JP2019116649A - Steel material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼材に関する。 The present invention relates to a steel material.
化学プラントの設備等に用いられる鋼材には、高い耐酸性が要求される。このため、ＭｏまたはＷ等の高価な元素を含有させることで、鋼材の耐食性を確保することが一般的である。近年、硫酸アンモニウム混入液等のアンモニウムイオンを含む環境に晒される鋼材において、高価な元素を含有させているにもかかわらず、腐食により配管等が大きな損傷を受けることがわかってきた。 High acid resistance is required for steel materials used for chemical plant equipment and the like. For this reason, it is general to ensure the corrosion resistance of steel materials by containing expensive elements, such as Mo or W. In recent years, it has been found that, although steel materials exposed to an environment containing ammonium ions such as ammonium sulfate mixed solution, although containing expensive elements, pipes and the like are greatly damaged due to corrosion.
このような問題に対し、従来、種々の高耐食ステンレス鋼が提案されている。例えば、特許文献１では、Ｍｏ、Ｗなどを含有する、石炭焚火力発電プラント煙突内筒用耐食鋼が提案されている。 Conventionally, various high corrosion resistant stainless steels have been proposed for such problems. For example, Patent Document 1 proposes corrosion resistant steel for a coal-fired thermal power plant chimney inner cylinder containing Mo, W, and the like.
Ｗ、Ｍｏなどを含有する鋼材は耐酸性に優れ、焼却施設の排ガス煙突などの腐食環境において、優れた耐食性を発揮する。しかし、本発明者らの研究により、硫酸アンモニウムが生成する環境では、ＭｏおよびＷを含有するにもかかわらず、耐食性が十分ではないことがわかってきた。 Steels containing W, Mo, etc. are excellent in acid resistance, and exhibit excellent corrosion resistance in a corrosive environment such as an exhaust gas chimney of an incineration facility. However, according to the study of the present inventors, it has been found that the environment in which ammonium sulfate is formed has insufficient corrosion resistance despite containing Mo and W.
本発明は、上記の課題を解決し、耐硫酸アンモニウム混入液等のアンモニウムイオンを含む環境において、安価で長期の耐食性を備える鋼材を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a steel material which is inexpensive and has long-term corrosion resistance in an environment containing ammonium ions such as ammonium sulfate mixed solution.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記の鋼材を要旨とする。 The present invention was made in order to solve the above-mentioned subject, and makes the following steels a summary.
（１）化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１０〜０．３５％、
Ｍｎ：０．６０〜２．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１００％、
Ｎ：０．００１〜０．１０％、
Ｃｒ：０．２０〜９．０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．２０％、
Ｍｏ：０．０５％未満、
Ｗ：０．０５％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｃｕ：０〜０．１０％、
Ｎｉ：０〜０．１０％、
Ｓｂ：０〜０．２０％、
Ｔｉ：０〜０．１０％、
Ｎｂ：０〜０．１０％、
Ｚｒ：０〜０．１０％、
Ｖ：０〜０．２０％、
Ｂ：０〜０．００３０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ｍｇ：０〜０．０１０％、
ＲＥＭ：０〜０．０１０％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式で表わされるＲｃの値が０．０１０〜５．０６である、
鋼材。
Ｒｃ＝（Ｃｒ＋Ａｌ）／（３Ｍｎ＋４０００Ｓ） ・・・（ｉ）
但し、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。
(1) Chemical composition is in mass%,
C: 0.01 to 0.15%,
Si: 0.10 to 0.35%,
Mn: 0.60 to 2.50%,
Al: 0.001 to 0.100%,
N: 0.001 to 0.10%,
Cr: 0.20 to 9.0%,
Sn: 0.05 to 0.20%,
Mo: less than 0.05%,
W: less than 0.05%,
P: 0.020% or less,
S: 0.015% or less,
O: 0.0035% or less,
Cu: 0 to 0.10%,
Ni: 0 to 0.10%,
Sb: 0 to 0.20%,
Ti: 0 to 0.10%,
Nb: 0 to 0.10%,
Zr: 0 to 0.10%,
V: 0 to 0.20%,
B: 0 to 0.0030%,
Ca: 0 to 0.010%
Mg: 0 to 0.010%
REM: 0 to 0.010%
Remainder: Fe and impurities,
The value of Rc represented by the following formula (i) is 0.010 to 5.06,
Steel material.
Rc = (Cr + Al) / (3Mn + 4000S) (i)
However, the symbol of the element in a formula represents content (mass%) of each element, and when not containing, it is set as 0.
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、および、
Ｎｉ：０．０１〜０．１０％、
から選択される１種または２種を含有する、
上記（１）に記載の鋼材。
(2) The chemical composition is in mass%,
Cu: 0.01 to 0.10%, and
Ni: 0.01 to 0.10%,
Containing one or two selected from
The steel material as described in said (1).
（３）前記化学組成が、質量％で、
Ｓｂ：０．０５〜０．２０％、
を含有する、
上記（１）または（２）に記載の鋼材。
(3) The chemical composition is in mass%,
Sb: 0.05 to 0.20%,
Contains
The steel material as described in said (1) or (2).
（４）前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、
Ｚｒ：０．００５〜０．１０％、および、
Ｖ：０．００５〜０．２０％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の鋼材。
(4) The chemical composition is in mass%,
Ti: 0.001 to 0.10%,
Nb: 0.005 to 0.10%,
Zr: 0.005 to 0.10%, and
V: 0.005 to 0.20%,
Containing one or more selected from
The steel material in any one of said (1) to (3).
（５）前記化学組成が、質量％で、
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、
を含有する、
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の鋼材。
(5) The chemical composition is in mass%,
B: 0.0003 to 0.0030%,
Contains
The steel material in any one of said (1) to (4).
（６）前記化学組成が、質量％で、
Ｃａ：０．００００５〜０．０１０％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０％、および、
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１０％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）から（５）までのいずれかに記載の鋼材。
(6) The chemical composition is in mass%,
Ca: 0.00005 to 0.010%,
Mg: 0.0001 to 0.010%, and
REM: 0.0001 to 0.010%,
Containing one or more selected from
The steel material in any one of said (1) to (5).
本発明によれば、化学プラントなどの硫酸アンモニウム混入液等のアンモニウムイオンを含む腐食環境において優れた耐食性を発現する鋼材を得ることが可能になる。 According to the present invention, it becomes possible to obtain a steel material that exhibits excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing ammonium ions such as ammonium sulfate mixed solution in a chemical plant or the like.
本発明者らは、製鉄所内で発生するコークスガスの配管で、激しく腐食が生じる原因について調査を行った。特に、腐食が激しい部位の堆積物およびドレン水の成分を調査したところ、ＮＨ４ ＋およびＳＯ４ ２−が多量に含まれることが判明した。 The present inventors investigated the cause of the occurrence of severe corrosion in piping of coke gas generated in a steel mill. In particular, where the corrosion was investigated component intense site of deposits and drain water, it was found that NH 4 + and SO 4 2-contains a large amount.
そこで、各種元素を鉄に含有させて硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムをそれぞれ含む水溶液中で分極測定を行い、腐食抑制について調査した。その結果、Ｃｒがアンモニウムイオンの還元を抑制することを見出した。また、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ等の元素は、通常の耐食鋼では耐食性を向上させる有利な元素であるものの、含有量が過剰であると、硫酸アンモニウム混入液等のアンモニウムイオンを含む環境において著しく耐食性を劣化させることが明らかになった。さらに、Ｃの含有量によっては、耐食性が劣化することがわかった。 Therefore, various elements were contained in iron, and polarization measurement was performed in an aqueous solution containing ammonium sulfate and ammonium chloride, respectively, to investigate corrosion inhibition. As a result, it has been found that Cr suppresses the reduction of ammonium ions. In addition, although elements such as Mo, W, and Ni are advantageous elements that improve the corrosion resistance in ordinary corrosion resistant steels, when the content is excessive, the corrosion resistance is remarkable in an environment containing ammonium ions such as ammonium sulfate mixed solution. It became clear to deteriorate. Furthermore, it turned out that corrosion resistance deteriorates depending on the content of C.
本発明者らによるさらなる検討の結果、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓの含有量のバランスが重要であり、下記（ｉ）式で表わされる耐食性指数Ｒｃを適正な範囲とすることが必要であることがわかった。
Ｒｃ＝（Ｃｒ＋Ａｌ）／（３Ｍｎ＋４０００Ｓ） ・・・（ｉ）
As a result of further studies by the present inventors, the balance of the content of Cr, Al, Mn and S is important, and it is necessary to set the corrosion resistance index Rc represented by the following formula (i) within an appropriate range. I understand.
Rc = (Cr + Al) / (3Mn + 4000S) (i)
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.
（Ａ）化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
(A) Chemical composition The reasons for limitation of each element are as follows. In the following description, “%” of the content means “mass%”.
Ｃ：０．０１〜０．１５％
Ｃは、強度を向上させる元素であり、０．０１％以上含有させる必要がある。一方、Ｃ含有量が０．１５％を超えると炭化物が増加し、耐酸性が劣化するため、Ｃ含有量を０．１５％以下とする。Ｃ含有量は０．０２％以上であるのが好ましく、０．０３％以上であるのがより好ましい。また、Ｃ含有量は０．１０％以下であるのが好ましく、０．０８％以下であるのがより好ましい。
C: 0.01 to 0.15%
C is an element improving the strength, and needs to be contained 0.01% or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.15%, carbides increase and the acid resistance deteriorates, so the C content is made 0.15% or less. The C content is preferably 0.02% or more, more preferably 0.03% or more. The C content is preferably 0.10% or less, more preferably 0.08% or less.
Ｓｉ：０．１０〜０．３５％
Ｓｉは、脱酸および強度の向上に寄与する元素であり、また、酸化物の形態を制御するため、０．１０％以上含有させる必要がある。一方、０．３５％を超える量のＳｉを含有させると酸化物が増加し、耐酸性を損なうため、Ｓｉ含有量を０．３５％以下に制限する。Ｓｉ含有量は０．１５％以上であるのが好ましく、０．２０％以上であるのがより好ましい。また、Ｓｉ含有量は０．３０％以下であるのが好ましい。
Si: 0.10 to 0.35%
Si is an element which contributes to the improvement of deoxidation and strength, and in order to control the form of the oxide, it is necessary to contain 0.10% or more. On the other hand, when Si is contained in an amount of more than 0.35%, the oxide increases and the acid resistance is impaired, so the Si content is limited to 0.35% or less. The Si content is preferably 0.15% or more, more preferably 0.20% or more. Moreover, it is preferable that Si content is 0.30% or less.
Ｍｎ：０．６０〜２．５０％
Ｍｎは、強度および靭性を向上させる元素であり、０．６０％以上含有させる必要がある。一方、２．５０％を超える量のＭｎを含有させると、粗大なＭｎＳが生成し、耐食性および機械特性が劣化するため、Ｍｎ含有量を２．５０％以下とする。Ｍｎ含有量は０．８０％以上であるのが好ましい。また、Ｍｎ含有量は２．３０％以下であるのが好ましく、２．００％以下であるのがより好ましい。
Mn: 0.60 to 2.50%
Mn is an element that improves strength and toughness, and needs to be contained at 0.60% or more. On the other hand, when Mn is contained in an amount of more than 2.50%, coarse MnS is formed and the corrosion resistance and mechanical properties are deteriorated, so the Mn content is made 2.50% or less. The Mn content is preferably 0.80% or more. Further, the Mn content is preferably 2.30% or less, more preferably 2.00% or less.
Ａｌ：０．００１〜０．１００％
Ａｌは、脱酸剤であり、０．００１％以上含有させる必要がある。一方、Ａｌを過剰に含有させると、介在物の増加によって、耐酸性を損なうため、Ａｌ含有量を０．１００％以下とする。Ａｌ含有量は０．００５％以上であるのが好ましく、０．０８０％以下であるのが好ましい。
Al: 0.001 to 0.100%
Al is a deoxidizer and needs to be contained 0.001% or more. On the other hand, if Al is excessively contained, the acid resistance is impaired due to the increase of inclusions, so the Al content is made 0.100% or less. The Al content is preferably 0.005% or more, and preferably 0.080% or less.
Ｎ：０．００１〜０．１０％
Ｎは、微細な窒化物によって圧延時のスラブ加熱におけるγ粒の粗大化抑制に有効であり、０．００１％以上含有させる必要がある。一方、Ｎを過剰に含有させると粗大な窒化物が形成し、母材の機械特性を劣化させることから、Ｎ含有量は０．１０％以下とする。高温加熱時においても窒化物のピン止め効果によるγ粒の粗大化抑制を十分作用させるためには、Ｎ含有量を０．００２％以上とすることが好ましい。
N: 0.001 to 0.10%
N is effective for suppressing the coarsening of γ grains in slab heating at the time of rolling due to fine nitrides, and it is necessary to contain 0.001% or more. On the other hand, when N is excessively contained, coarse nitrides are formed to deteriorate the mechanical properties of the base material, so the N content is made 0.10% or less. In order to sufficiently suppress the coarsening of the γ grains by the pinning effect of the nitride even at high temperature heating, it is preferable to set the N content to 0.002% or more.
Ｃｒ：０．２０〜９．０％
Ｃｒは、アンモニウムイオンの還元を抑制する元素であり、０．２０％以上含有させる必要がある。一方、過剰に含有させても、アンモニウムイオンを含む環境での耐食効果は飽和するため、Ｃｒ含有量は９．０％以下とする。Ｃｒ含有量は０．５０％以上であるのが好ましい。また、Ｃｒ含有量は８．０％以下であるのが好ましく、７．０％以下であるのがより好ましく、６．０％以下であるのがさらに好ましい。
Cr: 0.20 to 9.0%
Cr is an element which suppresses the reduction of ammonium ion, and needs to be contained 0.20% or more. On the other hand, even if it is contained excessively, the corrosion resistance in an environment containing ammonium ions is saturated, so the Cr content is made 9.0% or less. The Cr content is preferably 0.50% or more. The Cr content is preferably 8.0% or less, more preferably 7.0% or less, and still more preferably 6.0% or less.
Ｓｎ：０．０５〜０．２０％
Ｓｎは、アンモニウムイオンの還元を抑制する元素であり、０．０５％以上含有させる必要がある。一方、過剰に含有させると鋼の靭性を大幅に低下させるため、Ｓｎ含有量は０．２０％以下とする。さらに靭性を高めるためには、Ｓｎ含有量は０．１５％以下とするのが好ましい。
Sn: 0.05 to 0.20%
Sn is an element that suppresses the reduction of ammonium ions, and needs to be contained by 0.05% or more. On the other hand, in order to significantly reduce the toughness of the steel when it is contained excessively, the Sn content is made 0.20% or less. In order to further enhance the toughness, the Sn content is preferably 0.15% or less.
Ｍｏ：０．０５％未満
Ｗ：０．０５％未満
ＭｏおよびＷは、アンモニウムイオンを含む環境では、多量に含有させると耐食性を大きく劣化させるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、ＭｏおよびＷの含有量はそれぞれ、０．０５％未満とする。
Mo: less than 0.05% W: less than 0.05% Mo and W in an environment containing ammonium ions greatly deteriorate the corrosion resistance if contained in a large amount, so the content thereof needs to be limited. Therefore, the contents of Mo and W are each less than 0.05%.
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、不純物であり、鋼材の機械特性および生産性を低下させるため、Ｐ含有量を０．０２０％以下とする。Ｐ含有量の下限は限定せず、０％でもよいが、コストの観点からＰ含有量は０．００１％以上であってもよい。
P: 0.020% or less P is an impurity, and in order to reduce the mechanical properties and productivity of the steel material, the P content is made 0.020% or less. The lower limit of the P content is not limited and may be 0%, but from the viewpoint of cost, the P content may be 0.001% or more.
Ｓ：０．０１５％以下
Ｓは、一般に不純物として含有され、熱間加工性および鋼材の機械特性を低下させるため、Ｓ含有量を０．０１５％以下とする。Ｓ含有量の下限は限定せず、０％でもよい。Ｓは、Ｃｕとともに含有させると、酸性環境での耐食性を向上させることから、Ｓ含有量は０．０００３％以上であってもよい。上記の効果を得たい場合は、Ｓ含有量は０．００１％以上であるのが好ましく、０．００２％以上であるのがより好ましい。
S: 0.015% or less S is generally contained as an impurity, and in order to reduce the hot workability and the mechanical properties of the steel material, the S content is made 0.015% or less. The lower limit of the S content is not limited and may be 0%. Since S improves the corrosion resistance in an acidic environment when it is contained together with Cu, the S content may be 0.0003% or more. When it is desired to obtain the above effects, the S content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.002% or more.
Ｏ：０．００３５％以下
Ｏは、一般に不純物として含有され酸化物を生成する元素である。酸性環境において腐食の起点となる粗大な酸化物の生成を抑制するため、Ｏ含有量を０．００３５％以下とする。Ｏ含有量は０．００３０％以下であるのが好ましく、０．００２５％以下であるのがより好ましい。Ｏ含有量の下限は限定せず、０％でもよいが、コストの観点からＯ含有量は０．０００５％以上であってもよい。
O: 0.0035% or less O is an element generally contained as an impurity to form an oxide. In order to suppress the formation of a coarse oxide which becomes a starting point of corrosion in an acidic environment, the O content is made 0.0035% or less. The O content is preferably 0.0030% or less, more preferably 0.0025% or less. The lower limit of the O content is not limited and may be 0%, but from the viewpoint of cost, the O content may be 0.0005% or more.
以下に示す元素は任意添加元素であるため、下限値は０％でもよい。 The lower limit value may be 0% because the elements shown below are optional additional elements.
Ｃｕ：０〜０．１０％
Ｃｕは、アンモニウムイオンを含む環境では耐食性を劣化させる元素である。特に、Ｃｕ含有量が０．１０％を超えるとアンモニウムイオンを含む環境において耐食性が著しく低下するため、０．１０％以下とする。Ｃｕ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０５％以下であるのがより好ましい。但し、ＣｕをＳとともに含有させることで酸性環境での耐食性を向上させることから、Ｃｕ含有量は０．０１％以上であることが好ましい。
Cu: 0 to 0.10%
Cu is an element that degrades corrosion resistance in an environment containing ammonium ions. In particular, when the Cu content exceeds 0.10%, the corrosion resistance significantly decreases in an environment containing ammonium ions, so the content is made 0.10% or less. The Cu content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less. However, the Cu content is preferably 0.01% or more because the corrosion resistance in an acidic environment is improved by containing Cu together with S.
Ｎｉ：０〜０．１０％
Ｎｉは、Ｃｕと同様、アンモニウムイオンを含む環境では耐食性を劣化させる元素である。特に、Ｎｉ含有量が０．１０％を超えるとアンモニウムイオンを含む環境において耐食性が著しく低下するため、０．１０％以下とする。Ｎｉ含有量は０．０８％以下であるのが好ましく、０．０５％以下であるのがより好ましい。但し、Ｎｉは酸性環境での耐食性を向上させる効果を有するため、Ｎｉ含有量は０．０１％以上であることが好ましい。
Ni: 0 to 0.10%
Ni, like Cu, is an element that degrades corrosion resistance in an environment containing ammonium ions. In particular, when the Ni content exceeds 0.10%, the corrosion resistance is significantly reduced in an environment containing ammonium ions, so the content is made 0.10% or less. The Ni content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less. However, since Ni has the effect of improving the corrosion resistance in an acidic environment, the Ni content is preferably 0.01% or more.
Ｓｂ：０〜０．２０％
Ｓｂは、Ｓｎと同様、アンモニウムイオンの還元を抑制する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、鋼の靭性を大幅に低下させるため、Ｓｂ含有量は０．２０％以下とする。さらに靭性を高めるためには、Ｓｂ含有量は０．１５％以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｓｂ含有量を０．０５％以上とするのが好ましい。
Sb: 0 to 0.20%
Sb, like Sn, is an element that suppresses the reduction of ammonium ions, and may be contained as necessary. However, if it is contained excessively, the Sb content is made 0.20% or less in order to significantly reduce the toughness of the steel. In order to further enhance the toughness, the Sb content is preferably 0.15% or less. In addition, in order to acquire said effect, it is preferable to make Sb content into 0.05% or more.
Ｔｉ：０〜０．１０％
Ｔｉは、Ｎｂと同様に窒化物を形成し、結晶粒の微細化および強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、０．１０％を超える量のＴｉを含有させると、窒化物が粗大になり、機械特性が劣化することがあるため、Ｔｉ含有量は０．１０％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０８０％以下であるのが好ましく、０．０５０％以下であるのがより好ましく、０．０４０％以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｔｉ含有量を０．００１％以上とするのが好ましい。
Ti: 0 to 0.10%
Ti is an element which forms a nitride similarly to Nb and contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of strength, and may be contained as necessary. However, if Ti is contained in an amount of more than 0.10%, the nitride may become coarse and mechanical properties may deteriorate, so the Ti content is made 0.10% or less. The Ti content is preferably 0.080% or less, more preferably 0.050% or less, and still more preferably 0.040% or less. In addition, in order to acquire said effect, it is preferable to make Ti content into 0.001% or more.
Ｎｂ：０〜０．１０％
Ｎｂは、窒化物を形成する元素であり、結晶粒の微細化および強度の向上を目的として、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、０．１０％を超える量のＮｂを含有させると、機械特性が劣化するため、Ｎｂ含有量は０．１０％以下とする。Ｎｂ含有量は０．０５０％以下であるのが好ましく、０．０３０％以下であるのがより好ましく、０．０２０％以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｎｂ含有量を０．００５％以上とするのが好ましい。
Nb: 0 to 0.10%
Nb is an element for forming a nitride, and may be contained as necessary for the purpose of refining the crystal grains and improving the strength. However, when Nb is contained in an amount of more than 0.10%, the mechanical properties deteriorate, so the Nb content is made 0.10% or less. The Nb content is preferably 0.050% or less, more preferably 0.030% or less, and still more preferably 0.020% or less. In addition, in order to acquire said effect, it is preferable to make Nb content into 0.005% or more.
Ｚｒ：０〜０．１０％
Ｚｒは、Ｔｉ、Ｎｂと同様、窒化物を形成する元素であり、主に、析出強化による強度の改善に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｚｒは高価な元素であり、また、過剰に含有させると、機械特性が劣化するため、Ｚｒ含有量は０．１０％以下とする。Ｚｒ含有量は０．０８０％以下であるのが好ましく、０．０５０％以下であるのがより好ましく、０．０４０％以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｚｒ含有量を０．００５％以上とすることが好ましい。
Zr: 0 to 0.10%
Like Ti and Nb, Zr is an element that forms a nitride, and is an element that contributes mainly to the improvement of the strength by precipitation strengthening, and therefore may be contained as necessary. However, Zr is an expensive element, and if it is contained excessively, mechanical properties deteriorate, so the Zr content is made 0.10% or less. The Zr content is preferably 0.080% or less, more preferably 0.050% or less, and still more preferably 0.040% or less. In addition, in order to acquire said effect, it is preferable to make Zr content into 0.005% or more.
Ｖ：０〜０．２０％
Ｖは、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒと同様、窒化物を形成する元素であり、主に、析出強化による強度の改善に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、機械特性が劣化するため、Ｖ含有量は０．２０％以下とする。Ｖ含有量は０．１５％以下であるのが好ましく、０．１０％以下であるのがより好ましく、０．０５０％以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｖ含有量を０．００５％以上とすることが好ましい。
V: 0 to 0.20%
V, like Nb, Ti, and Zr, is an element that forms a nitride, and is mainly an element that contributes to the improvement of strength by precipitation strengthening, and may be contained as necessary. However, if it is contained excessively, the mechanical properties deteriorate, so the V content is made 0.20% or less. The V content is preferably 0.15% or less, more preferably 0.10% or less, and still more preferably 0.050% or less. In addition, in order to acquire said effect, it is preferable to make V content into 0.005% or more.
Ｂ：０〜０．００３０％
Ｂは、焼入性を向上させ、強度を高める元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、０．００３０％を超える量のＢを含有させても、効果が飽和し、母材、ＨＡＺの靭性が低下するため、Ｂ含有量は０．００３０％以下とする。Ｂ含有量は０．００２０％以下であるのが好ましく、０．００１０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｂ含有量を０．０００３％以上とすることが好ましく、０．０００５％以上とすることがより好ましい。
B: 0 to 0.0030%
B is an element that improves hardenability and enhances strength, and may be contained as necessary. However, even if B is contained in an amount of more than 0.0030%, the effect is saturated and the toughness of the base material and HAZ is reduced, so the B content is made 0.0030% or less. The B content is preferably 0.0020% or less, more preferably 0.0010% or less. In addition, in order to acquire said effect, it is preferable to make B content into 0.0003% or more, and it is more preferable to set it as 0.0005% or more.
Ｃａ：０〜０．０１０％
Ｃａは、主に硫化物の形態の制御に用いられる元素であり、また、微細な酸化物を形成させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、０．０１０％を超える量のＣａを含有させると機械特性が損なわれるため、Ｃａ含有量は０．０１０％以下とする。Ｃａ含有量は０．００５％以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｃａ含有量は０．００００５％以上であるのが好ましく、０．０００１％以上であるのがより好ましく、０．０００１５％以上であるのがさらに好ましい。
Ca: 0 to 0.010%
Ca is an element mainly used to control the form of sulfide, and Ca may be contained as needed to form a fine oxide. However, when the Ca content is more than 0.010%, the mechanical properties are impaired, so the Ca content is made 0.010% or less. The Ca content is preferably 0.005% or less. When it is desired to obtain the above effects, the Ca content is preferably 0.00005% or more, more preferably 0.0001% or more, and still more preferably 0.00015% or more. .
Ｍｇ：０〜０．０１０％
Ｍｇは、微細な酸化物を形成させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、製造コストの観点から、Ｍｇ含有量は０．０１０％以下とする。Ｍｇ含有量は０．００５％以下であるのが好ましく、０．００３％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、０．０００３％以上であるのがより好ましく、０．０００５％以上であるのがさらに好ましい。
Mg: 0 to 0.010%
Mg may be contained as necessary to form a fine oxide. However, from the viewpoint of the manufacturing cost, the Mg content is made 0.010% or less. The Mg content is preferably 0.005% or less, more preferably 0.003% or less. When it is desired to obtain the above effects, the Mg content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and still more preferably 0.0005% or more. .
ＲＥＭ：０〜０．０１０％
ＲＥＭ（希土類元素）は、主に脱酸に用いられる元素であり、微細な酸化物を形成させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、製造コストの観点から、ＲＥＭ含有量は０．０１０％以下とする。ＲＥＭ含有量は０．００５％以下であるのが好ましく、０．００３％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合には、ＲＥＭ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、０．０００３％以上であるのがより好ましく、０．０００５％以上であるのがさらに好ましい。
REM: 0 to 0.010%
REM (rare earth element) is an element mainly used for deoxidation, and may be contained as necessary to form a fine oxide. However, in view of the manufacturing cost, the REM content is made 0.010% or less. The REM content is preferably 0.005% or less, more preferably 0.003% or less. In order to obtain the above effects, the REM content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and still more preferably 0.0005% or more. .
ここで、ＲＥＭとは、ランタノイドの１５元素にＹおよびＳｃを合わせた１７元素の総称である。これらの１７元素のうちの１種以上を鋼材に含有することができ、ＲＥＭ含有量は、これらの元素の合計含有量を意味する。 Here, REM is a generic term for 17 elements in which Y and Sc are combined with 15 elements of lanthanoid. One or more of these 17 elements can be contained in the steel material, and the REM content means the total content of these elements.
本発明の鋼材の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of the steel material of the present invention, the balance is Fe and impurities. Here, "impurity" is a component which is mixed due to various factors of the ore, scrap and other raw materials and manufacturing processes when industrially manufacturing steel materials, and is permitted within a range that does not adversely affect the present invention Means one.
本発明においては、上述の化学組成を有することに加えて、以下に示す耐食性指数Ｒｃが所定の条件を満足する必要がある。 In the present invention, in addition to having the above-mentioned chemical composition, the corrosion resistance index Rc shown below needs to satisfy predetermined conditions.
Ｒｃ：０．０１０〜５．０６
Ｒｃ値は、本発明者が実験的に見出した指標であり、Ｃｒ、Ａｌ、ＭｎおよびＳの含有量に基づいて、下記（ｉ）式により算出される値である。
Ｒｃ＝（Ｃｒ＋Ａｌ）／（３Ｍｎ＋４０００Ｓ） ・・・（ｉ）
但し、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。
Rc: 0.010 to 5.06
The Rc value is an index found experimentally by the present inventor, and is a value calculated by the following equation (i) based on the contents of Cr, Al, Mn and S.
Rc = (Cr + Al) / (3Mn + 4000S) (i)
However, the symbol of the element in a formula represents content (mass%) of each element, and when not containing, it is set as 0.
（ｉ）式で用いられる元素のうち、Ｃｒ、ＡｌおよびＭｎは、上述したようにアンモニウムイオンの還元を抑制し、鋼材の腐食を抑制する作用を有する。一方、鋼材に介在物として存在するＭｎＳは、アンモニウムイオンの還元反応の起点となり反応を促進し腐食を促進する。このため、鋼中にＳを多く含有するとＭｎＳを多量に形成するため、Ｃｒ、ＡｌおよびＭｎを十分に含有する場合であっても、アンモニウムイオンの還元抑制効果が相殺される。 Among the elements used in the formula (i), Cr, Al and Mn have the function of suppressing the reduction of ammonium ions and suppressing the corrosion of steel as described above. On the other hand, MnS, which is present as inclusions in the steel material, serves as the starting point of the reduction reaction of ammonium ions, promotes the reaction and promotes corrosion. For this reason, when a large amount of S is contained in the steel, a large amount of MnS is formed. Therefore, even when Cr, Al and Mn are sufficiently contained, the reduction inhibitory effect of ammonium ions is offset.
上記（ｉ）式のＲｃ値が０．０１０未満では、アンモニウムイオンの還元反応の抑制が不安定になり、ＭｎＳが腐食起点になる。Ｒｃ値の増加とともに鋼材の耐食性は向上するため、Ｒｃ値の上限は特に限定しないが、Ｃｒ量の上限値（９．０％）、Ａｌ量の上限値（０．１００％）、Ｍｎ量の下限値（０．６０％）、Ｓ量の下限値（０％）から５．０６となる。Ｒｃ値を上げるに従い耐食性効果は次第に飽和する。この間の耐食性の向上効果が顕著に発現する、より好ましいＲｃ値の上限は１．００であり、０．５０とすることがさらに好ましい。 When the Rc value in the above formula (i) is less than 0.010, the suppression of the reduction reaction of ammonium ions becomes unstable, and MnS becomes a corrosion starting point. The upper limit of the Rc value is not particularly limited because the corrosion resistance of the steel material improves with the increase of the Rc value, but the upper limit of the Cr amount (9.0%), the upper limit of the Al amount (0.100%), the Mn amount From the lower limit (0.60%), the lower limit (0%) of the amount of S, it becomes 5.06. The corrosion resistance is gradually saturated as the Rc value is increased. The upper limit of the more preferable Rc value at which the improvement effect of the corrosion resistance is remarkably developed during this time is 1.00, and it is more preferable to be 0.50.
（Ｂ）用途
本発明に係る鋼材の用途について、特に制限を設ける必要はないが、上述のように、アンモニウムイオンを含む環境で用いるのに好適である。具体的には、本発明に係る鋼材は、硫酸アンモニウムに晒される化学工場の設備等で使用される材料として好適である。
(B) Application The application of the steel material according to the present invention does not need to be particularly limited, but as described above, it is suitable for use in an environment containing ammonium ions. Specifically, the steel material according to the present invention is suitable as a material used in equipment of a chemical plant exposed to ammonium sulfate.
より具体的には、本発明に係る鋼材は、（１）硫酸とアンモニアとの中和合成による医薬品、試薬等の製造工場の設備、（２）コークス炉ガスから副産硫酸アンモニウムを回収する工場の設備、（３）ナイロンの原料であるカプロラクタムの合成設備、（４）アクリルアミドの合成設備、（５）石炭ボイラーの排ガス設備、（６）粉末消火薬剤の再生設備（リン酸アンモニウムおよび硫酸アンモニウム使用）、（７）窒素酸化物の還元設備、（８）ウレタン生成設備、等の化学プラントで使用される材料として好適である。 More specifically, the steel material according to the present invention is (1) facilities of a manufacturing plant for pharmaceuticals, reagents, etc. by neutralization synthesis of sulfuric acid and ammonia, (2) a plant for recovering by-product ammonium sulfate from coke oven gas Equipment (3) Synthesis equipment of caprolactam which is a raw material of nylon, (4) Synthesis equipment of acrylamide, (5) Exhaust gas equipment of coal boiler, (6) Equipment for regenerating powder extinguishing agent (using ammonium phosphate and ammonium sulfate), (7) It is suitable as a material used in a chemical plant such as a nitrogen oxide reduction facility, (8) a urethane generation facility, and the like.
（Ｃ）形状・寸法
本発明に係る鋼材の形状および寸法についても特に制限は設けない。鋼材には例えば、鋼板、形鋼、鋼管が含まれる。鋼板として用いる場合には、板厚が３ｍｍ以上であるのが好ましく、６ｍｍ以上であるのがより好ましい。また、鋼管として用いる場合にも同様に、肉厚が３ｍｍ以上であるのが好ましく、６ｍｍ以上であるのがより好ましい。
(C) Shape and size There is no particular limitation on the shape and size of the steel according to the present invention. Steel materials include, for example, steel plates, shaped steels, and steel pipes. When using as a steel plate, it is preferable that board thickness is 3 mm or more, and it is more preferable that it is 6 mm or more. Also in the case of using as a steel pipe, the thickness is preferably 3 mm or more, more preferably 6 mm or more.
（Ｄ）製造方法
本発明に係る鋼材の製造条件について特に制限はないが、例えば、以下に示す方法により、製造することができる。
(D) Manufacturing method Although there is no restriction | limiting in particular about the manufacturing conditions of the steel materials based on this invention, For example, it can manufacture by the method shown below.
鋼板を製造する場合は、まず、上述の化学組成を有する鋼を常法で溶製し、鋳造して鋼片とする。続いて得られた鋼片を熱間圧延し、さらに必要に応じて冷間圧延を施す。熱間圧延後は、そのまま水冷するか、または空冷した後、再加熱して焼入れてもよい。熱間圧延後は、コイル状に巻き取ってもよい。熱間圧延後、冷間圧延して、さらに熱処理を施してもよい。 In the case of producing a steel plate, first, a steel having the above-described chemical composition is melted and cast in a conventional manner to form a steel billet. Subsequently, the obtained billet is hot-rolled and, if necessary, cold-rolled. After hot rolling, it may be cooled with water as it is or after air cooling and then reheated to be quenched. After hot rolling, it may be wound into a coil. After hot rolling, it may be cold rolled and further heat treated.
鋼管を製造する場合は、上記の方法で得られた鋼板を管状に成形して溶接してもよく、ＵＯ鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管、スパイラル鋼管などにすることができる。または、鋼片に熱間押出または穿孔圧延を施してシームレス鋼管としてもよい。 In the case of manufacturing a steel pipe, the steel plate obtained by the above method may be formed into a tubular shape and welded, and may be a UO steel pipe, a ERW steel pipe, a forged welded steel pipe, a spiral steel pipe or the like. Alternatively, the steel slab may be subjected to hot extrusion or piercing rolling to provide a seamless steel pipe.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
表１に示す化学組成を有する鋼を溶製し、鋼塊を１１５０℃で２時間加熱後、厚さが２０ｍｍとなるように熱間圧延し、その後、空冷して鋼板を製造した。 A steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted, and the steel ingot was heated at 1150 ° C. for 2 hours, hot rolled to a thickness of 20 mm, and then air-cooled to produce a steel plate.
得られた鋼板から長さ５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ３ｍｍの試験片を板幅中央部、板厚１／４ｔ部から採取し、湿式＃６００研磨で仕上げ、耐食性評価用の試験片とした。耐食性の評価は硫酸アンモニウム浸漬試験によって行った。硫酸アンモニウム水溶液の濃度を１モル、液温を８０℃に加熱して１週間浸漬させた後、腐食減量を測定した。そして、上記の腐食減量を指標として、耐食性を評価した。比液量は２０ｍＬ／ｃｍ２とした。 From the obtained steel plate, a test piece of 50 mm in length, 25 mm in width and 3 mm in thickness was taken from the central portion of the plate width and 1/4 t of the plate thickness and finished by wet # 600 polishing to obtain a test piece for corrosion resistance evaluation. The corrosion resistance was evaluated by an ammonium sulfate immersion test. The amount of corrosion was measured after the concentration of the aqueous solution of ammonium sulfate was 1 mole, the solution temperature was heated to 80 ° C., and immersed for 1 week. And corrosion resistance was evaluated by making said corrosion loss into a parameter | index. The specific liquid volume was 20 mL / cm 2 .
耐食性の評価においては、比較例の試験Ｎｏ．２７を基準として、腐食減量が５０％以下に低下したものを◎、５０％超７０％以下に低下したものを○、７０％超であるものを×とした。結果を表２に示す。 In the evaluation of corrosion resistance, test No. 1 of the comparative example. On the basis of No. 27, the thing whose corrosion loss decreased to 50% or less was made ◎, the thing which decreased to 50% or more and 70% or less was made ○, and the thing over 70% was made x. The results are shown in Table 2.
表２から明らかなように、本発明で規定される化学組成を満たす試験Ｎｏ．１〜２６の鋼材は、良好な耐食性を有していることがわかる。これに対して、本発明の規定から外れる比較例の試験Ｎｏ．２８〜３３の鋼材は、耐食性が劣る結果となった。 As apparent from Table 2, test No. 1 satisfying the chemical composition defined in the present invention. It can be seen that steels 1 to 26 have good corrosion resistance. On the other hand, test No. 1 of the comparative example out of the definition of the present invention. The steel materials of 28 to 33 resulted in poor corrosion resistance.
本発明によれば、化学プラントなどの硫酸アンモニウム混入液等のアンモニウムイオンを含む腐食環境において優れた耐食性を発現する鋼材を得ることが可能になる。 According to the present invention, it becomes possible to obtain a steel material that exhibits excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing ammonium ions such as ammonium sulfate mixed solution in a chemical plant or the like.
Claims (6)
Ｃ：０．０１〜０．１５％、
Ｓｉ：０．１０〜０．３５％、
Ｍｎ：０．６０〜２．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１００％、
Ｎ：０．００１〜０．１０％、
Ｃｒ：０．２０〜９．０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．２０％、
Ｍｏ：０．０５％未満、
Ｗ：０．０５％未満、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｃｕ：０〜０．１０％、
Ｎｉ：０〜０．１０％、
Ｓｂ：０〜０．２０％、
Ｔｉ：０〜０．１０％、
Ｎｂ：０〜０．１０％、
Ｚｒ：０〜０．１０％、
Ｖ：０〜０．２０％、
Ｂ：０〜０．００３０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ｍｇ：０〜０．０１０％、
ＲＥＭ：０〜０．０１０％、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式で表わされるＲｃの値が０．０１０〜５．０６である、
鋼材。
Ｒｃ＝（Ｃｒ＋Ａｌ）／（３Ｍｎ＋４０００Ｓ） ・・・（ｉ）
但し、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。 The chemical composition is in mass%,
C: 0.01 to 0.15%,
Si: 0.10 to 0.35%,
Mn: 0.60 to 2.50%,
Al: 0.001 to 0.100%,
N: 0.001 to 0.10%,
Cr: 0.20 to 9.0%,
Sn: 0.05 to 0.20%,
Mo: less than 0.05%,
W: less than 0.05%,
P: 0.020% or less,
S: 0.015% or less,
O: 0.0035% or less,
Cu: 0 to 0.10%,
Ni: 0 to 0.10%,
Sb: 0 to 0.20%,
Ti: 0 to 0.10%,
Nb: 0 to 0.10%,
Zr: 0 to 0.10%,
V: 0 to 0.20%,
B: 0 to 0.0030%,
Ca: 0 to 0.010%
Mg: 0 to 0.010%
REM: 0 to 0.010%
Remainder: Fe and impurities,
The value of Rc represented by the following formula (i) is 0.010 to 5.06,
Steel material.
Rc = (Cr + Al) / (3Mn + 4000S) (i)
However, the symbol of the element in a formula represents content (mass%) of each element, and when not containing, it is set as 0.
Ｃｕ：０．０１〜０．１０％、および、
Ｎｉ：０．０１〜０．１０％、
から選択される１種または２種を含有する、
請求項１に記載の鋼材。 The chemical composition is, in mass%,
Cu: 0.01 to 0.10%, and
Ni: 0.01 to 0.10%,
Containing one or two selected from
The steel material according to claim 1.
Ｓｂ：０．０５〜０．２０％、
を含有する、
請求項１または請求項２に記載の鋼材。 The chemical composition is, in mass%,
Sb: 0.05 to 0.20%,
Contains
The steel material according to claim 1 or claim 2.
Ｔｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、
Ｚｒ：０．００５〜０．１０％、および、
Ｖ：０．００５〜０．２０％、
から選択される１種以上を含有する、
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の鋼材。 The chemical composition is, in mass%,
Ti: 0.001 to 0.10%,
Nb: 0.005 to 0.10%,
Zr: 0.005 to 0.10%, and
V: 0.005 to 0.20%,
Containing one or more selected from
The steel material according to any one of claims 1 to 3.
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、
を含有する、
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の鋼材。 The chemical composition is, in mass%,
B: 0.0003 to 0.0030%,
Contains
The steel material according to any one of claims 1 to 4.
Ｃａ：０．００００５〜０．０１０％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０％、および、
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１０％、
から選択される１種以上を含有する、
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の鋼材。 The chemical composition is, in mass%,
Ca: 0.00005 to 0.010%,
Mg: 0.0001 to 0.010%, and
REM: 0.0001 to 0.010%,
Containing one or more selected from
The steel material according to any one of claims 1 to 5.
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