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プラントの心臓部を支える製造技術の開発

製造

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ファン カンスン

ファン カンスン

総合研究所

2008年入社
材料科学専攻 修了

技術紹介

コンプレッサの製造において大切なことは何ですか?

図1 アンモニア・メタノール合成プラント用コンプレッサ
図1 アンモニア・メタノール合成プラント用コンプレッサ

全工程で高い技術力が必要です。

コンプレッサは化学プラント、ガスプラントなどで製品の生成に必要な空気、ガスを圧縮するための機械であり、これらのプラントの心臓部ともいえる重要な機器の一つです。
大流量のガスを超高圧に圧縮するため温度及び圧力に加えて環境条件が厳しく、お客様が求める性能とコストを成立させるには、設計、製造、品質管理を含めた一連のものづくり工程で高い技術が必要になります。

製造上の課題とその解決方法を教えてください。

最大の課題である鋳造欠陥の発生を予測する技術を開発しました。

図2 コンプレッサ3D-CAD
図2 コンプレッサ3D-CAD

各種プラント向けの大型コンプレッサは、車室やダイヤフラム等の鋳物部材の他、ロータやインペラ等の鍛造部材から構成されています。製品は年々大型化の傾向にあり、品質を確保するために素材レベルから完成品検査まで緻密かつ効率的なものづくりに取り組んでいます。
重要な部品の一つである車室は、数十トンの大型鋳造品で、かつ複雑な形状を有するため鋳造欠陥(ガス欠陥、引け巣※)の防止が最大の課題です。これに対し、溶鋼流れ及び凝固シミュレーションを用いて定量的に欠陥の発生を予測する技術を構築し、実機展開中です。

  • 引け巣:凝固時に生じる製品内の空洞

これまでのご自身の業務を紹介してください。

シミュレーションを活用し,新たな製造方法を考案しました。

図3 溶鋼流れ解析結果(ガス発生の予測)
図3 溶鋼流れ解析結果
(ガス発生の予測)
図4 凝固解析結果(引け巣の予測)
図4 凝固解析結果
(引け巣の予測)

三菱重工の鋳造製品は、これまで現場の様々な改善活動により低コスト・高品質を確保してきましたが、更なる高品質を目指すためには、従来からの蓄積技術に加えて数値解析による凝固シミュレーション、及び溶鋼流れシミュレーションを活用することが重要です。
右図は、車室ノズルの溶鋼流れ及び凝固シミュレーションの結果を示します。溶鋼流れ解析により、鋳込み中のガス発生位置及び発生量を予測し、ガス欠陥を防止する対策を提案しました。また、凝固解析により引け巣の発生場所を予測し、防止するための鋳造方案を提案しました。これにより、管理基準を超える鋳造欠陥を防止することに成功しました。製造業に関わる研究者として、自分の成果が製品に具体的に展開され、ものづくりに貢献できた時の喜びはひとしおです。

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