JP4825066B2

JP4825066B2 - Ring material forging method and forging device

Info

Publication number: JP4825066B2
Application number: JP2006185815A
Authority: JP
Inventors: 英樹柿本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: JP2008012562A

Description

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。 The present invention relates to a ring material forging method and a forging device for forging a ring material forming a cylindrical body portion of a pressure vessel such as a reactor.

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。 Insert a cored bar into a cylindrical ring material heated to a predetermined temperature, and rotate the cored bar while rotating the outer surface of the ring material over its entire length with an upper metal plate placed above the ring material. Forging a ring material by repeatedly moving the reduction region by rotating the material has been conventionally performed, and is known, for example, from Patent Document 1.

この文献に記載された方法では、単にリング素材の中心軸に上金敷の中心軸が平面視で合わされた状態、即ち、リング素材の上方に上金敷が平行に配置された状態で、リング素材の鍛造が行われていた。この方法でリング素材を鍛造すると、リング素材を支持する芯金の中央部に、それらの重量及び圧下による圧力でたわみが発生するため、リング素材の外表面にかかる上金敷での圧下量が中央部で小さく、両端部で大きくなっていた。その結果、リング素材の軸方向に伸縮が生じ、リング素材の初期設計値と鍛造後の形状が異なることとなり、歩留まりが低下する原因の一つとなっていた。
特開昭５４−１５４５４号公報 In the method described in this document, the center of the ring material is simply aligned with the center axis of the ring material in a plan view, that is, the upper material of the ring material is arranged in parallel above the ring material. Forging was performed. When the ring material is forged by this method, deflection occurs due to the weight and pressure of the core metal supporting the ring material, so the amount of reduction on the outer metallization on the outer surface of the ring material is centered. It was small at the part and large at both ends. As a result, expansion and contraction occurred in the axial direction of the ring material, and the initial design value of the ring material and the shape after forging were different, which was one of the causes of a decrease in yield.
Japanese Patent Laid-Open No. 54-15454

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。 The present invention was invented in view of the above-mentioned conventional problems, and when forging a ring material forming a cylindrical body of a pressure vessel such as a reactor, the initial design value of the ring material and the shape after forging are obtained. It is an object of the present invention to provide a forging method and a forging device for a ring material that have no difference and no yield reduction.

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、そのリング素材の中心軸と芯金の中心軸の方向が一致するようにしてリング素材を芯金に吊るして支持し、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、上金敷の中心軸をリング素材の中心軸から平面視で傾けた状態で、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。 According to the first aspect of the present invention, a core metal is inserted into a cylindrical ring material heated to a predetermined temperature, and the center of the ring material is aligned with the direction of the center axis of the core metal. It is supported by suspending it from gold, and the outer surface of the ring material is squeezed over its entire length by an upper metal laying down the ring material. A ring material forging method characterized by forging the ring material in a state where the center axis of the upper anvil is inclined in plan view from the center axis of the ring material in the ring material forging method of repeatedly forging the ring material. is there.

請求項２記載の発明は、上金敷の中心軸をリング素材の中心軸から傾けたずれ角度は、０°を超えθ°以下であることを特徴とする請求項１記載のリング素材の鍛造方法である。
ここで、θ°＝〔tan^-1｛W1/(L/2)｝〕×180/π、W1＝√〔{D/2}²−｛(D/2)−R}²〕
上式で、θ°はずれ角度、W1は上金敷と素材とのずれ角度が０°の場合に上金敷とリング素材が接触する仮想接触幅（図９にその詳細を示す。）、Lはリング素材の長さ、Dはリング素材の外径、Rは一回の圧下量である。 The invention according to claim 2 is characterized in that the deviation angle obtained by inclining the central axis of the upper anvil from the central axis of the ring material is more than 0 ° and not more than θ °, and the forging method of the ring material according to claim 1 It is.
Here, θ ° = [tan ⁻¹ {W1 / (L / 2)}] × 180 / π, W1 = √ {{D / 2} ² − {(D / 2) −R} ² ]
In the above equation, θ ° is the deviation angle, W1 is the virtual contact width where the upper anvil and the ring material contact when the deviation angle between the upper anvil and the material is 0 ° (details are shown in FIG. 9), and L is the ring. The length of the material, D is the outer diameter of the ring material, and R is the amount of rolling reduction.

請求項３記載の発明は、上金敷の両端近傍から夫々垂下する一対の端面ストッパーで、リング素材の両端面を保持しながらリング素材を鍛造することを特徴とする請求項１または２記載のリング素材の鍛造方法である。 The invention according to claim 3 is characterized in that the ring material is forged while holding both end surfaces of the ring material with a pair of end surface stoppers respectively depending from both ends of the upper anvil. This is a method for forging the material.

請求項４記載の発明は、対になって設けられた側面ストッパーで、リング素材の両側面を保持しながらリング素材を鍛造することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリング素材の鍛造方法である。 The invention according to claim 4 is characterized in that the ring material is forged while holding both side surfaces of the ring material with the side stoppers provided in pairs. This is a method for forging the material.

請求項５記載の発明は、リング素材の両端部には保温材及び／又は加熱装置が設けられており、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請求項１乃至４のいずれかに記載のリング素材の鍛造方法である。 In the invention according to claim 5, a heat insulating material and / or a heating device are provided at both ends of the ring material, and the ring material is forged with a temperature difference between both ends and the center of the ring material within 200 ° C. The ring material forging method according to claim 1, wherein the ring material is forged.

請求項６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、そのリング素材を吊り下げ支持すると共に、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を備え、リング素材は芯金に吊るされ、リング素材の中心軸と芯金の中心軸の方向が一致するようにして支持されていると共に、前記上金敷の中心軸をリング素材の中心軸から平面視で傾けた状態としていることを特徴とするリング素材の鍛造装置である。 The invention described in claim 6 is inserted into a cylindrical ring material heated to a predetermined temperature, suspends and supports the ring material, and rotates the ring material by itself rotating, Arranged above the ring material, it is equipped with an upper metal laying down the outer surface of the ring material over its entire length. The ring material is suspended from the core metal, and the direction of the center axis of the ring material and the center axis of the core metal match. In this ring material forging device, the center material axis of the upper metal is tilted from the center axis of the ring material in plan view.

請求項７記載の発明は、上金敷の両端近傍から一対の端面ストッパーが夫々垂下し、リング素材の両端面を保持していることを特徴とする請求項６記載のリング素材の鍛造装置である。 The invention according to claim 7 is the ring material forging device according to claim 6, characterized in that a pair of end surface stoppers hang down from the vicinity of both ends of the upper anvil and hold both end surfaces of the ring material. .

請求項８記載の発明は、対になって設けられた側面ストッパーで、リング素材の両側面を保持していることを特徴とする請求項６または７記載のリング素材の鍛造装置である。 The invention according to claim 8 is the ring material forging device according to claim 6 or 7, wherein both side surfaces of the ring material are held by side stoppers provided in pairs.

請求項９記載の発明は、リング素材の両端部には保温材及び／又は加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のリング素材の鍛造装置である。 The invention according to claim 9 is the ring material forging device according to any one of claims 6 to 8, wherein a heat insulating material and / or a heating device is provided at both ends of the ring material. .

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。 According to the ring material forging method of the present invention, the initial design value of the ring material and the shape after forging are substantially the same shape, so that the yield is improved and the cost is not increased.

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。 Moreover, according to the ring material forging device of the present invention, the initial design value of the ring material to be forged and the shape after forging are substantially the same shape, so that the yield is improved and the cost is not increased.

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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

図１乃至図３において、１は円筒形のリング素材、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、リング素材１の中心軸と芯金２の中心軸の方向が一致するようにして支持されている。芯金２はその両端部が架台８に回転自在に軸着されている。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。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。 In FIG. 1 to FIG. 3, 1 is a cylindrical ring material, 2 is a cylindrical cored bar, and 3 is a rectangular pillar-shaped upper anvil with a substantially rectangular longitudinal section. Ring blank 1 has a predetermined temperature before forging (e.g., 1200 ° C.) are heated to, by inserting a core bar 2 on its cylindrical space, suspended to the core 2, the central axis core of the ring blank 1 The gold 2 is supported so that the directions of the central axes thereof coincide . Both ends of the cored bar 2 are pivotally attached to the gantry 8. Above the ring material 1 supported by the cored bar 2, an upper anvil 3 is provided horizontally so that it can move up and down in the vertical direction. The upper metal plate 3 has a substantially rectangular vertical cross section, but its lower surface is pressed down to the outer surface of the core metal 2, so that the lower corners of the upper metal plate 3 do not scratch the outer surface of the core metal 2 during the reduction. Both corners are finished in an R shape.

鍛造前からリング素材１の内径は、芯金２の外径より大きく、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。 Before forging, the inner diameter of the ring material 1 is larger than the outer diameter of the core metal 2, and the core metal 2 can be easily inserted into the cylindrical space of the ring material 1. Further, the length of the ring material 1 in the axial direction is shorter than the length of the cored bar 2.

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。上金敷３はその中心軸が、リング素材１の中心軸から平面視で傾けて設けられている。平面視において、この上金敷３の中心軸がリング素材１の中心軸と交差する点は、上金敷３の中心点であり、且つリング素材１の中心点である。 The length of the ring material 1 in the axial direction is shorter than the length of the upper anvil 3. The outer diameter of the ring material 1 is larger than the lateral width of the upper anvil 3. The upper anvil 3 is provided with its central axis inclined from the central axis of the ring material 1 in plan view. The point where the central axis of the upper anvil 3 intersects with the central axis of the ring material 1 in plan view is the center point of the upper anvil 3 and the center point of the ring material 1.

次に、このリング素材１の鍛造方法について説明する。 Next, a method for forging the ring material 1 will be described.

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。 First, the ring material 1 is heated to a predetermined temperature (for example, 1200 ° C.) and hung on the metal core 2. Next, the upper anvil 3 is pressed down on the outer surface of the ring material 1 suspended from the core metal 2. Thereafter, when the core metal 2 is rotated, the ring material 1 sandwiched between the core metal 2 and the upper metal rack 3 rotates following the rotation of the core metal 2. As the ring material 1 rotates, the reduction area is moved. This rotation is repeated a plurality of times until the plate thickness and outer diameter of the ring material 1 reach the target dimensions. By performing the above process (referred to as a diameter expansion process), the ring material 1 having a target dimension is completed.

リング素材１を支持する芯金２の中央部には、それらの重量及び圧下による圧力でたわみが発生するため、従来では、リング素材１の外表面にかかる圧下量が中央部で小さく、両端部で大きくなっていた。また、芯金２の中央部が軸方向に平面ひずみ状態であるのに対し、両端部は自由端により平面ひずみ状態ではないため、軸方向に伸縮させないためには、両端部の圧下量を中央部の圧下量より小さくする必要がある。しかしながら、上記の方法でリング素材１を鍛造すると、上金敷３の中心軸をリング素材１の中心軸に対して傾けるので、両端部での圧下量が小さくなる。その結果、リング素材１の軸方向全長に亘る圧下量のつりあいがとれることとなり、リング素材１の外表面への圧下量が軸方向全長のどの部位でも略一定となる。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の初期設計値と鍛造後の形状が略同じ形状となる。 Since the center portion of the core metal 2 that supports the ring material 1 is bent due to the weight and the pressure due to the reduction, conventionally, the amount of reduction applied to the outer surface of the ring material 1 is small at the center portion, It was getting bigger. In addition, since the central portion of the cored bar 2 is in a plane strain state in the axial direction, both end portions are not in a plane strain state due to the free end. It is necessary to make it smaller than the amount of rolling of the part. However, when the ring material 1 is forged by the above-described method, the central axis of the upper anvil 3 is tilted with respect to the central axis of the ring material 1, so that the amount of reduction at both ends is reduced. As a result, the amount of reduction over the entire axial length of the ring material 1 can be balanced, and the amount of reduction to the outer surface of the ring material 1 is substantially constant at any part of the entire axial length. Therefore, unexpected expansion and contraction does not occur in the axial direction of the ring material 1, and the initial design value of the ring material 1 and the shape after forging become substantially the same shape.

なお、上金敷３の中心軸をリング素材１の中心軸から傾けたずれ角度が一定以上を超えた場合、上記した効果は達成できなくなる。それは、下降した上金敷３がリング素材１外表面の両端部では当たらなくなり、上金敷３でリング素材１の外表面をその全長に亘って圧下できなくなるためである。 In addition, when the deviation angle which inclined the center axis | shaft of the upper anvil 3 from the center axis | shaft of the ring raw material 1 exceeds a fixed level or more, the above-mentioned effect cannot be achieved. The reason is that the lowered upper anvil 3 does not hit the both ends of the outer surface of the ring material 1, and the upper anvil 3 cannot reduce the outer surface of the ring material 1 over its entire length.

図４は、本発明の異なる実施形態を示す。この実施形態では、リング素材１、芯金２、上金敷３の構成は、前記の実施形態と略同じであるが、上金敷３の長さは、リング素材１の軸方向の長さよりやや長いだけであり、その上金敷３の両端近傍の下面から一対の端面ストッパー４，４が夫々垂下している。 FIG. 4 shows a different embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the ring material 1, the core metal 2, and the upper anvil 3 is substantially the same as the above embodiment, but the length of the upper anvil 3 is slightly longer than the axial length of the ring material 1. The pair of end surface stoppers 4 and 4 hang down from the lower surfaces near both ends of the upper anvil 3.

上金敷３はその中心軸がリング素材１の中心軸から平面視で傾けられて設けられているので、上金敷３の長さとリング素材１の軸方向の長さは同一寸法ではないが、略同じ寸法である。また、端面ストッパー４，４のリング素材１に当たる面は垂直な平面となっている。 The upper anvil 3 is provided with its central axis inclined from the central axis of the ring material 1 in a plan view. Therefore, the length of the upper anvil 3 and the length of the ring material 1 in the axial direction are not the same dimension, but Same dimensions. Moreover, the surface which contacts the ring raw material 1 of the end surface stoppers 4 and 4 is a vertical plane.

この実施形態では、端面ストッパー４，４が、リング素材１の両端面を保持するため、リング素材１が回転時に傾かず、鍛造が確実に行われる。また、端面ストッパー４，４で、リング素材１がその軸方向に必要以上に伸長するのを防止することもできる。 In this embodiment, since the end surface stoppers 4 and 4 hold both end surfaces of the ring material 1, the ring material 1 does not tilt during rotation, and forging is reliably performed. Further, the end surface stoppers 4 and 4 can prevent the ring material 1 from extending more than necessary in the axial direction.

なお、前記の説明では、図４に示す実施形態に基づいて、上金敷３の長さが、リング素材１の軸方向の長さよりやや長いと説明したが、必ずしも、上金敷３の長さが、リング素材１の軸方向の長さよりやや長い必要はない。上金敷３の長さが、リング素材１の軸方向の長さと略同じであっても良く、また、上金敷３の長さが、リング素材１の軸方向の長さより完全に長くても良い。 In the above description, based on the embodiment shown in FIG. 4, it has been described that the length of the upper anvil 3 is slightly longer than the length of the ring material 1 in the axial direction. The ring material 1 need not be slightly longer than the axial length. The length of the upper anvil 3 may be substantially the same as the axial length of the ring material 1, and the length of the upper anvil 3 may be completely longer than the axial length of the ring material 1. .

上金敷３の長さが、リング素材１の軸方向の長さと略同じ前者の場合、端面ストッパー４，４は、上金敷３の下面からではなく両端面から夫々垂下することになる。なお、上金敷３の両端面も、請求項２に記載した上金敷３の両端近傍に含まれることは勿論である。上金敷３の長さが、リング素材１の軸方向の長さより完全に長い後者の場合、上金敷３から垂下する一対の端面ストッパー４，４のリング素材１に当たる面間の間隔寸法が、リング素材１の軸方向の長さと略同じであれば良い。また、端面ストッパー４，４が上金敷３の下面を軸方向にスライドできるように構成されておれば、様々な長さのリング素材１に対応することができる。 When the length of the upper anvil 3 is substantially the same as the length of the ring material 1 in the axial direction, the end surface stoppers 4, 4 hang down from both end surfaces, not from the lower surface of the upper anvil 3. Needless to say, both end surfaces of the upper anvil 3 are also included in the vicinity of both ends of the upper anvil 3 described in claim 2. In the latter case, the length of the upper anvil 3 is completely longer than the axial length of the ring material 1, the distance between the surfaces of the pair of end surface stoppers 4, 4 that hang from the upper anvil 3 and the ring material 1 is What is necessary is just to be substantially the same as the length of the raw material 1 in the axial direction. Moreover, if the end surface stoppers 4 and 4 are configured so as to be slidable in the axial direction on the lower surface of the upper metal pad 3, it is possible to correspond to ring materials 1 having various lengths.

図５及び図６は、本発明の更に異なる実施形態を示す。この実施形態では、リング素材１、芯金２、上金敷３の構成は、最初に説明した実施形態と同一であるが、それに加え、リング素材１の両側面を保持するようにして二対の側面ストッパー５，５，…が設けられている。この側面ストッパー５は床面から立ち上がるようにして設けられた角柱状のものであり、リング素材１の両側面の両端近傍の計四箇所に夫々当接している。 5 and 6 show yet another embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the ring material 1, the core metal 2, and the upper anvil 3 is the same as that of the first embodiment described above, but in addition, two pairs of the ring material 1 are held so as to hold both sides. Side stoppers 5, 5,... Are provided. The side stoppers 5 are prismatic ones provided so as to rise from the floor surface, and are in contact with a total of four locations near both ends of the both side surfaces of the ring material 1.

この実施形態では、側面ストッパー５，５，…が、リング素材１の両側面を保持するため、リング素材１が回転時に傾かず、確実に目標寸法のリング素材１を鍛造することができる。 In this embodiment, since the side stoppers 5, 5,... Hold both side surfaces of the ring material 1, the ring material 1 does not tilt during rotation, and the ring material 1 having a target dimension can be reliably forged.

なお、以上の説明では、リング素材１の両側面を保持するようにして２対の側面ストッパー５，５，…が設けられていると説明したが、必ずしも側面ストッパー５は二対でなくても良く、三対以上、或いは一対であっても良い。但し、一対の場合、側面ストッパー５，５はリング素材１の両側面に添った長尺状のものとなる。また、側面ストッパー５は床面から立ち上がる角柱状のものと説明したが、架台７から横に延びるもの、上方から垂下するものであっても良い。また、対になった側面ストッパー５，５の間隔が調整できるものであれば、様々な外径のリング素材１に対応することができるものとなり更に望ましい。 In the above description, it has been described that the two pairs of side surface stoppers 5, 5,... Are provided so as to hold both side surfaces of the ring material 1, but the side surface stoppers 5 are not necessarily two pairs. It may be three pairs or more, or a pair. However, in the case of a pair, the side stoppers 5 and 5 are elongated along the both side surfaces of the ring material 1. Further, the side stopper 5 has been described as a prismatic shape rising from the floor surface, but the side stopper 5 may extend horizontally from the gantry 7 or hang down from above. Further, if the distance between the paired side surface stoppers 5 and 5 can be adjusted, it is possible to cope with the ring material 1 having various outer diameters, which is further desirable.

次に、図７に示す本発明の更に異なる実施形態を説明する。この実施形態でも、リング素材１、芯金２の構成は、前記の各実施形態と略同様であるが、リング素材１の両端部に夫々保温材６が設けられている。 Next, still another embodiment of the present invention shown in FIG. 7 will be described. Also in this embodiment, the configurations of the ring material 1 and the cored bar 2 are substantially the same as those of the above-described embodiments, but the heat insulating material 6 is provided at both ends of the ring material 1.

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℃以内となる。なお、保温材６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６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６として塗布されるものの事例を示したが、保温材６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。 This heat insulating material 6 is mainly made of a ceramic fiber or the like applied so as to cover both end faces of the ring material 1, and both ends of the ring material 1 heated to a predetermined temperature before forging are forged. It is for preventing it from cooling down. By applying the heat insulating material 6, the temperature difference between the center portion and both end portions of the ring material 1 is within 200 ° C. during forging. In addition, the thickness of the heat insulating material 6 is required to be at least 1 mm in order to obtain a heat insulating effect. Further, the temperature can be adjusted by adjusting the thickness of the heat insulating material 6. In the above, an example of what is applied as the heat insulating material 6 has been shown. However, the heat insulating material 6 may be a sheet-like material, a material to be welded, or the like.

この実施形態によると、リング素材１の中央部と両端部での温度差は、例え加熱後の経過時間の長い時、寒冷時等であっても、鍛造時には２００℃以内に保つことができるため、リング素材１の軸方向に想定した以上の伸縮が温度差により発生せず、リング素材１の初期設計値と鍛造後の形状が略同じ形状となる。 According to this embodiment, the temperature difference between the center portion and both ends of the ring material 1 can be kept within 200 ° C. during forging even when the elapsed time after heating is long or cold. The expansion and contraction beyond that assumed in the axial direction of the ring material 1 does not occur due to the temperature difference, and the initial design value of the ring material 1 and the shape after forging become substantially the same shape.

図８は、本発明の更に異なる実施形態を示す。この実施形態は図７に示す実施形態と、リング素材１の両端部に設けられたものが保温材６でなく加熱装置７である点でのみ異なる。この加熱装置７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、１対、或いは２対以上設置される。 FIG. 8 illustrates yet another embodiment of the present invention. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 7 only in that what is provided at both ends of the ring material 1 is not the heat insulating material 6 but the heating device 7. The heating device 7 is an induction heater, a burner or the like, and is installed in one pair or two or more pairs according to the size of the ring material 1 and the like.

この実施形態では、リング素材１の中央部と両端部での温度差を管理することができ、例え加熱後の経過時間の長い時、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温度差により発生せず、リング素材１の初期設計値と鍛造後の形状が略同じ形状となる。 In this embodiment, the temperature difference between the center and both ends of the ring material 1 can be managed, and even if the elapsed time after heating is long, even when it is cold, the ring material 1 during forging Since the temperature difference between the center and both ends can always be within 200 ° C, the expansion and contraction beyond the axial direction of the ring material 1 does not occur due to the temperature difference, and the initial design value of the ring material 1 and after forging Are substantially the same shape.

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、本発明の鍛造方法で、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ＡＳＭＥＳＡ３３６Ｆ２２Ｖ（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。 An initial shape before forging is prepared by preparing a ring material 1 having an inner diameter of 3000 mm, an outer diameter of 3600 mm, and a length of 3000 mm. By the forging method of the present invention, the ring material 1 is expanded until the outer diameter becomes 4000 mm. The effect was confirmed. The material of the ring material 1 is ASME SA336 F22V (low alloy steel). The pass / fail judgment was made by confirming the rate of change obtained from the amount of change in the length of the ring material 1 before and after forging. When the rate of change is less than 4%, ◎ 4% or more and 6% or less are passed with ◯, and more than 6% are rejected with ×.

まず、請求項１に示す鍛造方法で本発明の効果を確認した。リング素材１の中心軸と上金敷３の中心軸の平面視でのずれ角度を順次変えたものを表１に示す。この際、リング素材１の両端部と中央部の温度差は１００℃、上金敷３の長さは３５００ｍｍとする。

First, the effect of the present invention was confirmed by the forging method shown in claim 1. Table 1 shows the ones in which the shift angles in the plan view of the center axis of the ring material 1 and the center axis of the upper anvil 3 are sequentially changed. At this time, the temperature difference between both ends and the center of the ring material 1 is 100 ° C., and the length of the upper anvil 3 is 3500 mm.

表１から明らかなように、ずれ角度が５°の場合、リング素材１の長さの変化率は０．８％で初期設計値と鍛造後の形状に殆ど差がなく最適である。また、ずれ角度が１０°は、前記式θ°＝〔tan^-1｛W1/(L/2)｝〕×180/π、W1＝√〔{D/2}²−｛(D/2)−R}²〕、前式で、θ°はずれ角度、W1は上金敷とリング素材の接触幅、Lはリング素材の長さ、Dはリング素材の外径、Rは一回の圧下量において、D＝3000ｍｍ、L＝3000ｍｍ、R＝25ｍｍ（従って、W1＝273ｍｍ）より算出されるθ°（＝10.31°）に対応する場合であるが、この場合も変化率は４．９％で合格基準の範囲内である。これに対し、ずれ角度が０°の場合では変化率は６．２％と合格基準には僅かに達せず、また、ずれ角度が１５°場合は変化率が８．０％と合格基準には達しない。 As is apparent from Table 1, when the deviation angle is 5 °, the rate of change in the length of the ring material 1 is 0.8%, which is optimal with little difference between the initial design value and the shape after forging. Further, when the deviation angle is 10 °, the equation θ ° = [tan ⁻¹ {W1 / (L / 2)}] × 180 / π, W1 = √ {{D / 2} ² − {(D / 2) −R} ² ], in the previous equation, θ ° is the deviation angle, W1 is the contact width between the upper anvil and the ring material, L is the length of the ring material, D is the outer diameter of the ring material, and R is the amount of rolling reduction , D = 3000mm, L = 3000mm, R = 25mm (thus, W1 = 273mm), corresponding to θ ° (= 10.31 °). Within standard range. On the other hand, when the deviation angle is 0 °, the change rate is 6.2%, which does not reach the acceptance criterion, and when the deviation angle is 15 °, the change rate is 8.0%, which is the acceptance criterion. Not reach.

即ち、ずれ角度が０°の場合は、芯金２の中央部に発生するたわみの影響を受け、リング素材１の外表面にかかる圧下量に中央部と両端部で差が出たため、リング素材１の鍛造後長さが短くなったと想定することができる。また、ずれ角度が１５°場合は、下降した上金敷３がリング素材１外表面の両端部では当たらなくなり、上金敷３でリング素材１の外表面をその全長に亘って圧下できなくなったため、リング素材１の鍛造後長さが短くなったと想定することができる。 That is, when the deviation angle is 0 °, the ring material is affected by the deflection generated in the central portion of the core metal 2 and the amount of reduction applied to the outer surface of the ring material 1 is different between the central portion and both ends. It can be assumed that the length after forging of 1 is shortened. In addition, when the deviation angle is 15 °, the lowered upper anvil 3 does not hit the both ends of the outer surface of the ring material 1 and the upper anvil 3 can no longer reduce the outer surface of the ring material 1 over its entire length. It can be assumed that the length of the material 1 after forging is shortened.

この結果から、リング素材１の中心軸と上金敷３の中心軸の平面視でのずれ角度が０°を超え１０°以下の範囲であれば、リング素材１の初期設計値と鍛造後の形状が略同じ形状となることが想定される。従って、ずれ角度が０°を超え１０°以下の範囲であれば、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と判断することができる。 From this result, if the deviation angle in plan view of the center axis of the ring material 1 and the center axis of the upper metal 3 is in the range of more than 0 ° and not more than 10 °, the initial design value of the ring material 1 and the shape after forging Are assumed to have substantially the same shape. Therefore, if the deviation angle is in the range of more than 0 ° and not more than 10 °, it can be determined that the effect of the present invention that the yield is improved and the cost is not increased can be achieved.

本発明の一実施形態を示すもので、上金敷の中心軸をリング素材の中心軸から傾けた状態を示す平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention and is a plan view illustrating a state in which a central axis of an upper anvil is inclined from a central axis of a ring material. 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。FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view of the embodiment before showing the upper anvil down to the ring material surface. 同上の実施形態を示すもので、図１における上金敷をリング素材表面に圧下した状態のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in a state in which the upper anvil in FIG. 本発明の異なる実施形態を示すもので、両端ストッパーでリング素材の両端面を保持した状態を示す斜視図である。The different embodiment of this invention is shown and it is a perspective view which shows the state which hold | maintained the both end surfaces of the ring raw material with the both-ends stopper. 本発明の更に異なる実施形態を示すもので、両側ストッパーでリング素材の両側面を保持した状態を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a state in which both side surfaces of the ring material are held by both-side stoppers, showing still another embodiment of the present invention. 同上の実施形態を示すもので、両側ストッパーでリング素材の両側面を保持した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a state in which the both side surfaces of the ring material are held by both-side stoppers according to the embodiment. 本発明の更に異なる実施形態を示すもので、保温材をリング素材の両端面に塗布した状態を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing a state in which a heat insulating material is applied to both end faces of a ring material, showing still another embodiment of the present invention. 本発明の更に異なる実施形態を示すもので、加熱装置の位置を示す正面図である。The further different embodiment of this invention is shown and it is a front view which shows the position of a heating apparatus. 上金敷がリング素材の外表面に接触する仮想接触幅を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the virtual contact width | variety in which an upper anvil contacts the outer surface of a ring raw material.

Explanation of symbols

１…リング素材
２…芯金
３…上金敷
４…端面ストッパー
５…側面ストッパー
６…保温材
７…加熱装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ring material 2 ... Core metal 3 ... Upper anvil 4 ... End surface stopper 5 ... Side surface stopper 6 ... Insulation material 7 ... Heating device

Claims

Insert a cored bar into a cylindrical ring material heated to a predetermined temperature, suspend the ring material on the cored bar so that the direction of the center axis of the ring material matches the direction of the center axis of the cored bar,
The ring material is forged by repeatedly moving the reduction region by rotating the ring material by rotating the core metal, while reducing the outer surface of the ring material over the entire length by an upper metal plate arranged above the ring material. In the ring material forging method,
A ring material forging method comprising forging a ring material in a state in which the central axis of the upper anvil is inclined in plan view from the center axis of the ring material.

The method for forging a ring material according to claim 1, wherein a deviation angle obtained by inclining the central axis of the upper anvil from the central axis of the ring material is more than 0 ° and not more than θ °.
Here, θ ° = [tan ⁻¹ {W1 / (L / 2)}] × 180 / π, W1 = √ {{D / 2} ² − {(D / 2) −R} ² ]
In the above equation, θ ° is the deviation angle, W1 is the virtual contact width where the upper anvil and the ring material contact when the deviation angle between the upper anvil and the material is 0 °, L is the length of the ring material, D is the ring material Outer diameter, R is the amount of rolling reduction.

The ring material forging method according to claim 1 or 2, wherein the ring material is forged while holding both end surfaces of the ring material with a pair of end surface stoppers respectively hanging from both ends of the upper anvil.

The ring material forging method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ring material is forged while holding both side surfaces of the ring material with side stoppers provided in pairs.

2. A heat insulating material and / or a heating device are provided at both ends of the ring material, and the ring material is forged with a temperature difference between the both ends and the center of the ring material within 200.degree. The forging method of the ring raw material in any one of thru | or 4.

A cored bar that is inserted into a cylindrical ring material heated to a predetermined temperature, supports the ring material in a suspended manner, and rotates the ring material by rotating itself,
It is arranged above the ring material, and has an upper anvil that reduces the outer surface of the ring material over its entire length,
The ring material is suspended from the core metal and supported so that the direction of the center axis of the ring material and the center axis of the core metal coincide with each other, and the center axis of the upper anvil is viewed from the center axis of the ring material in a plan view. A ring material forging device characterized by being tilted.

7. The ring material forging device according to claim 6, wherein a pair of end surface stoppers hang down from the vicinity of both ends of the upper anvil and hold both end surfaces of the ring material.

The ring material forging device according to claim 6 or 7, wherein both side surfaces of the ring material are held by side stoppers provided in pairs.

The ring material forging device according to any one of claims 6 to 8, wherein a heat insulating material and / or a heating device is provided at both ends of the ring material.