JPH07116770A - 異形リングの製造方法 - Google Patents

異形リングの製造方法

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JPH07116770A
JPH07116770A JP5263796A JP26379693A JPH07116770A JP H07116770 A JPH07116770 A JP H07116770A JP 5263796 A JP5263796 A JP 5263796A JP 26379693 A JP26379693 A JP 26379693A JP H07116770 A JPH07116770 A JP H07116770A
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JP
Japan
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ring
conical
punch
straight
stage
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JP5263796A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ogawa
寛 小川
Hiroyuki Nagasako
弘行 永迫
Yoshihiko Funakoshi
義彦 船越
Katsuhiko Tokuno
勝彦 徳野
Chikayuki Matsumoto
親行 松本
Toru Kuwaki
透 桑木
Original Assignee
Japan Casting & Forging Corp
日本鋳鍛鋼株式会社
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、鍛造プレスで円錐胴を一体成形す
ることにより、溶接部のない高信頼性および高歩留の鍛
鋼製円錐胴の製造方法を提供する。 【構成】 通常の鍛造方法により成形され、両端面を面
付加工してなるストレートリングを、鍛造温度に加熱
後、ストレートリング内面とほぼ同一中心線を有し、か
つ製品円錐状リングの形状、寸法に合致した外形、寸法
を有する截頭形円錐状ポンチをおよび同じ中心線を有す
ると共に、円錐状ンチ後背部に固設してなる圧下リング
を複数個用い、プレスにて円錐状リングを圧下成形する
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は異形リング、特に原子力
発電設備の蒸気発生器の円錐胴(トランジッションコー
ン)の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に示すように、加圧水型原子炉の蒸
気発生器の部品の一つである円錐胴9は、中空状の逆截
頭円錐形状をなしている。そのため、従来円錐胴は、図
5に示すように円錐胴9を構成する鋼板(単板)を先ず
プレス等により曲げ加工して所定の円錐状になるように
成形し、第2段階としてそれらを溶接部12によって円
錐状リング8に組み立てて製造していた。また、図6に
示すようにストレートリング2を機械加工して円錐胴9
を成形するいわゆるリング鍛造による方法も行われてい
る。この方法は、先ず鋳塊を充分加熱して鍛伸・素材採
りし、据込→穴明→穴拡げ→中空鍛伸→穴拡げ工程によ
り、ストレート状のリング2を成形し(図1参照)、該
リング2を機械加工することにより円錐胴9を製造して
いた。そのため、ストレートリング2の肉厚が要求さ
れ、材料歩留が低いことおよび機械工数の増大からコス
トが極めて高くなっていた。
【0003】一方、図7に示すように、一体型円錐状ポ
ンチ13を用いて円筒2を押拡げることによるテーパー
管14を成形する方法が、例えば「塑性学と塑性加工
(第2版)」に記載されているように公知であるが、太
径円筒の場合、押拡げに要する荷重がプレス荷重能力を
超えることより不可能であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、溶接
組み立てを要したり、或はリング鍛造による従来法にお
いては、次のような問題点を包含している。即ち、 多数個所溶接するので、その工数等が大きくなる。そ
のため溶接を減らす必要がある。 原子炉の場合、溶接部は定期点検時に非破壊検査が義
務付けられているため、その部分を多くすることは、原
子炉の稼動率を低下する。 リング鍛造の場合、機械加工のために鋼塊重量を大き
くしなければならず、従って加工代が多く、歩留低下す
ると共に、機械加工が大きくコスト大となる。 一体型円錐ポンチによる太径円筒の押拡げでは荷重が
大きくなりプレス荷重能力を超え、成形不可能である。
【0005】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであって、鍛造プレスで円錐胴を一体成形する
ことにより、溶接部のない高信頼性および高歩留の鍛鋼
製円錐胴の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、(1)通常の鍛造方法により成形され、両
端面を面付加工してなるストレートリングを、截頭形円
錐状ポンチを用いて異形リングに加工するに際し、底面
に圧下リングを固設し、かつ周面が製品リングの形状に
合致する所定のテーパーをなす截頭形円錐状ポンチを複
数個用意し、これらのポンチをストレートリングに順次
圧入したときに、後段に位置する截頭形円錐状ポンチは
その截頭面がその前段に位置する截頭形円錐状ポンチ底
面と一致し、かつ、前段の圧下リングを嵌挿する通孔を
設けると共に、各截頭形円錐状ポンチおよび圧下リング
の中心軸線がストレートリングの中心軸線と共通するよ
うに構成し、ストレートリングを鍛造温度に加熱後、第
1工程としてストレートリング内に前段(1段目)截頭
形円錐状ポンチを圧下リング上よりプレスにて圧下し、
所定位置まで圧入せしめた後、該円錐状ポンチおよび圧
下リングをそのまま放置し、次いで第2工程として後段
(2段目)截頭形円錐状ポンチを圧下リング上よりプレ
スし、かつ該円錐状ポンチの通孔に1段目圧下リングを
嵌挿させてガイドとして用いつつ、ストレートリング内
に所定形状、寸法まで圧下し、所定形状の円錐状リング
を得ることを特徴とする異形リングの製造方法であり、
また(2)前項(1)記載の方法において、ストレート
リング内で2段目截頭形円錐状ポンチおよびこれに固設
した圧下リングによる圧下、放置に続き、前工程と同様
の操作で実施する3段目或は更にそれ以後の截頭形円錐
状ポンチとこれに固設した圧下リングとによる圧下を前
段の圧下リングとガイドに用い、かつ成形する円錐状リ
ングの形状、寸法に応じて順次増加させ、円錐状リング
を製造することを特徴とする異形リングの製造方法であ
る。そして、ストレートリングより所定の円錐状リング
を成形し、これを機械加工等により、最終仕上げを行っ
て、製品(円錐胴)を製造する方法である。
【0007】以下図1,図2に示す実施例により本発明
の詳細について、3段円錐状ポンチの適用を例に挙げて
説明する。鋼塊1よりストレートリング2を製造する工
程は図1で例示するように、(イ)溶製を経て鋳造され
た鋼塊1を、(ロ)熱間鍛伸してから素材採りし、
(ハ)この素材をプレスにより据込み、(ニ)中心部に
穴明けした後、(ホ)穴拡げして拡径し、更に(ヘ)中
空鍛伸してから、(ト)穴拡げ成形を行って、所定のス
トレートリング2を成形する。この方法は、特殊な方法
は必要とせず、一般的に行われている方法で充分であ
る。即ち、鋼塊1を所定の温度に充分加熱し、熱間鍛造
プレスに載置し、該鋼塊1の上下に平定盤を設置して、
上下からの圧下(据込み加工)により、品質上有害な鋼
塊内部のキャビティーを圧着する。その後、この素材を
定盤に設置し、穴拡げ→中空鍛伸→穴拡げ成形し、スト
レートリング2を成形する。その後次工程の拡管作業の
際、被加工材が垂直に置けるように、また均一拡管でき
るように上下端面を、機械加工またはガス切断等により
面付加工する。
【0008】このように加工されたストレートリング2
は複数の截頭形円錐状ポンチを用いて拡管し、所定の形
状の円錐状リング8を形成する。截頭形円錐状ポンチは
図3に示すように複数5,6(n個)用意し、これらを
順次ストレートリング2に圧入することによってストレ
ートリングを拡径して所望形状の円錐状リングを形成す
るように、各ポンチ5,6(〜n)の周面は所定のテー
パーを有し、かつ、ストレートリング内に圧入したとき
前段に位置するポンチ底面5bと、続いて圧入する次段
のポンチ截頭面6tが一致するようそれぞれの半径rが
同一になるように構成する。また各ポンチの底面5b,
6bには中空の圧下リング4a,4b(n)を同一中心
軸線上に固設し、次段以降のポンチ6(〜n)の中心位
置には、固設した圧下リングと連通し、かつ前段に位置
するポンチ5の圧下リング4aを嵌入する通孔Hを設置
している。
【0009】前記ストレートリング2を加工するには、
図2に示すように、まず該リング2を所定温度に加熱
後、最終的に成形する円錐状リング8の先端部形状、寸
法に合せた外周部を有する1段目の截頭形円錐状ポンチ
(以下単に円錐状ポンチという)5の先端部分をストレ
ートリング2の中空部分に挿入する(図a)。次に圧下
リング4aに当接したプレス3にて所定の形状、寸法に
なる位置まで円錐状ポンチ5を圧入してストレートリン
グ2を押拡げし(図b)、その位置に円錐状ポンチ5お
よび圧下リング4aを放置する。その後逐次2段目円錐
状ポンチ6の挿入(図c)および圧入(図d)、3段目
円錐状ポンチ7の挿入(図e)および圧入(図f)を実
施し、所定形状、寸法の円錐状リング8を成形する。こ
の場合も2段目円錐状ポンチ6の外周部は、円錐状リン
グ8の中間部分の形状、寸法に合せたものである。同様
に、3段目円錐状ポンチ7の外周部も円錐状リング8に
合せたものとしている。
【0010】なお円錐状リング8内に放置された円錐状
ポンチ5,6,7および圧下リング4a,4b,4cの
撤去は、圧下リングを圧下順とは逆順序でクレーン等で
把持し撤去する。このように小形の円錐リングを複数個
用いることは本発明の大きな特徴の1つであり、これに
よって、スムーズな一体成形が可能となっている。
【0011】また、本発明法では、寸法精度と迅速な作
業工程を確保する観点から各円錐状ポンチ5,6,7同
士のセンター合せが重要な要素となっている。そのため
に、1段目円錐状ポンチ5を圧下した際、該ポンチ5と
共に1段目圧下リング4aをストレートリング2内にそ
のまま放置する。この場合、この両者5,4aの中心線
は、ストレートリング2内面の中心線とほぼ同一になる
ように構成してある。次に、2段目円錐状ポンチ6を圧
下するが、その際、先に放置された1段目圧下リング4
aの外周部をガイドとして利用し、ストレートリング2
内面の中心線とほぼ同一中心線を有する2段目円錐状ポ
ンチ6の内側通孔Hに挿入する。更に、該ポンチ6およ
び2段目圧下リング4bをストレートリング2の所定位
置に圧入してからその位置にそのまま放置し、前工程と
同じように3段目円錐状ポンチ7圧入の際のガイドとし
て利用する。これらの目的を達成するため1段目以降の
円錐状ポンチ(2段目および3段目円錐状ポンチ6,
7)に設けた通孔Hを各段に設けられたそれぞれの圧下
リング4a,4bの外径に合せた内径を有するように形
成している。
【0012】このようにして各ポンチ5,6,7のセン
ターが簡単に一致するようになっているが、これにより
目的の円錐状リング8の寸法精度が大幅に向上すると共
に、作業がスムーズに進行することとなる。なお、スト
レートリング2の拡管に圧下リングを固定した円錐状ポ
ンチの使用は、前記したように3個使用する場合に限ら
ず各2個または各4個以上使用する場合もある。即ち円
錐状ポンチの使用(分割)個数については、ストレート
リング2の寸法および使用プレス3の荷重能力から決定
される。荷重軽減のためには使用個数を増やせばよい
が、反面、作業能率が劣るので使用プレス3の荷重能力
からみた最少限の使用数、すなわち5個以内とする。こ
のようにして製造された円錐状リング8を機械加工等に
より、円錐胴完成品9となすものである。
【0013】なお、ストレートリング5を円錐状ポンチ
で加工する際の加熱温度は900〜1150℃とするこ
とが好ましい。すなわちオーステナイト化するために9
00℃以上の温度が必要であり、1150℃を超えると
オーステナイト粒が粗大化するからである。
【0014】
【実施例】上部外径約4500mm、下部外径約3500
mm、肉厚約100mm、高さ約2500mmの円錐胴を製造
する場合について説明する。重量約80ton の鋼塊1を
1260℃に充分加熱し、据込、穴明、穴拡げ、中空鍛
伸、穴拡げにより、ストレートリング2を成形した。そ
の後、該ストレートリング2の上下端面を機械加工にて
面付加工し、外径約3500mm、肉厚約200mm、高さ
約3000mmのストレートリング2に成形した。更にそ
のストレートリング2を約1000℃に加熱し、荷重能
力10000ton のプレス3を用いて図2に示すよう
に、ストレートリング2内面とほぼ同一中心線を有する
3段の円錐状ポンチ5,6,7およびこれらのポンチそ
れぞれ固設した圧下リング4a,4b,4cを用いて、
逐次押拡げを行い、所定の円錐状リング8に成形した。
この場合、先ず1050℃に加熱されたストレートリ−
ング2の中空部分に、高さ(底面より截頭面までの長
さ)750mmの1段目円錐状ポンチ5を直立し、その外
側先端部を挿入した。次に、1段目円錐状ポンチ5の後
背部に固設した圧下リング4aの上部にプレス3を当接
し、プレス3にて1段目円錐状ポンチ5をストレートリ
ング2の中空部に圧入し拡管した。この際、ストレート
リング2下部が予定のテーパー形状、寸法になった時点
で1段目円錐状ポンチ5の圧入を停止し、圧下リング4
aと共にその位置に放置した。
【0015】次いで、高さ750mmの2段目円錐状ポン
チ6を、該ポンチ6の後背部に固設した2段目圧下リン
グ4bを介して、プレス3により先に放置した1段目円
錐状ポンチ5と1段目圧下リング4aの上方から圧入
し、拡管したストレートリングをさらに拡管し、上記ス
トレートリング2下部のテーパー形状に連続するテーパ
ーを形成した。この圧入の際しては、1段目圧下リング
4aを2段目円錐状ポンチ6の通孔Hに挿通してスライ
ドさせ、各ポンチ及びリングのセンターが自動的に合致
した状態で圧下される。2段目円錐状ポンチ6が予定の
位置に達したとき、すなわち1段目円錐状ポンチ5の底
面と合致させた状態で、これと2段目圧下リング4bを
放置し、さらに、これらの上から高さ750mmの3段目
円錐状ポンチ7および該ポンチ7の後背部に固設してな
る3段目圧下リング4cを用い、プレス3にて所定位置
まで圧下を行った。この際も放置した2段目圧下リング
4bが3段目円錐状ポンチ7の通孔Hに挿入スライドさ
れ、自動的にセンター合せができた。
【0016】このようにして所望の形状・寸法を有する
円錐状リング8が形成され、最後に円錐状リング8内に
圧下して放置した、各円錐状ポンチ5,6,7を、各圧
下リング4a,4b,4cをクレーンにて把持して、順
次円錐状リング8内から撤去した。残された該リング8
は、仕上げの機械加工を行い、完成品9とした。
【0017】上記実施例におけるプレス荷重は、1段
目:7800ton 、2段目:7500ton 、3段目:7
200ton となり、プレス能力10000ton での成形
が可能であった。一体型ポンチでの荷重は、20000
ton を超えることから、本発明のように複数のポンチを
用いる分割タイプとすることにより荷重が軽減でき、既
存の大型油圧プレスでの成形が可能となった。なお、本
発明法における各円錐状ポンチ5,6,7の形状、寸法
は成形する目的の円錐状リング8の形状、寸法に合せて
選択すればよい。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明により鍛鋼製円錐
胴を成形することにより、従来の板曲げ、溶接組み立て
法に比べて溶接線がなく、製品品質の信頼性を極めて向
上させることができる。また、ストレートリングからの
製品の削り出し方法に比べて、鋳塊重量が例えば前者の
場合230ton 必要であったものが本発明では85ton
(約65%)に減少することができ材料歩留の向上およ
び機械加工工数の削減が達成できる。従って治工具の製
作費を充分償却可能であり、経済的にも極めて有効な方
法である。更に、ポンチを複数(分割)にすることによ
り、荷重が軽減でき、既存の大型油圧プレス(能力10
000ton)でも、成形が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼塊よりストレートリング成形過程を示すフロ
ー図。
【図2】本発明法によるストレートリングより円錐状リ
ング完成までの一例を示す模式説明図。
【図3】本発明の截頭形円錐状ポンチの一例を示す模式
説明図。
【図4】加圧水型原子炉の蒸気発生器の円錐胴の位置を
示す模式図。
【図5】従来法による板曲げ溶接による円錐状リングを
示す模式図。
【図6】従来法によるリング鍛造円錐胴採取位置を示す
断面図。
【図7】従来法による一体型円錐状ポンチによる一回圧
入法を示す模式図。
【符号の説明】
1 鋼塊 2 ストレートリング 3 プレス 4a,4b,4c 圧下リング 5 1段目截頭形円錐状ポンチ 5b,6b 底面 5t,6t 截頭面 6 2段目截頭形円錐状ポンチ 7 3段目截頭形円錐状ポンチ 8 円錐状リング 9 円錐胴 10 円筒胴 11 水室 12 溶接部 13 一体型円錐状ポンチ 14 テーパー管
フロントページの続き (72)発明者 徳野 勝彦 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (72)発明者 松本 親行 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (72)発明者 桑木 透 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通常の鍛造方法により成形され、両端面
    を面付加工してなるストレートリングを、截頭形円錐状
    ポンチを用いて異形リングに加工するに際し、底面に圧
    下リングを固設し、かつ周面が製品リングの形状に合致
    する所定のテーパーをなす截頭形円錐状ポンチを複数個
    用意し、これらのポンチをストレートリングに順次圧入
    したときに、後段に位置する截頭形円錐状ポンチはその
    截頭面がその前段に位置する截頭形円錐状ポンチ底面と
    一致し、かつ、前段の圧下リングを嵌挿する通孔を設け
    ると共に、各截頭形円錐状ポンチおよび圧下リングの中
    心軸線がストレートリングの中心軸線と共通するように
    構成し、ストレートリングを鍛造温度に加熱後、第1工
    程としてストレートリング内に前段(1段目)截頭形円
    錐状ポンチを圧下リング上よりプレスにて圧下し、所定
    位置まで圧入せしめた後、該円錐状ポンチおよび圧下リ
    ングをそのまま放置し、次いで第2工程として後段(2
    段目)截頭形円錐状ポンチを圧下リング上よりプレス
    し、かつ該円錐状ポンチの通孔に1段目圧下リングを嵌
    挿させてガイドとして用いつつ、ストレートリング内に
    所定形状、寸法まで圧下し、所定形状の円錐状リングを
    得ることを特徴とする異形リングの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法において、ストレー
    トリング内で2段目截頭形円錐状ポンチおよびこれに固
    設した圧下リングによる圧下、放置に続き、前工程と同
    様の操作で実施する3段目或は更にそれ以後の截頭形円
    錐状ポンチとこれに固設した圧下リングとによる圧下を
    前段の圧下リングをガイドに用い、かつ成形する円錐状
    リングの形状、寸法に応じて順次増加させ、円錐状リン
    グを製造することを特徴とする異形リングの製造方法。
JP5263796A 1993-10-21 1993-10-21 異形リングの製造方法 Granted JPH07116770A (ja)

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