[发明专利]耐热铸钢及其制造方法、汽轮机的铸造部件及其制造方法

说明书

本申请基于2010年12月28日提出的日本专利申请2010-293315号主张优先权，在此援引加入其全部内容。

技术领域

本发明所记载的实施方式涉及耐热铸钢及其制造方法、由该耐热铸钢形成的汽轮机的铸造部件及其制造方法。

背景技术

在火力发电系统中，为了使发电效率更高效率化，有使汽轮机的蒸气温度上升的倾向。其结果是，用于汽轮机的铸钢材料所要求的高温特性也变得更加严格。

至今为止，作为用于汽轮机的铸钢材料，提案了多种耐热铸钢。

作为用于汽轮机的耐热铸钢材料，为了有助于进一步提高发电效率，需要提高长时间蠕变断裂寿命。另外，在如汽轮机的机匣或高温用阀机匣这样构成大型铸造材料时，特别要求耐热铸钢材料的品质良好。具体而言，要求铸造时的金属液流动性优良、气孔或缩孔、热撕裂等铸造缺陷少、另外素材各部位的成分偏析少等。另外，在产生铸造缺陷时，对该部位进行焊接修补，因此对于用于汽轮机的耐热铸钢材料也要求优良的焊接性。

另外，作为给铸造部件的品质带来影响的因素，可以列举出：铸造方法、构成铸造部件的材料的化学组成成分等。因此，需要与所制造的铸造部件相对应地选择最佳的材料的化学组成成分。

另外，对于用于汽轮机的耐热铸钢材料，从防止汽轮机在运转时破坏的观点出发，要求不仅蠕变断裂寿命优良而且蠕变延展性和韧性也优良的特性。另外，如果耐热铸钢受到高温下长时间的时效工序或长时间的蠕变劣化，则有时蠕变断裂延展性和韧性降低。如果作为大型构造部件的涡轮机匣或高温阀等中产生这些特性的降低，则运用上的危险性升高。

因此，对于用于汽轮机的耐热铸钢材料，考虑到由材料的经年劣化而引起的强度、延展性以及韧性的降低，提供长期可靠性高的产品是很重要的。

如上所述，对于提高长时间蠕变断裂寿命、提高蠕变断裂延展性和韧性以及抑制高温长期运行后的经年劣化，要实现全部兼顾是非常困难的。

附图说明

图1是用于焊接性试验的平板的俯视图。

具体实施方式

在本发明所涉及的实施方式中，为了能够使火力发电系统中的发电效率高效率化、汽轮机的长期耐久性提高等，对于用于汽轮机的锻造部件的耐热钢，为了实现(1)长时间蠕变断裂寿命的提高、(2)蠕变断裂延展性和韧性的提高、(3)高温长期运行后的经年劣化的抑制，发明者们进行了深入的研究，发现以下方法是有效的。

(1)为了提高长时间蠕变断裂寿命，要实现Cr含量的适宜化、没有形成粗大的BN的B含量的适宜化。

(2)为了提高蠕变断裂延展性和韧性，要确保对于由微细Nb(C，N)碳氮化物的分散析出而引起的蠕变断裂寿命的提高有效的N含量，并且从抑制粗大的BN生成的观点出发，要实现N含量的适宜化。

(3)为了抑制高温长期运行后的经年劣化，要实现Mo含量的适宜化。

如上所述，在实施方式中，特别是通过实现Mo含量、B含量、Cr含量的适宜化，得到了能够一并达成上述(1)～(3)的耐热铸钢。

本发明所涉及的实施方式中的耐热铸钢，以质量％计，含有C：0.05～0.15、Si：0.03～0.2、Mn：0.1～1.5、Ni：0.1～1、Cr：8～10.5、Mo：0.2～1.5、V：0.1～0.3、Co：0.1～5、W：0.1～5、N：0.005～0.03、Nb：0.01～0.2、B：0.002～0.015、Ti：0.01～0.1，残余部分包含Fe以及不可避免的杂质。

本发明所涉及的实施方式中的耐热铸钢，以质量％计，在上述化学组成中还可以含有Ta：0.01～0.2、Zr：0.01～0.1以及Re：0.01～1.5中的至少一种。

对上述实施方式的耐热铸钢中的各组成成分范围的限定理由进行说明。而且，在以下的说明中表示组成成分的％，只要没有特别明确记载，则设定为质量％。

(1)C(碳)