环轧用材料的制造方法与流程

本发明涉及一种将通过轧制成形的在高温环境下使用的环轧用材料(materialforringrolling)的制造方法。

背景技术：
燃气轮机是使用诸如耐热钢制部件、超耐热合金制部件等的大量部件的装置的例子。在燃气轮机中，多个环状的涡轮盘的外周部均配置有翼状的叶片，从而使流体的轴向流动(即，沿转动轴的轴线方向的流动)转换为转动运动，以产生动力。从燃气轮机的前方吸入空气，然后通过位于燃气轮机下游的多段轴流压缩部压缩空气。此外，在位于燃气轮机的更下游的燃烧器内燃烧包括压缩空气和燃料的混合物的气体，以产生高温高压的燃烧气体。该燃烧气体在沿各涡轮盘的外周部的流路轴向流动时与安装于各涡轮盘的叶片碰撞，从而将该轴向运动转换为转动运动，使得各涡轮盘以高速转动。由该转动产生的驱动力经由转动轴使前段的涡轮盘转动，从而进一步压缩空气，以便提供涡轮盘的连续转动。近年来，出于节能的观点，提高燃气轮机的效率是重要的技术需求。但是，将被处理的燃烧气体的最高温度会随着效率的提高而升高，因此，燃气轮机必须能够在更高的温度下运行。另一方面，燃气轮机中的涡轮盘和叶片在高速转动的情况下使用，因此，存在如下问题：涡轮盘和叶片在燃气轮机运行期间受到归因于离心力而施加的高的载荷。另外，涡轮盘和叶片暴露于600℃或更高的高温气体，并且它们在高温气体的流路附近的位置处使用。因此，对于涡轮盘和叶片来说在高温环境下具有高的强度是不可或缺的。此外，如果在燃气轮机的运行的启动和停止间歇地发生的运行模式下使用涡轮盘和叶片，则涡轮盘和叶片的部件会受到反复施加的载荷，结果，在升高部件的温度阶段和冷却部件的阶段产生的热应力也反复地作用于涡轮盘和叶片的部件。因此，对燃气轮机来说重要的是，使燃气轮机由具有足够对抗上述反复施加的载荷和热应力的高强度的部件构成。另外，存在为了提高燃气轮机的效率而增大诸如涡轮盘和叶片等的转动体尺寸的倾向，因此，需要由能够抵抗高离心力的诸如耐热钢、超耐热合金等的高品质材料形成的环件。为了适应上述要求，在燃气轮机的内部，以奥氏体类耐热钢、铁素体类耐热钢和718合金为典型代表的Ni基超耐热合金主要用作具有抵抗高温环境的高强度的耐热钢。在上述合金中，已知在高温下具有特别优异的强度的Ni基超耐热合金(例如，718合金)中，能够通过使其材料的金属结晶结构微细化来提高合金的疲劳强度。另外，已经提出了用于使材料内部的粒子尺寸减小的方法的各种技术。例如，如专利文献1记载的，已知为了使结晶结构微细化，抑制晶粒的粗大化的使粒子析出的方法等是有利的。另外，如专利文献2记载的，提出如下方法：在该方法中，材料在热加工期间扭曲以便促进粒子微细化现象，从而能够获得微细粒。关于将在高温环境下使用的环件的制造方法，因为Ni基超耐热合金主要包括稀有金属，所以Ni基超耐热合金比普通的钢材贵。因此，通常使用近净成形锻造(near-net-shapeforging)，其中将具有与最终形状接近的近净成形材料用作待切削的材料，并且进一步切削使得切削期间产生的切屑量减小，结果，能够降低制造成本。对于近净成形锻造，一般使用热锻造。作为上述生产工序的例子，使用热锻造加工，其中对圆柱状的坯料施加顶锻(upsetforging)以将其成形为圆盘状，对已成形为圆盘状的圆柱状的坯料的中心部穿孔，对已穿孔的圆柱状的坯料施加环轧以将其成形为具有预定直径的环件，最后，通过使用模具将环件成形为具有期望的截面形状。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭61-238936号公报专利文献2：日本特开平7-138719号公报专利文献3：日本特开2011-56548号公报

技术实现要素：
发明要解决的问题但是，在使用上述热锻造工序的环轧中，归因于生产条件的热而可能会产生异常高的温度，结果，这可能会导致产品品质的下降。具体地，在使用诸如718合金等的Ni基超耐热合金的情况下，如果温度超过1050℃，则抑制结晶粒子生长的粒子会溶解在固体的基材中。结果，使结晶粒子的生长活跃化，可能会产生包括粗粒的结构。因此，对生产环件极其重要的技术要求是，在环轧期间Ni基超耐热合金的任何位置都不会归因于发热而产生异常高的温度。此外，在用于将材料成形为最终形状的锻造工序中，在将材料形成为具有诸如涡轮盘等的部件的复杂截面形状时，难以通过模具锻造使材料的整个表面均匀且最佳地扭曲。因此，会归因于锻造的目标形状而在锻造期间产生几乎不扭曲的死区。在该情况下，会不充分地产生由扭曲的导入所引起的金属结晶结构的微细化现象。结果，可能会频繁地残留导致低循环下的疲劳特性的劣化的粗粒，而这会导致生产问题。因此，在生产通过模锻造成形的、环轧用材料的情况下，在作为预处理的环轧阶段提前获得由微细结晶构成的结构也是重要的技术要求。此外，如专利文献3记载的，还提出如下方法：在该方法中，在使用一个环状材料时，能够在使用具有特殊形状的主辊和芯辊的情况下通过热轧制在一个工序中获得均形成为具有近净成形形状的环状的多个元件。在该提案中，与具有矩形截面的上述环轧用材料不同的是，使用具有大致圆形截面或大致椭圆形截面的环轧用材料。但是，专利文献3的目的在于省略热锻造工序，这与传统技术非常不同。另外，在专利文献3中未充分考虑环轧用材料的形状，并且如果将具有专利文献3中记载的形状的环轧用材料生产为一个成形品，则可能会在局部发生异常发热。为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够在环轧用材料的整个表面上导入均匀且最佳的扭曲的环轧用材料的制造方法，特别地，所述环轧用材料用作在燃气轮机等的高温部所使用的转动部件的材料。用于解决问题的方案为了解决上述问题而作出本发明。具体地，根据本发明的一方面，提供一种环轧用材料的制造方法，其包括如下步骤：(1)将圆板状的热锻造用材料加热至热加工温度；(2)将所述热锻造用材料配置在具有截头圆锥状的凸部的下模上；(3)通过使用具有截头圆锥形状的凸部的上模对所述热锻造用材料的中央部加压来形成薄壁部；以及(4)通过去除所述薄壁部来制得所述环轧用材料，其中所述环轧用材料的半截面的形状被形成为包括高度减小部，所述高度减小部的距中心线的高度朝向所述环轧用材料的内周面逐渐减小，所述中心线在所述半截面的高度方向上将该半截面分成两半。优选地，在所述环轧用材料中，所述环轧用材料的半截面的重心被定位成比所述半截面的该半截面的厚度方向上的中心靠近所述环轧用材料的外周面，所述环轧用材料被形成为所述半截面的形状包括所述高度减小部，所述高度减小部的距在所述高度方向上将该半截面分成两半的中心线的高度朝向所述内周面逐渐减小，并且所述半截面的形状被形成为关于作为该半截面的对称轴线的所述中心线大致线对称，并且所述内周面的高度为所述环轧用材料的最大高度的20％～50％。发明的效果根据本发明，能够容易地制造能够获得如下效果的环轧用材料。在通过本发明获得的环轧用材料中，作为通过使用具有上述特征的环轧用材料来执行环轧的结果，能够通过高度减小部确保用于环轧用材料变形的自由空间。因此，减少了执行环轧时的发热，能够抑制归因于异常发热而可能发生的晶粒的生长，因此，能够获得高品质的环件。另外，能够减少环轧结束时可能发生的内径侧缺少部分，因此，能够获得具有极精确形状的高品质的环件。因此，在生产必须控制环轧期间的结晶粒度的、在高温环境下使用的环件时，能够在适当的温度范围内完成轧制。因此，能够抑制由粒子的生长所导致的非微细金相结构的产生，因此，能够获得在环件的整个部分中包括微细粒子的高品质的成形元件。此外，在用于生产环件的传统方法中，为了防止执行环轧时的异常发热，以如下方式实施具有多个加热工序的轧制：执行环轧直到可能产生发热的阶段前的阶段为止，然后中断环轧，再进一步加热环轧用材料，并且执行环轧的后续工序。但是，在该传统的方法中，诸如轧制中断的条件等的工序的设计因素的数量增多，用于确定工序的劳动量增大，此外，在多个加热工序的情况下用于控制环轧用材料的结构的劳动管理增大。相比之下，通过使用根据本发明的方面的环轧用材料，能够适当地维持环轧期间产生的加热温度，与使用传统形状的环轧相比，减少了加热工序的数量，因此，能够缩短生产时间。附图说明图1是示意性地图示根据本发明的制造方法的环轧用材料的成形过程的截面图。图2是示意性地示出通过本发明的制造方法获得的环轧用材料的例子的半截面图。图3是示意性地示出通过本发明的制造方法获得的环轧用材料的例子的半截面图。图4是示意性地示出通过本发明的制造方法获得的环轧用材料的例子的半截面图。图5是示意性地示出通过本发明的制造方法获得的环轧用材料的例子的半截面图。图6是示意性地图示制造环轧用材料时使用的上模和下模的例子的截面图。图7是示意性地示出制造环轧用材料时使用的上模和下模的例子的截面图。图8是示意性地示出制造环轧用材料时使用的上模和下模的例子的截面图。图9是示意性地示出制造环轧用材料时使用的上模和下模的例子的截面图。图10是示意性地图示环轧用材料的环轧工序的立体图。图11是示出通过对环轧的情况实施的数值分析获得的温度分布的图，分别使用由根据本发明的制造方法获得的环轧用材料和比较例的环轧用材料进行上述环轧。图12是示出通过对环轧的情况实施的数值分析获得的扭曲(distortion)分布的图，分别使用由根据本发明的制造方法获得的环轧用材料和比较例的环轧用材料进行上述环轧。图13是通过放大照相(macrophotograph)示出由根据本发明的制造方法获得的环轧用材料的上部、内径部、中心部、外径部和下部的金相结构的图。具体实施方式以下，将参照附图说明本发明的实施方式。以下，将参照附图说明本发明。(环轧用材料的成形)将说明用于作为本发明的实施方式的例子的、燃气轮机用的均具有Φ1000mm或更大的直径的盘的环轧用材料。将具有优异的高温强度的Ni基超耐热合金用作环轧用材料。以下，将说明与718合金等同的Ni基超耐热合金用作该材料的例子，并且注意，作为Ni基超耐热合金的成分的例子，Ni基超耐热合金具有如下成分组成：按质量百分比计，Ni：50％～55％，Cr：15％～22％，Nb：4.5％～6.5％，Mo：2.5％～3.5％，Ti：0.6％～1.2％，Al：0.2％～0.8％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。如图1的(a)所示，将盘状且具有预定高度的Ni基超耐热合金1加热至热加工温度。注意，对于热加工温度，温度可以根据环轧用材料的材料特性来确定。例如，如果材料为Ni基超耐热合金，则900℃～950℃的范围的温度是适合的。如果使用高强度不锈钢材料，则850℃～900℃的范围的温度是优选的。接下来，将由Ni基超耐热合金制成的材料配置在具有截头圆锥形状的凸部的下模。在材料的配置中，将材料放置在下模上是最容易的。另外，如图1的(b)所示，然后通过使用上模2和下模3(上侧成型模和下侧成型模)如图1的(b)所示地在Ni基超耐热合金1的中央对Ni基超耐热合金1加压，并且注意，上模2和下模3设置在热锻造装置、热压装置等内，上模2和下模3在中央均具有截头圆锥形状的凸部，从而形成具有如下空间的薄壁部4(图1的(b)所示的作为阴影部的部分)：该空间用于具有截头圆锥形状的凹部。之后，切除设置在中央的薄壁部4，从而成形环轧用材料。注意，材料能够在切除薄壁部4后通过机加工形成为具有期望的形状。对于薄壁部的切除方法，能够使用诸如机加工和使用喷水切割机切除等的公知的方法。此外，在本发明中，能够将热加工后获得的热加工材料用作环轧用材料，因此，重要的是以高的精度在Ni基超耐热合金的中央形成凹部。对于出于该目的的方法，可以使用如下方法：在该方法中，Ni基超耐热合金材料和将放置Ni基超耐热合金材料的下模分别形成有能够彼此嵌合的凸形状和凹形状，材料和模具之间的对准(对中)能够通过凸形状和凹形状的彼此嵌合来执行。作为另一可选的方法，可以使用如下方法：在该方法中，使用设置于操纵器的对准机构，以将Ni基超耐热合金材料放置在下模的中央。另外，将热锻造装置用作适用于本发明的热加工机。注意，热锻造包括热压，也包括恒温锻造。(环轧用材料的形状)图2示出通过上述环轧用材料的成形工序获得的环轧用材料11的半截面的例子。在图2中，将沿着环轧用材料11的中心轴线CA的方向定义为“高度方向”，将垂直于中心轴线CA的方向定义为“厚度方向”。注意，在以下将说明的图3至图5中，表述“高度方向”和“厚度方向”分别表示与图2中所指示的相同的方向。图2是示意性地示出被成形为相对于中心轴线CA轴对称的形状(形状1)的环轧用材料11的半截面图。在本发明的实施方式中，表述“半截面图”是指示出环轧用材料11的在厚度方向上位于中心轴线CA的一侧的部分的图。也就是说，图中省略了环轧用材料11的左侧部分。该环轧用材料11具有径向上的外周面12和径向上的内周面13。环轧用材料11包括具有外周面12的外周部14。外周面12是外周部14的周緣的一部分，该部分形成半截面的轮廓。外周部14被定位成比直线状地连接外周面12的高度方向上的两端部12a的边界线(未图示出)靠近环轧用材料11的外周。图中示出的环轧用材料11的半截面的形状包括设置在厚度方向上的中央部附近的位置处的直线部15。该直线部15包括指向高度方向且直线状延伸的端面16。直线部15的长度(优选为直线部15的端面16的长度)是环轧用材料11的最大高度H1的约2/3倍。高度减小部17被设置成与直线部15连接。该高度减小部17被形成为具有锥形形状，并且高度减小部17的距在高度方向上将半截面分成两半的中心线CL的高度朝向与芯辊(mandrelroll)接触的内周面13逐渐减小。内径端(内周面13)侧的高度Hin等于或大于环轧用材料11的最大高度H1的1/3倍(33％)并且等于或小于环轧用材料11的最大高度H1的1/2倍(50％)。另外，高度减小部17的厚度方向上的长度(优选为高度减小部17的从环轧用材料11的高度的最高点朝向内周延伸的倾斜面18的沿高度方向投影在中心线CL上的直线的长度)设定在环轧用材料11的最大高度H1的0.2倍至1.5倍的范围内。此外，高度减小部17被形成为具有如下形状：该形状为从形成在主辊侧的外周面12的高度方向上的两端部12a朝向内周面13的高度方向上的两端部13a逐渐变窄的形状，并且该形状包括具有预定长度的直线状部分。半截面的形状还关于作为对称轴线的中心线CL大致线对称。注意，环轧用材料11的半截面的重心(或图的中心)G被定位成比环轧用材料11的厚度方向上的中心CP靠近主辊、即靠近外周面12侧。在图中，厚度方向上的中心CP用x标记表示，重心G的位置由实心圆表示。注意，在制造图2所示的环轧用材料时，例如，优选地使用图6所示的上模2和下模3。在这方面，优选地将中央形成有截头圆锥形状的凸部的角度(角度θ)设定在20°～70°的范围内。这是因为，如果角度小于20°，则制造后的环轧用材料的厚度可能会过度增大，从而可能会增长环轧的时间，另一方面，如果角度大于70°，则不足以使材料在热锻造期间流入Ni基超耐热合金材料和具有截头圆锥形状的凸部之间的部分，从而在一些情况下可能无法获得期望的形状。角度θ的下限优选为25°。角度θ的上限优选为45°，更优选为30°。图3至图5分别示出环轧用材料11的第一变形例至第三变形例。首先，在图3所示的第一变形例的环轧用材料11(形状2)的半截面图中，径向上的外周面12的上述图2中的高度方向上的上侧部分12b和下侧部分12c包括逐渐变窄的部分。连接逐渐变窄的上侧部分和逐渐变窄的下侧部分的中间部分12d具有直线形状。根据图3所示的形状，外周面12的上侧部分12b和下侧部分12c均包括逐渐变窄的部分，连接逐渐变窄上侧部分和逐渐变窄的下侧部分的中间部分12d被形成为具有直线形状，因此，在环轧开始时能够增大主辊和环轧用材料11之间的接触面积，从而能够稳定地进行环轧。均用于获得该形状的方法的例子包括在获得上述图1所示的形状之后通过机加工来配置形状的方法。例如，在该方法中，在形成上述环轧用材料时使用包括上模2和下模3且被形成为用于获得图3所示的形状的一组模具。如果所使用的方法中采用了机加工，则能够提高形状的精度，另一方面，产品产率可能会变得较差。因此，有利的是，通过使用在热锻造(包括热压)阶段所使用的模具形状来形成(成形)图3所示的形状。如果图3所示的环轧用材料11的形状适用于在热锻造阶段所使用的模具形状，则能够通过调整模具形状来将从环轧用材料11的中心轴线CA至主辊的外周面的距离和从环轧用材料11的中心轴线CA至外周面12的距离设定为彼此相同。结果，能够更稳定地执行环轧。注意，如果通过热锻造来成形图3所示的形状，则压载荷比施加于图2所示的形状的压载荷高。因此，在考虑将使用的锻造装置的最大载荷、锻造期间所施加的最大载荷的情况下，能够确定是应用图3所示的形状，还是应用图2所示的形状。在生产图3所示的环轧用材料时，优选地使用图7所示的上模2和下模3。在这种情况下，优选以与上述情况相同的方式将中央形成有截头圆锥形状的凸部的角度(θ)设定为25°～35°的范围内的角度。接下来，图4所示的第二变形例的环轧用材料11(形状3)具有如下形状：即从形成在主辊侧的外周面12的高度方向上的两端部12a朝向内周面13的高度方向上的两端部13a的直线地逐渐变窄的形状。均用于获得该形状的方法的例子包括在获得上述图1所示的形状之后通过机加工来配置形状的方法。例如，在该方法中，在形成上述环轧用材料11时使用包括上模2和下模3且被形成为用于获得图4所示的形状的一组模具。如果所使用的方法采用了机加工，则能够提高形状的精度，另一方面，产品产率可能会变得较差。因此，有利的是，通过使用模具形状来形成(成形)图4所示的形状。注意，在图4中，外周面12被形成为曲面形状。但是，如果将曲面形状的与主辊最先接触的部分加工成平坦的，则在环轧开始时能够增大主辊和环轧用材料11之间的接触面积，因此，能够稳定地进行环轧。可选择地，理所当然地，可以将外周面12侧的整个曲面形状加工成平坦的。注意，在生产图4所示的环轧用材料时，优选地使用图8所示的上模2和下模3。在这种情况下，优选以与上述情况相同的方式将中央形成有截头圆锥形状的凸部的角度(θ)设定为15°～25°的范围内的角度。在图5中的示出第三变形例(形状4)的半截面图中示出的环轧用材料11中，与芯辊接触的内周面13被形成为直线形状，其它部分均被形成为曲面形状。为了获得该形状，能够通过例如如下的方法来成形材料：在形成上述环轧用材料时将上模2和下模3形成为图4所示的形状，或者在形成上述环轧用材料时将形成于上模2和下模3的具有截头圆锥形状的凸部的高度增大。另外，在制造图5所示的环轧用材料时，例如，优选地使用图9所示的上模2和下模3。在这种情况下，优选地以与上述情况相同的方式将中央形成有截头圆锥形状的凸部的角度(θ)设定为35°～45°的范围内的角度。注意，在制造图5所示的环轧用材料的情况下，优选地根据具有曲面形状的高度减小部的形状来逐渐地改变具有截头圆锥形状的凸部的角度。注意，使用图2至图5所示的形状中的图2和图3所示的形状均能够更稳定地执行环轧。接下来，将说明根据本发明的实施方式的环轧用材料11的形状的优选特征。如上所述，环轧用材料11具有由高度减小部17形成的朝向内周面13侧逐渐变窄的形状，因此，环轧用材料11的重心G被定位成比环轧用材料11的厚度方向上的中心CP靠近主辊侧、即靠近外周面12侧。根据上述形状，芯辊和环轧用材料11之间的接触面积能够被控制成较小。通过该特征，能够在减小环轧期间所施加的载荷的同时执行环轧。因此，特别地，能够减少与芯辊接触的环轧用材料11的局部发热。另外，环轧用材料11的内周面13的高度Hin被控制成环轧用材料11的最大高度H1的20％以上、50％以下，使得环轧用材料11的高度减小部17在环轧期间依次发生变形，并且能够利用相对低的压力执行环轧。如果内周面13的高度Hin小于环轧用材料11的最大高度H1的20％，则芯辊和内周面13之间的接触面积减小，因此，环轧用材料11在环轧期间容易向上侧或下侧倾倒，从而环轧可能会变得不稳定。另一方面，如果内周面13的高度Hin超过环轧用材料11的最大高度H1的50％，则可能会产生异常高的热。具体地，如果适当地控制本发明的实施方式中规定的诸如截面的形状、重心G的位置以及内周面13的高度Hin和环轧用材料11的最大高度H1之间的关系等的条件，则能够在增强热加工性的同时，能够抑制环轧用材料11的局部发热。此外，为了更确实地获得上述有益效果，内周面13的高度Hin的下限优选地为环轧用材料11的最大高度H1的25％，更优选为环轧用材料11的最大高度H1的33％。另一方面，内周面13的高度Hin的上限优选为环轧用材料11的最大高度H1的45％，更优选为环轧用材料11的最大高度H1的40％。表述“内周面13的高度”是指内周面13的高度方向上的两端部13a之间的间隔，其相对于高度减小部17的倾斜面18的曲率具有大的曲率差。例如，在图2至图5所示的半截面中，“内周面13的高度”是指与芯辊接触的直线状部分的长度。注意，即使内周面13上存在轻微的曲面或轻微的凹凸形状而使得内周面13的高度Hin的测量变得不精确，也能够在位于从最先与芯辊接触的位置向外周侧去等于或小于20mm的范围内的、相对于高度减小部17的曲率具有大的曲率差的位置处执行测量。如图2至图5所示，环轧用材料11关于作为对称轴线的中心线CL大致线对称地形成。通过使用被形成为关于作为对称轴线的中心线CL大致线对称的形状，能够稳定地执行环轧。关于“大致线对称”，例如，如果使用未约束外周面12的模具来通过热锻造以上述方式执行环轧用材料的成形，则在一些情况下可能无法获得完全的线对称。因此，在本发明中的表述“大致线对称”表示如下形状：该形状可以容许在形成上述环轧用材料时发生形状的误差、偏差等。此外，在本发明的实施方式中，如图2至图5所示地设置有高度减小部17。高度减小部17为在通过使用环轧机成形期间环轧用材料11变形用的自由空间，特别地，通过该特征，能够防止位于芯辊侧的环轧用材料11的过度发热。关于高度减小部17，如上所述，在本发明的实施方式中，能够使用中央均具有截头圆锥形状的凸部的上模2和下模3对中央加压来成形高度减小部17。在这种情况下，高度减小部17的厚度方向上的长度随着截头圆锥状的凸部的角度的减小而增大。但是，如果过长地设定高度减小部17的厚度方向上的长度，则在环轧期间高度减小部17的加工时间可能会变得较长。另一方面，高度减小部17的厚度方向上的长度随着截头圆锥状的凸部的角度的增大而减小。但是，如果长度过小，则将在加压后切除的钵状部分(mortar-shapedportion)会增大，而这会降低产品产率。另外，如果增大凸部的加压表面的面积，则必须用较高的压力对模具加压，结果，必须使用能够施加高的载荷的特别的锻造装置。在这种情况下，在环轧期间环轧用材料11的温度会局部变高。因此，在本发明的实施方式中，高度减小部17的厚度方向上的长度(优选为通过将高度减小部17的倾斜面18沿高度方向投影在中心线CL上获得的直线的长度)是环轧用材料11的最大高度H1的0.2倍至1.5倍。在这样的关系下，高度减小部17的厚度方向上的长度的下限优选为最大高度H1的0.5倍，更优选为最大高度H1的0.6倍。另一方面，高度减小部17的厚度方向上的长度的上限优选为最大高度H1的1.1倍，更优选为最大高度H1的1.0倍。在根据本发明的实施方式的环轧用材料11中，与主辊接触的外周部14优选被形成为具有朝向外周逐渐变窄的形状。图2至图5所示的环轧用材料11均被形成为逐渐变窄的形状。如果应用上述形状，则使用例如在成形环轧用材料时通过热锻造来约束外周面12的模具，该模具能够用于环轧，而这在经济上是有利的。此外，如果在环轧期间与主辊接触的外周面12具有上述平坦部，则能够稳定地执行环轧。因此，优选地将环轧用材料11中的与主辊接触的外周面14的一部分设置成平坦部。在该特征中，优选地设置具有最大高度H1的大约1/6倍以上、1/3倍以下的长度的平坦部(即，图中外周面12的直线状部分)。另外，在本发明的实施方式中，可以将包括高度方向上的大致直线状延伸的两端面16的直线部15设置在外周部14和高度减小部17之间。关于直线部15，如果将轴向辊用于环轧，并且设置有用于供轴向辊加压的平坦部，则能够稳定地执行环轧，能够更容易获得期望的形状。为此，优选直线部15的厚度方向上的长度(更优选直线部15的端面16的长度)为大于环轧用材料11的最大高度H1的0倍且等于或小于环轧用材料11的最大高度H1的2/3倍。尽管不特别限制本发明，但是环轧用材料11的厚度(材料厚度)可以是环轧用材料11的最大高度H1的0.5倍或更大。在考虑如下风险的情况下来确定该限制：因为根据本发明的实施方式的环轧用材料11是通过环轧后所进一步执行的热锻造(包括在高温和恒温下的锻造和加压的热锻造)加工成最终产品的形状的，所以如果材料过薄，则在后续的热锻造时可能会发生屈曲。环轧用材料11的被表示为“θin”的角度优选为等于或大于20°。如果角度θin小于20°，则高度减小部17会变得较长，而这可能会导致环轧时间的增长。在这种情况下，增加了在诸如热锻造和热压等的热加工后将切除的薄壁部4的重量，结果，这也会降低产品产率。另一方面，如果角度θin超过70°，则径向上的内周面13在环轧期间容易产生局部发热。在这种情况下，由于Ni基超耐热合金1在热加工时将不会在上模2和下模3内完全延伸，所以难以获得期望的形状。能够更确实地防止这些问题的角度θin的下限优选为25°。角度θin的上限优选为45°，更优选为30°。(形成耐热合金环件的环轧工序)通过使用环轧机对上述环轧用材料11进行环轧。能够将具有图10所示的特征的环轧机用作环轧时使用的环轧机。注意，环轧机还可以包括导辊(对中辊)和定尺寸辊(sizingroll)。在图10所示的环轧机中，能够以预定的转速转动的主辊21和能够绕其轴线从动转动的芯辊22被配置成彼此相对、分别位于环轧用材料11的径向上的外周面12和径向上的内周面13。此外，环轧机还包括两个轴向辊23A、23B，该两个轴向辊23A、23B被配置成彼此相对、分别位于环轧用材料11的高度方向上的上表面和下表面。如果将能够从动转动的导辊配置在主辊21的两侧，则在环轧用材料11的外周部14被支撑的同时进行轧制，以减小和抑制在轧制期间可能发生的环轧用材料11的从中心的偏离，从而能够更稳定地执行轧制。主辊21被形成为圆柱形状。该主辊21在与环轧用材料11的外周面12接触的状态下从动转动，使得环轧用材料11在环轧期间转动。对于芯辊22，使用圆柱状的辊。该芯辊22被构造成绕其轴线自由转动，并且与主辊21的转动轴线大致平行地配置。在芯辊22的外周面与环轧用材料11的内周面13接触的状态下执行轧制。在该轧制期间，主辊21和芯辊22之间的辊距逐渐减小，结果，沿厚度方向对环轧用材料11的径向上的内周面13和径向上的外周面12之间的部分加压。上轴向辊23A和下轴向辊23B被形成为具有20°～45°的顶角的圆锥形状或截头圆锥形状。此外，为了调整环轧用材料11的高度方向上的尺寸，将上轴向辊23A和下轴向辊23B配置成两者的顶端均可以指向环轧用材料11的大致中心。注意，根据环轧用材料11的转速来转动地驱动上轴向辊23A和下轴向辊23B，并且可选择地，上轴向辊23A和下轴向辊23B可以从动转动。关于轧制工序，芯辊22插通被加热至预定温度的环轧用材料11的内径孔。然后，芯辊22朝向径向外侧逐渐移动，使得主辊21和芯辊22之间的间隔可以逐渐减小。之后，当它们之间的距离与环轧用材料11的初始状态下的厚度相同时，环轧用材料11归因于主辊21的表面和环轧用材料11的外周面12之间的摩擦而转动。在该工序中，芯辊22以跟随环轧用材料11的转动而转动的方式从动转动。随后，通过朝向径向外侧(朝向外周)逐渐移动芯辊22来使主辊21和芯辊22之间的间隔逐渐减小。因此，沿厚度方向对环轧用材料11加压，从而使环轧用材料11沿着环轧用材料的周向以连续的方式塑性变形。用于该工序的环轧用材料11具有本发明规定的上述形状。(有益效果)以下将说明通过使用上述环轧机对具有上述截面形状的环轧用材料11进行轧制所能够获得的有益效果。以下，为了确认位于内周侧的被形成为具有逐渐变窄形状的部分变形时所起到的作用，将参照使用计算机执行的数值模拟的分析例子来说明有益效果。但是，在分析例子中，为了简化数值计算，建模对象中不包括不直接影响成形的导辊。对于使具有图2所示的半截面的形状的环轧用材料11的外径增大1.2倍的轧制条件，通过使用三维刚塑性有限元分析方法(three-dimensionalrigid-plasticfiniteelementanalysismethod)来实施环轧的数值分析。注意，环轧用材料11的外径是φ600mm，环轧用材料11的最大厚度是100mm，环轧用材料11的内径侧的厚度是40mm。在考虑将环轧用材料11的周向上具有截面形状的对称面CL(从半截面观察时等同于中心线CL的对称面CL)作为对称基准的对称性的情况下，约束位于对称面CL的节点的面外侧的方向上的移位，并且将位于对称面CL上侧的部分用作分析对象。对于芯辊22和轴向辊23A，将条件设定为它们分别能够绕各自的轴线转动。主辊21的直径为φ800mm，主辊21能够以20转每分钟(20RPM)的恒定速度转动。注意，将初始加热温度设定为980℃。对于将等同于718合金的合金用作材料时所获得的热流动应力的数据，使用通过在700℃～1100℃的范围的试验温度下执行压缩试验所获得的数据。图11的(a)至图11的(c)均示出通过数值分析获得的轧制过程中的截面形状的变化图案和其温度分布。为了比较，图11的(d)至图11的(f)均示出使用具有传统的矩形截面的环轧用材料、在与上述相同的条件下执行轧制过程中的截面形状的变化图案和其温度分布。在图11中，由“CL”指示的点划线表示中心线。所有图11的(a)至图11的(f)示出被中心线CL分开的半截面的上半部分的模拟结果。注意，图11的(a)至图11的(c)以及图11的(d)至图11的(f)包括：主辊21和芯辊22处于它们的初始位置并且分别与环轧用材料11的外周面12和内周面13接触的时间点的状态的图(图7的(a)和图7的(d))、环轧用材料11的外径增加3％的时间点的状态的图(图11的(b)和图11的(e))以及环轧用材料11的外径进一步增加20％的时间点的状态的图(图11的(c)和图11的(f))。当关注在沿着主辊21和芯辊22的转动轴线配置且包括转动轴线的假想平面中通过主辊21和芯辊22的环轧用材料11时，在沿厚度方向对环轧用材料11加压的条件下，环轧用材料11的厚度方向上的尺寸随着时间的推移而减小。但是，环轧用材料11自身的体积在塑性变形期间是恒定的，结果，在周向上发生了的材料流动。此外，在芯辊22和主辊21之间的区域中，芯辊22和主辊21在轴向上不受约束，因此，还提供了高度方向上的流动成分。在轧制根据本发明的实施方式的环轧用材料11时，环轧用材料11包括高度减小部17(具有逐渐变窄的形状)，因此，对于内侧的流动，在初期，形成自由空间的逐渐变窄的形状的顶端区域选择性地变形。在该工序中，上轴向辊23A和下轴向辊23B位于最大厚度部分，因此，位于内周面13侧的区域中的高度方向上的变形自由地进行。当关注图11的(a)至图11的(c)所示的温度分布时，在将温度维持为等于或小于1000℃的状态下执行轧制。另一方面，图11的(d)至图11的(f)示出在轧制具有传统方式中通常使用的矩形截面的材料时获得的温度分布的结果。在传统形状的情况下，在外径增大20％的时间点，在内径角部中，温度归因于加工发热而上升，并且温度上升至大约1130℃。相比之下，在轧制根据本发明的实施方式的环轧用材料11的情况下，从轧制开始到轧制结束变化的温度最大为1000℃，从而能够观察到轧制是在适当的温度范围内执行的。此外，图12的(a)和图12的(b)分别示出通过数值分析获得的环轧工序结束时的扭曲分布图，其中对根据本发明的实施方式的环轧用材料11和具有传统的矩形截面的环轧用材料进行上述数值分析。注意，图12的(a)和图12的(b)还均示出被中心线CL分开的半截面的上半部分的模拟结果。如将从这些结果理解的，在传统技术的情况下，由于在内径角部已集中地产生了变形，所以会归因于该变形而发热。此外，由于材料归因于发热而已发生了软化，所以局部的扭曲值会等于或大于4。另一方面，在本发明的实施方式的情况下，当关注内径角部的扭曲时，扭曲值大约为2.5，因此，局部变形减小为小于传统技术中的局部变形。基于这些结果，能够理解，截面内的变形更均匀。当Ni基超耐热合金在高温状态下加工扭曲时，粗粒在工序初期会再结晶为微细粒，结果，获得了微细结构。注意，一般将扭曲定义为“((变形后的长度)－(变形前的长度))/(变形前的长度)”。因此，能够解决如下传统问题：在传统问题中，诸如具有过高温度的内径角部等的部分会发生粒子粗大化，使得扭曲的分布归因于局部变形而变得不均匀，结果，会使结构变得不均匀。因此，即使将环件形成为与传统技术相同的目标形状，根据本发明的实施方式的形状也适用于环轧用材料，从而能够抑制轧制期间的发热，在Ni基超耐热合金的晶粒的生长被抑制的状态下促进了微细化的粒子的再结晶，因此，能够通过轧制成形具有优异品质的环件。如上所述，根据本发明的实施方式的环轧用材料11的形状包括形成在高度减小部17(具有逐渐变窄的形状)和环轧用材料11的最大高度部分之间的空间，并且促进塑性变形，使得材料在加压过程中逐渐流入区域内。因此，防止了局部集中变形，从而能够使整个环件的变形均匀。结果，抑制了异常高的发热，能够将施加于轴向辊的热载荷减小至低的水平，因此，能够增强轴向辊的寿命。相比之下，在使用轧制用材料的传统形状的情况下，如果在完成轧制之前角部填充有材料，则材料的靠近角部的部分被沿厚度方向压缩在芯辊22和主辊21之间，因此，不能在适当的方向上被轧制的材料沿高度方向流动。另一方面，角部附近的部分在高度方向上在上轴向辊23A和下轴向辊23B之间被压缩，该压缩方向与材料的上述流动方向相反，因此，不能在适当的方向上被轧制的材料沿厚度方向流动。因此，每次转动均会反复地发生变形，结果，归因于变形而发热。特别地，由于Ni基超耐热合金的热传导率低，所以一旦发热，需要花时间来使温度降低，结果，温度会归因于环轧期间发生的反复的局部变形而上升。因此，材料温度达到使晶粒粗大化的温度区域内的1050℃，因此，材料可能会包括在结束轧制后具有低强度特征的部分。用于防止该问题的手段的例子包括诸如水冷却、设置额外的成形部、减小轧制速度等的手段。但是，在水冷却的情况下，根据轧制工序的进程来管理温度是非常困难的。如果设置额外的成形部，则需要切除该额外的成形部的边缘，从而可能会降低材料的产品产率，并且可能会增大所要求的轧制能力。如果降低轧制速度以抑制角部的发热，则完成轧制花费的时间可能会变得较长，因此，这导致了其它部分的温度降低。对于根据本发明的实施方式的环轧用材料11，通过使用与传统技术等同的准备工序来形成材料。此外，对于环轧用材料11，通过热顶锻(upsethotforging)来锻造圆柱状坯料，并且通过使用冲模来使圆柱状坯料的中心穿孔，然后，必要时，通过机加工来对材料进行切削，以便具有根据本发明的实施方式的形状。因此，能够容易地获得上述环轧用材料的形状。注意，因为能够防止与轴向辊的局部接触，并且能够抑制轴向辊的磨损，所以如果在连接部的各侧边设置倒角部(filletportion)(弯曲部)则是更适当的。实施例对于用于直径Φ1000mm或更大的燃气轮机用盘的等同于718合金的合金，图1所示的环轧用材料的形成方法用于形成图2所示的环轧用材料11。将等同于718合金的合金的热锻造温度设定为920℃。对于实施例中使用的模具的形状，使用图6所示的上模和下模。具有截头圆锥形状的凸部的角度(θ)为32°。将环轧用材料11的尺寸设定为表1所示的值。具体地，将环轧用材料11的与主辊接触的外周部14成形为具有朝向外周逐渐变窄的曲面形状。环轧用材料11的半截面的形状包括高度减小部17，高度减小部17被形成为距在高度方向上将半截面分成两半的中心线CL的高度朝向与芯辊接触的内周面13减小。此外，将环轧用材料11的形状成形为关于作为对称轴线的中心线CL大致线对称。环轧用材料11的半截面的重心G位于比环轧用材料11的厚度方向上的中心CP靠近主辊侧的位置处、即位于靠近外周面12侧的位置处。[表1]对于环轧用材料11，通过使用图10所示的环轧机来执行环轧。该试验中使用的环轧机设置有导辊和测量辊。在开始环轧之前，将环轧用材料11加热至990℃。在环轧期间，与上述模拟结果相同，位于内周面13侧的区域中的高度方向上的变形自由地进行，并且未观察到过度异常的高发热。因此，发热次数少至两次，从而可以缩短生产时间。另外，由于包括大致直线状延伸的端面16的位于高度方向上的直线部(平坦部)15设置在外周部14和高度减小部17之间，所以可以在用轴向辊对材料加压时稳定地执行环轧。通过以这种方式执行环轧，可以获得具有1141mm的外径、933mm的内径、104mm的厚度和189mm的高度、包括矩形形状的环轧用材料11。目视观察环轧用材料11的外观，然后，检查诸如裂纹、碎片等的缺陷，并且环轧用材料11中未发现这些缺陷，从而形成了大致正圆形形状的环轧用材料11。从环轧用材料11中取样用于观察金相结构的试验片。取样部分是环轧用材料(环轧机轧制材料(ringmillrollingmaterial))11的上部、内径部、中心部、外径部和下部。通过使用光学显微镜来观察环轧用材料11的金相结构，此外，测量结晶粒度编号。根据ASTM-E112规定的测量方法来实施结晶粒度的测量。表2示出结晶粒度的测量结果，图13示出金相结构的照片。[表2]观察位置平均结晶粒度编号上部11内径部11中心部10.5外径部11下部10根据截面的金相结构的观察结果和平均结晶粒度的测量结果，能够理解，通过使用根据本发明的实施方式的环轧用材料11所生产的环轧用材料中的晶粒是均匀且微细的。因此，确认，对环轧用材料11的整个表面施加均匀且最佳的扭曲，并且该环轧用材料11适用于用作燃气轮机的高温部所使用的转动部件的材料。附图标记说明1环轧用Ni基超耐热合金2上模(上侧成型模)3下模(下侧成型模)4薄壁部11环轧用材料12外周面12a端部12b上侧部分12c下侧部分12d中间部分13内周面13a端部14外周部15直线部16端面17高度减小部18倾斜面21主辊22芯辊23A上轴向辊23B下轴向辊CA中心轴线CP中心CL中心线Hin内周面的高度H1环轧用材料的最大高度θin角度