噴射分散法による分散強化フェライト鋼の試作(1)

Manufacturing tests of ODS ferritic steels by spray-dispersion method (I)

藤原 優行*; 西田 俊夫*; 小田 正彦*; 十代田 哲夫*

Fujiwara, Masayuki*; Nishida, Toshio*; not registered; Soshiroda, Tetsuo*

噴射分散法(Spray-DispersionMthod,SD法と略す)最近開発された技術で外部から溶鋼流に酸化物粒子を噴射することによって粒子を分散させた鋼を製造することができる。この新しいプロセスによって製作する酸化物分散強化型(OxideDispersionStrengthened,ODS)フェライト鋼の大型高速炉の長寿命炉心材料への適用性を評価するためにまずFe-13Cr鋼を用いて基礎的な検討を行い、次の結果を得た。1)水および溶融Snを用いたモデル実験結果により良好な噴射分散状態を得るためには溶融金属流の径(溶湯ノズ径)、噴射ガスノズルの径と数、噴射交角、および噴射ガス圧力が重要な因子であることを明らかにした。2)真空溶解炉に組み込んだSD実験の装置を試作して、分散制御元素としてTi,Nb,Vを添加したFe-13Crフェライト鋼の10Kg鋼塊についてZrO2酸化物粒子のSD実験を実施した。SD法により鋼中に最大量約0.5%のZrO2を添加させることができた。しかし、鋼中の酸化物粒子の径は大きく、また酸化物粒子の分布も不均一であった。これらの問題を改善するためには噴射ガス圧力と酸化物粉末の供給量の増強を図る必要があると考えられた。

The Spray-Dispersion (SD) Method is a recently developed technique which can produce a steel containing dispersed oxide particles sprayed from outside into the molten steel stream. To evaluate the applicability of the oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic steels made by this new process for the long life core materials of the large scale FBR's, a fundamental study using Fe-13Cr ferritic steels was conducted. The main results are summarized as follows : (1)From the results of the simulation tests utilizing water and molten Sn, it was cleared that the molten metal diameter, the throat diameter and the number of the spray gas nozzles, the spray gas nozzle angle, and the spray gas pressure are the important to get a favorable spray-dispersion condition. (2)An experimental apparatus for the SD method installed in a vacuum induction furnace was manufactured and the SD tests utilizing ZrO oxide particles were performed on the 10kg ingots of Fe-13Cr ferritic steels containing the dispersion-controlled elements such as Ti, Nb, V. The maximum quantity of ZrO added in the steels was about 0.5%. But the oxide particle sizes in the steels were large and the distribution of the oxide particles was not homogenious. It is considered that the higher pressure of the spray gas and the higher feed rate of the oxide powders are needed for the improvement of these problems.