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ステンレス鋼の生産
- ジョン
ステンレス鋼は、さまざまな状況で高い耐腐食性、長期にわたる耐久性、最小限のメンテナンスの必要性を備えています。ステンレス鋼の製造方法を理解することで、日常的な用途におけるステンレス鋼の価値と汎用性を理解することができます。ステンレス鋼の製造方法を段階的に見ていきましょう。
ステンレス鋼は何から作られているのですか?
ステンレス鋼は複数の原材料を混合して作られており、正確な組成はステンレス鋼の種類によって異なります。
以下はステンレス鋼の主な成分を示す表です。
| 原材料 | 関連プロパティ |
| 鉄鉱石 | 基礎的な強度と構造 |
| クロム | 耐食性 |
| ニッケル | 強度、柔軟性、耐腐食性 |
| モリブデン | 孔食および隙間腐食に対する耐性、強度 |
| カーボン | 耐腐食性の低下 |
| マンガン | 強度と硬さ |
| シリコン | 強さと柔軟性 |
- 強度の向上や溶接性の改善などの特定の特性を実現するために、窒素、チタン、銅、その他の元素が添加されることがあります。
ステンレス鋼はどのように作られるのでしょうか?
ステンレス鋼の製造には、いくつかの連続したステップが含まれます。各段階は、最終製品の望ましい品質と特性を実現するために非常に重要です。
ステンレス鋼製造
- 溶解と鋳造
鉄鉱石、クロム、ニッケルなどの原材料を電気アーク炉に投入します。炉は混合物を約1,600℃に加熱します。溶けると、これらの材料が結合して溶融ステンレス鋼を形成します。
- 脱炭
- アルゴン酸素脱炭（AOD）
溶鋼を AOD 容器に移します。酸素とアルゴンのガスが注入されます。酸素は一酸化炭素ガスを形成して余分な炭素を除去します。アルゴンはガス混合物を希釈して反応速度を制御します。
AOD はほとんどのアプリケーションに使用されます。
- 真空酸素脱炭(VOD)
溶融鋼を真空チャンバーに移します。酸素を注入して炭素と反応させ、一酸化炭素ガスを形成し、低圧で除去します。
VOD は、304L などの高級ステンレス鋼に極低炭素含有量が必要な場合に使用されます。
- 炭素含有量を減らすことで、メーカーは 304L や 316L などの低炭素ステンレス鋼を製造します。これらのステンレス鋼は溶接性が向上し、腐食のリスクが軽減されます。
- 構成の調整
ニッケル、モリブデン、窒素などの追加元素は、望ましい鋼の等級に応じて、強度、柔軟性、耐腐食性を高めるために添加されます。これらの元素は溶融鋼に溶解し、その特性を変えます。
- キャスティング
溶けた鋼を鋳型に移し、凝固させます。鋳造中は冷却されますが、1,200 度以上の温度が保たれます。鋳造中に生成される形状によって、板や棒などの最終製品の形が決まります。
- スラブ: プレートやシートを作るのに使用します。
- ビレット: 棒や線材の製造に使用されます。
- ブルーム: 構造的な形状に使用されます。
ステンレス鋼加工
- 成形
- 熱間圧延
半完成鋼材は約 1,200 度に再加熱され、ローラーに通されます。厚さを減らし、鋼材をプレート、シート、コイル、バー、またはワイヤに成形します。
- 冷間圧延
鋼を室温で圧延します。これにより、正確な寸法が達成され、表面仕上げが向上します。鋼はひずみ硬化によって強度が増します。
- 熱間圧延は、オーステナイト鋼、フェライト鋼、二相鋼に適しています。冷間圧延は、特に表面仕上げと正確な寸法が重要な場合、オーステナイト鋼とマルテンサイト鋼に最適です。
- 熱処理
- アニーリング
適用鋼材: オーステナイト系、フェライト系、二相ステンレス鋼。
鋼は 1,040°C ～ 1,120°C 程度に加熱され、ゆっくりと冷却されて応力が緩和され、延性が向上します。このプロセスにより、鋼は柔らかくなり、成形性と耐腐食性が向上します。
- 焼き入れ
適用鋼材: オーステナイト系および二相ステンレス鋼。
高温に加熱し、その後、クロム炭化物の形成を防ぐために急速に冷却（焼入れ）します。焼入れにより耐食性が向上し、粒界腐食が防止されます。
- 焼き戻し
適用鋼材: 410 や 420 などのマルテンサイト系ステンレス鋼。
鋼を 200°C ～ 600°C に再加熱します。これにより脆さが軽減され、硬度が維持されます。このプロセスは、硬度と靭性のバランスをとるために使用されます。
- 析出硬化
適用鋼材: 17-4PH などの析出硬化型ステンレス鋼。
溶体化処理後、鋼は時効処理（約 480°C ～ 620°C に加熱）されます。この処理により、耐食性を損なうことなく機械的特性が向上します。
- スケール除去
熱処理後、ステンレス鋼は多くの場合、酸化スケールで覆われます。スケール除去では、酸洗いまたはショットブラストなどの機械的方法を使用してこのスケールを除去します。このプロセスにより、その後の加工や仕上げのためにきれいな表面が確保されます。
ステンレス仕上げ
鉄鋼業界では、最終製品の表面品質、外観、性能を向上させるために仕上げ工程が重要です。これらの方法により、精度と耐久性が求められる用途の特定の基準を鉄鋼が満たすことが保証されます。一般的な仕上げ方法には次のものがあります。
- 研削と研磨
研削は、傷やざらざらしたエッジなどの表面の欠陥を除去するもので、多くの場合、研磨工具や研削ホイールを使用して行われます。
研磨により、滑らかで反射性の高い表面が生まれます。このプロセスは、さまざまなグレードの研磨剤を使用して実行することで、鏡のような仕上がりを実現できます。
- ブラッシング
この方法では、研磨ブラシを使用して鋼鉄の表面にサテン仕上げまたはマット仕上げを施します。滑らかでありながら反射しない仕上げが求められる家電製品などの用途でよく使用されます。
- ピクルス
熱処理や熱間圧延による酸化スケールを除去するために、通常は硝酸とフッ化水素酸の混合物である酸浴に鋼を浸します。このプロセスにより、鋼の表面が復元され、耐腐食性が向上します。
- 電解研磨
電気化学浴を使用して材料表面の薄い層を除去します。このプロセスにより、鋼の外観が向上し、微細な粗さが減少し、耐腐食性が向上します。
- 不動態化
酸性溶液を使用して、遊離鉄と不純物を除去してステンレス鋼の表面を洗浄します。このプロセスにより、保護酸化クロム層の形成が促進され、耐腐食性が向上します。
- コーティング
これにより、ステンレス鋼の耐久性、耐摩耗性、または美観が向上します。粉体塗装、亜鉛メッキ、メッキが一般的な方法です。コーティングの種類によって、保護レベルや装飾仕上げのレベルが異なります。
ステンレス鋼加工
- カッティング
鋼材は、せん断、鋸引き、レーザー切断などの方法を使用して、特定のサイズと形状に切断されます。このステップの精度は、製品仕様を満たすために不可欠です。
関連記事
- 溶接
TIG、MIG、抵抗溶接などの技術により、強度と耐腐食性に優れた接合部が確保されます。
品質管理
メーカーはさまざまなテストを通じて、材料の組成、強度、完全性を検証します。ステンレス鋼の生産では、品質管理段階には通常、次の手順が含まれます。
- 化学分析
これにより、材料の化学組成が仕様と一致し、クロムやニッケルなどの元素が適切な割合で含まれていることが確認されます。
- 機械試験
ステンレス鋼の引張強度、硬度、延性をチェックするテストを実施し、機械的性能基準を満たしていることを確認します。
- 非破壊検査（NDT）
超音波法と放射線法は、材料を損傷することなく内部の欠陥を検出します。
ステンレス製品
シーツ
- ステンレス鋼板は薄く平らな鋼板で、高い耐腐食性と滑らかで均一な表面が求められる用途でよく使用されます。
- 通常、厚さは 6 mm 未満で、熱間圧延または冷間圧延のいずれかで加工できます。冷間圧延では、表面品質と強度が向上します。
プレート
- プレートはシートよりも厚く、より高負荷の工業用途向けに設計されています。
- プレートは 6mm を超える厚さになることが多く、耐荷重用途に優れた強度を発揮します。
コイル
- ステンレス鋼コイルは、輸送と保管を容易にするためにコイル状に巻かれた連続した長い鋼帯です。
- コイルは熱間圧延または冷間圧延のいずれかで製造され、さまざまな幅と厚さのものがあります。
バー
- バーには丸型、四角型、六角型などさまざまな形があります。
- 幅広い建設および産業用途で使用されています。
- バーは形状に多様性があり、特定の機械的特性や形状が必要な場合によく使用されます。
ワイヤー
- ステンレス鋼線は、長くて細い鋼線です。通常、柔軟性と引張強度が求められる用途で使用されます。
- 素材を強化し、表面仕上げを改善します。
パイプ
- ステンレス鋼管は、液体、気体、またはその他の物質を輸送するために使用される中空の管です。
- パイプはさまざまなサイズがあり、用途に応じて通常は溶接またはシームレス方式で製造されます。
チューブ
- パイプに似ていますが、より薄く、より精密な用途や小規模な用途に使用されます。
- チューブは、継ぎ目がないか溶接されていることが多く、円形、正方形、長方形などさまざまな形状があります。
フォイル
- 非常に薄いステンレス鋼板。通常は特殊な用途に使用されます。
- 通常、厚さは 0.15 mm 未満で、精密で高性能な環境で使用されます。
構造セクション
- ステンレス鋼の構造セクションには、梁、アングル、チャネルが含まれます。これらは、建設およびインフラストラクチャ プロジェクトで使用されます。
- これらのセクションは耐荷重強度を備えており、熱間圧延プロセスによって製造されます。
ステンレス鋼の製造にはどのくらい時間がかかりますか?
電気アーク炉でステンレス鋼を製造するには通常 8 ～ 12 時間かかります。この時間には、原材料の溶解と、脱炭、鋳造、成形などの追加手順が含まれます。ただし、熱処理、圧延、仕上げなどの追加処理により、全体的な製造時間が長くなる場合があります。
ステンレス鋼が高価な理由は何ですか?
ステンレス鋼は、クロム、ニッケル、場合によってはモリブデンなどの高価な合金元素を含んでいるため高価です。さらに、溶解や精錬などのエネルギーを大量に消費する製造プロセスもコストを増大させます。厳格な品質管理と、研磨や焼きなましなどの仕上げプロセスも価格を引き上げます。
ステンレス鋼のほとんどはどこから来ているのでしょうか?
主要生産国には、世界のステンレス鋼生産量の半分以上を占める中国が含まれます。その他の主要生産国には、インド、日本、韓国、ドイツなどの一部のヨーロッパ諸国が含まれます。
概要
ステンレス鋼の生産において品質管理を確実に行うことは、材料が必要な基準を満たしていることを保証するために不可欠です。これにより、鋼の強度、耐腐食性、耐久性を維持することができます。
Steel Pro Groupでは、プレート、バー、コイル、お客様のニーズに合わせたカスタムソリューションなど、高品質のステンレス鋼製品を幅広く取り揃えています。喜んでお手伝いいたしますので、お気軽にお問い合わせください。 ウェブサイトを見る または ご連絡ください 詳細または個別の見積もりについては、お問い合わせください。
