JP2022510981A - 低濃度硫酸/塩酸複合凝縮雰囲気で耐食性を有する鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれ鋼板内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。)
鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬するとき、鋼板の表面に濃化層および腐食層が生成され得る。
濃化層は10nm~500nm厚さで形成され得る。
腐食層はOを5重量%以上含み得る。
このような腐食層は0.01μm~1μmの厚さで形成され得る。
[低濃度複合酸腐食減量比]≦5.3 (2)
式2において、[低濃度複合酸腐食減量比]は、鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示す。
[高濃度複合酸腐食減量比]×[低濃度複合酸腐食減量比]≦100 (3)
式3において、高濃度複合酸腐食減量比は、鋼板を28.5重量%の硫酸および0.52重量%の塩酸を含む溶液に60℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示し、低濃度複合酸腐食減量比は、鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示す。
鋼板は、鋼板の角部位で発生するクラックの平均長さが5mm以下であり得る。
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれスラブ内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。)
スラブを加熱する段階は1,000~1,300℃で行われ得る。
加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階で、仕上げ圧延温度は750℃以上であり得る。
熱延鋼板を巻き取りする段階は550~750℃で行われ得る。
冷延鋼板は厚さが3mm以下であり得る。
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれ鋼板内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。)
低炭素鋼板の炭素含有量は0.15重量%以下であり得る。鋼中炭素の含有量が過度に多い場合、鋼内に局部的な腐食を起こすパーライト、ベイナイトなどの炭化物を含む相が形成されて耐食性を低下させ得る。より具体的には0.01~0.10重量%であり得る。さらに具体的には0.05~0.08重量%であり得る。
Mnは固溶強化による鋼の強度向上と硬化能向上を助ける。ただし、過度に多く添加される場合、中心偏析あるいは微小偏析などの偏析が激しくなり、製品の酸化物の形成により製品の表面品質に悪影響を与える恐れがある。逆にMnを過度に少なく含むと、固溶強化効果が低下して強度が落ち得る。より具体的には0.5~1.2重量%であり得る。
Sbは表面に安定した濃化層を形成するために添加する。Sbの含有量が過度に少ない場合は十分な濃化層を形成できない。逆に過度に多い場合は表面クラックを誘発し得る。より具体的には0.05~0.15重量%であり得る。
Snは腐食後鋼材表面と腐食生成物の間に濃化層を形成する元素である。また、さらには腐食生成物の極表面に形成されて追加的な腐食を抑制する役割をする。Snが過度に少なく含まれる場合、十分な濃化層を形成できない。Snが過度に多く添加される場合は製造時にスラブクラックを誘発し、熱間圧延時にエッジクラックを誘発し得る。より具体的には0.05~0.2重量%であり得る。
本発明の一実施形態では前述した元素の他に耐食特性を助けるタングステン(W)および銅(Cu)のうち1種以上をさらに含み得る。すなわち、Wを単独で含むか、Cuを単独で含むか、またはWおよびCuを同時に含み得る。
Wは腐食時鋼材表面と腐食生成物の間に非常に小さい濃度で濃化する特徴がある。また形成された非晶質層と腐食生成物の緻密度を大きく向上させる元素である。Wの含有量が過度に多い場合はWによるWCの形成により欠陥を起こし得る。より具体的には0.05~0.3重量%であり得る。さらに具体的には0.07~0.15重量%であり得る。
Cuは酸浸漬環境で腐食する場合、鋼材表面と腐食生成物の間に濃化されて追加的な腐食を防ぐ元素である。また、Cuは硫酸/塩酸複合環境で鋼材表面と腐食生成物の間に濃化層を形成して追加的な腐食を防ぐ元素である。Cuが過度に多く添加される場合、Cuの低い融点により製造時クラックを誘発する可能性がある。また、過度に多く添加される場合、低濃度耐食性を画期的に低下させる問題がある。より具体的には0.005~0.02重量%であり得る。
前述したように、WおよびCuは鋼材表面と腐食生成物の間に濃化される元素としてこれを同時に含み得る。この二つを同時に含む場合、その合量で0.005~0.5重量%含み得る。WおよびCuが過度に少なく含まれる場合、適切な耐食性効果が得られない。逆にWおよびCuが過度に多く含まれる場合、欠陥またはクラックが発生し得る。さらに具体的にはWおよびCuを同時に含む場合、その合量で0.01~0.35重量%であり得る。
Crは一般のステンレス鋼では多くの含有量が必要であるが、強酸環境浸漬では被膜でCr2+に酸化するので、かえって耐食性が減少する問題がある。より具体的には5重量%以下含み得る。さらに具体的には0.001~1重量%含み得る。
SiはSi酸化物の形成により赤ケールを誘発し得、これによる表面欠陥を形成し得、0.5重量%以下に制限し得る。
Alも脱酸のための重要な元素であるが、Al酸化物を形成して表面特性が低下し得るので、本発明では0.05重量%以下に限定し得る。より具体的には0.01~0.05重量%含み得る。
NiはCuのLMEを憂慮した添加によって0.3重量%以下で含み得る。より具体的には0.005~0.2重量%含み得る。
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれ鋼板内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。)
腐食層は1~30μmの厚さで形成される。
[低濃度複合酸腐食減量比]≦5.3 (2)
式2において、[低濃度複合酸腐食減量比]は、鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示す。
[高濃度複合酸腐食減量比]×[低濃度複合酸腐食減量比]≦100 (3)
式3において、高濃度複合酸腐食減量比は、鋼板を28.5重量%の硫酸および0.52重量%の塩酸を含む溶液に60℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示し、低濃度複合酸腐食減量比は、鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示す。さらに具体的には式3の上限値は60であり得る。
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれスラブ内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。)
下記表1に示す合金成分および残部としてFeおよび不可避不純物を含む鋼スラブを製造した。鋼の製造条件はスラブを1250℃で60分間加熱した後、2.0mm厚さに熱間圧延し、熱延板を製造した。仕上げ圧延温度は900℃で、巻き取りは650℃で行った。
鋼板の全体長手方向に発生した全体クラックに対してTD方向にクラックの長さを測定し、その平均値を示した。
その結果を下記表2に示した。
その結果を下記表3に示した。
Claims (17)
- 重量%で、炭素(C):0.15%以下(0%を除く)、マンガン(Mn):0.5~1.5%、アンチモン(Sb):0.05~0.2%およびスズ(Sn):0.03~0.45%を含み、
タングステン(W)および銅(Cu)のうち1種以上を含み、タングステン(W)を単独で0.45%以下(0%を除く)で含むか、銅(Cu)を単独で0.005~0.05%含むか、またはタングステン(W)および銅(Cu)をその合量で0.005~0.5%含み、
残部鉄(Fe)および不可避不純物を含み、
下記式1を満たす、耐食性鋼板。
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれ鋼板内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。) - クロム(Cr):8重量%以下、シリコン(Si):0.5重量%以下、アルミニウム(Al):0.05重量%以下およびニッケル(Ni):0.3重量%以下のうち1種以上をさらに含む、請求項1に記載の耐食性鋼板。
- 鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬するとき、鋼板の表面に濃化層および腐食層が生成される、請求項1に記載の耐食性鋼板。
- 前記濃化層は重量%で、C:10.0%以下、Sb:1.0~20.0%、Sn:1.0~20.0%を含み、WおよびCuのうち1種以上を含み、タングステン(W)を単独で0.3~5.0%で含むか、銅(Cu)を単独で2.0~10.0%含むか、またはタングステン(W)および銅(Cu)をその合量で2.0~10.0%含み、残部鉄(Fe)および不可避不純物を含む、請求項3に記載の耐食性鋼板。
- 前記濃化層は厚さが10nm~500nmである、請求項3に記載の耐食性鋼板。
- 前記腐食層はOを5重量%以上含む、請求項3に記載の耐食性鋼板。
- 前記腐食層は厚さが0.01~1μmである、請求項3に記載の耐食性鋼板。
- 前記鋼板は下記式2を満たす、請求項1に記載の耐食性鋼板。
[低濃度複合酸腐食減量比]≦5.3 (2)
(式2において、[低濃度複合酸腐食減量比]は、鋼板を8,500ppmの硫酸溶液と2,400ppmの塩酸溶液を混合した溶液に80℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示す。) - 前記鋼板は下記式3を満たす、請求項1に記載の耐食性鋼板。
[高濃度複合酸腐食減量比]×[低濃度複合酸腐食減量比]≦100 (3)
(式3において、高濃度複合酸腐食減量比は、鋼板を28.5重量%の硫酸および0.52重量%の塩酸を含む溶液に60℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示し、低濃度複合酸腐食減量比は、鋼板を8,500ppmの硫酸および2,400ppmの塩酸を含む溶液に80℃、6時間浸漬した後、単位時間当たり、単位表面積当たりの重量減量を測定した値(mg/(cm2×hr.))を示す。) - 鋼板の角部位で発生するクラックの平均長さが5mm以下である、請求項1に記載の耐食性鋼板。
- 重量%で、炭素(C):0.15%以下(0%を除く)、マンガン(Mn):0.5~1.5%、アンチモン(Sb):0.05~0.2%およびスズ(Sn):0.03~0.45%を含み、タングステン(W)および銅(Cu)のうち1種以上を含み、タングステン(W)を単独で0.45%以下で含むか、銅(Cu)を単独で0.005~0.05%含むか、またはタングステン(W)および銅(Cu)をその合量で0.005~0.5%含み、残部鉄(Fe)および不可避不純物を含み、下記式1を満たすスラブを加熱する段階;
加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階;および
前記熱延鋼板を巻き取りする段階を含む、耐食性鋼板の製造方法。
5×[Sb]+3×[Sn]+[W]-2×[Cu]≧0.70 (1)
(式1において、[Sb]、[Sn]、[W]および[Cu]はそれぞれスラブ内のSb、Sn、WおよびCuの含有量(重量%)を示す。ただし、WまたはCuを含まない場合[W]または[Cu]は0を示す。) - 前記スラブはクロム(Cr):8重量%以下、シリコン(Si):0.5重量%以下、アルミニウム(Al):0.05重量%以下、およびニッケル(Ni):0.3重量%以下のうち1種以上をさらに含む、請求項11に記載の耐食性鋼板の製造方法。
- 前記スラブを加熱する段階は1,000~1,300℃で行われる、請求項11に記載の耐食性鋼板の製造方法。
- 前記加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階で、仕上げ圧延温度は750℃以上である、請求項11に記載の耐食性鋼板の製造方法。
- 前記熱延鋼板を巻き取りする段階は550~750℃で行われる、請求項11に記載の耐食性鋼板の製造方法。
- 前記熱延鋼板を巻き取りする段階の後、
巻き取りされた熱延鋼板を酸洗する段階;酸洗された熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造する段階;および冷延鋼板を焼鈍熱処理する段階をさらに含む、請求項11に記載の耐食性鋼板の製造方法。 - 前記冷延鋼板は厚さが3mm以下である、請求項16に記載の耐食性鋼板の製造方法。
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