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【発明の名称】 リング素材の鍛造方法及びその鍛造装置
【発明者】 【氏名】柿本 英樹

【要約】 【課題】リング素材の初期設計値と鍛造後の形状に差がなく歩留まりの低下がないリング素材の鍛造方法及びその鍛造装置を提供することを課題とする。

【構成】所定温度に加熱された円筒形状のリング素材1に芯金2を挿入し、リング素材の1上方に配置した上金敷3によりリング素材1の外表面を、その全長に亘って圧下しつつ、芯金2の回転によりリング素材1を回転することによって圧下領域の移動を繰り返し行いリング素材1を鍛造するリング素材の鍛造方法において、リング素材1の両端部に設けられた保温材4及び/又は加熱装置5によりリング素材1の両端部と中心部の温度差を200℃以内にしてリング素材1を鍛造する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定温度に加熱された円筒形状のリング素材に芯金を挿入し、リング素材の上方に配置した上金敷によりリング素材の外表面を、その全長に亘って圧下しつつ、芯金の回転によりリング素材を回転することによって圧下領域の移動を繰り返し行いリング素材を鍛造するリング素材の鍛造方法において、
リング素材の両端部に設けられた保温材及び/又は加熱装置によりリング素材の両端部と中心部の温度差を200℃以内にしてリング素材を鍛造することを特徴とするリング素材の鍛造方法。
【請求項2】
所定温度に加熱された円筒形状のリング素材に挿入され、それ自体が回転することによりリング素材を回転させる芯金と、
そのリング素材の上方に配置され、リング素材の外表面をその全長に亘って圧下する上金敷と、
リング素材の両端部に設けられた保温材及び/又は加熱装置とより成ることを特徴とするリング素材の鍛造装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、リアクターなどの圧力容器の円筒形胴部を形成するリング素材を鍛造するリング素材の鍛造方法及びその鍛造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
所定温度に加熱された円筒形状のリング素材に芯金を挿入し、リング素材の上方に配置した上金敷によりリング素材の外表面を、その全長に亘って圧下しつつ、芯金の回転によりリング素材を回転することによって圧下領域の移動を繰り返し行い、リング素材を鍛造することは従来から行われており、例えば特許文献1により知られている。
【0003】
この文献に記載された方法では、鍛造時には特に温度管理はなされておらず、所定温度に加熱されたといえどもリング素材はその両端部から冷え始めることになり、加熱後の経過時間の長い時、寒冷時等には、鍛造時にリング素材の中央部と両端部で温度差が大きくなっていた。この大きな温度差によって、リング素材の初期設計値と鍛造後の形状は異なることとなり、歩留まりが低下する要因となっていた。
【特許文献1】特開昭54−15454号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、リアクターなどの圧力容器の円筒形胴部を形成するリング素材を鍛造するにあたり、リング素材の初期設計値と鍛造後の形状に差がなく歩留まりの低下がないリング素材の鍛造方法及びその鍛造装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1記載の発明は、所定温度に加熱された円筒形状のリング素材に芯金を挿入し、リング素材の上方に配置した上金敷によりリング素材の外表面を、その全長に亘って圧下しつつ、芯金の回転によりリング素材を回転することによって圧下領域の移動を繰り返し行いリング素材を鍛造するリング素材の鍛造方法において、リング素材の両端部に設けられた保温材及び/又は加熱装置によりリング素材の両端部と中心部の温度差を200℃以内にしてリング素材を鍛造することを特徴とするリング素材の鍛造方法である。
【0006】
請求項2記載の発明は、所定温度に加熱された円筒形状のリング素材に挿入され、それ自体が回転することによりリング素材を回転させる芯金と、そのリング素材の上方に配置され、リング素材の外表面をその全長に亘って圧下する上金敷と、リング素材の両端部に設けられた保温材及び/又は加熱装置とより成ることを特徴とするリング素材の鍛造装置である。
【発明の効果】
【0007】
本発明のリング素材の鍛造方法によると、リング素材の初期設計値と鍛造後の形状が略同じ形状となるため、歩留まりが向上し、それによるコストアップもなくなる。
【0008】
また、本発明のリング素材の鍛造装置によると、鍛造されるリング素材の初期設計値と鍛造後の形状が略同じ形状となるため、歩留まりが向上し、それによるコストアップもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
【0010】
図1乃至図3において、1は円筒形状のリング素材、2は円柱状の芯金、3は縦断面略長方形の四角柱状の上金敷である。リング素材1は、鍛造前に所定温度(例えば、1200℃)に加熱されており、その円筒空間に芯金2を挿入することにより、芯金2に吊るされ支持されている。芯金2はその両端部が架台6に回転自在に軸着されている。その芯金2で支持されたリング素材1の上方には、上金敷3が鉛直方向に上下移動できるよう水平に設けられている。また、この上金敷3はリング素材1と中心軸が平面視で重なり合うように設けられている。この上金敷3は縦断面略長方形であるが、その下面が芯金2の外表面に圧下するため、その圧下時に下側両角部が芯金2の外表面を疵付けないよう、その下側両角部はR状に仕上げられている。
【0011】
鍛造前からリング素材1の内径は、芯金2の外径より大きいため、芯金2はリング素材1の円筒空間内に容易に挿入することができる。また、リング素材1の軸方向の長さは、芯金2の長さより短い。更には、このリング素材1の軸方向の長さは、上金敷3の長さより短い。また、リング素材1の外径は、上金敷3の横幅よりも大きい。
【0012】
このリング素材1の両端面には夫々保温材4が設けられている。この保温材6は、リング素材1の両端面を被覆するように塗布されたセラミックファイバー等を主原料としたものであり、鍛造前に所定温度に加熱されたリング素材1の両端部が鍛造時までに冷めるのを防止するためのものである。この保温材6が塗布されることにより、リング素材1の中央部と両端部での温度差は、鍛造時に200℃以内とすることができる。なお、保温材4の厚みは、保温効果を得るためには少なくとも1mm以上は必要である。また、保温材4の厚みを調整することにより温度調整を行うことができる。以上、保温材4として塗布されるものの事例を示したが、保温材4は、シート状の貼着されるもの、溶着されるもの等であっても良い。
【0013】
次に、このリング素材1の鍛造方法について説明する。
【0014】
まず、リング素材1を所定温度(例えば、1200℃)に加熱し芯金2に吊るす。次に、芯金2に吊るされたリング素材1の外表面に、上金敷3を圧下させる。その後、芯金2を回転させると芯金2と上金敷3で挟持されたリング素材1は、芯金2の回転に追随して回転する。リング素材1が回転することにより圧下領域の移動が行われる。この回転を、リング素材1の板厚、外径寸法が目標寸法になるまで、複数周繰り返す。以上の工程(拡径工程という)を行うことにより、目標寸法のリング素材1が完成する。
【0015】
リング素材1の両端面は夫々保温材4で保温されているため、この鍛造作業の間にリング素材1の両端部と中心部の温度差が200℃を超えることはない。従って、上金敷3の圧下でリング素材1の外表面にかかる力は、軸方向全長のどの部位でも殆ど差がなくなる。そのためリング素材1の軸方向に想定外の伸縮が発生せず、リング素材1の鍛造後の形状を初期設計値と略同じ形状とすることができる。
【0016】
図4は、本発明の異なる実施形態を示す。この実施形態は前記実施形態と、リング素材1の両端部に設けられたものが保温材4ではなく加熱装置5である点でのみ異なる。即ち、リング素材1、芯金2、上金敷3の構成は前記実施形態と同一である。この加熱装置5はインダクションヒータ、バーナー等であり、リング素材1の大きさ等に応じて、その両端部側に、リング素材1の端面とはやや間隔をおいて夫々1箇所、或いは2箇所以上設置される。
【0017】
この実施形態では、リング素材1の中央部と両端部の温度差を、加熱装置5による加熱温度の強弱を変えることにより管理することができる。従って、リング素材1を鍛造前に加熱した後、鍛造までに要する経過時間の長い時、或いは寒冷時等であっても、鍛造時のリング素材1の中央部と両端部の温度差を常に200℃以内とすることができるため、リング素材1の軸方向に想定した以上の伸縮が発生せず、リング素材1の鍛造後の形状を初期設計値と略同じ形状とすることができる。
【0018】
なお、以上の説明ではリング素材1の両端部には保温材4或いは加熱装置5を単独に設けたものを示したが、リング素材1の両端部には保温材4、加熱装置5の両方が設けられていても良いことは勿論である。
【実施例】
【0019】
鍛造前の初期形状が、内径3000mm、外径3600mm、長さ3000mmのリング素材1を準備し、リング素材1の上方に配置した上金敷3によりリング素材1の外表面を、その全長に亘って圧下しつつ、芯金2の回転によりリング素材1を回転することによって圧下領域の移動を繰り返し、リング素材1の外径が4000mmになるまで拡径し、本発明の効果を確認した。リング素材1の材質はASME SA336 F22V(低合金鋼)である。合否判定は、リング素材1の鍛造前後の長さの変化量から求めた変化率を確認することで行った。変化率が4%未満のものを◎、4%以上6%以下のものを○で夫々合格、6%を超えるものを×で不合格とする。
【0020】
実施例では、リング素材1の両端部と中央部の温度差を順次変え変化率を確認した。その確認結果を表2に夫々示す。なお、この実験では特に保温材4や加熱装置5は設けず、鍛錬開始時間を変えることにより鍛造時の温度差を変えた。また、上金敷3の長さは3500mmとした。
【表1】


【0021】
表1から明らかなように、温度差が100℃の場合、リング素材1の長さの変化率は0.4%で初期設計値と鍛造後の形状に殆ど差がなく最適であり非常に好ましい。また、温度差が200℃の場合でも変化率は5.2%で合格基準の範囲内である。これに対し、温度差が250℃の場合では変化率は7.7%と合格基準には達しない。
【0022】
この結果、温度管理をし、リング素材1の両端部と中央部の温度差を200℃以内にすれば、リング素材1の鍛造後の形状を初期設計値と略同じ形状にできることが確認できた。即ち、リング素材1の両端部に保温材4及び/又は加熱装置5を設けることによりリング素材1の両端部と中央部の温度差を200℃以内に管理すれば、歩留まりが向上し、それによるコストアップもなくなるという本発明の効果は達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の一実施形態を示すもので、上金敷をリング素材表面に圧下した状態の正面図である。
【図2】同上の実施形態を示すもので、上金敷をリング素材表面に圧下する前の部分縦断面図である。
【図3】同上の実施形態を示すもので、上金敷をリング素材表面に圧下した状態の図2とは直交方向の縦面図である。
【図4】本発明の異なる実施形態を示すもので、上金敷をリング素材表面に圧下した状態の正面図である。
【符号の説明】
【0024】
1…リング素材
2…芯金
3…上金敷
4…保温材
5…加熱装置

【出願人】 【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
【出願日】 平成18年7月5日(2006.7.5)
【代理人】 【識別番号】100089196
【弁理士】
【氏名又は名称】梶 良之

【識別番号】100104226
【弁理士】
【氏名又は名称】須原 誠

【識別番号】100131750
【弁理士】
【氏名又は名称】竹中 芳通


【公開番号】 特開2008−12563(P2008−12563A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−185816(P2006−185816)