酸化物分散強化型マルテンサイト鋼の熱間静水圧プレス-押出大型素管製造および機械的強度試験

Manufacturing and Mechanical Property Test of the Large-Scale Oxide Dispersion Strengthened Martensitic Mother Tube by Hot Isostatic Pressing and Hot Extrusion Process

成田 健; 鵜飼 重治  ; 皆藤 威二 ; 大塚 智史   ; 藤原 優行

Narita, Takeshi; Ukai, Shigeharu; Kaito, Takeji; Otsuka, Satoshi; Fujiwara, Masayuki

実用化戦略調査研究フェーズIIにおいて、9Crマルテンサイト系ODS鋼被覆管の量産規模製造技術の実用化見通しを評価することになっている。ODS鋼被覆管の製造プロセスにおけるコストアップ要因は、素管製造までの上工程にあるため、量産規模の素管製造設備を有する海外メーカーを利用して、原料粉末製造大型転動ボールミルによるメカニカルアロイングHIP固化熱間押出による大型素管および丸棒の試作-評価を行った。得られた結果は以下の通りである。(1) 製造した素管は、光顕組織、TEM組織とも高強度国産材と同等で、微細分散粒子もほぼ均一に分散していることから、1トンレベルの粉末を処理する量産規模の大型転動ボールミルでも特に問題なくメカニカルアロイング処理が行われることを確認した。 (2) 4回の冷間圧延で3mの被覆管が約60本製造できる65OD48ID10,000Lの大型素管をHIP-熱間押出プロセスで製造できることを確認した。 (3) 本試作材は、熱間押出後の表面肌荒れが著しかったが、熱間押出条件の適正化により改善できた。(4)本試作材は、同組成の高強度国産材よりも硬さ、引張強度とも低かった。これは本試作材に含まれているAl量に起因しており、このAl量低下は原料粉末に含まれるAl量を低減することにより改善可能と考えられる。

Mass production capability of Oxide Dispersion Strengthened (ODS) ferritic claddings are evaluated in the PhaseII of Feasibility Studies on Commercialized Fast Reactor Cycle System. The cost for manufacturing mother tube has a dominant factor in the total cost for manufacturing ODS ferritic cladding. In this study, the large scale 9Cr-ODS martensitic mother tube were produced by overseas supplier with mass production equipments for commercialized ODS steels. The process of manufacturing the ODS mother tube consists of production of raw material powder, mechanical alloying by high energy ball mill, hot isostatic pressing (HIP), and hot extrusion. Following results were obtained in this study. (1) Micro structure of the ODS steels is equivalent to that of domestic products, and fine oxides are uniformly distributed. The mechanical alloying by large capacity (1 ton) ball mill can be satisfactorily carried out. (2) A large scale mother tube (65OD48ID10,000L), which can produce about 60pieces of 3m length ODS ferritic claddings by four times cold rolling, have been successfully manufactured through HIP and Hot Extrusion process.(3) Rough surface of the mother tubes produced in this study can be improved by selecting the reasonable hot extrusion condition. (4) Hardness and tensile strength of the manufactured ODS steels are lower than domestic products with same chemical composition. This is owing to the high aluminum content in the product, and those properties could be improved by decreasing the aluminum content in the raw material powder.