專利名稱：耐熱耐氧化鑄鋼件的制作方法
技術領域：
本發明是關于耐熱耐氧化鑄鋼件及其制造方法，更詳細地說，是關于適合于一般廢物、產業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的狀況看，希望爐內處理溫度達到高溫化，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行的更快。從這點看也要求高溫耐氧化性更優良的材質。
如上所述，從近年來的焚燒爐的運轉狀況看，現狀是，以爐篦為首的耐熱部件發生燒損，壽命變短。因此每年進行一次程度的部件更換。
進而，近年來的焚燒爐，增加了具備垃圾發電設備的設施，要求2年～3年的長期連續運轉，存在現狀的材質不能適應的問題。
另外，近年來的焚燒爐，為了抑制有害物質的產生，要求能夠穩定控制燃燒的爐篦組結構，為了提高燃燒空氣量的控制性，設定超過鑄件的尺寸精度的尺寸允許值。為了設定該尺寸允許值，進行切削等機械加工，但在此時，從制造成本考慮，有必要以銑刀等進行。
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，以前作為特開平8-337812號公報已經公開。
但是，關于在特開平8-337812號公報中記載的耐熱鋼鑄鋼，本發明人進行了試驗，在澆鑄后的冷卻時或者機械去除“內澆口”或“冒口”等時發生裂紋，或者機械加工性不充分。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械的延伸率，機械加工是極困難的，不得不使用加工費用高的磨削機，不容易使用廉價的銑刀加工。進而，該耐熱鋼鑄鋼的熱處理必須設定緩冷等條件。
因此，本發明以更進一步改善上述的以往技術作為目的，提供具有高溫耐氧化性、也耐長期連續使用、無澆鑄后的裂紋發生、容易機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明的構成來解決。
(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，Ni含量含有多到2.5～6.0％的本發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。
以下詳細地說明本發明。
本發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的降低不充分。
本發明的鑄鋼件中含有的Ni改善機械加工性。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生晶間腐蝕。另外，Ni不足時，機械加工性的改善不充分。
本發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、長期連續使用性、硬度、機械加工性，也可以含有上述特定成分以外的成分。
本發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，以公知的方法進行鑄造。
進而，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％地進行配合，然后進行鑄造。
作為在市場上能容易買到的耐熱鋼鑄鋼件，可舉出JIS標準的SCH和ASTM標準的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，如果不進行開箱后的熱處理，可以說延伸率小，而且難以進行切削等的機械加工。但是本發明的鑄鋼件，可以進行如上述的熱處理，也可以不進行上述熱處理。不用說由于省去熱處理，具有簡化制造時間、制造工序的優點。但是，在改善抗拉強度時，熱處理是必要的。
另外，本發明的鑄鋼件重要的是，以上述規定量含有Al和Ni兩者。在僅含有Al、不含Ni時，韌性降低，也產生機械加工性的惡化。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地說明本發明，但本發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℃進行澆注，開箱后在800～900℃進行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℃和是相同材質的脆性區的450℃進行連續加熱-冷卻試驗，越沒有其重量的減量，越有耐熱耐氧化性。
具體地說，按照以下的操作進行。
①30℃→450℃(140小時)→30℃反復進行3次之后，30℃→450℃(30分鐘)→30℃反復進行7次。
②30℃→1100℃(140小時)→30℃反復進行3次之后，30℃→1100℃(30分鐘)→30℃反復進行7次。
上述的耐熱耐氧化性的結果示于表1中。
比較例2關于表1所示成分的材料，進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相同地進行耐熱耐氧化性試驗。結果示于表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℃進行澆注，開箱后在800～900℃進行1.5小時的熱處理，得到表2所示成分的耐熱鋼鑄鋼件，對其進行有無裂紋、能否銑刀加工的試驗。結果示于表2中。
比較例3將表2所示成分的材料在1600℃進行熔化，以澆注溫度1500～1550℃進行澆注，開箱后在920℃進行2.5～3.5小時的高溫處理，這樣之后，在爐內進行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行有無裂紋、能否銑刀加工的試驗。結果試驗表2中。
表2
<p>實施例的鑄鋼件沒有裂紋發生，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生，也不能銑刀加工。由此證明由于含有規定量的Ni，能防止裂紋發生，也提高機械加工性。
本發明的耐熱耐氧化鑄鋼件由于以規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，也耐長期連續使用，澆注后無裂紋發生，加工成本低廉，能夠容易進行銑刀等機械加工。
權利要求
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％地進行配合，然后進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％地進行配合，然后進行鑄造。
全文摘要
提高具有高溫耐氧化性、也耐長時間連續使用、無澆注后的裂紋發生、容易機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 優先權日1997年10月3日
發明者神保元, 浦上嘉信, 岡武裕 申請人:株式會社荏原制作所