JPH08260045A - 耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents
耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法Info
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- JPH08260045A JPH08260045A JP6459995A JP6459995A JPH08260045A JP H08260045 A JPH08260045 A JP H08260045A JP 6459995 A JP6459995 A JP 6459995A JP 6459995 A JP6459995 A JP 6459995A JP H08260045 A JPH08260045 A JP H08260045A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、使用済み核燃料の再処理設備のよ
うな高濃度硝酸溶液中において、優れた耐粒界腐食性を
示す低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製
造方法を開示することを目的とする。 【構成】 Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．３５％以
下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｎｉ：１３〜１５％、Ｃｒ：１６〜１
９％、Ｍｏ：２〜３％を含有して、残部が実質的に鉄か
らなる連続鋳造スラブをL.M.P.＝Ｔ×｛log(t)＋２
０｝、Ｔ：加熱温度（゜Ｋ）、ｔ：加熱時間（ｈｒ）な
る式で、L.M.P.が、３．０５×１０4 以上を満足する条
件でスラブ加熱を行った後所定の板厚まで圧延し、しか
る後に固溶化熱処理を施すことを特徴とする耐硝酸性に
優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の
製造方法。
うな高濃度硝酸溶液中において、優れた耐粒界腐食性を
示す低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製
造方法を開示することを目的とする。 【構成】 Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．３５％以
下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｎｉ：１３〜１５％、Ｃｒ：１６〜１
９％、Ｍｏ：２〜３％を含有して、残部が実質的に鉄か
らなる連続鋳造スラブをL.M.P.＝Ｔ×｛log(t)＋２
０｝、Ｔ：加熱温度（゜Ｋ）、ｔ：加熱時間（ｈｒ）な
る式で、L.M.P.が、３．０５×１０4 以上を満足する条
件でスラブ加熱を行った後所定の板厚まで圧延し、しか
る後に固溶化熱処理を施すことを特徴とする耐硝酸性に
優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の
製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、使用済み核燃料の再処
理設備のような高濃度硝酸溶液中において、優れた耐粒
界腐食性を示す低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステン
レス鋼板の製造方法に関するものである。
理設備のような高濃度硝酸溶液中において、優れた耐粒
界腐食性を示す低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステン
レス鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】核燃料再処理設備では、高濃度の硝酸を
用いて使用済み核燃料を溶解、分離処理を行うことか
ら、構造材料としては、硝酸溶液中で問題となる粒界腐
食の発生を防止する目的で鋼中Ｃ量を０．０３％以下に
低減したＳＵＳ３０４Ｌ鋼（１８Ｃｒ−８Ｎｉ系）やＳ
ＵＳ３１６Ｌ鋼（１７Ｃｒ−１２Ｎｉ−２Ｍｏ系）のよ
うな低炭素オーステナイト系ステンレス鋼が使用され
る。しかしながら、Ｍｏを含有する低炭素オーステナイ
ト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ鋼に関しては、
ＳＵＳ３０４Ｌ鋼に比して、耐孔食性には優れているも
のの、硝酸溶液中での耐粒界腐食性に著しく劣っている
ことが知られている。
用いて使用済み核燃料を溶解、分離処理を行うことか
ら、構造材料としては、硝酸溶液中で問題となる粒界腐
食の発生を防止する目的で鋼中Ｃ量を０．０３％以下に
低減したＳＵＳ３０４Ｌ鋼（１８Ｃｒ−８Ｎｉ系）やＳ
ＵＳ３１６Ｌ鋼（１７Ｃｒ−１２Ｎｉ−２Ｍｏ系）のよ
うな低炭素オーステナイト系ステンレス鋼が使用され
る。しかしながら、Ｍｏを含有する低炭素オーステナイ
ト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ鋼に関しては、
ＳＵＳ３０４Ｌ鋼に比して、耐孔食性には優れているも
のの、硝酸溶液中での耐粒界腐食性に著しく劣っている
ことが知られている。
【０００３】本発明者らは、Ｍｏ含有の低炭素オーステ
ナイト系ステンレス鋼において発生する粒界腐食機構に
ついて、鋭意検討した結果、粒界腐食は、Ｍｏ基の金属
間化合物であるχ相、Ｌａｖｅｓ相の粒界析出によって
生じており、特開平０４−３６４００号公報で、特に鋼
中Ｓｉ含有量を低減することによって大幅に粒界腐食の
発生を防止できることを提案した。
ナイト系ステンレス鋼において発生する粒界腐食機構に
ついて、鋭意検討した結果、粒界腐食は、Ｍｏ基の金属
間化合物であるχ相、Ｌａｖｅｓ相の粒界析出によって
生じており、特開平０４−３６４００号公報で、特に鋼
中Ｓｉ含有量を低減することによって大幅に粒界腐食の
発生を防止できることを提案した。
【０００４】しかしながら、実機製造ステンレス鋼板で
は、凝固に起因する成分元素の偏析あるいは、圧下率の
違い等に起因すると推定される粒界腐食速度のバラツキ
が観察された。粒界腐食速度の絶対値は低いものの製品
によって特に核燃料再処理設備などでは、材料の耐久寿
命として数十年が要求されており、若干の粒界腐食速度
のバラツキも材料寿命に大きく関係してくることから、
安定して優れた耐食性が得られるよう研究開発を行っ
た。
は、凝固に起因する成分元素の偏析あるいは、圧下率の
違い等に起因すると推定される粒界腐食速度のバラツキ
が観察された。粒界腐食速度の絶対値は低いものの製品
によって特に核燃料再処理設備などでは、材料の耐久寿
命として数十年が要求されており、若干の粒界腐食速度
のバラツキも材料寿命に大きく関係してくることから、
安定して優れた耐食性が得られるよう研究開発を行っ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｍｏを含有
する低炭素オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ
３１６Ｌ鋼の欠点である硝酸溶液中における耐粒界腐食
性を改善し、核燃料再処理設備の構造用材料として長期
間使用できる鋼の製品間のバラツキも少なくする安定し
た製造方法を提供することを目的とするものである。
する低炭素オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ
３１６Ｌ鋼の欠点である硝酸溶液中における耐粒界腐食
性を改善し、核燃料再処理設備の構造用材料として長期
間使用できる鋼の製品間のバラツキも少なくする安定し
た製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、特に製造条件と耐食性の関係に着
目して、多くの現場実験を試みた結果、Ｌａｖｅｓ相
（（Ｆｅ，Ｃｒ）2 Ｍｏ）及びχ相（Ｆｅ18Ｃｒ6 Ｍｏ
5 ）の粒界析出を抑制する成分設計を行うとともに、ス
ラブ加熱処理を通常の熱処理条件から大幅に変更するこ
とによって、製品板厚に関わることなく優れた耐食性を
示す低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼を得
ることができることを明らかにした。
的を達成するために、特に製造条件と耐食性の関係に着
目して、多くの現場実験を試みた結果、Ｌａｖｅｓ相
（（Ｆｅ，Ｃｒ）2 Ｍｏ）及びχ相（Ｆｅ18Ｃｒ6 Ｍｏ
5 ）の粒界析出を抑制する成分設計を行うとともに、ス
ラブ加熱処理を通常の熱処理条件から大幅に変更するこ
とによって、製品板厚に関わることなく優れた耐食性を
示す低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼を得
ることができることを明らかにした。
【０００７】本発明は上記の知見に基づいて完成したも
のであり、以下の構成を要旨とするものである。すなわ
ち、重量％でＣ ：０．０３％以下、 Ｓｉ：０．３
５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、 Ｐ ：０．０３
５％以下、Ｓ ：０．０３％以下、 Ｎｉ：１３〜１
５％、Ｃｒ：１６〜１９％、 Ｍｏ：２〜３％を含
有して、残部が実質的に鉄からなる連続鋳造スラブを下
記式で示されるラルソン・ミラー・パラメーター（Ｌ．
Ｍ．Ｐ.)が３．０５×１０4 以上の条件でスラブ加熱
し、所定の板厚まで圧延した後に、固溶化熱処理を施す
ことを特徴とする耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オー
ステナイト系ステンレス鋼の製造方法である。 Ｌ．Ｍ．Ｐ．＝Ｔ×｛log(ｔ）＋２０｝ 但し、Ｔ：加熱温度（゜Ｋ） ｔ：加熱時間（ｈｒ）
のであり、以下の構成を要旨とするものである。すなわ
ち、重量％でＣ ：０．０３％以下、 Ｓｉ：０．３
５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、 Ｐ ：０．０３
５％以下、Ｓ ：０．０３％以下、 Ｎｉ：１３〜１
５％、Ｃｒ：１６〜１９％、 Ｍｏ：２〜３％を含
有して、残部が実質的に鉄からなる連続鋳造スラブを下
記式で示されるラルソン・ミラー・パラメーター（Ｌ．
Ｍ．Ｐ.)が３．０５×１０4 以上の条件でスラブ加熱
し、所定の板厚まで圧延した後に、固溶化熱処理を施す
ことを特徴とする耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オー
ステナイト系ステンレス鋼の製造方法である。 Ｌ．Ｍ．Ｐ．＝Ｔ×｛log(ｔ）＋２０｝ 但し、Ｔ：加熱温度（゜Ｋ） ｔ：加熱時間（ｈｒ）
【０００８】次にそれぞれの元素について、その作用及
び限定理由について説明する。 Ｃ：Ｃは溶接熱影響部あるいは、固溶化熱処理後の冷却
速度が遅い場合に粒界に（Ｃｒ，Ｆｅ）23Ｃ6 として析
出し、Ｃｒ欠乏層を形成することにより鋼の耐粒界腐食
性を劣化させるので、その含有量は、０．０３％以下と
する。
び限定理由について説明する。 Ｃ：Ｃは溶接熱影響部あるいは、固溶化熱処理後の冷却
速度が遅い場合に粒界に（Ｃｒ，Ｆｅ）23Ｃ6 として析
出し、Ｃｒ欠乏層を形成することにより鋼の耐粒界腐食
性を劣化させるので、その含有量は、０．０３％以下と
する。
【０００９】Ｓｉ：Ｓｉは、Ｎｉ、Ｃｒと共に本発明を
構成する最重要元素の一つである。通常オーステナイト
系ステンレス鋼は、Ｓｉを脱酸材として２次精練を行う
ため、Ｓｉを０．５〜０．６％程度含有しているが、Ｓ
ｉは粒界腐食の発生原因となるＬａｖｅｓ層及びχ相の
粒界析出を促進するため、その含有量は、０．３５％以
下とする。
構成する最重要元素の一つである。通常オーステナイト
系ステンレス鋼は、Ｓｉを脱酸材として２次精練を行う
ため、Ｓｉを０．５〜０．６％程度含有しているが、Ｓ
ｉは粒界腐食の発生原因となるＬａｖｅｓ層及びχ相の
粒界析出を促進するため、その含有量は、０．３５％以
下とする。
【００１０】Ｍｎ：Ｍｎは、２．０％を超える場合には
熱間加工性を劣化させるので、その含有量は２．０％以
下とする。ただし、Ｍｎ濃度はその含有量のなかで、高
い方が望ましい。 Ｐ：Ｐは粒界にＰ化物として析出し、硝酸溶液中におけ
るステンレス鋼の粒界腐食性を劣化させる元素であるの
で、その含有量は０．０３５％以下とする。 Ｓ：Ｓは、硫化物を形成し、孔食等の耐食性を劣化させ
る元素であるので、その含有量は０．０３％以下とす
る。
熱間加工性を劣化させるので、その含有量は２．０％以
下とする。ただし、Ｍｎ濃度はその含有量のなかで、高
い方が望ましい。 Ｐ：Ｐは粒界にＰ化物として析出し、硝酸溶液中におけ
るステンレス鋼の粒界腐食性を劣化させる元素であるの
で、その含有量は０．０３５％以下とする。 Ｓ：Ｓは、硫化物を形成し、孔食等の耐食性を劣化させ
る元素であるので、その含有量は０．０３％以下とす
る。
【００１１】Ｎｉ：ＮｉはＬａｖｅｓ相及びχ相の粒界
析出を抑制する元素であり、Ｓｉと共に粒界腐食の発生
を抑制するために不可欠な元素である。通常ＳＵＳ３１
６Ｌ系ステンレス鋼には、約１２重量％程度添加されて
いるが、この含有量では、粒界腐食の発生を防止するに
は十分な量ではなく、少なくとも１３％以上添加する必
要がある。ただし、１５％を超えた場合、その効果は飽
和することから、コストの上昇を考慮にいれて、１５％
を上限とする。
析出を抑制する元素であり、Ｓｉと共に粒界腐食の発生
を抑制するために不可欠な元素である。通常ＳＵＳ３１
６Ｌ系ステンレス鋼には、約１２重量％程度添加されて
いるが、この含有量では、粒界腐食の発生を防止するに
は十分な量ではなく、少なくとも１３％以上添加する必
要がある。ただし、１５％を超えた場合、その効果は飽
和することから、コストの上昇を考慮にいれて、１５％
を上限とする。
【００１２】Ｃｒ：Ｃｒは、Ｎｉと同様に粒界腐食の発
生を防止するために有効な元素であり、その含有量は、
１６％以上が必要となる。しかしながら、１９％を超え
るとδフェライトを形成し、硝酸溶液中における耐食性
を劣化させるので、その含有量の上限は１９％とする。
生を防止するために有効な元素であり、その含有量は、
１６％以上が必要となる。しかしながら、１９％を超え
るとδフェライトを形成し、硝酸溶液中における耐食性
を劣化させるので、その含有量の上限は１９％とする。
【００１３】上記成分濃度に調整された溶鋼を連続鋳造
する。連続鋳造時、電磁攪拌を用いて凝固偏析を軽減し
てもよい。連続鋳造されたステンレス鋼スラブは、熱間
圧延するために通常１１５０℃〜１２００℃の温度域で
１〜３時間加熱される。この熱処理は、圧延可能な温度
にスラブを加熱すると共に、凝固組織を均一化すること
を目的とする。これに対して本発明では、硝酸溶液中に
おけるＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の耐粒界
腐食性を向上させるために、（Ｌ．Ｍ．Ｐ．）＝Ｔ×
｛log(ｔ）＋２０｝、Ｔは加熱温度（゜Ｋ）、ｔは加熱
時間（ｈｒ）なる式で、Ｌ．Ｍ．Ｐ．が３．０５×１０
4 以上の条件でスラブ加熱を行う。その後、所定の板厚
まで圧延し、最終固溶化熱処理を施す。
する。連続鋳造時、電磁攪拌を用いて凝固偏析を軽減し
てもよい。連続鋳造されたステンレス鋼スラブは、熱間
圧延するために通常１１５０℃〜１２００℃の温度域で
１〜３時間加熱される。この熱処理は、圧延可能な温度
にスラブを加熱すると共に、凝固組織を均一化すること
を目的とする。これに対して本発明では、硝酸溶液中に
おけるＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の耐粒界
腐食性を向上させるために、（Ｌ．Ｍ．Ｐ．）＝Ｔ×
｛log(ｔ）＋２０｝、Ｔは加熱温度（゜Ｋ）、ｔは加熱
時間（ｈｒ）なる式で、Ｌ．Ｍ．Ｐ．が３．０５×１０
4 以上の条件でスラブ加熱を行う。その後、所定の板厚
まで圧延し、最終固溶化熱処理を施す。
【００１４】本発明法では、鋼板端面での耐食性の向上
だけを目的としているのではなく、鋼板表面での耐食性
向上をも目的としているおり、本発明に従ったスラブ加
熱によって優れた耐硝酸性を安定して得られるメカニズ
ムは、単に中心偏析の軽減のような単純なメカニズムで
はなく、凝固組織界面でのＭｏの偏析を消失させること
によって、Ｍｏ基の金属間化合物の粒界析出を抑制する
ものと推定される。
だけを目的としているのではなく、鋼板表面での耐食性
向上をも目的としているおり、本発明に従ったスラブ加
熱によって優れた耐硝酸性を安定して得られるメカニズ
ムは、単に中心偏析の軽減のような単純なメカニズムで
はなく、凝固組織界面でのＭｏの偏析を消失させること
によって、Ｍｏ基の金属間化合物の粒界析出を抑制する
ものと推定される。
【００１５】また、最終固溶化熱処理は、製品の耐食
性、機械的性質の確保を目的に実施するものであり、そ
の加熱条件としては、ＪＩＳ（日本工業規格）に規定さ
れている１０４０℃〜１１５０℃で数分〜数１０分の加
熱で十分である。また熱処理後は、水冷することが望ま
しい。
性、機械的性質の確保を目的に実施するものであり、そ
の加熱条件としては、ＪＩＳ（日本工業規格）に規定さ
れている１０４０℃〜１１５０℃で数分〜数１０分の加
熱で十分である。また熱処理後は、水冷することが望ま
しい。
【００１６】
【実施例】表１および表２に本発明に従って成分濃度
（重量％）を規定した本発明鋼の成分及び比較鋼成分
（重量％）、その製造法及び製品板に６５０℃×２時間
−空冷の鋭敏化熱処理を施した後にＨｕｅｙ試験（沸騰
６５％浸漬試験、４８時間の５回、ＪＩＳ試験法、ＪＩ
Ｓ：Ｇ０５７３）を実施した場合の腐食速度を示すが、
本発明法に従って成分濃度を調整すると共に、スラブ加
熱条件を規定した鋼は、優れた耐硝酸性を示すことがわ
かる。
（重量％）を規定した本発明鋼の成分及び比較鋼成分
（重量％）、その製造法及び製品板に６５０℃×２時間
−空冷の鋭敏化熱処理を施した後にＨｕｅｙ試験（沸騰
６５％浸漬試験、４８時間の５回、ＪＩＳ試験法、ＪＩ
Ｓ：Ｇ０５７３）を実施した場合の腐食速度を示すが、
本発明法に従って成分濃度を調整すると共に、スラブ加
熱条件を規定した鋼は、優れた耐硝酸性を示すことがわ
かる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】以上示したように、鋼中Ｓｉ量を低減す
るとともにＮｉ量を増加させたＭｏ含有オーステナイト
系ステンレス鋼を（Ｌ．Ｍ．Ｐ．）＝Ｔ×｛log(ｔ）＋
２０｝、Ｔは加熱温度（゜Ｋ）、ｔは加熱時間（ｈｒ）
なる式で、Ｌ．Ｍ．Ｐ．が３．０５×１０4 以上の条件
でスラブ加熱することにより、製品間のバラツキがなく
常に高濃度硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性を
示すＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼を得ること
ができ、本鋼は、核燃料再処理設備のような高濃度硝酸
溶液中における構造用材料として長期間に渡って使用す
ることができる。
るとともにＮｉ量を増加させたＭｏ含有オーステナイト
系ステンレス鋼を（Ｌ．Ｍ．Ｐ．）＝Ｔ×｛log(ｔ）＋
２０｝、Ｔは加熱温度（゜Ｋ）、ｔは加熱時間（ｈｒ）
なる式で、Ｌ．Ｍ．Ｐ．が３．０５×１０4 以上の条件
でスラブ加熱することにより、製品間のバラツキがなく
常に高濃度硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性を
示すＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼を得ること
ができ、本鋼は、核燃料再処理設備のような高濃度硝酸
溶液中における構造用材料として長期間に渡って使用す
ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で Ｃ ：０．０３％以下、 Ｓｉ：０．３５％以下、 Ｍｎ：２．０％以下、 Ｐ ：０．０３５％以下、 Ｓ ：０．０３％以下、 Ｎｉ：１３〜１５％、 Ｃｒ：１６〜１９％、 Ｍｏ：２〜３％を含有して、残部が実質的に鉄からなる
連続鋳造スラブを（１）式で示されるラルソン・ミラー
・パラメーターが３．０５×１０4 以上を満足する条件
でスラブ加熱を行った後、所定の板厚まで圧延し、しか
る後に固溶化熱処理を施すことを特徴とする耐硝酸性に
優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の
製造方法。 ラルソン・ミラー・パラメーター（Ｌ．Ｍ．Ｐ．）＝Ｔ×｛log(ｔ）＋２０｝ ・・・・（１） 但し、Ｔ：加熱温度（゜Ｋ） ｔ：加熱時間（ｈｒ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6459995A JPH08260045A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6459995A JPH08260045A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08260045A true JPH08260045A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13262889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6459995A Pending JPH08260045A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 耐硝酸性に優れた低炭素Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08260045A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109136785A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-04 | 南京理工大学 | 适用于增材制造的奥氏体不锈钢 |
| JP2020079438A (ja) * | 2018-11-14 | 2020-05-28 | 日鉄ステンレス株式会社 | オーステナイト系ステンレス熱延鋼板の製造方法 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP6459995A patent/JPH08260045A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109136785A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-04 | 南京理工大学 | 适用于增材制造的奥氏体不锈钢 |
| JP2020079438A (ja) * | 2018-11-14 | 2020-05-28 | 日鉄ステンレス株式会社 | オーステナイト系ステンレス熱延鋼板の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020521 |