JPH01122608A - 内面超平滑継目無管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造・医薬品製造等に用いられている
クリーンルーム内の配管。

超高真空機器に用いられている配管等、ｆ内面が超平滑
であることを要求される継目無管の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体製造・医薬品製造等にクリーンルームが広く用い
られている。このクリーンルームの清浄度の要求は、半
導体の集積規模の増大等に対応して最近富に高まる傾向
にあり１問題となる微粒子（パーティクル）の大きさも
既に０．１μ島以下になっている。

特にクリーンルームの超クリーン化のポイントは原料ガ
スをユースポイントまで供給する配管の内面が高度な平
滑性を有する点である。すなわち、配管の内直に疵があ
るとパーティクルが付着していたり、ガスが停留するデ
ッド・ゾーンとなり、パーティクル発生の原因となる。

このため従来では、この種の配管には管内面の平滑度が
良好なステンレス製の精密細管が用いられており、特に
半導体関係のクリーンルーム用の配管については超内面
平滑度（ｋｎａｘ≦１μｍ）を得るため、管内面は、第
３図に示す従来のクリーンルーム用鋼管の製造工程中内
面研磨工程で電解研磨処理が施されている。

このようなりリーンルーム用鋼管の製造工程中特に仕上
抽伸工程ではプラグ抽伸又はバー抽伸が行なわれている
（そのうち管内面の平滑度を高める場合はバー抽伸が採
用される）が１両抽伸法とも管の軸方向に力がかかる伸
管であり特にバー抽伸の場合は一回の加工率が高くなる
（最大５０〜５５％）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

鋼管を抽伸するのに一回の加工率を高くとる場合や、繰
り返し抽伸するのに中間熱処理による軟化が不充分な場
合は、鋼中の非金属介在物と母材との界面に割れを生じ
る。

この場合、最終電解研磨後の管内面表層に存在する非金
属介在物は母材との界面が離れているため、配管施工時
に曲げ加工を行った際に脱落しパーティクルの原因きな
る。

さらｌこ脱落の有無にかかイ）らグ、非金属介在物の周
囲がピンホールになり、内部流体が停留するデッド・ゾ
ーンとなる。管内部の非金属介在物周囲にも微小な空洞
が生じるため材料自体の含んでいるガス成分の滞り場に
なる。そのためガス配管系からの放出ガスを除去するた
めのガス抜き作業に長時間を要することになる。

本発明は、従来技術の以」二の様な問題を解決するため
なされたもので、上記の割れ発生の原因を追究し、押出
素管から最終製品寸法までの冷間加工の工程において、
その加工法に工夫を加えることにより、非金属介在物と
母材さの界面に生じる微小な亀裂の発生を防止し、管内
面が超平滑である継目無管を製造せんとするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は、熱間押出し継目無素管に冷間加工を
施し、内面超平滑継目無管を製造するに際し、前記素管
を圧延法により冷間加工することを基本的特徴としてい
る。

第２発明は、上記冷間加工工程中、該素管を圧延法と内
面機械研削法により冷間加工するものである。

又第３発明は、前記冷間加工工程中、該素管を圧延法と
減面率２０％以下の抽伸法により冷間加工するものであ
る。

更正こ第４発明は、前記冷間加工工程中、該素管を圧延
法と内面機械研削法と減面率２゜チ以下の抽伸法により
冷間加工することを特徴としている。

以下、本発明の詳細な説明する。

前述の如く、従来の工程（第３図）により製造された精
密鋼管の母材中Ｊこ存在する非金属介在物と母材との界
面には微小亀裂が生じている。これは押出素管から最終
製品寸法までの冷間加工の工程にて抽伸法を繰り返し用
いること、若しくは、−回の加工度が２０％を超える抽
伸を行うことによる。

従って、押出素管から最終製品寸法までの冷間加工を圧
延法を用いて行うこと、若しくは圧延法に加えて加工度
を制限した抽伸法を組み合せて行うこと、更にはこれら
に内面機械研削法を併用することにより鋼中の非金属介
在物と母材との界面に亀裂が生じない鋼管を製造できる
。

本発明による製造方法の工程を第１図に示す。製鋼から
押出素管までの製造工程は従来のままで変更の必要がな
い。押出素管を用いて冷間加工により最終製品寸法まで
製管するが、この場合の冷間加工として第１に冷間圧延
法のみを用いるのである。冷間圧延機として、マンネス
マン式コールドピルガミル（略称ＣＰ）とか、ソ連式コ
ールドピルガミル（略称ＨＰＴ）及びスリーロール圧延
ミルを用いる。これらの冷間圧延法の特徴は圧延加工の
ため材料にがかる引張応力が少ないところにある。即ち
、冷間抽伸法においては鋼中の非金属介在物と母材との
界直に引張応力が働くが、加工度を高くとると界面の接
合力を上回る引張応力が働くことにより、非金属介在物
と地鉄との界直に亀裂が生じることになる。

これに対し冷間圧延法ではこの引張ろ力が充分に少ない
ので非金属介在物と母材との界面の亀裂が生じないので
ある。

押出素管を用いて行う第一回目の冷間圧延には、生産能
率の点から減面率を大きくとることが有利である。従来
の圧延機で例えばステンレス鋼を冷間圧延する場合、減
面率は最大７５チ程度である。しかし５０チ以上の減面
率で冷間圧延すると圧延途中で管内面にしわが発生し、
これがそのまま圧延されるため管内面肌が荒れやすくな
る。この肌荒れは最終製品寸法まで冷間圧延しても取り
除かれず。

電解研磨作業による最終仕上げに長時間を要することに
なる。そこでこの肌荒れを防止するために各冷間圧延工
程での一回の減面率は最大５ｏｔｓまでとする。しかし
、生産効率その他の点から５０チ以上の冷間圧延工程を
とった場合は、途中工程で管内面機械研削工程を行うこ
とが望ましい。この場合の機械研削は１例えばエメリー
研磨、パフ研磨でよい。

一方、コールドピルガミルを用いて冷間圧延を行う場合
、圧延はロールスタンドが往復運動し、かつ回転しなが
ら圧延する方式のため、管が１往復による圧延により一
定量前進することになる。このため軸方向に一定量ごと
に微小な段が生じる。この微小な段は前述の機械研削１
根で取り除くことができ、また低減面率の圧延ならば問
題にならない程度である。従って、最終仕上圧延を４０
チ以下の減面率で行うことにより良好な内面を得る。

また低減面率圧延には３０−ル圧延を用いることが作業
性から望ましい。

ところで、前述のコールドピルガミルにより生じる微小
な段を取り除くには、冷間抽伸を行うのが最も手軽い方
法である。従って。

押出素管を用いて冷間加工により最終製品寸法まで製管
する場合の第２の方法として、冷間圧延法に加えて加工
度を制限した冷間抽伸法を組み合せて行う方法を用いる
のがよい。

即ち、冷間抽伸法でも２０チ以下の加工度ならば、非金
属介在物と母材との間に亀裂は生じない。またコールド
ピルガミルにより生じる微小な段も、５〜２０チ穆度の
冷間抽伸により除去することができる。尚、繰り返し抽
伸を行う場合は熱処理により母材を充分に軟化させ前工
程での冷間加工の影響を取り除いておく必要がある。

対象とする内面超平滑継目無管としては。

例えばクリーンルーム用として、半導体製造用ガス供給
配管、オージェ電子分光分析機器・Ｘ線光電子分光分析
機器等の超高真空機器配管として使用される。オーステ
ナイト系ステンレス鋼全般・純ニッケル・純チタンによ
る管が考えられる。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例につき、説明する。

下記第１表に示す組成のＳＵＳ　３１６　Ｌ鋼を溶製し
た後、造塊、圧延後ビレットとし、熱間押出により外径
８９．１ｍｂ肉厚９．０ｍの押出素管とした。

この押出素管を用い１次の第２表に示す冷間加工工程に
より外径６．３５〜１２．７ｗｍ５　　肉厚０．８９〜
１．２５ｍの管とした。その後内面を電解研磨加工によ
り仕上げた。

これらの精密細管の内表面粗さ測定結果を下記第３表に
示す。

第　　　３　　　表 粗さ測定条件：　カットオフ値　０．８■測定長さ　　
　２．５■ Ｒｍａｘ　：最大高さ Ｒａ：中心線平均粗さ （Ｒａ−＝−Ｌ、ｌ”Ｉｆ（ｚ］ｄｚ　）ｔ。

Ｒｚ：十点平均粗さ いずれもＲｍａｘ　（０，８μ肩であり良好である。

更に同表には内表面を走査電顕によりｉｏｏ。

倍で観察し非金属介在物と地鉄との界面の亀裂の有無を
調査した結果についても示されている。この電顕観察結
果では、本発明による製造方法により製管した管には亀
裂は認められなかったのに対し、従来方法により製管し
た管にはすべて亀裂が認められた。第２図はこの亀裂の
例を示す金属組織の電顕写真である。

これらの管に曲げ半径５Ｒという曲げ加工を与えたのち
１発生したパーティクルの数を調査した。その結果を次
の第４表に示す。

第　　　　４　　　　表 パーティクル測定条件： 使用ガス’　Ｎｇ　（０，ｏｓμｍフィルター通過）管
内流速：　３””’８−／　ｓｅａ 曲げ部：５Ｒ曲げ１ケ所 アウトガス測定条件二 使用ガス：　Ｈｅ　（９９，９９９９引鵡Ω純度）加熱
温度＝３００℃ 放置時間：２４時間 本発明による製造方法により製管した管では、この程度
の曲げ加工では０．１μ展以上のパーティクルが発生し
ていない。一方、従来方法により製管した管では、非金
属介在物と地鉄との界面の亀裂に存在していたと考えら
れるパーティクルが軽度の曲げ加工でも剥離したため、
０．１μｍ以上のパーティクルがカウントされた。

次に、これらの管を３００℃に加熱して管内部を減圧し
、２４時間放置後、高純度Ｈｅガスにてパージを行い、
高純度Ｈｅガス中のＮ２　＊　ｃｏ、　ｅＨ２の分圧変
化を調査した。結果を上記第４表に示す。本発明法によ
り製管した管は。

従来方法により製管した管に比ベアウドガス性能が著し
く優れた結果を示した。

〔発明の効果〕

本発明による製造方法によれば、超高清浄度を有するク
リーンルーム内の配管等として管内面が超平滑であり、
内表面の非金属介在物と母材との界面が密着している高
性能管が得られる。この鋼管をクリーンルーム内の配管
１例えば半導体製造用高純度ガスの供給配管に用いるこ
とによって、パーティクルの発生がなく、ガス等の停留
するデッドゾーンも存在せず、更に、ガス抜き作業が容
易となる等極めて好適な配管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による製造工程を示すフローチャート図
、第２図は本発明の実施例と共に従来法を実施した時に
得られた金属組織の電顕写真、第３図は従来のクリーン
ルーム用鋼管の製造工程を示すフローチャート図である
。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 発　明　者　　　遠　　　山　　　　　　　見間　　　
　　　　　　南　　　　　　　　雄　　　弁間　　　　
　　　　　　山　　　　１）　　武　　　海開　　　　
　　　　　滝　　　沢　　　広　　　保代理人弁理士　
　　吉　　　原　　　省　　　三同　同　　苫米地　正
　敏 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱間押出し継目無素管に冷間加工を施し、内面超平
   滑継目無管を製造するに際し、前記素管を圧延法により
   冷間加工することを特徴とする内面超平滑継目無管の製
   造方法。 ２、熱間押出し継目無素管に冷間加工を施し、内面超平
   滑権目無管を製造するに際し、前記素管を圧延法と内面
   機械研削法により冷間加工することを特徴とする内面超
   平滑継目無管の製造方法。 ３、熱間押出し継目無素管に冷間加工を施し、内面超平
   滑継目無管を製造するに際し、前記素管を圧延法と減面
   率２０％以下の抽伸法により冷間加工することを特徴と
   する内面超平滑継目無管の製造方法。 ４、熱間押出し継目無素管に冷間加工を施し、内面超平
   滑継目無管を製造するに際し、前記素管を圧延法と内面
   機械研削法と減面率２０％以下の抽伸法により冷間加工
   することを特徴とする内面超平滑継目無管の製造方法。