JP3461945B2 - 高低圧一体型タービンロータの製造方法 - Google Patents
高低圧一体型タービンロータの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電機のタービンロー
タ軸などに用いられる高低圧一体型タービンロータの製
造方法に関するものである。
タ軸などに用いられる高低圧一体型タービンロータの製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】タービンロータの一つとして、高圧部か
ら低圧部までを一体化した高低圧一体型タービンロータ
が知られている。 高低圧一体型タービンロータは、高
温で、なおかつ高圧から低圧に至る圧力蒸気にさらされ
ており、このような過酷な稼働環境に耐えられるように
優れた高温クリープ特性と低温靱性とを兼ね備えている
ことが要求される。従来、このような観点から、高低圧
一体型タービンロータ用の材料としては、Ｃｒ−Ｍｏ−
Ｖ系低合金鋼が開発されており、さらに、特公昭５４ー
１９３７０号や特開昭６３−１５７８３９号、特開平３
−１３０５０２号には、この種の材料を改良した低合金
鋼が開示されている。この高低圧一体型タービンロータ
を製造する際には、上記合金鋼を造塊し、所望のロータ
形状に鍛錬した後、焼準処理を施し、次いで、９００℃
以上に加熱する溶体化処理を行った後、焼入れし、さら
に、１回以上の焼戻しを行なっている。また、溶体化処
理に際し、高中圧部と低圧部で処理温度を変えることに
よって、各圧力部を、稼動環境に適した組織に調整する
製造方法も提案されている（特公昭６２−６０４４７号
等）。
ら低圧部までを一体化した高低圧一体型タービンロータ
が知られている。 高低圧一体型タービンロータは、高
温で、なおかつ高圧から低圧に至る圧力蒸気にさらされ
ており、このような過酷な稼働環境に耐えられるように
優れた高温クリープ特性と低温靱性とを兼ね備えている
ことが要求される。従来、このような観点から、高低圧
一体型タービンロータ用の材料としては、Ｃｒ−Ｍｏ−
Ｖ系低合金鋼が開発されており、さらに、特公昭５４ー
１９３７０号や特開昭６３−１５７８３９号、特開平３
−１３０５０２号には、この種の材料を改良した低合金
鋼が開示されている。この高低圧一体型タービンロータ
を製造する際には、上記合金鋼を造塊し、所望のロータ
形状に鍛錬した後、焼準処理を施し、次いで、９００℃
以上に加熱する溶体化処理を行った後、焼入れし、さら
に、１回以上の焼戻しを行なっている。また、溶体化処
理に際し、高中圧部と低圧部で処理温度を変えることに
よって、各圧力部を、稼動環境に適した組織に調整する
製造方法も提案されている（特公昭６２−６０４４７号
等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
からタービンロータの製造に際しては、組成の選定や、
圧力部毎に溶体化処理温度を変える等によって、高温ク
リープ強度や低温靱性を改善する手段が講じられてお
り、ある程度の成果を得ている。 しかし、発電機の効
率向上等のために高低圧一体型タービンロータに対する
要求は益々厳しくなっており、その中でも、靱性につい
ては一層の向上が強く望まれている。 靱性の改善に
は、オーステナイト結晶粒の微細化が有効であることが
知られており、従来材においても、組成の選定により結
晶粒を微細化する方法が採られているが、組成の選定の
みでは靱性をさらに向上させることは困難である。本発
明は、上記事情を背景としてなされたものであり、製造
工程上の工夫により、オーステナイト結晶粒を微細化
し、よって低温靱性を向上させることができる高低圧一
体型タービンロータの製造方法を提供するものである。
からタービンロータの製造に際しては、組成の選定や、
圧力部毎に溶体化処理温度を変える等によって、高温ク
リープ強度や低温靱性を改善する手段が講じられてお
り、ある程度の成果を得ている。 しかし、発電機の効
率向上等のために高低圧一体型タービンロータに対する
要求は益々厳しくなっており、その中でも、靱性につい
ては一層の向上が強く望まれている。 靱性の改善に
は、オーステナイト結晶粒の微細化が有効であることが
知られており、従来材においても、組成の選定により結
晶粒を微細化する方法が採られているが、組成の選定の
みでは靱性をさらに向上させることは困難である。本発
明は、上記事情を背景としてなされたものであり、製造
工程上の工夫により、オーステナイト結晶粒を微細化
し、よって低温靱性を向上させることができる高低圧一
体型タービンロータの製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の高低圧一体型タービンロータの製造方法
は、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ系鉄基合金からなるロータ素体を１
０００〜１１５０℃の温度で焼準処理し、この焼準温度
からの冷却途中に６５０〜７３０℃の温度に保持して、
ロータ素体の組織をパーライト変態させ、さらに９２０
〜９５０℃の温度で１回以上の焼準処理を施した後、ロ
ータ素体の高圧部あるいは中圧部に相当する部分を９４
０〜１０２０℃、低圧部に相当する部分を８５０〜９４
０℃で、かつ、前記高圧部あるいは中圧部に相当する部
分が、前記低圧部に相当する部分よりも２０℃以上高い
温度となるように加熱して焼入れし、その後、ロータ素
体に５５０〜７００℃の焼戻しを１回以上施すことを特
徴とする。
め、本発明の高低圧一体型タービンロータの製造方法
は、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ系鉄基合金からなるロータ素体を１
０００〜１１５０℃の温度で焼準処理し、この焼準温度
からの冷却途中に６５０〜７３０℃の温度に保持して、
ロータ素体の組織をパーライト変態させ、さらに９２０
〜９５０℃の温度で１回以上の焼準処理を施した後、ロ
ータ素体の高圧部あるいは中圧部に相当する部分を９４
０〜１０２０℃、低圧部に相当する部分を８５０〜９４
０℃で、かつ、前記高圧部あるいは中圧部に相当する部
分が、前記低圧部に相当する部分よりも２０℃以上高い
温度となるように加熱して焼入れし、その後、ロータ素
体に５５０〜７００℃の焼戻しを１回以上施すことを特
徴とする。
【０００５】第２の発明は、第１の発明において、ロー
タ素体の組成が、重量％で、Ｃ：０．１〜０．３５％、
Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎｉ：１〜２
％、Ｃｒ：１．５〜３％、Ｍｏ：０．９〜１．３％、
Ｖ：０．１〜０．３５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５
％、Ｗ：０．１〜１．５％を含有し、残部がＦｅおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする。第３の発明
は、第２の発明において、ロータ素体の不可避的不純物
のうち、重量％で、Ｐ：０．００５％以下、Ｓ：０．０
０５％以下、Ａｓ：０．００８％以下、Ｓｂ：０．００
４％以下、Ｓｎ：０．００８％以下を許容含有量とする
ことを特徴とする。
タ素体の組成が、重量％で、Ｃ：０．１〜０．３５％、
Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎｉ：１〜２
％、Ｃｒ：１．５〜３％、Ｍｏ：０．９〜１．３％、
Ｖ：０．１〜０．３５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５
％、Ｗ：０．１〜１．５％を含有し、残部がＦｅおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする。第３の発明
は、第２の発明において、ロータ素体の不可避的不純物
のうち、重量％で、Ｐ：０．００５％以下、Ｓ：０．０
０５％以下、Ａｓ：０．００８％以下、Ｓｂ：０．００
４％以下、Ｓｎ：０．００８％以下を許容含有量とする
ことを特徴とする。
【０００６】
【作用】すなわち本発明によれば、焼準処理後、冷却途
中に所定温度に保持することによりパーライト変態が進
行し、そのため、その後のオーステナイト化加熱時に結
晶粒が著しく微細化する。さらに、パーライト変態させ
る工程の後に焼準処理工程を施すことによって、８５０
〜９４０℃に加熱して焼入れする低圧部に相当する部分
において、結晶粒が微細化し、かつ微細炭化物が均一に
分散析出した安定した組織が得られ、靱性が著しく向上
する。
中に所定温度に保持することによりパーライト変態が進
行し、そのため、その後のオーステナイト化加熱時に結
晶粒が著しく微細化する。さらに、パーライト変態させ
る工程の後に焼準処理工程を施すことによって、８５０
〜９４０℃に加熱して焼入れする低圧部に相当する部分
において、結晶粒が微細化し、かつ微細炭化物が均一に
分散析出した安定した組織が得られ、靱性が著しく向上
する。
【０００７】以下に、製造工程における処理条件につい
て説明する。 焼準処理 鍛錬後、ロータ素体を１０００〜１１５０℃の温度で焼
準処理することによって、鍛錬加工による悪影響を除去
する。但し、１０００℃未満ではその効果が得られず、
また、１１５０℃を越えると結晶粒が粗大化するため上
記範囲とする。 パーライト化処理 焼準温度からの冷却時に６５０〜７３０℃の温度で保持
して、組織をパーライト変態させることによって、その
後のオーステナイト化時に結晶粒が著しく微細化する。
パーライト変態させることのできる温度域が６５０〜７
３０℃であり、６５０℃未満あるいは、７３０℃を越え
る温度に保持してもパーライト変態は進行しないので上
記温度範囲に限定する。
て説明する。 焼準処理 鍛錬後、ロータ素体を１０００〜１１５０℃の温度で焼
準処理することによって、鍛錬加工による悪影響を除去
する。但し、１０００℃未満ではその効果が得られず、
また、１１５０℃を越えると結晶粒が粗大化するため上
記範囲とする。 パーライト化処理 焼準温度からの冷却時に６５０〜７３０℃の温度で保持
して、組織をパーライト変態させることによって、その
後のオーステナイト化時に結晶粒が著しく微細化する。
パーライト変態させることのできる温度域が６５０〜７
３０℃であり、６５０℃未満あるいは、７３０℃を越え
る温度に保持してもパーライト変態は進行しないので上
記温度範囲に限定する。
【０００８】焼準処理
ロータ素体をパーライト化処理後、さらに９２０〜９５
０℃の温度で１回以上の焼準処理を施すことにより、後
工程の焼入れ処理において、低圧部相当部分で焼入れ後
に細粒かつ安定した組織を得ることができる。この焼準
処理を９２０℃未満で行なうと、安定した組織が得られ
ず、また、９５０℃を越えて行なうと結晶粒が粗大化す
るため上記温度範囲で焼準処理を行なう。
０℃の温度で１回以上の焼準処理を施すことにより、後
工程の焼入れ処理において、低圧部相当部分で焼入れ後
に細粒かつ安定した組織を得ることができる。この焼準
処理を９２０℃未満で行なうと、安定した組織が得られ
ず、また、９５０℃を越えて行なうと結晶粒が粗大化す
るため上記温度範囲で焼準処理を行なう。
【０００９】焼入れ加熱温度：高中圧部 ９４０〜１０
２０℃、低圧部 ８５０〜９４０℃ 高、中圧部と、低圧部の加熱温度に差異を設けることに
より高、中圧部に相当する部分は十分な高温クリープ強
度が確保され、一方、低圧部では優れた低温靱性が確保
される。 高、中圧部でのオーステナイト化温度が９４
０℃未満であると十分な高温クリープ強度が得られず、
また１０２０℃を超えると、クリープ延性が低下するた
め上記範囲とする。一方、低圧部のオーステナイト化温
度は、８５０℃未満では、安定した組織が得られず、ま
た、９４０℃を超えるとオーステナイト結晶粒が粗大化
して低温靱性が低下するので上記範囲に限定する。
２０℃、低圧部 ８５０〜９４０℃ 高、中圧部と、低圧部の加熱温度に差異を設けることに
より高、中圧部に相当する部分は十分な高温クリープ強
度が確保され、一方、低圧部では優れた低温靱性が確保
される。 高、中圧部でのオーステナイト化温度が９４
０℃未満であると十分な高温クリープ強度が得られず、
また１０２０℃を超えると、クリープ延性が低下するた
め上記範囲とする。一方、低圧部のオーステナイト化温
度は、８５０℃未満では、安定した組織が得られず、ま
た、９４０℃を超えるとオーステナイト結晶粒が粗大化
して低温靱性が低下するので上記範囲に限定する。
【００１０】なお、高、中圧部のオーステナイト化温度
は、低圧部のオーステナイト化温度よりも、２０〜１０
０℃高い温度に設定するのが望ましい。その理由は、上
記作用効果を十分に得るためには両者で２０℃以上の温
度差を付ける必要があり、また、温度差が１００℃を超
えると製造が難しいためである。
は、低圧部のオーステナイト化温度よりも、２０〜１０
０℃高い温度に設定するのが望ましい。その理由は、上
記作用効果を十分に得るためには両者で２０℃以上の温
度差を付ける必要があり、また、温度差が１００℃を超
えると製造が難しいためである。
【００１１】また、焼入れ時の冷却速度は、高、中圧部
と低圧部とで差を設けるのが望ましい。具体的には、高
・中圧部に相当する部分は良好な高温クリープ強度を得
るために、衝風冷却以下の冷却速度で焼入れする。これ
は衝風冷却を超える速度で冷却すると、低温変態ベイナ
イト組織量が増加し、十分な高温クリープ強度を得るこ
とができないからである。また、低圧部に相当する部分
は、良好な低温靱性を得るために油冷以上の冷却速度で
焼入れする。これは油冷よりも小さな冷却速度で冷却す
ると、その中心部においてフェライトあるいは高温変態
ベイナイトを含む組織となり良好な低温靱性が得られな
いためである。
と低圧部とで差を設けるのが望ましい。具体的には、高
・中圧部に相当する部分は良好な高温クリープ強度を得
るために、衝風冷却以下の冷却速度で焼入れする。これ
は衝風冷却を超える速度で冷却すると、低温変態ベイナ
イト組織量が増加し、十分な高温クリープ強度を得るこ
とができないからである。また、低圧部に相当する部分
は、良好な低温靱性を得るために油冷以上の冷却速度で
焼入れする。これは油冷よりも小さな冷却速度で冷却す
ると、その中心部においてフェライトあるいは高温変態
ベイナイトを含む組織となり良好な低温靱性が得られな
いためである。
【００１２】焼戻し温度：５５０〜７００℃
ロータ素体に５５０〜７００℃の焼戻しを１回以上施す
ことによって、所望の強度を得ることができる。 焼戻
しは、５５０℃未満では十分な焼戻し効果が得られず、
良好な靱性を得ることができない。一方、７００℃を超
えると所望の強度が得られないため、焼戻し温度を上記
範囲内とする。また、第２、第３の発明に示されたロー
タ素体は、上記製造方法の適用に好適で、上記効果が顕
著に得られるものであり、引張強度、高温クリープ特
性、低温靱性に優れたタービンロータが得られる。以下
に、このロータ素体の組成限定理由について説明する。
ことによって、所望の強度を得ることができる。 焼戻
しは、５５０℃未満では十分な焼戻し効果が得られず、
良好な靱性を得ることができない。一方、７００℃を超
えると所望の強度が得られないため、焼戻し温度を上記
範囲内とする。また、第２、第３の発明に示されたロー
タ素体は、上記製造方法の適用に好適で、上記効果が顕
著に得られるものであり、引張強度、高温クリープ特
性、低温靱性に優れたタービンロータが得られる。以下
に、このロータ素体の組成限定理由について説明する。
【００１３】Ｃ：０．１〜０．３５％
Ｃは、炭素は焼入れ時におけるオーステナイト相を安定
にし、さらに炭化物を生成して引張強さを高める。その
ためには０．１％以上含有させる必要であるが、０．３
５％を越えると炭化物が過剰となり、かえって引張強さ
を低下させるだけでなく、靱性を低下させのでＣ含有量
は０．１〜０．３５％に限定する。さらに好ましい範囲
は０．１８〜０．３％である。
にし、さらに炭化物を生成して引張強さを高める。その
ためには０．１％以上含有させる必要であるが、０．３
５％を越えると炭化物が過剰となり、かえって引張強さ
を低下させるだけでなく、靱性を低下させのでＣ含有量
は０．１〜０．３５％に限定する。さらに好ましい範囲
は０．１８〜０．３％である。
【００１４】Ｓｉ：０．３％以下
Ｓｉは溶解時の脱酸剤として添加されるが、これを多量
に添加するとその一部が酸化物として鋼中に残留し靱性
に悪影響を及ぼす。従って、Ｓｉ含有量の上限を０．３
％に定める。さらに好ましい上限は０．１％である。 Ｍｎ：１％以下 Ｍｎは、溶解時の脱酸および脱硫剤として添加される
が、多量に添加すると靱性が低下するので、その含有量
の上限を１％とする。さらに好ましい上限は０．７％で
ある。
に添加するとその一部が酸化物として鋼中に残留し靱性
に悪影響を及ぼす。従って、Ｓｉ含有量の上限を０．３
％に定める。さらに好ましい上限は０．１％である。 Ｍｎ：１％以下 Ｍｎは、溶解時の脱酸および脱硫剤として添加される
が、多量に添加すると靱性が低下するので、その含有量
の上限を１％とする。さらに好ましい上限は０．７％で
ある。
【００１５】Ｎｉ：１〜２％
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、焼入加熱時の
オーステナイト相を安定にし、また、焼入冷却時にフェ
ライト相の生成を防止するのに有効である。さらに、引
張強さや靱性を高めるのに有効である。高低圧一体型タ
ービンロータとして必要な引張強さや靱性を得るために
は１％以上の含有が必要であるが、２％を越えて含有さ
せると、逆にクリープ破断強度の低下や、高温条件下で
の脆化が促進される傾向があるので、含有量は１〜２％
に限定した。さらに好ましい範囲は１．３〜１．８％で
ある。
オーステナイト相を安定にし、また、焼入冷却時にフェ
ライト相の生成を防止するのに有効である。さらに、引
張強さや靱性を高めるのに有効である。高低圧一体型タ
ービンロータとして必要な引張強さや靱性を得るために
は１％以上の含有が必要であるが、２％を越えて含有さ
せると、逆にクリープ破断強度の低下や、高温条件下で
の脆化が促進される傾向があるので、含有量は１〜２％
に限定した。さらに好ましい範囲は１．３〜１．８％で
ある。
【００１６】Ｃｒ：１．５〜３％
Ｃｒは、酸化を防止するとともに鋼の焼入れ性を増し、
引張強さや靱性の向上を図るのに有効な元素である。こ
の目的のためには１．５％以上の含有が必要であるが、
３％を越えると、逆に靱性や引張強さが低下するととも
にジャーナル特性が低下するので、含有量を１．５〜
３．０％の範囲に限定した。さらに好ましい範囲は１．
８〜２．５％である。
引張強さや靱性の向上を図るのに有効な元素である。こ
の目的のためには１．５％以上の含有が必要であるが、
３％を越えると、逆に靱性や引張強さが低下するととも
にジャーナル特性が低下するので、含有量を１．５〜
３．０％の範囲に限定した。さらに好ましい範囲は１．
８〜２．５％である。
【００１７】Ｍｏ：０．９〜１．３％
Ｍｏは、鋼の焼入性を向上させ、引張強さやクリープ破
断強度を高めるのに有効な元素である。高低圧一体型タ
ービンロータとして必要な引張強さやクリープ破断強度
を得るためには０．９％以上の含有が必要である。一
方、１．３％を越えると、逆にクリープ破断強度が低下
するだけでなく、靱性の低下が顕著になり、また、ター
ビンロータの中心部における成分偏析、特にＣの成分偏
析も顕著に認められるようになる。このため、Ｍｏ含有
量を０．９〜１．３％の範囲に限定した。さらに好まし
い範囲は１．０〜１．２％である。
断強度を高めるのに有効な元素である。高低圧一体型タ
ービンロータとして必要な引張強さやクリープ破断強度
を得るためには０．９％以上の含有が必要である。一
方、１．３％を越えると、逆にクリープ破断強度が低下
するだけでなく、靱性の低下が顕著になり、また、ター
ビンロータの中心部における成分偏析、特にＣの成分偏
析も顕著に認められるようになる。このため、Ｍｏ含有
量を０．９〜１．３％の範囲に限定した。さらに好まし
い範囲は１．０〜１．２％である。
【００１８】Ｖ：０．１〜０．３５％
Ｖは鋼の焼入性を向上させ、クリープ破断強度を向上さ
せるのに有効な元素であり、また、結晶粒の微細化にも
効果的である。これら結果を発揮させるには０．１％以
上の含有が必要であるが、０．３５％を越えると靱性や
引張強さが低下するので、含有量を０．１〜０．３５％
の範囲に限定した。さらに好ましい範囲は０．１５〜
０．３０％である。
せるのに有効な元素であり、また、結晶粒の微細化にも
効果的である。これら結果を発揮させるには０．１％以
上の含有が必要であるが、０．３５％を越えると靱性や
引張強さが低下するので、含有量を０．１〜０．３５％
の範囲に限定した。さらに好ましい範囲は０．１５〜
０．３０％である。
【００１９】Ｎｂ：０．０１〜０．１５％
Ｎｂは結晶粒の微細化に効果のある元素であり、その効
果を発揮させるためには、０．０１％以上の含有が必要
である。しかし、０．１５％を越えると、逆に粗大な炭
窒化物を形成して靱性を低下させるので、含有量を０．
０１〜０．１５％の範囲に限定した。さらに好ましい範
囲は０．０２〜０．１０％である。 Ｗ：０．１〜１．５％ Ｗは固溶強化により高温強度を向上させるのに有効な元
素であり、その効果を発揮させるためには、０．１％以
上の含有が必要である。しかし、１．５％を越えるとク
リープ破断強度、靱性を低下させるので、含有量を０．
１〜１．５％の範囲に限定した。さらに好ましい範囲は
０．２〜０．８％である。
果を発揮させるためには、０．０１％以上の含有が必要
である。しかし、０．１５％を越えると、逆に粗大な炭
窒化物を形成して靱性を低下させるので、含有量を０．
０１〜０．１５％の範囲に限定した。さらに好ましい範
囲は０．０２〜０．１０％である。 Ｗ：０．１〜１．５％ Ｗは固溶強化により高温強度を向上させるのに有効な元
素であり、その効果を発揮させるためには、０．１％以
上の含有が必要である。しかし、１．５％を越えるとク
リープ破断強度、靱性を低下させるので、含有量を０．
１〜１．５％の範囲に限定した。さらに好ましい範囲は
０．２〜０．８％である。
【００２０】不可避不純物
高低圧一体型ロータが５００℃をこえる高温環境で使用
されると、合金材料の強化に寄与している微細炭化物が
使用中に凝集粗大化して、徐々に強化に寄与しなくな
り、引張強さやクリープ破断強度が低下する。また、３
５０〜４５０℃の温度域で使用されると、合金材料中に
含まれている不純物が結晶粒界に集まり易くなり、いわ
ゆる粒界偏析を生じ、粒界の原子間の結合力を弱めるた
め経年的に脆化現象を生じる。以上の知見により、付随
的に含まれる不純物のうちＰを０．００５％以下、Ｓを
０．００５％以下（好ましくは０．００１％以下）、Ａ
ｓを０．００８％以下、Ｓｂを０．００４％以下、Ｓｎ
を０．００８％以下とすることにより、粒界偏析量を著
しく低滅するとともに、使用中の経年的な強度低下や靱
性低下を大幅に抑制することができた。その結果、高低
圧一体型ロータの長時間安定性を確保し、寿命を延ばす
とともに脆性破壊の危険性を防止し、長期間の安定運用
を可能にした。
されると、合金材料の強化に寄与している微細炭化物が
使用中に凝集粗大化して、徐々に強化に寄与しなくな
り、引張強さやクリープ破断強度が低下する。また、３
５０〜４５０℃の温度域で使用されると、合金材料中に
含まれている不純物が結晶粒界に集まり易くなり、いわ
ゆる粒界偏析を生じ、粒界の原子間の結合力を弱めるた
め経年的に脆化現象を生じる。以上の知見により、付随
的に含まれる不純物のうちＰを０．００５％以下、Ｓを
０．００５％以下（好ましくは０．００１％以下）、Ａ
ｓを０．００８％以下、Ｓｂを０．００４％以下、Ｓｎ
を０．００８％以下とすることにより、粒界偏析量を著
しく低滅するとともに、使用中の経年的な強度低下や靱
性低下を大幅に抑制することができた。その結果、高低
圧一体型ロータの長時間安定性を確保し、寿命を延ばす
とともに脆性破壊の危険性を防止し、長期間の安定運用
を可能にした。
【００２１】
【実施例】表１に示す組成の供試鋼を真空溶解炉にて溶
解し、それぞれ５０Ｋｇ鋼塊を溶製した。これら鋼塊を
１２００℃に加熱して、鍛造比約４で熱間鍛造してター
ビンロータ素体とし、表２に示す熱処理を施した。な
お、焼入れは、噴水冷却した場合の低圧部の中心部冷却
速度を想定した５０℃／ｈの冷却速度で冷却した。 さ
らに、各素体には、焼入れ後に、６４０〜６６０℃で２
０時間の焼戻しを施した。次に、熱処理後の供試鋼に材
料試験を行い、その結果を表３に示した。 表３から明
らかなように、本発明法によれば、従来法に比べて、高
圧部想定材のクリープ強度を損なうことなく、低圧部の
中心部想定材の靱性が向上している。
解し、それぞれ５０Ｋｇ鋼塊を溶製した。これら鋼塊を
１２００℃に加熱して、鍛造比約４で熱間鍛造してター
ビンロータ素体とし、表２に示す熱処理を施した。な
お、焼入れは、噴水冷却した場合の低圧部の中心部冷却
速度を想定した５０℃／ｈの冷却速度で冷却した。 さ
らに、各素体には、焼入れ後に、６４０〜６６０℃で２
０時間の焼戻しを施した。次に、熱処理後の供試鋼に材
料試験を行い、その結果を表３に示した。 表３から明
らかなように、本発明法によれば、従来法に比べて、高
圧部想定材のクリープ強度を損なうことなく、低圧部の
中心部想定材の靱性が向上している。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本願発明の高低圧一
体型タービンロータの製造方法によれば、Ｃｒ−Ｍｏ−
Ｖ系鉄基合金からなるロータ素体を１０００〜１１５０
℃の温度で焼準処理し、この焼準温度からの冷却途中に
６５０〜７３０℃の温度に保持して、ロータ素体の組織
をパーライト変態させ、さらに９２０〜９５０℃の温度
で１回以上の焼準処理を施した後、ロータ素体の高圧部
あるいは中圧部に相当する部分を９４０〜１０２０℃、
低圧部に相当する部分を８５０〜９４０℃で、かつ、前
記高圧部あるいは中圧部に相当する部分が、前記低圧部
に相当する部分よりも２０℃以上高い温度となるように
加熱して焼入れし、その後、ロータ素体に５５０〜７０
０℃の焼戻しを１回以上施すので、高、中圧部で良好な
高温クリープ強度が得られるとともに、低圧部の靭性が
大幅に向上する効果がある。さらに、上記製造方法に際
し、所定組成のタービンロータ素体を使用することによ
って上記効果が顕著に得られ、また、その他に、引張強
度、高温クリープ破談強度に優れた高低圧一体型タービ
ンロータが得られる。
体型タービンロータの製造方法によれば、Ｃｒ−Ｍｏ−
Ｖ系鉄基合金からなるロータ素体を１０００〜１１５０
℃の温度で焼準処理し、この焼準温度からの冷却途中に
６５０〜７３０℃の温度に保持して、ロータ素体の組織
をパーライト変態させ、さらに９２０〜９５０℃の温度
で１回以上の焼準処理を施した後、ロータ素体の高圧部
あるいは中圧部に相当する部分を９４０〜１０２０℃、
低圧部に相当する部分を８５０〜９４０℃で、かつ、前
記高圧部あるいは中圧部に相当する部分が、前記低圧部
に相当する部分よりも２０℃以上高い温度となるように
加熱して焼入れし、その後、ロータ素体に５５０〜７０
０℃の焼戻しを１回以上施すので、高、中圧部で良好な
高温クリープ強度が得られるとともに、低圧部の靭性が
大幅に向上する効果がある。さらに、上記製造方法に際
し、所定組成のタービンロータ素体を使用することによ
って上記効果が顕著に得られ、また、その他に、引張強
度、高温クリープ破談強度に優れた高低圧一体型タービ
ンロータが得られる。
フロントページの続き
(72)発明者 東 司
北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日
本製鋼所内
(72)発明者 山田 政之
神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株
式会社東芝 京浜事業所内
(72)発明者 津田 陽一
神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株
式会社東芝 京浜事業所内
(56)参考文献 特開 平４−120239（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−256893（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−145749（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−65678（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21D 9/00 - 9/44
C21D 9/50
C22C 38/00 - 38/60
F01D 5/02
C21D 6/00
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ系鉄基合金からなるロー
タ素体を１０００〜１１５０℃の温度で焼準処理し、こ
の焼準温度からの冷却途中に６５０〜７３０℃の温度に
保持して、ロータ素体の組織をパーライト変態させ、さ
らに９２０〜９５０℃の温度で１回以上の焼準処理を施
した後、ロータ素体の高圧部あるいは中圧部に相当する
部分を９４０〜１０２０℃、低圧部に相当する部分を８
５０〜９４０℃で、かつ、前記高圧部あるいは中圧部に
相当する部分が、前記低圧部に相当する部分よりも２０
℃以上高い温度となるように加熱して焼入れし、その
後、ロータ素体に５５０〜７００℃の焼戻しを１回以上
施すことを特徴とする高低圧一体型タービンロータの製
造方法。 - 【請求項２】 ロータ素体の組成が、重量％で、Ｃ：
０．１〜０．３５％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：１％
以下、Ｎｉ：１〜２％、Ｃｒ：１．５〜３％、Ｍｏ：
０．９〜１．３％、Ｖ：０．１〜０．３５％、Ｎｂ：
０．０１〜０．１５％、Ｗ：０．１〜１．５％を含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする請求項１記載の高低圧一体型タービンロータの
製造方法 - 【請求項３】 不可避的不純物のうち、重量％で、Ｐ：
０．００５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｓ：０．
００８％以下、Ｓｂ：０．００４％以下、Ｓｎ：０．０
０８％以下を許容含有量とする請求項２記載の高低圧一
体型タービンロータの製造方法
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33669794A JP3461945B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 高低圧一体型タービンロータの製造方法 |
| US08/576,460 US5716468A (en) | 1994-12-26 | 1995-12-21 | Process for producing high-and low-pressure integral-type turbine rotor |
| EP95120391A EP0719869B1 (en) | 1994-12-26 | 1995-12-22 | Process for producing high- and low-pressure integral-type turbine rotor |
| DE69523268T DE69523268T2 (de) | 1994-12-26 | 1995-12-22 | Verfahren zum Herstellen eines aus einem Stück hergestellter Hochdruck-Niederdruck-Turbinenrotor |
| RU95122472A RU2136893C1 (ru) | 1994-12-26 | 1995-12-25 | Способ изготовления цельного ротора турбины с частями высокого и низкого давления |
| KR1019950056244A KR100353300B1 (ko) | 1994-12-26 | 1995-12-26 | 고압 및 저압 통합형 터빈 회전자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33669794A JP3461945B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 高低圧一体型タービンロータの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176671A JPH08176671A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3461945B2 true JP3461945B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=18301871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33669794A Expired - Lifetime JP3461945B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 高低圧一体型タービンロータの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5716468A (ja) |
| EP (1) | EP0719869B1 (ja) |
| JP (1) | JP3461945B2 (ja) |
| KR (1) | KR100353300B1 (ja) |
| DE (1) | DE69523268T2 (ja) |
| RU (1) | RU2136893C1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE60006051T2 (de) * | 1999-10-04 | 2004-07-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Niedrig legierter Stahl, Verfahren zu dessen Herstellung und Turbinenrotor |
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| US6536110B2 (en) | 2001-04-17 | 2003-03-25 | United Technologies Corporation | Integrally bladed rotor airfoil fabrication and repair techniques |
| CN100419094C (zh) * | 2005-10-25 | 2008-09-17 | 北京机电研究所 | 消除大型转子锻件混晶缺陷工艺 |
| CN100374584C (zh) * | 2005-11-03 | 2008-03-12 | 上海保捷汽车零部件锻压有限公司 | 汽车零部件冷挤压坯料的软化方法 |
| BRPI0815567B8 (pt) | 2007-07-17 | 2021-05-25 | Merck Patent Gessellschaft Mit Beschraenkter Haftung | anticorpos híbridos anti-alfa v-integrina projetados, proteína de fusão e composição farmacêutica |
| JP4780189B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2011-09-28 | 住友金属工業株式会社 | オーステナイト系耐熱合金 |
| CN101787419B (zh) * | 2009-12-25 | 2011-06-08 | 中原特钢股份有限公司 | 一种aisi4340钢锻件的热处理工艺 |
| CN102134637B (zh) * | 2011-01-18 | 2012-10-31 | 上海交通大学 | 中高合金钢大型锻件的晶粒细化方法 |
| PT2535430T (pt) * | 2011-06-15 | 2019-02-19 | Buderus Edelstahl Gmbh | Aço ferramenta para ferramentas de conformação de alto desempenho e processo de produção para o mesmo |
| US9752203B2 (en) * | 2011-10-07 | 2017-09-05 | Babasaheb Neelkanth Kalyani | Process to improve fatigue strength of micro alloy steels, forged parts made from the process and an apparatus to execute the process |
| JP6411084B2 (ja) * | 2013-09-13 | 2018-10-24 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン用ロータの製造方法 |
| CN104946873A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-30 | 秦皇岛开发区春光铸造机械有限公司 | Lz50钢车轴的锻后热处理工艺 |
| EP3296507B1 (en) * | 2015-08-28 | 2019-11-06 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Method for producing turbine rotor and method for producing turbine |
| CN107400761B (zh) * | 2016-05-20 | 2019-02-12 | 上海电气上重铸锻有限公司 | 先进超超临界转子锻件的热处理方法 |
| CN106929640B (zh) * | 2017-04-21 | 2019-04-09 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 大厚度高韧性15CrMoR钢板的热处理方法 |
| CN107523678A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-29 | 常熟市瑞思知识产权服务有限公司 | 一种弹簧夹头的热处理工艺 |
| CN108220561A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-06-29 | 常州天山重工机械有限公司 | 一种细化20CrMoA锻件奥氏体晶粒度的方法 |
| CN109182667A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-01-11 | 东莞市国森科精密工业有限公司 | 一种40CrNiMoA钢锻件晶粒度改善的方法 |
| CN110484703B (zh) * | 2019-08-30 | 2021-04-13 | 辽宁福鞍重工股份有限公司 | 细化厚大截面超低碳马氏体铸钢件晶粒度的热处理工艺 |
| CN112746151A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-04 | 安徽省瑞杰锻造有限责任公司 | 一种50SiMn锻件正火热处理工艺 |
| CN114029436B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-11-21 | 二重（德阳）重型装备有限公司 | 高强韧性转子中心体的热加工工艺 |
| CN114774630B (zh) * | 2022-04-21 | 2024-05-03 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 低成本低合金超高强钢及其制造方法 |
| CN114941104B (zh) * | 2022-05-09 | 2023-08-18 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 超高强度30CrNi2MoV锻制钻具材料的热处理工艺 |
| CN114875214A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-09 | 东北大学 | 一种cost-fb2钢大型锻件的热处理方法 |
| CN116262963B (zh) * | 2022-12-22 | 2024-10-11 | 杭州汽轮动力集团股份有限公司 | 一种燃气轮机压气机用轮盘锻件及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| SU998541A1 (ru) * | 1980-05-30 | 1983-02-23 | Предприятие П/Я А-3700 | Способ термической обработки крупных поковок |
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- 1994-12-26 JP JP33669794A patent/JP3461945B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-21 US US08/576,460 patent/US5716468A/en not_active Expired - Lifetime
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