製品紹介

２. 高清浄度軸受鋼の製造プロセス

１. はじめに近年、カーボンニュートラル社会実現への動きが具体化

高清浄度軸受鋼の必要性を簡単に紹介する。軸受部品しており、地球環境の保全に寄与する各種エコプロダクトは、相対する一対のリング状部品と、その間に配置されの需要増加が見込まれている。その代表例である電気自動る複数の転動体と呼ばれる球状やころ状の部品で構成さ車や風力発電機などには随所に「軸受」が使用されていれる。複数の転動体は潤滑剤を介してリングと接触し、そる。軸受は、回転や往復運動をする部品を支持し、摩擦をの微小な接触部に軸受が支える軸状部品の荷重が集中す減らして滑らかな運動を実現する部品であり、あらゆる機る。この作用で、リング表面より少し入った内部に高い応械ユニットの稼働時におけるエネルギー消費の抑制に大き力（水平方向のせん断応力）が集中する。この応力が鋼製く貢献する。軸受の寿命信頼性の向上や、素材製造工程での軸受部品に含まれる「非金属介在物」と呼ばれる微小異のCO2排出削減はLCA(ライフサイクルアセスメント)の観物に繰り返し作用すると、それを起点に破壊する場合があ点から重要なニーズであり、これらを可能とする素材もまる。そこで、非金属介在物の大きさや数を可能な限り低減た産業界を支えるエコプロダクトである。

する「高清浄度化」が軸受の長寿命化の鍵となる。

当社は、それらのニーズに応えた製品を提供してお

当社では、高清浄度軸受鋼を電気炉溶解により製造してり、このたび高清浄度軸受鋼について、エコリーフのいる。この方法は、鉄鉱石の還元工程に始まる高炉を用認証を取得した（登録番号：JR-AW-24024E）。エコいた方法とは違い、図1に示す鉄スクラップが主原料であリーフは、ISO14025で規格化されるタイプⅢ環境宣言る。再生資源の活用により天然資源の消費を抑え、なおか(EPD:Environmental Product Declaration)に該当する。

つ鉄鉱石の還元が必要ないために製造過程のCO2排出量がエコリーフとは、製品の全ライフサイクルにわたってLCA（ライフサイクルアセスメント）手法による環境情報を定量的に開示する日本発の環境ラベルである。具体的な算定結果の情報は、SuMPO環境ラベルプログラムのホームページ1)に記載されており、環境に配慮した製品を選択する上での判断材料として活用可能である。以下では、エコプロダクトを支える軸受の長寿命化や信頼性向上に欠かせない高清浄度軸受鋼について、特長や期待効果を紹介する。

図1 主原料の鉄スクラップ

図2 製造工程図

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特集 カーボンニュートラルに寄与する特殊鋼研究

JR-AW-24024E

高清浄度軸受鋼（環境ラベル「エコリーフ」の認証を取得）

高清浄度軸受鋼（環境ラベル「エコリーフ」の認証を取得）

特集 カーボンニュートラルに寄与する特殊鋼研究

少なく、環境にやさしい製造プロセスとなっている。

見込まれている。機械ユニットの軽量化は燃費や電費向上

当社の大気溶解を基軸とする軸受鋼の概略製造工程をに寄与するため、最終製品使用時のCO2排出削減に貢献す

2)

図2 に示す。電気炉（EF）で鉄スクラップを溶解したのる。

ち、取鍋精錬（LF）、RH真空脱ガスを経て高清浄度化しまた、風力発電の分野では、遠隔地への洋上型の設置増た溶鋼から、連続鋳造によってブルームと称する角柱状の加が見込まれるなか、高所に配置される発電設備のメンテ鋼材を製造する。ブルームは、最終的に棒鋼や鋼管など軸ナンスの困難さが想定されている。そこで、設備に組み込受の製造に適した形状に加工されて出荷される。当社でまれる大型軸受に対し、長寿命化を通じた設備故障の抑制は、溶解・精錬時に不可避に生成し混入する非金属介在物への寄与が強く求められている。当社の高清浄度軸受鋼（主に酸化物）の除去を追求し、酸素含有量が数ppmで非金属介在物の量や大きさがコントロールされた高清浄度鋼を製造している。高清浄度化技術の一例として、電気炉から取鍋への溶鋼を移す際の汚染防止 3)、RH工程におけるスラグからの溶鋼汚染防止4)が行われている。また、連続鋳造時には注入溶鋼と酸素が触れないようにする工夫を実施している5)。

３.‌高清浄度軸受鋼の特長と期待特性
当社の高清浄度軸受鋼は、図36)に示すように、一般の軸受鋼と比較して酸素量が低く制御され、さらに同様の酸素量でも優れた寿命をもたらす。この長寿命化を通じた自動車・一般産業機械用途軸受の小型化への期待効果を紹介する。図4に機械設計に用いる玉軸受の寿命計算式における長寿命効果（同式中のa2の値を上げる）と許容される負荷荷重Pとの関係を示す。図4の通り、一般的な軸受鋼に対して高清浄度軸受鋼で3倍の長寿命化を仮定した場合（a2を1⇒3へ）、軸受の小型化（型番6206⇒6205）と図3 高清浄度軸受鋼の寿命特性

機械ユニットとして30%もの軽量化の実現が試算として

軸受型番:6206

軸受型番:6205
1 型番サイズダウン
30%軽量化※※下記の補正定格寿命式（ISO 281/ I -1977）の a2 を通常の真空脱ガス鋼の１に対して高清浄度軸受鋼で 3（寿命 3 倍）を見込み、負荷荷重 P をアップ可能なことを前提に軸受を 1 型番小型化した
場合(長さ 300mm シャフトを含めて)の軽量化効果を試算
補正定格寿命L10＝a1･a2･a3･(C/P)3･106

P:負荷荷重C:動定格荷重（106 回転保証荷重＝カタログ値）
a1:信頼度係数（L10 寿命を求める場合１）
a2:軸受特性係数（鋼材の特性向上を表す係数）
a3:軸受条件係数（通常１）

図4

高清浄度軸受鋼活用による小型軽量化期待効果
図4 高清浄度軸受鋼活用による小型軽量化期待効果

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は、風力発電用軸受の素材として用いた場合に、設備のメンテナンス負荷を軽減し、持続的なグリーンエネルギー供給を支える役割を担うことが期待できる。

４. おわりに
本稿にて、エコリーフの認証を取得した当社の高清浄度軸受鋼の紹介を行った。本製品は、軸受用鋼としての優れた性能に加え、活発化が予想される鋼材のグリーン調達の流れに対してもカーボンニュートラルに有利な特長を持つことにより、今後さらなる適用拡大が期待される。

参考文献
1) サステナブル経営推進機構 , 2023,「SuMPO 環境ラベルプログラム」SuMPO 環境ラベルプログラムホームページ (2024 年 3 月 8 日取得 , https://ecoleaf-label.jp/pdf_view.php?uuid=d049c624-95e04b87-aaa5 - 606d7d4fd882.pdf&filename=JR-AW-24024E_JPN.pdf)2) 𠮷岡・松井・山田・大塲 : Sanyo Technical Report,
28 (2021)
3） 特許第 4027749 号（2004）
4） 特開 2002-38213（2002）
5） 特許第 3913586 号（2003）
6) 上杉年一：鉄と鋼 , 74 (1988), 1889.

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