％Mn ＜1.0％P ＜0.025％S ＜0.008％Cr 22.0～28.0％的耐熱鋼鑄鋼件中使Al成為4.0～5.5％、Ni成為2.5～6.0％地進(jìn)行配合，然后進(jìn)行鑄造。
全文摘要
提高具有高溫耐氧化性、也耐長時間連續(xù)使用、無澆注后的裂紋發(fā)生、容易機(jī)械加工的耐熱鋼鑄鋼件及其制造方法。作為成分,具有C:0.15～0.3%、Si:< 2.0%、Mn:< 1.0%、P:< 0.025%、S:< 0.008%、Cr:22.0～28.0%、Al:4.0～5.5%、Ni:2.5～6.0%的耐熱耐氧化鑄鋼件。
文檔編號C22C38/00GK1215092SQ9812023
公開日1999年4月28日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月3日
發(fā)明者神保元, 浦上嘉信, 岡武裕 申請人:株式會社荏原制作所