JP6395040B2 - Rolling roll and ring rolling method - Google Patents
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Description
本発明は、リング状型打ち鍛造用素材を得るためのリング圧延機に用いられる主ロールとマンドレルロールとからなる一対の圧延ロール及びリング圧延方法に関するものである。 The present invention relates to a pair of rolling rolls comprising a main roll and a mandrel roll used in a ring rolling mill for obtaining a ring-shaped die forging material and a ring rolling method.
環状のタービンディスク等に用いられる部品は、例えば、Ｎｉ基超耐熱合金製の素材をリング圧延機（リングローリングミル、リングミルとも称される）でニアネットシェイプの形状に熱間加工がなされている。
これらのリング圧延機を用いて環状製品を製造する提案としては、主ロールやマンドレルロールの形状を加工して、ニアネットシェイプのリング圧延材を得る種々の提案がなされている。例えば、特開２０１３−１６９５６３号公報（特許文献１）には、リングローリング加工した製品における内部空隙（ボイド）の発生を抑制することができるリングローリング加工方法の発明が提案されている。また、例えば、特開２０１１−２５５４１０号公報（特許文献２）には、合金素体を鍛造して円板状の鍛造体を作製する鍛造工程と、前記鍛造体に貫通孔を形成してなる環状中間体をリング圧延して環状成形体を作製するリング圧延工程とを備え、前記リング圧延工程では、前記環状中間体の表面近傍に塑性ひずみを０．０３以上付与する圧延を少なくとも１５回以上行って前記環状成形体とするとともに、前記表面近傍の内側に位置する製品領域の結晶粒度をＡＳＴＭ結晶粒度番号で８以上とする環状成形体の製造方法の発明が提案されている。
For example, parts used for an annular turbine disk or the like are hot-worked into a near net shape shape with a ring rolling mill (also called a ring rolling mill or ring mill) made of a Ni-based superalloy. .
As proposals for producing an annular product using these ring rolling mills, various proposals have been made for obtaining a near-net-shaped ring rolled material by processing the shape of a main roll or a mandrel roll. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2013-169563 (Patent Document 1) proposes an invention of a ring rolling method capable of suppressing the generation of internal voids (voids) in a ring rolled product. Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-255410 (Patent Document 2), a forging process in which an alloy body is forged to produce a disk-shaped forged body, and a through hole is formed in the forged body. A ring rolling step of ring-rolling the annular intermediate to produce an annular formed body, and in the ring rolling step, rolling that imparts a plastic strain of 0.03 or more to the vicinity of the surface of the annular intermediate is performed at least 15 times or more. An invention of a method for producing an annular shaped body is proposed in which the annular shaped body is made and the crystal grain size of the product region located inside the vicinity of the surface is 8 or more in ASTM grain size number.
上述したリング圧延材の製造方法においては、そのリング圧延材に機械加工を行って最終製品とするものである。
ところで、前述した最終製品用のリング圧延材の他に、リング状型打ち鍛造用素材をリング圧延機を用いて製造する技術がある。この型打ち鍛造用素材を製造するためのリング圧延機による加工方法は殆ど検討がなされていないのが現状である。
型打ち鍛造用素材を製造するためのリング圧延機のよる加工方法としては、従来から、リング状の圧延素材の片側断面形状が矩形の素材を用いて、通常の圧延面が平坦なマンドレルロールと主ロールとの組合わせにより型打ち鍛造用素材を製造している。
しかしながら、前述の従来方法のリング状の圧延素材、マンドレルロール、主ロールの組合わせでは、リング状圧延素材の角部が異常に発熱を生じ、異常発熱部とその周辺の結晶粒が粗大化してしまうと言う問題がある。これらの問題については、殆ど検討がなされていないのが現状である。
また、前述の特許文献１や特許文献２で記されるリング圧延方法をそのまま適用しようとすると、主ロールの上下に設けられた大きな直径の部材と圧延素材が接触してかぶり疵を生じるおそれがある。もし、型打ち鍛造用素材にかぶり疵が生じた場合、次工程の型打ち鍛造時に割れ等の問題を生じたり、その後の加工でも残存し続けて最終製品にまで疵が残存するおそれがある。そのため、かぶり疵は除去する必要があるが、型打ち鍛造用素材の段階では、除去する重量も大きく、歩留まりを著しく劣化させる。また、型打ち鍛造では型打ち鍛造用素材の座屈のおそれもあり、座屈を生じないような形状が必要となる。
本発明の目的は、リング圧延時にリング状圧延素材の局所的な異常発熱を抑制し、次工程の型打ち鍛造において、型打ち鍛造用素材の座屈を防止することができる形状に成形可能な主ロールとマンドレルロールとからなる一対の圧延ロール及びリング圧延方法を提供することである。
In the manufacturing method of the above-mentioned ring rolled material, the ring rolled material is machined to obtain a final product.
By the way, in addition to the above-described ring rolled material for final products, there is a technique for producing a ring-shaped die forging material using a ring rolling machine. At present, the processing method using a ring rolling mill for producing the stamping forging material is hardly studied.
As a processing method by a ring rolling mill for producing a material for stamping forging, a conventional mandrel roll having a flat rolling surface using a material having a rectangular cross-sectional shape on one side of a ring-shaped rolling material, Produces stamping and forging materials in combination with main rolls.
However, in the combination of the ring-shaped rolling material, mandrel roll, and main roll of the conventional method described above, the corners of the ring-shaped rolling material generate heat abnormally, and the abnormal heat generating portion and the surrounding crystal grains become coarse. There is a problem to say. At present, these problems are hardly studied.
Further, if the ring rolling method described in Patent Document 1 or Patent Document 2 described above is applied as it is, there is a possibility that a large diameter member provided on the upper and lower sides of the main roll comes into contact with the rolling material to cause fogging. is there. If fogging flaws occur in the stamping forging material, there is a risk that problems such as cracking will occur during the next stamping forging, or flaws may continue to remain in the final product and remain in the final product. Therefore, it is necessary to remove the fogging, but at the stage of the stamping forging material, the weight to be removed is large and the yield is remarkably deteriorated. In die forging, there is a risk of buckling of the material for die forging, and a shape that does not cause buckling is required.
It is an object of the present invention to suppress local abnormal heat generation of a ring-shaped rolled material during ring rolling, and can be formed into a shape that can prevent buckling of the material for stamping forging in the next step of stamping forging. It is to provide a pair of rolling rolls and a ring rolling method comprising a main roll and a mandrel roll .
本発明者は、前述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、リング状の圧延素材を圧延するためのリング圧延機に用いられ、リング状型打ち鍛造用素材を製造するための主ロールとマンドレルロールとからなる一対の圧延ロールであって、
前記一対の圧延ロールは、前記リング状の圧延素材の内周側に配置されるマンドレルロールと外周側に配置される主ロールであり、
前記一対の圧延ロールは、その軸方向において中央部から両端側に向けて直径が漸増している形状を有し、
前記主ロールの前記直径が漸増している形状の勾配が９〜３２°であり、
前記マンドレルロールの前記直径が漸増している形状の勾配が１５〜４０°であり、かつ、
主ロール側に形成する勾配＜マンドレル側に形成する勾配の関係を満足する一対の圧延ロールである。
The present inventor has been made in view of the above-described problems.
That is, the present invention is used in a ring rolling mill for rolling a ring-shaped rolling material, and is a pair of rolling rolls composed of a main roll and a mandrel roll for producing a ring-shaped stamped forging material ,
It said pair of rolling rolls, Ri main rolls der disposed mandrel roll and the outer periphery side disposed on the inner peripheral side of the ring-shaped rolling stock,
It said pair of rolling rolls has a shape diameter from the central portion toward the both end side is gradually increased in its axial direction,
The gradient of the shape of the main roll with increasing diameter is 9 to 32 °,
The gradient of the gradually increasing shape of the mandrel roll is 15-40 °, and
It is a pair of rolling rolls satisfying the relationship of the gradient formed on the main roll side <the gradient formed on the mandrel side .
また、本発明は、少なくとも主ロールとマンドレルロールとからなる一対の圧延ロールと、少なくとも一対のアキシャルロールとを有するリング圧延機を用いて、リング状の圧延素材の径を広げつつ、前記圧延素材の高さを押圧加工して、リング状型打ち鍛造用素材を製造するリング圧延方法であって、
前記一対の圧延ロールは、前記リング状の圧延素材の内周側に配置されるマンドレルロールと外周側に配置される主ロールであり、且つ、前記一対の圧延ロールは、その中央部から両端側に向けて直径が漸増している形状を有し、
前記主ロールの前記直径が漸増している形状の勾配が９〜３２°であり、
前記マンドレルロールの前記直径が漸増している形状の勾配が１５〜４０°であり、かつ、
主ロール側に形成する勾配＜マンドレル側に形成する勾配の関係を満足するリング圧延方法である。
好ましくは、前記一対の圧延ロールのうち、前記主ロールは圧延素材を回転駆動するものであり、また、前記マンドレルロールは圧延素材に従動して回転自在なリング圧延方法である。
前述のリング圧延方法で得られるリング状型打ち鍛造用素材の形状が、片側断面でみたとき、
高さ／肉厚≦１．６
であるリング圧延方法である。
Further, the present invention provides a rolling material using a ring rolling mill having at least a pair of rolling rolls composed of a main roll and a mandrel roll, and at least a pair of axial rolls, while expanding the diameter of the ring-shaped rolling material. Is a ring rolling method for producing a ring-shaped stamping forging material by pressing the height of
The pair of rolling rolls are a mandrel roll disposed on the inner peripheral side of the ring-shaped rolling material and a main roll disposed on the outer peripheral side, and the pair of rolling rolls are arranged at both ends from the center portion. Having a shape with a gradually increasing diameter toward
The gradient of the shape of the main roll with increasing diameter is 9 to 32 °,
The gradient of the gradually increasing shape of the mandrel roll is 15-40 °, and
This is a ring rolling method that satisfies the relationship of gradient formed on the main roll side <gradient formed on the mandrel side .
Preferably, one of the pair of rolling rolls, said main roll Ri Monodea rotating the rolling stock, also said mandrel roll is free to ring rolling method rotated by the rolling stock.
When the shape of the ring-shaped die forging material obtained by the above-described ring rolling method is seen in a cross section on one side,
Height / wall thickness ≦ 1.6
This is a ring rolling method.
本発明の一対の圧延ロールを用いることにより、リング圧延時にリング状圧延素材の局所的な異常発熱を抑制し、次工程の型打ち鍛造において、型打ち鍛造用素材の座屈を防止することができる形状に成形可能である。また、アキシャルロールを必須で用いるため、かぶり疵などの発生を防止して、歩留まりも良好な型打ち鍛造用素材を得ることが可能である。 By using a pair of rolling rolls of the present invention, local abnormal heat generation of the ring-shaped rolling material during ring rolling can be suppressed, and buckling of the material for stamping forging can be prevented in the stamping forging of the next process. It can be formed into a possible shape. In addition, since an axial roll is indispensable, it is possible to obtain a stamping forging material having a good yield by preventing the occurrence of fogging and the like.
本発明の圧延ロールは、座屈を防止する形状のリング状型打ち鍛造用素材をリング圧延機により製造するためのものである。なお、リング状型打ち鍛造用素材は、例えば、タービン等に用いられるリングディスク、ケースアウター等のリング状の部品である。
型打ち鍛造では、所定の形状が形成された型彫面を有する上下一対の金型内に、鍛造用素材を配置して、大型の鍛造機（プレス機を含む）で押圧して、所定の形状に鍛造される。鍛造は、熱間鍛造、恒温鍛造やホットダイ鍛造が挙げられ、本発明ではこの熱間中で行う鍛造を熱間鍛造と称する。そのため、鍛造用素材の片側断面形状は、座屈しない形状が必要となる。座屈は多くの場合、鍛造用素材の高さ方向の中央部付近で生じるため、本発明では座屈をより確実に防止するため鍛造用素材の高さ方向の中心付近の厚さを上部または下部の厚さよりも厚くして熱間鍛造時の座屈を防止する。
また、リング状の圧延素材を用いたとき、例えば、その片側断面形状が矩形であると、角部がリング圧延中に異常な発熱を生じて金属組織が粗大化して、内質が変化して最終製品にまで残留して機械的特性に影響を及ぼすおそれがある。そのため、前述した座屈を防止すると共に異常発熱を極力低減できる形状とすることが可能な圧延ロール形状が必要となる。
そこで、本発明では図１〜４に示すように主ロール、マンドレルロールとして用いられる圧延ロール１（主ロール、マンドレルロール）の形状をその中央部２から端部に向けて直径が漸増している形状としている。そのため、中央部の直径Ｄ１よりも圧延ロールの端面側の直径Ｄ２の方が大きくなる。この端部に向けて直径が漸増している形状は、一方の端部側のみに形成することでも良い。また、本発明で言う中央部２とは圧延ロールの高さＨ２の中心を含んで直径Ｄ１と同じ直径を有するＨ１で示す部分を言う。なお、アキシャルロール２３は図５に示すようにリング状の圧延素材１１の高さ方向に設けられている。アキシャルロール２３を用いることで、前述の従来技術で問題となるかぶり疵の発生を抑制することができる。
なお、好ましいリング状型打ち鍛造用素材の形状については後述する。
The rolling roll of the present invention is for manufacturing a ring-shaped die-forging material having a shape that prevents buckling by a ring rolling mill. The ring-shaped die-forging material is a ring-shaped part such as a ring disk or a case outer used for a turbine or the like.
In stamping forging, a forging material is placed in a pair of upper and lower molds having a die-shaped surface formed with a predetermined shape and pressed by a large forging machine (including a press machine). Forged into shape. Forging includes hot forging, isothermal forging, and hot die forging. In the present invention, forging performed in the hot state is referred to as hot forging. Therefore, the cross-sectional shape on one side of the forging material requires a shape that does not buckle. Since buckling often occurs near the center of the forging material in the height direction, in the present invention, in order to prevent buckling more reliably, the thickness near the center of the forging material in the height direction is set upward or Thicker than the thickness of the lower part to prevent buckling during hot forging.
Also, when using a ring-shaped rolling material, for example, if the cross-sectional shape of one side is rectangular, the corner portion generates abnormal heat during ring rolling, the metal structure becomes coarse, and the internal quality changes. May remain in the final product and affect mechanical properties. Therefore, a rolling roll shape capable of preventing the above-described buckling and reducing the abnormal heat generation as much as possible is required.
Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 1 to 4, the diameter of the rolling roll 1 (main roll, mandrel roll) used as the main roll or mandrel roll is gradually increased from the center portion 2 toward the end portion. It has a shape. Therefore, the diameter D2 on the end face side of the rolling roll is larger than the diameter D1 at the center. The shape in which the diameter gradually increases toward the end may be formed only on one end side. Moreover, the center part 2 said by this invention means the part shown by H1 which has the same diameter as the diameter D1, including the center of the height H2 of a rolling roll. In addition, the axial roll 23 is provided in the height direction of the ring-shaped rolling raw material 11 as shown in FIG. By using the axial roll 23, it is possible to suppress the occurrence of fogging which is a problem in the above-described conventional technology.
The preferable shape of the ring-shaped die forging material will be described later.
本発明において、圧延ロールの形状をその中央部２から端部に向けて直径が漸増する形状とするのは、上述したとおり、型打ち鍛造時の座屈を防止し、局所的な異常発熱を防止するためである。
圧延ロールにおける好ましい形状は、主ロールの場合では、その中央部から端部に向けて直径が漸増している形状を９〜３２°の勾配を有するように形成することである。勾配とは図１〜３にθ１（角度）として示す。主ロールに形成される勾配が９°未満であると成形されるリング状型打ち鍛造用素材の片側断面形状が矩形に近づくことで局所的な異常発熱を生じるおそれがある。また、主ロールに形成される勾配が３２°を超えると、勾配の起点となる場所の発熱量が高くなるおそれがある。一方、マンドレルロールで成形される形状はリング状型打ち鍛造用素材の内側になる。リング状型打ち鍛造用素材の場合、内側の方が座屈の危険性が高くなるため、主ロール側に形成される勾配よりも角度の大きな勾配として、座屈をより確実に防止するのが好ましい。そのため、例えば、図１の勾配を設けようとすると、「主ロール側に形成する勾配θ１＜マンドレル側に形成する勾配θ１」とするのが良い。マンドレル側の勾配の角度としては、１５°未満であると成形されるリング状型打ち鍛造用素材の片側断面形状が矩形に近づくことで局所的な異常発熱を生じるおそれがある。また、マンドレルロールに形成される勾配が４０°を超えると、勾配の起点となる場所の発熱量が高くなるおそれがある。そのため、マンドレルロールの場合では、その中央部から端部に向けて直径が漸増している形状を１５〜４０°の勾配を有するように形成することが好ましい。なお、もし、図１１に示すように、型打ち鍛造で製造する製品形状の関係上、主ロール側の形状を突出させたい場合は、アキシャルロールで十分にリング状の圧延素材の高さ方向を潰して型打ち鍛造時の座屈を防止することが好ましい。
また、例えば、図２で示す圧延ロールをマンドレルロールとして用いて、図３で示す圧延ロールを主ロールとして用いるような、異なる形状の圧延ロールの組合わせのように、主ロール側とマンドレル側に形成する中央部の高さを変化させたり、勾配の角度をそれぞれ異なる角度としても良い。これらの勾配角度の変更は、リング状型打ち鍛造用素材を用いた型打ち鍛造において、最終の製品形状に応じて変更するのが良い。
なお、座屈を防止しつつ局所的な異常発熱の抑制できる圧延ロールの形状として、例えば、図２〜４に示すように、勾配を形成する箇所を複数個としても良い。この場合の勾配（θ２）も前述と同様な角度であることが好ましい。つまり、主ロールでは９〜１５°、マンドレルロールでは１５〜４０°の範囲であることが好ましい。複数個所を設ける場合の勾配の角度は、θ１＞θ２の方が好ましい。これは、本発明の圧延ロールは、リング状型打ち鍛造用素材とするものであるため、座屈をより確実に防止するためである。
In the present invention, the shape of the rolling roll has a shape in which the diameter gradually increases from the central portion 2 toward the end portion, as described above, prevents buckling during stamping forging, and causes local abnormal heat generation. This is to prevent it.
In the case of the main roll, a preferable shape of the rolling roll is to form a shape having a gradually increasing diameter from the center to the end so as to have a gradient of 9 to 32 °. The gradient is shown as θ1 (angle) in FIGS. If the gradient formed on the main roll is less than 9 °, the one-side cross-sectional shape of the ring-shaped die-forging material to be formed approaches a rectangular shape, which may cause local abnormal heat generation. Further, if the gradient formed on the main roll exceeds 32 °, the amount of heat generated at the location where the gradient starts can be increased. On the other hand, the shape formed by the mandrel roll is the inside of the ring-shaped die forging material. In the case of a ring-shaped die forging material, the risk of buckling is higher on the inner side, so it is more sure to prevent buckling as a gradient with a larger angle than the gradient formed on the main roll side. preferable. Therefore, for example, when the gradient of FIG. 1 is to be provided, it is preferable that “the gradient θ1 formed on the main roll side <the gradient θ1 formed on the mandrel side”. As the angle of inclination on the mandrel side is less than 15 °, the one-side cross-sectional shape of the ring-shaped stamping and forging material that is molded may be close to a rectangle, which may cause local abnormal heat generation. Further, if the gradient formed on the mandrel roll exceeds 40 °, the amount of heat generated at the location where the gradient starts can be increased. Therefore, in the case of a mandrel roll, it is preferable to form a shape having a diameter gradually increasing from the central portion toward the end portion so as to have a gradient of 15 to 40 °. In addition, as shown in FIG. 11, on the relationship of the shape of the product manufactured by stamping forging, when it is desired to project the shape on the main roll side, the height direction of the ring-shaped rolled material is sufficiently set with the axial roll. It is preferable to prevent the buckling during crushing forging by crushing.
Further, for example, the rolling roll shown in FIG. 2 is used as a mandrel roll, and the rolling roll shown in FIG. 3 is used as a main roll. The height of the central part to be formed may be changed, or the angles of the gradients may be different from each other. These gradient angles may be changed in accordance with the final product shape in the stamping forging using the ring-shaped stamping forging material.
In addition, as a shape of the rolling roll which can suppress local abnormal heat generation while preventing buckling, for example, as shown in FIGS. The gradient (θ2) in this case is also preferably the same angle as described above. That is, it is preferably in the range of 9 to 15 ° for the main roll and 15 to 40 ° for the mandrel roll. In the case of providing a plurality of locations, the gradient angle is preferably θ1> θ2. This is because the rolling roll of the present invention is a material for ring-shaped die-forging, and thus prevents buckling more reliably.
また、主ロールにおいては主ロール全体を駆動させても良いが、例えば、図４の中央部２を駆動部分とし、勾配形成部３は回転する圧延素材に追従させる機構としても良い。この場合であると、主ロール全体を駆動させる場合と比べて圧延素材の異常発熱を抑制することができる。なお、図３のように駆動する中央部２Ａの高さが短い場合、中央部の上下に位置する勾配形成部の一部３Ａも駆動部分としても良い。
このような、駆動部分と従動部分とを設ける場合は、駆動部分と従動部分とを別部品として製作して、それを組合わせて圧延ロールとしても良い。
Further, the main roll may be driven as a whole, but for example, the central portion 2 in FIG. 4 may be a drive portion, and the gradient forming portion 3 may be a mechanism that follows a rotating rolling material. In this case, abnormal heat generation of the rolling material can be suppressed as compared with the case where the entire main roll is driven. When the height of the central portion 2A to be driven is short as shown in FIG. 3, a part 3A of the gradient forming portion located above and below the central portion may be used as the driving portion.
When providing such a drive part and a driven part, it is good also as a rolling roll combining the drive part and a driven part as separate parts, and combining them.
また、リング状の圧延素材の片側断面形状が矩形のもの以外に、図６〜９に示すような断面形状がテーパー形状となっているものを用いるのが好ましい。これは、片側断面形状が矩形状であると、リング圧延中に角部の温度が異常発熱を生じやすいためである。
図６〜９で示すリング状の圧延素材の共通点は、マンドレル側に向かって先細りの断面形状となっていることである。この形状では、マンドレルロールが主ロールとの間隔を狭める方向に移動するとき、自由に変形可能な空間があることである。これにより、リング圧延中の異常発熱を更に確実に防止できる。また、図６及び図７においてはアキシャルロールが接触する面に平坦部が設けられていることから、リング圧延が安定する。図７は主ロールの中央部に接触する面が平坦状になっていることから、主ロールとの接触面積が増えてリング圧延が安定する一方で、図７の形状を熱間鍛造で製造するとプレス荷重が増加するため、用いる鍛造装置の最大荷重、鍛造時の最大荷重などを考慮して決定すると良い。
Moreover, it is preferable to use what the cross-sectional shape as shown in FIGS. 6-9 becomes a taper shape other than the one-side cross-sectional shape of a ring-shaped rolling raw material. This is because if the one-side cross-sectional shape is rectangular, the temperature at the corners tends to generate abnormal heat during ring rolling.
The common point of the ring-shaped rolled material shown in FIGS. 6 to 9 is that the cross-sectional shape is tapered toward the mandrel side. In this shape, when the mandrel roll moves in the direction of narrowing the distance from the main roll, there is a space that can be freely deformed. Thereby, abnormal heat generation during ring rolling can be prevented more reliably. Moreover, in FIG.6 and FIG.7, since the flat part is provided in the surface which an axial roll contacts, ring rolling is stabilized. FIG. 7 shows that the surface in contact with the central portion of the main roll is flat, so that the contact area with the main roll increases and ring rolling is stabilized, while the shape of FIG. 7 is manufactured by hot forging. Since the press load increases, it may be determined in consideration of the maximum load of the forging device to be used, the maximum load during forging, and the like.
以上、説明する本発明の圧延ロール用いて得られる型打ち鍛造用素材は、図１０、図１１に示すように、中央部の肉厚が大きく高さ方向に先細りとなり、型打ち鍛造で座屈が防止できる形状となる。中でも、その片側断面形状が高さ／肉厚≦１．６であることが好ましい。これは、より確実に座屈を防止できるためである。なお、型打ち鍛造用素材の高さ及び肉厚は図１０、図１１に示すとおりである。 As described above, the stamping forging material obtained using the rolling roll of the present invention described above has a large thickness at the center and tapers in the height direction as shown in FIGS. It becomes the shape which can prevent. Especially, it is preferable that the one-side cross-sectional shape is height / wall thickness <= 1.6. This is because buckling can be prevented more reliably. The height and wall thickness of the stamping forging material are as shown in FIGS.
上述した本発明の圧延ロールを用いた型打ち鍛造用素材の製造方法としては、以下のように行うと良い。
熱間鍛造機によりＡｌｌｏｙ７１８相当合金製のリング状の圧延素材を作製する。
圧延素材は円盤状のＡｌｌｏｙ７１８相当合金を中央部に凸部を有する上型と下型で押圧し、円盤状のＡｌｌｏｙ７１８相当合金中央部に前記突起に対応する凹部を形成し、凹部をウォーターカッタで切断して、その後、機械加工を施して図６に示すリング状の圧延素材とする。
上述したリング状の圧延用素材に対して、リング圧延機を用いてリング圧延が行われる。その際使用するリング圧延機としては、例えば、図５に示すような構成のものを用いることができる。なお、リング圧延機にガイドロール（抱きロール）、定寸ロールが設けられていても良い。
図５に示すリング圧延機においては、所定の回転速度で回転可能な主ロール２１と軸周りに従動回転できるマンドレルロール２２とが、リング圧延素材１１の径方向外周面と内周面とに対向配置され、また、このリング圧延機は、リング圧延素材１１の高さ方向の上面および下面に対向配置された２つのアキシャルロール２３、２３を備えている。圧延中のリング圧延素材１１の芯ズレを低減するために、主ロール２１の両脇に従動回転できるガイドロールを配置し、且つリング圧延素材１１の外周部を支持しながら圧延すると、より安定した圧延が可能となる。
As a manufacturing method of the raw material for stamping forging using the rolling roll of this invention mentioned above, it is good to carry out as follows.
A ring-shaped rolled material made of an alloy equivalent to Alloy 718 is produced by a hot forging machine.
The rolled material is pressed with a disk-shaped Alloy 718 equivalent alloy with an upper die and a lower die having a convex portion at the center, and a concave portion corresponding to the projection is formed at the central portion of the disk-shaped Alloy 718 equivalent alloy, and the concave portion is formed with a water cutter. After cutting, it is machined to obtain a ring-shaped rolled material shown in FIG.
The above-described ring-shaped rolling material is subjected to ring rolling using a ring rolling mill. As the ring rolling machine used at that time, for example, a construction as shown in FIG. 5 can be used. The ring rolling mill may be provided with guide rolls (holding rolls) and fixed-size rolls.
In the ring rolling mill shown in FIG. 5, a main roll 21 that can rotate at a predetermined rotational speed and a mandrel roll 22 that can be driven to rotate around an axis face the radially outer peripheral surface and inner peripheral surface of the ring rolled material 11. The ring rolling mill is provided with two axial rolls 23, 23 arranged to face the upper surface and the lower surface in the height direction of the ring rolled material 11. In order to reduce the core misalignment of the ring rolled material 11 during rolling, a guide roll that can be driven and rotated on both sides of the main roll 21 is disposed, and rolling while supporting the outer periphery of the ring rolled material 11 is more stable. Rolling becomes possible.
主ロール２１は図１に示すようなその中央部２から端部に向けて直径が漸増する形状に形成されており、勾配角度（θ）は１３°である。このような主ロール２１は、圧延中、リング圧延素材１１の外周面に接触させた状態で駆動することによって、リング圧延素材１１を回転させるものとなっている。マンドレルロール２２には図１に示すようなその中央部２から端部に向けて直径が漸増する形状に形成されており、勾配角度（θ）は２４°である。さらに、マンドレルロール２２は、軸周りに自由に回転できる構造であり、且つ主ロール２１の回転軸と略平行に配置されている。
圧延は、マンドレルロール２２の外周面をリング圧延素材１１の内周面に接触させた状態で行われ、このような圧延中に、主ロール２１とマンドレルロール２２との間におけるロール間距離を徐々に狭めることによって、リング圧延素材１１の径方向内周面および外周面間の部分が肉厚方向に圧下される。上下アキシャルロール２３，２３は、２０〜４５°の頂角を有する円錐形状または円錐台形状に形成されており、さらに、上下アキシャルロール２３，２３は、リング圧延素材１１の高さ方向の寸法を調整するため、それぞれリング圧延素材１１の略中心に先端を向けるように配置されている。なお、圧延中において、上下アキシャルロール２３，２３は、リング圧延素材１１の回転数に合わせて駆動回転するものになっているが、従動回転するものになっていてもよい。
The main roll 21 is formed in a shape in which the diameter gradually increases from the central portion 2 toward the end as shown in FIG. 1, and the gradient angle (θ) is 13 °. Such a main roll 21 rotates the ring rolling raw material 11 by driving in the state which contacted the outer peripheral surface of the ring rolling raw material 11 during rolling. The mandrel roll 22 is formed in such a shape that its diameter gradually increases from its central portion 2 toward its end as shown in FIG. 1, and the gradient angle (θ) is 24 °. Further, the mandrel roll 22 has a structure that can freely rotate around the axis, and is disposed substantially parallel to the rotation axis of the main roll 21.
Rolling is performed in a state where the outer peripheral surface of the mandrel roll 22 is in contact with the inner peripheral surface of the ring rolled material 11, and the distance between the rolls between the main roll 21 and the mandrel roll 22 is gradually increased during such rolling. By narrowing the ring-rolling material 11 to a portion, the portion between the radially inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring rolled material 11 is pressed down in the thickness direction. The upper and lower axial rolls 23, 23 are formed in a conical shape or a truncated cone shape having an apex angle of 20 to 45 °, and the upper and lower axial rolls 23, 23 have dimensions in the height direction of the ring rolling material 11. In order to make adjustments, the ring rolling material 11 is arranged so that the tip is directed to the approximate center. In addition, during rolling, the upper and lower axial rolls 23 and 23 are driven to rotate in accordance with the number of rotations of the ring rolled material 11, but may be driven to rotate.
圧延手順としては、所定の温度に加熱したリング圧延素材１１の内径穴にマンドレルロール２２を通しておき、主ロール２１とマンドレルロール２２との間隔が徐々に狭まるように、マンドレルロール２２を径方向外方に徐々に移動させて、両者の距離がリング圧延素材１１の初期状態の肉厚と一致した状態になると、主ロール２１の表面とリング圧延素材１１の外周面との摩擦によってリング圧延素材１１に回転が付与されることとなる。このとき、マンドレルロール２２は、リング圧延素材１１の回転に追従するように従動回転する。
その後、マンドレルロール２２を径方向外方（外周側）に徐々に移動させることによって、主ロール２１とマンドレルロール２２との間隔が徐々に狭まって、リング圧延素材１１が肉厚方向に圧下され、リング圧延素材１１の周方向に沿って連続的に塑性変形が与えられることになる。
As a rolling procedure, the mandrel roll 22 is passed through the inner diameter hole of the ring rolled material 11 heated to a predetermined temperature, and the mandrel roll 22 is moved radially outward so that the distance between the main roll 21 and the mandrel roll 22 is gradually narrowed. And the distance between the two becomes equal to the initial thickness of the ring rolled material 11, the friction between the surface of the main roll 21 and the outer peripheral surface of the ring rolled material 11 causes the ring rolled material 11 to move. Rotation will be given. At this time, the mandrel roll 22 is driven to rotate to follow the rotation of the ring rolled material 11.
Thereafter, by gradually moving the mandrel roll 22 radially outward (outer peripheral side), the interval between the main roll 21 and the mandrel roll 22 is gradually narrowed, and the ring rolled material 11 is rolled down in the thickness direction, Plastic deformation is continuously given along the circumferential direction of the ring rolled material 11.
以上説明する本発明の圧延ロールを用いることにより、リング圧延時にリング状圧延素材の局所的な異常発熱を抑制し、次工程の型打ち鍛造において、型打ち鍛造用素材の座屈を防止することができる形状に成形可能となる。 By using the rolling roll of the present invention described above, local abnormal heat generation of the ring-shaped rolling material is suppressed during ring rolling, and buckling of the material for stamping forging is prevented in the stamping forging of the next process. Can be formed into a shape that can be
熱間鍛造機によりＡｌｌｏｙ７１８相当合金製のリング状の圧延素材を作製した。
円盤状のＡｌｌｏｙ７１８相当合金を中央部に凸部を有する上型と下型で押圧し、円盤状のＡｌｌｏｙ７１８相当合金中央部に前記突起に対応する凹部を形成し、凹部をウォーターカッタで切断して、その後、機械加工を施して図６に示すリング状の圧延素材とした。おおよその寸法は、外径８３０ｍｍ、内径４３０ｍｍ、厚さ１９６ｍｍであった。
上述したリング状の圧延用素材に対して、リング圧延機を用いてリング圧延を行った。使用したリング圧延機は、図５に示す構成のもので、更にガイドロール（抱きロール）、定寸ロールを設けたものである。
使用した主ロール２１は、図１に示すようにその中央部２から端部に向けて直径が漸増する形状に形成されており、勾配角度（θ）は１３°である。マンドレルロール２２は図１に示すようなその中央部２から端部に向けて直径が漸増する形状に形成されており、勾配角度（θ）は２４°である。
A ring-shaped rolled material made of Alloy 718 equivalent alloy was produced by a hot forging machine.
A disk-shaped Alloy 718 equivalent alloy is pressed with an upper die and a lower die having a convex portion at the center, a concave portion corresponding to the protrusion is formed at the central portion of the disk-shaped Alloy 718 equivalent alloy, and the concave portion is cut with a water cutter. Thereafter, machining was performed to obtain a ring-shaped rolled material shown in FIG. The approximate dimensions were an outer diameter of 830 mm, an inner diameter of 430 mm, and a thickness of 196 mm.
The above-mentioned ring-shaped rolling material was subjected to ring rolling using a ring rolling machine. The ring rolling machine used has the structure shown in FIG. 5 and is further provided with a guide roll (holding roll) and a fixed-size roll.
As shown in FIG. 1, the used main roll 21 is formed in a shape in which the diameter gradually increases from the central portion 2 toward the end portion, and the gradient angle (θ) is 13 °. The mandrel roll 22 is formed in a shape whose diameter gradually increases from the central portion 2 toward the end as shown in FIG. 1, and the gradient angle (θ) is 24 °.
前述のリング状の圧延素材１１を９８２℃の熱間圧延温度に加熱し、リング圧延素材１１の内径穴にマンドレルロール２２を通し、リング圧延を開始した。リング圧延は、主ロール２１とマンドレルロール２２との間隔が徐々に狭まるように、マンドレルロール２２を径方向外方に徐々に移動させることにより、リング状の圧延素材１１の径を広げていった。リング圧延中は、上下一対のアキシャルロール２３、２３を用いて、リング状の圧延素材１１の高さを押圧加工して、リング状の圧延用素材の高さ方法（上下方向）の寸法を制御した。リング圧延中においては、リング状の圧延素材の角部には異常な発熱は見られなかった。
得られたリング状型打ち鍛造用素材３１の形状は、図１０に示すような断面形状を有するものであり、高さが１８０ｍｍ、肉厚が１２０ｍｍであった。そのため、次工程の型打ち鍛造時の座屈はほぼ確実に防止することができるものであった。
なお、得られたリング状型打ち鍛造用素材３１には、かぶり疵などの欠陥も見られず、良好なリング状型打ち鍛造用素材となっていた。
また、リング状型打ち鍛造用素材３１の内周側角部（図１２（ａ））、外周側角部（図１２（ｂ））、中央部（図１２（ｃ））から金属組織観察用試験片を切り出して、金属組織観察を行った。その結果を図１２に示す。図１２に示す通り、金属組織中には異常発熱時に見られる、結晶粒の粗大化・混粒化も見られなかった。
The aforementioned ring-shaped rolled material 11 was heated to a hot rolling temperature of 982 ° C., and the mandrel roll 22 was passed through the inner diameter hole of the ring-rolled material 11 to start ring rolling. In the ring rolling, the diameter of the ring-shaped rolling material 11 is increased by gradually moving the mandrel roll 22 radially outward so that the distance between the main roll 21 and the mandrel roll 22 is gradually reduced. . During ring rolling, the height of the ring-shaped rolling material 11 is pressed using a pair of upper and lower axial rolls 23, 23, and the height method (vertical direction) of the ring-shaped rolling material is controlled. did. During ring rolling, no abnormal heat generation was observed at the corners of the ring-shaped rolled material.
The obtained ring-shaped die forging material 31 had a cross-sectional shape as shown in FIG. 10 and had a height of 180 mm and a wall thickness of 120 mm. Therefore, buckling at the time of die forging in the next process can be prevented almost certainly.
Note that the ring-shaped stamping forging material 31 obtained, defects such as fogging defects also viewed et al are not, has been a good ring-shaped stamping forging material.
Further, for observation of the metal structure from the inner peripheral side corner (FIG. 12 (a)), outer peripheral side corner (FIG. 12 (b)), and central part (FIG. 12 (c)) of the ring-shaped die forging material 31. The test piece was cut out and the metal structure was observed. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 12, neither coarsening nor mixing of crystal grains was observed in the metal structure, which was observed during abnormal heat generation.
以上の結果から、本発明の圧延ロールを用いたリング圧延によれば、リング圧延時にリング状圧延素材の局所的な異常発熱を抑制し、次工程の型打ち鍛造において、型打ち鍛造用素材の座屈を防止することができる形状に成形可能となることが分かる。また、かぶり疵などの発生を防止できることから、歩留まりも改善することができる。 From the above results, according to the ring rolling using the rolling roll of the present invention, the local abnormal heat generation of the ring-shaped rolling material is suppressed during the ring rolling, and It can be seen that it can be formed into a shape that can prevent buckling. Further, since it is possible to prevent the occurrence of fogging and the like, the yield can also be improved.
１ 圧延ロール
２ 中央部
３ 勾配形成部
１１ リング状の圧延素材
２１ 主ロール
２２ マンドレルロール
２３ アキシャルロール
３１ 型打ち鍛造用素材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roll roll 2 Center part 3 Gradient formation part 11 Ring-shaped rolling raw material 21 Main roll 22 Mandrel roll 23 Axial roll 31 Die forging material
Claims (5)
前記一対の圧延ロールは、前記リング状の圧延素材の内周側に配置されるマンドレルロールと外周側に配置される主ロールであり、
前記一対の圧延ロールは、その軸方向において中央部から両端側に向けて直径が漸増している形状を有し、
前記主ロールの前記直径が漸増している形状の勾配が９〜３２°であり、
前記マンドレルロールの前記直径が漸増している形状の勾配が１５〜４０°であり、かつ、
主ロール側に形成する勾配＜マンドレル側に形成する勾配の関係を満足することを特徴とする一対の圧延ロール。 A pair of rolling rolls comprising a main roll and a mandrel roll used to produce a ring-shaped die-forging material , used in a ring rolling mill for rolling a ring-shaped rolling material,
It said pair of rolling rolls, Ri main rolls der disposed mandrel roll and the outer periphery side disposed on the inner peripheral side of the ring-shaped rolling stock,
It said pair of rolling rolls has a shape diameter from the central portion toward the both end side is gradually increased in its axial direction,
The gradient of the shape of the main roll with increasing diameter is 9 to 32 °,
The gradient of the gradually increasing shape of the mandrel roll is 15-40 °, and
A pair of rolling rolls satisfying the relationship of the gradient formed on the main roll side <the gradient formed on the mandrel side .
前記一対の圧延ロールは、前記リング状の圧延素材の内周側に配置されるマンドレルロールと外周側に配置される主ロールであり、且つ、前記一対の圧延ロールは、その中央部から両端側に向けて直径が漸増している形状を有し、
前記主ロールの前記直径が漸増している形状の勾配が９〜３２°であり、
前記マンドレルロールの前記直径が漸増している形状の勾配が１５〜４０°であり、かつ、
主ロール側に形成する勾配＜マンドレル側に形成する勾配の関係を満足することを特徴とするリング圧延方法。 Using a ring rolling mill having at least a pair of rolling rolls consisting of a main roll and a mandrel roll and at least a pair of axial rolls, the height of the rolling material is pressed while expanding the diameter of the ring-shaped rolling material. And a ring rolling method for producing a ring-shaped die forging material,
The pair of rolling rolls are a mandrel roll disposed on the inner peripheral side of the ring-shaped rolling material and a main roll disposed on the outer peripheral side, and the pair of rolling rolls are arranged at both ends from the center portion. Having a shape with a gradually increasing diameter toward
The gradient of the shape of the main roll with increasing diameter is 9 to 32 °,
The gradient of the gradually increasing shape of the mandrel roll is 15-40 °, and
A ring rolling method characterized by satisfying a relationship of gradient formed on the main roll side <gradient formed on the mandrel side .
高さ／肉厚≦１．６
であることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のリング圧延方法。 When the shape of the ring-shaped die forging material formed by the ring rolling method is viewed in a cross-section on one side,
Height / wall thickness ≦ 1.6
Ring rolling method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that.
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