JPH0331452A - クリーンルーム用鋼管 - 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〕 この発明は、半導体製造、医薬品製造等に用いられてい
るクリーンルーム用に使用される鋼管に関する。

〔従来の技術〕

超ＬＳＩ等の半導体製造、医薬品製造、医療・微生物工
業等の分野において、所謂クリーンルームが用いられて
いる。このクリーンルームにおける清浄度に対する要求
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、対象とする微粒子（パーティクル）の
大きさも、半導体製造に関しては既に０．１μｍ以下と
なっている。

従来、クリーンルームの清浄度を確保するためには、原
料ガスをユースポイントまで供給する配管の内面に高度
な平滑性が必要とされることが知られている。即ち、配
管の内部に疵があると、パーティクルが吸着していたり
、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鋼管については、超
内面平滑度（Ｒｍａｘ　＜　１μｍ）を得るため。

管内面は最終工程で電解研磨処理が施されている。

しかしながら、実際にはこのような処理にもかかわらず
、配管に起因したパーティクルの発生を十分に防止する
ことができず、その解決が望まれている。

このような要請から特開昭６３−１６１１４５号ではパ
ーテンクル発生の原因を究明し、その硝究成果から次の
ような結論を得ている。

（＋）鋼管の抽伸又は圧延の際、内面に残存している非
金属介在物を起点とした細溝が生じ、パーティクルの吸
着サイトになる。

（１）最終電解研磨により、内面非金属介在物が脱落し
た跡はピンホールとなり、パーティクルが吸着される。

又脱落しなかった非金属介在物は、配管施工時に曲げ加
工を行なった際に地鉄との界面に割れを生じたり、非金
属介在物自体が割れてパーティクルを発生する。

このような結論に達したことから、鋼中の非金属介在物
はパーティクル発生に深く関わっており、該非金属介在
物を低減させるべくその成分組成の調整を行なうことで
、鋼管表面からのパーティクルの発生を、減少せしめよ
うとしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のクリーンルーム用鋼管に主に用いられている構造
材料はステンレス鋼であり、特に管内面を最終工程で電
解研磨処理した管内面電解研磨ステンレス鋼、管が使わ
れている。しかし、実際のクリーンルーム内に用いられ
ている鋼管内面には、上述の特開昭６３−１６１１４５
号の研究成果からも明らかなように、非金属介在物を起
点とする欠陥やピンホールが電解研磨後も存在し、パー
ティクルが吸着していたり、ガスが停留したりするデッ
ドゾーンの原因となっている。更に、クリーンルーム内
の配管施工は直管のみで行なうわけにはいかず、様々な
角度の曲げが鋼管に加えられ、そのため曲げ部の非金属
介在物周辺からパーティクルが発生する等の問題がある
。

一方、上述の特開昭６３−１６１１４５号の技術では、
鋼中の非金属介在物を減少させれば、材料からのパーテ
ィクルの発生が少なくなるという結論を得ているが、鋼
中の非金属介在物を゛′ゼロ″にすることはできず、ま
た極端に低減することは製鋼コストの上昇を招くと共に
、生産上の管理も困難であるとの問題がある。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので１曲げ加工を加えてもパーティクルが発生せず
、高清浄度のクリーンルーム内で用いることのできる鋼
管を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の創案に当っては、パーティクルの発生原因を上
述の特開昭６３−１６１１４５号で示したものと同一と
仮定し、これを本発明の開発のベースとした。

即ち、第１図（ア）に模式的に示されるように、■配管
内表面に散在している非金属介在物（１）と地鉄（２）
との界面にはき裂（３）が存在し、パーティクル（４）
が吸着している。■配管に曲げ加工を加えると、同図（
イ）に示されるように、配管内表面に散在している非金
属介在物（１）と地鉄（２）との界面にき裂（３）が生
じパーティクル（４）を発生する。

更には、同図（つ）に示されるように、非金属介在物（
１）自体に割れを生じ、パーティクル（４）を発生する
。■こうしたき裂（３）部にはパーティクル（４）が吸
着し、実際の配管使用時に脱離を生じ、クリーンルーム
の清浄度を悪化させる。

以上の発生原因を総括すると、材料に含まれている非金
属介在物量が材料からのパーティクル発生を決める要素
となる。そこで１本発明者等は種々の溶解方法を用いて
、鋼中の非金属介在物量が異なるステンレス鋼のパーテ
ィクル発生量を測定する実験を行なった。その結果、ク
リーンルーム用鋼管からのパーティクル発生量は鋼中の
非金属介在物量から推定できることが判明した。

従って、パーティクルの発生を抑えるためにいたずらに
鋼中の非金属介在物量を減らすよりも、鋼中の非金属介
在物量を一定の範囲内に制御することができれば、パー
ティクル発生量を所定の範囲内に低減することができる
と考え、更に上記の実験結果から、クリーンルーム用鋼
管として望ましいパーティクル発生量まで低減化せしめ
るために必要な非金属介在物量の制御条件が求められた
。

本発明はこのような制御条件の究明から得られたもので
、次のような構成を有している。

即ち、本発明のクリーンルーム用鋼管は、鋼中の非金属
介在物量〔Ｐ〕（単位：個／閤３）が次式を満足する清
浄ステンレス鋼により構成されることを特徴としている
。

１５　≧　（Ｐ） ここで非金属介在物量は、ステンレス鋼部材の圧延方向
断面において、４０°Ｏ倍の光学顕微鏡にて、少なくと
も１０ｍ５２以上の面積に観察された非金属介在物の個
数の単位面積当りの個数をいう。

鋼中の非金属介在物量を制御する方法には、鋼中の不純
物元素の低減・ガス成分の低減を図るという方法と、溶
解及び鋳造時の雰囲気を制御する方法が考えられる。し
かし、極端に鋼中の非金属介在物量を減少させることは
製鋼コストの上昇を招くが、本発明の様に非金属介在物
量ＣＰ）を１５個／ｍｍ２以下にすれば、それ以上のパ
ーティクル発生量の減少は現状レベルの計測技術では認
められず、従ってコスト上昇も生じることはない。

以下、実施例のついて説明するが、本発明は以下の実施
例に限定されるものではなく、前後の趣旨に照らして適
宜設計変更をなすことは本発明の技術的範囲に含まれる
ものである。

〔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表に示す組成の鋼を溶製した後Ｊ造塊−分塊に
より、ビレットとし、熱間・押出により製管した。その
後冷間圧延および冷間伸管に′よ一υ。

外径９．５３ｍ、肉Ｊ１１．ＯｍトＬ、、固溶化’ＩＪ
ｉ理＝ｔｔ施シ＝た後、最後に内面を電解研磨加工した
−こ゛のよ°うにして得られた各供試材についてＪ、非
金属介在物測定及びバニティクル発生量測定を′行なっ
た。

非金属介在物測定は、４００倍の光学顕微鏡を用いて１
０＋ａ”以上の面積について実際に非金属介在物を大き
さごとにカウントし、総数を１■２当りの個数で平均す
るカウント法にて行なった。

結果は上記第１表に併記している。

最も重要な特性であるパーティクル発生量測定は、以下
の手法で行なった。前述のサンプル管を４ｍ長とし、第
２図に示すようなモデル配管（５）を製作し、高純度Ｎ
８ガス（０，０１μｍフィルターを通貨したもの）を流
し、該モデル配管（５）より発生する０、０２μｍ以上
のパーティクルを測定する。

凝縮核測定器（ＣＮＣ）ｍｏｄｅ１３０２０パーティク
ルカウンタを用いて、ａ）静止状態で１００分間測定、
ｂ）バイブレータで振動を与えながら４０分間測定、Ｃ
）バイブレーションに加えて曲げ部６ケ所をハンマリン
グしながら１０分間測定、ｄ）３ケ所に３°の曲げを加
えたのち静止状態で２５分間測定し終了とした。　ａ）
〜ｄ）間の管内流速は約１０ｍ／ｓｅｅである。

以上の結果を下記第２表及び第３図に示す、第２表は１
本発明鋼及び比較鋼の各々のパーティクル発生量と比較
鋼Ｂのパーティクル発生量を１とした場合のパーティク
ル発生量比を示しており、又第３図はＸ軸座標に非金属
介在物量（Ｐ）を、ｙ軸座標に前記パーティクル発生量
比を採ってグラフ化したものである。

第 表 ×１７５分間に流した高純度窒素ガスの単位体積当りの
０．０２μｍ以上のパーティクル数（総流量：３５ｒｒ
ｒ） 以上の第２表と第３図から１本発明鋼は、比較鋼に比べ
てパーティクル発生量が５〜８割低減でき、極めて優れ
ていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明のクリーンルーム用鋼管を用いれば、
配管時にパーティクルの発生が極めて低減され、またパ
ーティクル発生の原因となるようなデッドゾーンもほと
んど存在しない高清浄、高平滑の内面を確保することが
できる。

このような利点に加えて、極端に製鋼コストを上昇する
こともなく、また材料の品質管理もできるため、クリー
ンルーム性能の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非金属介在物を原因とするパーティクル発生状
況を模式的に示す説明図、第２図はパーティクル発生量
測定に用いたモデル配管を示す正面図、第３図は本発明
の実施例におけるバーチイル発生量測定結果を示すグラ
フ図である。 図中（１）は非金属介在物、 き裂、 （４）はパーティクル、 （２）は地鉄、 （３）は （５）はモデル配管を 各示す。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステンレス鋼中の非金属介在物量〔Ｐ〕（単位：個／ｍ
   ｍ＾２）が次式を満足する清浄ステンレス鋼により構成
   されることを特徴とするクリーンルーム用鋼管。 １５≧〔Ｐ〕