大型自由鍛造品および高合金鋼鍛造品は主に鋼塊から製造され、鋼塊の規格に応じて大塊と小塊に分けられます。一般的に、質量が2t~2.5t以上、直径が500mm~550mmを超える鋼塊を大塊、それ以外を小塊と呼びます。
プレス鍛造で使用されるインゴットは、加熱炉への投入温度が冷間インゴット(一般的には室温)と熱間インゴット(一般的には室温以上)に分けられます。冷間インゴットは500℃以下の加熱では塑性が低下し、インゴットの結晶化過程における残留応力や温度応力の方向によって各種組織欠陥が生じ、応力集中を引き起こします。加熱仕様がずれると、割れが発生しやすくなります。そのため、冷間インゴット加熱の低温段階では、投入温度と加熱速度を制限する必要があります。
多段加熱仕様の大型インゴットを鍛造加熱する場合、断面サイズが大きいため、中心部の引張応力が非常に大きく、インゴットの強度が低く、可塑性が乏しいため、加熱時に鍛造温度応力が割れやすいため、炉の温度を高くしすぎてはならず、加熱速度もゆっくりと行う必要があります。たとえば、炭素構造鋼と合金構造鋼の場合、炉の温度は通常350℃〜850℃で、インゴットのサイズが小さく、炉の温度が高く、断熱性があります。高速度鋼、高クロム鋼などの合金鋼は加熱時に割れやすいため、炉の温度は400℃〜650℃に制御する必要があります。温度が850℃を超える場合、インゴットをより速い速度で加熱できますが、速すぎて鍛造品の内外の温度差が大きくなりすぎないようにする必要があります。たとえば、炭素構造鋼と合金構造鋼の鍛造品では、50℃〜100℃の温度差が許容されます。
小型鋼塊の加熱は、断面サイズが小さいため、加熱による残留応力や温度応力が大きくなく、加熱速度を速くすることができます。そのため、炭素鋼や低合金鋼塊の場合、鍛造工程では急速加熱仕様の断面が用いられます。小型高合金鋼塊は低温熱伝導性が悪いため、大型の冷間鋼塊加熱においても多段加熱仕様が用いられ、鍛造ブランクは700℃~1000℃の炉に設置することができます。
加熱時間を短縮し、燃料を節約するため、大型インゴットは製鋼工場で剥離後、直接鍛造工場の炉に送られ加熱されます。このような鋼塊はホットインゴットと呼ばれます。ホットインゴットが炉に装入される際、表面温度は550℃~650℃です。ホットインゴットは良好な塑性状態にあるため、温度応力が小さいため、炉内温度を上げることができます。インゴットのサイズや材質によって異なりますが、一般的には800℃~1000℃の炉内温度が一般的です。小型インゴットの場合は炉内温度に制限がなく、装入後の加熱速度が最大となる場合があります。
投稿日時: 2022年4月14日