(57)【要約】【課題】従来の耐熱性合金鋼に比べ、高温時における耐摩耗性、耐食性および耐酸化性を向上させ得る耐熱性鋳鋼を提供する。【解決手段】Ｃが０．７〜１．３質量％、Ｓｉが１．０〜２．５質量％、Ｃｒが２０〜３０質量％、Ｗが０．１〜５．０質量％、および希土類元素を０．０１〜０．７質量％含有し、残部がＦｅからなる耐熱性鋳鋼である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃが０．７〜１．３質量％、Ｓｉが１．０〜２．５質量％、Ｃｒが２０〜３０質量％、およびＷが０．１〜５．０質量％含有し、残部がＦｅからなることを特徴とする耐熱性鋳鋼。
【請求項２】
希土類元素を０．０１〜０．７質量％含有させたことを特徴とする請求項１に記載の耐熱性鋳鋼。
【請求項３】
請求項１または２に記載の耐熱性鋳鋼を用いたことを特徴とするごみ焼却炉における火格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性鋳鋼およびこの耐熱性鋳鋼が用いられたごみ焼却炉における火格子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ストーカ式のごみ焼却炉における火格子には、耐熱性、耐摩耗性および耐食性に優れた、Ｃｒを主体としてＳｉ、Ｃなどを含有し残部がＦｅ等からなる高クロム鋳鋼が用いられているが、ごみ燃焼時に、溶融塩腐食が生じるという欠点があった。
【０００３】
そこで、耐溶融塩腐食性を高めるために、Ｍｎが添加された耐熱性合金鋼が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した耐熱性合金鋼はＣｒを主体とした高クロム鋳鋼であるが、この耐熱性合金鋼が火格子に用いられて高温に曝されると、硬度が低下し、すなわち耐摩耗性が低下して火格子自体が減肉し、強度不足に陥り可動火格子がスムーズに移動しなくなるという問題が生じる。
【０００５】
また、火格子の表面に酸化クロムなどにより酸化保護皮膜層が形成されることで、腐食や酸化が抑制されるが、燃焼物との接触によりまたは燃焼状態が不安定になると、酸化保護皮膜層が剥離し易くなり、腐食や酸化が進行するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、高温時における耐摩耗性、耐食性および耐酸化性を向上させ得る耐熱性鋳鋼およびこれを用いた火格子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の耐熱性鋳鋼は、Ｃが０．７〜１．３質量％、Ｓｉが１．０〜２．５質量％、Ｃｒが２０〜３０質量％、およびＷが０．１〜５．０質量％含有し、残部がＦｅからなるものである。
【０００８】
また、本発明の他の耐熱性鋳鋼は、上記耐熱性鋳鋼において、さらに希土類元素を０．０１〜０．７質量％含有させたものである。
さらに、本発明の火格子は、上記各耐熱性鋳鋼を用いて形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記各耐熱性鋳鋼の構成によると、従来の耐熱性合金鋼に比べて、靭性および鋳造性を損なうことなく、耐摩耗性、耐食性および耐酸化性を改善することができる。
また、この耐熱性鋳鋼により火格子を形成した場合、高温状態での耐摩耗性、耐食性および耐酸化性を大幅に向上し得るとともに、減肉に起因する強度不足の改善を図り、もって可動火格子をスムーズに移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施の形態１］
本実施の形態１に係る耐熱性鋳鋼は、例えばストーカ式のごみ焼却炉における火格子に用いられるものである。
【００１１】
この耐熱性鋳鋼は、Ｃ（炭素）が０．７〜１．３質量％、Ｓｉ（珪素）が１．０〜２．５質量％、Ｃｒ（クロム）が２０〜３０質量％、およびＷ（タングステン）が０．１〜５．０質量％含有され、残部がＦｅ（鉄）等からなるものである。
【００１２】
次に、上述したような成分範囲にした理由について説明する。
Ｗの添加量については、高温での硬さ（高温硬さ）すなわち耐摩耗性を一層改善させるために、０．１〜５．０質量％とした。Ｗは、高硬度化すなわち耐摩耗性の向上に有効であるが、０．１未満ではあまりその効果が得られないとともに、５．０質量％を超えた場合にはその効果が略飽和するためである。
【００１３】
Ｓｉの添加量については、鋳造性および耐食性向上の観点から、１．０質量％以上必要であり、また脆化を防ぐために、２．５質量％を上限とした。
Ｃｒの添加量については、従来の耐熱性鋳鋼と同等レベルの耐食性および耐酸化性を維持するために、２０〜３０質量％の範囲とした。
［実施の形態２］
本実施の形態２に係る耐熱性鋳鋼は、上記実施の形態１にて説明した耐熱性鋳鋼の成分に、さらに希土類元素を添加したもので、勿論、この鋳鋼もストーカ式のごみ焼却炉における火格子に用いられるものである。
【００１４】
この耐熱性鋳鋼は、Ｃ（炭素）が０．７〜１．３質量％、Ｓｉ（珪素）が１．０〜２．５質量％、Ｃｒ（クロム）が２０〜３０質量％、Ｗ（タングステン）が０．１〜５．０質量％、およびＬａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）などの希土類元素（ＲＥＭ）が０．０１〜０．７質量％含有され、残部がＦｅ（鉄）からなるものである。
【００１５】
次に、上述したような成分範囲にした理由について説明する。
Ｗの添加量については、高温での硬さ（高温硬さ）すなわち耐摩耗性を一層改善させるために、０．１〜５．０質量％とした。Ｗは、高硬度化すなわち耐摩耗性の向上に有効であるが、０．１未満ではあまりその効果が得られないとともに、５．０質量％を超えた場合にはその効果が略飽和するためである。
【００１６】
Ｓｉの添加量については、鋳造性および耐食性向上の観点から、１．０質量％以上必要であり、また脆化を防ぐために、２．５質量％を上限とした。
Ｃｒの添加量については、従来の耐熱性鋳鋼と同等レベルの耐食性および耐酸化性を維持するために、２０〜３０質量％の範囲とした。
【００１７】
さらに、希土類元素は、Ｌａ（ランタン）やＣｅ（セリウム）、または混合物のミッシュメタルなどが知られており、耐食性と耐酸化性の向上に有効である。その添加量については、靭性低下およびコスト上昇を防ぐ観点から、０．７質量％を上限とした。
【００１８】
ここで、上述した各実施の形態にて説明した本発明に係る耐熱性鋳鋼（以下、本発明品という）と従来の耐熱性合金鋼（以下、従来品という）についての機械的性質に関する実験結果を下記の表１に示す。なお、［表１］中、記号のＷ１およびＷ２は実施の形態１に係るもので、ＷＲは実施の形態２に係るものであり、またＳ１およびＳ２は従来品である。
【００１９】
【表１】
2007254830.tif 000002
この［表１］から、本発明品と従来品との衝撃値すなわち靭性については同等であることが分かり、また本発明品における高温硬さは、４００℃および６００℃の両方で、従来品よりも、大幅に向上しているのが良く分かる。なお、Ｗを添加した場合の高温硬さに及ぼす影響を表わすグラフを図１に示しておく。図１から、４００℃および６００℃における高温硬さについて、本発明品（Ｗ１，Ｗ２）の方が従来品（Ｓ２）よりも優れているのが分かる。
【００２０】
次に、希土類元素を添加した本発明品（ＷＲ）場合および添加しない従来品（Ｓ２）の高温酸化試験後における表面近傍の組織の状態を図２および図３に示す。なお、図２および図３は、本発明品（Ｗ３）および従来品（Ｓ２）を、それぞれ８００℃で５００時間の高温酸化試験に供した後、それぞれの試験片で形成された酸化皮膜を走査型電子顕微鏡で観察した金属組織の写真に相当する図である。
【００２１】
図３に示す従来品の皮膜に見受けられる大きいボイドｂは、図２に示す本発明品においては殆ど見受けられなかった。なお、小さいボイドａは少し見受けられた。すなわち、本発明品の表面に形成された酸化皮膜は、従来品のものよりも緻密であることが分かる。
【００２２】
ところで、耐熱性鋳鋼を実際に火格子に用いた場合、高温腐食環境下および高温酸化環境下で、皮膜の生成および剥離が繰り返されることになり、このため、皮膜には母材（基材）との密着強度が求められ、したがって本発明品に形成されるような緻密な皮膜は、実際の過酷な環境下での耐食性向上に有効となる。
【００２３】
また、上記耐熱性鋳鋼の構成（化学成分）によると、その鋳造性については、従来のものに比べて何ら差異は見受けられなかった。
すなわち、本発明に係る耐熱性鋳鋼は、靭性および鋳造性を減じることなく、耐摩耗性、耐食性および耐酸化性を改善することができる。
【００２４】
最後に、本発明に係る要旨を纏めると以下のようになる。
ａ．Ｗを添加することにより、高温硬さを向上させることができる。すなわち、耐摩耗性を向上させることができる。
【００２５】
ｂ．Ｃの添加量を増やす（０．７質量％以上）ことにより、Ｗを添加することによる鋳造性の低下を防ぐことができる。
ｃ．希土類元素を添加することにより、火格子において、表面に形成される酸化クロム等による酸化保護皮膜と母材との密着強度が高くなり、火格子の母材の腐食および酸化の進行が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る耐熱性鋳鋼（本発明品）と従来のもの（従来品）とにおけるＷの添加量と高温硬さとの関係を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態に係る耐熱性鋳鋼の皮膜組織の顕微鏡写真に相当する図である。
【図３】従来例の耐熱性合金の皮膜組織の顕微鏡写真に相当する図である。
【図１】
2007254830.tif 000003
【図２】
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【図３】
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