(57)【要約】【課題】耐食性確保には有利であるが高価なＭｏやＮｉの低減を前提に、これらの元素を低減させても優れた耐廃棄物灰腐食性を発揮するステンレス鋼を提供する。【解決手段】成分組成が、質量％で、Ｃ：０％超０．０３０％以下、Ｓｉ：０％超２．０％以下、Ｍｎ：０％超２．０％以下、Ｐ：０％超０．０４５％以下、Ｓ：０％超０．０３％以下、Ｃｒ：２２〜２７％、Ｎｉ：１７〜２１％、Ｏ：０％超０．０２％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０５％、Ｍｏ：０％以上１．０％以下、およびＮ：０．０６〜０．３％を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、かつ下記式（１）を満たすことを特徴とするステンレス鋼。Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃ≧２４．０・・・（１）式（１）において、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃは、質量％での各元素の鋼中含有量を示す。【選択図】図１
2016029213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分組成が、質量％で、
Ｃ：０％超０．０３０％以下、
Ｓｉ：０％超２．０％以下、
Ｍｎ：０％超２．０％以下、
Ｐ：０％超０．０４５％以下、
Ｓ：０％超０．０３％以下、
Ｃｒ：２２〜２７％、
Ｎｉ：１７〜２１％、
Ｏ：０％超０．０２％以下、
Ａｌ：０．００１〜０．０５％、
Ｍｏ：０％以上１．０％以下、および
Ｎ：０．０６〜０．３％
を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、かつ
下記式（１）を満たすことを特徴とするステンレス鋼。
Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃ≧２４．０・・・（１）
式（１）において、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃは、質量％での各元素の鋼中含有量を示す。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｂを０％超０．０５％以下含む請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項３】
更に、質量％で、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を、合計で０％超０．０１０％以下含む請求項１または２に記載のステンレス鋼。
【請求項４】
更に、質量％で、Ｔｉ：０％超０．０５％以下、およびＺｒ：０％超０．１０％以下の少なくとも１種を含む請求項１〜３のいずれかに記載のステンレス鋼。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管。
【請求項６】
シームレス鋼管である請求項５に記載のステンレス鋼管。
【請求項７】
廃棄物ボイラー、またはバイオマスボイラーに用いられる請求項５または６に記載のステンレス鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼およびステンレス鋼管に関する。特には、廃棄物の焼却時に発生する灰や腐食性ガスが存在する環境下での耐腐食性に優れるステンレス鋼、および該ステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管に関する。以下では、廃棄物の焼却時に発生する灰や腐食性ガスに対して腐食が生じにくい特性を「耐廃棄物灰腐食性」という。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみや産業廃棄物を燃焼させる設備では、高温でプラスチック等が焼却されるため、腐食性の焼却灰や腐食性ガスが発生する非常に過酷な腐食環境となる。この腐食環境にさらされる廃棄物ボイラー、バイオマスボイラー等の例えば過熱器管や再熱器管等には、一般にステンレス鋼が用いられている。ステンレス鋼は、高温で酸化されると表面にＣｒ主体の酸化スケールが生成し、これが保護皮膜として作用することにより、高温で優れた耐食性を発揮する。しかしながら、ＮａＣｌやＫＣｌが存在する環境下では、上記Ｃｒ主体の酸化スケールが腐食して保護皮膜が破壊され、酸素や硫黄、塩素が母相内部に拡散し、母相内部に分厚い酸化物や硫化物、塩化物が生成して腐食が進行しやすくなる。また塩素系ガスが存在する環境下においても、上記Ｃｒ主体の酸化スケールがオキシクロリネーション反応により揮発性の高いＣｒＯ2Ｃｌ2となり、前記酸化スケールによる保護性が低下して分厚いスケールが生成し、腐食が進行しやすくなる。
【０００３】
上記問題に対する対応策として、これまでにいくつかの技術が提案されている。例えば特許文献１には、Ｍｏを多量に添加することで耐廃棄物灰腐食性を向上させる技術が提案されている。また特許文献２には、Ｎｉを２２〜２５％含有させた耐高温腐食用鋼が示されている。しかしＮｉは、レアメタルに分類される貴重で且つ高価な元素であり、またＭｏも非常に高価な元素であるため、これらの多用はコスト高を招く。近年では、コストをより抑制したステンレス鋼が求められている。例えば以下に示す通り、ＣｒやＦｅ等の含有量の比率を規定することによって耐廃棄物灰腐食性を高めた技術も提案されている。
【０００４】
例えば特許文献３には、塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有するＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼として、Ｃ：０.０４％以下、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１８％を越え３０％未満、Ｎｉ：１０％を越え３５％未満、Ｃａ：０.０００５〜０.００５％を含有し、Ｃｒの含有量とＦｅの含有量との比Ｃｒ／Ｆｅが０．３３を超え０．７未満、Ｎｉの含有量とＦｅの含有量との比Ｎｉ／Ｆｅが０．３３を超え１．０未満である鋼が示されている。
【０００５】
特許文献４には、化石燃料または廃棄物類を燃焼せしめてエネルギー源とする設備において使用されるボイラー用鋼管等に用いられる高耐食性合金として、重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０〜２．６％、Ｍｎ：０．０２〜１．０％、Ｃｒ：２０．０〜２８．０％、Ｎｉ：１８．０〜３０．０％、Ｍｏ：４．０％以下、Ａｌ：０．０５％以下を含有し、残りがＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、（Ｃｒ＋２Ｓｉ＋０．５Ｍｏ）＞Ｎｉ≧１．１（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ＋０．５Ｍｏ）−８，Ｍｏ（Ｃｒ−１８）≧８を満たす合金が示されている。
【０００６】
また特許文献５には、廃棄物焼却プラントボイラ伝熱管用高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼として、重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ｍｎ：０．５超〜２．０％、Ｎｉ：２０〜２５％未満、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎ：０．１５％以下を含み、かつ「Ｓｉ（％）×｛Ｃｒ（％）−１５．２｝≧１７．６％」および「Ｃｒ（％）＋６×Ｓｉ（％）≦４８．０％」を同時に満足して、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼が開示されている。
【０００７】
しかしこれらの技術では、ＭｏやＮｉを一定以下に低減させることを前提に、耐廃棄物灰腐食性を高めたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２１３７２１号公報
【特許文献２】特開平０７−２６８５６５号公報
【特許文献３】特開平０８−０４１５９５号公報
【特許文献４】特開平１０−０８８２９３号公報
【特許文献５】特開２０００−１９２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、ＭｏやＮｉといった耐食性確保には有利であるが高価な元素の低減を前提に、これらの元素を低減させても優れた耐廃棄物灰腐食性を発揮するステンレス鋼、および該ステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決し得た本発明のステンレス鋼は、成分組成が、質量％で、Ｃ：０％超０．０３０％以下、Ｓｉ：０％超２．０％以下、Ｍｎ：０％超２．０％以下、Ｐ：０％超０．０４５％以下、Ｓ：０％超０．０３％以下、Ｃｒ：２２〜２７％、Ｎｉ：１７〜２１％、Ｏ：０％超０．０２％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０５％、Ｍｏ：０％以上１．０％以下、およびＮ：０．０６〜０．３％を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、かつ下記式（１）を満たすところに特徴を有する。
Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃ≧２４．０・・・（１）
式（１）において、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃは、質量％での各元素の鋼中含有量を示す。
【００１１】
上記ステンレス鋼は、更に、下記（ａ）〜（ｃ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。尚、成分組成について、「％」は、以下「質量％」を意味する。
（ａ）Ｂを０％超０．０５％以下
（ｂ）ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を、合計で０％超０．０１０％以下
（ｃ）Ｔｉ：０％超０．０５％以下、およびＺｒ：０％超０．１０％以下の少なくとも１種
【００１２】
本発明には、前記ステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管も含まれる。該ステンレス鋼管として例えばシームレス鋼管が挙げられる。
【００１３】
前記ステンレス鋼管は、廃棄物ボイラー、またはバイオマスボイラーに用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＭｏやＮｉといった高価な元素の使用を低減しても、耐廃棄物灰腐食性に優れたステンレス鋼および該ステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃと、腐食減量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者は、ステンレス鋼の比較的安価な成分範囲として、Ｍｏ含有量を１．０％以下かつＮｉ含有量を２１％以下とすることを前提に、ＭｏやＮｉがこの範囲であっても耐廃棄物灰腐食性に優れたステンレス鋼および該ステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管を得るべく、ステンレス鋼の成分組成について鋭意研究を行った。具体的には、成分組成が種々の鋼材を用い、腐食試験を行って腐食の程度を調査した。その結果、腐食が激しく、全面的に分厚い酸化スケールが生成する場合と、腐食が比較的軽微であり、薄い保護皮膜が残存する場合の２通りに分かれることがまず判明した。
【００１７】
次に、この腐食結果と成分組成の関係について更に鋭意調査を進めたところ、上記腐食の程度の相違は、Ｃｒ、Ｓｉ、ＮおよびＣの含有量と関係がある、換言すればＣｒ、Ｓｉ、ＮおよびＣの含有量により生成する酸化スケールの性状が異なることを見出した。また、腐食が比較的軽微であり薄い保護皮膜が残存する場合は、いずれもＮ量が比較的高めのステンレス鋼であることも見出した。Ｎ量については後に詳述する。まずは、上記Ｃｒ、Ｓｉ、ＮおよびＣの含有量と耐廃棄物灰腐食性との関係から説明する。
【００１８】
本発明者は、上記４元素の含有量を変えて、これらの元素が耐廃棄物灰腐食性に及ぼす影響について検討を行った。その結果、鋼中の質量％でのＣｒ量、Ｓｉ量、Ｎ量およびＣ量を変数として含む「Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃ」が、耐廃棄物灰腐食性と相関があることを見出した。以下では、上記「Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃ」をＺ値ということがある。
【００１９】
更に、優れた耐廃棄物灰腐食性として、後述する実施例で設定の腐食減量：０．０２５ｇ／ｃｍ2以下を達成すべく、Ｚ値のとりうる範囲について検討したところ、該Ｚ値を２４．０以上とすればよいことを見出した。つまり本発明では、Ｍｏ量を１．０％以下かつＮｉ量を２１％以下に抑えても、Ｃｒ、Ｓｉ、ＮおよびＣの各含有量が後述する範囲を満たすことを前提に、上記Ｚ値を２４．０以上とすれば、Ｃｒ主体の酸化物がより強固な保護皮膜として作用し、優れた耐廃棄物灰腐食性を発揮するオーステナイト系ステンレス鋼が得られることを見出した。上記Ｚ値は、好ましくは２８．５以上であり、より好ましくは３０．０以上、更に好ましくは３２．０以上である。尚、Ｚ値は大きければ大きいほど好ましいが、本発明で規定の成分組成を考慮すると、その上限は、おおよそ５４程度となる。
【００２０】
上記Ｚ値を構成するＣｒ、Ｓｉ、ＮおよびＣの各元素の作用効果は、以下に説明する。
【００２１】
まずＮについて説明する。上述の通り、Ｎ量が高い材料は、腐食減量が低減しており、耐廃棄物灰腐食性の向上が示唆された。この理由について、未だ明確とはなっていないが、次のような効果によるものではないかと想定される。後述する実施例で示す廃棄物灰腐食試験後の試験片の断面を分析したところ、表層よりＣｒとＯよりなる皮膜が観察された。この皮膜は保護皮膜として作用するＣｒ2Ｏ3と考えられ、これが母相の腐食を抑制していると考えられる。しかしこのＣｒ2Ｏ3は、前述の通りＣｌが存在する環境では、オキシクロリネーション反応により揮発性の高いＣｒＯ2Ｃｌ2となり、前記Ｃｒ2Ｏ3による保護性が低下する。保護性が低下した箇所は、Ｃｒ2Ｏ3が新たに形成されるまで溶融した廃棄物灰と接触するため、電気化学的な全面腐食が進行すると考えられる。しかし一定以上のＮが存在することによって、硝酸イオン等の腐食抑制剤が形成され、前記の電気化学的な全面腐食が抑制されて、耐廃棄物灰腐食性が向上したものと推測される。
【００２２】
尚、上記作用効果は、Ｎが固溶の状態で発揮されるものと考えられる。よって、窒化物を形成する元素であるＴｉやＺｒの含有量は極力抑える。これら元素のうち少なくともいずれかが含まれる場合であっても、後述の範囲内に抑えるようにする。
【００２３】
上記効果に加え、Ｎは母相中に固溶して強度を高めるのに有効な元素でもある。これらの観点から、本発明では、Ｎを０．０６％以上積極的に含有させる。Ｎ量は、好ましくは０．０８％以上であり、より好ましくは０．１０％以上、更に好ましくは０．１２％以上である。一方、Ｎが０．３％を超えて過剰に含まれると、熱間加工性が悪化する。よってＮ量は０．３％以下とする。設備上の制限を考慮すると、Ｎ量は、０．２％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．１９％以下である。
【００２４】
上記Ｎ以外の各元素について、以下、含有量を規定した理由を説明する。
【００２５】
Ｃ：０％超０．０３０％以下
Ｃは、固溶強化により強度を向上させる元素である。該効果を得るには、Ｃ量を０．００３％以上含有させてもよい。しかしながらＣは、廃棄物ボイラーやバイオマスボイラー等の使用温度である４００℃〜６００℃の温度域において、Ｃｒと結合しクロム炭化物を形成する。その結果、保護皮膜として作用するＣｒ2Ｏ3形成のためのＣｒ量が減少し、耐廃棄物灰腐食性の低下を招く。この現象は、Ｃ量が０．０３０％超で顕著となる。よって本発明ではＣ量の上限値を０．０３０％以下とした。より優れた耐廃棄物灰腐食性を得るには、Ｃ量を０．０２５％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０２１％以下、更に好ましくは０．０１８％以下である。
【００２６】
Ｓｉ：０％超２．０％以下
Ｓｉは、母相と、保護皮膜として作用するＣｒ2Ｏ3との界面に、緻密なＳｉＯ2を形成し、外部から侵入する酸素や硫黄、塩素の内方拡散を抑制し、耐廃棄物灰腐食性や耐水蒸気酸化特性の向上に寄与する元素である。またＳｉは脱酸に有用な元素でもある。該効果を発揮させるには、Ｓｉを０．１０％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．２０％以上、更に好ましくは０．３０％以上である。しかしながら、Ｓｉが２．０％を超えて過剰に含まれると、σ相の形成が促進し靭性が低下する。よってＳｉの上限値を２．０％以下とした。Ｓｉ量は、好ましくは２．０％未満、より好ましくは１．６％以下、更に好ましくは１．５０％以下である。
【００２７】
Ｍｎ：０％超２．０％以下
Ｍｎは、脱硫作用を示し、熱間加工性を改善する元素である。またオーステナイト相安定化の効果を示す元素でもある。これらの効果を発揮させるには、Ｍｎ量を０．５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．８０％以上である。しかしＭｎが２．０％を超えて過剰に含まれると、金属間化合物の形成を促進し、脆化を招く。よって本発明ではＭｎ量を２．０％以下とする。Ｍｎ量は、好ましくは１．９０％以下、より好ましくは１．８０％以下である。
【００２８】
Ｐ：０％超０．０４５％以下
Ｐは、不可避不純物として混入する元素であり、過剰に含まれると溶接性が低下する。よってＰ量は０．０４５％以下に抑える。Ｐ量は、好ましくは０．０３５％以下、より好ましくは０．０３０％以下である。尚、Ｐ量は少ないほど好ましいが、ゼロとすることは困難であるため下限は０％超である。
【００２９】
Ｓ：０％超０．０３％以下
Ｓも、Ｐと同様に不可避不純物として混入する元素である。Ｓが過剰に含まれると熱間加工性が悪化する。よってＳ量の上限を０．０３％以下とした。Ｓ量は、好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１％以下、更に好ましくは０．００５％以下である。尚、Ｓ量は少ないほど好ましいが、ゼロとすることは困難であるため下限は０％超である。
【００３０】
Ｃｒ：２２〜２７％
Ｃｒは、耐廃棄物灰腐食性を向上させるための重要な元素である。具体的には、保護皮膜として作用するＣｒ2Ｏ3の主成分であることから、多量のＣｒにより強固な保護皮膜が形成され、この保護皮膜により酸素、硫黄、塩素の内方拡散が抑えられると考えられる。該効果を発揮させるため、Ｃｒを２２％以上含有させる。Ｃｒ量は、好ましくは２４％以上である。一方、Ｃｒ量が２７％を超えると、オーステナイト安定化のために必要なＮｉ含有量が増加し、コスト高を招く。またＣｒは、脆化の原因となるσ相の析出を促進させる元素でもある。よってＣｒ量の上限は２７％以下とした。Ｃｒ量は、好ましくは２６．５％以下である。
【００３１】
Ｎｉ：１７〜２１％
Ｎｉは、オーステナイト相の安定化や、灰成分に塩分が含まれる環境下での耐食性向上に寄与すると共に、σ相の析出を抑制して靭性確保にも寄与する重要な元素である。これらの効果を発揮させるため、Ｎｉ量は１７％以上とする。Ｎｉ量は、好ましくは１８．０％以上、より好ましくは１８．５％以上、更に好ましくは１９．０％以上である。一方、Ｎｉは、上述の通り高価な元素であることから、本発明では、コスト低減のためにＮｉ量の上限を２１％以下とした。よりコストを低減させる観点から、Ｎｉ量は、２０．５％以下とすることが好ましく、より好ましくは２０．０％以下である。
【００３２】
Ｏ：０％超０．０２％以下
Ｏが過剰に含まれると、熱間加工性の劣化や介在物性欠陥の発生を招く。よってＯ量は極力低い方がよく、本発明では０．０２％以下とする。Ｏ量は、好ましくは０．０１５％以下、より好ましくは０．０１０％以下である。尚、Ｏ量は少ないほど好ましいが、ゼロとすることは困難であるため下限は０％超である。
【００３３】
Ａｌ：０．００１〜０．０５％
Ａｌは脱酸のために０．００１％以上含有させる。Ａｌ量は、好ましくは０．００２％以上である。しかしながら、Ａｌが０．０５％を超えて過剰に含まれると、粒界にＡｌＮが生じて靭性の低下を招く。よってＡｌ量は０．０５％以下とする。Ａｌ量は、好ましくは０．０３０％以下、より好ましくは０．０２０％以下である。
【００３４】
Ｍｏ：０％以上１．０％以下
Ｍｏは、耐廃棄物灰腐食性を向上させる効果がある。該効果を発揮させるには、Ｍｏを０．１％以上含有させることが好ましい。しかしＭｏは、上述の通り高価な元素であることから、本発明では、コスト低減のためにＭｏの上限を１．０％以下とした。よりコストを低減させる観点から、Ｍｏ量は、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．６５％以下、更に好ましくは０．６０％以下である。
【００３５】
本発明のステンレス鋼は、上記成分組成を満たし、残部は鉄および不可避不純物からなる。また、上記元素に加えて更に、下記のＢ等を適量含有させることにより、高温強度等を高めることができる。以下、これらの元素について詳述する。
【００３６】
Ｂ：０％超０．０５％以下
Ｂは固溶強化により高温強度を向上させる元素である。該効果を発揮させるには、Ｂ量を０．００１％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．００２％以上である。一方、Ｂ量が過剰になると溶接性が損なわれる。よってＢ量は、０．０５％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０１％以下である。
【００３７】
ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を、合計で０％超０．０１０％以下
ＣａやＭｇは、ＯやＳを固定することで鋼中の清浄度を向上させ、熱間加工性を向上させる効果を有する。この効果を十分に発揮させるには、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を、合計で０．００１％以上含有させることが好ましく、より好ましくは合計で０．００２％以上である。一方、これらの元素が過剰に含まれていても熱間加工性がかえって損なわれる。よって、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種は、合計で０．０１０％以下とすることが好ましく、より好ましくは合計で０．００５％以下である。
【００３８】
Ｔｉ：０％超０．０５％以下、およびＺｒ：０％超０．１０％以下の少なくとも１種
ＴｉやＺｒは、炭窒化物形成元素であり、高温での使用中に微細な炭窒化物を形成することで高温強度を向上させる元素である。しかしながらこれらの元素は、窒化物の形成傾向が強いことから、耐廃棄物灰腐食性の向上に寄与する固溶Ｎ量を低減させ、耐廃棄物灰腐食性の低下を招く場合がある。よって、Ｔｉ量は、０．０５％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０３％以下である。またＺｒ量は、０．１０％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０７％以下である。
【００３９】
前記ステンレス鋼の製造方法は、前記成分組成を満たすようにすること以外は、特に限定されず、一般的に行われている方法で製造することができる。
【００４０】
本発明には、前記ステンレス鋼を用いて得られるステンレス鋼管も含まれる。該ステンレス鋼管として、シームレス鋼管、電縫鋼管、ＵＯＥ鋼管やスパイラル鋼管等のアーク溶接鋼管、鍛接鋼管等が挙げられる。好ましくはシームレス鋼管である。前記シームレス鋼管は、熱間押し出しによる方法や、マンネスマン法により製造することができる。
【００４１】
本発明のステンレス鋼管は、例えば廃棄物ボイラー、またはバイオマスボイラーに用いられうる。より具体的には、例えば上記廃棄物ボイラー、またはバイオマスボイラーの、例えば過熱器管や再熱器管等に用いることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４３】
［供試材の製造］
真空誘導溶解炉を用いて、表１に示す成分組成を満たす２０ｋｇの円柱状のインゴットを溶製した。表１中「−」は添加していないことを意味する。
【００４４】
上記インゴットに、１２５０℃で３０時間の熱処理を施した後、１２００℃で熱間鍛造を行い、幅８０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの板材を４枚得た。その後、１枚の板材を用いて、加工率３０％で冷間圧延を実施し、次いで１１５０℃で５分間保持する熱処理を行った後に水冷し、供試材として幅８０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ×厚さ１４ｍｍの板材を得た。
【００４５】
［廃棄物灰腐食試験］
上記供試材を用い、下記の要領で廃棄物灰腐食試験を行って、耐廃棄物灰腐食性の評価を行った。
【００４６】
上記の板材から、ワイヤーカットにて１５ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍの板材を切り出し、該板材の６面全てに対し、♯１２００までの機械研磨、アルミナ懸濁液によるバフ研磨、および化学研磨を順次施すことによって、表面の加工層を取り除き、腐食試験用の試験片とした。
【００４７】
腐食試験は、廃棄物焼却設備での使用を模擬し次の様にして行った。即ち、ＮａＣｌ−ＫＣｌ−Ｎａ2ＳＯ4−Ｋ2ＳＯ4をモル分率で３８：２８：２０：１４の比率で混合した合成灰に試験片を埋没させ、かつ腐食性ガスを模擬して、６００℃に保持した０．１％ＨＣｌ−０．０５％ＳＯ2−１０％ＣＯ2−２％ＣＯ−７．５％Ｏ2−２０％Ｈ2Ｏ−ｂａｌ．Ｎ2環境中で１００時間保持した。そして、腐食試験後の試験片に生成した腐食生成物を、水酸化ナトリウム４０質量％および炭酸ナトリウム６０質量％の溶融塩電解にて除去し、（腐食生成物の除去前の試験片の質量）−（腐食生成物の除去後の試験片の質量）から腐食減量を算出した。そして単位面積当たりの腐食減量を求めた。この単位面積当たりの腐食減量が０．０２５ｇ／ｃｍ2以下の場合を優れた耐廃棄物灰腐食性を示すと判断した。これらの結果を表１に併記する。尚、以下では、上記「単位面積当たりの腐食減量」を単に「腐食減量」という。
【００４８】
【表１】
2016029213.tif 000003
【００４９】
表１より次のことがいえる。即ち、鋼材Ｎｏ．１〜１２は、本発明で規定の成分組成を満たしており、特にＺ値も規定範囲内にあるため、上記過酷な腐食環境下においても腐食減量が十分に抑制され、優れた耐廃棄物灰腐食性を示す。これに対し、鋼材Ｎｏ．１３〜１９は、本発明で規定の成分組成を満たさないため、上記腐食減量が多くなり、耐廃棄物灰腐食性に劣っている。
【００５０】
詳細には、Ｎｏ．１３、１５および１８は、Ｃ量が多くＺ値が低いため、耐廃棄物灰腐食性に劣る結果となった。
【００５１】
Ｎｏ．１４は、Ｃｒ、ＮｉおよびＮが不足しており、かつＣが過剰に含まれ、Ｚ値が低いため、耐廃棄物灰腐食性に劣る結果となった。
【００５２】
Ｎｏ．１６は、Ｎが不足しており、Ｚｒが過剰に含まれ、かつＺ値が低いため、耐廃棄物灰腐食性に劣る結果となった。
【００５３】
Ｎｏ．１７は、Ｎが不足し、ＣとＴｉが過剰に含まれ、かつＺ値が低いため、耐廃棄物灰腐食性に劣る結果となった。
【００５４】
Ｎｏ．１９は、Ｃｒが不足し、かつＺ値が低いため、耐廃棄物灰腐食性に劣る結果となった。
【００５５】
この実施例で得られたデータを用いて整理した、Ｚ値、即ち、Ｃｒ＋３Ｓｉ＋７０Ｎ−４００Ｃと、上記腐食減量との関係を図１に示す。この図１から、Ｚ値が２４．０を境として、これ以上であると、腐食減量が０．０２５ｇ／ｃｍ2以下に十分抑制されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
耐廃棄物灰腐食性に優れた廃棄物ボイラー、バイオマスボイラーの過熱器管、再熱器管等を提供することができる。
【図１】
2016029213.tif 000004