不锈钢钢材制造技术

一种不锈钢钢材，其具有下述化学组成：C：不足0.05％、Si：4.0～7.0％、Mn：1.50％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：10.0～20.0％、Ni：11.0～17.0％、Cu：0.15～1.5％、Mo：0.15～1.5％、Nb：0.5～1.2％、Sol.Al：0～0.10％、Mg：0～0.01％、余量为Fe和杂质，MgO·Al

Stainless steel

A kind of stainless steel, it has the following chemical composition: C: 0.05% ~ 7% Si:4.0, Mn:1.50%, P:0.030%, S:0.030% the following, Cr:10.0 ~ 20%, Ni:11.0 ~ 17%, Cu:0.15 ~ 1.5%, Mo:0.15 ~ 1.5%, Nb:0.5 ~ 1.2%, Sol.Al:0 ~ 0.10%, Mg:0 ~ 0.01% and the balance of Fe and MgO impurities. Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不锈钢钢材
本专利技术涉及不锈钢钢材。
技术介绍
硫酸为用于农作物的肥料的原料、由矿石萃取铜成分用原料、合成纤维·制纸·建材的原料等广泛用途的有用的基础化学品。硫酸的制造方法大致有两种。一种为使得在石油精制的过程中回收的硫与水反应、进行燃烧来制造的方法。另一种为使得由非铁冶炼等排出的二氧化硫与水反应来制造的方法。对于在世界的生产中所占的比率而言，前者的方法为约三分之二、后者的方法为约三分之一。对于市售的精制稀硫酸而言，硫酸成分(H2SO4)处于27～50％的范围内，另外，对于精制浓硫酸而言，硫酸成分(H2SO4)处于90～100％的范围内，作为标准品，精制稀硫酸为34％、精制浓硫酸为95％和98％(硫酸协会标准硫酸-2010品质)。前述的稀硫酸为将93～99％左右的高温高浓度硫酸作为原料制造的。制造工序中得到的硫酸的浓度为93～99％左右的高温高浓度硫酸，该硫酸的制造时使用的仪器适用硅铸铁、砖衬等。但是，硅铸铁、砖衬等脆，因此并非容易处理的材料。对存在如硫酸露点腐蚀那样很多腐蚀事例的环境适用不锈钢得到进展，但是对于上述高温高浓度的硫酸适用不锈钢的尝试少。以下对现在开始适用的现有技术进行说明。专利文献1中记载了，用于将硫酸浓缩、精制的装置适用含有硅、钴和钨的奥氏体/铁素体系的铁合金，以及含有硅、稀土、镁和铝的奥氏体系的铁合金。专利文献2中公开了耐蚀性奥氏体系不锈钢。专利文献2中，该奥氏体系不锈钢(14Cr-16Ni-6Si-1.0Cu-1.1Mo)，通过减少化学组成中的Ni含量而可以提供经济性优异的耐高温高浓度硫酸钢。专利文献3中公开了一种奥氏体系不锈钢，其具有规定的化学组成，并且通过JISG0555(2003)附录1“利用点算法进行的非金属夹杂物的显微镜试验方法”中记载的方法测定得到的B1系夹杂物的总量为0.03面积％以下。作为除了这些以外的耐高温高浓度硫酸钢，已知UNSS32615钢(17Cr-19Ni-5.4Si-2.1Cu-0.4Mo)、UNSS30601钢(17.5Cr-17.5Ni-5.3Si-0.2Cu)等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-314906号公报专利文献2：日本特开2007-284799号公报专利文献3：国际公开第2013/018629号
技术实现思路
专利技术要解决的问题钴和钨为昂贵且稀少的元素，专利文献1的铁合金从经济性的观点考虑存在问题。另外，含有稀土、镁和铝的奥氏体系的铁合金，由于在制钢过程中稀土、镁和铝发挥脱酸剂的作用而难以制造。进而，根据环境，在使用之前需要利用95～100％硝酸进行表面钝态化处理。通过专利文献2公开的奥氏体系不锈钢含有大量的昂贵的Mo，利用低Ni化实现的经济性提高效果降低。专利文献3的专利技术，控制作为耐蚀性变差的原因的Al2O3等氧化物系的B1系夹杂物。但是，对于B1系夹杂物的种类没有具体示出。UNSS32615钢(17Cr-19Ni-5.4Si-2.1Cu-0.4Mo)由于Ni含量多，成本高。并且，由于Si和Cu的含量多，存在热加工中的脆化的问题，制造工艺受到限制。例如由于轧制前加热温度的上限受到限制，需要多热的轧制等。其结果，制造成本升高。另外，使用产品装配设备时，也存在焊接时的裂纹敏感性高等施工上的问题。对于UNSS30601钢(17.5Cr-17.5Ni-5.3Si-0.2Cu)而言，承担耐高温高浓度硫酸性的元素限于Si，93％的浓硫酸环境中的耐蚀性比UNSS32615钢等差。如上所述，对存在如硫酸露点腐蚀那样很多腐蚀事例的环境适用不锈钢得到进展，但是迄今对于高温高浓度的硫酸适用不锈钢的尝试少。本专利技术的目的在于，提供对于例如93～99％左右的高温高浓度的硫酸具有优异的耐蚀性的同时经济的不锈钢钢材。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题而进行深入研究，结果得到下述发现(A)～(D)，从而完成了本专利技术。(A)为了减少Ni和Mo的含量而实现成本降低，Ni含量的上限为17％(以下，关于化学成分的“％”只要没有特别说明则指的是“质量％”)，Mo含量的上限为1.5％、优选为1.0％。(B)Nb的微量添加可以改善作为含有高Si的不锈钢钢材的问题的焊接时的裂纹敏感性并且也可以改善焊接部的耐蚀性的劣化。(C)判明含有高Si的不锈钢钢材在93～98％硫酸环境中的腐蚀起点为MgO·Al2O3系夹杂物。通常Al2O3系夹杂物和MgO·Al2O3系夹杂物作为B1夹杂物同等处理(参照专利文献3)。但是，MgO-Al2O3系夹杂物，由于MgO溶解于高浓度硫酸，表面的露出面积增大。其结果，与Al2O3系夹杂物相比，耐蚀性进一步劣化。因此，适当控制MgO-Al2O3系夹杂物的析出量是重要的。即，减少MgO·Al2O3系夹杂物的露出量，不会以连接的状态使得析出物析出，即，使得夹杂物的析出物小并且分散，由此可以提高耐高温高浓度硫酸性。(D)通过将上述(A)和(B)所示的化学组成的适当化、和上述(C)所示的MgO·Al2O3系夹杂物的析出物的分散度(露出量)的适当化(或者进而析出物的尺寸的适当化)组合，与以往的不锈钢钢材相比，可以显著提高耐高温高浓度硫酸性。本专利技术如以下列举所述。(1)一种不锈钢钢材，其按质量％计具有下述化学组成：C：不足0.05％、Si：4.0～7.0％、Mn：1.50％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：10.0～20.0％、Ni：11.0～17.0％、Cu：0.15～1.5％、Mo：0.15～1.5％、Nb：0.5～1.2％、Sol.Al：0～0.10％、Mg：0～0.01％、余量为Fe和杂质，MgO·Al2O3系夹杂物的面积率为0.02％以下。(2)根据(1)所述的不锈钢钢材，其中，前述MgO·Al2O3系夹杂物的平均粒径为5.0μm以下。本专利技术中的“面积率”和“平均粒径”可以如下所述求出。1)对于成为对象的钢材，以表面形成观察面的方式埋入20mm×10mm的面积，制作试验片(腐蚀由于自接触液体的表面进行，因此进行板表面的观察)。2)对于前述试验片，使用砂纸进行表面研磨，以#1200进行精加工研磨。3)对于进行了精加工研磨的试验片用EPMA进行Al、Mg和O的映射分析。4)所得到的映射图像中，存在于同时检出Al、Mg和O的部位的夹杂物为MgO·Al2O3系夹杂物。5)面积率为在对于所采集的试验体的断面0.5mm2以100倍的倍率进行观察的映射视野实施图像处理分析、二值化后利用图像处理分析系统算出的夹杂物的面积率。需要说明的是，观察视野数为30个视野以上。6)对于“平均粒径”而言，将二值化后利用图像处理分析求出的夹杂物的当量圆直径作为平均粒径。专利技术的效果通过本专利技术，得到耐浓硫酸性优异的不锈钢钢材。该不锈钢钢材对于例如93～99％左右的高温高浓度的硫酸具有优异的耐蚀性的同时经济。由此，该不锈钢钢材例如适于构成制造高温高浓度硫酸的仪器、或者制造将它们作为基础原料得到的化学药品、肥料、纤维等的工厂设备。附图说明图1为在98％-55℃硫酸中浸渍了96小时的本专利技术的钢材(实施例中的本专利技术例1)的腐蚀产生部位的表面SEM图像。图2为在98％-55℃硫酸中浸渍了96小时的本专利技术的钢材(本专利技术例1)的EPMA元素映射图。左上为二次电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢钢材，其按质量％计具有下述化学组成：C：不足0.05％、Si：4.0～7.0％、Mn：1.50％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：10.0～20.0％、Ni：11.0～17.0％、Cu：0.15～1.5％、Mo：0.15～1.5％、Nb：0.5～1.2％、Sol.Al即酸可溶Al：0～0.10％、Mg：0～0.01％、余量为Fe和杂质，MgO·Al

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.01 JP 2014-2033171.一种不锈钢钢材，其按质量％计具有下述化学组成：C：不足0.05％、Si：4.0～7.0％、Mn：1.50％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：10.0～20.0％、Ni：11.0～17.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：上仲秀哉，山本晋也，神尾浩史，武内孝一，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP