(57)【要約】【課題】自由鍛造品の鍛造の過程で必要な鍛造素材の表面キズの除去を、熱間のグラインダー研削と、復熱炉による温度回復の繰り返しにより行なう技術の改良。キズ取りに要する時間の短縮と、消費エネルギーの低減とを実現した鍛造素材の熱間グラインダー研削方法を提供する。【解決手段】鍛造素材（１）を耐火性の保温材シート（２）で被覆して研削および再加熱を行なうことにより、研削中の温度低下を防ぎ、かつ復熱炉におけるサーマルショックを緩和する。それにより、１回のグラインダー研削で達成するキズ取り量を増し、復熱炉に戻す回数と研削の回数を減らす。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由鍛造品の鍛造の過程で、鍛造素材を熱間でグラインダーにより研削して表面のキズを除去し、その間、鍛造素材の温度が低下して研削に不都合となったときは復熱炉に入れて再加熱したのち再び研削を行なうことを繰り返す工程において、鍛造素材を耐火性の保温材シートで被覆して研削および再加熱を行なうことを特徴とし、それにより研削の回数と復熱炉に戻す回数とを減らすことを可能にした鍛造素材の熱間グラインダー研削方法。
【請求項２】
耐火性の保温材シートとして、アルミナほう珪酸ガラス繊維の織布を使用して実施する請求項１の熱間グラインダー研削方法。
【請求項３】
鍛造素材が、ニッケル基合金またはコバルト基合金である請求項１の熱間グラインダー研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自由鍛造品の製造、すなわち鍛造素材をマニプレータで動かしながら鍛造プレスで熱間鍛造して、所望の形状をもった鍛造品を得る過程で必要になる、鍛造素材の表面キズを取り除くための熱間グラインダー研削方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばニッケル基合金の熱間鍛造を行なう場合、インゴットを分塊して得た鍛造素材の表面には、もともと鋼塊鋳肌のキズや分塊時に生じたキズがあり、それらは鍛造中に広がるおそれがあるから、熱間鍛造のできるだけ初期の段階で除去しなければならない。
【０００３】
このキズ取りをグラインダー研削によって行なう場合、冷間であれば作業が楽であるが、ニッケル基合金のような難加工材はサーマルショック感受性が大きいから、冷間でキズ取り後、鍛造のために再度加熱炉に入れたとき、低速加熱しないと、ワレを生じる危険がある。このような加熱は長時間を要し（たとえば、常温から１０００℃に昇温させるのに、１２時間以上を要する）非能率であるから、素材が分塊直後の、まだ高温にある段階でキズ取りを実施したい。
【０００４】
従来は、素材をマニプレータでつかんで動かしながら、ガス炎を当ててキズの部分を溶融したり酸化物を吹き飛ばしたりする、スカーフィングによりキズ取りを行なってきた。しかしこの作業は、高温の環境において重労働を強いられる好ましくないものであり、作業者の熟練の度合いによって歩留まりや品質のバラツキが大きいという問題がある。そうした問題に耐えたとしても、ニッケル基合金のキズ取りはスカーフィングでは不可能であり、冷間でのグラインダー研削を行なうほかないのが実情であった。
【０００５】
キズ取りのグラインダー研削を冷間で行なうことの不利は、上述したとおりである。そこで、熱間のグラインダー研削によるキズ取りが試みられている。塑性加工途中の素材に対し、熱間でグラインダー研削を施してキズ取りをすることは、たとえば継目無鋼管の圧延過程におけるものが知られているが（特開平７−３９９０８）、難加工材の自由鍛造品の製造に関しては、まだ実施されていない。
【０００６】
自由鍛造品の製造における熱間のグラインダー研削によるキズ取り作業は、ビレット反転装置を使用して、素材のキズ取り研削が必要な面を、グラインダーのホイールに順次向けて実施するのが実際的である。グラインダー研削を素材の四面（通常は、隅をとった正方形断面のものを鍛造素材とする）について行なっていると、その間に素材が冷えるので、ある限度まで温度が下がったところで復熱炉に入れ、温度を回復させたところで再度研削する、という作業を繰り返さなければならない。この復熱炉における加熱においても、上述したサーマルショック感受性のために、昇温をゆっくりとさせなければならない。そうなると、熱間グラインダー研削によるキズ取りも、時間と熱エネルギー消費が過大で、効率のよいものとはいえない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、自由鍛造品の鍛造の過程で必要な鍛造素材の表面キズの除去を、熱間のグラインダー研削により行なう場合、研削の間、鍛造素材の温度が低下して研削に不都合となったときは復熱炉に入れて再加熱したのち再び研削を行なうことを繰り返す工程を改良し、研削中に素材の温度が低下する速度を遅くして１回の研削時間を延長するとともに、復熱炉に入れて再加熱するときのサーマルショックを和らげることにより、復熱炉の温度調節の幅を小さくすることを可能にし、それによってキズ取り所要時間の短縮と消費エネルギーの低減とを実現した、鍛造素材の熱間グラインダー研削方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の鍛造素材の熱間グラインダー研削方法は、自由鍛造品の鍛造の過程で、鍛造素材を熱間でグラインダーにより研削して表面のキズを除去し、その間、鍛造素材の温度が低下して研削に不都合となったときは復熱炉に入れて再加熱したのち再び研削を行なうことを繰り返す工程において、図１に示すように、鍛造素材（１）を耐火性の保温材シート（２）で被覆して、砥石（３）によるグラインダー研削を行ない、また復熱炉を用いた必要な再加熱を行なうことを特徴とし、それにより、鍛造素材を復熱炉に戻す回数と研削の回数を減らすことを可能にする。
【０００９】
【発明の実施形態】
耐火性の保温材シートとしては、アルミナほう珪酸ガラス繊維の織布が好適である。市販されているものとしては、無アルカリ平織ガラスクロスが代表的である。鍛造素材をグラインダー研削する温度に耐え（たとえばニッケル基合金であれば約９００℃）、若干の保温作用を示すものであれば、スラグウールや他の鉱物質繊維の不織布など、任意のものを使用することができる。グラインダー研削は素材を保温材シートで被覆した上から行なうから、研削が行なわれた部分の保温材シートは削り取られて失われる。しかし、削り取られるのは一部分であるから、全体としての保温効果は、あまり損われず維持される。
【００１０】
グラインダーは、鋼塊または鋼片を分塊したものを加工するに先だってキズ取りするときに使用する、いわゆる重研削用のものを用いる。溶融ジルコニアや溶融アルミナ製の砥石が製造されており、それらの中から適当なものを選択することができる。研削は素材を保温材シートで被覆した上から行なうから、素材上のキズ取りを要する位置をあらかじめ決定して記録しておき、それにしたがって砥石を当てるべきことはもちろんである。素材を反転装置にのせて、各面を出しながら研削作業をする場合は、反転装置を移動させればよいが、それに限らず、砥石と鍛造素材との相対位置を変更することのできる手段であれば、どのような装置を使用してもよいことはいうまでもない。
【００１１】
【実施例】
ニッケル基合金やコバルト基合金は、一般に鉄基合金に比較して難加工性であって、熱間グラインダー研削によるキズ取りを行なうとき、１回の研削の時間を短くしなければならず、したがって何度も再加熱を必要とする合金である。インコネル７１８（ニッケル基合金）の隅を丸くした４６０ｍｍ角の鍛造素材に対して全面グラインダー研削を行なった例では、研削後に復熱炉（１０２０℃に保持）に入れて再加熱する「炉戻し」を、下記の表１に記載したように、２回行なわなければならなかった。
【００１２】
表　１
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【００１３】
インコネル７１８の直径４５０ｍｍの鋳片を熱間でプレス鍛造して、隅を落とした４００ｍｍ角×１．８ｍのものとした。これを無アルカリ平織ガラスクロスで、ほぼ全周が被覆されるように包み、溶融ジルコニアの重研削用砥石で各面を研削しキズ取りを行なった。この砥石は、ジルコニアと焼結アルミナとを配合した砥粒を耐熱フェノール樹脂で結合した、外径５１０ｍｍ×幅６５ｍｍのものであって、砥粒粒度Ｆ１０、結合度Ｚ、組織５である。
【００１４】
耐火性保温材シートによる被覆なしにグラインダー研削を行なった場合と比較して、研削開始温度から第１回の研削終了までの間の、鍛造素材の表面温度変化および冷却速度、必要な研削回数および復熱炉での再加熱回数を、下の表２に示す。耐火性保温材シートによる被覆を施すと、そのために素材は若干冷却されるが、その後の温度降下が少なく、したがって冷却速度が低く、研削中に素材が保温されている効果が認められる。結果として、四面のキズ取りを、保温材シートなしでは４回必要であったところ、保温材シートで被覆したときは３回の研削で完了することができ、したがって研削中の素材を復熱炉に戻して再加熱する回数も減らすことができた。
【００１５】
表　２
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【００１６】
【発明の効果】
本発明にしたがって、鍛造素材を耐火性の保温材シートで被覆してキズ取りの熱間グラインダー研削を行なうことにより、研削中の温度低下が効果的に抑制されて、復熱炉に入れて再加熱するまでの１回の研削において、より多量のキズ取りが可能になるから、キズ取りの完了までに要する研削回数を減らすことができる。このことは、同時に復熱炉に入れて再加熱する「炉戻し」の回数を減らせることを意味する。
【００１７】
鍛造素材を耐火性の保温材シートで被覆することは、上記した研削中の温度低下の抑制という効果だけでなく、温度が低下した素材を復熱炉に入れて再加熱する場合にも有意義である。前述のように、サーマルショック感受性の高い難加工材は、炉内の雰囲気温度と素材の表面温度とに大差があると、ワレを生じる危険があるが、復熱炉に入れた素材の表面を保温材シートで被覆しておくことにより、炉内雰囲気からの熱の伝導が緩和されて、ワレの危険が低くなるというのがその意義である。これは、復熱炉の温度コントロールに対する要求を緩和し、多くの場合、復熱炉の温度を一定に保つことを可能にする。
【００１８】
このようにして本発明の鍛造素材の熱間グラインダー研削方法は、自由鍛造品の鍛造の過程で行なう鍛造素材の表面キズ取りに必要な時間を短縮し、消費エネルギーを低減し、良品歩留まりを高めるという直接的な効果を通じて、自由鍛造品の製造コストを低くすることを可能にする。この効果は、鍛造の対象とする素材が、ニッケル基合金やコバルト基合金のような、加工性の低い、サーマルショック感受性の高い材料からなるとき、とくに顕著に認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱間グラインダー研削方法を説明するための、鍛造素材を耐火性の保温材で被覆した状態で、研削を行なっているところを示す斜視図。
【符号の説明】
１　鍛造素材
２　耐火性の保温材シート
３　砥石
【図１】
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