JPH10245657A - タービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼 - Google Patents
タービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼Info
- Publication number
- JPH10245657A JPH10245657A JP4777097A JP4777097A JPH10245657A JP H10245657 A JPH10245657 A JP H10245657A JP 4777097 A JP4777097 A JP 4777097A JP 4777097 A JP4777097 A JP 4777097A JP H10245657 A JPH10245657 A JP H10245657A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy steel
- steel
- toughness
- corrosion resistance
- strength
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 必要な強度と格段に大きい靱性を有し、しか
も耐食性に優れたロータ材として通する１２Ｃｒ合金鋼
に関する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｃｒ：１０〜
１３％、Ｎｉ：２〜７％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｃｕ：
０．１〜１％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含有
し、残部Ｆｅおよび付随的不純物よりなるタービンロー
タ用１２Ｃｒ合金鋼。
も耐食性に優れたロータ材として通する１２Ｃｒ合金鋼
に関する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｃｒ：１０〜
１３％、Ｎｉ：２〜７％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｃｕ：
０．１〜１％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含有
し、残部Ｆｅおよび付随的不純物よりなるタービンロー
タ用１２Ｃｒ合金鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は地熱タービンロー
タ、低圧蒸気タービンロータなどのタービン用１２Ｃｒ
合金鋼に関する。
タ、低圧蒸気タービンロータなどのタービン用１２Ｃｒ
合金鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】地熱タービン用ロータ材は地熱蒸気温度
が通常、約３００℃以下であるので、強度と靱性の優れ
た３．５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の低圧蒸気タービン
ロータ材や靱性や改善したＣｒ−Ｍｏ−Ｖロータ材が使
用されているのが一般的である。しかし、これらの材料
は耐食性に劣るため、地熱蒸気のような腐食環境での使
用には必ずしも十分な特性を有しているとは言えない。
が通常、約３００℃以下であるので、強度と靱性の優れ
た３．５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の低圧蒸気タービン
ロータ材や靱性や改善したＣｒ−Ｍｏ−Ｖロータ材が使
用されているのが一般的である。しかし、これらの材料
は耐食性に劣るため、地熱蒸気のような腐食環境での使
用には必ずしも十分な特性を有しているとは言えない。
【０００３】また、１２％Ｃｒ鋼が蒸気タービンロータ
として使用されているものもあるが、この場合は使用さ
れる蒸気温度が６００℃程度を目的としており、地熱蒸
気に比べ相当に高温度で使用されるよう成分調整がなさ
れており、地熱蒸気中や低圧蒸気中で使用される場合の
ように室温付近の、比較的低温では十分な靱性が得られ
ていない。特に高圧ロータと異なり、大径化される地熱
タービンや低圧蒸気タービンロータでは靱性確保が重要
視されている。
として使用されているものもあるが、この場合は使用さ
れる蒸気温度が６００℃程度を目的としており、地熱蒸
気に比べ相当に高温度で使用されるよう成分調整がなさ
れており、地熱蒸気中や低圧蒸気中で使用される場合の
ように室温付近の、比較的低温では十分な靱性が得られ
ていない。特に高圧ロータと異なり、大径化される地熱
タービンや低圧蒸気タービンロータでは靱性確保が重要
視されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の上記技術水準
に鑑み、地熱蒸気環境中や低圧蒸気タービンの乾湿交番
環境中で十分な耐食性の確保と必要な強度と靱性を有す
るタービンロータ材を提供しようとするものである。
に鑑み、地熱蒸気環境中や低圧蒸気タービンの乾湿交番
環境中で十分な耐食性の確保と必要な強度と靱性を有す
るタービンロータ材を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は耐食性を
確保するため１２％Ｃｒを基礎にして靱性および耐食性
向上のため低Ｃ化を図り、それにより低下した焼入性を
Ｎｉの多量添加とＢの添加で確保し靱性を大きく向上さ
せたものであり、さらにＣｕを添加し強度と耐食性を高
めた低温用のロータ材である。
確保するため１２％Ｃｒを基礎にして靱性および耐食性
向上のため低Ｃ化を図り、それにより低下した焼入性を
Ｎｉの多量添加とＢの添加で確保し靱性を大きく向上さ
せたものであり、さらにＣｕを添加し強度と耐食性を高
めた低温用のロータ材である。
【０００６】すなわち、本発明の第１は重量％でＣ：
０．０１〜０．１２％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：
０．１〜１％、Ｃｒ：１０〜１３％、Ｎｉ：２〜７％、
Ｍｏ：０．３〜３％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｂ：０．０
００５〜０．００５％を含有し、残部をＦｅおよび付随
的不純物よりなることを特徴とするタービンロータ用１
２Ｃｒ合金鋼であり、本発明の第２は上記成分に重量％
で、Ｎ：０．０２〜０．１重量％を含有させてなること
を特徴とするタービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼である。
０．０１〜０．１２％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：
０．１〜１％、Ｃｒ：１０〜１３％、Ｎｉ：２〜７％、
Ｍｏ：０．３〜３％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｂ：０．０
００５〜０．００５％を含有し、残部をＦｅおよび付随
的不純物よりなることを特徴とするタービンロータ用１
２Ｃｒ合金鋼であり、本発明の第２は上記成分に重量％
で、Ｎ：０．０２〜０．１重量％を含有させてなること
を特徴とするタービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に係る１２Ｃｒ合金鋼は電
気炉等による溶解および必要に応じて、その後、エレク
トロスラグ溶解炉や真空溶解炉等で溶製し、次にこの鋼
塊を１０００℃〜１２００℃に加熱して熱間加工を行な
いロータ型状にした後、９００℃〜１０５０℃に加熱
後、油中焼入れ等を施し、引続き５００℃〜６５０℃で
焼戻し処理を行ない所定の材料強度に調整する。次に各
合金成分の限定理由について述べる。以下の説明におけ
る成分割合は重量％を意味する。
気炉等による溶解および必要に応じて、その後、エレク
トロスラグ溶解炉や真空溶解炉等で溶製し、次にこの鋼
塊を１０００℃〜１２００℃に加熱して熱間加工を行な
いロータ型状にした後、９００℃〜１０５０℃に加熱
後、油中焼入れ等を施し、引続き５００℃〜６５０℃で
焼戻し処理を行ない所定の材料強度に調整する。次に各
合金成分の限定理由について述べる。以下の説明におけ
る成分割合は重量％を意味する。
【０００８】（１）Ｃ（炭素）：Ｃは材料強度や低温で
の靱性を著しく変動させ、また、耐食性にも大きな影響
を与える。Ｃが０．１２％を越えると靱性および耐食性
の低下が大きいため０．１２％以下とした。一方、Ｃを
０．０１％下まわると強度の確保が困難になるため０．
０１％を下限とする。好ましくは０．０３〜０．０８％
である。
の靱性を著しく変動させ、また、耐食性にも大きな影響
を与える。Ｃが０．１２％を越えると靱性および耐食性
の低下が大きいため０．１２％以下とした。一方、Ｃを
０．０１％下まわると強度の確保が困難になるため０．
０１％を下限とする。好ましくは０．０３〜０．０８％
である。
【０００９】（２）Ｓｉ（珪素）：Ｓｉは脱酸剤として
有効な元素であるが、デルタフェライトの生成を助長
し、凝固時の柱状晶の成長をさせる元素であり、多量の
添加は強度と靱性を低下させるため、０．５％以下とす
る。好ましくは０．０５〜０．０１％である。
有効な元素であるが、デルタフェライトの生成を助長
し、凝固時の柱状晶の成長をさせる元素であり、多量の
添加は強度と靱性を低下させるため、０．５％以下とす
る。好ましくは０．０５〜０．０１％である。
【００１０】（３）Ｍｎ（マンガン）：Ｍｎは脱酸剤と
して添加され、焼入性の向上にも有効な元素である。ま
た、鋼中の有害なＳ（硫黄）を無害なＭｎＳ（硫化マン
ガン）にするため、必要量の０．１〜１％の範囲とし
た。好ましくは０．３〜０．７％である。
して添加され、焼入性の向上にも有効な元素である。ま
た、鋼中の有害なＳ（硫黄）を無害なＭｎＳ（硫化マン
ガン）にするため、必要量の０．１〜１％の範囲とし
た。好ましくは０．３〜０．７％である。
【００１１】（４）Ｃｒ（クロム）：Ｃｒは機械的性質
および耐酸化性と耐食性を向上させるために最も重要な
元素である。１０％未満では耐食性が不十分であり、１
３％を越えるとデルタフェライトが生成し易くなるの
で、１０〜１３％とした。好ましくは１０．５〜１２％
である。
および耐酸化性と耐食性を向上させるために最も重要な
元素である。１０％未満では耐食性が不十分であり、１
３％を越えるとデルタフェライトが生成し易くなるの
で、１０〜１３％とした。好ましくは１０．５〜１２％
である。
【００１２】（５）Ｎｉ（ニッケル）：Ｎｉはデルタフ
ェライトの生成を抑え、焼入性と靱性を向上させる重要
な元素である。良好な靱性を確保するためには２％以上
が好ましく、７％を越えると組織中のオーステナイト相
が増加し、強度の低下、特に０．２％耐力の低下が著し
くなるため２〜７％の範囲とした。好ましくは３〜５．
５％である。
ェライトの生成を抑え、焼入性と靱性を向上させる重要
な元素である。良好な靱性を確保するためには２％以上
が好ましく、７％を越えると組織中のオーステナイト相
が増加し、強度の低下、特に０．２％耐力の低下が著し
くなるため２〜７％の範囲とした。好ましくは３〜５．
５％である。
【００１３】（６）Ｍｏ（モリブデン）：Ｍｏは強度を
高め、焼戻し脆化を防止するため０．３％以上が必要で
あり、耐食性も期待できるが、３％を越えると靱性の低
下が生じるため０．３〜３％とした。好ましくは３〜
５．５％である。
高め、焼戻し脆化を防止するため０．３％以上が必要で
あり、耐食性も期待できるが、３％を越えると靱性の低
下が生じるため０．３〜３％とした。好ましくは３〜
５．５％である。
【００１４】（７）Ｃｕ（銅）：Ｃｕは強度と耐食性を
向上するため添加するもので、０．１％以上でその効果
が著しいが、１％を越えてもその効果は小さいため、
０．１〜１％の範囲とした。
向上するため添加するもので、０．１％以上でその効果
が著しいが、１％を越えてもその効果は小さいため、
０．１〜１％の範囲とした。
【００１５】（８）Ｂ（ボロン）：Ｂは少量添加で、焼
入性が増すと考えられており、特にＣ：０．１２％以下
で硬化能が大きく、また粒界の安定化や析出硬化も得ら
れ強度向上に有効である。多量の添加は、靱性を低下さ
せるため、０．０００５〜０．００５％の範囲とした。
好ましくは０．００１〜０．００３％である。
入性が増すと考えられており、特にＣ：０．１２％以下
で硬化能が大きく、また粒界の安定化や析出硬化も得ら
れ強度向上に有効である。多量の添加は、靱性を低下さ
せるため、０．０００５〜０．００５％の範囲とした。
好ましくは０．００１〜０．００３％である。
【００１６】（９）Ｎ（窒素）：ＮはＣと同程度のオー
ステナイト安定化元素であり、焼入性を向上させ、強度
を高めるために有効であるが、多量の添加は靱性の低下
を生じるため０．０２〜０．１％の範囲とする。好まし
くは０．０３〜０．０８％である。
ステナイト安定化元素であり、焼入性を向上させ、強度
を高めるために有効であるが、多量の添加は靱性の低下
を生じるため０．０２〜０．１％の範囲とする。好まし
くは０．０３〜０．０８％である。
【００１７】
【実施例】以下、具体的な実施例をあげ、本発明の効果
を明らかにする。第１表は本発明鋼と比較鋼の化学成分
を示す。供試鋼Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は本発明鋼であり、
供試鋼Ｎｏ．６およびＮｏ．７は比較鋼で現用の蒸気タ
ービン用１２Ｃｒロータ材である。各供試鋼は真空溶解
炉で溶製し実ロータ胴部相当の鍛造を行ない、その後胴
径φ１６００ｍｍ中心部相当の焼入れおよび焼戻し処理
を施した。
を明らかにする。第１表は本発明鋼と比較鋼の化学成分
を示す。供試鋼Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は本発明鋼であり、
供試鋼Ｎｏ．６およびＮｏ．７は比較鋼で現用の蒸気タ
ービン用１２Ｃｒロータ材である。各供試鋼は真空溶解
炉で溶製し実ロータ胴部相当の鍛造を行ない、その後胴
径φ１６００ｍｍ中心部相当の焼入れおよび焼戻し処理
を施した。
【００１８】
【表１】
【００１９】第２表に熱処理後の引張試験および衝撃試
験結果を示す。本発明鋼は比較鋼とほぼ同等の引張特性
を有しているが、衝撃特性は本発明鋼が格段に大きな値
を示している。
験結果を示す。本発明鋼は比較鋼とほぼ同等の引張特性
を有しているが、衝撃特性は本発明鋼が格段に大きな値
を示している。
【００２０】
【表２】
【００２１】第３表に地熱蒸気中における腐食試験結果
を示す。本発明鋼は、比較鋼に比べ同等以上の耐食性を
有しており、低合金鋼ロータ材に比べ格段に優れている
といえる。
を示す。本発明鋼は、比較鋼に比べ同等以上の耐食性を
有しており、低合金鋼ロータ材に比べ格段に優れている
といえる。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明鋼はロータ材とし
て必要な強度と、格段に大きい靱性を有し、大型ロータ
材として十分な特性を有している。また、耐食性が優れ
ており、耐応力腐食割れ特性も優れていると考えられ、
地熱蒸気中等の腐食環境下で使用されるタービンロータ
材として優れた合金鋼である。
て必要な強度と、格段に大きい靱性を有し、大型ロータ
材として十分な特性を有している。また、耐食性が優れ
ており、耐応力腐食割れ特性も優れていると考えられ、
地熱蒸気中等の腐食環境下で使用されるタービンロータ
材として優れた合金鋼である。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％でＣ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｃｒ：１０〜
１３％、Ｎｉ：２〜７％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｃｕ：
０．１〜１％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含有
し、残部Ｆｅおよび付随的不純物よりなることを特徴と
するタービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼。 - 【請求項２】 請求項１の成分に加え、重量％でＮを
０．０２〜０．１％含有させてなることを特徴とするタ
ービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4777097A JPH10245657A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | タービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4777097A JPH10245657A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | タービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10245657A true JPH10245657A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12784624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4777097A Pending JPH10245657A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | タービンロータ用１２Ｃｒ合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10245657A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306458A2 (en) * | 2001-10-25 | 2003-05-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 12Cr alloy steel for a turbine rotor |
| JP2021011611A (ja) * | 2019-07-08 | 2021-02-04 | 株式会社東芝 | 鋼、タービンロータ、および、蒸気タービン |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP4777097A patent/JPH10245657A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306458A2 (en) * | 2001-10-25 | 2003-05-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 12Cr alloy steel for a turbine rotor |
| EP1306458A3 (en) * | 2001-10-25 | 2003-08-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 12Cr alloy steel for a turbine rotor |
| JP2021011611A (ja) * | 2019-07-08 | 2021-02-04 | 株式会社東芝 | 鋼、タービンロータ、および、蒸気タービン |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030527 |