JP2000144253A - 強度および耐食性の優れた大型鍛造品の製造方法 - Google Patents

強度および耐食性の優れた大型鍛造品の製造方法

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JP2000144253A
JP2000144253A JP10320378A JP32037898A JP2000144253A JP 2000144253 A JP2000144253 A JP 2000144253A JP 10320378 A JP10320378 A JP 10320378A JP 32037898 A JP32037898 A JP 32037898A JP 2000144253 A JP2000144253 A JP 2000144253A
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Makoto Nakahara
誠 中原
Hiroshi Maekawa
博 前川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、強度および耐食性の優れた一体構
造の大型鍛造品の製造方法を提供することを課題とする
こと。 【解決手段】 スーパーオーステナイト鋼などの強度お
よび耐食性の優れた鋼の鋼塊を分塊鍛造した後均質化処
理し、その後鍛造ファイバーフローを使用面に対して横
目にして製品の形状に鍛造をし、その後加熱後急冷する
溶体化処理を行うこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スーパーオーステ
ナイト鋼などの強度および耐食性の優れた鋼を用いた大
型鍛造品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、化学プラントの熱交換器などに使
用する強度および耐食性の優れた大型鍛造品、例えば、
スーパーオーステナイト鋼(18Niー20Crー6M
oー0.2N鋼など)製の大型鍛造品は、鍛造割れなど
により一体構造のものとして製造することができなかっ
たため、分割した部品を鍛造で製造した後、各部品を溶
接して一体構造のものにしていた。しかし、部品の使用
面および溶接開先部に異相が露出したり、また一体にす
るための溶接時に溶接割れがしばしば発生するため、部
品を溶接して一体構造の大型鍛造品にするのにも困難が
伴っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、強度および
耐食性の優れた一体構造の大型鍛造品の製造方法を提供
することを課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、強度および耐食性の優れたスーパー
オーステナイト鋼製の大型鍛造品について、偏析および
異相部の析出の挙動並びに固溶化、異相部の性質、製品
の使用面に偏析および異相が析出しないようにする鍛造
方案、鍛造性を高くする成分組成などについて調査・研
究をしていたところ、(1)ビレットの均質化処理の実
施により造塊過程で発生したMoーCr系金属化合物の
偏析をミクロ組織的に見て約80%減少することかでき
ること、(2)偏析および脆弱相の異相(MoーCr系
金属化合物など)は、冷却が遅くなる鋼塊の中央部に析
出すること、(3)製品の使用面に偏析および異相部が
露出しないようにするには、鍛造ファイバーフローを横
目にし、削り代を少なくすればよいこと、(4)分塊鍛
造は、初期鍛練比2.4S以上を加える必要があるこ
と、(5)製品のフランジ付き半球面体を製造するに
は、必要に応じて荒地鍛造の据込みにより段付き円盤形
状に成形を行い、次に据え込みと同時に上面からパンチ
などの治具を用いて押し込み成形を行って所定の形状・
寸法に仕上げれば、機械加工しても表面に偏析および異
相部が露出するのを著しく軽減できること、(6)仕上
げ鍛造後急冷する溶体化処理をすれば、冷却過程に析出
する脆弱相の異相の析出を防止することができることな
どの知見を得て本発明をなしたものである。
【0005】すなわち、本発明の強度および耐食性の優
れた大型鍛造品の製造方法においては、強度および耐食
性の優れた鋼の鋼塊を分塊鍛造し、必要に応じて所定の
大きさに切断(材切)した後均質化処理し、その後鍛造
ファイバーフローを使用面に対して横目にして製品の形
状にする横目鍛造、荒地鍛造(荒成形鍛造)、据込鍛造
などの鍛造をし、次に加熱後油冷、水冷などの急冷する
溶体化処理を行うことである。
【0006】また、本発明の強度および耐食性の優れた
大型のフランジ付き半球面体(図2参照)の製造方法に
おいては、スーパーオーステナイト鋼の鋼塊を鍛造フイ
バーフローを使用面に対して横目になるように分塊鍛造
し、必要に応じて所定の大きさに切断した後1220〜
1260℃で60時間以上加熱する均質化処理をし、そ
の後鍛造フイバーフローを使用面に対して横目にし、か
つ製品の形状に近似する円盤状に横目鍛造をし、その後
必要に応じて段付き円盤状に荒地鍛造し、次に置型に据
込みと同時に上面からパンチなどの治具を用いて所定の
形状・寸法に仕上げする型入鍛造(仕上成形鍛造)を
し、その後1150〜1220℃に加熱した後急冷する
溶体化処理を行うことである。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明を図1に記載した一
例を参照して詳細に説明する。図1に示すように強度お
よび耐食性の優れた鋼を溶解・鋳造して造塊し、この鋳
塊を図1の(2)に示すように分塊し、その後所定の大
きさに材切(3)し、均質化処理(均質化処理する鋼材
は図1の(3)に図示したもの)した後、使用面に対し
て横目にし、かつ製品の形状に近似する形状にする横目
鍛造(図1の5,6)をし、荒地鍛造(図1の7)、型
入鍛造(仕上成形)(図1の8)などの熱間鍛造をして
所定の形状に成形し、加熱した後油冷する溶体化処理
(図1の9)をすることである。なお、本発明の横目鍛
造に対する縦目鍛造は、図3に示すように、鋼塊(1)
を使用面に対して鍛造ファイバフローが縦目になるよう
に鍛造することである。
【0008】本発明における大型鍛造品とは、直径が1
300mm以上の円形若しくは一辺が900mm以上の
四角形で、厚さが200mm以上のものまたはこれと同
等の大きさ以上のもののことである。また、本発明のフ
ランジ付き半球面体とは、図1の9にその断面を記載し
たような球面の一部を中央に有し、周囲にフランジを設
けたものである。
【0009】本発明における強度および耐食性の優れた
鋼とは、C:0.08%以下、Si:1.00%以下、
Mn:2.00%以下、P:0.045%以下、S:
0.030%以下、Ni:10.00〜28.00、C
r:16.00〜26.00%、Mo:2.00〜7.
00%、必要に応じてCu:1.00〜3.00%、
N:0.10〜0.40%、Ti:5×C%以上、C
a:0.0050%以下、B:0.0050%以下、そ
の他5%以下の1種または2種以上含有し、残部Feお
よび不可避不純物からなる鋼である。
【0010】また、本発明におけるスーパーオーステナ
イト鋼とは、C:0.08%以下、Si:1.00%以
下、Mn:2.00%以下、P:0.045%以下、
S:0.030%以下、Ni:18.00〜28.0
0、Cr:18.00〜26.00%、Mo:4.00
〜7.00%、必要に応じてCu:3.00%以下、
N:0.10〜0.40%、Ti:5×C%以上、C
a:0.0050%以下、B:0.0050%以下、そ
の他5%以下の1種または2種以上含有し、残部Feお
よび不可避不純物からなる鋼のことである。
【0011】本発明の分塊鍛造は、通常の分塊鍛造にお
いて要望される目的、すなわち、鋳造組織を破壊すると
ともに、鍛造に適した形状に成形するためのものであ
る。本発明の分塊鍛造後または分塊鍛造および切断後に
行う均質化処理は、ビレット内の中央部に偏析している
脆弱相の異相(18Niー20Crー6Moー0.2N
鋼においては、Mo(19.88%) およびCr(26.29%)が濃
縮され、Ni 89.78%)が薄くなっている。)を固溶化し
て偏析を軽減化するために行うもので、分塊したものを
1220〜1260℃で30時間以上、好ましくは、約
1240℃で60時間以上加熱することである。
【0012】本発明の横目鍛造は、図1の(5,6)で
示すように均質化処理したものを鍛造フイバーフローを
使用面に対して横目にし、かつ製品の形状に近い形状に
するためのもので、通常の熱間鍛造温度範囲、例えば1
200〜850℃の温度範囲で行うものである。本発明
において、必要に応じて行う段付き盤状体する荒地鍛造
(図1の(7)は、横目鍛造によって成形されたものを
熱間で製品により近い形状に鍛造するもので、機械加工
した場合に使用面に偏析および異相部が露出しないよう
な鍛造方法であれば、いかなる方法でもよいが、例を上
げて説明すると、横目鍛造によって円形に近い盤状体
(6)にしたものを、型入鍛造により段付盤状体にする
ことである。
【0013】本発明の所定の形状及び寸法にする型入鍛
造(図1の(8)は、機械加工した場合に使用面に偏析
および異相部が露出しないような鍛造方法であれば、い
かなる方法でもよいが、荒地鍛造によって成形された鍛
造品を置型に置き、据込みと同時に上面からパンチなど
の治具を用いて所定の形状および寸法の鍛造品にするも
ので、例を上げて説明すると、段付盤状体を型入鍛造に
より所定の形状及び寸法のフランジ付き半球面体にする
ものである。本発明の溶体化処理は、脆弱相の異相(M
oーCr系金属化合物など)をマトリックスに固溶化
し、冷却過程に析出するのを防止するために行うもの
で、1150〜1220℃に加熱し、その後急冷するこ
とである。1150〜1220℃に加熱する時間は、鋼
の成分組成、大きさ、加熱および冷却の履歴などに影響
されるが、通常約1〜2時間程度である。また加熱後の
急冷は、水冷でも油冷でもよい。
【0014】
【作用】本発明は、均質化処理を行うことによって中央
部に偏析している脆弱相の異相を固溶化して偏析を軽減
化することができ、さらに溶体化処理をすることによっ
て異相の析出を防止することができ、また製品の使用面
に対して鍛造ファイバーフローが横目になるように鍛造
をすることによって鋼塊の中央部に析出した偏析および
異相が表面に露出するのを著しく軽減することができる
ので、強度および耐食性の優れた大型鍛造品を製造する
ことができる。
【0015】また、フランジ付き半球面体を製造する場
合、製品に近似する円盤状に横目鍛造し、必要に応じて
段付円盤状に荒地鍛造した後、置型に据込みと同時に上
面からパンチなどの治具を用いて所定の形状・寸法に仕
上げする熱間型入鍛造をしているので、機械加工しても
偏析および異相が表面に露出しないため、強度および耐
食性の優れたフランジ付き半球面体を製造することがで
きる。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例を図1を参照して説明
する。 実施例 下記表1に示す成分組成の鋼材をアーク炉で溶製し、鋳
型に注入して凝固させて1,228×1,228mm
(上部)×950×950mm(底部)×高さ1,83
0mmの鋼塊を製造した。この鋼塊を1,200℃〜8
50℃の温度範囲(分塊鍛造、横目鍛造および製品の形
状にする鍛造は同じ温度範囲で行うので、以下の記載を
省略する。)で据込による分塊鍛造により700mm×
700mm×5,000mmにし(鍛練比2.4S、図
1の(2))、材切して700mm×700mm×1,
400(図1の(3))にし、1240℃で64時間加
熱する均質化処理(均質化処理する鋼材は図1の(3)
に図示したもの)をした後、横目鍛造により直径1,5
30mm×高さ360mmの盤状体(図1の(6))に
した。
【0017】
【表1】
【0018】この盤状体を中央に直径1200mm、深
さ130mmの窪みを有する段付き円盤状に荒地成形
(図1の(7))し、半円形の窪み部の最大直径120
0mm、深さ150mmの半円形の窪みを有する置型の
上に置き、直径460mmのパンチにより押し込み成形
をし、図3のフランジ付き半球面体を製造し、その後炉
戻しして1200℃で1時間加熱し、油冷した。
【0019】このフランジ付き半球面体を機械加工によ
り約50mmずつ切削して所定の寸法のフランジ付き半
球面体にしたところ、全体に割れ傷はなく、また使用面
である内側の曲面に異相の露出した部分がわずかにあっ
たが、使用するのに支障がない程度のものであった。
【0020】
【発明の効果】本発明の強度および耐食性の優れた大型
鍛造品の製造方法は、上記構成にしたことにより、従来
は製造することができなかった大型鍛造品を製造中に割
れることがなく、また使用面の異相の露出をわずかにし
て製造することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例の製造工程を説明するための説明
図である。
【図2】本発明の実施例で説明した方法で製造したフラ
ンジ付き半球面体の形状および大きさを説明するための
断面図である。
【図3】鍛造ファイバーフローが縦目の縦目鍛造を説明
するための説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/00 302 C22C 38/00 302Z 38/58 38/58 Fターム(参考) 4E087 BA12 CA01 CB01 EC11 HB03 HB13 4K032 AA13 AA20 AA25 BA00 CA03 CJ05 4K042 AA25 BA01 BA06 CA16 DA01 DC02 DC03 DD03 DE02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強度および耐食性の優れた鋼の鋼塊を分
    塊鍛造した後均質化処理し、その後鍛造ファイバーフロ
    ーを使用面に対して横目にして製品の形状に鍛造をし、
    次に加熱後急冷する溶体化処理を行うことを特徴とする
    強度および耐食性の優れた大型鍛造品の製造方法。
  2. 【請求項2】 スーパーオーステナイト鋼の鋼塊を分塊
    鍛造した後1220〜1260℃で加熱する均質化処理
    をし、その後鍛造ファイバーフローを使用面に対して横
    目にし、かつ製品の形状に近い形状の盤状体にする横目
    鍛造をし、次に置型に据込みと同時に上面から治具を用
    いて所定の形状・寸法に仕上げする型入鍛造をし、その
    後1150〜1220℃に加熱した後急冷する溶体化処
    理を行うことを特徴とする強度および耐食性の優れた大
    型のフランジ付き半球面体の製造方法。
JP10320378A 1998-11-11 1998-11-11 強度および耐食性の優れた大型鍛造品の製造方法 Withdrawn JP2000144253A (ja)

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