JPH0541692B2

JPH0541692B2 -

Info

Publication number: JPH0541692B2
Application number: JP1283073A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Matsukura; Tadashi Yamazaki; Yukitaka Ishida; Nobuyuki Yamada
Original assignee: Pacific Special Alloy Castings Co Ltd
Current assignee: Pacific Special Alloy Castings Co Ltd
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1989-11-01
Publication date: 1993-06-24
Also published as: JPH03146641A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、湿式りん酸製造装置で使用されるり
ん酸石膏スラリーに対し優れた耐食性、耐エロー
ジヨン性を有する二相ステンレス鋳鋼に関するも
のである。（従来の技術）通常硫酸を使用して製造されるりん酸の湿式プ
ロセスにおいて、りん鉱石中に含まれる不純物
（塩化物、ふつ化物、硫酸塩、酸化物など）の多
くはそのままりん酸に混入し、りん酸石膏スラリ
ーを形成する。りん酸石膏スラリーの中に耐食性
並びに耐エロージヨン性に悪影響を及ぼす、いわ
ゆる腐食性不純物、摩耗性不純物が混在し、湿式
りん酸製造装置用材料の腐食・摩耗を促進するの
で、ここにりん酸石膏スラリーに対し耐食性と耐
エロージヨン性とを同時に兼ね備えた材料が要求
される。湿式りん酸製造装置では、従来腐食性不純物の
多いりん酸に対しハステロイ合金、イリウム合金
などのNi基高合金材料とか、JIS SCS14（18Cr−
12Ni−2.5Mo−Fe）、SCS23（20Cr−28Ni−2Mo
−3Cu−Fe）などの高Ni系オーステナイトステ
ンレス合金材料が使用されている。前者はMoお
よびNiを多量に含有するため高価であるばかり
でなく、摩耗性不純物の多いりん酸石膏スラリー
に対しては耐エロージヨン性に劣り耐用期間が短
く、後者は腐食性不純物の多いりん酸石膏スラリ
ーに耐し耐食性、耐エロージヨン性とも不十分で
あり、経済的かつ耐腐食摩耗性に優れたステンレ
ス鋳鋼の開発が要望されている。（発明が解決しようとする課題）本考案は、腐食性不純物の多い湿式りん酸の製
造プロセスに用いられる従来の耐食材料における
課題を解決するにあたり、経済性、耐用寿命の向
上、使用条件の苛酷化への対処などの観点から鋭
意研究を重ねた結果見出した、経済的に有利でか
つりん酸石膏スラリーに対し優れた耐食性、耐エ
ロージヨン性を有する二相ステンレス鋳鋼を提供
することを目的とする。（課題を解決するための手段および作用）本考案は、Cr−Ni−Mo−Cu−Ｎ−Fe系ステ
ンレス鋼において、CrとMo複合増量添加がりん
酸石膏スラリーに対する耐食性、耐エロージヨン
性の改善に著効を発揮し、またこれにＷ，Coの
添加は耐食性の向上にさらに有効であるとの知見
に基づいてなされたものである。本発明の二相ステンレス鋳鋼は、Ｃ：0.08wt％
以下、Si：2.0wt％以下、Mn：2.0wt％以下、
Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.03wt％以下、Ni：５
〜10wt％、Cr：28〜36wt％、Mo：２〜5wt％、
ただしCr（wt％）＋2.5×Mo（wt％）＝38（wt％）
以上、Cu：0.5〜3.0wt％、Ｎ：0.10〜0.30wt％を
含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、
所望によりこれらの元素と共にＷ：0.5〜2.0wt
％、Co：0.1〜1.0wt％を含有する。以下、本発明二相ステンレス鋳鋼の成分限定理
由を詳しく説明する。Ｃ：ステンレス鋳鋼の溶製上不可避的に混入し
てくる元素であるが、Ｃ含有量が多くなるとクロ
ム炭化物（Cr₂₃C₆）の析出により耐食性や靱性を
劣化させるので、0.08％以下とする。 Si：溶湯の脱酸剤のために必要な元素であり、
また鋳造性の改善に有効な元素であるが、材料
特性の劣化を招くので、2.0％を上限とする。 Mn：溶湯の脱酸・脱硫作用を有し、かつ鋳造
性の改善に有効な元素であるが、多量に含まれ
ると耐食性が低下するので、2.0％以下とする。Ｐ：耐食性を上げるためには、その含有量を
0.04％以下とする。Ｓ：耐食性を上げるためには、その含有量を
0.03％以下とする。 Ni：オーステナイト生成元素であり、かつフ
エライト相とオーステナイト相の相比を決定す
るために必要な元素である。優れた靭性および
耐食性を確保するためにNi量を５％以下とす
る。多量に含むとフエライト量が多くなり、フ
エライト相とオーステナイト相の相比のバラン
スが崩れ、耐食性を劣化させるので、上限を10
％とする。フエライト量は耐食性および耐エロ
ージヨン性を高水準に保つため、並びに靭性劣
化を防止するために30〜70％が好ましく、Cr
やMo等の元素の含有量に合わせて調整が必要
である。 Cr：フエライト生成元素であり、フエライト
相の耐食性および耐エロージヨン性の改善に有
効な元素である。なお、優れた耐食性および耐
エロージヨン性を確保するために、Cr量を28
％以上とし、フエライト量を30〜70％に調整す
るのが好ましく、本発明に必要なCr＋2.5Moの
値を38％以上にするためにもCr量を28％以上
に規定する。二相ステンレス鋳鋼の耐食性およ
び耐エロージヨン性を高水準に保つためには
CrおよびMoの複合増量が有効であり、特に
Moの効果が大きく、Cr＋2.5Moの値が38％以
上になると耐食性および耐エロージヨン性が顕
著に現れる。多量に含むと靭性を劣化させるの
で、上限を36％とする。 Mo：フエライト生成元素であり、Crと同じく
耐食性および耐エロージヨン性の改善に優れた
効果を有し、特に耐隙間腐食性および耐孔食性
の向上に著しい効果を有する。強腐食性のりん
酸石膏スラリーにおいて、2.0％以上の含有で
その効果が現われ、さらにCrとの複合増量の
場合にCr＋2.5Moの値が38％以上のときにその
効果が著しい。多量に含まれると、靭性を劣化
させるので、上限を5.0％とする。 Cu：オーステナイト生成元素であり、オース
テナイト相の固溶強化および耐食性の向上に効
果を有する。この効果を得るためには、少なく
とも0.5％を要する。多量に含まれると強度や
靭性を低下させるので、上限を3.0％とする。Ｎ：オーステナイト生成元素であり、オーステ
ナイトの耐食性の改善に効果を有する。また、
オーステナイト相の固溶強化と耐エロージヨン
性の向上に効果を有する。この効果を得るため
には、0.10％以上を要するが、0.30％を超える
とブローホールを生じる。よつて0.10〜0.30％
とする。Ｗ：フエライト生成元素であり、耐食性および
耐エロージヨン性の改善に有効である。この効
果を得るためには、0.5％以上必要であり、2.0
％を超えると効果は飽和状態に近づく。よつて
0.5〜2.0％とする。 Co：オーステナイト相の耐食性および耐エロ
ージヨン性を向上させる効果があり、そのため
には少なくとも0.1％を要するが、1.0％を超え
ると効果は飽和状態に近づく。よつて0.1〜1.0
％とする。（実施例）次に、実施例により本発明二相ステンレス鋳鋼
の材料特性について説明する。第１表は実施例において供試された鋼の化学組
成を示す。第２表は機械的性質を示す。第３表は
粗製りん酸中での耐食性、石膏スラリー中での耐
腐食摩耗性およびりん酸製造プラントの反応槽中
での腐食性を示す。第１表中の供試鋼のNo.１からNo.18までは二相ス
テンレス鋳鋼、No.19およびNo.20はそれぞれJIS
SCS 14，SCS23、No.21はハステロイＣである。
いずれの供試鋼についても、溶体化処理を実施し
た。実施例１腐食試験は、りん酸製造の初期工程で得られた
高濃度の粗製りん酸（P₂O₅：43.5％、H₂SO₄：
5.35％、Ｆ：0.80％、Cl^-：0.30％、Fe³⁺：1.17
％、Al³⁺：0.64％）を恒温水槽で90℃に加熱し
て、試験片を50時間浸漬して腐食減量を求めた。この腐食減量から腐食速度（ｇ／m²・hr）を求
め、耐食性を評価した。実施例２腐食摩耗試験は、回転円板による方法を採用し
た。上記粗製りん酸に細粒径の石膏を28.7重量％
含む石膏スラリーを摩耗試験槽で90℃に加熱して
おき、試験片を回転円板に取付けた後に、磨耗試
験槽中で４時間連続でこの回転円板を周速
1.17m／ｓで回転させた。この試験を８回繰り返
し、試験片の摩耗量を測定した。摩耗量を最初の
試験片の重量で除して重量変化を求めた。実施例３製造プラントの反応槽中に浸漬した場合の腐食
試験では、本発明合金No.１、No.３、No.７および従
来材No.19、No.20、No.21を使用した。上記腐食摩耗
試験と同じ組成の粗製りん酸石膏スラリーが循環
している反応槽中に、これらの試験片を23日浸漬
した。なお、スラリー液の温度は90〜93℃に維持
されている。前記試験結果から明らかなように、本発明合金
No.１〜No.７は、強度および硬度が高いと同時に、
粗製りん酸に耐する耐全面腐食性が極めて良く、
耐腐食摩耗性も極めて優れており、既存の
SCS14、SCS23、ハステロイＣに比して、卓越し
た材料特性を有することがわかる。

【表】

【表】（発明の効果）本発明の二相ステンレス鋳鋼は耐食性、耐エロ
ージヨン性に優れ、かつ強靱である上に、Ni基
高合金と比較して安価である経済的効果も併せて
具備しており、腐食性不純物の多い湿式りん酸製
造装置でも特に使用温度が高く、腐食不純物の濃
度が高いなどの使用条件の苛酷な箇所で使用され
る時、耐用寿命の向上に最大の効果を発揮する。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.08wt％以下、Si：2.0wt％以下、Mn：
2.0wt％以下、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.03wt％
以下、Ni：５〜10wt％、Cr：28〜36wt％、
Mo：２〜5wt％、ただしCr（wt％）＋2.5×Mo
（wt％）＝38（wt％）以上、Cu：0.5〜3.0wt％、
Ｎ：0.10〜0.30wt％を含有し、残部が鉄および不
可避不純物からなることを特徴とするりん酸石膏
スラリーに対し優れた耐食性、耐エロージヨン性
を有する湿式りん酸製造装置用二相ステンレス鋳
鋼。２Ｃ：0.08wt％以下、Si：2.0wt％以下、Mn：
2.0wt％以下、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.03wt％
以下、Ni：５〜10wt％、Cr：28〜36wt％、
Mo：２〜5wt％、ただしCr（wt％）＋2.5×Mo
（wt％）＝38（wt％）以上、Cu：0.5〜3.0wt％、
Ｎ：0.10〜0.30wt％、Ｗ：0.5〜2.0wt％を含有し、
残部が鉄および不可避不純物からなることを特徴
とするりん酸石膏スラリーに対し優れた耐食性、
耐エロージヨン性を有する湿式りん酸製造装置用
二相ステンレス鋳鋼。３Ｃ：0.08wt％以下、Si：2.0wt％以下、Mn：
2.0wt％以下、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.03wt％
以下、Ni：５〜10wt％、Cr：28〜36wt％、
Mo：２〜5wt％、ただしCr（wt％）＋2.5×Mo
（wt％）＝38（wt％）以上、Cu：0.5〜3.0wt％、
Ｎ：0.10〜0.30wt％、Ｗ：0.5〜2.0wt％、Co：0.1
〜1.0wt％を含有し、残部が鉄および不可避不純
物からなることを特徴とするりん酸石膏スラリー
に対し優れた耐食性、耐エロージヨン性を有する
湿式りん酸製造装置用二相ステンレス鋳鋼。