大型鍛造品の特徴(1)

重機業界の慣例によれば、鍛造能力が 1000 トンを超える油圧プレスを使用して製造される自由鍛造品は、大型鍛造品と呼ばれます。自由鍛造用の油圧プレスの鍛造能力に換算すると、おおよそ軸鍛造品で5トン以上、ディスク鍛造品で2トン以上に相当します。

大型鍛造品の主な基本的な特徴は、寸法が大きく、重量が重いことです。例えば、600MWの蒸気タービン発電機のロータ鍛造品のサイズはφ1280mm×16310mm、重量は111.5トンとなります。 2200～2400MWの蒸気タービン発電機ローター鍛造品のサイズはφ1808mm×16880mm、重量は247トン。

サイズと重量が大きいため、大型の鍛造品は大きな鋼のインゴットから直接鍛造する必要があります。大きな鋼インゴットには、偏析、気孔率、収縮、非金属介在物、さまざまな種類の構造的不均一性などの深刻な問題が発生することがよく知られています。また、ガス含有量が高くなる傾向があり、これらの欠陥は後続の鍛造プロセスで除去するのが困難です。その結果、大型鍛造品には、重大な化学組成の不均一性、多様な構造欠陥、および高レベルの有害ガス含有量が存在することがよくあります。このため、大型鍛造品の熱処理プロセスが複雑になり、時間がかかり、高価になります。したがって、熱処理には細心の注意を払う必要があります。

さらに、大型鍛造品はサイズと重量が大きいため、熱容量が大幅に大きくなり、熱処理ステップ中に高い加熱速度と冷却速度を達成することが不可能になります。したがって、高性能・高品質の要求を満たすために焼戻しや焼入れによる内部組織の大幅な変化が必要な大型鍛造品には、安定性の高い過冷却オーステナイト鋼や高焼入れ性鋼を使用する必要があります。例には、Ni-Cr-Mo、Ni-Mo-V、Ni-Cr-Mo-V シリーズの鋼が含まれます。しかし、過冷却オーステナイトの安定性が高い鋼は構造継承が起こりやすく、合金鋼鍛造品の結晶粒径が粗大で不均一になります。この問題に対処するには、多くの場合、特別で複雑な熱処理プロセスが必要になります。

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