JPH11269612A - 粗製硫酸用ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents
粗製硫酸用ステンレス鋼およびその製造方法Info
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- JPH11269612A JPH11269612A JP10070983A JP7098398A JPH11269612A JP H11269612 A JPH11269612 A JP H11269612A JP 10070983 A JP10070983 A JP 10070983A JP 7098398 A JP7098398 A JP 7098398A JP H11269612 A JPH11269612 A JP H11269612A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硫酸製造プラントの耐酸レンガに代わる、広
い温度範囲で耐食性の優れた材料およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０５
％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０
％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃ
ｒ：２５〜３０％、Ｎｉ：６．０〜８．５％、Ｍｏ：
１．０〜３．０％、Ｎ：０．２％以下、Ｏ：５０ｐｐｍ
以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からな
り、金属組織がフェライト相とオ−ステナイト相の二相
からなることを特徴とする粗製硫酸用ステンレス鋼。
い温度範囲で耐食性の優れた材料およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０５
％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０
％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃ
ｒ：２５〜３０％、Ｎｉ：６．０〜８．５％、Ｍｏ：
１．０〜３．０％、Ｎ：０．２％以下、Ｏ：５０ｐｐｍ
以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からな
り、金属組織がフェライト相とオ−ステナイト相の二相
からなることを特徴とする粗製硫酸用ステンレス鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硫酸製造プラン
ト、硫酸貯蔵用タンク類、硫酸輸送用ラインバイプ類な
どの粗製硫酸を製造・貯蔵および輸送する環境で優れた
耐食性を有するステンレス鋼に関するものである。
ト、硫酸貯蔵用タンク類、硫酸輸送用ラインバイプ類な
どの粗製硫酸を製造・貯蔵および輸送する環境で優れた
耐食性を有するステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、硫酸プラント、硫酸貯蔵用タンク
類、硫酸輸送用ラインパイプ類などの粗製硫酸を取り扱
う機器は、硫酸濃度、温度条件（常温から２００℃の高
温域まで）によって耐酸レンガ、高合金ステンレス鋼、
Ｎｉ基合金、炭素鋼等が使い分けられているのが現状で
ある。これらの金属材料の耐食域については、「装置材
料耐食表」化学工業社刊（１９７４）に詳細に記述され
ている。すなわち、硫酸中での金属材料の腐食挙動は硫
酸濃度および温度により著しく変化するため、常温から
高温度領域までの硫酸中の腐食防止技術は、材料技術の
観点から十分検討されていなかったのである。
類、硫酸輸送用ラインパイプ類などの粗製硫酸を取り扱
う機器は、硫酸濃度、温度条件（常温から２００℃の高
温域まで）によって耐酸レンガ、高合金ステンレス鋼、
Ｎｉ基合金、炭素鋼等が使い分けられているのが現状で
ある。これらの金属材料の耐食域については、「装置材
料耐食表」化学工業社刊（１９７４）に詳細に記述され
ている。すなわち、硫酸中での金属材料の腐食挙動は硫
酸濃度および温度により著しく変化するため、常温から
高温度領域までの硫酸中の腐食防止技術は、材料技術の
観点から十分検討されていなかったのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】粗製硫酸は肥料製造、
化学薬品製造等に必須の化学物質である。硫酸プラント
設備の材料としては従来から耐酸レンガを使用してお
り、設備の重量は過大となっていた。硫酸プラントの設
備を軽量化し、これと硫酸製造時の反応熱などを回収す
るシステムとを組み合わせて、効率的な設備にしていく
ためには、従来の耐酸レンガに代えて広い温度範囲（常
温から２００℃まで）で耐食性の優れた材料を用いて硫
酸プラント設備を構築する必要がある。
化学薬品製造等に必須の化学物質である。硫酸プラント
設備の材料としては従来から耐酸レンガを使用してお
り、設備の重量は過大となっていた。硫酸プラントの設
備を軽量化し、これと硫酸製造時の反応熱などを回収す
るシステムとを組み合わせて、効率的な設備にしていく
ためには、従来の耐酸レンガに代えて広い温度範囲（常
温から２００℃まで）で耐食性の優れた材料を用いて硫
酸プラント設備を構築する必要がある。
【０００４】本発明は、粗製硫酸に適用可能な耐食性に
優れたステンレス鋼に関するものであり、硫酸製造プラ
ント、硫酸貯蔵タンク類、硫酸輸送ラインパイプなどの
粗製硫酸を取り扱う設備の材料として使用され、当該設
備の長寿命化・安全性・環境汚染防止などを長期にわた
って確保することを可能とするステンレス鋼を提供しよ
うとするものである。
優れたステンレス鋼に関するものであり、硫酸製造プラ
ント、硫酸貯蔵タンク類、硫酸輸送ラインパイプなどの
粗製硫酸を取り扱う設備の材料として使用され、当該設
備の長寿命化・安全性・環境汚染防止などを長期にわた
って確保することを可能とするステンレス鋼を提供しよ
うとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の観点
からまず、材料がさらされる腐食環境である粗製硫酸の
成分について調査した。その結果粗製硫酸中には通常、
銅鉱石や亜鉛鉱石などに由来するものと考えられる鉄、
砒素、亜鉛、水銀、鉛および亜硫酸ガスなどの微量成分
が混入しているが、そのなかでも材料の耐食性に大きく
影響を与える物質は硫酸と鉄であると考えた。ここで分
析された鉄濃度は鉄（II）イオン濃度と鉄（III ）イオ
ン濃度の総和であるが、酸化性の高い高温・高濃度の硫
酸によって、鉄（II）イオンはほとんど酸化され、実質
的には鉄（III ）イオンの形で硫酸中に存在しているも
のと考えられる。各硫酸プラントで製造された粗製硫酸
中の硫酸濃度と鉄（III ）イオン濃度はそれぞれ異なる
と同時に、同一の硫酸プラントでさえも硫酸濃度と鉄(I
II）イオン濃度は製造のロットごとに変動しており、本
調査の結果から粗製硫酸中の硫酸濃度はおおよそ９５％
から１００％、また鉄（III ）イオン濃度は３０ｐｐｍ
以下の範囲であることが知見された。
からまず、材料がさらされる腐食環境である粗製硫酸の
成分について調査した。その結果粗製硫酸中には通常、
銅鉱石や亜鉛鉱石などに由来するものと考えられる鉄、
砒素、亜鉛、水銀、鉛および亜硫酸ガスなどの微量成分
が混入しているが、そのなかでも材料の耐食性に大きく
影響を与える物質は硫酸と鉄であると考えた。ここで分
析された鉄濃度は鉄（II）イオン濃度と鉄（III ）イオ
ン濃度の総和であるが、酸化性の高い高温・高濃度の硫
酸によって、鉄（II）イオンはほとんど酸化され、実質
的には鉄（III ）イオンの形で硫酸中に存在しているも
のと考えられる。各硫酸プラントで製造された粗製硫酸
中の硫酸濃度と鉄（III ）イオン濃度はそれぞれ異なる
と同時に、同一の硫酸プラントでさえも硫酸濃度と鉄(I
II）イオン濃度は製造のロットごとに変動しており、本
調査の結果から粗製硫酸中の硫酸濃度はおおよそ９５％
から１００％、また鉄（III ）イオン濃度は３０ｐｐｍ
以下の範囲であることが知見された。
【０００６】次にステンレス鋼の耐食性に及ぼす鉄（II
I ）イオン濃度の影響について検討した。図１に一例と
して種々のステンレス鋼の純硫酸（試薬特級硫酸）中と
粗製硫酸中での腐食速度を比較した結果を示す。いずれ
のステンレス鋼においても粗製硫酸中での腐食速度は純
硫酸中での腐食速度に比較して約１／１００程度であ
り、粗製硫酸の腐食性は純硫酸のそれより弱いことが知
見された。この理由は、鉄（III ）イオンが酸化剤とし
て働きステンレス鋼の不動態化を容易にしていることに
起因するためである。
I ）イオン濃度の影響について検討した。図１に一例と
して種々のステンレス鋼の純硫酸（試薬特級硫酸）中と
粗製硫酸中での腐食速度を比較した結果を示す。いずれ
のステンレス鋼においても粗製硫酸中での腐食速度は純
硫酸中での腐食速度に比較して約１／１００程度であ
り、粗製硫酸の腐食性は純硫酸のそれより弱いことが知
見された。この理由は、鉄（III ）イオンが酸化剤とし
て働きステンレス鋼の不動態化を容易にしていることに
起因するためである。
【０００７】さらに種々のステンレス鋼の粗製硫酸中で
の耐食性試験を実施した。その結果、フェライト（α）
系ステンレス鋼が耐食性が良好であるのに対し、オ−ス
テナイト（γ）系ステンレス鋼の耐食性は悪いことが判
明した。これはＮｉの作用によるもので、Ｎｉは酸化性
酸中ではあまり耐食的でないことが知見された。
の耐食性試験を実施した。その結果、フェライト（α）
系ステンレス鋼が耐食性が良好であるのに対し、オ−ス
テナイト（γ）系ステンレス鋼の耐食性は悪いことが判
明した。これはＮｉの作用によるもので、Ｎｉは酸化性
酸中ではあまり耐食的でないことが知見された。
【０００８】一方で、硫酸プラントなどの大型の構造物
を建設するには優れた加工性、靱性や溶接性が要求され
るが、フェライト系ステンレス鋼ではこれらの特性は悪
く、大型の厚板構造物としては一般的に適用されていな
い。
を建設するには優れた加工性、靱性や溶接性が要求され
るが、フェライト系ステンレス鋼ではこれらの特性は悪
く、大型の厚板構造物としては一般的に適用されていな
い。
【０００９】本発明者らは、上述した「粗製硫酸中での
ステンレス鋼の耐食性」および「構造物としての硫酸プ
ラント」の両者の両立を熟考した結果、良好な耐食性を
有し、しかも加工性、靱性及び溶接性も良好となるステ
ンレス鋼材料の可能性はＮｉ量の比較的少ないフェライ
ト／オ−ステナイト（α／γ）系の二相ステンレス鋼に
あることを知見した。
ステンレス鋼の耐食性」および「構造物としての硫酸プ
ラント」の両者の両立を熟考した結果、良好な耐食性を
有し、しかも加工性、靱性及び溶接性も良好となるステ
ンレス鋼材料の可能性はＮｉ量の比較的少ないフェライ
ト／オ−ステナイト（α／γ）系の二相ステンレス鋼に
あることを知見した。
【００１０】次に、粗製硫酸を用いてその温度条件を常
温から２００℃まで変化させた環境中でＣｒ量，Ｎｉ
量，Ｍｏ量およびＮ量を種々変化させた二相ステンレス
鋼を用いて腐食試験をおこない、腐食速度に及ぼす成分
の影響を検討した。また、別途、耐食性や機械的特性に
及ぼすフェライト相の体積分率の影響、さらにはフェラ
イト相の体積分率に及ぼす熱処理温度の影響を詳細に検
討した。その結果、新しく広い温度範囲で腐食速度が
０．１２mm／ｙ以下の優れた成分系が見出されたのであ
る。また、フェライト相の体積分率が４０％未満では耐
食性が非常に劣化すること、また、フェライト相の体積
分率が６０％を超える場合には、低温靱性や加工性など
が極端に劣化すること、さらに、フェライト相の体積分
率Ｖαと合金元素量および熱処理温度ｔとの間には次の
関係があることなどを知見するに至ったものである。 ｔ=[Ｖα+135-(5.92×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(1
57×N)]/0.087 本発明は上記の知見に基づくものであって、その要旨と
するところは以下の通りである。
温から２００℃まで変化させた環境中でＣｒ量，Ｎｉ
量，Ｍｏ量およびＮ量を種々変化させた二相ステンレス
鋼を用いて腐食試験をおこない、腐食速度に及ぼす成分
の影響を検討した。また、別途、耐食性や機械的特性に
及ぼすフェライト相の体積分率の影響、さらにはフェラ
イト相の体積分率に及ぼす熱処理温度の影響を詳細に検
討した。その結果、新しく広い温度範囲で腐食速度が
０．１２mm／ｙ以下の優れた成分系が見出されたのであ
る。また、フェライト相の体積分率が４０％未満では耐
食性が非常に劣化すること、また、フェライト相の体積
分率が６０％を超える場合には、低温靱性や加工性など
が極端に劣化すること、さらに、フェライト相の体積分
率Ｖαと合金元素量および熱処理温度ｔとの間には次の
関係があることなどを知見するに至ったものである。 ｔ=[Ｖα+135-(5.92×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(1
57×N)]/0.087 本発明は上記の知見に基づくものであって、その要旨と
するところは以下の通りである。
【００１１】（１） 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．０１〜１．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｐ ：０．０４％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：２５〜３０％、 Ｎｉ：６．０〜８．５％、 Ｍｏ：１．０〜３．０％、 Ｎ ：０．２％以下、 Ｏ ：５０ｐｐｍ以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、金
属組織がフェライト相とオ−ステナイト相の二相からな
ることを特徴とする粗製硫酸用ステンレス鋼。
属組織がフェライト相とオ−ステナイト相の二相からな
ることを特徴とする粗製硫酸用ステンレス鋼。
【００１２】（２） 鋼成分として、さらに重量％で、 Ｃａ：０．００１〜０．０３％、 Ｃｅ：０．００１〜０．０３％ の１種あるいは２種を含有し、下記式を満たすことを
特徴とする前記（１）に記載の粗製硫酸用ステンレス
鋼。
特徴とする前記（１）に記載の粗製硫酸用ステンレス
鋼。
【００１３】 Ｓ＋Ｏ−（０．８×Ｃａ）−（０．３×Ｃｅ）＞４０・・・・・ 但し、Ｓ，Ｏ，Ｃａ，Ｃｅは各元素の鋼中含有量（ｐｐ
ｍ）を示す。
ｍ）を示す。
【００１４】（３） フェライト相の体積分率が４０％
以上６０％以下であることを特徴とする前記（１）又は
（２）に記載の粗製硫酸用ステンレス鋼。
以上６０％以下であることを特徴とする前記（１）又は
（２）に記載の粗製硫酸用ステンレス鋼。
【００１５】（４） 前記（１）又は（２）に記載の成
分からなるステンレス鋼を、下記式で定まる温度ｔ
low （℃）以上かつ下記式で定まる温度ｔhigh（℃）
以下の温度ｔ（℃）で熱処理することを特徴とする前記
（３）記載の粗製硫酸用ステンレス鋼の製造方法。
分からなるステンレス鋼を、下記式で定まる温度ｔ
low （℃）以上かつ下記式で定まる温度ｔhigh（℃）
以下の温度ｔ（℃）で熱処理することを特徴とする前記
（３）記載の粗製硫酸用ステンレス鋼の製造方法。
【００１６】 ｔlow =[175-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・ ｔhigh=[195-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・ 但し、Cr,Mo,Ni,Nは各元素の鋼中含有量（重量％）を示
す。
す。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成用件の限定理
由を述べる。
由を述べる。
【００１８】［Ｃ量：０．００５％以上０．０５％以
下］Ｃはステンレス鋼の耐食性に有害であるが強度の観
点からある程度の含有量は必要である。０．００５％未
満の極低炭素量では製造コストが高くなる。また、０．
０５％を超えると耐食性を大幅に劣化させるため０．０
０５％以上０．０５％以下とした。
下］Ｃはステンレス鋼の耐食性に有害であるが強度の観
点からある程度の含有量は必要である。０．００５％未
満の極低炭素量では製造コストが高くなる。また、０．
０５％を超えると耐食性を大幅に劣化させるため０．０
０５％以上０．０５％以下とした。
【００１９】［Ｓｉ量：０．０１％以上１．０％以下］
ステンレス鋼の高濃度硫酸環境での耐食性はＳｉ量約４
％までは耐食性を著しく劣化させる。Ｓｉ量が４％以上
では逆に著しく耐食性を向上させる。しかし、通常のス
テンレス鋼製造工程で厚板を製造することは困難であ
る。耐食性に影響を及ぼさない範囲で熱間圧延可能な通
常のステンレス鋼の成分範囲として、Ｓｉ量を１．０％
以下とした。また、Ｓｉ量が０．０１％未満では製造コ
ストが高くなることから０．０１％以上とした。
ステンレス鋼の高濃度硫酸環境での耐食性はＳｉ量約４
％までは耐食性を著しく劣化させる。Ｓｉ量が４％以上
では逆に著しく耐食性を向上させる。しかし、通常のス
テンレス鋼製造工程で厚板を製造することは困難であ
る。耐食性に影響を及ぼさない範囲で熱間圧延可能な通
常のステンレス鋼の成分範囲として、Ｓｉ量を１．０％
以下とした。また、Ｓｉ量が０．０１％未満では製造コ
ストが高くなることから０．０１％以上とした。
【００２０】［Ｍｎ量：０．１％以上２．０％以下］Ｍ
ｎはオ−ステナイト安定化元素であり、高価なＮｉの代
替として添加することが可能であるが、本発明で対象と
している粗製硫酸中での耐食性は、２．０％超では効果
がなく、耐食性に影響を及ぼさないＭｎ量の上限として
２．０％以下とした。また、Ｍｎ量が０．１％未満では
製造コストが高くなることから０．１％以上とした。
ｎはオ−ステナイト安定化元素であり、高価なＮｉの代
替として添加することが可能であるが、本発明で対象と
している粗製硫酸中での耐食性は、２．０％超では効果
がなく、耐食性に影響を及ぼさないＭｎ量の上限として
２．０％以下とした。また、Ｍｎ量が０．１％未満では
製造コストが高くなることから０．１％以上とした。
【００２１】［Ｐ量：０．０２％以下］Ｐは耐食性およ
び熱間加工性の観点から少ないことが望ましい。０．０
２％を超えると熱間加工性が極端に劣化する。よって、
Ｐ量は０．０２％以下とした。
び熱間加工性の観点から少ないことが望ましい。０．０
２％を超えると熱間加工性が極端に劣化する。よって、
Ｐ量は０．０２％以下とした。
【００２２】［Ｓ量：０．００５％以下］Ｓは耐食性よ
りも熱間加工性に著しく影響する元素で、その量は低い
ほど良い。そこでＳ量は０．００５％（５０ｐｐｍ）以
下とした。
りも熱間加工性に著しく影響する元素で、その量は低い
ほど良い。そこでＳ量は０．００５％（５０ｐｐｍ）以
下とした。
【００２３】［Ｃａ量およびＣｅ量：０．００１％以上
０．０３％以下］Ｃａ及びＣｅは溶鋼の脱酸素剤、脱硫
剤として通常０．００１％以上０．０３％以下の範囲で
添加される。０．０３％を超えて添加しても脱酸素効果
および脱硫効果は飽和する。また、Ｓ及びＯに対しては
ＣａとＣｅとの複合添加により次式で示される値が４０
以下を満足するＣａ量及びＣｅ量を添加することで低Ｓ
鋼中でＯを固定してＭｎＳの生成を防止し、熱間加工性
を大幅に改善する。 ４０＞［Ｓ＋Ｏ−（０．８×Ｃａ(ppm) ）−（０．３×
Ｃｅ(ppm) ）］ ［Ｏ量５０ｐｐｍ以下］ＯもＳと同じように熱間加工性
に著しく影響する元素であり、低いほど良い。Ｏは通常
のステンレス鋼製鋼法で得られる５０ｐｐｍ以下と限定
した。
０．０３％以下］Ｃａ及びＣｅは溶鋼の脱酸素剤、脱硫
剤として通常０．００１％以上０．０３％以下の範囲で
添加される。０．０３％を超えて添加しても脱酸素効果
および脱硫効果は飽和する。また、Ｓ及びＯに対しては
ＣａとＣｅとの複合添加により次式で示される値が４０
以下を満足するＣａ量及びＣｅ量を添加することで低Ｓ
鋼中でＯを固定してＭｎＳの生成を防止し、熱間加工性
を大幅に改善する。 ４０＞［Ｓ＋Ｏ−（０．８×Ｃａ(ppm) ）−（０．３×
Ｃｅ(ppm) ）］ ［Ｏ量５０ｐｐｍ以下］ＯもＳと同じように熱間加工性
に著しく影響する元素であり、低いほど良い。Ｏは通常
のステンレス鋼製鋼法で得られる５０ｐｐｍ以下と限定
した。
【００２４】［Ｃｒ量：２５％以上３０％以下］Ｃｒは
本発明の基本成分である。Ｎｉ，Ｍｏ，Ｎと共存した形
で添加される。高濃度硫酸中で良好な耐食性を得るため
にはＭｏと共存しても２５％以上の添加が必要である。
Ｃｒ量が多いほど耐食性は向上するが３０％を超えると
耐食性は飽和するとともに、製造が困難となり、経済的
にも高価となる。よって、Ｃｒ量の範囲を２５％以上３
０％以下に限定した。
本発明の基本成分である。Ｎｉ，Ｍｏ，Ｎと共存した形
で添加される。高濃度硫酸中で良好な耐食性を得るため
にはＭｏと共存しても２５％以上の添加が必要である。
Ｃｒ量が多いほど耐食性は向上するが３０％を超えると
耐食性は飽和するとともに、製造が困難となり、経済的
にも高価となる。よって、Ｃｒ量の範囲を２５％以上３
０％以下に限定した。
【００２５】［Ｎｉ量：６．０％以上８．５％以下］Ｎ
ｉはＣｒ，Ｍｏ，Ｎと共存した形で添加される。Ｎｉは
Ｃｒとともに本発明のステンレス鋼の基本成分である。
ステンレス鋼中へのＮｉの添加は一般に高濃度硫酸中で
の耐食性を劣化させるが、それはＮｉ量が約８．５％超
で特に顕著であることを本発明者らは知見している（防
食技術、３９，７１（１９９０））。したがって、高濃
度硫酸中ではＮｉ添加量は８．５％以下が良い。また、
ステンレス鋼の厚板製造を容易にするためにはある程度
のＮｉ添加が必須であり、耐食性を損なうことなく製造
性を確保するためのＮｉ量は６．０％以上必要である。
ｉはＣｒ，Ｍｏ，Ｎと共存した形で添加される。Ｎｉは
Ｃｒとともに本発明のステンレス鋼の基本成分である。
ステンレス鋼中へのＮｉの添加は一般に高濃度硫酸中で
の耐食性を劣化させるが、それはＮｉ量が約８．５％超
で特に顕著であることを本発明者らは知見している（防
食技術、３９，７１（１９９０））。したがって、高濃
度硫酸中ではＮｉ添加量は８．５％以下が良い。また、
ステンレス鋼の厚板製造を容易にするためにはある程度
のＮｉ添加が必須であり、耐食性を損なうことなく製造
性を確保するためのＮｉ量は６．０％以上必要である。
【００２６】［Ｍｏ量：１．０％以上３．０％以下］Ｍ
ｏは高濃度硫酸中で良好な耐食性を確保するために必須
な元素であるが、３．０％を超えて添加すると粗製硫酸
中での耐食性、特に１５０℃以上の高温域での耐食性が
極端に劣化することから、上限を３．０％に限定した。
また、１．０％未満では耐食性が不十分となる。
ｏは高濃度硫酸中で良好な耐食性を確保するために必須
な元素であるが、３．０％を超えて添加すると粗製硫酸
中での耐食性、特に１５０℃以上の高温域での耐食性が
極端に劣化することから、上限を３．０％に限定した。
また、１．０％未満では耐食性が不十分となる。
【００２７】［Ｎ量：０．２％以下］ＮはＣｒ，Ｎｉ，
Ｍｏと共存した形で添加される。Ｎは強いオ−ステナイ
ト形成元素であり、粗製硫酸中での耐食性に影響は与え
ない。本発明のＣｒ量２５％以上３０％以下、およびＭ
ｏ量１．０％以上３．０％以下の範囲の安定した二相ス
テンレス鋼を得るためには０．２％以下のＮ量で十分で
ある。よってＮ量の上限を０．２％以下と限定した。
Ｍｏと共存した形で添加される。Ｎは強いオ−ステナイ
ト形成元素であり、粗製硫酸中での耐食性に影響は与え
ない。本発明のＣｒ量２５％以上３０％以下、およびＭ
ｏ量１．０％以上３．０％以下の範囲の安定した二相ス
テンレス鋼を得るためには０．２％以下のＮ量で十分で
ある。よってＮ量の上限を０．２％以下と限定した。
【００２８】［フェライト相の体積分率：４０％以上６
０％以下］二相ステンレス鋼製品板の金属組織、冶金的
性質などが最も安定となるのはフェライト相の体積分率
が５０％の場合である。フェライト相の体積分率が４０
％未満では、耐食性が著しく劣化し、実用に耐えない。
また、フェライト相の体積分率が６０％を超えると加工
性や低温靱性、溶接性が劣化する。優れた耐食性と機械
的性質を兼ね備えたフェライト相の体積分率として４０
％以上、６０％以下に限定した。
０％以下］二相ステンレス鋼製品板の金属組織、冶金的
性質などが最も安定となるのはフェライト相の体積分率
が５０％の場合である。フェライト相の体積分率が４０
％未満では、耐食性が著しく劣化し、実用に耐えない。
また、フェライト相の体積分率が６０％を超えると加工
性や低温靱性、溶接性が劣化する。優れた耐食性と機械
的性質を兼ね備えたフェライト相の体積分率として４０
％以上、６０％以下に限定した。
【００２９】［熱処理温度：ｔ］本発明鋼のフェライト
相の体積分率を４０％以上６０％以下にするための熱処
理温度は、合金元素量と関係づけられる。フェライト相
の体積分率を４０％にするための熱処理温度は次式にし
たがう。なお、以下の(2) 式、(3) 式におけるCr,Mo,N
i,Nは各元素の鋼中含有量（重量％）を示す。 ｔlow =[175-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・(2) また、フェライト相の体積分率を６０％にするための熱
処理温度は次式にしたがう。 ｔhigh=[195-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・(3) よって、フェライト相の体積分率４０％以上、６０％以
下を確保するための熱処理温度ｔは、ｔlow ≦ｔ≦ｔ
highである。なお、フェライト相の体積分率は熱処理時
間および冷却速度の影響を受けるが、本発明鋼の場合、
熱処理時間は３０分から６０分、冷却は水焼き入れ程度
で十分である。
相の体積分率を４０％以上６０％以下にするための熱処
理温度は、合金元素量と関係づけられる。フェライト相
の体積分率を４０％にするための熱処理温度は次式にし
たがう。なお、以下の(2) 式、(3) 式におけるCr,Mo,N
i,Nは各元素の鋼中含有量（重量％）を示す。 ｔlow =[175-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・(2) また、フェライト相の体積分率を６０％にするための熱
処理温度は次式にしたがう。 ｔhigh=[195-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・(3) よって、フェライト相の体積分率４０％以上、６０％以
下を確保するための熱処理温度ｔは、ｔlow ≦ｔ≦ｔ
highである。なお、フェライト相の体積分率は熱処理時
間および冷却速度の影響を受けるが、本発明鋼の場合、
熱処理時間は３０分から６０分、冷却は水焼き入れ程度
で十分である。
【００３０】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を説明する。
表１は本発明鋼ならびに比較鋼の化学組成を示すもの
で、それぞれ電気炉ＡＯＤおよび電気炉ＶＡＣ法によっ
て溶解した。これらの溶鋼を連続鋳造に通常条件で鋳造
し、表面手入れ後、熱間圧延を施し、得られた熱延板を
種々の温度で熱処理後、腐食試験に供した。
表１は本発明鋼ならびに比較鋼の化学組成を示すもの
で、それぞれ電気炉ＡＯＤおよび電気炉ＶＡＣ法によっ
て溶解した。これらの溶鋼を連続鋳造に通常条件で鋳造
し、表面手入れ後、熱間圧延を施し、得られた熱延板を
種々の温度で熱処理後、腐食試験に供した。
【００３１】
【表１】
【００３２】腐食試験片には熱処理を終えた板材から２
５×２５×４mmの寸法の鋼片を切り出し、全面を４００
番のエメリ−紙で湿式研磨をおこなったのち、アセトン
中超音波による脱脂を約１０分おこない、熱風乾燥した
ものを用いた。腐食試験はあらかじめ恒温水槽およびオ
イルパスを用いて４０℃から２００℃の温度に保持され
た石英ガラス製腐食試験セル内の粗製硫酸（９８．８％
−硫酸／２４ｐｐｍ−鉄（III ）イオン）中に腐食試験
片を２４時間浸漬することでおこなった。所定の時間経
過後、ただちに試験片を腐食試験セルから取り出し、水
洗／熱風乾燥後、試験前後の重量差から腐食速度を算出
した。これより、２５〜２００℃の温度範囲で腐食速度
が０．１２mm／ｙ以下の材料を○印で、また、そうでな
い材料を×印として耐食性の判定（評価）をおこなっ
た。
５×２５×４mmの寸法の鋼片を切り出し、全面を４００
番のエメリ−紙で湿式研磨をおこなったのち、アセトン
中超音波による脱脂を約１０分おこない、熱風乾燥した
ものを用いた。腐食試験はあらかじめ恒温水槽およびオ
イルパスを用いて４０℃から２００℃の温度に保持され
た石英ガラス製腐食試験セル内の粗製硫酸（９８．８％
−硫酸／２４ｐｐｍ−鉄（III ）イオン）中に腐食試験
片を２４時間浸漬することでおこなった。所定の時間経
過後、ただちに試験片を腐食試験セルから取り出し、水
洗／熱風乾燥後、試験前後の重量差から腐食速度を算出
した。これより、２５〜２００℃の温度範囲で腐食速度
が０．１２mm／ｙ以下の材料を○印で、また、そうでな
い材料を×印として耐食性の判定（評価）をおこなっ
た。
【００３３】表２にそれぞれの材料のｔlow およびｔ
highの値ならびに実際の熱処理温度ｔ（いずれも熱処理
時間１ｈ後、水焼き入れ）、その熱処理温度で得られた
フェライト相の体積分率（フェライトインジケ−タで実
測したα相の体積分率）および２５℃から２００℃の粗
製硫酸中での腐食速度ならびに耐食性評価結果を示し
た。表２の腐食速度は図２に示すように、常温から２０
０℃の温度範囲では２つの腐食速度が極大となる領域が
存在するが、本発明鋼は比較鋼に比べて腐食速度が４０
℃から２００℃の温度範囲で０．１２mm／ｙ以下であ
り、極めて優れた耐食性を有する材料であることがわか
る。
highの値ならびに実際の熱処理温度ｔ（いずれも熱処理
時間１ｈ後、水焼き入れ）、その熱処理温度で得られた
フェライト相の体積分率（フェライトインジケ−タで実
測したα相の体積分率）および２５℃から２００℃の粗
製硫酸中での腐食速度ならびに耐食性評価結果を示し
た。表２の腐食速度は図２に示すように、常温から２０
０℃の温度範囲では２つの腐食速度が極大となる領域が
存在するが、本発明鋼は比較鋼に比べて腐食速度が４０
℃から２００℃の温度範囲で０．１２mm／ｙ以下であ
り、極めて優れた耐食性を有する材料であることがわか
る。
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】以上に述べたように本発明鋼は、従来、
粗製硫酸中で不可能であった常温から２００℃までの広
い温度範囲で腐食速度が０．１２mm／ｙ以下の性能を達
成し、かつ、現状技術で容易に厚板製造可能な上限のＣ
ｒ範囲（２５．０％から３０．０％まで）でＭｏ，Ｎ
ｉ，Ｎと複合した適正な成分範囲を新たに発見したこと
により、従来にない優れた耐食性を示す材料を開発する
ことができた。
粗製硫酸中で不可能であった常温から２００℃までの広
い温度範囲で腐食速度が０．１２mm／ｙ以下の性能を達
成し、かつ、現状技術で容易に厚板製造可能な上限のＣ
ｒ範囲（２５．０％から３０．０％まで）でＭｏ，Ｎ
ｉ，Ｎと複合した適正な成分範囲を新たに発見したこと
により、従来にない優れた耐食性を示す材料を開発する
ことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 各種ステンレス鋼の純硫酸中と粗製硫酸中で
の腐食速度を比較した図である。純硫酸中には鉄（III
）イオンは存在しないが粗製硫酸中には鉄（III ）イ
オンが２７ｐｐｍおよび２４ｐｐｍ存在する。また、Ｎ
ｉを含んだステンレス鋼の腐食速度は高い。
の腐食速度を比較した図である。純硫酸中には鉄（III
）イオンは存在しないが粗製硫酸中には鉄（III ）イ
オンが２７ｐｐｍおよび２４ｐｐｍ存在する。また、Ｎ
ｉを含んだステンレス鋼の腐食速度は高い。
【図２】 ２５℃から２００℃の粗製硫酸中での本発明
鋼と比較鋼の腐食速度に及ぼす温度の影響を示した図で
ある。本発明鋼は２５〜２００℃の温度範囲で０．１２
mm／ｙ以下の優れた耐食性を示している。
鋼と比較鋼の腐食速度に及ぼす温度の影響を示した図で
ある。本発明鋼は２５〜２００℃の温度範囲で０．１２
mm／ｙ以下の優れた耐食性を示している。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０５％、 Ｓｉ：０．０１〜１．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｐ ：０．０４％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｃｒ：２５〜３０％、 Ｎｉ：６．０〜８．５％、 Ｍｏ：１．０〜３．０％、 Ｎ ：０．２％以下、 Ｏ ：５０ｐｐｍ以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、金
属組織がフェライト相とオ−ステナイト相の二相からな
ることを特徴とする粗製硫酸用ステンレス鋼。 - 【請求項２】 鋼成分として、さらに重量％で、 Ｃａ：０．００１〜０．０３％、 Ｃｅ：０．００１〜０．０３％ の１種あるいは２種を含有し、下記（１）式を満たすこ
とを特徴とする請求項１に記載の粗製硫酸用ステンレス
鋼。 Ｓ＋Ｏ−（０．８×Ｃａ）−（０．３×Ｃｅ）＞４０・・・・・（１） 但し、Ｓ，Ｏ，Ｃａ，Ｃｅは各元素の鋼中含有量（ｐｐ
ｍ）を示す。 - 【請求項３】 フェライト相の体積分率が４０％以上６
０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の粗製硫酸用ステンレス鋼。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の成分からなるス
テンレス鋼を、下記（２）式で定まる温度ｔlow （℃）
以上かつ下記（３）式で定まる温度ｔhigh（℃）以下の
温度ｔ（℃）で熱処理することを特徴とする請求項３記
載の粗製硫酸用ステンレス鋼の製造方法。 ｔlow =[175-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・(2) ｔhigh=[195-(5.92 ×Cr)-(3.75 ×Mo)+(7.15 ×Ni)+(157×N)]/0.087 ・・(3) 但し、Cr,Mo,Ni,Nは各元素の鋼中含有量（重量％）を示
す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10070983A JPH11269612A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 粗製硫酸用ステンレス鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10070983A JPH11269612A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 粗製硫酸用ステンレス鋼およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11269612A true JPH11269612A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13447283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10070983A Pending JPH11269612A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 粗製硫酸用ステンレス鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11269612A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020260299A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Ab Sandvik Materials Technology | A laying head pipe |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03158437A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Nippon Steel Corp | 耐濃硫酸腐食性に優れた二相ステンレス鋼 |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP10070983A patent/JPH11269612A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03158437A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Nippon Steel Corp | 耐濃硫酸腐食性に優れた二相ステンレス鋼 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020260299A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Ab Sandvik Materials Technology | A laying head pipe |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031028 |