(57)【要約】【課題】耐久性の高い二相ステンレス鋳鋼品を高い精度で製造することができる二相ステンレス鋳鋼品製造方法及び耐久性が高い二相ステンレス鋳鋼品を提供することにある。【解決手段】二相ステンレス鋳鋼品製造方法であって、二相ステンレス鋳鋼の原料を溶融する溶融ステップと、溶融した金属の成分を分析する溶鋼分析ステップと、溶融した金属を鋳型に投入し鋳物を作製するステップと、分析した溶融した金属の成分に基づいて、焼入れ開始温度を決定し、決定した焼入れ開始温度に前記鋳物を加熱する溶体化熱処理を行う溶体化熱処理ステップと、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二相ステンレス鋳鋼の原料を溶融する溶融ステップと、
溶融した金属の成分を分析する溶鋼分析ステップと、
溶融した金属を鋳型に投入し鋳物を作製するステップと、
分析した溶融した金属の成分に基づいて、焼入れ開始温度を決定し、決定した焼入れ開始温度に前記鋳物を加熱する溶体化熱処理を行う溶体化熱処理ステップと、
を有することを特徴とする二相ステンレス鋳鋼品製造方法。
【請求項２】
前記溶体化熱処理は、加熱した前記鋳物を水冷することを特徴とする請求項１に記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法。
【請求項３】
前記分析した溶融した金属の成分が目標成分の許容範囲を満たさない場合、溶融した金属に追加する原料を決定し、決定に基づいて原料を追加し、追加した原料が溶融した金属の成分を分析するステップをさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法。
【請求項４】
前記焼入れ開始温度は、前記溶融した金属のＰＲＥＮが増加するにしたがって高くなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法。
【請求項５】
前記溶融した金属は、ＰＲＥＮが４０より大きい二相ステンレス鋼であり、
前記焼入れ開始温度は、１０４０℃以上１２４０℃以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法。
【請求項６】
前記溶融した金属は、ＰＲＥＮが３０以上４０未満の二相ステンレス鋼であり、
前記焼入れ開始温度は、９００℃以上１１００℃以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法で製造することを特徴とする二相ステンレス鋳鋼品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二相ステンレス鋳鋼品製造方法及び二相ステンレス鋳鋼品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐久性の高い材料として、ステンレス鋼がある。ステンレス鋼には、オーステナイト相とフェライト相が混在した二相ステンレス鋳鋼がある。二相ステンレス鋳鋼は、海水中等、腐食しやすい環境でも用いられている。
【０００３】
二相ステンレス鋳鋼は、鋳造で製造した後、溶体化処理し、所定温度で所定時間維持した後、急冷して製造する（特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）。特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４には、溶体化温度や、温度を保持する時間の条件を規定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−３１９５３号公報
【特許文献２】特開平９−２１７１４９号公報
【特許文献３】特開平１−１９８４２５号公報
【特許文献４】特開平３−１２２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１から４の製造方法で二相ステンレス鋳鋼品を製造しても、耐久性、特に耐腐食性が不十分な場合がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、耐久性の高い二相ステンレス鋳鋼品を高い精度で製造することができる二相ステンレス鋳鋼品製造方法及び耐久性が高い二相ステンレス鋳鋼品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】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明は、二相ステンレス鋳鋼品製造方法であって、二相ステンレス鋳鋼の原料を溶融する溶融ステップと、溶融した金属の成分を分析する溶鋼分析ステップと、溶融した金属を鋳型に投入し鋳物を作製するステップと、分析した溶融した金属の成分に基づいて、焼入れ開始温度を決定し、決定した焼入れ開始温度に前記鋳物を加熱する溶体化熱処理を行う溶体化熱処理ステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記溶体化熱処理は、加熱した前記鋳物を水冷することが好ましい。
【０００９】
また、前記分析した溶融した金属の成分が目標成分の許容範囲を満たさない場合、溶融した金属に追加する原料を決定し、決定に基づいて原料を追加し、追加した原料が溶融した金属の成分を分析するステップをさらに有することが好ましい。
【００１０】
また、前記焼入れ開始温度は、前記溶融した金属のＰＲＥＮ（耐孔食性指標）が増加するにしたがって高くなることが好ましい。
【００１１】
また、前記溶融した金属は、ＰＲＥＮが４０より大きい二相ステンレス鋼であり、前記焼入れ開始温度は、１０４０℃以上１２４０℃以下であることが好ましい。
【００１２】
また、前記溶融した金属は、ＰＲＥＮが３０以上４０未満の二相ステンレス鋼であり、前記焼入れ開始温度は、９００℃以上１１００℃以下であることが好ましい。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明は、二相ステンレス鋳鋼品であって、上記のいずれかに記載の二相ステンレス鋳鋼品製造方法で製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、耐久性の高い二相ステンレス鋳鋼品を高い精度で製造することができる。また、本発明によれば、耐久性の高い二相ステンレス鋳鋼品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、鋳鋼製造システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、鋳鋼製造システムを用いた二相ステンレス鋳鋼品製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、鋳物を作製する処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、溶体化処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、溶体化処理温度と孔食電位との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、耐久性の計測結果の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、フェライト率と孔食電位の関係の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、仕上げ処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、仕上げ処理の内容と耐久性との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、仕上げ処理の内容と耐久性との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、仕上げ処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、仕上げ処理の内容と耐久性との関係の一例を示すグラフである。
【図１３】図１３は、仕上げ処理の内容と耐久性との関係の一例を示すグラフである。
【図１４】図１４は、二相ステンレス鋳鋼品の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
本実施形態に係る鋳鋼製造システムについて、図面を参照して説明する。図１は、鋳鋼製造システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、鋳鋼製造システム（二相ステンレス鋳鋼品製造システム）１０は、二相ステンレス鋳鋼品を製造するシステムである。鋳鋼製造システム１０は、鋳造装置１２と、溶鋼分析装置１４と、溶体化熱処理装置１６と、仕上処理装置１８と、製造工程設計装置２０と、を有する。
【００１８】
鋳造装置１２は、二相ステンレス鋳鋼の原材料を溶融し、鋳型で成型して固化することで二相ステンレス鋳鋼の鋳物である二相ステンレス鋳鋼品を製造する。鋳造装置１２は、材料投入装置３０と、溶鉱炉３２と、鋳型３４と、を有する。材料投入装置３０は、二相ステンレス鋳鋼の原材料となる複数の材料、例えば、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン等を貯留している。材料投入装置３０は、溶鉱炉３２に複数の材料を投入する。材料投入装置３０は、投入する材料の量、投入するタイミングを調整することができる。溶鉱炉３２は、材料投入装置３０から投入された原材料を溶融する。鋳型３４は、製造する鋳物の型である。鋳型３４は、溶鉱炉３２で溶融された金属が投入される。鋳型３４は、金属が投入された状態で冷却されることで、金属を固化させる。固化した金属は、鋳型３４に沿った形状の二相ステンレス鋳鋼の鋳物となる。
【００１９】
溶鋼分析装置１４は、溶鉱炉３２内で溶けている金属の成分を計測する。溶鋼分析装置１４は、溶鉱炉３２内で溶けている金属の一部をサンプルとして取得し、取得したサンプルの成分を分析することで、溶鉱炉３２内で溶けている金属の成分を分析する。
【００２０】
溶体化熱処理装置１６は、鋳造装置１２で製造した鋳物に溶体化熱処理（溶体化処理）を行う。溶体化熱処理装置１６は、焼入装置４０と水冷却処理装置４２と、を有する。焼入装置４０は、鋳物を設定した温度まで加熱し、その後、鋳物を設定した温度に加熱した状態で設定した時間維持する。焼入装置４０は、加熱部４４と、冷却部４６と、温度検出部４８と、を有する。加熱部４４は、鋳物を加熱する。加熱部４４は、鋳物を例えば９００℃以上１３００℃以下に加熱することができる熱源を有する。冷却部４６は、鋳物を冷却する。冷却部４６は、鋳物の周囲の雰囲気の温度を低下させる機構や、鋳物を空冷する機構等を有する。温度検出部４８は、焼入装置４０で加熱、冷却されている鋳物の温度を検出する。温度検出部４８は、鋳物の温度を検出しても、鋳物の周囲の雰囲気を検出しその検出結果に基づいて鋳物の温度を検出してもよい。焼入装置４０は、温度検出部４８で鋳物の温度を検出し、その結果に基づいて、加熱部４４による加熱と冷却部４６による冷却を制御して、鋳物を所定の温度にする。水冷却処理装置４２は、焼入装置４０で加熱した鋳物を水で冷却する。水冷却処理装置４２は、水を供給する装置と、供給された水を保持する箱と、を有し、水を貯留した箱に鋳物を投入することで、鋳物を急冷する。
【００２１】
溶体化熱処理装置１６は、焼入装置４０で鋳物を設定した温度まで加熱し、その後、鋳物を設定した温度に加熱した状態で設定した時間維持する。溶体化熱処理装置１６は焼入装置４０で所定時間の間、所定の温度に維持した後、水冷却処理装置４２で水冷する。溶体化熱処理装置１６は、このように、鋳物に対して、所定の温度への加熱、所定温度を所定時間維持、水冷を行う処理を、溶体化熱処理として行う。本実施形態の焼入装置４０は、冷却部４６を備えていることで温度調整をより迅速に行うことができる。このため、焼入装置４０は、加熱部４４と冷却部４６の両方を有することが好ましいが、加熱部４４のみを備えていてもよい。また、本実施形態の焼入装置４０は、温度検出部４８の検出結果に基づいて鋳物の温度を制御することが好ましいが、温度検出部４８を有さず、予め設定した条件で鋳物を加熱、冷却してもよい。
【００２２】
仕上処理装置１８は、溶体化熱処理（溶体化処理）を行った鋳物に対して各種の仕上げ処理を行う。仕上処理装置１８は、酸洗処理装置５０と、機械加工装置５２と、研磨処理装置５４と、不動態化処理装置５６と、表面粗さ検出装置５８と、を有する。
【００２３】
酸洗処理装置５０は、鋳物の表面を酸で洗浄する処理である。酸洗処理装置５０は、表面を酸で洗浄することで、鋳物の表面に付着している黒皮を除去する。酸洗処理装置５０は、酸洗に用いる薬液を貯留する酸洗槽を有する。酸洗処理装置５０は、鋳物を酸洗槽内に沈め、薬液に漬けることで、鋳物の表面を酸で洗浄する。機械加工装置５２は、鋳物に対して切削、切断等の機械加工を行う。機械加工装置５２としては、多軸加工（例えば５軸加工）のマシニングセンタが例示される。研磨処理装置５４は、鋳物に対して研磨加工を行う。研磨処理装置５４は、グラインダ等である。研磨処理装置５４は、作業者が手動で操作する機器を用いても、自動で研磨を行う機器を用いてもよい。研磨処理装置５４は、複数の粗さの異なる研磨具を有し、鋳物の表面を複数の表面粗さに加工できることが好ましい。不動態化処理装置５６は、鋳物の表面を不動態化処理する。不動態化処理装置５６は、不動態化に用いる薬液（酸液）を貯留する液槽を有する。不動態化処理装置５６は、鋳物を液槽内に沈め、薬液に漬けることで、鋳物を不動態化する。また、不動態化処理装置５６は、薬液を染み込ませた綿等を鋳物の表面に付着させる装置としてもよい。表面粗さ検出装置５８は、対象物の表面粗さを非破壊的手法で検出する。表面粗さ検出装置５８は、例えば、触針やレーザを用いて粗さの検出を行う装置を用いることができる。
【００２４】
製造工程設計装置２０は、演算処理部７０と、記憶部７２と、を有する。また、製造工程設計装置２０は、さらに、キーボード、マウス、タッチパネル等、ユーザ、オペレータが操作を入力する機器である入力部、液晶パネルや有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル、プロジェクタ等の表示装置や印刷装置等の、文字や図形等の各種情報を出力する機器である出力部、所定の通信プロトコルに基づいて、他の装置との間での情報の送受信を制御する通信部、光ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の可搬の非一過的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）な記憶媒体からプログラムやデータを読み取る媒体読取部等を備えていてもよい。
【００２５】
演算処理部７０は、演算手段であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、記憶手段であるメモリ、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、演算処理部７０は、記憶部７２に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、演算処理部７０は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリ及び記憶部７２に対してデータの読み書きを行ったり、各部の動作を制御したりする。
【００２６】
記憶部７２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムやデータを記憶する。記憶部７２に記憶されるプログラムには、各部の動作を制御して、二相ステンレス鋳鋼品を製造する工程を設計する製造工程設計プログラム８０が含まれる。上述したプログラムは、前述した機能をすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００２７】
記憶部７２に記憶されるデータには、鋳鋼データ８２と、溶体化熱処理データ８４と、仕上げ条件データ８６と、が含まれる。
【００２８】
鋳鋼データ８２は、製造する二相ステンレス鋳鋼品の成分の情報を記憶している。具体的には、製造する二相ステンレス鋳鋼品の性能と、その性能を実現する二相ステンレス鋳鋼品の成分の範囲の情報を記憶している。演算処理部７０は、鋳鋼データ８２を用いることで、製造する二相ステンレス鋳鋼品の要求性能に基づいて、溶鉱炉３２に投入する各材料の割合を決定することができる。
【００２９】
溶体化熱処理データ８４は、二相ステンレス鋳鋼品毎に、溶体化熱処理の温度、時間等の条件が記憶されている。具体的には、溶体化熱処理データ８４は、製造する二相ステンレス鋳鋼品毎に設定した溶体化処理の焼き入れ開始温度、溶体化処理の持続時間、その際の温度、水冷の開始温度等の情報等を記憶している。溶体化熱処理データ８４は、二相ステンレス鋳鋼品を製造する際の溶体化熱処理の条件を決定する際に、溶鋼分析の結果に基づいて、実行する溶体化熱処理の条件を決定する基準や、決定した条件を調整する基準も記憶されている。
【００３０】
仕上げ条件データ８６は、仕上処理装置１８で実行する仕上げ処理を決定する条件を記憶している。仕上げ条件データ８６は、二相ステンレス鋳鋼品と当該二相ステンレス鋳鋼品を製造する際に実行する仕上げ処理との対応付けを記憶している。また、仕上げ条件データ８６は、二相ステンレス鋳鋼品を製造する工程を決定する際に、テストピース等の二相ステンレス鋳鋼品の状態に基づいて、実行する仕上げ処理を決定する基準も記憶されている。
【００３１】
図１において記憶部７２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、通信部がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶され、必要に応じて記憶部７２にダウンロードされることとしてもよい。また、図１において記憶部７２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、記憶媒体に記憶され、必要に応じて媒体読取部によって読み取られることとしてもよい。
【００３２】
次に、図２から図１１を用いて、鋳鋼製造システム１０の制御動作、つまり本実施形態の二相ステンレス鋳鋼品の製造方法の一例について説明する。図２は、鋳鋼製造システムを用いた二相ステンレス鋳鋼品製造方法の一例を示すフローチャートである。図３は、鋳物を作製する処理の一例を示すフローチャートである。図４は、溶体化処理の一例を示すフローチャートである。図５は、溶体化処理温度と孔食電位との関係を示すグラフである。図６は、耐久性の計測結果の一例を示すグラフである。図７は、フェライト率と孔食電位の関係の一例を示すグラフである。図８は、仕上げ処理の一例を示すフローチャートである。図９は、仕上げ処理の内容と耐久性との関係の一例を示すグラフである。図１０は、仕上げ処理の内容と耐久性との関係の一例を示すグラフである。図１１は、仕上げ処理の一例を示すフローチャートである。
【００３３】
鋳鋼製造システム１０は、記憶部７２に記憶されている製造工程設計プログラム８０を用いて、演算処理部７０が各部の動作を制御し、各部から取得した情報に対して演算処理を行うことで設定した製造工程に基づいて、製造を行うことで、二相ステンレス鋳鋼品の製造を実現することができる。
【００３４】
まず、図２を用いて、二相ステンレス鋳鋼品の全体の製造工程について説明する。
鋳鋼製造システム１０は、鋳造で鋳物を作製する（ステップＳ１２）。具体的には、鋳鋼製造システム１０は、鋳造装置１２で二相ステンレスの材料を溶解し、溶解した材料を鋳型３４に投入して、冷却して固化することで、鋳物を製造する。鋳鋼製造システム１０は、鋳造で鋳物を製造したら、溶体化熱処理装置１６により鋳物に対して溶体化処理（溶体化熱処理）を行う（ステップＳ１４）。鋳鋼製造システム１０は、鋳物に対して溶体化処理を行ったら、仕上処理装置１８により仕上げ処理を行う（ステップＳ１６）。
【００３５】
以下、各工程についてそれぞれ説明する。図３を用いて、ステップＳ１２の鋳物を作製する工程について説明する。図３に示す処理は、鋳造装置１２と溶鋼分析装置１４とで各処理を実行することで実現することができる。鋳造装置１２は、投入する材料を決定する（ステップＳ２２）。具体的には、製造する二相ステンレス鋳鋼品の情報と、鋳鋼データ８２の情報とに基づいて、二相ステンレス鋳鋼品の製造に必要な材料及びその材料の割合を決定する。
【００３６】
鋳造装置１２は、材料を決定したら、材料を溶鉱炉３２に投入し、溶鋼を生成する（ステップＳ２４）。つまり、鋳造装置１２は、材料投入装置３０で決定した割合に基づいて各材料を溶鉱炉３２に投入し、投入した材料を溶鉱炉３２で溶解して、金属を溶解した溶鋼を生成する。
【００３７】
鋳造装置１２は、溶鋼を生成したら、溶鋼の成分の分析を行う（ステップＳ２６）。鋳鋼製造システム１０は、鋳造装置１２の溶鉱炉３２の溶鋼の一部をサンプルとして取得し、取得したサンプルを溶鋼分析装置１４で分析する。
【００３８】
鋳造装置１２は、分析の結果に基づいて、成分の調整が必要かを判定する（ステップＳ２８）。鋳造装置１２は、成分の調整が必要である（ステップＳ２８でＹｅｓ）と判定した場合、ステップＳ２２に戻る。鋳造装置１２は、成分の調整が必要なくなるまで、追加する材料とその材料の量を決定し、材料を溶鉱炉３２に投入し、成分が変わった溶鋼の成分を再度分析し、成分の調整が必要かの判定を繰り返す。
【００３９】
鋳造装置１２は、成分の調整が必要ない（ステップＳ２８でＮｏ）と判定した場合、溶鋼を鋳型３４に投入し、鋳物を製造する（ステップＳ２９）。鋳造装置１２は、以上のように、溶鋼を分析して、成分を調整して、成分を検出している二相ステンレス鋳鋼の鋳物を製造する。なお、本実施形態では、成分の調整を行ったが成分の調整は行わなくてもよい。
【００４０】
次に、図４を用いて、溶体化熱処理の工程を説明する。図４に示す処理は、溶鋼分析装置１４の結果を用いて溶体化熱処理装置１６で各処理を実行することで実現することができる。溶体化熱処理装置１６は、溶鋼分析装置１４での溶鋼分析の結果に基づいて、条件を決定する（ステップＳ３２）。ここで、条件とは溶体化熱処理を行う条件であり、溶体化処理の維持温度、溶体化処理の維持時間、溶体化熱処理の焼入れ開始温度（溶体化開始温度）、溶体化処理の最終維持温度（水冷を開始する温度）等である。
【００４１】
溶体化熱処理装置１６は、条件を決定したら、決定した焼き入れ開始温度にまで鋳物を加熱する（ステップＳ３４）。溶体化熱処理装置１６は、温度検出部４８で温度を検出しつつ、加熱部４４、冷却部４６の動作を制御することで、鋳物の温度を制御する。
【００４２】
溶体化熱処理装置１６は、鋳物を焼き入れ開始温度まで加熱したら、所定時間経過したかを判定する（ステップＳ３６）。つまり、溶体化熱処理装置１６は、設定した温度に加熱した状態を所定時間継続しているかを判定する。このとき、焼き入れ開始温度と溶体化処理の最終維持温度が異なる場合、焼き入れの時間に応じて、鋳物の温度を焼き入れ開始温度から溶体化処理の最終維持温度に変化させる。
【００４３】
溶体化熱処理装置１６は、所定時間経過していない（ステップＳ３６でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ３６に戻る。溶体化熱処理装置１６は、所定時間経過した（ステップＳ３６でＹｅｓ）と判定した場合、水冷却処理装置４２で鋳物を水冷する（ステップＳ３８）。溶体化熱処理装置１６は、設定した温度に加熱した状態を所定時間継続させた後、所定の温度まで空冷や自然放熱で冷却した後、水冷を行ってもよい。
【００４４】
鋳鋼製造システム１０は、以上のように、二相ステンレスの鋳物の成分に応じて、溶体化熱処理の焼き入れ開始温度を設定することで、耐久性、具体的には、耐腐食性が高い（腐食しにくい）二相ステンレス鋳鋼品を製造することができる。
【００４５】
ここで、図５は、溶体化熱処理の焼き入れ開始温度（溶体化熱処理温度）と孔食電位との関係を測定した結果を示すグラフである。ここで、孔食電位は、耐腐食性の指標となる値であり、値が高いほど耐腐食性が高くなる、つまり腐食しにくくなる。鋳鋼製造システム１０は、図５に示すように、第１サンプルと第２サンプル、つまり、二相ステンレス鋳鋼の成分によって、孔食電位が高くなる溶体化熱処理の焼き入れ開始温度が変化することがわかる。鋳鋼製造システム１０は、二相ステンレス鋳鋼の成分によって、溶体化熱処理の焼き入れ開始温度を設定し、その設定に基づいて、溶体化処理を行うことで、耐久性、具体的には、耐腐食性が高い（腐食しにくい）二相ステンレス鋳鋼品を製造することができる。
【００４６】
ここで、焼入れ開始温度は、前記溶融した金属のＰＲＥＮ（耐孔食性指標）が増加するにしたがって高くなることが好ましい。これにより、耐腐食性が高い（腐食しにくい）二相ステンレス鋳鋼品を製造することができる。ＰＲＥＮは、Ｃｒ％＋３．３×Ｍｏ％＋１６×Ｎ％で算出される値である。
【００４７】
また、二相ステンレス鋳鋼の成分が、ＰＲＥＮが３０以上４０未満のスタンダード二相ステンレス鋼（単に二相ステンレス鋼ともいう。）の場合、溶体化熱処理の焼入れ開始温度（溶体化開始温度）を９００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。ＰＲＥＮが３０以上４０未満のスタンダード二相ステンレス鋼は、例えば４Ａの二相ステンレスである。４Ａの二相ステンレスとは、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎを含有する鋼であり、ａ×Ｃｒ−ｂ×Ｎｉ−ｃ×Ｍｏ−ｄ×Ｎとした場合、２１．０≦ａ≦２３．５、４．５≦ｂ≦６．５、２．５≦ｃ≦３．５、０．１５≦ｄ≦０．２５となり、ＰＲＥＮ（Ｃｒ％＋３．３×Ｍｏ％＋１６×Ｎ％）が３１．７以上３９．１以下となる。ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、二相ステンレス全体に対する各成分の質量％となる。ＰＲＥＮは、耐孔食性指標：Pitting  Resistance  Equivalent  Number）であり、海水での耐食性の目安として使われる数値である。４Ａの二相ステンレスは、ステンレスの一例である。４Ａの二相ステンレスとしては、主要成分が２２Ｃｒ−５Ｎｉ−Ｍｏ−Ｎと表現される鋼が例示される。
【００４８】
また、二相ステンレス鋳鋼の成分が、ＰＲＥＮが４０より大きいスーパー二相ステンレス鋼（単に二相ステンレス鋼ともいう。）の場合、溶体化熱処理の焼入れ開始温度（溶体化開始温度）を１０４０℃以上１２４０℃以下とすることが好ましい。ＰＲＥＮが４０以上のスーパー二相ステンレス鋼は、例えば、５Ａの二相ステンレス鋼である。５Ａの二相ステンレスとは、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎを含有する鋼であり、ａ×Ｃｒ−ｂ×Ｎｉ−ｃ×Ｍｏ−ｄ×Ｎとした場合、２４．０≦ａ≦２５．０、６．０≦ｂ≦８．０、４．０≦ｃ≦５．０、０．１０≦ｄ≦０．３０となり、ＰＲＥＮ（Ｃｒ％＋３．３×Ｍｏ％＋１６×Ｎ％）が４０．０以上４７．３以下となる。ＰＲＥＮが４０以上の鋼は、スーパーステンレスといわれる。５Ａの二相ステンレスとしては、主要成分が２５Ｃｒ−７Ｎｉ−Ｍｏ−Ｎと表現される鋼が例示される。
【００４９】
また、二相ステンレス鋳鋼が、上述したように４Ａ、５Ａの二相ステンレスの場合、溶体化熱処理の焼入れ開始温度（溶体化開始温度）を上記範囲とすることが好ましいが、１Ｂ、２Ａ、３Ａの二相ステンレスの場合も溶体化熱処理の焼入れ開始温度（溶体化開始温度）を所定の範囲とすることで、耐腐食性が高い（腐食しにくい）二相ステンレス鋳鋼品を製造することができる。
【００５０】
二相ステンレス鋳鋼の成分が、Ｃｒ％＋３．３×Ｍｏ％＋１６×Ｎ％＜４０の場合、溶体化熱処理の焼き入れ開始温度を９００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。二相ステンレス鋳鋼の成分が、Ｃｒ％＋３．３×Ｍｏ％＋１６×Ｎ％≧４０の場合、溶体化熱処理の焼き入れ開始温度を１０４０℃以上１２４０℃以下とすることが好ましい。
【００５１】
図６は、各サンプルの孔食電位と衝撃試験結果との関係を示すグラフである。図６のサンプルＡは、５Ａの二相ステンレス鋼である。図６のサンプルＢは、４Ａの二相ステンレス鋼である。衝撃試験は、−４６℃環境下のＶノッチシャルピー試験で行った。上記製造方法で製造を行うことで、図６に示すように、耐久性も高くできることがわかる。
【００５２】
図７は、各サンプルの孔食電位とフェライト率との関係を示すグラフである。図７のサンプルＣは、５Ａの二相ステンレス鋼である。図７のサンプルＤは、４Ａの二相ステンレス鋼である。上記製造方法で製造を行うことで、図７に示すように、フェライト率の適正の範囲、具体的には３５％以上６５％以下にできることがわかる。つまり、フェライト率を最適な範囲である５０％に近い値とすることができる。
【００５３】
次に、図８を用いて、仕上げ処理の工程を説明する。図８に示す処理は、仕上処理装置１８で各処理を実行することで実現することができる。仕上処理装置１８は、溶体化熱処理を行った鋳物に対して仕上げ処理を行う。仕上処理装置１８は、酸洗処理装置５０を用いて、鋳物に対して酸洗処理を行う（ステップＳ４２）。仕上処理装置１８は、酸洗処理を行ったら、機械加工装置５２を用いて、機械加工処理を実行する（ステップＳ４４）。また、図７に示す処理では、機械加工を行ったが研磨加工を行ってもよい。研磨加工も機械加工に含まれる。
【００５４】
仕上処理装置１８は、機械加工処理を実行したら、表面粗さ検出装置５８を用いて、表面粗さを検出する（ステップＳ４６）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ６００（＃６００）以上であるか（つまり、Ｒｚが１μｍよりも小さいか）を判定する（ステップＳ４８）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ６００以上である（ステップＳ４８でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。
【００５５】
仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ６００未満である（ステップＳ４８でＮｏ）と判定した場合、表面粗さがメッシュ１００（＃１００）以上であるか（つまり、Ｒｚが１０μｍよりも小さいか）を判定する（ステップＳ５０）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ１００以上である（ステップＳ５０でＹｅｓ）と判定した場合、酸洗処理装置５０によって、酸洗処理を再び行う（ステップＳ５２）。仕上処理装置１８は、酸洗処理を行ったら、不動態化処理を実行するかを判定する（ステップＳ５４）。仕上処理装置１８は、仕上げ条件データ８６に設定されている条件に基づいて、不動態化処理を実行するかを判定する。また、仕上げ条件データ８６に設定する不動態化処理を実行するかの判定は、作業者が任意に設定してもよいし、テストピースを用いて実測した性能に基づいて設定してもよい。
【００５６】
仕上処理装置１８は、不動態化処理を実行しない（ステップＳ５４でＮｏ）と判定した場合、本処理を終了する。
【００５７】
仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ１００未満である（ステップＳ５０でＮｏ）と判定した場合、または、不動態化処理を実行する（ステップＳ５４でＹｅｓ）と判定した場合、不動態化処理装置５６によって、不動態化処理を行う（ステップＳ５６）。
【００５８】
鋳鋼製造システム１０は、以上のように、仕上げ処理を行うことで、耐腐食性を高くすることができる。ここで、図９は、組成が２２Ｃｒ−５Ｎｉ−Ｍｏ−ＮとなるＡ８９０−４Ａの二相ステンレスを用いて、二相ステンレス鋳鋼品を製造した場合の耐腐食性の計測結果を示す一例である。図１０は、組成が２５Ｃｒ−７Ｎｉ−Ｍｏ−ＮとなるＡ８９０−５Ａの二相ステンレスを用いて、二相ステンレス鋳鋼品を製造した場合の耐腐食性の計測結果を示す一例である。ここで、実施例３、７は、グラインダ研磨で表面粗さＲｚを約２７μｍとした後に酸洗処理を行った例である。実施例４、８は、グラインダ研磨で表面粗さＲｚ約２７μｍとした後に酸洗処理を行い、さらに不動態化処理を行った例である。実施例１、５は、処理を行っていない比較例である。実施例２、６は、酸洗処理のみを行った比較例である。
【００５９】
図９及び図１０に示すように、上記実施形態の処理のいずれかで製造する実施例３、実施例４、実施例７、実施例８は、孔食電位を０．２Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ以上とすることができる。ここで、孔食電位は、耐腐食性の指標となる値であり、値が高いほど耐腐食性が高くなる、つまり腐食しにくくなる。また、図９及び図１０に示すように、上記実施形態の処理のいずれかで製造する実施例４、実施例８は、孔食電位を０．６Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ以上とすることができる。このように、二相ステンレス鋳鋼を製造する場合、いずれの種類の二相ステンレス鋳鋼であっても、上記製造方法で製造することで、耐腐食性を高くすることができ、長時間の使用が可能となり、耐久性が高くなる。
【００６０】
なお、図８に示す処理では、仕上げ処理として、最初に酸洗処理を行ったが、これに限定されない。酸洗処理を行わずに他の仕上げ処理を行うことでも、耐久性の高い二相ステンレス鋳鋼品を製造することができる。
【００６１】
次に、図１１を用いて、他の例の仕上げ処理の工程を説明する。図１１に示す処理は、仕上処理装置１８で各処理を実行することで実現することができる。仕上処理装置１８は、溶体化熱処理を行った鋳物に対して仕上げ処理を行う。仕上処理装置１８は、溶体化熱処理を行った鋳物に対して、機械加工装置５２を用いて、機械加工処理を実行する（ステップＳ６２）。
【００６２】
仕上処理装置１８は、機械加工処理を実行したら、表面粗さ検出装置５８を用いて、表面粗さを検出する（ステップＳ６４）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ６００（＃６００）以上であるかを判定する（ステップＳ６８）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ６００以上である（ステップＳ６８でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。
【００６３】
仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ６００未満である（ステップＳ６８でＮｏ）と判定した場合、表面粗さがメッシュ１００（＃１００）以上であるかを判定する（ステップＳ７０）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ１００以上である（ステップＳ７０でＹｅｓ）と判定した場合、酸洗処理装置５０によって、酸洗処理を行う（ステップＳ７２）。仕上処理装置１８は、表面粗さがメッシュ１００未満である（ステップＳ７０でＮｏ）と判定した場合、不動態化処理装置５６によって、不動態化処理を行う（ステップＳ７６）。
【００６４】
鋳鋼製造システム１０は、以上のように、仕上げ処理を行うことでも、耐腐食性を高くすることができる。また、図１１に示す処理では、機械加工を行ったが研磨加工を行ってもよい。ここで、図１２は、組成が２２Ｃｒ−５Ｎｉ−Ｍｏ−ＮとなるＡ８９０−４Ａの二相ステンレスを用いて、二相ステンレス鋳鋼品を製造した場合の耐腐食性の計測結果を示す一例である。図１３は、組成が２５Ｃｒ−７Ｎｉ−Ｍｏ−ＮとなるＡ８９０−５Ａの二相ステンレスを用いて、二相ステンレス鋳鋼品を製造した場合の耐腐食性の計測結果を示す一例である。ここで、実施例９、１０は、＃６００番の研磨で表面粗さＲｚを約０．４μｍとした例である。実施例１、５は、処理を行っていない比較例である。実施例２、６は、酸洗処理のみを行った比較例である。
【００６５】
図１２及び図１３に示すように、上記実施形態の処理のいずれかで製造する実施例９、実施例１０は、孔食電位を０．２Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ以上とすることができる。また、図１３に示すように、上記実施形態の処理のいずれかで製造する実施例１０は、孔食電位を０．６Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ以上とすることができる。このように、二相ステンレス鋳鋼を製造する場合、いずれの種類の二相ステンレス鋳鋼であっても、上記製造方法で製造することで、耐腐食性を高くすることができ、長時間の使用が可能となり、耐久性が高くなる。
【００６６】
また、上記実施形態は、製造方法の一例として説明したが、テストピースやサンプルを用いて、上記処理を行い二相ステンレス鋳鋼品の製造工程を決定してもよい。このように製造工程を決定することで、耐腐食性、耐久性が高い二相ステンレス鋳鋼品を製造することができる。
【００６７】
また、仕上げ処理は、図８または図１１の処理で行うことが好ましいが、これに限定されない。仕上げ処理は、他の工程で行ってもよい。
【００６８】
図１４は、二相ステンレス鋳鋼品の一例を示す模式図である。図１４に示す製品は、配管に設置する制御弁１００である。制御弁１００は、弁本体１０４と弁本体１０４を開閉する軸１０２とを有する。弁本体１０４は、二相ステンレス鋳鋼品で製造される。制御弁１００は、弁本体１０４を二相ステンレス鋳鋼品で製造することで、耐久性を高くすることができる。また、上記製造方法で製造することで、高い精度で耐久性が高い弁本体１０４を製造することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  鋳鋼製造システム（二相ステンレス鋳鋼品製造システム）
１２  鋳造装置
１４  溶鋼分析装置
１６  溶体化熱処理装置
１８  仕上処理装置
２０  製造工程設計装置
３０  材料投入装置
３２  溶鉱炉
３４  鋳型
４０  焼入装置
４２  水冷却処理装置
４４  加熱部
４６  冷却部
４８  温度検出部
５０  酸洗処理装置
５２  機械加工装置
５４  研磨処理装置
５６  不動態化処理装置
５８  表面粗さ検出装置
７０  演算処理部
７２  記憶部
８０  製造工程設計プログラム
８２  鋳鋼データ
８４  溶体化熱処理データ
８６  仕上げ条件データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016153522.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016153522.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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