JPH105908A - 圧力容器のフランジ一体型鏡板およびその製造方法並びにそのブランク材 - Google Patents
圧力容器のフランジ一体型鏡板およびその製造方法並びにそのブランク材Info
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- JPH105908A JPH105908A JP8236891A JP23689196A JPH105908A JP H105908 A JPH105908 A JP H105908A JP 8236891 A JP8236891 A JP 8236891A JP 23689196 A JP23689196 A JP 23689196A JP H105908 A JPH105908 A JP H105908A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
- B21K21/02—Producing blanks in the shape of discs or cups as semifinished articles for making hollow articles, e.g. to be deep-drawn or extruded
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Forging (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドーム部とフランジ部とを一体成形した圧力
容器の鏡板を得る。 【解決手段】 円板全周にわたるフランジで取囲まれた
凹部を有し、該凹部の円板中心から径外方向全面にわた
って徐々に増肉したテーパー面により外周増肉部を形成
し、該外周増肉部を介して前記フランジに連接した形状
のブランク材を作り、該ブランク材をプレス装置の下型
又はダイスに装着するとき、該下型又はダイスの開口部
内に前記外周増肉部を装着し、その後、プレス装置の上
型を前記凹部の有底面に押込んで熱間成形温度でドーム
部とフランジ部とを一体に成形する。
容器の鏡板を得る。 【解決手段】 円板全周にわたるフランジで取囲まれた
凹部を有し、該凹部の円板中心から径外方向全面にわた
って徐々に増肉したテーパー面により外周増肉部を形成
し、該外周増肉部を介して前記フランジに連接した形状
のブランク材を作り、該ブランク材をプレス装置の下型
又はダイスに装着するとき、該下型又はダイスの開口部
内に前記外周増肉部を装着し、その後、プレス装置の上
型を前記凹部の有底面に押込んで熱間成形温度でドーム
部とフランジ部とを一体に成形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力容器のフラン
ジ一体型鏡板及びその製造方法並びにそのブランク材に
係り、大型圧力容器のクローズヘッド、ボトムヘッドに
利用される。
ジ一体型鏡板及びその製造方法並びにそのブランク材に
係り、大型圧力容器のクローズヘッド、ボトムヘッドに
利用される。
【０００２】
【従来の技術】鋼製圧力容器は、数個の円筒状部材（シ
ェル）を溶接等の手段により連結して接合した長尺円筒
胴の両端部にクローズヘッドアッセンブリ（トップドー
ム、トップトーラス、ヘッドフランジ）およびボトムア
ッセンブリ（ボトムドーム、ボトムトーラス）を備えて
おり、例えば、特公昭５６−２６５２６号公報、特公昭
５７−５０５８１号公報、特公昭６２−５６９８号公報
には、トップドーム（ボトムドームを含み、一般に鏡板
といわれる）の製造方法が提案されている。
ェル）を溶接等の手段により連結して接合した長尺円筒
胴の両端部にクローズヘッドアッセンブリ（トップドー
ム、トップトーラス、ヘッドフランジ）およびボトムア
ッセンブリ（ボトムドーム、ボトムトーラス）を備えて
おり、例えば、特公昭５６−２６５２６号公報、特公昭
５７−５０５８１号公報、特公昭６２−５６９８号公報
には、トップドーム（ボトムドームを含み、一般に鏡板
といわれる）の製造方法が提案されている。
【０００３】これら従来技術はいずれもドームの製造方
法であって、該ドームにトーラスおよびフランジをそれ
ぞれ溶接により接合していた。このようにドームにトー
ラスおよびフランジを溶接で接合したのでは、構造上の
信頼性がなく又製作コストも高くなるし、設置後の溶接
部の定期検査が必要である。
法であって、該ドームにトーラスおよびフランジをそれ
ぞれ溶接により接合していた。このようにドームにトー
ラスおよびフランジを溶接で接合したのでは、構造上の
信頼性がなく又製作コストも高くなるし、設置後の溶接
部の定期検査が必要である。
【０００４】例えば、原子炉用鋼製圧力容器のように特
に高い安全性が必要とされる場合には、運転中において
も定期的に溶接部の監視をする必要があった。ドームと
トーラスおよびフランジを一体に成形することができれ
ば、前記溶接部がなくなり有利となることから、図１６
に示すプレス成形装置を用いてフランジ一体型のドーム
（鏡板）を製作した。
に高い安全性が必要とされる場合には、運転中において
も定期的に溶接部の監視をする必要があった。ドームと
トーラスおよびフランジを一体に成形することができれ
ば、前記溶接部がなくなり有利となることから、図１６
に示すプレス成形装置を用いてフランジ一体型のドーム
（鏡板）を製作した。
【０００５】図１６において、１は鋼塊から円板を鍛造
し、プレス成形等をしたブランク材であり、フランジ部
の最大肉厚（内周曲面から法線方向に最大であるフラン
ジ角部がなくなり有利となることから、図１６に示すプ
レス成形装置を用いてフランジ一体型のドーム（鏡板）
を製作した。図１６において、１は鋼塊から円板を鍛造
し、プレス成形等をしたブランク材であり、フランジ部
の最大肉厚（内周曲面から法線方向に最大であるフラン
ジ角部までの距離）を有する板厚の素材である。２はプ
レス装置の雄型（ポンチ）、３はプレス装置の雌型であ
る。
し、プレス成形等をしたブランク材であり、フランジ部
の最大肉厚（内周曲面から法線方向に最大であるフラン
ジ角部がなくなり有利となることから、図１６に示すプ
レス成形装置を用いてフランジ一体型のドーム（鏡板）
を製作した。図１６において、１は鋼塊から円板を鍛造
し、プレス成形等をしたブランク材であり、フランジ部
の最大肉厚（内周曲面から法線方向に最大であるフラン
ジ角部までの距離）を有する板厚の素材である。２はプ
レス装置の雄型（ポンチ）、３はプレス装置の雌型であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１６に示すブランク
材１を熱間成形温度まで加熱した状態で曲げ成形（プレ
ス成形）したのでは、次のような課題がある。 ；ブランク材の板厚が過大となり曲げ成形するには巨
大な押込力を必要とし、極めて大きな容量のプレス装置
を必要とし、現実的には不可能であった。 ；ブランク材の板厚が過大であることから、最終製品
形状に対する材料歩留りが極めて悪くプレス後の切削時
間が過大となって経済的でない。 ；曲げ成形するとき、スプリングバック現象が発生す
る。 ；ブランク材の円周部に増肉部１Ａを形成してプレス
成形したとしても、フランジ角部が欠肉となって、目的
とするフランジ一体型の鏡板とはならない。 ；フランジ一体型の鏡板を製造する場合、焼入れ、焼
戻しの熱処理を施すことによって所定の機械的性質を確
保することになるが、フランジ部と鏡板部とではフラン
ジ部が厚肉で鏡板部が薄肉でその肉厚差が大きいため水
冷、焼入れ時の冷却速度に差が生じ、これが均質な鏡板
を得る障害となっていた。
材１を熱間成形温度まで加熱した状態で曲げ成形（プレ
ス成形）したのでは、次のような課題がある。 ；ブランク材の板厚が過大となり曲げ成形するには巨
大な押込力を必要とし、極めて大きな容量のプレス装置
を必要とし、現実的には不可能であった。 ；ブランク材の板厚が過大であることから、最終製品
形状に対する材料歩留りが極めて悪くプレス後の切削時
間が過大となって経済的でない。 ；曲げ成形するとき、スプリングバック現象が発生す
る。 ；ブランク材の円周部に増肉部１Ａを形成してプレス
成形したとしても、フランジ角部が欠肉となって、目的
とするフランジ一体型の鏡板とはならない。 ；フランジ一体型の鏡板を製造する場合、焼入れ、焼
戻しの熱処理を施すことによって所定の機械的性質を確
保することになるが、フランジ部と鏡板部とではフラン
ジ部が厚肉で鏡板部が薄肉でその肉厚差が大きいため水
冷、焼入れ時の冷却速度に差が生じ、これが均質な鏡板
を得る障害となっていた。
【０００７】そこで本発明は、ブランク材の形状に細工
をすることによって、大容量のプレス装置を用いなくと
も、又、板厚過大なブランク材でなくともフランジ一体
型鏡板を製造する方法を提供することが第１の目的であ
る。また本発明は、Ｃ量偏析を利用して、すなわち、フ
ランジと円板（ドーム部）とのＣ量（炭素量）をフラン
ジでは高Ｃ量とし円板では低Ｃ量とすることによって全
体に亘って機械的性質が均一なフランジ一体型鏡板およ
びブランク材を提供する事が第２の目的である。
をすることによって、大容量のプレス装置を用いなくと
も、又、板厚過大なブランク材でなくともフランジ一体
型鏡板を製造する方法を提供することが第１の目的であ
る。また本発明は、Ｃ量偏析を利用して、すなわち、フ
ランジと円板（ドーム部）とのＣ量（炭素量）をフラン
ジでは高Ｃ量とし円板では低Ｃ量とすることによって全
体に亘って機械的性質が均一なフランジ一体型鏡板およ
びブランク材を提供する事が第２の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の第１の目
的を達成するために、次の技術的手段を講じている。す
なわち、請求項１に係る本発明の製造方法は、円板全周
にわたるフランジで取囲まれた凹部を有し、該凹部の円
板中心から径外方向全面にわたって徐々に増肉したテー
パー面により外周増肉部を形成し、該外周増肉部を介し
て前記フランジに連接した形状のブランク材を作り、該
ブランク材をプレス装置の下型又はダイスに装着すると
き、該下型又はダイスの開口部内に前記外周増肉部を装
着し、その後、プレス装置の上型を前記凹部の有底面に
押込んで熱間成形温度でドーム部とフランジ部とを一体
に成形することを特徴とするものである。
的を達成するために、次の技術的手段を講じている。す
なわち、請求項１に係る本発明の製造方法は、円板全周
にわたるフランジで取囲まれた凹部を有し、該凹部の円
板中心から径外方向全面にわたって徐々に増肉したテー
パー面により外周増肉部を形成し、該外周増肉部を介し
て前記フランジに連接した形状のブランク材を作り、該
ブランク材をプレス装置の下型又はダイスに装着すると
き、該下型又はダイスの開口部内に前記外周増肉部を装
着し、その後、プレス装置の上型を前記凹部の有底面に
押込んで熱間成形温度でドーム部とフランジ部とを一体
に成形することを特徴とするものである。
【０００９】また、請求項２に係る本発明のブランク材
は、円板全周にわたるフランジで取囲まれた凹部を有
し、該凹部の円板中心から径外方向全面にわたって徐々
に増肉したテーパー面により外周増肉部を形成し、該外
周増肉部を介して前記フランジに連接した形状とされて
いることを特徴とするものである。請求項２に係るブラ
ンク材において、凹部の有底面又はフランジと反対面あ
るいは両面にテーパー面が形成されて外周増肉部を備え
ることができる（請求項３）。
は、円板全周にわたるフランジで取囲まれた凹部を有
し、該凹部の円板中心から径外方向全面にわたって徐々
に増肉したテーパー面により外周増肉部を形成し、該外
周増肉部を介して前記フランジに連接した形状とされて
いることを特徴とするものである。請求項２に係るブラ
ンク材において、凹部の有底面又はフランジと反対面あ
るいは両面にテーパー面が形成されて外周増肉部を備え
ることができる（請求項３）。
【００１０】更に、請求項４に係る本発明の製造方法
は、円板の少なくとも一面が円板中心から径外方向全面
にわたって徐々に増肉したテーパー面とされており、該
テーパー面に連接して断面クサビ形の増肉部を有する形
状のブランク材を作り、該ブランク材をプレス装置の下
型又はダイスに装着するとき、該下型又はダイスの開口
部内に前記増肉部を装着し、その後、プレス装置の上型
を前記円板に押込んで熱間成形温度でドーム部とフラン
ジ部とを一体に成形することを特徴とするものである。
は、円板の少なくとも一面が円板中心から径外方向全面
にわたって徐々に増肉したテーパー面とされており、該
テーパー面に連接して断面クサビ形の増肉部を有する形
状のブランク材を作り、該ブランク材をプレス装置の下
型又はダイスに装着するとき、該下型又はダイスの開口
部内に前記増肉部を装着し、その後、プレス装置の上型
を前記円板に押込んで熱間成形温度でドーム部とフラン
ジ部とを一体に成形することを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項５に係る本発明のブランク材
は、円板の少なくとも一面が円板中心から径外方向全面
にわたって徐々に増肉したテーパー面とされており、該
テーパー面に連接して断面クサビ形の増肉部を円板外周
に有する形状とされていることを特徴とするものであ
る。請求項５に係るブランク材において、円板の一面を
平坦面、他面をテーパー面又は円板の両面をテーパー面
に形成して円板外周に断面クサビ形の増肉部とすること
ができる（請求項６，７）。
は、円板の少なくとも一面が円板中心から径外方向全面
にわたって徐々に増肉したテーパー面とされており、該
テーパー面に連接して断面クサビ形の増肉部を円板外周
に有する形状とされていることを特徴とするものであ
る。請求項５に係るブランク材において、円板の一面を
平坦面、他面をテーパー面又は円板の両面をテーパー面
に形成して円板外周に断面クサビ形の増肉部とすること
ができる（請求項６，７）。
【００１２】更に、請求項８に係る本発明のフランジ一
体型鏡板は、前述の第２の目的を達成するために、ドー
ム部とフランジ部とを一体に成形した圧力容器のフラン
ジ一体型鏡板であって、前記ドーム部とフランジ部との
Ｃ量（炭素量）は、ドーム部が低Ｃ量でフランジ部が高
Ｃ量とされていることを特徴とするものであり、また、
請求項９に係る本発明のブランク材は、円板全周にわた
るフランジ又は断面クサビ形の増肉部で取囲まれた凹部
を有するブランク材において、凹部とフランジ又は増肉
部とのＣ量は、凹部が低Ｃ量でフランジ又は増肉部が高
Ｃ量とされていることを特徴とするものである。
体型鏡板は、前述の第２の目的を達成するために、ドー
ム部とフランジ部とを一体に成形した圧力容器のフラン
ジ一体型鏡板であって、前記ドーム部とフランジ部との
Ｃ量（炭素量）は、ドーム部が低Ｃ量でフランジ部が高
Ｃ量とされていることを特徴とするものであり、また、
請求項９に係る本発明のブランク材は、円板全周にわた
るフランジ又は断面クサビ形の増肉部で取囲まれた凹部
を有するブランク材において、凹部とフランジ又は増肉
部とのＣ量は、凹部が低Ｃ量でフランジ又は増肉部が高
Ｃ量とされていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１（Ａ）（Ｂ）は請求項１
に係る製造方法の工程を示しており、図２（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は請求項２に係るブランク材、すなわち、請求項
１に係る製造方法に用いるブランク材を示している。
て図を参照して説明する。図１（Ａ）（Ｂ）は請求項１
に係る製造方法の工程を示しており、図２（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）は請求項２に係るブランク材、すなわち、請求項
１に係る製造方法に用いるブランク材を示している。
【００１４】図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、ブラン
ク材１０は、円板全周にわたるフランジ１１で取囲まれ
た凹部１２を有し、該凹部１２の有底部１２Ａは平坦面
とされており、フランジ内周部１２Ｂは抜き勾配とさ
れ、該凹部１２の円板中心０から径方向全面にわたって
徐々に増肉したテーパー面１３が前記フランジ１１と反
対面に形成されており、該テーパー面１３の外周増肉部
１４を介して前記フランジ１１に連接した形状とされて
いる。
ク材１０は、円板全周にわたるフランジ１１で取囲まれ
た凹部１２を有し、該凹部１２の有底部１２Ａは平坦面
とされており、フランジ内周部１２Ｂは抜き勾配とさ
れ、該凹部１２の円板中心０から径方向全面にわたって
徐々に増肉したテーパー面１３が前記フランジ１１と反
対面に形成されており、該テーパー面１３の外周増肉部
１４を介して前記フランジ１１に連接した形状とされて
いる。
【００１５】このブランク材１０は、円柱状の鋼塊を寸
断してから軸方向に圧縮（鍛造）することにより厚肉円
板を作成する。場合によっては、圧縮と鍛伸を繰返して
充分な鍛錬加工を行うことで厚肉円板を作成する。この
厚肉円板をプレス成形（自由鍛造）することで図２
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示した既述のブランク材１０が作
成される。
断してから軸方向に圧縮（鍛造）することにより厚肉円
板を作成する。場合によっては、圧縮と鍛伸を繰返して
充分な鍛錬加工を行うことで厚肉円板を作成する。この
厚肉円板をプレス成形（自由鍛造）することで図２
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示した既述のブランク材１０が作
成される。
【００１６】プレス力量が充分であれば１回の押込みで
凹部１２等を成形できるが、１回の押込みでは困難なと
きには、数回の押込みを行う。このようにして鍛造を終
えた素材は充分な熱処理を施すことにより、素材の時点
で完成品、すなわち、圧力容器の鏡板に要求される機械
的性質を具有させておくことが望ましく、その後、必要
に応じて全面あるいは部分的に機械加工を行うことによ
って、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したブランク材１０
を作成する。
凹部１２等を成形できるが、１回の押込みでは困難なと
きには、数回の押込みを行う。このようにして鍛造を終
えた素材は充分な熱処理を施すことにより、素材の時点
で完成品、すなわち、圧力容器の鏡板に要求される機械
的性質を具有させておくことが望ましく、その後、必要
に応じて全面あるいは部分的に機械加工を行うことによ
って、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したブランク材１０
を作成する。
【００１７】このブランク材１０は、熱間成形温度、例
えば７００〜１２００℃の温度まで加熱し、図１（Ａ）
（Ｂ）に示すように、プレス装置のダイス１６に装着さ
れて半球状のポンチで示している上型１５を押圧するこ
とで成形される。前記ブランク材１０をプレス装置のダ
イス１６に装着するとき、該ダイス１６の開口部内に前
記外周増肉部１４を臨入してフランジ１１をダイス１６
に載置し、円板中心０をダイス中心として装着し、その
後、プレス装置の上型１５を前記凹部１２の有底面１２
Ａに押込んで熱間成形温度でドーム部とフランジ部とを
一体に成形するのである。
えば７００〜１２００℃の温度まで加熱し、図１（Ａ）
（Ｂ）に示すように、プレス装置のダイス１６に装着さ
れて半球状のポンチで示している上型１５を押圧するこ
とで成形される。前記ブランク材１０をプレス装置のダ
イス１６に装着するとき、該ダイス１６の開口部内に前
記外周増肉部１４を臨入してフランジ１１をダイス１６
に載置し、円板中心０をダイス中心として装着し、その
後、プレス装置の上型１５を前記凹部１２の有底面１２
Ａに押込んで熱間成形温度でドーム部とフランジ部とを
一体に成形するのである。
【００１８】ここで、凹部１２の有底面１２Ａは、これ
を上型１５で軸心方向（垂直方向）に押込んで成形する
と鏡板１７のドーム部１７Ａに相当する部位であり、増
肉部１４は同じくトーラス部１７Ｂに相当する部位であ
り、更にフランジ１１は同じくフランジ部１７Ｃに相当
する部位であって、凹部１２の有底面（部）１２Ａが各
部を減肉する膨出加工（曲げ成形）となり、その中心０
を薄肉とし径外方向全面に亘って徐々に増肉するテーパ
ー面１３と形成することにより、上型１５との接触でデ
ッドメタルとなって膨出加工するとき周囲を引き伸ばす
（伸展する）際に増肉部１４によって欠肉することなく
破断を防止するのである。
を上型１５で軸心方向（垂直方向）に押込んで成形する
と鏡板１７のドーム部１７Ａに相当する部位であり、増
肉部１４は同じくトーラス部１７Ｂに相当する部位であ
り、更にフランジ１１は同じくフランジ部１７Ｃに相当
する部位であって、凹部１２の有底面（部）１２Ａが各
部を減肉する膨出加工（曲げ成形）となり、その中心０
を薄肉とし径外方向全面に亘って徐々に増肉するテーパ
ー面１３と形成することにより、上型１５との接触でデ
ッドメタルとなって膨出加工するとき周囲を引き伸ばす
（伸展する）際に増肉部１４によって欠肉することなく
破断を防止するのである。
【００１９】また、上型１５は略部分球状の形状をして
おりその直径はドーム部１７Ａの内径よりも小さいこと
から上型１５と有底面１２Ａとの接触面積は小さくかつ
しごき加工が実質的になく周囲を図１（Ｂ）の矢符Ｆ１
のように法線方向に均等に伸展することで足りることか
らプレス力量Ｆは小さくとも充分に成形可能となるので
ある。
おりその直径はドーム部１７Ａの内径よりも小さいこと
から上型１５と有底面１２Ａとの接触面積は小さくかつ
しごき加工が実質的になく周囲を図１（Ｂ）の矢符Ｆ１
のように法線方向に均等に伸展することで足りることか
らプレス力量Ｆは小さくとも充分に成形可能となるので
ある。
【００２０】なお、図２に示したブランク材１０はその
フランジ１１を完全に予備成形したものであるが、該フ
ランジ１１の寸法は鏡板１７のフランジ１７Ｃに若干の
余肉を付加したものにすることが望ましい。また、曲げ
加工された鏡板１７はプレス装置から取り出され、必要
な加工（例えばフランジ１７Ｃにボルト挿通孔の形成
等）されて完全品となる。
フランジ１１を完全に予備成形したものであるが、該フ
ランジ１１の寸法は鏡板１７のフランジ１７Ｃに若干の
余肉を付加したものにすることが望ましい。また、曲げ
加工された鏡板１７はプレス装置から取り出され、必要
な加工（例えばフランジ１７Ｃにボルト挿通孔の形成
等）されて完全品となる。
【００２１】図３（Ａ）（Ｂ）はプレス装置の成形手段
をダイス１６を有する雌型（下型）１６Ａを採用した実
施形態であって、ブランク材１０の形状は図２のそれと
同一であり、共通する部分は共通符号で示しており、雌
型１６Ａはこれがリング形であって図示の如く分割型と
しその型面１６Ｂはドーム部１７Ａの外周面形状に沿う
曲面とされている。
をダイス１６を有する雌型（下型）１６Ａを採用した実
施形態であって、ブランク材１０の形状は図２のそれと
同一であり、共通する部分は共通符号で示しており、雌
型１６Ａはこれがリング形であって図示の如く分割型と
しその型面１６Ｂはドーム部１７Ａの外周面形状に沿う
曲面とされている。
【００２２】図４（Ａ）（Ｂ）は請求項４および請求項
５に対する実施形態であって、ブランク材１０の形状が
相違するものである。すなわち、ブランク材１０は、円
板の一面が平坦面１２Ａで、円板の他面が円板中心から
径外方向全面にわたって徐々に増肉したテーパー面１３
とされており、該テーパー面１３に連接して断面クサビ
形の増肉部１４を円板外周に有する形状とされていて該
増肉部１４で取囲まれた凹部１２がダイス１６側に形成
されている。
５に対する実施形態であって、ブランク材１０の形状が
相違するものである。すなわち、ブランク材１０は、円
板の一面が平坦面１２Ａで、円板の他面が円板中心から
径外方向全面にわたって徐々に増肉したテーパー面１３
とされており、該テーパー面１３に連接して断面クサビ
形の増肉部１４を円板外周に有する形状とされていて該
増肉部１４で取囲まれた凹部１２がダイス１６側に形成
されている。
【００２３】すなわち、図４（Ａ）（Ｂ）で示したブラ
ンク材１０は断面クサビ形の増肉部１４が鏡板１７のト
ーラス１７Ｂおよびフランジ１７Ｃに相当する部位であ
って、その形状は型入れした後の製品開口側端面が内・
外周半径の中心に対して５〜２０°の角度θでフランジ
１７Ｃ外周面が垂直θ１となるような角度θだけ勾配を
有する（軸対称中心線上でこの中心（ドーム部中心）と
開口端面位置との差は所謂カットバックと呼ばれる寸法
である）。
ンク材１０は断面クサビ形の増肉部１４が鏡板１７のト
ーラス１７Ｂおよびフランジ１７Ｃに相当する部位であ
って、その形状は型入れした後の製品開口側端面が内・
外周半径の中心に対して５〜２０°の角度θでフランジ
１７Ｃ外周面が垂直θ１となるような角度θだけ勾配を
有する（軸対称中心線上でこの中心（ドーム部中心）と
開口端面位置との差は所謂カットバックと呼ばれる寸法
である）。
【００２４】なお、角度θは要求される製品の最終形状
等によって変化することがある。この図４（Ａ）（Ｂ）
に示したブランク材１０は、図２で示したブランク材１
０に比べて余材は若干多くなるけれども素材据込みが浅
く素材の歩留りがよくなるのである。而して、図４
（Ａ）で示すようにブランク材１０を、プレス装置の下
型１６Ａ又はダイス１６に装着するとき、該下型１６Ａ
又はダイス１６の開口部内に前記増肉部１４を臨入して
装着し、その後、プレス装置の上型１５を前記円板の平
坦面１２Ａに押込んで熱間成形温度でドーム部とフラン
ジ部とを一体に成形するのである。
等によって変化することがある。この図４（Ａ）（Ｂ）
に示したブランク材１０は、図２で示したブランク材１
０に比べて余材は若干多くなるけれども素材据込みが浅
く素材の歩留りがよくなるのである。而して、図４
（Ａ）で示すようにブランク材１０を、プレス装置の下
型１６Ａ又はダイス１６に装着するとき、該下型１６Ａ
又はダイス１６の開口部内に前記増肉部１４を臨入して
装着し、その後、プレス装置の上型１５を前記円板の平
坦面１２Ａに押込んで熱間成形温度でドーム部とフラン
ジ部とを一体に成形するのである。
【００２５】なお、以上の２つの実施形態においてブラ
ンク材１０の材質はＳＡ−５０８，クラス２又はクラス
３、すなわちマンガン・モリブデン鋼を採用すること
が、特に、原子炉の圧力容器のときに有効である。ま
た、以上の各実施形態においてプレス装置は縦形プレス
を例示しているが、これは横形プレス装置であってもよ
く、このときは上型は雄型、下型は雌型となることはい
うまでもない。
ンク材１０の材質はＳＡ−５０８，クラス２又はクラス
３、すなわちマンガン・モリブデン鋼を採用すること
が、特に、原子炉の圧力容器のときに有効である。ま
た、以上の各実施形態においてプレス装置は縦形プレス
を例示しているが、これは横形プレス装置であってもよ
く、このときは上型は雄型、下型は雌型となることはい
うまでもない。
【００２６】更に、ブランク材の形状で円板とは真円板
だけを意味するものではなく楕円等をも意味しており、
また、鏡板はノズル付を示していないが勿論ノズル付も
対象とできる。
だけを意味するものではなく楕円等をも意味しており、
また、鏡板はノズル付を示していないが勿論ノズル付も
対象とできる。
【００２７】
【実施例】材質は代表的な原子炉材料であるＡＳＭＥセ
クションIIＳＡ５０８、クラス３（相当ＪＩＳ，ＳＦＶ
Ｑ２Ａ）を成分とする重量が３００トンの鋼塊から鍛造
によって外径５０００ｍｍで厚さ１６００ｍｍの厚肉円
板を作成した。この厚肉円板から１２００℃から８００
℃の温度域で自由鍛造し、中央部に内径３５００ｍｍの
凹部を、自由鍛造用ポンチを押込み、打上げ焼鈍および
焼入、焼戻し等の熱処理を施し機械加工してフランジ１
１の高さ１５００ｍｍ、凹部１２の深さ８７０ｍｍ、凹
部１２の内径４０５０ｍｍのブランク材１０を作成し
た。
クションIIＳＡ５０８、クラス３（相当ＪＩＳ，ＳＦＶ
Ｑ２Ａ）を成分とする重量が３００トンの鋼塊から鍛造
によって外径５０００ｍｍで厚さ１６００ｍｍの厚肉円
板を作成した。この厚肉円板から１２００℃から８００
℃の温度域で自由鍛造し、中央部に内径３５００ｍｍの
凹部を、自由鍛造用ポンチを押込み、打上げ焼鈍および
焼入、焼戻し等の熱処理を施し機械加工してフランジ１
１の高さ１５００ｍｍ、凹部１２の深さ８７０ｍｍ、凹
部１２の内径４０５０ｍｍのブランク材１０を作成し
た。
【００２８】このブランク材１０を１２００℃〜１１０
０℃の熱間成形温度域間に加熱してから、プレス装置の
下型に装着してから上型による押込み加工を実施した
（押込み力１１０００トン、押込み深さ１４００ｍｍ、
押込み所要時間２０分。押込み加工（曲げ加工）された
鏡板はトーラス部で欠肉となることなく、ドーム部とフ
ランジ部とを一体に成形したものとなった。
０℃の熱間成形温度域間に加熱してから、プレス装置の
下型に装着してから上型による押込み加工を実施した
（押込み力１１０００トン、押込み深さ１４００ｍｍ、
押込み所要時間２０分。押込み加工（曲げ加工）された
鏡板はトーラス部で欠肉となることなく、ドーム部とフ
ランジ部とを一体に成形したものとなった。
【００２９】図５〜図７は請求項１又は２に係るブラン
ク材１０の他の実施形態であり、図５は、凹部１２の有
底面１２Ａについて円板中心Ｏから径外方向にわたって
徐々に増肉したテーパー面１３に形成し、該テーパー面
（有底面）１３により外周増肉部１４を形成したもので
あり、反有底面１２Ｃは平坦面とされているブランク材
１０であり、この図５のブランク材１０によれば、図２
に示したブランク材よりも材料歩留りがよいものとでき
る。
ク材１０の他の実施形態であり、図５は、凹部１２の有
底面１２Ａについて円板中心Ｏから径外方向にわたって
徐々に増肉したテーパー面１３に形成し、該テーパー面
（有底面）１３により外周増肉部１４を形成したもので
あり、反有底面１２Ｃは平坦面とされているブランク材
１０であり、この図５のブランク材１０によれば、図２
に示したブランク材よりも材料歩留りがよいものとでき
る。
【００３０】図６のブランク材１０は、有底面１２Ａお
よび反有底面１２Ｃをともにテーパー面１３に形成した
ものであり、そのテーパーの方向が異なるものとされて
おり、又、図７のブランク材１０は、有底面１２Ａおよ
び反有底面１２Ｃともにテーパー面１３に形成し、その
テーパーの方向は同じで方向であるもののテーパー角を
異にしており、図６、７のいずれにおいてもテーパー面
１３により外周増肉部１４が形成されている。
よび反有底面１２Ｃをともにテーパー面１３に形成した
ものであり、そのテーパーの方向が異なるものとされて
おり、又、図７のブランク材１０は、有底面１２Ａおよ
び反有底面１２Ｃともにテーパー面１３に形成し、その
テーパーの方向は同じで方向であるもののテーパー角を
異にしており、図６、７のいずれにおいてもテーパー面
１３により外周増肉部１４が形成されている。
【００３１】図８は請求項４又は５に係るブランク材１
０の他の実施形態であり、雄形（工具）で押込まれる側
にも、テーパー面１３を形成したものであり、その他は
図４（Ａ）と同じ構成である。この図５〜図８に示すブ
ランク材１０によれば、工具１５が当接する部分（面）
が円板中心Ｏから径外方向にテーパー面１３とされてい
ることにより、工具１５の芯ズレが少なく、工具１５に
よる押込み、すなわち、成形が精度よくできる。
０の他の実施形態であり、雄形（工具）で押込まれる側
にも、テーパー面１３を形成したものであり、その他は
図４（Ａ）と同じ構成である。この図５〜図８に示すブ
ランク材１０によれば、工具１５が当接する部分（面）
が円板中心Ｏから径外方向にテーパー面１３とされてい
ることにより、工具１５の芯ズレが少なく、工具１５に
よる押込み、すなわち、成形が精度よくできる。
【００３２】図９〜図１５は、請求項８および９の実施
形態であり、図９（１）〜（８）は、大型の鋼塊１００
を用いて鍛造によってブランク材１０を作成する工程を
示している。鋼塊１００は位置によって成分濃度の異な
る偏析が起り、炭素Ｃは偏析し易い元素で鋼塊１００の
頂部が高く、底部が低くなり、鋼塊１００が大型化され
るほど偏析の程度は大きくなり、一方、炭素Ｃは焼入れ
硬化元素であり、Ｃ量が高い程高い強度が得られる。
形態であり、図９（１）〜（８）は、大型の鋼塊１００
を用いて鍛造によってブランク材１０を作成する工程を
示している。鋼塊１００は位置によって成分濃度の異な
る偏析が起り、炭素Ｃは偏析し易い元素で鋼塊１００の
頂部が高く、底部が低くなり、鋼塊１００が大型化され
るほど偏析の程度は大きくなり、一方、炭素Ｃは焼入れ
硬化元素であり、Ｃ量が高い程高い強度が得られる。
【００３３】また、ブランク材１０の熱間鍛造におい
て、工具の接触面の材料は摩擦によって固着され、固着
した部分はくさびとなって材料全体の中に押込まれる。
このようなことを考慮して図９（１）〜（８）を参照し
てブランク材１０の作成要領を以下説明する。鋼塊１０
０を荒鍛伸のあと、底部不要部分１００Ａを切り捨て、
図９（２）で示すように軸方向に圧縮を加え、その後、
再度鍛伸し鋼塊全体に充分な鍛伸を加える（図９（３）
参照）。
て、工具の接触面の材料は摩擦によって固着され、固着
した部分はくさびとなって材料全体の中に押込まれる。
このようなことを考慮して図９（１）〜（８）を参照し
てブランク材１０の作成要領を以下説明する。鋼塊１０
０を荒鍛伸のあと、底部不要部分１００Ａを切り捨て、
図９（２）で示すように軸方向に圧縮を加え、その後、
再度鍛伸し鋼塊全体に充分な鍛伸を加える（図９（３）
参照）。
【００３４】その後、鋼塊１００の頂部不要部分および
押湯部１００Ｂを切り捨てた後（図９（４）参照）、再
び予備圧縮と仕上げ圧縮を行い併せて円板の外周曲面を
成形し、外周部を鍛錬した。すなわち、予備圧縮は圧縮
面全面に当る広幅工具で全体圧縮をし、工具の接触面の
材料を固着したくさびとして材料全体の中に押し込み鏡
板となる凹部底面に留めさせ、一方、仕上げ圧縮は５〜
２５％の当り面を有する狭い工具を用いて頂部を圧縮し
材料を平面方向に移動させ厚肉となるフランジ部に位置
させ、その後図９（７）で示すポンチ１００Ｃを用いて
凹部を形成した。
押湯部１００Ｂを切り捨てた後（図９（４）参照）、再
び予備圧縮と仕上げ圧縮を行い併せて円板の外周曲面を
成形し、外周部を鍛錬した。すなわち、予備圧縮は圧縮
面全面に当る広幅工具で全体圧縮をし、工具の接触面の
材料を固着したくさびとして材料全体の中に押し込み鏡
板となる凹部底面に留めさせ、一方、仕上げ圧縮は５〜
２５％の当り面を有する狭い工具を用いて頂部を圧縮し
材料を平面方向に移動させ厚肉となるフランジ部に位置
させ、その後図９（７）で示すポンチ１００Ｃを用いて
凹部を形成した。
【００３５】このポンチ１００Ｃによる押込みは円板中
心よりずらした位置にポンチ１００Ｃを押し込み円周方
向でかつ同心円上に沿って順次押込みして図９（８）で
示すようなブランク材１０を作成した。このようにして
作成されたブランク材１０は、図１０で示すように円板
底部（凹部）１０Ａとフランジ１１の内周部１１Ａの炭
素量（Ｃ量）は、底部１０Ａが低Ｃ量で内周部１１Ａが
高Ｃ量とされており、このようにＣ量偏析を考慮したブ
ランク材１０を用いて図１又は図２を参照して既述した
ダイス又は下型とポンチを用いて作成した鏡板は図１１
で示すように材料強度の一様性を図ることができた。
心よりずらした位置にポンチ１００Ｃを押し込み円周方
向でかつ同心円上に沿って順次押込みして図９（８）で
示すようなブランク材１０を作成した。このようにして
作成されたブランク材１０は、図１０で示すように円板
底部（凹部）１０Ａとフランジ１１の内周部１１Ａの炭
素量（Ｃ量）は、底部１０Ａが低Ｃ量で内周部１１Ａが
高Ｃ量とされており、このようにＣ量偏析を考慮したブ
ランク材１０を用いて図１又は図２を参照して既述した
ダイス又は下型とポンチを用いて作成した鏡板は図１１
で示すように材料強度の一様性を図ることができた。
【００３６】図１０に示したブランク材１０を用いて鏡
板部を成形した後、焼入れ、焼戻しを実施した。図１２
に示した鏡板の各部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの冷却曲線を図１３
に示し、８８０°Ｃから５５０°Ｃまでの各部Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの平均冷却速度Ｃ，Ｒを表１に示す。
板部を成形した後、焼入れ、焼戻しを実施した。図１２
に示した鏡板の各部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの冷却曲線を図１３
に示し、８８０°Ｃから５５０°Ｃまでの各部Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの平均冷却速度Ｃ，Ｒを表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】更に、図１４および図１５並びに表２にお
いては、図１２に示した各部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの焼戻し時
の加熱曲線と焼戻し効果を表わす焼戻しパラメータ値を
示し、厚肉部（フランジ）は昇温速度が小さいため同一
時間で焼戻しすると焼戻し効果は小さくなり、このため
フランジを高Ｃ量として材料強度の一様性を図ったので
あり、その機械底性質を表２に示している。
いては、図１２に示した各部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの焼戻し時
の加熱曲線と焼戻し効果を表わす焼戻しパラメータ値を
示し、厚肉部（フランジ）は昇温速度が小さいため同一
時間で焼戻しすると焼戻し効果は小さくなり、このため
フランジを高Ｃ量として材料強度の一様性を図ったので
あり、その機械底性質を表２に示している。
【００３９】
【表２】
【００４０】表２で明らかな通り、Ｂ部とＤ部との降伏
点（Ｙ・Ｓ）は同値となり、Ｃ量偏析を加味することで
材料強度の均一化を図り得ることが理解できる。なお、
表２において、Ｔ・Ｓは引張り強さ、 VＥ20は衝撃値を
示している。また、図１〜８で示した各ブランク材につ
いても図１０を参照して示したＣ量偏析を加味すること
でより有益なフランジ一体型鏡板とできることはいうま
でもない。
点（Ｙ・Ｓ）は同値となり、Ｃ量偏析を加味することで
材料強度の均一化を図り得ることが理解できる。なお、
表２において、Ｔ・Ｓは引張り強さ、 VＥ20は衝撃値を
示している。また、図１〜８で示した各ブランク材につ
いても図１０を参照して示したＣ量偏析を加味すること
でより有益なフランジ一体型鏡板とできることはいうま
でもない。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ド
ーム部とフランジ部とを一体成形できて溶接部がない鏡
板を強大なプレス装置を必要とすることなく小さな力量
で成形することができ、製造された鏡板は溶接部が存在
しないので構造欠陥も少なく安全性が特に要求される大
型圧力容器の鏡板として有益である。
ーム部とフランジ部とを一体成形できて溶接部がない鏡
板を強大なプレス装置を必要とすることなく小さな力量
で成形することができ、製造された鏡板は溶接部が存在
しないので構造欠陥も少なく安全性が特に要求される大
型圧力容器の鏡板として有益である。
【００４２】また、Ｃ量偏析を加味することによって機
械的性質の一様化ができて安全性が一層向上できる。
械的性質の一様化ができて安全性が一層向上できる。
【図１】本発明の請求項１に係る第１実施形態を示す工
程図であり、（Ａ）はプレス前、（Ｂ）はプレス後であ
る。
程図であり、（Ａ）はプレス前、（Ｂ）はプレス後であ
る。
【図２】本発明の請求項２に係るブランク材を示し、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面斜視の部分断面、（Ｃ）
は底面斜視の部分断面図である。
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面斜視の部分断面、（Ｃ）
は底面斜視の部分断面図である。
【図３】本発明の請求項１に係る第２実施形態を示し、
（Ａ）はプレス前、（Ｂ）はプレス後である。
（Ａ）はプレス前、（Ｂ）はプレス後である。
【図４】本発明の請求項３およびそのブランク材を示
し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面斜視の部分断面図で
ある。
し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面斜視の部分断面図で
ある。
【図５】ブランク材の第２実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図６】ブランク材の第３実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図７】ブランク材の第４実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図８】ブランク材の第５実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図９】ブランク材の作成要領を示す工程図である。
【図１０】Ｃ量偏析を加味したブランク材の断面図であ
る。
る。
【図１１】Ｃ量偏析を加味した鏡板の断面図である。
【図１２】図１１に示した鏡板各部の冷却等を示すため
に位置を特定した図である。
に位置を特定した図である。
【図１３】図１２で示す各部の冷却曲線を示す図であ
る。
る。
【図１４】図１２で示す各部の熱処理加熱曲線を示す図
である。
である。
【図１５】図１２で示す各位置の焼戻しパラメータ値を
示す図である。
示す図である。
【図１６】従来例の構成図である。
１０ ブランク材 １１ フランジ １２ 凹部 １３ テーパー面 １４ 増肉部 １５ 上型 １６ ダイス １６Ａ 下型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 政人 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 木口 三知男 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 於久 英一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内
Claims (9)
- 【請求項１】 円板全周にわたるフランジで取囲まれた
凹部を有し、該凹部の円板中心から径外方向全面にわた
って徐々に増肉したテーパー面により外周増肉部を形成
し、該外周増肉部を介して前記フランジに連接した形状
のブランク材を作り、該ブランク材をプレス装置の下型
又はダイスに装着するとき、該下型又はダイスの開口部
内に前記外周増肉部を装着し、その後、プレス装置の上
型を前記凹部の有底面に押込んで熱間成形温度でドーム
部とフランジ部とを一体に成形することを特徴とする圧
力容器のフランジ一体型鏡板の製造方法。 - 【請求項２】 円板全周にわたるフランジで取囲まれた
凹部を有し、該凹部の円板中心から径外方向全面にわた
って徐々に増肉したテーパー面により外周増肉部を形成
し、該外周増肉部を介して前記フランジに連接した形状
とされていることを特徴とする圧力容器のフランジ一体
型鏡板のブランク材。 - 【請求項３】 凹部の有底面又はフランジと反対面ある
いは両面にテーパー面が形成されて外周増肉部を備えて
いることを特徴とする請求項２記載の圧力容器のフラン
ジ一体型鏡板のブランク材。 - 【請求項４】 円板の少なくとも一面が円板中心から径
外方向全面にわたって徐々に増肉したテーパー面とされ
ており、該テーパー面に連接して断面クサビ形の増肉部
を有する形状のブランク材を作り、該ブランク材をプレ
ス装置の下型又はダイスに装着するとき、該下型又はダ
イスの開口部内に前記増肉部を装着し、その後、プレス
装置の上型を前記円板に押込んで熱間成形温度でドーム
部とフランジ部とを一体に成形することを特徴とする圧
力容器のフランジ一体型鏡板の製造方法。 - 【請求項５】 円板の少なくとも一面が円板中心から径
外方向全面にわたって徐々に増肉したテーパー面とされ
ており、該テーパー面に連接して断面クサビ形の増肉部
を円板外周に有する形状とされていることを特徴とする
圧力容器のフランジ一体型鏡板用ブランク材。 - 【請求項６】 円板の一面が平坦面で、他面がテーパー
面に形成されて、断面クサビ形の増肉部を円板外周に備
えていることを特徴とする請求項５記載の圧力容器のフ
ランジ一体型鏡板用ブランク材。 - 【請求項７】 円板の両面がテーパー面に形成されて、
断面クサビ形の増肉部を円板外周に備えていることを特
徴とする請求項５記載の圧力容器のフランジ一体型鏡板
およびその製造方法並びにそのブランク材。 - 【請求項８】 ドーム部とフランジ部とを一体に成形し
た圧力容器のフランジ一体型鏡板であって、前記ドーム
部とフランジ部とのＣ量（炭素量）は、ドーム部が低Ｃ
量でフランジ部が高Ｃ量とされていることを特徴とする
圧力容器のフランジ一体型鏡板。 - 【請求項９】 円板全周にわたるフランジ又は断面クサ
ビ形の増肉部で取囲まれた凹部を有するブランク材にお
いて、凹部とフランジ又は増肉部とのＣ量は、凹部が低
Ｃ量でフランジ又は増肉部が高Ｃ量とされていることを
特徴とする圧力容器のフランジ一体型鏡板用ブランク
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23689196A JP3479416B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-09-06 | 圧力容器のフランジ一体型鏡板およびその製造方法並びにそのブランク材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10048996 | 1996-04-22 | ||
| JP8-100489 | 1996-04-22 | ||
| JP23689196A JP3479416B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-09-06 | 圧力容器のフランジ一体型鏡板およびその製造方法並びにそのブランク材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH105908A true JPH105908A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3479416B2 JP3479416B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=26441505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23689196A Expired - Lifetime JP3479416B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-09-06 | 圧力容器のフランジ一体型鏡板およびその製造方法並びにそのブランク材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3479416B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100473635B1 (ko) * | 2002-12-13 | 2005-03-09 | 유재영 | 바닥과 플랜지의 두께가 서로 다른 용기의 제조방법 |
| CN103071974A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-01 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种整体式异型封头的成型方法 |
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| CN107695163A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-16 | 上海新闵（东台）重型锻造有限公司 | 核岛蒸发器封头整体冲压成型装置及冲压成型方法 |
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-
1996
- 1996-09-06 JP JP23689196A patent/JP3479416B2/ja not_active Expired - Lifetime
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