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JP7662941B2 - Steel - Google Patents
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JP7662941B2 - Steel - Google Patents

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JP7662941B2 JP2021171177A JP2021171177A JP7662941B2 JP 7662941 B2 JP7662941 B2 JP 7662941B2 JP 2021171177 A JP2021171177 A JP 2021171177A JP 2021171177 A JP2021171177 A JP 2021171177A JP 7662941 B2 JP7662941 B2 JP 7662941B2
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Description

本発明は、鋼材に関する。 The present invention relates to steel materials.

ボイラーの火炉および廃棄物焼却施設の焼却炉等では、水蒸気、硫黄酸化物、塩化水素等を含む排ガスが発生する。この排ガスは、排ガス煙突等において冷却されると、凝縮して硫酸および塩酸となり、硫酸露点腐食および塩酸露点腐食として知られるように、排ガス流路を構成する鋼材に対し、著しい腐食を引き起こす。 Boiler furnaces and incinerators at waste incineration facilities generate exhaust gases that contain water vapor, sulfur oxides, hydrogen chloride, etc. When this exhaust gas is cooled in the exhaust gas chimney, etc., it condenses into sulfuric acid and hydrochloric acid, which causes severe corrosion of the steel that makes up the exhaust gas flow path, a condition known as sulfuric acid dew-point corrosion and hydrochloric acid dew-point corrosion.

このような問題に対し、耐硫酸・塩酸露点腐食鋼および高耐食ステンレス鋼が提案されている。例えば、特許文献1~4では、Cu、Sb、Co、Crなどを添加した耐硫酸露点腐食性に優れた鋼材が提案されている。 To address these issues, sulfuric acid/hydrochloric acid dew-point corrosion resistant steels and highly corrosion resistant stainless steels have been proposed. For example, Patent Documents 1 to 4 propose steel materials with excellent sulfuric acid dew-point corrosion resistance that contain added elements such as Cu, Sb, Co, and Cr.

特開2001-164335号公報JP 2001-164335 A 特開2003-213367号公報JP 2003-213367 A 特開2007-239094号公報JP 2007-239094 A 特開2012-57221号公報JP 2012-57221 A

Cu、Sb、Cr等を含有する鋼材は、排ガス煙突のような硫酸腐食環境において、優れた耐食性を発揮する。しかし、ボイラーの空気予熱器などに使用される鋼材は、100℃を超える硫酸露点腐食環境で使用される場合がある。さらに、このような100℃を超える硫酸露点腐食環境では、70%を超える極めて濃度の高い硫酸が生成する場合があり、使用される鋼材には、高温かつ高濃度の硫酸に対して優れた耐食性が要求される。 Steel materials containing Cu, Sb, Cr, etc. exhibit excellent corrosion resistance in sulfuric acid corrosive environments such as exhaust gas chimneys. However, steel materials used in boiler air preheaters and the like may be used in sulfuric acid dew-point corrosion environments exceeding 100°C. Furthermore, in such sulfuric acid dew-point corrosion environments exceeding 100°C, extremely high concentrations of sulfuric acid exceeding 70% may be generated, and the steel materials used are required to have excellent corrosion resistance against high-temperature and high-concentration sulfuric acid.

本発明は、上記の問題を解決し、高温かつ高濃度の硫酸腐食環境において優れた耐食性を有する鋼材を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems and provide a steel material that has excellent corrosion resistance in a high-temperature, high-concentration sulfuric acid corrosive environment.

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 to solve the above problems, and the gist of the present invention is the following steel material.

(1)化学組成が、質量%で、
C:0.010~0.20%、
Si:0.04~1.00%、
Mn:0.20~2.00%、
Cu:0.10~1.00%、
Al:0.005~0.10%、
Cr:0.40~3.00%、
Ti:0.010~0.50%、
Ni:0.01~0.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0005~0.050%、
N:0.0015~0.0100%、
O:0.0035%以下、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足し、
鋼材中にMnS、およびMnTi複合硫化物を含み、最大長さが2.0μm以上のMnSの個数密度が50.0/mm未満であり、かつ最大長さが2.0μm以上のMnSの個数密度に対する、最大長さが2.0μm以上のMnTi複合硫化物の個数密度の比が0.10以上である、
鋼材。
3.6<(Si+Al+Ca)/Ti<27.0 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合は0を代入するものとする。
(1) Chemical composition, in mass%,
C: 0.010-0.20%,
Si: 0.04-1.00%,
Mn: 0.20-2.00%,
Cu: 0.10-1.00%,
Al: 0.005-0.10%,
Cr: 0.40-3.00%,
Ti: 0.010-0.50%,
Ni: 0.01-0.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0005-0.050%,
N: 0.0015-0.0100%,
O: 0.0035% or less,
The balance is Fe and impurities.
The following formula (i) is satisfied:
The steel material contains MnS and MnTi composite sulfides, the number density of MnS having a maximum length of 2.0 μm or more is less than 50.0/ mm2 , and the ratio of the number density of MnTi composite sulfides having a maximum length of 2.0 μm or more to the number density of MnS having a maximum length of 2.0 μm or more is 0.10 or more.
Steel.
3.6<(Si+Al+Ca)/Ti<27.0...(i)
In the above formula, the element symbols represent the content (mass%) of each element contained in the steel material, and 0 is substituted when the element is not contained.

(2)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Mo:0.10%以下、
W:0.10%以下、
Sn:0.30%以下、
Sb:0.30%以下、
As:0.30%以下、
Co:0.30%以下、および
Bi:0.30%以下、
から選択される1種以上を含有するものである、
上記(1)に記載の鋼材。
(2) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Mo: 0.10% or less,
W: 0.10% or less,
Sn: 0.30% or less,
Sb: 0.30% or less,
As: 0.30% or less,
Co: 0.30% or less; and Bi: 0.30% or less;
It contains one or more selected from
The steel material according to (1) above.

(3)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Nb:0.10%以下、
V:0.10%以下、
Ta:0.050%以下、および
B:0.010%以下、
から選択される1種以上を含有するものである、
上記(1)または(2)に記載の鋼材。
(3) The chemical composition contains, in mass%, a part of the Fe replaced by
Nb: 0.10% or less,
V: 0.10% or less,
Ta: 0.050% or less; and B: 0.010% or less;
It contains one or more selected from
The steel material according to (1) or (2) above.

(4)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Ca:0.010%以下、
Mg:0.010%以下、および
REM:0.010%以下、
から選択される1種以上を含有するものである、
上記(1)~(3)のいずれかに記載の鋼材。
(4) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Ca: 0.010% or less,
Mg: 0.010% or less; and REM: 0.010% or less;
It contains one or more selected from
The steel material according to any one of (1) to (3) above.

本発明によれば、高温かつ高濃度の硫酸酸腐食環境において優れた耐食性を有する鋼材を提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide steel materials that have excellent corrosion resistance in high-temperature and high-concentration sulfuric acid corrosive environments.

本発明者らは前記した課題を解決するために、鋼材の耐食性を詳細に調査した結果、以下の知見を得るに至った。 In order to solve the above problems, the inventors conducted a detailed investigation into the corrosion resistance of steel materials, and came to the following findings.

Mnは鋼の強度および靱性を確保する上で必須の元素であるが、一方でMnSを形成し酸腐食環境での耐食性を劣化させる。また、本発明においては、SはCuとともに含有させることで耐食性を向上させる効果を有するため、極端な低減は好ましくない。この問題を解決するため、MnSと耐食性との関係について詳細に検討した。その結果、TiとMnとを含有するMnTi複合硫化物は、MnSと比べて腐食の起点とはなりにくいことを見出した。 Mn is an essential element for ensuring the strength and toughness of steel, but on the other hand, it forms MnS, which deteriorates corrosion resistance in an acid corrosion environment. In addition, in the present invention, S has the effect of improving corrosion resistance when contained together with Cu, so extreme reduction is not desirable. To solve this problem, the relationship between MnS and corrosion resistance was investigated in detail. As a result, it was found that MnTi composite sulfides, which contain Ti and Mn, are less likely to become the starting point of corrosion than MnS.

そこで、MnTi複合硫化物を生成させる方法について、さらに調査したところ、Tiがいったん酸化物を形成すると、TiをMnSに含ませることが困難になることが分かった。そのため、Tiよりも酸化されやすいSi等の元素を鋼中に適切に含有させ、Si等の酸化物の形成によって鋼中のOを消費させることで、Ti酸化物の形成を抑制し、MnSにTiを含ませることができることを見出した。 Further investigation into methods for producing MnTi composite sulfides revealed that once Ti forms an oxide, it becomes difficult to incorporate Ti into MnS. Therefore, it was discovered that by appropriately incorporating elements such as Si, which is more easily oxidized than Ti, into the steel and consuming the O in the steel through the formation of oxides of Si, etc., it is possible to suppress the formation of Ti oxides and incorporate Ti into MnS.

さらに、MnSを微細化することによっても、MnSを無害化させることができることを見出した。 Furthermore, they discovered that MnS can also be rendered harmless by micronizing it.

本発明は、上記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 was made based on the above findings. Each aspect of the present invention will be explained in detail below.

(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 limiting the content of each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass %".

C:0.010~0.20%
Cは、鋼材の強度を向上させる元素である。しかしながら、Cが過剰に含有された場合、炭化物が増加し、耐食性が劣化する。そのため、C含有量は0.010~0.20%とする。強度が要求される場合は、C含有量は0.050%以上であるのが好ましい。また、C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い。
C: 0.010-0.20%
C is an element that improves the strength of steel. However, if C is contained in excess, carbides increase and corrosion resistance deteriorates. Therefore, the C content is set to 0.010 to 0.20%. When strength is required, the C content is preferably 0.050% or more. In addition, the C content is preferably 0.15% or less, and more preferably 0.10% or less.

Si:0.04~1.00%
Siは、脱酸および強度の向上に寄与し、酸化物の形態を制御する元素である。しかしながら、Siが過剰に含有された場合、酸化物が増加し、耐食性を損なう。そのため、Si含有量は0.04~1.00%とする。Si含有量は0.10%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0.70%以下であるのが好ましく、0.60%以下であるのがより好ましい。
Si: 0.04~1.00%
Silicon is an element that contributes to deoxidation and strength improvement, and controls the form of oxides. However, if silicon is contained in excess, the amount of oxides increases, impairing corrosion resistance. Therefore, the silicon content is set to 0.04 to 1.00%. The silicon content is preferably 0.10% or more, and more preferably 0.20% or more. The silicon content is preferably 0.70% or less, and more preferably 0.60% or less.

Mn:0.20~2.00%
Mnは、強度を向上させる元素である。しかしながら、Mnが過剰に含有された場合、粗大なMnSが生成し、耐食性および機械特性が劣化する。そのため、Mn含有量は0.20~2.00%とする。Mn含有量は0.50%以上であるのが好ましく、0.60%以上であるのがより好ましい。また、Mn含有量は1.70%以下であるのが好ましく、1.50%以下であるのがより好ましく、1.30%以下であるのがさらに好ましい。
Mn: 0.20-2.00%
Mn is an element that improves strength. However, if Mn is contained in excess, coarse MnS is generated, and corrosion resistance and mechanical properties deteriorate. Therefore, the Mn content is set to 0.20 to 2.00%. The Mn content is preferably 0.50% or more, and more preferably 0.60% or more. In addition, the Mn content is preferably 1.70% or less, more preferably 1.50% or less, and even more preferably 1.30% or less.

Cu:0.10~1.00%
Cuは、硫酸に対する耐食性を顕著に発現する元素である。しかしながら、Cuが過剰に含有された場合、熱間加工性が低下し、生産性を損なう。そのため、Cu含有量は0.10~1.00%とする。Cu含有量は0.15%以上、0.20%以上、または0.25%以上であるのが好ましい。また、Cu含有量は0.85%以下であるのが好ましく、0.70%以下であるのがより好ましい。
Cu: 0.10-1.00%
Cu is an element that exhibits significant corrosion resistance against sulfuric acid. However, if Cu is contained in excess, hot workability decreases, impairing productivity. Therefore, the Cu content is set to 0.10 to 1.00%. The Cu content is preferably 0.15% or more, 0.20% or more, or 0.25% or more. In addition, the Cu content is preferably 0.85% or less, and more preferably 0.70% or less.

Al:0.005~0.10%
Alは、脱酸剤として添加される。しかしながら、Alが過剰に含有された場合、介在物の増加によって耐食性を損なう。そのため、Al含有量は0.005~0.10%とする。Al含有量は0.010%以上であるのが好ましい。また、Al含有量は0.07%以下であるのが好ましい。
Al: 0.005-0.10%
Al is added as a deoxidizer. However, if an excessive amount of Al is contained, the corrosion resistance is impaired due to an increase in inclusions. Therefore, the Al content is set to 0.005 to 0.10%. The Al content is preferably 0.010% or more. Moreover, the Al content is preferably 0.07% or less.

Cr:0.40~3.00%
Crは、焼入れ性を高めて強度を向上させるとともに、耐硫酸性を向上させる効果を有する元素である。しかしながら、Crが過剰に含有された場合、鋼材表面で腐食起点となりやすい酸化物を形成する。そのため、Cr含有量は0.40~3.00%とする。Cr含有量は0.50%以上であるのが好ましく、0.60%以上であるのがより好ましく、0.65%以上であるのがさらに好ましい。また、Cr含有量は2.50%以下であるのが好ましい。
Cr:0.40~3.00%
Cr is an element that has the effect of increasing hardenability and improving strength, as well as improving sulfuric acid resistance. However, if Cr is contained in excess, it forms oxides that are likely to become corrosion initiation points on the steel surface. Therefore, the Cr content is set to 0.40 to 3.00%. The Cr content is preferably 0.50% or more, more preferably 0.60% or more, and even more preferably 0.65% or more. In addition, the Cr content is preferably 2.50% or less.

Ti:0.010~0.50%
Tiは、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。しかしながら、Tiが過剰に含有された場合、腐食の原因となる窒化物の増加によって、耐食性を損なう。そのため、Ti含有量は0.010~0.50%とする。Ti含有量は0.013%以上であるのが好ましく、0.015%以上であるのがより好ましく、0.020%以上であるのがさらに好ましい。また、Ti含有量は0.40%以下であるのが好ましく、0.30%以下であるのがより好ましい。
Ti: 0.010-0.50%
Ti is an element that forms nitrides and contributes to refining crystal grains and improving strength. However, if Ti is contained in excess, the increase in nitrides that cause corrosion impairs corrosion resistance. Therefore, the Ti content is set to 0.010 to 0.50%. The Ti content is preferably 0.013% or more, more preferably 0.015% or more, and even more preferably 0.020% or more. In addition, the Ti content is preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less.

Ni:0.01~0.50%
Niは、酸腐食環境での耐食性を向上させる元素であり、加えてCuを含有する鋼において、製造性を高める効果を有する。Cuは、耐食性を向上させる効果が大きいが、偏析し易く、単独で含有させると鋳造後の割れを助長する場合がある。これに対して、NiはCuの表面偏析を軽減する作用がある。Niを含有させることで、Cuの偏析および鋳片割れの抑制に加えて、偏析に起因する局部腐食の発生も抑制されるため、耐食性を向上させる効果が得られる。しかしながら、Niは高価な元素であり、多量の含有は製鋼コストの増大を招く。そのため、Ni含有量を0.01~0.50%とする。Ni含有量は0.03%以上であるのが好ましく、0.05%以上であるのがより好ましく、0.08%以上であるのがさらに好ましい。また、Ni含有量は0.40%以下、0.29%未満、0.25%以下、0.20%以下であるのが好ましく、0.15%以下であるのがより好ましい。
Ni: 0.01~0.50%
Ni is an element that improves corrosion resistance in an acid corrosion environment, and also has the effect of improving manufacturability in steel containing Cu. Cu has a large effect of improving corrosion resistance, but is prone to segregation, and when contained alone, it may promote cracking after casting. In contrast, Ni has the effect of reducing surface segregation of Cu. By containing Ni, in addition to suppressing Cu segregation and cast piece cracking, the occurrence of local corrosion due to segregation is also suppressed, so that the effect of improving corrosion resistance is obtained. However, Ni is an expensive element, and the inclusion of a large amount of Ni leads to an increase in steelmaking costs. Therefore, the Ni content is set to 0.01 to 0.50%. The Ni content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more, and even more preferably 0.08% or more. In addition, the Ni content is preferably 0.40% or less, less than 0.29%, 0.25% or less, 0.20% or less, and more preferably 0.15% or less.

P:0.050%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。そのため、P含有量に上限を設けて0.050%以下とする。P含有量は0.030%以下であるのが好ましく、0.025%以下であるのがより好ましい。なお、P含有量は可能な限り低減することが好ましく、つまり含有量が0%でもよいが、極度の低減は製鋼コストの増大を招く。そのため、P含有量は0.001%以上としてもよい。
P: 0.050% or less P is an impurity that reduces the mechanical properties and productivity of steel materials. Therefore, the upper limit of the P content is set to 0.050% or less. The P content is preferably 0.030% or less, and more preferably 0.025% or less. It is preferable to reduce the P content as much as possible, that is, the content may be 0%, but an extreme reduction leads to an increase in steelmaking costs. Therefore, the P content may be 0.001% or more.

S:0.0005~0.050%
Sは、一般的に不純物であり、鋼材の機械特性および生産性を低下させる。しかしながら、本発明において、Sは、Cuと同時に含有させることにより、酸腐食環境での耐食性を向上させる効果を有する。そのため、S含有量は0.0005~0.050%とする。S含有量は0.0010%以上、0.0050%以上、または0.0100%以上であるのが好ましい。また、S含有量は0.040%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い。
S: 0.0005-0.050%
S is generally an impurity that reduces the mechanical properties and productivity of steel materials. However, in the present invention, S has the effect of improving corrosion resistance in an acid corrosion environment when contained simultaneously with Cu. Therefore, the S content is set to 0.0005 to 0.050%. The S content is preferably 0.0010% or more, 0.0050% or more, or 0.0100% or more. In addition, the S content is preferably 0.040% or less, and more preferably 0.030% or less.

N:0.0015~0.0100%
Nは、微細な窒化物を形成し、鋼材の機械特性の向上に寄与する。しかしながら、Nが過剰に含有された場合、鋼材の機械特性および生産性を低下させる。そのため、N含有量は0.0015~0.0100%とする。N含有量は0.0020%以上であるのが好ましく、0.0030%以上であるのがより好ましい。また、N含有量は0.0090%以下であるのが好ましく、0.0080%以下であるのがより好ましい。
N: 0.0015-0.0100%
N forms fine nitrides and contributes to improving the mechanical properties of steel materials. However, if N is contained in excess, it reduces the mechanical properties and productivity of steel materials. Therefore, the N content is set to 0.0015 to 0.0100%. The N content is preferably 0.0020% or more, and more preferably 0.0030% or more. In addition, the N content is preferably 0.0090% or less, and more preferably 0.0080% or less.

O:0.0035%以下
Oは、不純物であり、酸腐食環境において腐食の起点となる粗大な酸化物を形成する。そのため、O含有量に上限を設けて、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%以下であるのがさらに好ましい。なお、O含有量は可能な限り低減することが好ましく、つまり含有量が0%でもよいが、極度の低減は製鋼コストの増大を招く。そのため、O含有量は0.0013%以上、0.0020%以上としてもよい。
O: 0.0035% or less O is an impurity and forms coarse oxides that become the starting point of corrosion in an acid corrosion environment. Therefore, an upper limit is set for the O content, and the O content is set to 0.0035% or less. The O content is preferably 0.0030% or less, and more preferably 0.0025% or less. It is preferable to reduce the O content as much as possible, that is, the content may be 0%, but an extreme reduction leads to an increase in steelmaking costs. Therefore, the O content may be 0.0013% or more, or 0.0020% or more.

本発明の鋼の化学組成において、上記の元素に加えて、さらに耐食性を向上させるために、Mo、W、Sn、Sb、As、Co、およびBiから選択される1種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。なお、これらの元素は、鋼材において必ずしも必須ではないことから、含有量の下限値は0%である。各元素の限定理由について説明する。 In addition to the above elements, the chemical composition of the steel of the present invention may contain one or more elements selected from Mo, W, Sn, Sb, As, Co, and Bi in the ranges shown below to further improve corrosion resistance. Note that these elements are not necessarily essential in steel materials, so the lower limit of their content is 0%. The reasons for limiting each element will be explained below.

Mo:0.10%以下
Moは、Cu、Crと同時に含有させることにより、酸性環境での耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Moは高価な元素であるため、過剰な含有は経済性の低下を招く。そのため、Mo含有量は0.10%以下とする。Mo含有量は0.09%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。なお、上記効果をより確実に得たい場合には、Mo含有量は0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましく、0.03%以上とするのがさらに好ましい。
Mo: 0.10% or less Mo is an element that improves corrosion resistance in an acidic environment when contained simultaneously with Cu and Cr, so it may be contained as necessary. However, since Mo is an expensive element, excessive inclusion of Mo leads to a decrease in economic efficiency. Therefore, the Mo content is set to 0.10% or less. The Mo content is preferably 0.09% or less, and more preferably 0.08% or less. In order to obtain the above effect more reliably, the Mo content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.

W:0.10%以下
Wは、Moと同様にCu、Crと同時に含有させることにより、酸性環境での耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Wも高価な元素であるため、過剰な含有は経済性の低下を招く。そのため、W含有量は0.10%以下とする。W含有量は0.09%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。なお、上記効果をより確実に得たい場合には、W含有量は0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましく、0.03%以上とするのがさらに好ましい。
W: 0.10% or less W is an element that improves corrosion resistance in an acidic environment when contained simultaneously with Cu and Cr, similar to Mo, and may be contained as necessary. However, since W is also an expensive element, excessive inclusion leads to a decrease in economic efficiency. Therefore, the W content is set to 0.10% or less. The W content is preferably 0.09% or less, and more preferably 0.08% or less. In order to obtain the above effect more reliably, the W content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.

Sn:0.30%以下
Snは、Cuと同時に含有させると酸腐食環境での耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Snが過剰に含有された場合、熱間加工性が低下する。そのため、Sn含有量は0.30%以下とする。Sn含有量は0.25%以下であるのが好ましく、0.20%以下であるのがより好ましく、0.15%以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、Sn含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.02%以上であるのがより好ましく、0.05%以上であるのがさらに好ましい。
Sn: 0.30% or less Sn is an element that improves corrosion resistance in an acid corrosion environment when contained simultaneously with Cu, so it may be contained as necessary. However, if Sn is contained in excess, hot workability decreases. Therefore, the Sn content is set to 0.30% or less. The Sn content is preferably 0.25% or less, more preferably 0.20% or less, and even more preferably 0.15% or less. In addition, if it is desired to obtain the above effect more reliably, the Sn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.05% or more.

Sb:0.30%以下
Sbは、Cuと同時に含有させると、硫酸に対する耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Sbが過剰に含有された場合、熱間加工性が低下し、生産性を損なう。そのため、Sb含有量は0.30%以下とする。Sb含有量は0.25%以下であるのが好ましく、0.20%以下であるのがより好ましく、0.15%以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、Sb含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.02%以上であるのがより好ましく、0.05%以上であるのがさらに好ましい。
Sb: 0.30% or less Sb is an element that improves corrosion resistance to sulfuric acid when contained simultaneously with Cu, so it may be contained as necessary. However, if Sb is contained in excess, hot workability decreases and productivity is impaired. Therefore, the Sb content is set to 0.30% or less. The Sb content is preferably 0.25% or less, more preferably 0.20% or less, and even more preferably 0.15% or less. In addition, if it is desired to obtain the above effects more reliably, the Sb content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.05% or more.

As:0.30%以下
Asは、SbおよびSnに比べて顕著な効果はないが、酸腐食環境における耐食性の向上に有効な元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Asが過剰に含有された場合、熱間加工性が低下する。そのため、As含有量は0.30%以下とする。As含有量は0.20%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い。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、As含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.02%以上であるのがより好ましく、0.05%以上であるのがさらに好ましい。
As: 0.30% or less Although As does not have a significant effect compared with Sb and Sn, it is an element that is effective in improving corrosion resistance in an acid corrosion environment, so it may be contained as necessary. However, if As is contained in excess, hot workability decreases. Therefore, the As content is set to 0.30% or less. The As content is preferably 0.20% or less, and more preferably 0.10% or less. In addition, if it is desired to obtain the above-mentioned effect more reliably, the As content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.05% or more.

Co:0.30%以下
Coは、SbおよびSnに比べて顕著な効果はないが、酸腐食環境における耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Coが過剰に含有された場合、経済性が低下する。そのため、Co含有量は0.30%以下とする。Co含有量は0.20%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い。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、Co含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.02%以上であるのがより好ましく、0.05%以上であるのがさらに好ましい。
Co: 0.30% or less Co is an element that improves corrosion resistance in an acid corrosion environment, although it does not have a significant effect compared to Sb and Sn, so it may be contained as necessary. However, if Co is contained in excess, the economic efficiency decreases. Therefore, the Co content is set to 0.30% or less. The Co content is preferably 0.20% or less, and more preferably 0.10% or less. In order to obtain the above effects more reliably, the Co content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.05% or more.

Bi:0.30%以下
Biは、SbおよびSnに比べて顕著な効果はないが、酸性環境における耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Biが過剰に含有された場合、熱間加工性が低下する。そのため、Bi含有量は0.30%以下とする。Bi含有量は0.20%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い。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、Bi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く、0.005%以上であるのがさらに好ましい。
Bi: 0.30% or less Bi does not have a significant effect compared to Sb and Sn, but since it is an element that improves corrosion resistance in an acidic environment, it may be contained as necessary. However, if Bi is contained in excess, hot workability decreases. Therefore, the Bi content is set to 0.30% or less. The Bi content is preferably 0.20% or less, and more preferably 0.10% or less. In order to obtain the above effects more reliably, the Bi content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and even more preferably 0.005% or more.

本発明の鋼の化学組成において、上記の元素に加えて、機械特性等を向上させるために、さらにNb、V、Ta、およびBから選択される1種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。なお、これらの元素は、鋼材において必ずしも必須ではないことから、含有量の下限値は0%である。各元素の限定理由について説明する。 In addition to the above elements, the chemical composition of the steel of the present invention may further contain one or more elements selected from Nb, V, Ta, and B in the ranges shown below in order to improve mechanical properties, etc. Note that these elements are not necessarily essential in steel materials, so the lower limit of their content is 0%. The reasons for limiting each element will be explained below.

Nb:0.10%以下
Nbは、Ti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、Nbが過剰に含有された場合、窒化物が粗大になり、機械特性が劣化する。そのため、Nb含有量は0.10%以下とする。Nb含有量は0.09%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く、0.07%以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、Nb含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.010%以上であるのがより好ましく、0.015%以上であるのがさらに好ましい。
Nb: 0.10% or less Like Ti, Nb is an element that forms nitrides and contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of strength, so it may be contained as necessary. However, if Nb is contained in excess, the nitrides become coarse and the mechanical properties deteriorate. Therefore, the Nb content is set to 0.10% or less. The Nb content is preferably 0.09% or less, more preferably 0.08% or less, and even more preferably 0.07% or less. In addition, if it is desired to obtain the above effects more reliably, the Nb content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.010% or more, and even more preferably 0.015% or more.

V:0.10%以下
Vは、Ti、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、Vが過剰に含有された場合、窒化物が粗大になり、機械特性が劣化する。そのため、V含有量は0.10%以下とする。V含有量は0.08%以下であるのが好ましく、0.06%以下であるのがより好ましく、0.04%以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、V含有量は0.005%以上であるのが好ましい。
V: 0.10% or less V, like Ti and Nb, is an element that forms nitrides and contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of strength, so it may be contained as necessary. However, if V is contained in excess, the nitrides become coarse and the mechanical properties deteriorate. Therefore, the V content is set to 0.10% or less. The V content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.06% or less, and even more preferably 0.04% or less. In addition, if it is desired to obtain the above effects more reliably, the V content is preferably 0.005% or more.

Ta:0.050%以下
Taは、強度の向上に寄与する元素であり、また、メカニズムは必ずしも明らかでないが、耐食性の向上にも寄与するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Taは高価な元素であり、多量の含有は製鋼コストの増大を招く。そのため、Ta含有量は0.050%以下とする。Ta含有量は0.040%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、上記の効果をより確実に得たい場合には、Ta含有量は0.001%以上であるのが好ましく、0.005%以上であるのがより好ましい。
Ta: 0.050% or less Ta is an element that contributes to improving strength, and also contributes to improving corrosion resistance, although the mechanism is not necessarily clear, so it may be contained as necessary. However, Ta is an expensive element, and the inclusion of a large amount of Ta leads to an increase in steelmaking costs. Therefore, the Ta content is set to 0.050% or less. The Ta content is preferably 0.040% or less, more preferably 0.030% or less, and even more preferably 0.020% or less. In addition, if it is desired to obtain the above effects more reliably, the Ta content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.005% or more.

B:0.010%以下
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、Bを過剰に含有させても効果が飽和し、母材およびHAZの靭性が低下する場合がある。そのため、B含有量は0.010%以下とする。B含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましく、0.004%以下であるのがさらに好ましい。なお、上記の効果をより確実に得たい場合には、B含有量は0.0003%以上であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
B: 0.010% or less B is an element that improves hardenability and increases strength, so it may be contained as necessary. However, even if B is contained in excess, the effect is saturated and the toughness of the base material and HAZ may decrease. Therefore, the B content is set to 0.010% or less. The B content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less, and even more preferably 0.004% or less. In addition, if it is desired to obtain the above effects more reliably, the B content is preferably 0.0003% or more, and more preferably 0.0005% or more.

本発明の鋼の化学組成において、上記の元素に加えて、脱酸および介在物の制御を目的として、さらに、Ca、Mg、およびREMから選択される1種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。なお、これらの元素は、鋼材において必ずしも必須ではないことから、含有量の下限値は0%である。各元素の限定理由について説明する。 In addition to the above elements, the chemical composition of the steel of the present invention may further contain one or more elements selected from Ca, Mg, and REM within the ranges shown below for the purpose of deoxidization and inclusion control. Note that these elements are not necessarily essential in steel materials, so the lower limit of their content is 0%. The reasons for limiting each element will be explained below.

Ca:0.010%以下
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に、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Caが過剰に含有された場合、機械特性が損なわれる場合がある。そのため、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、上記の効果をより確実に得たい場合には、Ca含有量は0.0005%以上であるのが好ましく、0.0010%以上であるのがより好ましく、0.0020%以上であるのがさらに好ましい。
Ca: 0.010% or less Ca is an element mainly used to control the form of sulfides, and may be contained as necessary to form fine oxides. However, if Ca is contained in excess, mechanical properties may be impaired. Therefore, the Ca content is set to 0.010% or less. The Ca content is preferably 0.005% or less. In order to more reliably obtain the above effects, the Ca content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more, and even more preferably 0.0020% or more.

Mg:0.010%以下
Mgは、微細な酸化物を形成させるために、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mgを過剰に添加することは製鋼コストの増大を招く。そのため、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、上記の効果をより確実に得たい場合には、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: 0.010% or less Mg may be contained as necessary to form fine oxides. However, excessive addition of Mg leads to increased steelmaking costs. Therefore, the Mg content is set to 0.010% or less. The Mg content is preferably 0.005% or less, and more preferably 0.003% or less. In order to more reliably obtain the above effects, the Mg content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and even more preferably 0.0005% or more.

REM:0.010%以下
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に、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REMを過剰に添加することは製鋼コストの増大を招く。そのため、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、上記の効果をより確実に得たい場合には、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: 0.010% or less REM (rare earth elements) are elements mainly used for deoxidation, and may be contained as necessary to form fine oxides. However, excessive addition of REM leads to increased steelmaking costs. Therefore, the REM content is set to 0.010% or less. The REM content is preferably 0.005% or less, and more preferably 0.003% or less. In order to more reliably obtain the above effects, the REM content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and even more preferably 0.0005% or more.

ここで、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量は上記元素の合計量を意味する。なお、ランタノイドは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加される。 Here, REM is a general term for 17 elements in total: Sc, Y, and lanthanides, and the REM content refers to the total amount of the above elements. Note that lanthanides are added industrially in the form of misch metals.

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その他の要因により混入する成分であって、本発明に係る鋼材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, impurities refer to components that are mixed in due to raw materials such as ores and scraps and other factors during the industrial production of steel material, and are acceptable within a range that does not adversely affect the steel material of the present invention.

3.6<(Si+Al+Ca)/Ti<27.0 ・・・(i)
上述のとおり、Tiは酸化物となると、MnTi複合硫化物を形成することが困難となる。しかし、O含有量を極端に低減することは工業的に困難であり、酸化物の形成を抑制することは難しい。そこで、Ti酸化物の生成を抑制するには、Tiの含有量に対して、Tiよりも酸化物となりやすいSi、Al、およびCaの合計含有量を多くすることが有効である。これにより、鋼中のOが消費され、Tiは酸化物を形成せずMnSに含有されるため、MnTi複合硫化物が形成されて耐食性が向上する。一方、Si、Al、およびCaの合計含有量がTi含有量に対して過剰となると、耐食性を向上させる効果が飽和するだけでなく、腐食の起点となる粗大な酸化物を形成するため、かえって耐食性が低下する。したがって、(i)式を満足する必要がある。但し、(i)式中の元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合は0を代入するものとする。
3.6<(Si+Al+Ca)/Ti<27.0...(i)
As described above, when Ti becomes an oxide, it becomes difficult to form MnTi composite sulfides. However, it is industrially difficult to reduce the O content extremely, and it is difficult to suppress the formation of oxides. Therefore, in order to suppress the generation of Ti oxides, it is effective to increase the total content of Si, Al, and Ca, which are more likely to become oxides than Ti, relative to the content of Ti. As a result, O in the steel is consumed, and Ti is contained in MnS without forming an oxide, so that MnTi composite sulfides are formed and the corrosion resistance is improved. On the other hand, if the total content of Si, Al, and Ca becomes excessive relative to the content of Ti, not only the effect of improving the corrosion resistance is saturated, but also coarse oxides that become the starting point of corrosion are formed, so that the corrosion resistance is rather reduced. Therefore, it is necessary to satisfy formula (i). However, the element symbols in formula (i) represent the content (mass%) of each element contained in the steel, and 0 is substituted if it is not contained.

(i)式中辺値は、4.0以上であるのが好ましく、6.0以上であるのがより好ましい。また、(i)式中辺値は、25.0以下であるのが好ましく、20.0以下であるのがより好ましい。 The value in formula (i) is preferably 4.0 or more, and more preferably 6.0 or more. The value in formula (i) is preferably 25.0 or less, and more preferably 20.0 or less.

(B)介在物
本発明に係る鋼材は、鋼材中にMnS、およびMnTi複合硫化物を含む。そして、最大長さが2.0μm以上のMnSの個数密度が50.0/mm未満である。加えて、最大長さが2.0μm以上のMnSの個数密度に対する、最大長さが2.0μm以上のMnTi複合硫化物の個数密度の比が0.10以上である。
(B) Inclusions The steel material according to the present invention contains MnS and MnTi composite sulfides in the steel material. The number density of MnS having a maximum length of 2.0 μm or more is less than 50.0/ mm2 . In addition, the ratio of the number density of MnTi composite sulfides having a maximum length of 2.0 μm or more to the number density of MnS having a maximum length of 2.0 μm or more is 0.10 or more.

なお、最大長さが2.0μm未満のMnSは鋼材の耐食性にはほとんど影響を与えないため、本発明においては、最大長さが2.0μm以上の介在物を対象とすることとする。以下の説明では、最大長さが2.0μm以上のMnSを単にMnSと呼び、最大長さが2.0μm以上のMnTi複合硫化物を単にMnTi複合硫化物とも呼ぶ。 Note that since MnS with a maximum length of less than 2.0 μm has almost no effect on the corrosion resistance of steel, the present invention focuses on inclusions with a maximum length of 2.0 μm or more. In the following explanation, MnS with a maximum length of 2.0 μm or more will be simply referred to as MnS, and MnTi composite sulfides with a maximum length of 2.0 μm or more will also be simply referred to as MnTi composite sulfides.

上述のように、本発明の鋼材において、MnSの形成は避けられない。しかしながら、MnSは腐食の起点となり酸腐食環境での耐食性を劣化させる。そのため、MnSの個数密度を50.0/mm未満とする。MnSの個数密度は45.0/mm以下であるのが好ましく、40.0/mm以下であるのがより好ましい。 As described above, in the steel material of the present invention, the formation of MnS is unavoidable. However, MnS is a starting point of corrosion and deteriorates the corrosion resistance in an acid corrosion environment. Therefore, the number density of MnS is set to less than 50.0/ mm2 . The number density of MnS is preferably 45.0/ mm2 or less, and more preferably 40.0/ mm2 or less.

一方、MnおよびSの含有量の極端な低減は、本発明の鋼材においては、強度および耐食性を向上させる観点から好ましくない。これらを両立するためには、MnSを無害化する必要がある。MnSは、MnTi複合硫化物が形成されると無害化され、腐食の起点となり難くなる。MnTi複合硫化物が形成されることで耐食性が向上する詳細な理由は不明であるが、MnSは硫酸中で容易に溶解し、腐食の起点となる一方、MnTi複合硫化物はMnSよりも溶解度が低いため腐食の起点となり難いと考えられる。 On the other hand, extreme reduction in the Mn and S contents is not preferable in the steel material of the present invention from the viewpoint of improving the strength and corrosion resistance. In order to achieve both, it is necessary to render MnS harmless. MnS is rendered harmless when MnTi composite sulfides are formed, and it becomes difficult for it to become a starting point for corrosion. Although the detailed reason why the formation of MnTi composite sulfides improves corrosion resistance is unclear, MnS dissolves easily in sulfuric acid and becomes a starting point for corrosion, while MnTi composite sulfides have a lower solubility than MnS and are therefore thought to be difficult to become a starting point for corrosion.

以上のことから、本発明においては、MnSの個数密度に対する、MnTi複合硫化物の個数密度の比を0.10以上とする。上記の比は0.12以上であるのが好ましく、0.15以上であるのがより好ましい。 For these reasons, in the present invention, the ratio of the number density of MnTi composite sulfides to the number density of MnS is set to 0.10 or more. The above ratio is preferably 0.12 or more, and more preferably 0.15 or more.

MnSの個数密度、およびMnTi複合硫化物の個数密度は、走査電子顕微鏡(SEM)が備えるエネルギー分散型X線分析(EDS)により測定する。測定倍率は1000倍とし、視野内に検出されるMnSおよびMnTi複合硫化物の最大長さを測定する。そして、それぞれ最大長さが2.0μm以上である介在物の個数を数え、視野面積で除することで、個数密度、および個数密度の比を求める。 The number density of MnS and the number density of MnTi composite sulfides are measured by energy dispersive X-ray analysis (EDS) equipped in a scanning electron microscope (SEM). The measurement magnification is 1000 times, and the maximum length of MnS and MnTi composite sulfides detected in the field of view is measured. The number of inclusions with a maximum length of 2.0 μm or more is then counted and divided by the area of the field of view to determine the number density and the number density ratio.

介在物の同定は、EDSにより行い、MnとSとの合計含有量が90質量%以上である介在物をMnSと判断し、さらにTiのピークが検出され、かつ、Tiの含有量が12%以上であり、MnとSとTiとの合計含有量が90質量%以上である介在物をMnTi複合硫化物と判断する。MnSにTiが12%以上含まれ、MnTi複合硫化物となることで、MnSが顕著に無害化される。 Inclusions are identified by EDS, and inclusions with a total Mn and S content of 90% or more by mass are determined to be MnS, and inclusions where a Ti peak is detected, the Ti content is 12% or more, and the total Mn, S, and Ti content is 90% or more by mass are determined to be MnTi composite sulfides. When MnS contains 12% or more Ti and becomes an MnTi composite sulfide, MnS is significantly rendered harmless.

(C)板厚
本発明に係る鋼材の厚さは、特に規定しないが、0.6~25.0mmであることが好ましく、1.0~20.0mmであることがより好ましい。
(C) Plate Thickness The thickness of the steel material according to the present invention is not particularly specified, but is preferably 0.6 to 25.0 mm, and more preferably 1.0 to 20.0 mm.

(D)降伏応力
本発明に係る鋼材の降伏応力は、特に規定しないが、25℃において300MPa以上であることが好ましく、310MPa以上であることがより好ましい。
(D) Yield Stress The yield stress of the steel material according to the present invention is not particularly specified, but is preferably 300 MPa or more at 25°C, and more preferably 310 MPa or more.

(E)製造方法
本発明の一実施形態に係る鋼材の製造方法について説明する。本実施形態に係る鋼材には、熱間圧延を施し、さらに必要に応じて冷間圧延を施して製造される鋼板、形鋼、鋼管等が含まれる。
(E) Manufacturing Method A manufacturing method of a steel material according to an embodiment of the present invention will be described. The steel material according to this embodiment includes steel plates, steel sections, steel pipes, etc., which are manufactured by hot rolling and, if necessary, cold rolling.

本実施形態に係る鋼材は、常法で鋼を溶製し、成分の調整後、鋳造し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して製造される。熱間圧延前の加熱温度は、1220~1400℃とすることが好ましい。この温度域において、MnTi複合硫化物が形成される。詳しいメカニズムは明らかではないが、この温度域において、TiはTiSとして析出していると考えられる。そして、析出したTiSを核としてMnSが析出することでMnTi複合硫化物が形成されると考えられる。 The steel material according to this embodiment is manufactured by melting steel in a conventional manner, adjusting the composition, casting the resulting steel slab, hot rolling the resulting slab, and further cold rolling as necessary. The heating temperature before hot rolling is preferably 1220 to 1400°C. In this temperature range, MnTi composite sulfides are formed. Although the detailed mechanism is not clear, it is believed that Ti precipitates as TiS in this temperature range. It is believed that MnTi composite sulfides are then formed by the precipitation of MnS with the precipitated TiS acting as a nucleus.

熱間圧延前の加熱温度が1400℃超では、いたずらにエネルギーを消費し、製造コストが上昇する。一方、熱間圧延前の加熱温度を1220℃以上とすることで、核となるTiSを十分に析出させ、その結果MnSの個数密度に対するMnTi複合硫化物の個数密度の比を0.10以上とすることができる。 If the heating temperature before hot rolling exceeds 1400°C, energy is wasted and manufacturing costs increase. On the other hand, by setting the heating temperature before hot rolling to 1220°C or higher, the nuclei of TiS are sufficiently precipitated, and as a result, the ratio of the number density of MnTi composite sulfides to the number density of MnS can be made 0.10 or more.

また、上記温度域での保持時間は、60~150分とすることが好ましい。上記温度域での保持時間を60分以上とすることで、TiSおよびMnSを十分に析出させ、MnSの個数密度に対するMnTi複合硫化物の個数密度の比を0.10以上とすることができる。一方、上記温度域での保持時間を150分以下とすることで、MnTi複合硫化物を形成しなかったMnSの粗大化を抑制することができる。 The holding time in the above temperature range is preferably 60 to 150 minutes. By holding the temperature range for 60 minutes or more, TiS and MnS can be sufficiently precipitated, and the ratio of the number density of MnTi composite sulfides to the number density of MnS can be set to 0.10 or more. On the other hand, by holding the temperature range for 150 minutes or less, coarsening of MnS that did not form MnTi composite sulfides can be suppressed.

熱間圧延後の熱延鋼板に対しては、コイル巻取り等の次工程が加えられる。その際、鋼板は温度低下するが、熱延完了から400℃に達するまでの時間は4時間以上であることが望ましい。この温度域にさらされることでTiSを核としたMnTi複合硫化物の形成が促進される。熱間圧延後、冷間圧延して冷延鋼板としてもよい。さらに冷間圧延後には熱処理を施してもよい。 After hot rolling, the hot-rolled steel sheet is subjected to the next process, such as coil winding. During this process, the temperature of the steel sheet drops, but it is desirable that the time from the completion of hot rolling until the temperature reaches 400°C is 4 hours or more. Exposure to this temperature range promotes the formation of MnTi composite sulfides with TiS as the nucleus. After hot rolling, the steel sheet may be cold-rolled to obtain a cold-rolled steel sheet. Furthermore, heat treatment may be performed after cold rolling.

得られた鋼板から鋼管を製造する場合は、鋼板を管状に成形して溶接すればよく、例えば、UO鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管、スパイラル鋼管等にすることができる。 When manufacturing steel pipes from the obtained steel plate, the steel plate is formed into a tubular shape and welded, and can be made into, for example, UO steel pipes, electric resistance welded steel pipes, forged steel pipes, spiral steel pipes, etc.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。なお、以下に示す実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。また本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples. Note that the conditions in the examples shown below are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is not limited to this one example of conditions. Furthermore, various conditions may be adopted in the present invention as long as they do not deviate from the gist of the present invention and achieve the object of the present invention.

表1に示す化学組成を有する鋼(A~AB)を溶製し、鋼塊に対して表2に示す条件で熱間圧延を行い、厚さが20mmの熱延鋼板を製造した。一部の鋼板については、熱延後に巻き取りを模擬した冷却を行った後、さらに冷間圧延を行い、厚さが13mmの冷延鋼板とした。 Steels (A to AB) with the chemical compositions shown in Table 1 were melted and the steel ingots were hot rolled under the conditions shown in Table 2 to produce hot-rolled steel sheets with a thickness of 20 mm. After hot rolling, some of the steel sheets were cooled to simulate coiling, and then further cold rolled to produce cold-rolled steel sheets with a thickness of 13 mm.

Figure 0007662941000001
Figure 0007662941000001

Figure 0007662941000002
Figure 0007662941000002

得られた各鋼板からSEM観察用の試験片を切り出し、SEMが備えるEDSにより介在物の個数密度の測定を行った。測定倍率は1000倍とし、視野内に検出されるMnSおよびMnTi複合硫化物の最大長さを測定し、それぞれ最大長さが2.0μm以上である介在物の個数を数え、視野面積で除することで、個数密度、および個数密度の比を求めた。 Test pieces for SEM observation were cut from each of the obtained steel plates, and the number density of inclusions was measured using the EDS equipped in the SEM. The measurement magnification was 1000 times, and the maximum length of MnS and MnTi composite sulfides detected in the field of view was measured, and the number of inclusions with a maximum length of 2.0 μm or more was counted and divided by the field of view area to obtain the number density and the number density ratio.

さらに、得られた各鋼板を用いて、以下に示す各種の性能評価試験を行った。 Furthermore, the various performance evaluation tests shown below were conducted using each of the obtained steel plates.

<耐硫酸性>
各鋼板から板厚1mm、幅25mm、長さ25mmの試験片を板厚中央部から採取し、湿式#400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、試験片を125℃の75%硫酸水溶液に6時間浸漬する硫酸浸漬試験によって行った。
<Sulfuric acid resistance>
A test piece having a thickness of 1 mm, a width of 25 mm, and a length of 25 mm was taken from the center of each steel plate and finished by wet polishing with #400 to prepare a test piece for evaluating corrosion resistance. The corrosion resistance was evaluated by a sulfuric acid immersion test in which the test piece was immersed in a 75% sulfuric acid aqueous solution at 125° C. for 6 hours.

その後、硫酸浸漬試験による試験片の腐食減量から、それぞれ腐食速度を算出した。本実施例においては、硫酸浸漬試験による腐食速度が10.0mg/cm/h以下である場合に、耐硫酸性に優れると判断した。 Then, the corrosion rate was calculated from the corrosion weight loss of each test piece in the sulfuric acid immersion test. In this example, a corrosion rate of 10.0 mg/cm 2 /h or less in the sulfuric acid immersion test was determined to be excellent in sulfuric acid resistance.

<降伏応力>
JIS Z 2241:2011に準拠して、厚さ1mmの引張試験片を作製し、引張試験を行い、降伏応力を求めた。降伏応力が300MPa以上のものを、降伏応力に優れると判断した。
<Yield stress>
A tensile test piece having a thickness of 1 mm was prepared and subjected to a tensile test to determine the yield stress in accordance with JIS Z 2241:2011. A specimen having a yield stress of 300 MPa or more was determined to have excellent yield stress.

表3に、介在物の個数密度の測定結果、ならびに耐硫酸浸漬試験および引張試験の評価結果をまとめて示す。 Table 3 shows the measurement results of the number density of inclusions, as well as the evaluation results of the sulfuric acid immersion test and the tensile test.

Figure 0007662941000003
Figure 0007662941000003

表3に示すように、本発明の規定をすべて満足する試験No.1~24では、いずれの性能評価試験においても優れた結果となった。これに対して、比較例である試験No.25~33では、耐硫酸性および降伏応力の少なくともいずれかにおいて、悪化する結果となった。 As shown in Table 3, Test Nos. 1 to 24, which satisfy all the provisions of the present invention, achieved excellent results in all performance evaluation tests. In contrast, Test Nos. 25 to 33, which are comparative examples, showed deterioration in at least one of sulfuric acid resistance and yield stress.

本発明の鋼材は、重油、石炭等の化石燃料、液化天然ガスなどのガス燃料、都市ごみなどの一般廃棄物、廃油、プラスチック、排タイヤ等の産業廃棄物および下水汚泥等を燃焼させるボイラーの排煙設備に使用することができる。具体的には、ボイラーの空気予熱器などに好適に使用することができる。

The steel material of the present invention can be used in smoke exhaust systems for boilers that burn fossil fuels such as heavy oil and coal, gas fuels such as liquefied natural gas, general waste such as municipal waste, industrial waste such as waste oil, plastics, and used tires, and sewage sludge, etc. Specifically, it can be suitably used in air preheaters for boilers, etc.

Claims (4)

化学組成が、質量%で、
C:0.010~0.20%、
Si:0.04~1.00%、
Mn:0.20~2.00%、
Cu:0.10~1.00%、
Al:0.005~0.10%、
Cr:0.40~3.00%、
Ti:0.010~0.50%、
Ni:0.01~0.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0005~0.050%、
N:0.0015~0.0100%、
O:0.0035%以下、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足し、
鋼材中にMnS、およびMnTi複合硫化物を含み、最大長さが2.0μm以上のMnSの個数密度が50.0/mm未満であり、かつ最大長さが2.0μm以上のMnSの個数密度に対する、最大長さが2.0μm以上のMnTi複合硫化物の個数密度の比が0.10以上である、
鋼材。
3.6<(Si+Al+Ca)/Ti<27.0 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合は0を代入するものとする。
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.010-0.20%,
Si: 0.04-1.00%,
Mn: 0.20-2.00%,
Cu: 0.10-1.00%,
Al: 0.005-0.10%,
Cr: 0.40-3.00%,
Ti: 0.010-0.50%,
Ni: 0.01-0.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0005-0.050%,
N: 0.0015-0.0100%,
O: 0.0035% or less,
The balance is Fe and impurities.
The following formula (i) is satisfied:
The steel material contains MnS and MnTi composite sulfides, the number density of MnS having a maximum length of 2.0 μm or more is less than 50.0/ mm2 , and the ratio of the number density of MnTi composite sulfides having a maximum length of 2.0 μm or more to the number density of MnS having a maximum length of 2.0 μm or more is 0.10 or more.
Steel.
3.6<(Si+Al+Ca)/Ti<27.0...(i)
In the above formula, the element symbols represent the content (mass%) of each element contained in the steel material, and 0 is substituted when the element is not contained.
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Mo:0.10%以下、
W:0.10%以下、
Sn:0.30%以下、
Sb:0.30%以下、
As:0.30%以下、
Co:0.30%以下、および
Bi:0.30%以下、
から選択される1種以上を含有するものである、
請求項1に記載の鋼材。
The chemical composition is, in mass %, replacing a part of the Fe,
Mo: 0.10% or less,
W: 0.10% or less,
Sn: 0.30% or less,
Sb: 0.30% or less,
As: 0.30% or less,
Co: 0.30% or less; and Bi: 0.30% or less;
It contains one or more selected from
The steel material according to claim 1.
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Nb:0.10%以下、
V:0.10%以下、
Ta:0.050%以下、および
B:0.010%以下、
から選択される1種以上を含有するものである、
請求項1または請求項2に記載の鋼材。
The chemical composition is, in mass %, replacing a part of the Fe,
Nb: 0.10% or less,
V: 0.10% or less,
Ta: 0.050% or less; and B: 0.010% or less;
It contains one or more selected from
The steel material according to claim 1 or 2.
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Ca:0.010%以下、
Mg:0.010%以下、および
REM:0.010%以下、
から選択される1種以上を含有するものである、
請求項1~請求項3のいずれかに記載の鋼材。
The chemical composition is, in mass %, replacing a part of the Fe,
Ca: 0.010% or less,
Mg: 0.010% or less; and REM: 0.010% or less;
It contains one or more selected from
The steel material according to any one of claims 1 to 3.
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