(57)【要約】【課題】製造性に優れ、硫酸露点腐食や塩酸露点腐食の酸腐食環境における長期の耐食性と優れた冷間加工性とを備える鋼材を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１０％以上、０．０１０％未満、Ｓｉ：０．０３〜０．６０％、Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、Ｓ：０．００１〜０．０１５％、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｓｂ：０．０２〜０．３０％、Ｎｉ：０．０２〜０．５０％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、ＣＩ（＝（Ｃｕ／６４）／（Ｓ／３２））が１７．０〜３０．０であり、ＤＩ（＝（Ｃｕ／６４）／（Ｎｉ／５９））が１．００〜３．００であり、Ｃｅｑ（＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／１５）が０．１００〜０．２２０である鋼材。式中、Ｓ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎは各元素の質量％に基づく含有量を示し、含有しない場合は０である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００１０％以上、０．０１０％未満、
Ｓｉ：０．０３〜０．６０％、
Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、
Ｓ：０．００１〜０．０１５％、
Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、
Ｓｂ：０．０２〜０．３０％、
Ｎｉ：０．０２〜０．５０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｐ：０〜０．０２５％、
Ｎ：０〜０．００８％、及び
Ｏ：０〜０．００３５％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記（１）で求められるＣＩが１７．０〜３０．０であり、下記（２）式で求められるＤＩが１．００〜３．００であり、下記（３）式で求められるＣｅｑが０．１００〜０．２２０であることを特徴とする鋼材。
ＣＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｓ／３２）  …  式（１）
ＤＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｎｉ／５９）  …  式（２）
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／１５  …  式（３）
ここで、式中、Ｓ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎは各元素の質量％に基づく含有量を示し、含有しない場合は０である。
【請求項２】
更に、質量％で、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｗ  ：０．５０％以下  
Ｓｎ：０．３０％以下、
Ａｓ：０．３０％以下、
Ｃｏ：０．３０％以下、及び
Ｂｉ：０．０１０％以下
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項３】
更に、質量％で、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．１０％以下、
Ｖ：０．１０％以下、
Ｚｒ：０．０５０％以下、
Ｔａ：０．０５０％以下、及び
Ｂ：０．０１０％以下
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼材。
【請求項４】
更に、質量％で、
Ｃａ：０．０１０％以下、
Ｍｇ：０．０１０％以下、及び
ＲＥＭ：０．０１０％以下
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の燃料や、廃棄物、下水汚泥などを燃焼させるボイラーの排煙設備やガス化溶融炉などは、燃焼排ガス雰囲気に曝され、硫酸露点腐食、塩酸露点腐食環境又は、硫酸や塩酸の水溶液に接する環境となる。このような激しい腐食環境に曝される鋼材には、長期に亘って優れた耐酸性が求められる。
【０００３】
このような問題に対し、耐硫酸・塩酸露点腐食鋼や高耐食ステンレス鋼が提案されている。（例えば、特許文献１〜５参照。）。このうち、特許文献１〜４では、Ｃｕや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。また、特許文献５では、ＣｒやＮｉなどを添加した高耐食ステンレス鋼が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６４３３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１３３６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９０９４号公報
【特許文献４】特開２０１２−５７２２１号公報
【特許文献５】特開平７−３１６７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｃｕ、Ｓｂ、Ｃｒなどを含有する鋼材は耐硫酸露点腐食性に優れ、ボイラーや焼却施設の排ガス煙突などの硫酸腐食環境において、優れた耐食性を発揮する。しかし、ボイラーや焼却設備などを長寿命化するために、更なる耐食性の向上が期待されている。
【０００６】
また、熱交換器、ガス−ガスヒータ、脱硫装置、電気集塵機、などの用途に使用される鋼材、特に伝熱材（フィン材）に使用される鋼材には、耐酸性だけでなく、冷間加工性も求められている。更に、製造性の観点から、熱間加工性も要求される。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑み、製造性に優れ、硫酸露点腐食や塩酸露点腐食の酸腐食環境において、長期の耐食性と、優れた冷間加工性と、を備える鋼材の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、ＣｕとＳに着目し、鋼板表面でＣｕＳの皮膜を形成させつつ、腐食の起点となりやすい介在物を抑制することによる耐食性の向上を検討した。その結果、ＣｕとＳを同時に含有させると鋼板表面にＣｕＳを生成して耐酸性を向上させることがわかった。ただし、Ｓは腐食の起点となる介在物を生成するため耐食性に悪影響を及ぼす。そこで、Ｃｕ、Ｓについて更に検討を行い、下記(1)式で求められる耐酸性腐食指数ＣＩの値を１７．０〜３０．０にすることで、予想を超える耐食性が発現されるという知見を得た。
ＣＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｓ／３２）  …  式（１）
【０００９】
また、Ｃｕは耐食性に有効であるものの表面赤熱脆性を生じ，鋼中の固溶限を超えたＣｕが結晶粒界や地鉄表面に偏析して、表面割れの原因となる。ＣｕとともにＮｉを含有させることでＣｕの表面偏析を抑制する。ＣｕとＮｉを同時に含有させることで、耐食性を維持しつつ表面割れの防止につながる。そこで、ＣｕとＮｉについて、更に検討を行い、下記（２）式で求められる赤熱脆化指数ＤＩの値を１．００〜３．００とすることで、表面割れ防止し、熱間加工性を維持しつつ、優れた耐食性が発現されるという知見を得た。
ＤＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｎｉ／５９）  …  式（２）
【００１０】
さらに、Ｃ含有量を０．０１０％未満とし、下記式（３）で求められるＣｅｑを０．１００〜０．２２０にすることにより、冷間加工性を確保することができ、優れた耐食性、熱間加工性及び溶接性を有する鋼材を得ることに成功した。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／１５  …  式（３）
【００１１】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］  質量％で、
Ｃ：０．００１０％以上、０．０１０％未満、
Ｓｉ：０．０３〜０．６０％、
Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、
Ｓ：０．００１〜０．０１５％、
Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、
Ｓｂ：０．０２〜０．３０％、
Ｎｉ：０．０２〜０．５０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｐ：０〜０．０２５％、
Ｎ：０〜０．００８％、及び
Ｏ：０〜０．００３５％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記（１）で求められるＣＩが１７．０〜３０．０であり、下記（２）式で求められるＤＩが１．００〜３．００であり、下記（３）式で求められるＣｅｑが０．１００〜０．２２０であることを特徴とする鋼材。
ＣＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｓ／３２）  …  式（１）
ＤＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｎｉ／５９）  …  式（２）
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／１５  …  式（３）
ここで、式中、Ｓ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎは各元素の質量％に基づく含有量を示し、含有しない場合は０である。
［２］  更に、質量％で、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｗ  ：０．５０％以下 
Ｓｎ：０．３０％以下、
Ａｓ：０．３０％以下、
Ｃｏ：０．３０％以下、及び
Ｂｉ：０．０１０％以下
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする［１］に記載の鋼材。
［３］  更に、質量％で、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．１０％以下、
Ｖ：０．１０％以下、
Ｚｒ：０．０５０％以下、
Ｔａ：０．０５０％以下、及び
Ｂ：０．０１０％以下
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする［１］又は［２］に記載の鋼材。
［４］  更に、質量％で、
Ｃａ：０．０１０％以下、
Ｍｇ：０．０１０％以下、及び
ＲＥＭ：０．０１０％以下
からなる群から選択される１種又は２種以上を含有することを特徴とする［１］〜［３］の何れか１項に記載の鋼材。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ボイラーや焼却施設の排ガス煙突などの硫酸腐食環境やごみ焼却炉などの排ガス煙突などの塩酸腐食環境などの酸腐食環境において優れた耐食性を発現し、製造性及び冷間加工性にも優れた鋼材を提供することが可能になる。したがって、本発明は産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らの検討により、Ｃｕ、Ｓｂを含む耐酸性鋼の耐酸性向上には、鋼板表面に難溶性の皮膜を形成させつつ，鋼材表面で腐食起点となりやすい、介在物を抑制することが有効であることがわかった。ＣｕＳの皮膜を鋼材表面に生成させるためにはＣｕとＳが必要である。ただし、Ｓは介在物を形成しやすく、腐食の起点となりやすいため、Ｃｕ及びＳのバランスが重要であり、下記式（１）で求められる耐酸性腐食指数ＣＩの値を適正な範囲とすることが必要であることがわかった。
ＣＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｓ／３２）  …  式（１）
【００１４】
また、Ｃｕは耐食性に有効であるが表面赤熱脆性を生じ、鋼中の固溶限を超えたＣuが結晶粒界や地鉄表面に偏析して表面割れの原因となる。ＣｕとともにＮｉを含有させることでＣｕの表面偏析を抑制する。すなわち、ＣｕとＮｉを同時に含有させることで、耐食性を維持しつつ表面割れの防止につながる。そこで、ＣｕとＮｉについて更に検討を行い、安定的な製造性を維持するためには、下記（２）式で求められる赤熱脆化指数ＤＩの値を適正な範囲にすることが必要であることがわかった。
ＤＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｎｉ／５９）  …  式（２）
【００１５】
さらに、耐食性を向上させつつ、冷間加工性を確保するため、Ｃ含有量を０．０１０％未満とし、下記式（３）で求められるＣｅｑを適正な範囲にすることが重要であることがわかった。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／１５  …  式（３）
これら式（１）〜式（３）を満足することで、優れた耐食性、熱間加工性及び溶接性を有する鋼材を得ることに成功した。
【００１６】
本実施形態に係る鋼材の成分について説明する。なお、％の表記は特に断りがない場合は質量％を意味する。また、本明細書に記載される数値範囲は、別段の記載がない限り境界値を含む。
【００１７】
（Ｃ：０．００１０％以上０．０１０％未満）
Ｃは、強度を高める元素であるが、冷間加工性に悪影響を及ぼす元素であるため、Ｃ量を０．０１０％未満とする。好ましくはＣ量を０．００８％以下とする。冷間加工性を高めるには、Ｃ量は少ないほど好ましいが、製造コストを考慮して、Ｃ量を０．００１０％以上とする。強度が要求される場合は、Ｃ量を０．００３０％以上とすることが好ましい。
【００１８】
（Ｓｉ：０．０３〜０．６０％）
Ｓｉは、脱酸及び強度の向上に寄与する元素であり、また、酸化物の形態を制御するために、０．０３％以上を含有させることが必要である。好ましくはＳｉ量を０．０５％以上とし、より好ましくは０．１０％以上とする。一方、０．６０％を超えるＳｉを含有させると酸化物が増加し、耐酸性を損なうため、Ｓｉ量を０．６０％以下とする。好ましくはＳｉ量を０．４０％以下、より好ましくは０．３０％以下とする。
【００１９】
（Ｍｎ：０．１０〜１．５０％）
Ｍｎは、強度及び靭性を向上させる元素であり、０．１０％以上を含有させる。好ましくはＭｎ量を０．３０％以上とする。更に好ましくは０．５０％以上である。一方、1.５０％を超える量のＭｎを含有させると、粗大なＭｎＳが生成し、耐食性や機械特性が劣化するため、Ｍｎ量を１．５０％以下とする。好ましくはＭｎ量を１．００％以下、より好ましくは０．８０％以下とする。
【００２０】
（Ｓ：０．００１〜０．０１５％）
Ｓは、Ｃｕとの組み合わせによってＣｕＳを形成することで予想以上の耐食性を発揮する元素であり、０．００１％以上含有させることが必要である。好ましくは０．００３％以上であり、より好ましくは０．００５％以上とする。一方、熱間加工性や鋼材の機械特性を低下させるため、Ｓ量を０．０１５％以下とする。より好ましくは０．００８％以下にするとよい。
【００２１】
（Ｃｕ：０．０５〜０．５０％）
Ｃｕは、Ｓｂと同時に含有させると、硫酸や塩酸に対する耐食性を顕著に発現する極めて重要な元素である。酸性環境での耐食性を確保するために、Ｃｕ量を０．０５％以上とすることが必要である。好ましくはＣｕ量を０．１５％以上、より好ましくは０．２０％以上とする。一方、Ｃｕ量が０．５０％を超えると熱間加工性が低下し、製造性を損なうため、０．５０％以下とする。好ましくはＣｕ量を０．４０％以下、より好ましくは０．３０％以下とする。
【００２２】
（Ｓｂ：０．０２〜０．３０％）
Ｓｂは、上述のように、Ｃｕと同時に含有させると耐酸性を向上させる極めて重要な元素であり、酸性環境での耐食性を確保するため、０．０２％以上を含有させることが必要である。好ましくはＳｂ量を０．１０％以上とする。一方、Ｓｂ量が０．３０％を超えると熱間加工性が低下するので、０．３０％以下とする。好ましくはＳｂ量を０．１５％以下とする。
【００２３】
（Ｎｉ：０．０２〜０．５０％）
Ｎｉは、Ｃｕを含有する鋼において、製造性を高める効果を発現する。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の偏析を軽減する作用がある。Ｎｉを含有させると、Ｃｕ偏析起因の鋳片の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顕著に発現されるため、Ｎｉ量を０．０２％以上含有させる。好ましくは０．０５%以上、より好ましくは０．１０％以上、更に好ましくは０．１５％以上とする。一方、Ｎｉも高価な元素であるため、コストの観点からＮｉ量を０．５０％以下とする。より好ましくは０．３０％以下、更に好ましくは０．２５％以下とする。
【００２４】
（Ａｌ：０．００５〜０．０８０％）
Ａｌは、脱酸剤であり、０．００５％以上を含有させることが必要である。好ましくはＡｌ量を０．０２０％以上とする。一方、Ａｌを過剰に含有させると、介在物の増加によって、耐酸性を損なうため、Ａｌ量を０．０８０％以下とする。好ましくはＡｌ量を０．０５０％以下とする。
【００２５】
（Ｐ：０〜０．０２５％）
Ｐは、不純物であり、鋼材の機械特性や製造性を低下させるため、Ｐ量を０．０２５％以下とする。Ｐ量の下限は限定せず、０％でもよいが、コストの観点からＰ量は０．００１％以上であってもよい。
【００２６】
（Ｎ：０〜０．００８％）
Ｎは、不純物であり、鋼材の機械特性や製造性を低下させるため、Ｎ量を０．００８％以下とする。Ｎ量の下限は限定せず、０％でもよいが、コストの観点からＮ量を０．００１％以上にしてもよい。微細な窒化物を機械特性等の向上に利用する場合、Ｎ量は０．００２％以上であってもよい。
【００２７】
（Ｏ：０〜０．００３５％）
Ｏは、酸化物を生成する元素である。酸性環境において腐食の起点となる粗大な酸化物の生成を抑制するために、Ｏ量を０．００３５％以下とする。好ましくはＯ量を０．００３０％以下、より好ましくは０．００２５％以下とする。Ｏ量の下限は限定せず、０％でもよいが、コストの観点からＯ量は０．０００５％以上であってもよい。
【００２８】
更に、酸性環境での耐食性を向上させるために、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｃｏ及びＢｉからなる群から選択される１種又は２種以上を含有させてもよい。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、含有量の下限を０％とする。
【００２９】
（Ｃｒ：１．００％以下）
Ｃｒは焼入れ性を高めて強度を向上させる元素であり、０．０１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＣｒ量を０．０５％以上とする。また、Ｃｒは耐候性を高める元素であるが、酸性環境での耐食性を低下させる場合があり、Ｃｒ量を１．００％以下とする。好ましくはＣｒ量を０．７０％以下、より好ましくは０．５０％以下、更に好ましくは０．３０％以下、より一層好ましくは０．１０％以下とする。
【００３０】
（Ｍｏ：０．５０％以下）
Ｍｏは、Ｃｕ及びＳｂ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。特に、塩酸に対する耐食性を高めるためには、Ｍｏ量を０．０１％以上とする。好ましくは０．１０％以上とする。一方、Ｍｏは高価な元素であるため、コストの観点から、含有量を０．５０％以下とする。好ましくはＭｏ量を０．３０％以下とする。
【００３１】
（Ｗ：０．５０％以下）
Ｗは、Ｍｏ同様にＣｕ及びＳｂ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。特に、塩酸に対する耐食性を高めるためには、Ｗ量を０．０１％以上とする。好ましくは０．１０％以上とする。一方、Ｗは高価な元素であるため、コストの観点から、含有量を０．５０％以下とする。好ましくはＷ量を０．３０％以下とする。
【００３２】
（Ｓｎ：０．３０％以下）
Ｓｎは、酸性環境での耐食性を向上させる元素であり、０．０１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＳｎ量を０．０２％以上、更に好ましくはＳｎ量を０．０５％以上とする。一方、Ｓｎを過剰に含有させると熱間加工性が低下するので、Ｓｎ量を０．３０％以下とする。より好ましくはＳｎ量を０．２０％以下とする。
【００３３】
（Ａｓ：０．３０％以下）
Ａｓは、Ｓｂ、Ｓｎに比べて効果は顕著ではないが、酸性環境での耐食性の向上に有効な元素であり、０．０１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＡｓ量を０．０２％以上、更に好ましくはＡｓ量を０．０５％以上とする。一方、Ａｓを過剰に含有させると熱間加工性が低下するので、Ａｓ量を０．３０％以下とする。より好ましくはＡｓ量を０．２０％以下、更に好ましくは０．１０％以下とする。
【００３４】
（Ｃｏ：０．３０％以下）
Ｃｏは、Ｓｂ、Ｓｎに比べて効果は顕著ではないが、酸性環境での耐食性を向上させる元素であり、０．０１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＣｏ量を０．０２％以上、更に好ましくはＣｏ量を０．０５％以上とする。一方、Ｃｏを過剰に含有させると経済性が低下するので、Ｃｏ量を０．３０％以下とする。より好ましくはＣｏ量を０．２０％以下、更に好ましくは０．１０％以下とする。
【００３５】
（Ｂｉ：０．０１０％以下）
Ｂｉは、Ｓｂ、Ｓｎに比べて効果は顕著ではないが、酸性環境での耐食性を向上させる元素であり、０．００１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＢｉ量を０．００２％以上、更に好ましくはＢｉ量を０．００５％以上とする。一方、Ｂｉを過剰に含有させると熱間加工性が低下するので、Ｂｉ量を０．０１０％以下とする。より好ましくはＢｉ量を０．００７％以下、更に好ましくは０．００５％以下とする。
【００３６】
更に、機械特性などを向上させるために、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ及びＢからなる群から選択される１種又は２種以上を含有させてもよい。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、含有量の下限を０％とする。
【００３７】
（Ｔｉ：０．０５０％以下）
Ｔｉは、窒化物を形成し、結晶粒の微細化や強度の向上に寄与する元素であり、０．００１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＴｉ量を０．００５％以上とする。一方、０．０５０％超のＴｉを含有させると、窒化物が粗大になり、機械特性が劣化することがあるため、Ｔｉ量を０．０５０％以下とする。より好ましくはＴｉ量を０．０４０％以下、更に好ましくは０．０３０％以下、より一層好ましくは０．０２０％以下とする。
【００３８】
（Ｎｂ：０．１０％以下）
Ｎｂは、Ｔｉと同様に、窒化物を形成する元素であり、結晶粒の微細化や強度の向上を目的として、０．００１％以上を含有させてもよい。より好ましくはＮｂ量を０．００５％以上とする。一方、０．１０％超のＮｂを含有させると、機械特性が劣化することがあるため、Ｎｂ量を０．１０％以下とする。より好ましくはＮｂ量を０．０５０％以下、更に好ましくは０．０３０％以下、より一層好ましくは０．０２０％以下とする。
【００３９】
（Ｖ：０．１０％以下）
Ｖは、Ｔｉ、Ｎｂと同様、窒化物を形成する元素であり、主に、析出強化による強度の改善のために含有させてもよい。効果を得るために、Ｖ量を０．００５％以上とすることが好ましい。一方、０．１０％超のＶを含有させると、機械特性が劣化することがあるため、Ｖ量を０．１０％以下とする。より好ましくはＶ量を０．０５０％以下、更に好ましくは０．０３０％以下、より一層好ましくは０．０２０％以下とする。
【００４０】
（Ｚｒ：０．０５０％以下）
Ｚｒは、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖと同様、窒化物を形成する元素であり、主に、析出強化による強度の改善のために含有させてもよい。効果を得るために、Ｚｒ量を０．００５％以上とすることが好ましい。一方、Ｚｒは高価な元素であり、また、０．０５０％超のＺｒを含有させると、機械特性が劣化することがあるため、Ｚｒ量を０．０５０％以下とする。より好ましくはＺｒ量を０．０４０％以下、更に好ましくは０．０３０％以下、より一層好ましくは０．０２０％以下とする。
【００４１】
（Ｔａ：０．０５０％以下）
Ｔａは、強度の向上に寄与する元素であり、０．００１％以上を含有させてもよい。また、メカニズムは必ずしも明らかでないが、Ｔａは耐食性の向上にも寄与し、より好ましくはＴａ量を０．００５％以上とする。一方、Ｔａを過剰に含有させるとコストが上昇するため、Ｔａ量を０．０５０％以下とする。より好ましくはＴａ量を０．０４０％以下、更に好ましくは０．０３０％以下、より一層好ましくは０．０２０％以下とする。
【００４２】
（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。効果を得るためには、Ｂ量を.０００３％以上にすることが好ましい。より好ましくはＢ量を０．０００５％以上とする。一方、０.０１０％を超えるＢを含有させても、効果が飽和し、母材、ＨＡＺの靭性が低下する場合があり、Ｂ量を、０.０１０％以下とする。より好ましくはＢ量を０．００５０％以下、更に好ましくは０．００３０％以下、より一層好ましくは０．００２０％以下とする。
【００４３】
更に、脱酸や介在物の制御を目的として、Ｃａ、Ｍｇ及びＲＥＭからなる群から選択される１種又は２種以上を含有させてもよい。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、含有量の下限を０％とする。
【００４４】
（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、０．０００５％以上を含有させてもよい。好ましくはＣａ量を０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上とする。一方、０．０１０％を超えるＣａを含有させると機械特性が損なわれる場合があるため、Ｃａ量を０．０１０％以下とする。より好ましくはＣａ量を０．００５％以下とする。
【００４５】
（Ｍｇ：０．０１０％以下）
Ｍｇは、微細な酸化物を形成させるために、０．０００１％以上を含有させてもよい。好ましくはＭｇ量を０．０００３％以上、より好ましくは０．０００５％以上とする。一方、製造コストの観点から、Ｍｇ量を０．０１０％以下とする。より好ましくはＭｇ量を０．００５％以下、更に好ましくは０．００３％以下とする。
【００４６】
（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、０．０００１％以上を含有させてもよい。好ましくはＲＥＭ量を０．０００３％以上、より好ましくは０．０００５％以上とする。一方、製造コストの観点から、ＲＥＭ量を０．０１０％以下とする。より好ましくはＲＥＭ量を０．００５％以下、更に好ましくは０．００３％以下とする。
【００４７】
本実施形態に係る鋼材の化学成分の残部は、鉄（Ｆｅ）及び不純物である。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、本実施形態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。ただし、不純物のうち、Ｐ、Ｎ及びＯについては上述のように上限を制限する必要がある。
【００４８】
本実施形態に係る鋼材は、優れた耐食性、熱間加工性及び冷間加工性を有する鋼材を得るために、特定の元素の関係を制御することが必要である。
【００４９】
（ＣＩ：１７.０〜３０．０）
耐酸性腐食指数ＣＩは、鋼板表面にＣｕＳの皮膜を形成させつつ、腐食の起点となりやすい介在物を抑制するために重要な指標である。皮膜を生成させるためにはＣｕとＳが必要であるが、Ｓは過剰に含有させると腐食の起点となる介在物を形成するため、耐酸性を顕著に向上させるには、Ｃｕ及びＳのバランスが重要となる。ＣＩが３０．０を超えると、ＣｕＳ皮膜が鋼材表面に形成しにくくなり、十分な耐食性が得られない。一方、ＣＩが１７．０未満であると、介在物が腐食の起点となりやすくなり、耐食性が低下する場合がある。したがって、ＣＩ値は１７．０〜３０．０とする。耐酸性腐食指数ＣＩは、耐酸性を確実に良好なものとするために、好ましくは１８．０以上、より好ましくは２０．０以上である。また、耐酸性腐食指数ＣＩは、耐食性をより一層向上させるために、好ましくは２８．０以下、より好ましくは２６．０以下である。
【００５０】
耐酸性腐食指数ＣＩは、下記式（１）に示されるように、Ｃｕ原子及びＳ原子の数との比である。即ち、Ｃｕ／６４、Ｓ／３２は、それぞれ、Ｃｕ、Ｓの含有量を各元素の質量数で除した項である。
ＣＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｓ／３２）  …  式（１）
【００５１】
本実施形態に係る鋼材は、顕著な耐食性を維持しつつ、熱間加工性や溶接性を向上させるために、特定の元素の関係を制御することが必要である。
【００５２】
（ＤＩ：１．００〜３．００）
赤熱脆化指数ＤＩは、結晶粒界や地鉄表面に偏析するＣｕによる表面割れをＮｉを含有させることにより抑制するための指標であり、熱間加工性を確保するために重要である。Ｃｕの含有量に対してＮｉの含有量が少ないと熱間加工性が低下するため、赤熱脆化指数ＤＩは３．００以下とする必要がある。赤熱脆化指数ＤＩを小さくすることが熱間加工性を確保するためには好ましいが、１．００未満では効果が飽和する。また、Ｃｕが不足して耐酸性の向上の効果が不十分にならないように、赤熱脆化指数ＤＩを１．００以上にすることが必要である。赤熱脆化指数ＤＩは、耐酸性を確実に良好なものとするために、好ましくは１．２０以上、より好ましくは１．４０以上である。また、赤熱脆化指数ＤＩは、熱間加工性をより一層向上させるために、好ましくは２．８０以下、より好ましくは２．６０以下である。
【００５３】
赤熱脆化指数ＤＩは、下記式（２）に示されるように、Ｃｕ原子及びＮｉ原子の数との比である。即ち、Ｃｕ／６４、Ｎｉ／５９は、それぞれ、Ｃｕ、Ｎｉの含有量を各元素の質量数で除した項である。
ＤＩ＝（Ｃｕ／６４）／（Ｎｉ／５９）  …  式（２）
【００５４】
（Ｃｅｑ：０．１００〜０．２２０）
Ｃｅｑは、硬さの上昇による冷間加工性の劣化を示す指標であり、冷間加工性を確保するために、０．２２０以下とする。好ましくはＣｅｑを０．２１０以下、より好ましくは０．２００以下とする。一方。Ｃｅｑが低すぎると機械特性が不十分になるため、０．１００以上とする。好ましくはＣｅｑを０．１１０以上、より好ましくは０．１２０以上とする。
【００５５】
Ｃｅｑは、下記式（３）に示される指標である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／１５  …  式（３）
【００５６】
以上の式（１）〜式（３）において、Ｓ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖは各元素の含有量であり、含有しない場合は０として計算する。
【００５７】
本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、更に必要に応じて冷間圧延を施して製造される鋼板、形鋼、鋼管などが含まれる。
【００５８】
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、更に必要に応じて冷間圧延を施して製造される。熱間圧延後は、そのまま水冷するか、又は空冷した後、再加熱して焼入れてもよい。熱間圧延後は、コイル状に巻き取ってもよい。熱間圧延後、冷間圧延して、更に熱処理を施してもよい。
【００５９】
鋼管を製造する場合は、鋼板を管状に成形して溶接してもよく、ＵＯ鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管、スパイラル鋼管などにすることができる。鋼片に熱間押出や穿孔圧延を施して製造されるシームレス鋼管も本実施形態に含まれる。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の実施例を挙げながら、本発明の技術的内容について更に説明する。なお、以下に示す実施例での条件は、本発明の実施可能性及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。
【００６１】
表１、表２に示す成分の鋼を溶製し、鋼塊を１１５０℃で２時間加熱後、熱間圧延を行って空冷し、厚みが２０ｍｍの鋼板を製造した。なお、表１、表２に示す各鋼の成分の残部は、鉄及び不純物である。
【００６２】
【表１】
2019196534.tif 000002
【００６３】
【表２】
2019196534.tif 000003
【００６４】
得られた鋼板から２５×２５×４ｍｍｔ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。耐食性の評価は硫酸浸漬試験及び塩酸浸漬試験によって行った。硫酸浸漬試験は、６０℃の４０％硫酸水溶液に６時間浸漬し、塩酸浸漬試験は、６０℃の３ｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液中に６時間浸漬し、それぞれ腐食減量によって評価した。
【００６５】
比較例ＡＡを基準として、３０％以上耐食性が向上した（腐食減量が比較例ＡＡの７０％以下に低下した）ものを○、５０％以上耐食性が向上した（腐食減量が比較例ＡＡの５０％以下に低下した）ものを◎、３０％未満（腐食減量が比較例ＡＡの７０％超）のものを×とした。
【００６６】
熱間加工性は上記条件で圧延した熱間圧延材表面で、外観目視で割れの有無を判別した。
【００６７】
また、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して引張試験片を作製し、引張試験を行って引張強度及び全伸びを求めた。引張強度が３５０ＭＰａ以上のものを○、３５０ＭＰａ未満のものを×とした。全伸びは冷間加工性の指標であり、３０％以上のものを○、３０％未満のものを×とした。結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
2019196534.tif 000004
【００６９】
表３に示すとおり、鋼Ｎｏ．Ａ〜Ｚは成分、ＣＩ値、ＤＩ値、Ｃｅｑが本発明の範囲内であり、塩酸及び硫酸に対する耐食性、熱間加工性、強度及び全伸びの全てが良好である。一方、鋼Ｎｏ．ＡＡ〜ＡＪは成分、ＣＩ値、ＤＩ値、Ｃｅｑの何れかが本発明の範囲内であり、塩酸及び硫酸に対する耐食性、熱間加工性、強度及び全伸びの何れかが低下している。
【００７０】
鋼Ｎｏ．ＡＡは塩酸腐食試験及び硫酸腐食試験の評価の基準とした鋼であるが、ＣＩ値が低いため、本発明の鋼に比べて塩酸及び硫酸に対する耐食性が低下している。鋼Ｎｏ．ＡＢはＣＩ値が高いため、耐食性が低下している。Ｓｉ含有量が少ない鋼Ｎｏ．ＡＣ、Ｓｉ含有量が多い鋼Ｎｏ．ＡＤ、Ｓｂ含有量が少ない鋼Ｎｏ．ＡＥ、Ａｌ含有量が少ない鋼Ｎｏ．ＡＦも、本発明の鋼に比べて塩酸及び硫酸に対する耐食性が低下している。
【００７１】
鋼Ｎｏ．ＡＧはＤＩ値が高いため、熱間加工性が低下している。鋼Ｎｏ．ＡＨはＣｅｑが小さく、強度が不十分である。一方、Ｃｅｑが大きい鋼Ｎｏ．ＡＩ、Ｃ含有量が多いＡＪは冷間加工性の指標である全伸びが低下している。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の鋼材は、重油、石炭などの化石燃料、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、排タイヤなどの産業廃棄物及び下水汚泥など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、排煙設備の煙道ダクト、ケーシング、熱交換器、２基の熱交換器（熱回収器及び再加熱器）で構成されるガス-ガスヒータ、脱硫装置、電気集塵機、誘引送風機、回転再生式空気予熱器のバスケット材及び伝熱エレメント板、フィン材などに好適に使用することができる。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。