鋼板および鋼巻き取り材

ステンレス鋼の製造工程

ステンレス鋼の製造工程には、主に粗鋼の製錬、熱間圧延、冷間圧延などの工程が含まれます。以下に、ステンレス鋼の製造工程についての一般向け解説を示します。

1. ステンレス鋼の粗鋼製錬工程

現在、世界におけるステンレス鋼の製錬プロセスは、主に一工程法、二工程法、三工程法および新しい統合生産方法に大別される。一工程法は「溶融鉄＋AOD（アルゴン酸素精錬炉）」であり、二工程法は「EAF（電気アーク炉）＋AOD（アルゴン酸素精錬炉）」である。三工程法は「EAF（電気アーク炉）＋AOD（アルゴン酸素精錬炉）＋VOD（真空精錬炉）」である。いくつかの従来の生産プロセスに加えて、現在では多くの企業が、溶融鉄から直接ステンレス鋼を製造する統合生産プロセス（すなわちRKEF（回転窯電気炉）＋AOD（アルゴン酸素精錬炉））を採用している。

2. ステンレス鋼の熱間圧延プロセス

ステンレス鋼の熱間圧延工程では、主に連続鋳造スラブを原料として使用し、加熱後に粗圧延機および仕上げ圧延機により帯鋼（ストリップ鋼）が製造されます。仕上げ圧延の最終圧延機から出る熱間鋼帯は、層流冷却装置で所定の温度まで冷却され、巻取機によって鋼帯コイル（スチールコイル）に巻き取られます。この冷却された鋼帯コイルの表面には酸化皮膜（スケール）が形成されており、黒色を呈することから、一般に「ステンレス鋼ブラックコイル」と呼ばれます。その後、焼鈍（アニーリング）および酸洗処理（ピッキング）を施すことで、この酸化皮膜が除去され、「ステンレス鋼ホワイトコイル」が得られます。現在、ステンレス鋼市場で流通している熱間圧延製品のほとんどは、このステンレス鋼ホワイトコイルです。具体的なステンレス鋼熱間圧延生産工程は以下のとおりです：

3. ステンレス鋼の冷間圧延工程

ステンレス鋼の熱間圧延後、一部の熱間圧延ステンレス鋼製品は下流工程で直接使用されるが、他の熱間圧延製品は使用前に冷間圧延による追加加工を必要とする。

ステンレス鋼の冷間圧延では、主に厚さ3.0～5.5mmの熱間圧延ステンレス鋼製品が用いられる。冷間圧延設備による圧延加工を経て、ステンレス鋼冷間圧延製品が製造される。現在、ステンレス鋼の冷間圧延には、主に単スタンド式ステンレス鋼冷間圧延と多スタンド式ステンレス鋼冷間圧延という2つの主要な生産プロセスが存在する。具体的な生産プロセスは以下の通りである：

ステンレス鋼の冷間圧延後、焼鈍および酸洗処理工程を経る必要があります。冷間圧延後のステンレス鋼の焼鈍は、再結晶化プロセスを通じて加工硬化を除去し、軟化を達成することを目的としています。酸洗の目的は、焼鈍工程中に鋼帯表面に形成された酸化皮膜を除去するとともに、ステンレス鋼表面を不動態化して鋼板の耐食性を向上させることです。

熱間圧延鋼の製造工程

1.ビレット加熱： 冷間ビレットは加熱炉を通じて適切な圧延温度まで加熱されます。加熱温度は、鋼の化学組成、形状、および圧延要求などの要因によって異なります。 粗圧延：加熱されたビレットを粗圧延ユニットに供給し、高温で複数段のローラーを用いて圧延します。粗圧延の目的は、ビレットの断面形状および寸法を目標仕様に近づけるための初期調整です。 中間圧延：粗圧延後のビレットを中間圧延ユニットに供給し、さらに圧延して断面形状をさらに調整します。

2. 熱間圧延後焼鈍工程： 熱間圧延後の金属材料をアニーリング処理することを指し、内部応力を除去し、延性および靭性を向上させることを目的としています。その基本的な工程は以下の通りです：熱間圧延：金属材料を高温で加工し、所定のサイズおよび形状に塑性変形させます。酸洗い（ピッキング）：熱間圧延後の金属表面に付着した錆などの不純物を酸洗いによって除去します。

3. 精密圧延： 精密圧延の目的は、コイルの厚さおよび幅を規定サイズに調整し、所定の用途に適合するよう適切な仕上げ温度で滑らかな表面および形状を付与することです。当社最新の設備（ワークロール交換式圧延機、ダブルクロス圧延機、オンラインロールグラインダー（ORG）など）により、クラウン形状を制御することで、工場の生産性および仕上コイルの品質が向上しています。

4. アウトテーブルおよび巻取： 仕上げ圧延機を通過した鋼帯は、巻取り台へと送られ、そこで巻き取られます。巻取り台上で鋼帯が巻き取られる際、適切な巻取り温度に冷却するために水が噴霧されます。

冷間圧延鋼の製造工程

冷間圧延鋼板の工程フローには、ビレットの焼鈍、保管、錆除去、巻取り、酸洗、冷間圧延、酸洗液の改質、鋼帯の裁断、調質処理および最終梱包が含まれます。

1. 熱間圧延帯鋼工場から送られてきた鋼巻きは、種類および規格に応じて、酸洗ユニット前の鋼巻き倉庫で冷却・保管された後、計画に従って酸洗ユニット供給部の鋼巻きコンベアへと送られます。

2. コイルを展開し、溶接し、機械的にスケールを除去した後、ピッキング槽に浸漬して、帯鋼表面の酸化鉄皮（スケール）を除去し、すすぎます。ほとんどの帯鋼は、端部なしでさらに圧延および処理される必要がありますが、従来の圧延を行った帯鋼は、その後精製および油付処理されません。

3. 冷間圧延板を端部なしで圧延する場合、鋼巻き取りコイルはルーパーを通じて貯留されます。従来の圧延方式を採用する場合は、供給部のアンコイラーで鋼巻き取りコイルを展開し、帯鋼を各圧延スタンドに順次通過させて圧延します。排出部のコイラーで鋼を再び巻き取ってコイル状にし、製品に応じて異なる処理ユニットへ送られます。

4. 焼鈍および平坦化。一般的な用途、深絞り用および特殊深絞り用の冷間圧延鋼板は、帯鋼の機械的特性を向上させるために垂直炉で焼鈍されます。冷間圧延鋼板の平坦化では、湿式平坦化のために平坦化剤を噴霧する方法や、乾式平坦化を行う方法があります。通常、平坦化量は3％未満です。平坦化後、帯鋼の機械的特性および品質がさらに向上します。一部の冷間圧延鋼板は、連続焼鈍炉内で展開・溶接され、ルーパーに一時保管された後、表面処理および洗浄を経て、連続的に垂直炉へと供給されて焼鈍されます。焼鈍炉から出た後、再度平坦化が行われ、矯正後に端面切り（トリミング）が施され、所定の重量に応じて鋼巻き取りコイルに巻き取られ、コンベアによって中間倉庫へ搬送・保管されます。

無方向性および方向性シリコン鋼の正火処理

シリコン鋼は軟磁性材料であり、磁性材料の中で最も広く使用されている合金材料です。製品内の結晶粒の配向方向に応じて、結晶粒配向シリコン鋼と結晶粒非配向シリコン鋼に分類されます。高品位・高効率の非配向シリコン鋼および高磁束密度の配向シリコン鋼は、所定の結晶組織および磁気特性を達成するために、製造工程において焼鈍処理（ノーマライズ）を行う必要があります。

1. 無方向性シリコン鋼板のノーマライズ処理工程：1. 帯鋼を予熱非酸化部で加熱した後、1000℃まで加熱する；2. 放射管加熱部、加熱／冷却部および均熱部のすべてをノーマライズ処理の均熱部として使用する；3. 2#加熱／冷却部を炉内冷却部として使用し、帯鋼を850℃まで冷却する；4. エアワイパー、ミスト冷却部および1#水噴霧部を炉外における第1段階の徐冷部として使用し、帯鋼を750℃未満まで冷却する；5. ウォータージャケット冷却部を炉外における第2段階の徐冷部として使用し、帯鋼を600℃未満まで冷却する；6. 2#水噴霧冷却部を急冷部として使用し、帯鋼を80℃未満まで冷却する。

2. 結晶方位制御シリコン鋼板のノーマライズ処理工程：1. 帯鋼が予熱非酸化部を通過し、1100℃まで加熱される；2. 放射管加熱部を通過し、1120℃まで加熱される；3. 1#加熱／冷却部を通過し、950℃まで冷却される；4. 均熱部および2#加熱／冷却部は、ともにノーマライズ処理のための均熱部として使用される；5. ミスト冷却部で550℃まで急速冷却される；6. 最終的に1#水噴霧部で80℃以下まで冷却される。

3. 無方向性シリコン鋼板の鉄損低減に関する研究。無方向性シリコン鋼板の鉄損をさらに低減するための主な対策には、磁区の微細化（特にHi-B鋼および厚さ≤0.23mmの製品において鉄損低減効果が顕著）、シリコン含有量の増加、鋼板厚さの薄化、二次再結晶粒径の微細化が含まれる。ただし、シリコン鋼中のシリコン含有量が高すぎると冷間加工性が劣化しやすいため、シリコン含有量を増加させることによる鉄損低減効果には限界がある。したがって、鉄損低減の主な目標は磁区の微細化と鋼板厚さの薄化である。

4. 鋼錠の加熱温度は1360～1380℃とすることが要求される（MnSの平衡状態における固溶温度は1320℃）。

鋼板製造工程フロー

主に以下の工程を含む：

1. 焦炭製造工程： コークス製造工程は、コークス用石炭を混合・粉砕し、コークス炉に投入して乾留し、高温コークスおよびコークス炉ガスを生成するプロセスである。

2. 焼結生産工程： 焼結工程では、粉状の鉄鉱石、各種溶剤および微粉コークスを混合・造粒し、分配装置を介して焼結機に供給する。微粉コークスは点火炉で点火され、排気ファンによる排気が行われることで焼結反応が完了する。高温で焼結された鉱石は破砕・冷却・篩分けされ、その後、溶融鉄の製錬における主原料として高炉へ送られる。

3. 高炉生産工程： 高炉工程では、鉄鉱石、コークスおよび溶剤を高炉の上部から装入し、炉底部の吹き込みノズルから高温の熱風を吹き込んで還元ガスを発生させ、鉄鉱石を還元して溶融鉄およびスラグを生成する。

4. 転炉生産工程： 製鋼所では、まず溶融鋼を前処理ステーションに送り、脱硫および脱リン処理を行います。次に、コンバータ吹き込み処理を経て、注文された鋼種の特性および品質要件に応じて、二次精錬処理ステーション（RH真空脱気処理ステーション、ラドルインジェクション式ラドル吹き込み処理ステーション、VOD真空酸素吹き込み脱炭処理ステーション、STN混合ステーションなど）へと送られます。ここで各種処理が実施され、溶融鋼の成分が調整されます。最終的に、大型鋼胚および平鋼胚用連続鋳造機へと送られ、赤熱状の鋼胚半製品として鋳造されます。検査後、表面欠陥に対して研削または焼割り処理が行われ、その後、ストリップ鋼、ワイヤロッド、鋼板、鋼巻、鋼板などの最終製品へと圧延するための下流工程へ直接送られます。

5. 連続鋳造生産工程： 連続鋳造工程は、溶融鋼を鋼胚に変換するプロセスです。上流工程で処理された溶融鋼は、鋼水ポット（ラドル）でターンテーブルへ運搬され、溶融鋼分配器によって複数のストランドに分割された後、所定の形状を有する金型へ注入されます。その後、冷却・凝固が開始され、外側には固体化したシェルを、内側には溶融鋼を有する鋳造胚（キャストエンブリオ）が形成されます。この鋳造胚は、アーチ状の鋳造チャンネルへ引き抜かれ、二次冷却を経て完全に凝固するまで凝固が継続されます。その後、矯正（ストレートニング）を経て、注文長さに応じてブロック状に切断されます。断面が正方形のものは大型鋼胚であり、板状のものは平鋼胚です。この半製品は、必要に応じて鋼胚表面処理を施した後、圧延機へ送られ圧延されます。

6. 小方坯製造工程： 大型鋼胚は連続鋳造機で製造され、加熱・酸化皮膜除去・焼鈍・粗圧延・精圧延・切断を経て、断面寸法118mm×118mmの小型鋼胚が得られます。この小型鋼胚の60％は、表面欠陥の検査および研削処理を実施した後、棒鋼・線材工場へ供給され、棒鋼、巻線（コイル線）、直線状棒鋼などの製品へと圧延されます。

7. 熱間圧延鋼の製造工程： 熱間圧延とは、圧延中にまたは圧延前に材料を加熱する必要があることを意味します。通常、再結晶温度以上に加熱した後にのみ圧延が行われます。熱間圧延製品の特徴：熱間圧延製品は、高強度、優れた靭性、加工・成形性に優れ、溶接性も良好であるという優れた特性を有しており、船舶、自動車、橋梁、建築、機械、圧力容器などの製造産業で広く使用されています。

8. 線材製造工程： 線材工場の生産工程では、小鋼片を加熱炉で加熱した後、粗軋延ユニット、中間軋延ユニット、仕上げ軋延機、および縮小成形機を経て軋延し、その後巻取機で巻き取り、冷却コンベアベルト上で搬送して仕上げエリアへ送り、仕上げ作業を行います。

9. 鋼板製造工程： 鋼板の生産工程では、平鋼片を原料として使用します。平鋼片は加熱炉で1200°Cまで加熱された後、軋延・冷却・矯正・切断（フレーム切断）を経て完成品となります。以上が鋼板製造の主な工程フローです。ただし、用途に応じて、表面処理や熱処理などの追加加工が必要となる場合があり、特定の用途要件を満たすためにこれらの工程が追加されることがあります。