ステンレス鋼は本当に錆びないのか？ステンレス鋼とは何か？
ステンレス鋼は、半導体、LCD、精密電子産業で広く使用されています。完全に錆びないわけではありませんが、高い耐腐食性を持っています。ステンレス鋼は鉄鋼産業から発展し、鉄鉱石から抽出された鉄にクロム（Cr）、ニッケル（Ni）、マンガン（Mn）、モリブデン（Mo）などの合金元素を加えて製造されます。これらの元素がステンレス鋼に耐腐食性や耐酸化性を与え、耐久性が高く、清掃が容易であるため、台所用品にもよく利用されています。
特に半導体産業では、水道水の1000倍の純度を持つ超純水が、フォトマスク洗浄、ウエハ洗浄、エッチング、機械研磨といった繊細な工程で必要とされます。これらの純水を準備するには、蒸留、イオン交換樹脂、逆浸透（RO）、電気透析、濾過などのさまざまな技術を組み合わせて、高純度の水を確保します。
ステンレス鋼市場の動向
広い文脈では、ステンレス鋼市場は成長を続けており、特に中国をはじめとするアジア太平洋地域でのインフラ開発や鉄鋼技術の進歩が要因となっています。ステンレス鋼の耐腐食性や強度といった特性は、現代の建設、自動車の排気システム、電子機械など、多様な用途に適しているため、需要が増加しています。
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AISI 303、306鋼とは何ですか？
市場でよく目にする「食品用304ステンレス鋼」や「医療用316ステンレス鋼」といった表記ですが、この「304」や「316」といった数字は何を意味しているのでしょうか？
これらの数字は、金属の組成や合金の比率に基づいてステンレス鋼に割り当てられる番号を表しています。たとえば、AISI304やAISI316ステンレス鋼は、アメリカ鉄鋼協会（AISI）が策定した番号付けシステムの一部であり、一般的な汎用ステンレス鋼として広く使用されています。
AISI 303: 機械加工性に優れたステンレス鋼で、303は高い加工精度が求められる用途に適しています。
AISI 304: 最も一般的な食品用ステンレス鋼で、耐腐食性と加工性が良好であり、台所用品や飲料容器に広く使用されています。
AISI 316: 医療用や海洋用に使用される耐腐食性の高いステンレス鋼で、モリブデン（Mo）の含有量が高く、塩分や化学物質に強いのが特徴です。
ステンレス鋼の番号システムは、用途や特性に応じた適切な材料を選択するための重要な指標となっています。
Cr（クロム）-クロムは、ステンレス鋼の表面に酸化クロムの保護層を形成し、これが耐腐食性の鍵となっています。この保護層は、外部環境から金属を守り、錆びにくい特性を与えます。
Ni（ニッケル）-ニッケルはステンレス鋼の強度と延性を向上させ、高濃度の水素イオン環境での耐腐食性を強化します。この特性により、ニッケルを含むステンレス鋼は過酷な環境下でも優れた性能を発揮します。
Mn（マンガン）-マンガンは鋼の硬度と強度を向上させると同時に、加工性と耐腐食性を改善します。このため、マンガンを含む鋼は幅広い用途で使用されています。
Mo（モリブデン）-モリブデンは、塩化物イオンを含む海水などの過酷な環境下での耐腐食性を向上させます。この特性により、モリブデンを含むステンレス鋼は海洋用途や化学産業で広く使用されています。
ステンレス鋼合金の番号付けは、合金元素の割合に基づいています。たとえば、AISI 304ステンレス鋼には18％のクロムと8％のニッケル（18-8）が含まれており、優れた耐腐食性と光沢のある仕上がりを提供します。そのため、主に台所用品や家具製造に広く使用されています。一方、AISI 316ステンレス鋼は約16％のクロム、10％のニッケル（18-10）、および2％のモリブデンを含み、304よりもさらに高い耐腐食性を持っていますが、価格も高くなります。この特性から、316は台所用品だけでなく、塩水への耐性が求められる海洋構造物や船舶部品にも使用されています。
AISI 440ステンレス鋼は、最も高い硬度を持つ一方で耐腐食性はやや低く、高級な刃物や外科用器具に適しています。そのため、ステンレス鋼の選択は、単なる数値の高さや食品用/医療用の区別ではなく、耐腐食性や硬度といった具体的な要件に基づいて行われます。
鉄鋼産業
ステンレス鋼はどのように製造されるのか？ステンレス鋼は、インフラ、輸送、製造など多くの分野の基盤であり、経済の重要な指標でもある鉄鋼産業から生まれます。鉄鋼産業は、製錬、鋳造、鍛造、圧延といったさまざまな工業分野を含んでいます。
鋼は主に鉄、炭素、マンガン、ケイ素などで構成される合金で、高い強度、耐腐食性、延性を持つ特性で知られています。材質によって「炭素鋼」と「ステンレス鋼および合金鋼」に分類されます。
台湾では年間約2000万トンの鋼を生産しており、2022年の世界鉄鋼協会（World Steel Association）のデータによれば、世界で12位にランクされています。現在、鉄鋼産業は小型・中型の構造にシフトしつつあり、資本集約型でありながら、技術者の割合が高い技術集約型産業として発展しています。
鉄鋼産業のサプライチェーン
鉄鋼産業では、製品の素材に基づき鉄は主に「炭素鋼」と「ステンレス鋼および合金鋼」の2種類に分類されます。これらのカテゴリーは、さらに異なる市場での役割に応じて、上流、中流、下流のセグメントに細分化されます。
炭素鋼
上流工程: 炭素鋼の原材料には、石炭、鉄、砂鉱物、スクラップ鋼が含まれます。主なプロセスとして、高炉製錬（鉄鉱石を加熱し還元して生鉄を製造）または電気アーク炉（EAF）精錬があり、いずれも鋼の強度と硬度を向上させることに焦点を当てています。製品にはビレット、ブルーム、スラブなどが含まれます。炭素鋼は、ステンレス鋼とは異なり、クロムなどの耐腐食性元素が添加されていない点が特徴です。
中流工程: 冷間圧延・熱間圧延を含む様々なプロセスで、鋼板、鉄筋、コイル、線材コイルなどが生産されます。また、圧延、切断、トリミング、加工を通じて、各種鋼材や角鋼も製造されます。
下流工程:
1. 建設業界: 冷間・熱間圧延鋼板や鉄筋が、建物、橋梁、道路、その他の構造物の建設に使用されます。
2. 機械製造業: 鋼コイルや線材コイルは、機械装置、車両部品、各種産業機械の製造に広く応用されています。
3. 加工および製造: 加工・切断された鋼材は、各種鋼材や角鋼として、部品、アセンブリ、工芸品などの製造に使用されます。
4. エネルギーおよび輸送: 鋼材は、エネルギー生産および輸送分野で広く応用されており、鉄筋、パイプラインなどが含まれます。
ステンレス鋼および合金鋼
上流工程: ステンレス鋼の原材料には、鉄鉱石、クロム、ニッケル、コバルトなどが含まれます。鉄鉱石は鉄を含む天然の鉱石で、主に鉄酸化物、炭酸塩、硫酸塩から成ります。ステンレス鋼の製造では、電気炉プロセスを通じて鉄鉱石から鉄を抽出し、ニッケル、モリブデン、銅、チタン、ニオブなどの合金元素を加えて、耐腐食性や耐酸化性を持たせたステンレス鋼を作ります。
中流工程: 特定の要求（耐腐食性、食品対応用途など）に応じて、この分野では切断、パイプ製造（押出し、引き伸ばし、曲げ加工など）、表面処理（研磨、酸洗い、クロムメッキなど）、溶接および接続（TIG溶接、レーザー溶接など）の追加工程が含まれる場合があります。
下流工程:
1. 食品加工および飲食業: 耐腐食性に優れたステンレス鋼製の器具は、食品生産や飲食業で広く使用されており、ステンレストレー、ボウル、カトラリーなどが含まれます。
2. 医療器具: ステンレス鋼の耐腐食性と生体適合性により、手術器具や医療機器の製造に最適な材料となっています。
3. 化学および海洋工学: 厳しい環境での耐腐食性が求められる化学産業や海洋工学において、ステンレス鋼のパイプや容器が一般的に使用されています。
4. 家庭および装飾: ステンレス鋼の耐熱性、清掃の容易さ、耐久性、環境への配慮から、家具製造（ランプやキッチン用品など）にも人気があります。
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鉄鋼製造プロセスの重要な支援ツール - ノズルと流量計
応用1：鉄鋼産業におけるノズルの活用
ノズルは鉄鋼産業において不可欠なツールであり、鋼材の冷却だけでなく、製鋼プロセス中の冷却材の流量を精密に制御し、合金元素を均等に分布させる役割を果たします。高炉作業では、ノズルは熱エネルギーを効率的に活用し、生産効率を向上させます。また、ノズルは鋼板の清浄、コーティング、防錆処理などの表面処理でも広く利用され、製品品質と表面の一体性を確保します。
事例：年産60万トンの台湾の鉄筋メーカー
状況：
同社は鉄筋製造に電気アーク炉技術を利用しており、導電性を確保するため黒鉛電極棒を使用しています。電極棒が役目を果たした後、ノズルを通して冷却水が噴霧され、温度が下げられます。当初、同社は冷却に真鍮製のノズルを使用していましたが、真鍮は高温条件下で変形しやすく、ノズルの寿命が短いため頻繁な交換が必要となり、コストが増加する問題に直面していました。
解決策: LORRIC - 鋼鉄業界向けKG充円錐ノズル
LORRICは、製品寿命を延ばすためにステンレススチール製ノズルへの切り替えを推奨しました。LORRICの鋼鉄業界向けKG充円錐ノズルは、X型ノズル乱流板設計を特徴としており、流体の乱流を低減し、均一なスプレー粒子を実現することで冷却効率を向上させます。また、LORRICのステンレススチール製ノズル素材は、一般的なメーカーのノズルと比較して長寿命を保証します。同社は実際のテストを通じてノズルのスプレー効果を検証し、KGノズルを電極棒冷却装置専用のスプレーヘッドとして採用しました。
事例：大中華圏の主要なワイヤ・ケーブルおよび特殊鋼産業メーカー
状況：
この企業は1966年に台湾で設立され、当初はワイヤ・ケーブルの生産に注力していました。現在では、大中華圏のワイヤ・ケーブルおよび特殊鋼産業で主要な地位を占めています。コアビジネスの中で、ワイヤ・ケーブル部門は銅材、電力ケーブル、通信ケーブルを扱い、ステンレス鋼部門ではステンレス鋼ビレット、コイル、冷間引き棒、無縫鋼管を製造しています。同社はアジアでのステンレス鋼長尺製品の主要生産者の一つとなっています。
しかし、酸洗工程において課題に直面しました。この工程では、欧米ブランドの噴嘴を使用していましたが、酸洗液に含まれる硝酸（HNO₃）やフッ酸（HF）といった強腐食性の薬品が原因で、噴嘴が詰まる問題が発生しました。その結果、設備は2カ月ごとにメンテナンスと噴嘴交換のために稼働を停止する必要がありました。また、欧米ブランドの噴嘴はコストが高いため、メンテナンス費用が増加していました。この課題を解決するため、同社は適切な代替品を模索しました。
解決策: LORRIC - KAD多部品式扇形ノズル
顧客の要件を理解した上で、KAD多部品式扇形ノズルを推奨しました。KAD扇形ノズルは3部品構造を採用しており、メンテナンス、清掃、交換が容易です。ノズルとベース間の独自の位置決め設計により、交換時にも元の位置が確実に維持されます。そのため、頻繁な交換があっても生産ライン全体の性能に影響を与えることはありません。
応用2：鉄鋼産業における流量計の活用
流量計は鉄鋼産業において欠かせない技術ツールです。高炉の製鉄プロセスでは、流量計が冷却水、燃料、冷却材の流量を監視するために広く使用されており、システムの安定性を確保し、エネルギーと資源の効率的な利用を実現します。さらに、熱処理、連続鋳造、圧延といった工程において、流量計は冷却速度やプロセスパラメータの精密な制御を可能にし、鋼の精密な調整を実現します。
また、鉄鋼の表面処理分野では、流量計の活用により、コーティング、防錆、清浄化などのプロセスにおける液体比率が正確に管理され、最終的に製品の品質とコスト効率が保証されます。
事例：台湾の主要なステンレス鋼メーカー
状況：
この企業は、台湾で初めて垂直統合されたステンレス鋼工場であり、製錬、熱間圧延、冷間圧延の全工程を備えています。同社のステンレス鋼製品は国内市場の需要を満たすだけでなく、アジア、アフリカ、ヨーロッパ、アメリカの多くの国にも輸出されています。加工製品は、自動車産業、家庭用品、機械製造、建設など幅広い分野で利用されています。
同社は、1-½インチのステンレス鋼パイプに流量計を設置し、パイプを切断することによる漏れのリスクを伴わずに詰まりを検知したいと考えていました。この要件を満たす適切なソリューションについて、当社に助言を求めました。
解決策: LORRIC FU-TX310 クランプ型超音波流量計
顧客の作業環境を考慮し、LORRICはFU-TX310クランプ型超音波流量計を推奨しました。LORRICのFU-TX310は外付け設置型であり、機器の運転を中断することなく設置して流量の監視を開始できます。その非侵入型・配管切断不要の特性により、流量計の設置、取り外し、メンテナンス、キャリブレーションが容易になり、保守コストを大幅に削減します。超音波流量計の設置において、プローブの配置が不適切だとデータ精度に影響を与える可能性があります。この設置の難しさに対応するため、LORRICはプローブ位置決め用の特許取得済み金属固定具を開発しました。これにより、顧客は正しいプローブの配置を容易に特定でき、設置プロセスが簡単になります。FU-TX310クランプ型超音波流量計を試した結果、同社はその精度に非常に満足しました。この外付け設置デザインは、配管切断に伴う漏れや圧力損失のリスクを排除し、顧客のニーズを完璧に満たしました。