JPH10317105A - High strength steel, steam turbine long blade and steam turbine - Google Patents

High strength steel, steam turbine long blade and steam turbine

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JPH10317105A
JPH10317105A JP12930097A JP12930097A JPH10317105A JP H10317105 A JPH10317105 A JP H10317105A JP 12930097 A JP12930097 A JP 12930097A JP 12930097 A JP12930097 A JP 12930097A JP H10317105 A JPH10317105 A JP H10317105A
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JP
Japan
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less
pressure
blade
stage
steam
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Application number
JP12930097A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Shiga
正男 志賀
Shigeyoshi Nakamura
重義 中村
Takeshi Onoda
武志 小野田
Haruo Urushiya
春雄 漆谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10317105A publication Critical patent/JPH10317105A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the turbine blade excellent in tensile strength and impact value by using a high strength steel made of a Ni-Cr martensitic steel containing Nb, Ta etc., for the steam turbine long blade. SOLUTION: A 12 Cr martensitic steel, which contains, by weight, 0.10-0.24% C, <=0.25% Si, <=0.90% Mn, 8.0-13.0% Cr, 2.0-4.0% Ni, 1.5-3.0% Mo, further 0.04-0.24% in total one or two kinds among Nb, Ta as a strength/toughness improvement element, 0.02-0.10% N, further 0.01-0.05% V as having a C/V ratio of 0.75-5, is used for the steam turbine long blade. This slab, after forged into a turbine blade, is hardened at 1000-1100 deg.C and is subjected to primary tempering at 550-570 deg.C, further secondary tempering at a slightly higher temp. of 560-590 deg.C. the turbine blade having the tensile strength at a room temp. of >=120 kgf/mm<2> and the impact value of >=7 kgfm/cm<2> is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は新規な高強度鋼とそ
のタービン長翼及びその長翼を用いた新規な蒸気タービ
ンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel high-strength steel, a turbine long blade thereof, and a novel steam turbine using the long blade.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、蒸気タービン用翼には12Cr−
Mo−Ni−V−N鋼が使用されている。
2. Description of the Related Art At present, 12Cr-
Mo-Ni-VN steel is used.

【0003】近年、省エネルギーの観点からガタービン
の熱効率の向上が、省スペースの観点から機器のコンパ
クト化が望まれている。
In recent years, it has been desired to improve the thermal efficiency of a gas turbine from the viewpoint of energy saving, and to reduce the size of the equipment from the viewpoint of space saving.

【0004】熱効率を向上及び機器のコンパクト化には
蒸気タービン翼の長翼化が有効な手段である。そのため
に低圧蒸気タービン最終段の翼長は年々上昇の傾向にあ
る。これに伴って、蒸気タービンの翼の使用条件も厳し
くなり、これまでの12Cr−Mo−Ni−V−N鋼で
は強度不足で、より強度の高い材料が必要である。長翼
材の強度としては、機械的特性の基本である、強張強さ
が要求される。
[0004] To improve the thermal efficiency and make the equipment compact, it is effective means to increase the length of the steam turbine blades. Therefore, the blade length of the last stage of the low-pressure steam turbine tends to increase year by year. Along with this, the operating conditions of the blades of the steam turbine have become severe, and the strength of the conventional 12Cr-Mo-Ni-VN steel is insufficient, and a material having higher strength is required. As the strength of the long wing material, a tensile strength, which is a basic mechanical property, is required.

【0005】また、破壊に対する安全性確保の観点か
ら、ある程度の靭性も要求される。
[0005] Further, from the viewpoint of ensuring safety against fracture, a certain degree of toughness is required.

【0006】引張強さが従来の12Cr−Mo−Ni−
V−N鋼(マルテンサイト系鋼)より高い構造材料とし
て、Ni基合金及びCo基合金が一般に知られている
が、熱間加工性,切削性及び振動減衰特性が劣るので、
翼材としては望ましくない。
[0006] The conventional 12Cr-Mo-Ni-
Ni-based alloys and Co-based alloys are generally known as structural materials higher than VN steel (martensitic steel), but they are inferior in hot workability, machinability and vibration damping properties.
It is not desirable as a wing material.

【0007】蒸気タービン用動翼材として、特開昭56−
13466 号公報,特開昭56−35754 号公報,特開平5−311
347 号公報に12%Cr系マルテンサイト鋼を用いるこ
とが開示されている。
As a blade material for a steam turbine, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 13466, JP-A-56-35754, JP-A-5-311
No. 347 discloses that 12% Cr-based martensitic steel is used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、近年の低圧
蒸気タービン翼の長大化に対処するために、これらの従
来材より引張強さ及び靭性を高めたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to cope with the recent increase in the length of low-pressure steam turbine blades, the present invention has improved tensile strength and toughness over these conventional materials.

【0009】本発明の目的は引張強さの高いマルテンサ
イト系鋼とそれを用いた蒸気タービン長翼とその製造法
及び熱効率の高い蒸気タービンと火力発電プラントを提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a martensitic steel having a high tensile strength, a steam turbine long blade using the same, a method for producing the same, a steam turbine having a high thermal efficiency, and a thermal power plant.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来合金
鋼より高強度・高靭性化を図るために、各元素の最適添
加量を検討した結果、これまで高強度12Cr系合金鋼
に対し、必須元素と考えられていたVを添加せずに、N
b(又はTa)を適量添加することにより、強度と靭性
を一段と高められることを見いだし、本発明に至ったも
のである。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied the optimum amount of each element to achieve higher strength and higher toughness than conventional alloy steel. On the other hand, without adding V, which was considered an essential element,
It has been found that by adding an appropriate amount of b (or Ta), the strength and toughness can be further enhanced, and the present invention has been achieved.

【0011】すなわち本発明は重量比で、C0.10〜
0.24%,Si0.25% 以下,Mn0.90%以下,
Cr8.0〜13.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.
5%を超え3.0% 以下,Nb及びTaの1種又は2種
の合計量が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.1
0%を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなるこ
とを特徴とする高強度・高靭性鋼にある。本発明鋼にお
いては、Vを0.01%以上0.05%未満にしておかな
ければならない。
That is, in the present invention, C0.10 by weight ratio.
0.24%, Si 0.25% or less, Mn 0.90% or less,
Cr 8.0 to 13.0%, Ni 2.0 to 4.0%, Mo 1.
More than 5% and 3.0% or less, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to 0.24%, and N is 0.02 to 0.1.
A high-strength and high-toughness steel containing 0%, with the balance being Fe and unavoidable impurities. In the steel of the present invention, V must be set to 0.01% or more and less than 0.05%.

【0012】本発明は、重量比で、C0.10〜0.24
%,Si0.25%以下,Mn0.1〜0.50% ,Cr
8.0〜13.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.0〜
3.0%,Nb及びTaの1種又は2種の合計量が0.0
4〜0.24%、及びN0.02〜0.10%を含有し、前記
C+Nb量が0.21〜0.40%又は(Mn/Ni)比
が0.1 以下であり、残部がFe及び不可避不純物から
なることを特徴とする高強度鋼にあり、更にこれに前述
と同様にVを含むものである。
According to the present invention, C.sub.0.10 to 0.24 by weight is used.
%, Si 0.25% or less, Mn 0.1-0.50%, Cr
8.0-13.0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.0-2.0%
3.0%, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.0
4 to 0.24% and N 0.02 to 0.10%, the C + Nb content is 0.21 to 0.40% or the (Mn / Ni) ratio is 0.1 or less, and the balance is Fe And high-strength steel comprising unavoidable impurities, and further containing V as described above.

【0013】本発明は、重量比で、C0.15〜0.24
%,Si0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜
13.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5〜3.0
%,V0.05〜0.20%,Nb及びTaの1種又は2
種の合計量が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.
10%を含有し、前記(C/V)比が0.75〜5 であ
り、残部がFe及び不可避不純物からなることを特徴と
する高強度鋼にある。
According to the present invention, C0.15 to 0.24 by weight is used.
%, Si 0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 0.8%
13.0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.5-3.0
%, V 0.05 to 0.20%, one or two of Nb and Ta
The total amount of seeds is 0.04-0.24%, and N 0.02-0.2.
The high strength steel contains 10%, the (C / V) ratio is 0.75 to 5, and the balance is Fe and inevitable impurities.

【0014】本発明は上記の組成からなり、全焼戻しマ
ルテンサイト組織を有することを特徴とする、蒸気ター
ビン長翼にある。この蒸気タービン長翼は、高速回転に
よる高い遠心応力と振動応力に耐えるため引張強さが高
いと同時に、高サイクル疲労強度が高かけねばならな
い。そのために、翼材の金属組織は、有害なδフェライ
トが存在すると、疲労強度を著しく低下させるので、全
焼戻しマルテンサイト組織でなければならない。
The present invention resides in a long blade of a steam turbine having the above composition and having a fully tempered martensite structure. The steam turbine long blade must have high tensile strength and high cycle fatigue strength to withstand high centrifugal stress and vibration stress due to high-speed rotation. Therefore, the metal structure of the blade material must be a fully tempered martensitic structure, since the presence of harmful δ ferrite significantly reduces the fatigue strength.

【0015】本発明は、重量比で、C0.15%を超え
0.24%以下,Si0.25%以下,Mn0.90%以
下,Cr8.0〜13.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo
1.0〜3.0%,Nb及びTaの1種又は2種の合計量
が0.04〜0.24% 、及びN0.02〜0.10%を
含有し、残部がFe及び不可避不純物からなり、全焼戻
しマルテンサイト組織を有することを特徴とする蒸気タ
ービン長翼にあり、更に前述と同様にVを含むものであ
る。
According to the present invention, the weight ratio exceeds C 0.15% to 0.24% or less, Si 0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.0%, Ni 2.0 to 4.0%. 0%, Mo
1.0 to 3.0%, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to 0.24%, and N is 0.02 to 0.10%, and the balance is Fe and inevitable impurities. And a long blade of a steam turbine characterized by having a fully tempered martensite structure, and further includes V as described above.

【0016】本発明鋼は次式で計算されるCr当量が1
0以下になるように成分調整され、δフェライト相を実
質的に含まないようにすることが必要である。
The steel of the present invention has a Cr equivalent calculated by the following equation of 1
It is necessary to adjust the components so as to be 0 or less so that the δ ferrite phase is not substantially contained.

【0017】Cr当量=−40C−2Mn−4Ni−2
Co−30N+6Si+Cr+4Mo+11V+5Nb
+2.5Ta 〔各元素は合金中の含有量(重量%)で計算される〕 上記の高い遠心応力に耐えるため、長翼材の引張強さは
120kgf/mm2 以上、好ましくは128.5kgf/mm2
以上にすると共に、脆性破壊に対する信頼性確保の観点
から衝撃値を7kgf−m/cm2以上にすることが好まし
い。
Cr equivalent = -40C-2Mn-4Ni-2
Co-30N + 6Si + Cr + 4Mo + 11V + 5Nb
+2.5 Ta [Each element is calculated based on the content (% by weight) in the alloy] To withstand the above high centrifugal stress, the tensile strength of the long wing material is 120 kgf / mm 2 or more, preferably 128.5 kgf / mm 2
In addition to the above, it is preferable to set the impact value to 7 kgf-m / cm 2 or more from the viewpoint of securing reliability against brittle fracture.

【0018】また、本発明は、均質で高強度の蒸気ター
ビン長翼材を得るために、調質熱処理として、Cr8.
0〜13.0重量%を含むマルテンサイト系鋼からなる
合金を溶解・鍛造後の鋼に、1000℃〜1100℃で
好ましくは0.5〜3 時間保持後室温まで急冷する焼入
れを施し、次に、550℃〜570℃で好ましくは1〜
6時間保持後室温まで冷却する一次焼戻しを施し、更
に、560℃〜590℃で好ましくは1〜6時間保持後
室温まで冷却する二次焼戻しを各々2回以上の焼戻し熱
処理を施すものである。
Further, the present invention provides a heat treatment for refining Cr8.
The alloy after melting and forging a martensitic steel alloy containing 0 to 13.0% by weight is subjected to quenching in which the steel is kept at 1000 ° C. to 1100 ° C., preferably for 0.5 to 3 hours and then rapidly cooled to room temperature. At 550 ° C to 570 ° C, preferably 1 to
The primary tempering is performed after cooling for 6 hours and then cooling to room temperature, and the secondary tempering is further performed twice or more each time for cooling to room temperature after maintaining at 560 ° C. to 590 ° C., preferably for 1 to 6 hours.

【0019】本発明は、低圧タービン最終段翼長を83
8mm(33″)以上、好ましくは1016mm(40″)
以上にした3600rpm 蒸気タービン及び低圧タービン
最終段翼長を1016mm(40″)以上、好ましくは1
092mm(43″)以上にした3000rpm 蒸気タービ
ンにし、従来タービンより高効率及びコンパクト化し
た。
According to the present invention, the last stage blade length of the low pressure turbine is set to 83
8 mm (33 ") or more, preferably 1016 mm (40")
The blade length of the last stage of the 3600 rpm steam turbine and the low-pressure turbine is 1016 mm (40 ″) or more, preferably 1
A 3000 rpm steam turbine with a diameter of at least 092 mm (43 ") has been made more efficient and more compact than conventional turbines.

【0020】(1)本発明における低圧蒸気タービンの
最終段ブレードに用いる12%Cr系マルテンサイト鋼
の成分範囲限定理由について説明する。
(1) The reason for limiting the component range of the 12% Cr-based martensitic steel used in the last stage blade of the low-pressure steam turbine in the present invention will be described.

【0021】Cは高い引張強さを得るために最低0.1
0% 必要であり、あまりCを多くすると、靭性を低下
させるので0.24% 以下にしなければならない。特
に、0.12〜0.22% が、より0.14〜0.20%又は
0.15% を超えるのが好ましい。
C is at least 0.1 to obtain high tensile strength.
0% is necessary, and if C is excessively increased, the toughness is reduced. In particular, it is preferred that 0.12 to 0.22% exceeds 0.14 to 0.20% or 0.15%.

【0022】Siは脱酸剤、Mnは脱硫酸・脱酸剤で鋼
の溶解の際に添加するものであり、少量でも効果があ
る。Siはδフェライト生成元素であり、多量の添加
は、疲労及び靭性を低下させる有害なδフェライト生成
の原因になるので、0.25% 以下にしなければならな
い。なお、カーボン真空脱酸法及びエレクトロスラグ溶
解法などによればSi添加の必要がなく、Si無添加が
よい。特に、0.10% 以下、より0.05% 以下が好
ましい。
Si is a deoxidizing agent and Mn is a desulfurizing / deoxidizing agent added during melting of steel, and is effective even in a small amount. Si is a δ-ferrite forming element, and a large amount thereof causes harmful δ-ferrite formation which deteriorates fatigue and toughness. Therefore, it must be 0.25% or less. In addition, according to the carbon vacuum deoxidation method, the electroslag melting method, or the like, there is no need to add Si, and the addition of Si is preferable. In particular, it is preferably 0.10% or less, more preferably 0.05% or less.

【0023】多量のMnは靭性を低下させるので、0.
9% 以下にすべきである。特に、Mnは脱酸剤として
有効なので、靭性向上の点から0.4% 以下、より0.
2%以下が好ましい。また、0.1% 以上加えることが
好ましい。
A large amount of Mn lowers the toughness.
Should be no more than 9%. In particular, since Mn is effective as a deoxidizing agent, it is 0.4% or less, more preferably 0.4%, from the viewpoint of improving toughness.
It is preferably at most 2%. Further, it is preferable to add 0.1% or more.

【0024】Crは耐食性と引張強さを高めるが、13
%以上添加するとδフェライト組織生成の原因になる。
8%より少ないと耐食性及び引張強さが不十分なので、
Crは8〜13%に決定された。特に強度の点から1
0.5〜12.5%が、より11〜12%好ましい。
Cr enhances corrosion resistance and tensile strength.
% Or more causes formation of a δ ferrite structure.
If less than 8%, the corrosion resistance and tensile strength are insufficient, so
Cr was determined to be 8 to 13%. Especially from the point of strength 1
0.5 to 12.5% is more preferable.

【0025】Moは固溶強化及び析出強化作用によって
引張強さを高める効果がある。Moは引張強さ向上効果
があるが、3%以上になるとδフェライト生成原因にな
るので1.5を超え3.0%以下に限定された。特に、
1.8〜2.7%がより2.0〜2.5% が好ましい。な
お、W及びCoもMoと同じ様な効果がある。
Mo has the effect of increasing the tensile strength by the action of solid solution strengthening and precipitation strengthening. Mo has an effect of improving the tensile strength, but when it exceeds 3%, it causes the formation of δ ferrite. Therefore, it is limited to more than 1.5 and 3.0% or less. Especially,
1.8-2.7% is more preferable, and 2.0-2.5% is more preferable. Note that W and Co have the same effect as Mo.

【0026】Vはこれまで大抵の場合高強度12Cr鋼
に対して添加されていたが、高い靭性を得るためには
0.20% 以下とすること、又は特定の組成に対して添
加しない方がより好ましい。添加しない場合に対して
0.05% 未満にするのが好ましく、下限値を0.01
% とするのが好ましい。また、特定の組成に対して0.2
0%まで添加することができるが、その添加量は0.05
%以上、好ましくは0.05〜0.20%、より好ましく
は0.07〜0.15%である。
In the past, V was usually added to high-strength 12Cr steel. However, in order to obtain high toughness, V should be set to 0.20% or less, or not added to a specific composition. More preferred. It is preferable to make the content less than 0.05% with respect to the case where no addition is made, and the lower limit is 0.01
%. Also, 0.2 for a specific composition
It can be added up to 0%, but the amount added is 0.05%.
% Or more, preferably 0.05 to 0.20%, more preferably 0.07 to 0.15%.

【0027】Nbは炭化物を析出し引張強さを高めると
同時に靭性向上効果がある。Nb0.04% 以下ではそ
の効果が不十分であり、Nb0.24% 以上では有害な
δフェライト生成の原因となる。特に、Nbは0.06
〜0.20%、より0.10〜0.18% が好ましい。N
bの代わりにTaを全く同様に添加でき、複合添加する
こともできる。
Nb has the effect of precipitating carbides to increase tensile strength and to improve toughness. If the Nb content is less than 0.04%, the effect is insufficient, and if the Nb content is more than 0.24%, harmful δ ferrite is formed. In particular, Nb is 0.06
0.20%, more preferably 0.10% to 0.18%. N
Ta can be added in exactly the same manner as in place of b, or a complex can be added.

【0028】Niは低温靭性を高めると共に、δフェラ
イト生成の防止効果がある。この効果は、Ni2.0%
以下では不十分である。4%を超える添加では、マルテ
ンサイト変態終止温度が低くなり過ぎて、均一な全マル
テンサイト組織が得られない。特に、2.1%以上で、
より2.3〜3.6%が好ましい。更に好ましくは2.4
〜3.2%である。
Ni has the effect of increasing the low-temperature toughness and preventing the formation of δ ferrite. This effect is achieved by Ni 2.0%
The following is not enough. If the addition exceeds 4%, the martensitic transformation end temperature becomes too low, and a uniform whole martensite structure cannot be obtained. In particular, at 2.1% or more,
More preferably, it is 2.3 to 3.6%. More preferably 2.4
~ 3.2%.

【0029】Nは引張強さの向上及びδフェライトの生
成防止に効果があるが0.02% 未満ではその効果が十
分でなく、0.1%を超えると靭性を低下させる。特
に、0.04〜0.08%、より0.06〜0.08%の範
囲で優れた特性が得られる。また、強度と靭性のバラン
スから、N/C比を0.20〜0.75にするのが好まし
い。
N is effective in improving tensile strength and preventing the formation of δ-ferrite, but if it is less than 0.02%, its effect is not sufficient, and if it exceeds 0.1%, toughness is reduced. In particular, excellent characteristics can be obtained in the range of 0.04 to 0.08%, and more preferably 0.06 to 0.08%. Further, from the balance between strength and toughness, it is preferable to set the N / C ratio to 0.20 to 0.75.

【0030】Si,P及びSの低減は、引張強さを損な
わず、低温靭性を高める効果があり、極力低減すること
が望ましい。低温靭性向上の点からSi0.1% 以下、
P0.015% 以下,S0.015% 以下が好ましい。
特に、Si0.05% 以下,P0.010%以下,S0.
010%以下が好ましい。Sb,Sn及びAsの低減
も、低温靭性を高める効果があり、極理低減することが
望ましいが、現状製鋼技術レベルの点から、Sb0.0
015% 以下,Sn0.01% 以下、及びAs0.02
% 以下に限定した。特に、Sb0.001,Sn0.0
05及びAs0.01%以下が望ましい。また、本発明にお
いては、Mn/Ni比を0.15 以下、より0.11 以
下更に0.10 以下にするのが好ましい。
The reduction of Si, P and S has the effect of increasing the low-temperature toughness without impairing the tensile strength, and it is desirable to reduce the reduction as much as possible. From the viewpoint of improving low-temperature toughness, Si 0.1% or less,
P is preferably 0.015% or less and S 0.015% or less.
In particular, Si 0.05% or less, P0.010% or less, S0.0.
010% or less is preferable. The reduction of Sb, Sn and As also has the effect of increasing the low-temperature toughness, and it is desirable to reduce it as much as possible.
015% or less, Sn 0.01% or less, and As0.02
%. In particular, Sb0.001, Sn0.0
05 and As 0.01% or less are desirable. In the present invention, the Mn / Ni ratio is preferably 0.15 or less, more preferably 0.11 or less, and further preferably 0.10 or less.

【0031】更に、強度及び靭性改善を目的に、必要に
応じて、Co≦10%,Cu≦3%,W≦1.5%,T
i≦0.5%,Zr≦0.1%及び希土類元素≦0.2%
を添加してもよい。
Further, for the purpose of improving strength and toughness, Co ≦ 10%, Cu ≦ 3%, W ≦ 1.5%, T
i ≦ 0.5%, Zr ≦ 0.1% and rare earth element ≦ 0.2%
May be added.

【0032】上述の組成において、C+Nb/Ta量を
0.21〜0.40%又は10C+Mo量を3.0〜5.0
%とするのが好ましい。
In the above composition, the amount of C + Nb / Ta is 0.221 to 0.40%, or the amount of 10C + Mo is 3.0 to 5.0.
% Is preferable.

【0033】この蒸気タービン長翼は、高速回転による
高い遠心応力と振動応力に耐えるため引張強さが高いと
同時に、高サイクル疲労強度が高くなければならない。
そのために、翼材の金属組織は、有害なδフェライトが
存在すると、疲労強度を著しく低下させるので、前述し
た式で計算されるCr当量が10以下になるように成分
調整され、δフェライト相を実質的に含まないようにす
る全焼戻しマルテンサイト組織とするものである。
The steam turbine long blade must have high tensile strength and high cycle fatigue strength in order to withstand high centrifugal stress and vibration stress due to high-speed rotation.
Therefore, the metal structure of the blade material, if harmful δ ferrite is present, significantly reduces the fatigue strength. Therefore, the component is adjusted so that the Cr equivalent calculated by the above-mentioned formula becomes 10 or less, and the δ ferrite phase is changed. It has a fully tempered martensite structure that is substantially not included.

【0034】また均質で高強度の蒸気タービン長翼材を
得るために、調質熱処理として、溶解・鍛造後に、10
00℃〜1100℃で好ましくは0.5 〜3時間加熱保
持後室温まで急冷する焼入れを行い、次に、550℃〜
570℃で好ましくは1〜6時間加熱保持後室温まで冷
却する一次焼戻し後、560℃〜680℃で好ましくは
1〜6時間加熱保持後室温まで冷却する二次焼戻しを各
々2回以上の焼戻し熱処理が施される。
Further, in order to obtain a homogeneous and high-strength long blade material of a steam turbine, a refining heat treatment is performed after melting and forging.
After heating and holding at 00 ° C to 1100 ° C, preferably for 0.5 to 3 hours, quenching is performed by rapidly cooling to room temperature.
Two or more tempering heat treatments, each of which is subjected to primary tempering at 570 ° C. for preferably 1 to 6 hours and then cooling to room temperature, followed by secondary tempering at 560 ° C. to 680 ° C. and preferably to 1 to 6 hours and cooling to room temperature. Is applied.

【0035】(2)本発明は、以下の蒸気タービン及び
それを用いた発電プラントに対し適用される。
(2) The present invention is applied to the following steam turbine and a power plant using the same.

【0036】本発明に係る高圧,中圧及び高中圧一体蒸
気タービン用ロータシャフトは、ロータジャーナル部及
び低温域部が重量比でC0.06〜0.14%,Si0.
5%以下,Mn2%以下,Cr7〜12%,Ni0.1
〜1.0%,V0.05〜0.35%,Nb又はTa0.01
〜0.20%又はTa及びNbを合計量で0.01〜
0.20%,N0.005〜0.1%,Mo及びWの1種
又は2種を3.5%以下,B無添加又は0.015% 以
下好ましくは0.005% 以下、より好ましくは0.0
03% 以下及びCo1〜10%を含むマルテンサイト
鋼からなり、ロータ胴部が重量比でC0.06 〜0.1
4%,Si0.1%以下,Mn1%以下,Cr8〜12
%,Ni0.1〜1.0%,V0.05〜0.35%,Nb
又はTa0.01〜0.20%又はTa及びNbを合計量で
0.01〜0.20%,N0.005〜0.035%,Mo
及びWの1種又は2種を3.5% 以下,B0.005〜
0.03%及びCo1〜10%を含むマルテンサイト鋼から
なり、前記胴部が前記ジャーナル部より高温強度が高い
か又はジャーナル部の溶接性が胴部より高い合金組成を
有する。
In the rotor shaft for a high-pressure, medium-pressure and high-medium-pressure integrated steam turbine according to the present invention, the rotor journal portion and the low-temperature region have a weight ratio of C 0.06 to 0.14% and Si 0.10%.
5% or less, Mn 2% or less, Cr 7 to 12%, Ni 0.1
1.0%, V 0.05-0.35%, Nb or Ta 0.01
0.20% or a total amount of Ta and Nb of 0.01 to
0.20%, N 0.005 to 0.1%, one or two of Mo and W is 3.5% or less, B is not added or 0.015% or less, preferably 0.005% or less, more preferably 0.005% or less. 0.0
It consists of martensitic steel containing less than 03% and Co1-10%, and the rotor body has a weight ratio of C0.06-0.1.
4%, Si 0.1% or less, Mn 1% or less, Cr 8-12
%, Ni 0.1 to 1.0%, V 0.05 to 0.35%, Nb
Or Ta 0.01 to 0.20% or Ta and Nb in a total amount of 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.035%, Mo
And W or 3.5% or less, B 0.005 to
It consists of martensitic steel containing 0.03% and 1-10% Co, and the body has an alloy composition in which the high temperature strength is higher than that of the journal or the weldability of the journal is higher than that of the body.

【0037】本発明は、高圧タービン,中圧タービン及
び低圧タービン又は高中圧タービン及び低圧タービンを
備えた蒸気タービン発電プラントにおいて、前記高圧タ
ービン及び中圧タービン又は高中圧タービンは初段動翼
への水蒸気入口温度が610〜660℃、前記低圧ター
ビンは初段動翼への水蒸気入口温度が380〜475
℃、前記高圧タービン及び中圧タービンの前記水蒸気入
口温度にさらされるロータシャフト又は、該ロータシャ
フトと動翼,静翼及び内部ケーシングの少なくとも1つ
とが重量でCr8〜13%及びNb又はTa0.01〜
0.20%を含有する高強度マルテンサイト鋼よりな
り、前記ロータシャフトの軸受部分が胴部より低強度又
は溶接が高いマルテンサイト鋼によって構成される。
The present invention relates to a steam turbine power plant equipped with a high-pressure turbine, a medium-pressure turbine and a low-pressure turbine or a high-medium-pressure turbine and a low-pressure turbine. The inlet temperature is 610 to 660 ° C., and the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage blade of 380 to 475.
° C, the rotor shaft exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine, or the rotor shaft and at least one of the moving blade, the stationary blade, and the inner casing are 8 to 13% by weight of Cr and Nb or Ta 0.01. ~
It consists of high-strength martensitic steel containing 0.20%, and the bearing portion of the rotor shaft is made of martensitic steel having lower strength or higher welding than the body.

【0038】本発明は、ロータシャフトと、該ロータシ
ャフトに植設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を
案内する静翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有
し、前記水蒸気の前記動翼の初段に流入する温度が60
0〜660℃及び圧力が250kg/cm2 以上又は150〜
200kg/cm2 である高圧,中圧又は高中圧タービンよ
りなる蒸気タービンであって、前記ロータシャフト又は
該ロータシャフトと動翼及び静翼の少なくとも初段とが
前記動翼の初段への流入蒸気温度に対応した温度での1
5 時間クリープ破断強度が10kgf/mm2 以上である
重量でCr9〜13%及びNbとTaの1種又は2種を
合計量で0.01〜0.20%を含有する全焼戻しマルテ
ンサイト組織を有する高強度マルテンサイト鋼からな
り、前記内部ケーシングが前記蒸気温度に対応した温度
での105 時間クリープ破断強度が10kgf/mm2 以上
であるCr8〜13重量%を含有するマルテンサイト鋳
鋼からなり、具体的には、前記ロータシャフトは重量
で、C0.05〜0.20%,Si0.15%以下,Mn
0.03〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜
1.0% ,V0.05〜0.35%,Nb又はTa0.0
1〜0.20%又はTa及びNbを合計量で0.01〜
0.20%,N0.005〜0.06%,Mo及びWの1
種又は2種を3.5% 以下,Co1〜10%,B0.0
005〜0.03%を含み、又はNb0.01〜0.20
%及びMo0.5%を超え1.0%未満を含み、78%以
上のFeを有する高強度マルテンサイト鋼からなり、前
記ロータシャフトの軸受部分が胴部より低強度又は溶接
性が高いマルテンサイト鋼からなる。
The present invention has a rotor shaft, a rotor blade implanted on the rotor shaft, a stationary blade for guiding the flow of steam to the rotor blade, and an inner casing for holding the stationary blade. The temperature at which steam enters the first stage of the rotor blade is 60
0-660 ° C and pressure 250 kg / cm 2 or more or 150-
A steam turbine comprising a high-pressure, medium-pressure, or high-medium-pressure turbine of 200 kg / cm 2 , wherein the rotor shaft or at least the first stage of the rotor blade and the moving blade and the stationary blade flows into the first stage of the moving blade. 1 at a temperature corresponding to
0 5 h creep rupture strength fully tempered martensite containing 0.01 to 0.20% in a total amount of one or two of Cr9~13% and Nb and Ta in weight is 10 kgf / mm 2 or more tissue And the inner casing is made of a martensitic cast steel containing 8 to 13% by weight of Cr having a 10 5 hour creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more at a temperature corresponding to the steam temperature. Specifically, the rotor shaft is C 0.05-0.20%, Si 0.15% or less, Mn
0.03 ~ 1.5%, Cr 9.5 ~ 13%, Ni 0.05 ~
1.0%, V 0.05-0.35%, Nb or Ta 0.0
1 to 0.20% or a total amount of Ta and Nb of 0.01 to
0.20%, N 0.005 to 0.06%, Mo and W
3.5% or less, Co1-10%, B0.0
005-0.03%, or Nb 0.01-0.20%
% And more than 0.5% and less than 1.0% of Mo and made of high-strength martensite steel having Fe of 78% or more, and the bearing portion of the rotor shaft has lower strength or higher weldability than the body portion. Made of steel.

【0039】本発明は、高圧タービンと中圧タービン及
び低圧タービンと低圧タービン、又は高圧タービンと低
圧タービン及び中圧タービンと低圧タービンとが連結さ
れ、又は高中圧一体型蒸気タービンと1台又はタンデム
に2台の低圧タービンとが連結された蒸気タービン発電
プラントにおいて、前記高圧タービン及び中圧タービン
又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温度が6
00〜660℃(好ましくは600〜620℃,620
〜630℃,630〜640℃)の範囲に対し、前記低
圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温度が350〜4
00℃の範囲に対し、前記高圧タービン及び中圧タービ
ン又は高中圧タービンの前記水蒸気入口温度にさらされ
るロータシャフト又はロータシャフトと、動翼と静翼の
少なくとも初段及び内部ケーシングの少なくとも1つが
重量でCr8〜13%及びNbとTaを1種又は2種を
合計で0.01〜0.20%を含有する高強度マルテンサ
イト鋼によって構成され、かつ前記低圧タービンの最終
段動翼の〔翼長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の値が125,
000 以上であるマルテンサイト鋼からなる。
According to the present invention, a high-pressure turbine and a medium-pressure turbine, a low-pressure turbine and a low-pressure turbine, or a high-pressure turbine and a low-pressure turbine, and a medium-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected. In a steam turbine power plant in which two low-pressure turbines are connected to each other, the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high- and
00 to 660 ° C (preferably 600 to 620 ° C, 620
630 ° C, 630 ° C to 640 ° C), the low pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage rotor blade of 350 to 4 ° C.
For the range of 00 ° C., at least one of the rotor shaft or rotor shaft exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-to-medium pressure turbine, and at least one of the first stage of the moving blade and the stationary blade and the inner casing is in weight. The blade length of the last stage rotor blade of the low-pressure turbine is constituted by high-strength martensitic steel containing 8 to 13% of Cr and one or two of Nb and Ta in a total of 0.01 to 0.20%. (Inch) x number of rotations (rpm)] is 125,
It consists of martensitic steel of more than 000.

【0040】さらに、本発明は、ロータシャフトと、該
ロータシャフトに植設された動翼と、該動翼への水蒸気
の流入を案内する静翼及び該静翼を保持する内部ケーシ
ングを有し、前記水蒸気の前記動翼の初段に流入する温
度が600〜660℃及び圧力が250kgf/cm2以上
(好ましくは246〜316kgf/cm2)又は170〜
200kgf/cm2 である蒸気タービンであって、前記ロ
ータシャフト又はロータシャフトと動翼及び静翼の少な
くとも初段とが各蒸気温度(好ましくは610℃,62
5℃,640℃,650℃,660℃)に対応した温度
での105 時間クリープ破断強度が10kgf/mm2以上
(好ましくは17kgf/mm2以上)であるCr9.5〜1
3重量%(好ましくは10.5〜11.5重量%)を含有
する全焼戻しマルテンサイト組織を有する前述の高強度
マルテンサイト鋼からなり、前記内部ケーシングが前記
各蒸気温度に対応した温度での105 時間クリープ破断
強度が10kgf/mm2以上(好ましくは10.5kgf/mm
2 以上)であるCr8〜9.5重量%を含有するマルテ
ンサイト鋳鋼からなることを特徴とする蒸気タービン又
は高圧側タービンより出た蒸気を加熱し、高圧側入口温
度と同等以上に加熱して中圧側タービンに送る高中圧一
体型蒸気タービンにある。
Further, the present invention has a rotor shaft, a moving blade implanted on the rotor shaft, a stationary blade for guiding the flow of steam to the moving blade, and an inner casing for holding the stationary blade. The temperature at which the steam flows into the first stage of the rotor blade is 600 to 660 ° C and the pressure is 250 kgf / cm 2 or more (preferably 246 to 316 kgf / cm 2 ) or 170 to 316 kgf / cm 2.
A steam turbine of 200 kgf / cm 2 , wherein the rotor shaft or the rotor shaft and at least the first stage of the moving blade and the stationary blade have respective steam temperatures (preferably 610 ° C., 62
5 ℃, 640 ℃, is 650 ℃, 660 ℃) 10 5 h creep rupture strength at a temperature corresponding to the 10 kgf / mm 2 or more (preferably 17 kgf / mm 2 or more) Cr9.5~1
3% by weight (preferably 10.5 to 11.5% by weight) of the aforementioned high-strength martensitic steel having a fully tempered martensitic structure, wherein the inner casing has a temperature corresponding to each of the steam temperatures. 10 5 hour creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more (preferably 10.5 kgf / mm 2
2 or more), which is made of a martensitic cast steel containing 8 to 9.5% by weight of Cr. In the high-to-medium pressure integrated steam turbine that is sent to the medium pressure turbine.

【0041】高圧タービン及び中圧タービン又は高中圧
一体型蒸気タービンにおいて、前記ロータシャフト又は
前記動翼及び静翼の少なくとも初段が重量で、C0.0
5〜0.20%,Si0.15%以下,Mn0.05 〜
1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.0%,
V0.05〜0.35%,NbとTaの1種又は2種を合
計量で0.01〜0.20%,N0.01〜0.1%,Mo
及びWの1種又は2種を3.5% 以下,Co1〜10
%,B0.0005〜0.03%を含み、78%以上のF
eを有する高強度マルテンサイト鋼からなり、620〜
640℃の蒸気温度に対応するのが好ましく、前記内部
ケーシングは重量でC0.06〜0.16%,Si0.5
% 以下,Mn1%以下,Ni0.2〜1.0%,Cr8
〜12%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.1
5%,N0.01〜0.8%,Mo1%以下,W1〜4
%,B0.0005〜0.003%を含み、85%以上の
Feを有する高強度マルテンサイト鋼からなるのが好ま
しい。
In the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure integrated steam turbine, at least the first stage of the rotor shaft or the moving blade and the stationary blade has a weight of C0.0.
5 to 0.20%, Si 0.15% or less, Mn 0.05 to
1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05-1.0%,
V 0.05 to 0.35%, one or two of Nb and Ta in a total amount of 0.01 to 0.20%, N 0.01 to 0.1%, Mo
And W of 3.5% or less, Co1-10
%, B containing 0.0005-0.03%, and 78% or more of F
e of high strength martensitic steel,
Preferably, it corresponds to a steam temperature of 640 ° C., said inner casing being C 0.06-0.16% by weight, Si 0.5
% Or less, Mn 1% or less, Ni 0.2 to 1.0%, Cr8
-12%, V 0.05-0.35%, Nb 0.01-0.1
5%, N 0.01 to 0.8%, Mo 1% or less, W1 to 4
%, B 0.0005 to 0.003%, and is preferably made of a high-strength martensitic steel having 85% or more of Fe.

【0042】本発明に係る高圧蒸気タービンにおいて、
前記動翼は9段以上、好ましくは10段以上有し、初段
が複流であり、前記ロータシャフトは軸受中心間距離
(L)が5000mm以上(好ましくは5100〜6500
mm)及び前記静翼が設けられた部分での最小直径(D)
が660mm以上(好ましくは680〜740mm)であ
り、前記(L/D)が6.8〜9.9(好ましくは7.9
〜8.7)であるCr9〜13重量%を含有する高強度
マルテンサイト鋼からなるのが好ましい。
In the high-pressure steam turbine according to the present invention,
The rotor blade has at least 9 stages, preferably at least 10 stages, the first stage has a double flow, and the rotor shaft has a bearing center distance.
(L) is 5000 mm or more (preferably 5100 to 6500
mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the vane is provided
Is 660 mm or more (preferably 680 to 740 mm), and the (L / D) is 6.8 to 9.9 (preferably 7.9).
To 8.7) of a high-strength martensitic steel containing 9 to 13% by weight of Cr.

【0043】本発明に係る中圧蒸気タービンにおいて、
前記動翼は左右対称に各6段以上を有し、前記ロータシ
ャフト中心部に初段が植設された複流構造であり、前記
ロータシャフトは軸受中心間距離(L)が5000mm以
上(好ましくは5100〜6500mm)及び前記静翼が
設けられた部分での最小直径(D)が630mm以上(好
ましくは650〜710mm)であり、前記(L/D)が
7.0〜9.2(好ましくは7.8〜8.3)であるCr9
〜13重量%を含有する高強度マルテンサイト鋼からな
るのが好ましい。
In the medium-pressure steam turbine according to the present invention,
The rotor blade has a double flow structure in which each of the rotor blades has six or more stages symmetrically, and a first stage is implanted at the center of the rotor shaft. The rotor shaft has a bearing center distance (L) of 5000 mm or more (preferably 5100 mm or more). 6500 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the stator vanes are provided is 630 mm or more (preferably 650-710 mm), and the (L / D) is 7.0-9.2 (preferably 7 .8 to 8.3)
It is preferably made of a high-strength martensitic steel containing up to 13% by weight.

【0044】高圧タービンと中圧タービンとを別々に有
する低圧蒸気タービンにおいて、前記動翼は左右対称に
各6段以上有し、前記ロータシャフト中心部に初段が植
設された複流構造であり、前記ロータシャフトは軸受中
心間距離(L)が6500mm以上(好ましくは6600
〜7100mm)及び前記静翼が設けられた部分での最小
直径(D)が750mm以上(好ましくは760〜900
mm)であり、前記(L/D)が7.8〜10.2(好まし
くは8.0〜8.6)であるNi3.25〜4.25重量%
を含有するNi−Cr−Mo−V低合金鋼からなり、最
終段動翼は〔翼長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の値が1
18,800以上、より好ましくは125,000 以上である12%
Cr系高強度マルテンサイト鋼からなるのが好ましい。
[0044] In a low-pressure steam turbine having a high-pressure turbine and a medium-pressure turbine separately, the rotor blade has a double flow structure in which each of the blades has six or more stages symmetrically to each other, and a first stage is implanted in the center of the rotor shaft. The rotor shaft has a bearing center distance (L) of 6500 mm or more (preferably 6600 mm).
77100 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the stator vanes are provided is 750 mm or more (preferably 760 to 900 mm).
mm), and wherein the (L / D) is 7.8 to 10.2 (preferably 8.0 to 8.6), and 3.25 to 4.25% by weight of Ni.
And the final stage rotor blade has a value of [blade length (inch) × rotation speed (rpm)] of 1
12% which is 18,800 or more, more preferably 125,000 or more
It is preferably made of a Cr-based high-strength martensitic steel.

【0045】さらに、本発明は、高圧タービンと中圧タ
ービン及び低圧タービンと低圧タービン、又は高圧ター
ビンと低圧タービン及び中圧タービンと低圧タービンと
が連結され、又は高中圧タービンと1台又はタンデムに
2台の低圧タービンとが連結した蒸気タービン発電プラ
ントにおいて、前記高圧タービン及び中圧タービン又は
高中圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温度が600
〜660℃,前記低圧タービンは初段動翼への水蒸気入
口温度が350〜400℃であり、前記高圧タービンの
ロータシャフトの初段動翼植設部及び前記初段動翼のメ
タル温度が前記高圧タービンの初段動翼への水蒸気入口
温度より40℃以上(好ましくは水蒸気温度より20〜
35℃低くし)下まわらないようにし、前記中圧タービ
ンのロータシャフトの初段動翼植設部及び初段動翼のメ
タル温度が前記中圧タービンの初段動翼への水蒸気入口
温度より75℃以上(好ましくは水蒸気温度より50〜
70℃低くし)下まわらないようにし、前記高圧タービ
ン及び中圧タービンのロータシャフトと少なくとも初段
動翼がCr9.5〜13 重量%を含有する前述のマルテ
ンサイト鋼からなり、前記低圧タービンの最終段動翼が
〔翼長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の値が118,800以上、
より好ましくは125,000 以上である12%Cr系高強度
マルテンサイト鋼からなるのが好ましい。
Further, the present invention relates to a high-pressure turbine and an intermediate-pressure turbine, a low-pressure turbine and a low-pressure turbine, or a high-pressure turbine and a low-pressure turbine and an intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected. In a steam turbine power plant in which two low-pressure turbines are connected, the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine or the high-medium-pressure turbine have a steam inlet temperature to the first stage rotor blade of 600.
660 ° C., the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first-stage rotor blade of 350 to 400 ° C., and the metal temperature of the first-stage rotor blade implanted portion of the rotor shaft of the high-pressure turbine and the metal temperature of the first-stage rotor blade are lower than that of the high-pressure turbine. 40 ° C. or more from the steam inlet temperature to the first stage blade (preferably 20 to
Lower the temperature by 35 ° C) so that the temperature of the first stage rotor blades on the rotor shaft of the intermediate pressure turbine and the metal temperature of the first stage rotor blades are at least 75 ° C higher than the steam inlet temperature to the first stage rotor blades of the intermediate pressure turbine. (Preferably 50-
The rotor shafts of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine and at least the first stage rotor blades are made of the above-mentioned martensitic steel containing 9.5 to 13% by weight of Cr. When the value of the stage rotor is [wing length (inch) x rotation speed (rpm)] is 118,800 or more,
More preferably, it is made of 12% Cr-based high-strength martensitic steel of 125,000 or more.

【0046】さらに、本発明は、石炭燃焼ボイラと、該
ボイラによって得られた水蒸気によって駆動する蒸気タ
ービンと、該蒸気タービンによって駆動する単機又は2
台以上、好ましくは2台で1000MW以上の発電出力
を有する発電機を備えた石炭燃焼火力発電プラントにお
いて、前記蒸気タービンは高圧タービンと中圧タービン
及び低圧タービンと低圧タービン、又は高圧タービンと
低圧タービン及び中圧タービンと低圧タービンとが連結
され、又は高中圧タービンと1台又はタンデムに2台の
低圧タービンとが連結し、前記高圧タービン及び中圧タ
ービン又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温
度が600〜660℃及び前記低圧タービンは初段動翼
への水蒸気入口温度が350〜400℃であり、前記ボ
イラの過熱器によって前記高圧タービンの初段動翼への
水蒸気入口温度より3℃以上(好ましくは3〜10℃、
より好ましくは3〜7℃)高い温度に加熱した水蒸気を
前記高圧タービンの初段動翼に流入し、前記高圧タービ
ンを出た水蒸気を前記ボイラの再熱器によって前記中圧
タービンの初段動翼への水蒸気入口温度より2℃以上
(好ましくは2〜10℃、より好ましくは2〜5℃)高
い温度に加熱して前記中圧タービンの初段動翼に流入
し、前記中圧タービンより出た水蒸気を好ましくは前記
ボイラの節炭器によって前記低圧タービンの初段動翼へ
の水蒸気入口温度より3℃以上(好ましくは3〜10
℃、より好ましくは3〜6℃)高い温度に加熱して前記
低圧タービンの初段動翼に流入させるとともに、前記低
圧タービンの最終段動翼が〔翼長さ(インチ)×回転数
(rpm)〕の値が118,800 以上、より好ましくは125,000
以上である12%Cr系高強度マルテンサイト鋼からな
るのが好ましい。
Further, the present invention provides a coal-fired boiler, a steam turbine driven by steam obtained by the boiler, and a single or two steam turbine driven by the steam turbine.
In a coal-fired thermal power plant comprising at least two, preferably two generators having a power output of at least 1000 MW, said steam turbine is a high-pressure turbine and a medium-pressure turbine and a low-pressure turbine and a low-pressure turbine, or a high-pressure turbine and a low-pressure turbine. And a medium-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected, or a high-medium-pressure turbine is connected to one or two tandem low-pressure turbines, and the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine or the high-medium-pressure turbine The inlet temperature is 600 to 660 ° C and the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage rotor blade of 350 to 400 ° C, and the superheater of the boiler is 3 ° C or more higher than the steam inlet temperature to the first stage rotor blade of the high-pressure turbine. (Preferably 3-10 ° C,
More preferably, the steam heated to a high temperature flows into the first stage rotor of the high-pressure turbine, and the steam exiting the high-pressure turbine is sent to the first stage rotor of the intermediate-pressure turbine by the reheater of the boiler. Is heated to a temperature 2 ° C. or higher (preferably 2 to 10 ° C., and more preferably 2 to 5 ° C.) higher than the steam inlet temperature of the steam turbine, flows into the first stage moving blades of the intermediate-pressure turbine, and exits from the intermediate-pressure turbine. Is preferably 3 ° C. or more (preferably 3 to 10 ° C.) from the steam inlet temperature to the first stage rotor blade of the low pressure turbine by the boiler's economizer.
° C, more preferably 3 to 6 ° C) and heated to a high temperature to flow into the first stage blade of the low-pressure turbine, and the last stage blade of the low-pressure turbine is [blade length (inch) x rotation speed
(rpm)) is 118,800 or more, more preferably 125,000
It is preferable to use the above-described 12% Cr-based high-strength martensitic steel.

【0047】さらに、本発明に係る低圧蒸気タービン
は、前記初段動翼への水蒸気入口温度が350〜400
℃(好ましくは360〜380℃)であり、前記ロータ
シャフトは重量で、C0.2〜0.3%,Si0.05%
以下,Mn0.1%以下,Ni3.25〜4.25%,C
r1.25〜2.25%,Mo0.07〜0.20%,V
0.07〜0.2%及びFe92.5% 以上である低合金
鋼からなるのが好ましい。
Further, in the low-pressure steam turbine according to the present invention, the temperature of the steam inlet to the first-stage bucket may be 350 to 400.
° C (preferably from 360 to 380 ° C), and the rotor shaft is C 0.2 to 0.3%, Si 0.05% by weight.
Below, Mn 0.1% or less, Ni 3.25-4.25%, C
r 1.25 to 2.25%, Mo 0.07 to 0.20%, V
It is preferably made of a low alloy steel having a content of 0.07 to 0.2% and Fe of 92.5% or more.

【0048】前述の高圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は7段以上(好ましくは9〜12段)及び翼部長さが
前記水蒸気流の上流側から下流側で25〜180mm有
し、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径は前
記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込み部
の軸方向の幅は前記下流側が上流側に比べ3段階以上
(好ましくは4〜7段階)段階的に大きく、前記翼部長
さに対する比率が0.2〜1.6(好ましくは0.30〜
1.30、より好ましくは0.65〜0.95)で前記上
流側から下流側に従って小さくなっていることが好まし
い。
In the above-mentioned high-pressure steam turbine, the moving blade has 7 stages or more (preferably 9 to 12 stages), and the blade portion has a length of 25 to 180 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow. The diameter of the implanted portion of the moving blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the implanted portion is three or more steps (preferably 4 to 7 steps) on the downstream side compared with the upstream side. Large, and the ratio to the wing length is 0.2 to 1.6 (preferably 0.30 to
(1.30, more preferably 0.65 to 0.95), and preferably decreases from the upstream side to the downstream side.

【0049】更に、上述の高圧蒸気タービンにおいて、
本発明は前記動翼は7段以上(好ましくは9段以上)及
び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で25〜
180mm有し、隣り合う各段の前記翼部長さの比は2.3
以下で、該比率が徐々に下流側で大きく、前記翼部長さ
は前記下流側が上流側に比べて大きくなっていることが
好ましい。
Further, in the above high-pressure steam turbine,
According to the present invention, the moving blade has 7 stages or more (preferably 9 stages or more) and the blade length is 25 to 25 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
180mm, the ratio of the wing length of each adjacent stage is 2.3
Hereinafter, it is preferable that the ratio is gradually increased on the downstream side, and the length of the wing portion is larger on the downstream side than on the upstream side.

【0050】更に、上述の高圧蒸気タービンにおいて、
本発明は前記動翼は7段以上(好ましくは9段以上)及
び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で25〜
180mm有し、前記ロータシャフトの前記静翼部に対応す
る部分の軸方向の幅は前記下流側が上流側に比べ2段階
以上(好ましくは2〜4段階)段階的に小さく、前記動
翼の下流側翼部長さに対する比率が4.5 以下の範囲で
前記下流側になるに従って段階的に前記比率が小さくな
っていることが好ましい。
Further, in the high-pressure steam turbine described above,
According to the present invention, the moving blade has 7 stages or more (preferably 9 stages or more) and the blade length is 25 to 25 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
The rotor shaft has a width in the axial direction of a portion corresponding to the stationary blade portion of the rotor shaft, the downstream side being smaller than the upstream side by two or more stages (preferably 2 to 4 stages) in a stepwise manner. It is preferable that the ratio gradually decreases toward the downstream side when the ratio to the side wing length is 4.5 or less.

【0051】前述の中圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は左右対称に6段以上(好ましくは6〜9段)有する
複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流
側で60〜300mm有し、前記ロータシャフトの前記動
翼の植込み部直径は前記静翼に対応する部分の直径より
大きく、前記植込み部の軸方向の幅は前記下流側が上流
側に比べ2段階以上(好ましくは2〜6段階)で段階的
に大きくなっており、前記翼部長さに対する比率が0.
35〜0.80(好ましくは0.5〜0.7)で前記上流
側から下流側に従って小さくなっているのが好ましい。
In the above-mentioned medium-pressure steam turbine, the moving blade has a double flow structure having 6 or more stages (preferably 6 to 9 stages) in a symmetrical manner, and the blade length is 60 to 300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow. The diameter of the implanted portion of the rotor blade of the rotor shaft is larger than the diameter of a portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the implanted portion is two or more steps (preferably 2 steps) at the downstream side as compared to the upstream side. ~ 6 stages), and the ratio to the wing length is 0.1%.
It is preferably from 35 to 0.80 (preferably from 0.5 to 0.7) and decreases from the upstream side to the downstream side.

【0052】更に、本発明は前述の中圧蒸気タービンに
おいて、前記動翼は左右対称に6段以上有する複流構造
及び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で60
〜300mm有し、隣り合う前記翼部長さは前記下流側が
上流側に比べて大きくなっており、その比は1.3以下
(好ましくは1.1〜1.2)で徐々に前記下流側で大き
くなっているのが好ましい。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned medium-pressure steam turbine, the moving blade has a double-flow structure having six or more stages symmetrically in a left-right direction, and the blade length is 60 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
And the length of the adjacent wings is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.3 or less (preferably 1.1 to 1.2) and gradually decreases on the downstream side. Preferably it is larger.

【0053】更に、本発明は前述の中圧蒸気タービンに
おいて、前記動翼は左右対称に6段以上有する複流構造
及び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で60
〜300mm有し、前記ロータシャフトの前記静翼部に対
応する部分の軸方向幅は前記下流側が上流側に比べ2段
階以上(好ましくは3〜6段階)で段階的に小さくなっ
ており、前記動翼の下流側翼部長さに対する比率が0.
80〜2.50(好ましくは1.0〜2.0)の範囲で前
記下流側になるに従って段階的に前記比率が小さくなっ
ているのが好ましい。
Further, in the present invention, in the above-mentioned medium-pressure steam turbine, the moving blade has a double flow structure having six or more stages symmetrically in a left-right direction, and a blade portion length of 60 from upstream to downstream of the steam flow.
And the axial width of the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary blade portion is gradually reduced by two or more stages (preferably 3 to 6 stages) on the downstream side as compared with the upstream side. The ratio of the moving blade to the downstream wing length is 0.
It is preferable that the ratio gradually decreases in the range of 80 to 2.50 (preferably 1.0 to 2.0) toward the downstream side.

【0054】本発明は前述の高圧タービン及び中圧ター
ビンとを別々に設けられた発電プラントでの低圧蒸気タ
ービンにおいて、前記動翼は左右対称に各6段以上(好
ましくは8〜10段)有する複流構造及び翼部長さが前
記水蒸気流の上流側から下流側に従って80〜1300
mm有し、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径
は前記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込
み部の軸方向の幅は前記下流側が上流側に比べ好ましく
は3段階以上(より好ましくは4〜7段階)で段階的に
大きくなっており、前記翼部長さに対する比率が0.2
〜0.7(好ましくは0.3〜0.55)で前記上流側か
ら下流側に従って小さくなっているのが好ましい。
The present invention relates to a low-pressure steam turbine in a power plant in which the above-described high-pressure turbine and medium-pressure turbine are separately provided, wherein the moving blades have six or more stages (preferably eight to ten stages) in left-right symmetry. The double flow structure and the wing length are from 80 to 1300 from upstream to downstream of the steam flow.
mm, the diameter of the implanted portion of the rotor blade of the rotor shaft is larger than the diameter of a portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the implanted portion is preferably three or more steps in the downstream side as compared with the upstream side ( (More preferably 4 to 7 steps), and the ratio to the wing length is 0.2.
It is preferably from 0.7 to 0.7 (preferably from 0.3 to 0.55), decreasing from the upstream side to the downstream side.

【0055】更に、本発明は前述の高圧タービンと中圧
タービンを別々に有する場合の低圧蒸気タービンにおい
て、前記動翼は左右対称に各6段以上有する複流構造及
び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側に従って
80〜1300mm有し、隣り合う各段の前記翼部長さは
前記下流側が上流側に比べて大きくなっており、その比
は1.2〜1.8(好ましくは1.4〜1.6)の範囲で徐
々に前記下流側で前記比率が大きくなっているのが好ま
しい。
Further, the present invention relates to a low-pressure steam turbine having the above-mentioned high-pressure turbine and medium-pressure turbine separately, wherein the moving blade has a double-flow structure having six or more stages in each case in a symmetrical manner, and a blade length of the steam flow. It has 80 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side, and the wing length of each adjacent stage is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.2 to 1.8 (preferably 1.0. Preferably, the ratio gradually increases on the downstream side in the range of 4 to 1.6).

【0056】更に、本発明は前述の低圧蒸気タービンに
おいて、前記動翼は左右対称に各6段以上、好ましくは
8段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流の
上流側から下流側に従って80〜1300mm有し、前記
ロータシャフトの前記静翼部に対応する部分の軸方向の
幅は前記下流側が上流側に比べ好ましくは3段階以上
(より好ましくは4〜7段階)で段階的に大きくなって
おり、前記動翼の隣り合う下流側翼部長さに対する比率
が0.2〜1.4(好ましくは0.25〜1.25特に0.
5〜0.9)の範囲で前記下流側になるに従って段階的
に前記比率が小さくなっているのが好ましい。
Further, the present invention provides the low-pressure steam turbine according to the above-mentioned low-pressure steam turbine, wherein the rotor blades are symmetrically arranged in each of at least six stages, preferably at least eight stages, and the blade portion has a blade length from upstream to downstream of the steam flow. 80 to 1300 mm, and the axial width of the portion corresponding to the stationary blade portion of the rotor shaft is preferably larger in three stages or more (more preferably 4 to 7 stages) on the downstream side than on the upstream side. The ratio of the moving blade to the length of the adjacent downstream blade portion is 0.2 to 1.4 (preferably 0.25 to 1.25, particularly 0.2.
It is preferable that the ratio gradually decreases in the range from 5 to 0.9) toward the downstream side.

【0057】前述の高圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は7段以上、好ましくは9段以上有し、前記ロータシ
ャフトは前記静翼に対応する部分の直径が前記動翼植込
み部に対応する部分の直径より小さく、前記静翼に対応
する前記直径の軸方向の幅は前記水蒸気流の上流側が下
流側に比較して2段階以上(好ましくは2〜4段階)で
段階的に大きくなっており、前記動翼の最終段とその手
前との間の幅は前記動翼の2段目と3段目との間の幅の
0.75〜0.95倍(好ましくは0.8〜0.9倍より好
ましくは0.82〜0.88)であり、前記ロータシャフ
トの前記動翼部植込み部軸方向の幅は前記水蒸気流の下
流側が上流側に比較して3段階以上(好ましくは4〜7
段階)で段階的に大きくなっており、前記動翼の最終段
の軸方向の幅は前記2段目の軸方向の幅に対して1〜2
倍(好ましくは1.4〜1.7倍)であるのが好ましい。
In the above-described high-pressure steam turbine, the rotor blade has at least seven stages, preferably at least nine stages, and the rotor shaft has a portion corresponding to the stationary blade and having a diameter corresponding to the blade implant portion. Smaller than the diameter, the axial width of the diameter corresponding to the stationary blade is gradually increased in two or more stages (preferably two to four stages) on the upstream side of the steam flow as compared with the downstream side, The width between the last stage of the rotor blade and the front thereof is 0.75 to 0.95 times (preferably 0.8 to 0.9) the width between the second and third stages of the rotor blade. More preferably 0.82 to 0.88), and the axial width of the rotor shaft implant portion at the downstream side of the steam flow is three or more stages (preferably 4 to 0.8). 7
And the axial width of the last stage of the rotor blade is 1 to 2 with respect to the axial width of the second stage.
It is preferably a factor of (preferably 1.4 to 1.7 times).

【0058】前述の中圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は6段以上有し、前記ロータシャフトは前記静翼に対
応する部分の直径が前記動翼植込み部に対応する部分の
直径より小さく、前記静翼に対応する前記直径の軸方向
の幅は前記水蒸気流の上流側が下流側に比較して好まし
くは2段階以上(より好ましくは3〜6段階)で段階的
に大きくなっており、前記動翼の最終段とその手前との
間の幅は前記動翼の初段と2段目との間の幅の0.5〜
0.9倍(好ましくは0.65〜0.75倍)であり、前
記ロータシャフトの前記動翼部植込み部軸方向の幅は前
記水蒸気流の下流側が上流側に比較して好ましくは2段
階以上(好ましくは3〜6段階)で段階的に大きくなっ
ており、前記動翼の最終段の軸方向の幅は前記初段の軸
方向の幅に対して0.8〜2倍(好ましくは1.2〜1.5
倍)であるのが好ましい。
In the above-described medium-pressure steam turbine, the rotor blade has six or more stages, and the rotor shaft has a portion corresponding to the stationary blade having a diameter smaller than that of the portion corresponding to the rotor blade implantation portion. The axial width of the diameter corresponding to the stationary blade is preferably increased stepwise at two or more stages (more preferably 3 to 6 stages) on the upstream side of the steam flow as compared with the downstream side. The width between the last stage and the front of the blade is 0.5 to 0.5 of the width between the first stage and the second stage of the bucket.
0.9 times (preferably 0.65 to 0.75 times), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion implanted portion is preferably two stages on the downstream side of the steam flow as compared with the upstream side. As described above (preferably in 3 to 6 stages), the axial width of the last stage of the rotor blade is 0.8 to 2 times (preferably 1 to 2) the axial width of the first stage. .2 to 1.5
Times).

【0059】前述の低圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は左右対称に8段以上する複流構造を有し、前記ロー
タシャフトは前記静翼に対応する部分の直径が前記動翼
植込み部に対応する部分の直径より小さく、前記静翼に
対応する前記直径の軸方向の幅は前記水蒸気流の上流側
が下流側に比較して好ましくは3段階以上(より好まし
くは4〜7段階)で段階的に大きくなっており、前記動
翼の最終段とその手前との間の幅は前記動翼の初段と2
段目との間の幅の1.5〜3.0倍(好ましくは2.0〜
2.7倍)であり、前記ロータシャフトの前記動翼部植
込み部軸方向の幅は前記水蒸気流の下流側が上流側に比
較して好ましくは3段階以上(より好ましくは4〜7段
階)で段階的に大きくなっており、前記動翼の最終段の
軸方向の幅は前記初段の軸方向の幅に対して5〜8倍
(好ましくは6.2〜7.0倍)であるのが好ましい。
In the low-pressure steam turbine described above, the moving blade has a double flow structure having eight or more stages symmetrically, and the rotor shaft has a portion corresponding to the stationary blade and having a diameter corresponding to the moving blade implanted portion. And the axial width of the diameter corresponding to the stator vanes is preferably larger at three or more stages (more preferably at four to seven stages) on the upstream side of the steam flow than on the downstream side. The width between the last stage of the moving blade and the front of the last stage is equal to the width of the first stage of the moving blade.
1.5 to 3.0 times the width between the steps (preferably 2.0 to 3.0 times)
2.7 times), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion implantation portion is preferably three or more stages (more preferably four to seven stages) on the downstream side of the steam flow as compared with the upstream side. The axial width of the last stage of the rotor blade is 5 to 8 times (preferably 6.2 to 7.0 times) the axial width of the first stage. preferable.

【0060】以上の高圧,中圧又は高中圧一体型タービ
ン及び低圧タービンの構造は610〜660℃の各使用
蒸気温度のいずれの温度に対しても同様の構造とできる
ものである。
The structure of the high-pressure, medium-pressure or high-medium-pressure integrated turbine and the low-pressure turbine described above can be the same at any of the steam temperatures of 610 to 660 ° C.

【0061】本発明のロータ材においては、全焼戻しマ
ルテンサイト組織として、高い高温強度と低温靭性並び
に高い疲労強度を得るために、次式で計算されるCr当
量を4〜8に成分調整することが好ましい。
In the rotor material of the present invention, the Cr equivalent calculated by the following equation is adjusted to 4 to 8 in order to obtain high high-temperature strength, low-temperature toughness and high fatigue strength as a fully tempered martensite structure. Is preferred.

【0062】本発明の高中圧一体型蒸気タービンは、高
圧側前記動翼は7段以上好ましくは8段以上及び中圧側
前記動翼は5段以上好ましくは6段以上有し、前記ロー
タシャフトは軸受中心間距離(L)が6000mm以上(好
ましくは6100〜7000mm)及び前記静翼が設けら
れた部分での最小直径(D)が660mm以上(好ましく
は620〜760mm)であり、前記(L/D)が8.0
〜11.3(好ましくは9.0〜10.0)である前述の
Cr9〜13重量%を含有する高強度マルテンサイト鋼
からなるのが好ましい。
In the high / intermediate pressure integrated steam turbine according to the present invention, the high pressure side moving blade has 7 stages or more, preferably 8 stages or more, and the medium pressure side moving blade has 5 or more stages, preferably 6 or more stages. The distance (L) between the bearing centers is 6000 mm or more (preferably 6100 to 7000 mm), and the minimum diameter (D) at the portion where the stationary blade is provided is 660 mm or more (preferably 620 to 760 mm). D) is 8.0
It is preferably made of a high-strength martensitic steel containing 9 to 13% by weight of Cr as described above, which is 〜11.3 (preferably 9.0 to 10.0).

【0063】本発明の高中圧一体型タービンに対する低
圧蒸気タービンは以下の要件を有する。
The low-pressure steam turbine for the high-medium pressure integrated turbine of the present invention has the following requirements.

【0064】低圧蒸気タービンにおいて、前記動翼は左
右対称に各5段以上、好ましくは6段以上を有し、前記
ロータシャフト中心部に初段が植設された複流構造であ
り、前記ロータシャフトは軸受中心間距離(L)が65
00mm以上(好ましくは6600〜7500mm)及び前記静
翼が設けられた部分での最小直径(D)が750mm以上
(好ましくは760〜900mm)であり、前記(L/D)
が7.2〜10.0(好ましくは8.0〜9.0)であるN
i3.25〜4.25重量%を含有するNi−Cr−Mo
−V低合金鋼からなり、最終段動翼は〔翼長さ(インチ)
×回転数(rpm)〕の値が118,800 以上、より好ましくは1
25,000 以上である12%Cr系高強度マルテンサイト
鋼からなるのが好ましい。
In the low-pressure steam turbine, the rotor blades have left-right symmetrical stages of 5 or more, preferably 6 or more, and have a double-flow structure in which the first stage is implanted at the center of the rotor shaft. Bearing center distance (L) is 65
00 mm or more (preferably 6600 to 7500 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the stationary blade is provided is 750 mm or more
(Preferably 760 to 900 mm), and the (L / D)
Is 7.2 to 10.0 (preferably 8.0 to 9.0).
Ni-Cr-Mo containing 3.25 to 4.25% by weight
-V low alloy steel, the last stage blade is [wing length (inch)
× number of rotations (rpm)] is 118,800 or more, more preferably 1
It is preferable to use a 12% Cr-based high-strength martensitic steel of 25,000 or more.

【0065】前記ロータシャフトは前記静翼部分の直径
(D)が750〜1300mm,軸受中心間距離(L)が
前記Dの5.0〜9.5倍であり、重量で、C0.2〜0.
3%,Si0.05% 以下,Mn0.1%以下,Ni3.
0〜4.5%,Cr1.25〜2.25%,Mo0.07〜
0.20%,V0.07〜0.2%及びFe92.5%以上
である低合金鋼からなる。
In the rotor shaft, the diameter (D) of the stator blade portion is 750 to 1300 mm, the distance (L) between the bearing centers is 5.0 to 9.5 times that of D, and the weight is C0.2 to C2. 0.
3%, Si 0.05% or less, Mn 0.1% or less, Ni3.
0-4.5%, Cr 1.25-2.25%, Mo 0.07-
It consists of a low alloy steel having 0.20%, V 0.07 to 0.2% and Fe of 92.5% or more.

【0066】前記動翼は左右対称に各5段以上好ましく
は6段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流
の上流側から下流側に従って80〜1300mmの範囲内
にあり、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径
は前記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込
み部の軸方向付根部の幅は末広がりに前記翼部植込み部
の幅より大きく、前記下流側から上流側に従って段階的
に小さくなっており、前記翼部長さに対する比率が0.
25〜0.80である。
The blade has a double-flow structure having five or more stages, preferably six or more stages in a bilaterally symmetrical manner, and the blade length is within a range of 80 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow. The diameter of the implanted portion of the rotor blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, the width of the root portion in the axial direction of the implanted portion is larger than the width of the blade implanted portion in a divergent manner, and from the downstream side to the upstream side. It gradually decreases, and the ratio to the wing length is 0.1.
25-0.80.

【0067】前記動翼は左右対称に各5段以上好ましく
は6段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流
の上流側から下流側に従って80〜1300mmの範囲内
にあり、隣り合う各段の前記翼部長さは前記下流側が上
流側に比べて大きくなっており、その比は1.2〜1.7
の範囲で、前記下流側で前記翼部長さが徐々に大きくな
っている。
The blade has a double-flow structure having at least 5 stages, preferably at least 6 stages, in a symmetrical manner, and the blade portion length is within the range of 80 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow. The length of the wing is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.2 to 1.7.
In the range, the wing portion length is gradually increased on the downstream side.

【0068】前記動翼は左右対称に各5段以上好ましく
は6段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流
の上流側から下流側に従って大きくなり、80〜130
0mmの範囲内にあり、前記ロータシャフトの前記動翼の
植込み部付根部の軸方向の幅は少なくとも3段階で前記
下流側が上流側に比べ大きくなっており、末広がりに前
記翼部植込み部の幅より大きくなっている。
The moving blade has a double flow structure having at least five stages, preferably at least six stages, in a symmetrical manner, and the blade length increases from upstream to downstream of the steam flow.
0 mm, and the axial width of the root portion of the implanted portion of the rotor blade of the rotor shaft is larger at at least three stages on the downstream side than on the upstream side. It is getting bigger.

【0069】本発明における高中圧一体型蒸気タービン
は以下の構成を有する。
The high and medium pressure integrated steam turbine of the present invention has the following configuration.

【0070】高圧側の前記動翼は7段以上及び翼部長さ
が前記水蒸気流の上流側から下流側で40〜200mm有
し、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径は前
記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込み部
の軸方向付根部の幅は前記上流側が下流側に比べ段階的
に大きく、前記翼部長さに対する比率が0.20〜 1.
60 、好ましくは0.25〜1.30で前記上流側から
下流側に従って大きくなっており、中圧側の前記動翼は
左右対称に5段以上有し、翼部長さが前記水蒸気流の上
流側から下流側で100〜350mm有し、前記ロータシ
ャフトの前記動翼の植込み部直径は前記静翼に対応する
部分の直径より大きく、前記植込み部付根部の軸方向の
幅は最終段を除き前記下流側が上流側に比べ大きくなっ
ており、前記翼部長さに対する比率が0.35〜0.8
0、好ましくは0.40〜0.75で前記上流側から下流
側に従って小さくなっている。
The moving blade on the high pressure side has at least seven stages and a blade length of 40 to 200 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow. The width of the root portion in the axial direction of the implanted portion is larger stepwise on the upstream side than on the downstream side, and the ratio to the wing length is 0.20 to 1.
60, preferably from 0.25 to 1.30, increasing from the upstream side to the downstream side, the blades on the medium pressure side have five or more stages symmetrically in the left-right direction, and the blade length is on the upstream side of the steam flow. From 100 to 350 mm on the downstream side, the impeller diameter of the rotor blade of the rotor shaft is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the root portion of the implant is the same as that of the rotor except for the last stage. The downstream side is larger than the upstream side, and the ratio to the wing length is 0.35 to 0.8.
0, and preferably from 0.40 to 0.75, decreasing from the upstream side to the downstream side.

【0071】前記動翼は7段以上及び翼部長さが前記水
蒸気流の上流側から下流側で25〜200mm有し、隣り
合う各段の前記翼部長さの比は1.05〜1.35で、前
記翼部長さは前記下流側が上流側に比べて徐々に大きく
なっており、中圧部前記動翼は5段以上有し、翼部長さ
が前記水蒸気流の上流側から下流側で100〜350mm
有し、隣り合う前記翼部長さは前記下流側が上流側に比
べて大きくなっており、その比は1.10〜1.30で徐
々に前記下流側で大きくなっている。
The blade has at least seven stages and a blade length of 25 to 200 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the ratio of the blade length of each adjacent stage is 1.05 to 1.35. The blade length is gradually increased on the downstream side as compared with the upstream side, and the blades in the intermediate pressure section have five or more stages, and the blade length is 100 to 100 downstream from the upstream side of the steam flow. ~ 350mm
The length of the adjacent wings is greater on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.10 to 1.30, and gradually increases on the downstream side.

【0072】高圧側の前記動翼は6段以上、好ましくは
7段以上有し、前記ロータシャフトは前記静翼に対応す
る部分の直径が前記動翼植込み部に対応する部分の直径
より小さく、前記動翼の植込み部付根部の軸方向の幅は
初段部が最も大きく、前記水蒸気流の上流側から下流側
に従って2段以上、好ましくは3段階以上で段階的に大
きくなっており、中圧側の前記動翼は5段以上有し、前
記ロータシャフトは前記静翼に対応する部分の直径が前
記動翼植込み部に対応する部分の直径より小さく、前記
動翼の植込み部付根部の軸方向の幅は前記水蒸気流の上
流側が下流側に比較して好ましくは4段階以上で段階的
に異なっており、前記動翼の初段は2段より、最終段が
他の段より大きく、初段及び2段目は末広がりになって
いる。
The rotor blade on the high pressure side has six or more stages, preferably seven or more stages, and the rotor shaft has a portion corresponding to the stationary blade having a diameter smaller than a diameter of a portion corresponding to the rotor blade implant. The axial width of the root portion of the implanted portion of the blade is largest at the first stage, and is gradually increased in two or more stages, preferably three or more stages from the upstream side to the downstream side of the steam flow, The rotor blade has five or more stages, and the rotor shaft has a portion corresponding to the stationary blade having a diameter smaller than that of the portion corresponding to the rotor blade implanted portion, and an axial direction of a root portion of the implanted portion of the rotor blade. The upstream side of the steam flow preferably differs stepwise in four or more stages as compared with the downstream side, and the first stage of the blade is larger than the second stage, the last stage is larger than the other stages, and the first stage and the second stage are different. The stage is widening.

【0073】本発明に係る低圧タービン最終段翼部長さ
は838mm(33″)以上、好ましくは914mm(3
6″)以上、より好ましくは965mm(38″)以上に
した3600rpm 蒸気タービン及び低圧タービン最終段
翼長を1016mm(40″)以上、好ましくは1092
mm(43″)以上、より好ましくは1168mm(46″)以
上にした3000rpm蒸気タービンにし、〔翼部長さ(イ
ンチ)×回転数(rpm)〕の値を118,800以上、好ましくは1
25,000以上、より好ましくは138,000 以上としたもので
ある。
The length of the last stage blade portion of the low pressure turbine according to the present invention is 838 mm (33 ″) or more, preferably 914 mm (3 ″).
6 ″) or more, more preferably 965 mm (38 ″) or more, 3600 rpm steam turbine and low pressure turbine final stage blade length is 1016 mm (40 ″) or more, preferably 1092 mm or more.
mm (43 ") or more, more preferably 1168 mm (46") or more, and a 3000 rpm steam turbine, and the value of [wing length (inch) × number of revolutions (rpm)] is 118,800 or more, preferably 1
It is 25,000 or more, more preferably 138,000 or more.

【0074】また本発明の耐熱鋳鋼からなるケーシング
材においては、95%以上の焼戻しマルテンサイト(δ
フェライト5%以下)組織となるように合金組成を調整
して高い高温調度と低温靭性並びに高い疲労強度を得る
ために、次式の各元素の含有量を重量%として計算され
るCr当量を4〜10に成分調整することが好ましい。
Further, in the casing material made of the heat-resistant cast steel of the present invention, the tempered martensite (δ
(Ferrite 5% or less) In order to obtain a high temperature adjustment, a low temperature toughness and a high fatigue strength by adjusting the alloy composition so as to have a microstructure, the Cr equivalent calculated assuming that the content of each element of the following formula is 4% by weight is 4%. It is preferable to adjust the components to 10 to 10.

【0075】Cr当量=Cr+6Si+4Mo+1.5
W+11V+5Nb−40C−30N−30B−2Mn
−4Ni−2Co+2.5Ta 本発明の12Cr耐熱鋼においては、特に621℃以上
の蒸気中で使用される場合には、625℃,105hク
リープ破断強度10kgf/mm2以上,室温衝撃吸収エネ
ルギー1kgf−m以上にすることが好ましい。
Cr equivalent = Cr + 6Si + 4Mo + 1.5
W + 11V + 5Nb-40C-30N-30B-2Mn
-4Ni-2Co + 2.5Ta In the 12Cr heat resistant steel of the present invention, especially when used in steam at 621 ° C. or more, 625 ° C., 10 5 h creep rupture strength 10 kgf / mm 2 or more, room temperature impact absorption energy 1 kgf It is preferred to be -m or more.

【0076】(3)本発明における600〜660℃蒸
気タービンの高圧と中圧又は高中圧一体型のロータ,ブ
レード,ノズル,内部ケーシング締付ボルト及び中圧部
初段ダイヤフラムを構成するフェライト系耐熱鋼の組成
の限定理由について説明する。Cは焼入れ性を確保し、
焼戻し熱処理過程で炭化物を析出させて高温強度を高め
るのに不可欠の元素であり、また高い引張強さを得るた
めにも0.05% 以上必要な元素であるが、0.20%
を超えると高温に長時間さらされた場合に金属組織が不
安定になり長時間クリープ破断強度を低下させるので、
0.05 〜0.20%に限定される。望ましくは0.08〜
0.13%であり、特に0.09〜0.12%が好まし
い。
(3) High-pressure and medium-pressure or high-to-medium pressure integrated rotor, blade, nozzle, internal casing fastening bolt, and ferrite heat-resistant steel constituting the first stage diaphragm of the medium pressure part of the steam turbine of the present invention at 600 to 660 ° C. The reason for the limitation of the composition will be described. C secures hardenability,
It is an element indispensable for increasing the high-temperature strength by precipitating carbides during the tempering heat treatment process. In addition, 0.05% or more is necessary to obtain high tensile strength, but 0.20%
Exceeding the temperature will cause the metal structure to become unstable when exposed to high temperatures for a long time, and will reduce the long-term creep rupture strength.
It is limited to 0.05 to 0.20%. Desirably 0.08 ~
0.13%, and particularly preferably 0.09 to 0.12%.

【0077】Mnは脱酸剤等のために添加するものであ
り、少量の添加でその効果は達成され、1.5% を超え
る多量の添加はクリープ破断強度を低下させるので好ま
しくない。特に0.03〜0.20%又は0.3〜0.7%
が好ましく、多い方に対しては0.35〜0.65%がよ
り好ましい。Mnの少ない方が高強度が得られる。ま
た、Mn量の多い方は加工性がよい。
Mn is added for a deoxidizing agent and the like, and its effect is achieved by adding a small amount, and adding a large amount exceeding 1.5% is not preferable because it reduces the creep rupture strength. Especially 0.03 to 0.20% or 0.3 to 0.7%
Is preferable, and 0.35 to 0.65% is more preferable for the larger one. Higher strength is obtained with less Mn. In addition, the higher the Mn content, the better the workability.

【0078】Siも脱酸剤として添加するものである
が、真空C脱酸法などの製鋼技術によれば、Si脱酸は
不要である。Siを低くすることにより有害なδフェラ
イト組織生成防止と結晶粒界偏析等による靭性低下を防
止する効果がある。したがって、添加する場合には0.
15%以下に抑える必要があり、望ましくは0.07%
以下であり、特に0.04% 未満が好ましい。
Although Si is also added as a deoxidizing agent, according to a steelmaking technique such as vacuum C deoxidizing method, Si deoxidizing is unnecessary. By lowering Si, there is an effect of preventing formation of a harmful δ ferrite structure and preventing a decrease in toughness due to segregation at crystal grain boundaries. Therefore, when adding, 0.1.
It must be suppressed to 15% or less, preferably 0.07%
Or less, and particularly preferably less than 0.04%.

【0079】Niは靭性を高め、かつ、δフェライトの
生成を防止するのに非常に有効な元素であるが、0.0
5%未満ではその効果が十分でなく、1.0%を超える
添加はクリープ破断強度を低下させるので好ましくな
い。特に0.2〜0.7%、より0.4〜0.65%が好ま
しい。
Ni is a very effective element for increasing the toughness and preventing the formation of δ ferrite.
If it is less than 5%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the creep rupture strength is lowered, so that it is not preferable. In particular, it is preferably 0.2 to 0.7%, more preferably 0.4 to 0.65%.

【0080】Crは高温強度及び高温耐酸化を高めるの
に不可欠の元素であり、最低9%必要であるが、13%
を超えると有害なδフェライト組織を生成し高温強度及
び靭性を低下させるので、9〜12%に限定される。特
に10〜12%、より10.8〜11.8%が好ましい。
Cr is an element indispensable for enhancing high-temperature strength and high-temperature oxidation resistance, and at least 9% is required.
If it exceeds, a harmful δ ferrite structure is formed and the high-temperature strength and toughness are reduced, so that the content is limited to 9 to 12%. In particular, it is preferably 10 to 12%, more preferably 10.8 to 11.8%.

【0081】Mo添加は、高温強度向上のために行われ
る。Taを含む場合には3.5% 以下、好ましくは1%
以下、Nbを含む場合には、0.5 %未満では十分な靭
性及び疲労強度が得られず、0.5%を超え3.5%以
下、好ましくは1.0% 未満含有される。特に0.55
〜0.85%が好ましい。
The addition of Mo is performed to improve the high-temperature strength. When containing Ta, 3.5% or less, preferably 1%
Below, when Nb is contained, if it is less than 0.5%, sufficient toughness and fatigue strength cannot be obtained, and it is contained more than 0.5% to 3.5% or less, preferably less than 1.0%. Especially 0.55
~ 0.85% is preferred.

【0082】Wは高温での炭化物の凝集粗大化を抑制
し、またマトリックスを固溶強化するので、620℃以
上の高温長時間強度を顕著に高める効果がある。620
℃以下では1〜1.5%、630℃以下では1.6〜2.
0%、640℃以下では2.1〜2.5%、650℃以下
では2.6〜3.0%、660℃以下では3.1 〜3.5
%とするのが好ましい。またWが3.5 %を超えるとδ
フェライトを生成して靭性が低くなるので、3.5%以
下、好ましくは1〜3.5%に限定される。特に好まし
くは1〜3%、より1.5〜3.0%が好ましく、より
2.0〜2.7%が好ましい。
W suppresses coarsening and coarsening of carbides at a high temperature and solid-solution strengthens the matrix, so that it has an effect of remarkably increasing the high-temperature long-term strength of 620 ° C. or more. 620
1 to 1.5% below ℃, 1.6 to 2.30% below 630 ° C.
0%, 2.1-2.5% below 640 ° C, 2.6-3.0% below 650 ° C, 3.1-3.5 below 660 ° C.
% Is preferable. When W exceeds 3.5%, δ
Since ferrite is formed and toughness is reduced, the content is limited to 3.5% or less, preferably 1 to 3.5%. Particularly preferably, it is 1 to 3%, more preferably 1.5 to 3.0%, and further preferably 2.0 to 2.7%.

【0083】Vは、Vの炭窒化物を析出してクリープ破
断強度を高める効果があるが、0.05%未満ではその効果
が不十分で0.35% を超えるとδフェライトを生成し
て疲労強度を低下させる。特に0.10〜0.25%が好
ましく、より0.15〜0.23%が好ましい。
V has the effect of increasing the creep rupture strength by precipitating carbonitrides of V, but if it is less than 0.05%, the effect is insufficient, and if it exceeds 0.35%, δ ferrite is formed and the fatigue strength is increased. Lower. In particular, 0.10 to 0.25% is preferable, and 0.15 to 0.23% is more preferable.

【0084】Nb及びTaは単独又は複合で添加され、
NbC,TaC炭化物を析出し、高温強度を高めるのに
非常に効果的な元素であるが、あまり多量に添加する
と、特に大型鋼塊では粗大な共晶NbC,TaC炭化物
が生じ、かえって強度を低下させたり、疲労強度を低下
させるδフェライトを析出させる原因になるので単独又
は複合で0.20 %以下に抑える必要がある。また0.
01% 未満では効果が不十分である。特に0.02〜
0.15%が、より0.04〜0.10%が好ましい。C
oは本発明を従来の発明から区別して特徴づける重要な
元素である。本発明においては、Co添加により高温強
度が著しく改善されるとともに、靭性も高める。これ
は、Wとの相互作用によると考えられ、Wを1%以上含
む本発明合金において特徴的な現象である。このような
Coの効果を実現するために、本発明合金におけるCo
の下限は1.0% であるが、過度に添加してもより大き
な効果が得られないだけでなく、延性が低下するので、
上限は10%になる。望ましくは600〜620℃に対
しては1〜3%、630℃に対しては3.5〜4.5%、
640℃に対しては5〜6%、650℃に対しては6.
5〜7.5%、660℃に対しては8〜9%が望まし
い。
Nb and Ta may be added alone or in combination.
It is a very effective element for precipitating NbC and TaC carbides and increasing the high-temperature strength. However, if added in an excessively large amount, coarse eutectic NbC and TaC carbides are generated, especially in large ingots, and the strength is rather reduced. Therefore, it is necessary to suppress the content of δ ferrite alone or in combination to 0.20% or less, since this may cause precipitation of δ ferrite which lowers the fatigue strength. Also 0.
If it is less than 01%, the effect is insufficient. Especially 0.02 ~
0.15% is more preferable, and 0.04 to 0.10% is more preferable. C
o is an important element that distinguishes the present invention from the conventional invention. In the present invention, the high temperature strength is remarkably improved by the addition of Co, and the toughness is also increased. This is considered to be due to the interaction with W, and is a characteristic phenomenon in the alloy of the present invention containing 1% or more of W. In order to realize such an effect of Co, Co in the alloy of the present invention is used.
The lower limit of is 1.0%, but not only does a greater effect not be obtained even if added excessively, but also the ductility is reduced,
The upper limit is 10%. Desirably, 1-3% for 600-620 ° C, 3.5-4.5% for 630 ° C,
5-6% for 640 ° C, 6.60% for 650 ° C.
5 to 7.5%, and preferably 8 to 9% for 660 ° C.

【0085】Nも本発明を従来の発明から区別して特徴
づける重要な元素である。Nはクリープ破断強度の改善
及びδフェライト組織の生成防止に効果があるが0.0
1 %以下ではその効果が十分でなく0.05% を超え
ると靭性を低下させると共に、クリープ破断強度も低下
させる。特に0.01〜0.03%が、より0.015〜
0.025%が好ましい。
N is also an important element that distinguishes the present invention from the prior art. N is effective in improving the creep rupture strength and preventing the formation of the δ ferrite structure, but is effective at 0.0.
If it is less than 1%, its effect is not sufficient, and if it exceeds 0.05%, the toughness is reduced and the creep rupture strength is also reduced. In particular, 0.01-0.03% is more preferably 0.015-
0.025% is preferred.

【0086】Bは粒界強度作用とM236炭化物中に固
溶し、M236型炭化物の凝集粗大化を妨げる作用によ
り高温強度を高める効果があり、0.001 %を越える
添加が有効であるが、0.03%を越えると溶接性や鍛
造性を害するので、0.001〜0.03%に制限され
る。望ましくは0.001〜0.01%、又は0.01〜
0.02%が好ましい。
[0086] B is a solid solution in the grain boundary strength effects and M 23 C 6 carbide is effective to increase the high-temperature strength by the action preventing the aggregation and coarsening of M 23 C 6 type carbide, added in excess of 0.001% Is effective, but if it exceeds 0.03%, the weldability and forgeability are impaired, so it is limited to 0.001 to 0.03%. Desirably 0.001 to 0.01%, or 0.01 to 0.01%
0.02% is preferred.

【0087】Ti及びZrの添加は、靭性を高める効果
があり、Ti0.1% 以下及びZr0.1%以下の単独
または複合添加で十分な効果が得られる。
The addition of Ti and Zr has the effect of increasing toughness, and sufficient effects can be obtained by adding Ti 0.1% or less and Zr 0.1% or less alone or in combination.

【0088】本発明に係る耐熱鋼はLa,Ce等の稀土
類元素、Ca,Mg及びYを単独又は複合で0.001
〜0.03%を含むことができる。これらの元素は特に
強力な脱酸となり、また脱硫作用を有し、靭性の向上を
図ることができる。好ましくは0.003〜0.010%
である。
The heat-resistant steel according to the present invention contains 0.001 of rare earth elements such as La and Ce, Ca, Mg and Y alone or in combination.
00.03%. These elements provide particularly strong deoxidation, have a desulfurizing action, and can improve toughness. Preferably 0.003-0.010%
It is.

【0089】本発明におけるロータシャフト及び動翼と
静翼の少なくとも一方の初段は620〜630℃の蒸気温
度に対してはC0.09〜0.20%,Si0.15 %以
下,Mn0.05〜1.0%,Cr9.5〜12.5%,N
i0.1〜1.0%,V0.05〜0.30% ,N0.01
〜0.06%,Nb又はTa0.02〜0.08%又はT
aとNbの合計量0.02〜0.08%,Mo及びWの1
種又は2種を3.5%以下、好ましくは前者が1.0%以
下及び後者が2〜3.5%が好ましい。更に、Co2〜
4.5%,B0.001〜0.030%,77% 以上のF
eを有する全焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼によ
って構成されるものが好ましい。また、635〜660
℃の蒸気温度に対しては前述のCo量を5〜8%とし、
78%以上のFeを有する全焼戻しマルテンサイト組織
を有する鋼によって構成されるのが好ましい。特に、両
者の温度に対してMn量を0.03〜0.2%及びB量を
0.001〜0.01%と少なくすることによって高強度
が得られる。
The first stage of the rotor shaft and at least one of the moving blade and the stationary blade in the present invention has a C of 0.09 to 0.20%, a Si of 0.15% or less, and a Mn of 0.05 to 5 for steam temperatures of 620 to 630 ° C. 1.0%, Cr 9.5 to 12.5%, N
i 0.1 to 1.0%, V 0.05 to 0.30%, N 0.01
0.06%, Nb or Ta 0.02 to 0.08% or T
a and Nb total amount 0.02-0.08%, Mo and W 1
Species or two are less than 3.5%, preferably the former is less than 1.0% and the latter is 2-3.5%. Furthermore, Co2
4.5%, B 0.001-0.030%, 77% or more of F
It is preferable to use a steel made of steel having a fully tempered martensitic structure having e. Also, 635-660
With respect to the steam temperature of ° C., the above-mentioned amount of Co is set to 5 to 8%,
It is preferable to be constituted by a steel having a fully tempered martensite structure having 78% or more of Fe. In particular, high strength can be obtained by reducing the Mn content to 0.03 to 0.2% and the B content to 0.001 to 0.01% at both temperatures.

【0090】後述の式によって求められるCr当量をロ
ータシャフトに対しては4〜10.5、特に6.5〜9.5が
好ましく、他のものも同様である。
The Cr equivalent obtained by the following equation is preferably 4 to 10.5, particularly 6.5 to 9.5 with respect to the rotor shaft, and the same applies to other components.

【0091】本発明の蒸気タービンの高圧と中圧のロー
タ材は、δフェライト組織が混在すると、疲労強度及び
靭性が低くなるので、組織は均一な焼戻しマルテンサイ
ト組織が好ましい。焼戻しマルテンサイト組織を得るた
めに、前述の式で計算されるCr当量を、成分調整によ
り10以下にしなければならない。Cr当量をあまり低
くするとクリープ破断強度が低下してしまうので、4以
上にしなければならない。特に、Cr当量5〜8が好ま
しい。
In the high-pressure and medium-pressure rotor materials of the steam turbine of the present invention, when the δ ferrite structure is mixed, the fatigue strength and the toughness are reduced, so that the structure is preferably a uniform tempered martensite structure. In order to obtain a tempered martensite structure, the Cr equivalent calculated by the above equation must be reduced to 10 or less by adjusting the components. If the Cr equivalent is too low, the creep rupture strength decreases, so it must be 4 or more. In particular, a Cr equivalent of 5 to 8 is preferable.

【0092】本発明のロータは、目標組成とする合金原
料を電気炉で溶解し、カーボン真空脱酸し、金型鋳型に
鋳込み、鍛伸して電極棒を作製する。この電極棒をエレ
クトロスラグ再溶解し、ロータ形状に鍛伸して成型す
る。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以
下の温度で行わなければならない。またこの鍛鋼を焼鈍
熱処理後、1000〜1100℃に加熱し急冷する焼入
れ処理,550〜650℃及び670〜770℃の順序
で2回焼戻しを行うことにより、620℃以上の蒸気中
で使用可能な蒸気タービンロータが製造できる。
In the rotor of the present invention, an alloy material having a target composition is melted in an electric furnace, carbon is deoxidized in a vacuum, cast into a mold, and forged to produce an electrode rod. This electrode rod is redissolved in electroslag, and forged into a rotor shape and molded. This forging must be performed at a temperature of 1150 ° C. or less in order to prevent forging cracks. Further, the forged steel can be used in steam at 620 ° C. or higher by performing a quenching process of heating to 1000 ° C. to 1100 ° C. and quenching twice in the order of 550 ° C. to 650 ° C. and 670 ° C. to 770 ° C. after annealing heat treatment. A steam turbine rotor can be manufactured.

【0093】本発明におけるブレード,ノズル,内部ケ
ーシング締付ボルト,中圧部初段ダイヤフラムは真空溶
解によって溶解され、真空下で金型に鋳造され、インゴ
ットが製造される。インゴットは前述と同様の温度で所
定形状に熱間鍛造され、1050〜1150℃で加熱後水冷
又は油焼入れされ、次いで700〜800℃で焼戻し処
理が施され、切削加工によって所望の形状のブレードと
なる。真空溶解は10-1〜10-4mmHg下で行われる。特
に、本発明における耐熱鋼は高圧部及び中圧部のブレー
ド及びノズルの全段に用いることができるが、特に、両
者の初段には必要なものである。
The blade, nozzle, internal casing tightening bolt, and intermediate pressure section first stage diaphragm of the present invention are melted by vacuum melting and cast in a mold under vacuum to produce an ingot. The ingot is hot forged into a predetermined shape at the same temperature as described above, heated at 1050 to 1150 ° C, water-cooled or oil-quenched, then tempered at 700 to 800 ° C, and cut into a blade having a desired shape. Become. Vacuum melting is performed under 10- 1 ~10- 4 mmHg. In particular, the heat-resistant steel in the present invention can be used in all stages of the blades and nozzles in the high-pressure section and the medium-pressure section, but is particularly necessary in the first step of both.

【0094】(4)本発明における12重量%Cr系マ
ルテンサイト鋼からなる蒸気タービンロータシャフトは
そのジャーナル部を形成する母材表面に軸受特性の高い
肉盛溶接層を形成することが好ましく、鋼からなる溶接
材を用いて好ましくは3層〜10層の前記肉盛溶接層を
形成し、初層から2層目〜4層目のいずれかまでの前記
溶接材のCr量を順次低下させるとともに、4層目以降
を同じCr量を有する鋼からなる溶接材を用いて溶接
し、前記初層の溶接に用いられる溶接材のCr量を前記
母材のCr量より2〜6重量%程度少なくし、4層目以
降の溶接層のCr量を0.5〜3重量%(好ましくは1〜
2.5重量%)とするものである。
(4) The steam turbine rotor shaft made of 12% by weight Cr-based martensite steel according to the present invention preferably has a build-up welded layer having high bearing properties formed on the surface of the base material forming the journal portion. Preferably, the build-up welding layer of 3 to 10 layers is formed using a welding material consisting of, and the Cr amount of the welding material from the initial layer to any of the second to fourth layers is sequentially reduced and The fourth and subsequent layers are welded using a welding material made of steel having the same Cr content, and the Cr content of the welding material used for welding the first layer is reduced by about 2 to 6% by weight from the Cr content of the base material. The Cr content of the fourth and subsequent welding layers is 0.5 to 3% by weight (preferably 1 to 3% by weight).
2.5% by weight).

【0095】本発明においては、ジャーナル部の軸受特
性の改善には肉盛溶接が最も安全性が高い点で好まし
い。また、Cr量1〜3%を有する低合金鋼からなるス
リーブの焼ばめ,はめ込みとする構造とすることもでき
る。
In the present invention, overlay welding is preferable for improving the bearing characteristics of the journal portion in that the safety is the highest. Further, a sleeve made of a low alloy steel having a Cr content of 1 to 3% may be formed by shrink fitting or fitting.

【0096】溶接層数を多くして徐々にCr量を下げる
のに3層以上が好ましく、10層以上溶接してもそれ以
上の効果は得られない。一例として最終仕上げで約18
mmの厚さが要求される。このような厚さを形成するには
切削による最終仕上げ代を除いても少なくとも5層の肉
盛溶接層が好ましい。3層目以降は主に焼戻しマルテン
サイト組織を有し、炭化物が析出していることが好まし
い。特に、4層目以降の溶接層の組成として重量で、C
0.01〜0.1%,Si0.3〜1%,Mn0.3〜1.5
%,Cr0.5〜3%,Mo0.1〜1.5%を含み残部
Feからなるものが好ましい。
To increase the number of welding layers and gradually reduce the Cr content, three or more layers are preferable, and even more than ten layers cannot be obtained. As an example, about 18 in the final finish
mm thickness is required. In order to form such a thickness, at least five build-up weld layers are preferable even if the final finishing allowance by cutting is excluded. The third and subsequent layers preferably have a tempered martensite structure mainly and have carbides precipitated. In particular, the weight of the composition of the fourth and subsequent welding layers is C
0.01-0.1%, Si 0.3-1%, Mn 0.3-1.5
%, 0.5 to 3% of Cr, and 0.1 to 1.5% of Mo.

【0097】(5)本発明の高圧タービン,中圧タービ
ン及び高中圧タービンの内部ケーシング加減弁弁箱,組
合せ再熱弁弁箱,主蒸気リード管,主蒸気入口管,再熱
入口管,高圧タービンノズルボックス,中圧タービン初
段ダイヤフラム,高圧タービン主蒸気入口フランジ,エ
ルボ,主蒸気止め弁を構成するフェライト系耐熱鋼の組
成の限定理由について説明する。
(5) The high pressure turbine, the intermediate pressure turbine, the internal casing control valve valve box, the combined reheat valve valve box, the main steam reed pipe, the main steam inlet pipe, the reheat inlet pipe, and the high pressure turbine of the present invention. The reasons for limiting the composition of the heat-resistant ferritic steel constituting the nozzle box, the first stage diaphragm of the intermediate pressure turbine, the main steam inlet flange of the high pressure turbine, the elbow, and the main steam stop valve will be described.

【0098】フェライト系耐熱鋳鋼ケーシング材におい
ては、特にNi/W比を0.25 〜0.75に調整する
ことにより、621℃,250kgf/cm2以上の超々臨
界圧タービン高圧及び中圧内部ケーシング並びに主蒸気
止め弁及び加減弁ケーシングに要求される、625℃,
105h クリープ破断強度9kgf/mm2 以上,室温衝撃
吸収エネルギー1kgf−m以上の耐熱鋳鋼ケーシング材
が得られる。
In the case of a heat-resistant ferritic cast steel casing material, in particular, by adjusting the Ni / W ratio to 0.25 to 0.75, the super-supercritical turbine high-pressure and medium-pressure internal casing of 621 ° C. and 250 kgf / cm 2 or more are used. 625 ° C, required for main steam stop valve and control valve casing
A heat-resistant cast steel casing material having a 10 5 h creep rupture strength of 9 kgf / mm 2 or more and a shock absorption energy at room temperature of 1 kgf-m or more can be obtained.

【0099】本発明フェライト系耐熱鋳鋼ケーシング材
においては、高い高温強度と低温靭性並びに高い疲労強
度を得るために、前述の式で計算されるCr当量を4〜
10に成分調整することが好ましい。
In the heat-resistant ferritic cast steel casing material of the present invention, in order to obtain high high-temperature strength, low-temperature toughness, and high fatigue strength, the Cr equivalent calculated by the above-mentioned formula is set to 4 to 4.
It is preferable to adjust the components to 10.

【0100】本発明の12Cr耐熱鋼においては、62
1℃以上の蒸気中で使用されるので、625℃,105
hクリープ破断強度9kgf/mm2以上,室温衝撃吸収エ
ネルギー1kgf−m以上にしなければならない。更に、
より高い信頼性を確保するためには、625℃,105
h クリープ破断強度10kgf/mm2 以上,室温衝撃吸
収エネルギー2kgf−m以上であることが好ましい。
In the 12Cr heat resistant steel of the present invention, 62
625 ° C, 10 5
h The creep rupture strength must be 9 kgf / mm 2 or more, and the impact absorption energy at room temperature must be 1 kgf-m or more. Furthermore,
To ensure higher reliability, 625 ° C., 10 5
h The creep rupture strength is preferably 10 kgf / mm 2 or more, and the impact absorption energy at room temperature is 2 kgf-m or more.

【0101】Cは高い引張強さを得るために0.06%
以上必要な元素であるが、0.16%を超えると高温に
長時間さらされた場合に金属組織が不安定になり長時間
クリープ破断強度を低下させるので、0.06 〜0.1
6%に限定される。特に0.09〜0.14%が好まし
い。
C is 0.06% to obtain high tensile strength.
The above elements are necessary. However, if the content exceeds 0.16%, the metal structure becomes unstable when exposed to a high temperature for a long time, and the creep rupture strength is reduced for a long time.
Limited to 6%. In particular, 0.09 to 0.14% is preferable.

【0102】Nはクリープ破断強度の改善及びδフェラ
イト組織の生成防止に効果があるが、0.01%未満で
はその効果が十分でなく、0.1%を超えても顕著な効
果はなく、逆に靭性を低下させると共に、クリープ破断
強度も低下させる。特に0.02〜0.06%が好ましい。
N has the effect of improving the creep rupture strength and preventing the formation of the δ ferrite structure. However, if it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.1%, there is no remarkable effect. Conversely, it reduces toughness and creep rupture strength. In particular, 0.02 to 0.06% is preferable.

【0103】Mnは脱酸剤として添加するものであり、
少量の添加でその効果は達成され、1%を超える多量の
添加はクリープ破断強度を低下させ、特に0.4〜0.7
%が好ましい。
Mn is added as a deoxidizing agent.
The effect can be achieved with a small amount of addition, and a large amount of more than 1% lowers the creep rupture strength, especially from 0.4 to 0.7.
% Is preferred.

【0104】Siも脱酸剤として添加するものである
が、真空C脱酸法などの製鋼技術によれば、Si脱酸は
不要である。またSiを低くすることにより有害なδフ
ェライト組織生成防止効果がある。したがって、添加す
る場合には0.5 %以下に抑える必要があり、特に0.
1〜0.4%が好ましい。
Although Si is also added as a deoxidizing agent, according to steelmaking techniques such as vacuum C deoxidizing method, Si deoxidizing is unnecessary. Also, lowering Si has an effect of preventing formation of a harmful δ ferrite structure. Therefore, when it is added, it must be suppressed to 0.5% or less, especially 0.5%.
1-0.4% is preferred.

【0105】Vはクリープ破断強度を高める効果がある
が、0.05 %未満ではその効果が不十分で0.35 %
を超えるとδフェライトを生成して疲労強度を低下させ
る。特に、0.15〜0.25%が好ましい。
V has the effect of increasing the creep rupture strength, but if it is less than 0.05%, the effect is insufficient and 0.35%
If the ratio exceeds δ, δ ferrite is formed to lower the fatigue strength. In particular, 0.15 to 0.25% is preferable.

【0106】Nbは高温強度を高めるのに非常に効果的
な元素であるが、あまり多量に添加すると、特に大型鋼
塊では粗大な共晶Nb炭化物が生じ、かえって強度を低
下させたり、疲労強度を低下させるδフェライトを析出
させる原因になるので0.15%以下に抑える必要がある。
また0.01% 未満のNbでは効果が不十分である。特
に大型鋼塊の場合は0.02〜0.1%が、より0.04
〜0.08%が好ましい。
Nb is a very effective element for increasing the high-temperature strength. However, if it is added in an excessively large amount, coarse eutectic Nb carbides are generated, especially in large steel ingots, which rather lowers the strength or reduces the fatigue strength. Must be suppressed to 0.15% or less because it causes δ ferrite to precipitate.
On the other hand, if the content of Nb is less than 0.01%, the effect is insufficient. Especially in the case of large steel ingots, 0.02 to 0.1% is more preferable.
~ 0.08% is preferred.

【0107】Niは靭性を高め、かつ、δフェライトの
生成を防止するのに非常に有効な元素であるが、0.2
%未満ではその効果が十分でなく、1.0%を超える添
加はクリープ破断強度を低下させるので好ましくない。
特に0.4〜0.8%が好ましい。
Ni is a very effective element for increasing the toughness and preventing the formation of δ ferrite.
%, The effect is not sufficient, and the addition exceeding 1.0% is not preferable because it lowers the creep rupture strength.
Particularly, it is preferably from 0.4 to 0.8%.

【0108】Crは高強度及び高温酸化を改善する効果
がある。12%を超えると有害なδフェライト組織生成
の原因となり、8%より少ないと高温高圧蒸気に対する
耐酸化性が不十分となる。またCr添加は、クリープ破
断強度を高める効果があるが、過剰の添加は有害なδフ
ェライト組織生成及び靭性低下の原因となる。特に8.
0〜10%、より8.5〜9.5%が好ましい。
Cr has the effect of improving high strength and high-temperature oxidation. If it exceeds 12%, a harmful δ ferrite structure is formed, and if it is less than 8%, the oxidation resistance to high-temperature and high-pressure steam becomes insufficient. Further, the addition of Cr has the effect of increasing the creep rupture strength, but the excessive addition causes the formation of a harmful δ ferrite structure and a decrease in toughness. Especially 8.
0-10%, more preferably 8.5-9.5%.

【0109】Wは高温長時間強度を顕著に高める効果が
ある。1%より少ないWでは、620〜660℃で使用す
る耐熱鋼としては効果が不十分である。またWが4%を
超えると靭性が低くなる。620℃では1.0〜1.5
%、630℃では1.6〜2.0%、640℃では2.1
〜2.5%、650℃に対しては2.6〜3.0%、66
0℃では3.1〜3.5%が好ましい。
W has the effect of significantly increasing the high-temperature long-time strength. If W is less than 1%, the effect is insufficient for heat-resistant steel used at 620 to 660 ° C. If W exceeds 4%, the toughness decreases. 1.0-1.5 at 620 ° C
%, 1.6-2.0% at 630 ° C, 2.1% at 640 ° C
~ 2.5%, 2.6-3.0% for 650 ° C, 66
At 0 ° C, 3.1 to 3.5% is preferred.

【0110】WとNiとは互いに相関性があり、Ni/
W比を0.25〜0.75とすることにより強度と靭性と
もに高いものが得られる。
W and Ni have a correlation with each other, and Ni /
By setting the W ratio to 0.25 to 0.75, high strength and toughness can be obtained.

【0111】Mo添加は、高温強度向上のために行われ
る。しかし、本発明鋳鋼の様に1%を超えるWを含む場
合には、1.5 %以上のMo添加は靭性及び疲労強度を
低下させるので、1.5 %以下がよく、特に0.4〜0.
8%、より0.55〜0.70%が好ましい。
The addition of Mo is performed to improve the high-temperature strength. However, when the content of W exceeds 1% as in the cast steel of the present invention, the addition of Mo of 1.5% or more lowers the toughness and fatigue strength. Therefore, the content of Mo is preferably 1.5% or less. 0.
8%, more preferably 0.55 to 0.70%.

【0112】Ta,Ti及びZrの添加は、靭性を高め
る効果があり、Ta0.15%以下,Ti0.1%以下及
びZr0.1%以下の単独または複合添加で十分な効果
が得られる。Taを0.1 %以上添加した場合には、N
bの添加を省略することができる。
The addition of Ta, Ti and Zr has the effect of increasing toughness, and sufficient effects can be obtained by adding Ta 0.15% or less, Ti 0.1% or less and Zr 0.1% or less alone or in combination. When 0.1% or more of Ta is added, N
The addition of b can be omitted.

【0113】本発明の耐熱鋳鋼ケーシング材は、δフェ
ライト組織が混在すると、疲労強度及び靭性が低くなる
ので、組織は均一な焼戻しマルテンサイト組織が好まし
い。焼戻しマルテンサイト組織を得るために、前述の式
で計算されるCr当量を、成分調整により10以下にし
なければならない。Cr当量をあまり低くするとクリー
プ破断強度が低下してしまうので、4以上にしなければ
ならない。特に、Cr当量6〜9が好ましい。
In the heat-resistant cast steel casing material of the present invention, if the δ ferrite structure is mixed, the fatigue strength and the toughness are reduced, and therefore, the structure is preferably a uniform tempered martensite structure. In order to obtain a tempered martensite structure, the Cr equivalent calculated by the above equation must be reduced to 10 or less by adjusting the components. If the Cr equivalent is too low, the creep rupture strength decreases, so it must be 4 or more. Particularly, a Cr equivalent of 6 to 9 is preferable.

【0114】B添加は高温(620℃以上)クリープ破
断強度を著しく高める。B含有量が0.003%を超え
ると、溶接性が悪くなるため、上限は0.003%に制限さ
れる。特に、大型ケーシングのB含有量の上限は0.0
028%、更に0.0005〜0.0025%が好まし
く、特に0.001〜0.002%が好ましい。
The addition of B significantly increases the high temperature (620 ° C. or higher) creep rupture strength. If the B content exceeds 0.003%, the weldability deteriorates, so the upper limit is limited to 0.003%. In particular, the upper limit of the B content of the large casing is 0.0.
028%, more preferably 0.0005 to 0.0025%, particularly 0.001 to 0.002%.

【0115】ケーシングは、620℃以上の高圧蒸気を
カバーしているので、内圧による高応力が作用する。そ
の為、クリープ破壊防止の観点から、10kgf/mm2
上の105 hクリープ破断強度が要求される。また、起
動時には、メタル温度が低い時に熱応力が作用するの
で、脆性破壊防止の観点から、1kgf−m以上の室温衝
撃吸収エネルギーが要求される。より高温度側に対して
はCoを10%以下含有させることにより強化が図れ
る。特に、620に対しては1〜2%、630℃に対し
ては2.5〜3.5%、640℃に対しては4〜5%、6
50℃に対しては5.5〜6.5%、660℃に対しては
7〜8%が好ましい。600〜620℃では無添加でも
よい。
Since the casing covers high-pressure steam of 620 ° C. or higher, a high stress acts due to the internal pressure. Therefore, from the viewpoint of preventing creep rupture, a creep rupture strength of 10 5 h of 10 kgf / mm 2 or more is required. In addition, at the time of startup, thermal stress acts when the metal temperature is low, so that room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or more is required from the viewpoint of preventing brittle fracture. On the higher temperature side, strengthening can be achieved by containing 10% or less of Co. In particular, 1-2% for 620, 2.5-3.5% for 630 ° C, 4-5% for 640 ° C, 6%
5.5 to 6.5% for 50 ° C and 7 to 8% for 660 ° C are preferred. At 600 to 620 ° C, it may not be added.

【0116】欠陥の少ないケーシングを作製するには、
鋳塊重量50トン前後と大型になるので、高度な製造技
術が要求される。本発明フェライト系耐熱鋳鋼ケーシン
グ材は、目標組成とする合金原料を電気炉で溶解し、と
りべ精錬後、砂型鋳型に鋳込み成形することにより健全
なものが作製できる。鋳込み前に、十分な精錬及び脱酸
を行うことにより、引け巣等の鋳造欠陥の少ないものに
できる。
To produce a casing with few defects,
Since the weight of the ingot becomes as large as about 50 tons, advanced manufacturing technology is required. The heat-resistant ferritic cast steel casing material of the present invention can be made sound by melting an alloy material having a target composition in an electric furnace, refining the ladle, and then casting it in a sand mold. By performing sufficient refining and deoxidation before casting, casting defects such as shrinkage cavities can be reduced.

【0117】また、前記の鋳鋼を1000〜1150℃
で焼鈍熱処理後、1000〜1100℃に加熱し急冷する焼
準熱処理,550〜750℃及び670〜770℃の順
序で2回焼戻しを行うことにより、621℃以上の蒸気
中で使用可能な蒸気タービンケーシングが製造できる。
焼鈍及び焼準温度は、1000℃以下では炭窒化物を十
分固溶させることができず、あまり高くすると結晶粒粗
大化の原因になる。また、2回焼戻しは、残留オーステ
ナイトを完全に分解させ、均一な焼戻しマルテンサイト
組織にすることができる。上記の製法で作製することに
より、10kgf/mm2以上の625℃,105hクリープ
破断強度と1kgf−m以上の室温衝撃吸収エネルギーが
得られ、620℃以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービ
ンケーシングにできる。
The above cast steel is heated at 1000 to 1150 ° C.
A steam turbine that can be used in steam at 621 ° C or higher by performing normalizing heat treatment of heating to 1000 to 1100 ° C and quenching after annealing heat treatment, and tempering twice in the order of 550 to 750 ° C and 670 to 770 ° C. Casing can be manufactured.
If the annealing and normalizing temperatures are lower than 1000 ° C., the carbonitrides cannot be sufficiently dissolved, and if they are too high, the crystal grains become coarse. In addition, the twice-tempering completely decomposes the retained austenite and can provide a uniform tempered martensite structure. A steam turbine that can be used in steam at 620 ° C. or higher by producing 625 ° C. and 10 5 h creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more and room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or more by manufacturing by the above method. Can be made into a casing.

【0118】Oは0.015%を越えると高温強度及び
靭性値を低下させるので、0.015%以下が好まし
く、特に0.010%以下が好ましい。
If O exceeds 0.015%, the high-temperature strength and toughness are reduced. Therefore, O is preferably 0.015% or less, particularly preferably 0.010% or less.

【0119】本発明におけるケーシングは前述のCr当
量とし、δフェライト量が5%以下にするのが好まし
く、より0%がよい。
The casing in the present invention has the above-mentioned Cr equivalent and preferably has a δ ferrite content of 5% or less, more preferably 0%.

【0120】内部ケーシングを鋳鋼によって製造する他
は鍛鋼によって製造するのが好ましい。
It is preferable that the inner casing is made of forged steel except that it is made of cast steel.

【0121】(6)その他 (イ)低圧蒸気タービンロータシャフトは重量で、C
0.2〜0.3%,Si0.1% 以下,Mn0.2%以
下,Ni3.2〜4.0%,Cr1.25〜2.25%,M
o0.1〜0.6%,V0.05〜0.25%を有する全焼
戻しベーナイト組織を有する低合金鋼が好ましく、前述
の高圧,中圧ロータシャフトと同様の製法によって製造
されるのが好ましい。特に、Si量は0.05%以下,
Mn0.1%以下の他P,S,As,Sb,Sn等の不
純物を極力低めた原料を用い、総量0.025% 以下と
するように用いられる原材料の不純物の少ないものを使
用するスーパークリーン化した製造とするのが好まし
い。P,S各0.010%以下,Sn,As0.005%
以下,Sb0.001%以下が好ましい。
(6) Others (a) The low-pressure steam turbine rotor shaft has a weight of C
0.2 to 0.3%, Si 0.1% or less, Mn 0.2% or less, Ni 3.2 to 4.0%, Cr 1.25 to 2.25%, M
o A low alloy steel having a fully tempered bainite structure having 0.1 to 0.6% and a V of 0.05 to 0.25% is preferable, and is preferably manufactured by the same manufacturing method as the above-described high-pressure and medium-pressure rotor shafts. . In particular, the Si content is 0.05% or less,
Super clean using a raw material in which impurities such as P, S, As, Sb, Sn, etc. are reduced as much as possible in addition to Mn 0.1% or less, and a raw material containing few impurities is used so that the total amount is 0.025% or less. It is preferred that the production is simplified. P and S each 0.010% or less, Sn and As 0.005%
Hereinafter, 0.001% or less of Sb is preferable.

【0122】(ロ)低圧タービン用ブレードの最終段以
外及びノズルは、C0.05〜0.2%,Si0.1〜0.
5%,Mn0.2〜1.0%,Cr10〜13%,Mo0.
04〜0.2%を有する全焼戻しマルテンサイト鋼が好
ましい。
(B) The nozzles other than the last stage of the low pressure turbine blade and the nozzles are C 0.05-0.2%, Si 0.1-0.1%.
5%, Mn 0.2-1.0%, Cr 10-13%, Mo 0.2%
Preference is given to a fully tempered martensitic steel having a content of between 0.4 and 0.2%.

【0123】(ハ)低圧タービン用内部及び外部ケーシ
ングともにC0.2〜0.3%,Si0.3〜0.7%,M
n1%以下を有する炭素鋳鋼が好ましい。
(C) Both the inner and outer casings for the low-pressure turbine are C-0.2-0.3%, Si-0.3-0.7%, M
Carbon cast steel with n1% or less is preferred.

【0124】(ニ)主蒸気止め弁ケーシング及び蒸気加
減弁ケーシングはC0.1〜0.2%,Si0.1〜0.4
%,Mn0.2〜1.0%,Cr8.5〜10.5%,Mo
0.3〜1.0%,W1.0〜3.0%,V0.1〜0.3
%,Nb0.03 〜0.1%,N0.03〜0.08%,
B0.0005〜0.003%を含む全焼戻しマルテンサ
イト鋼が好ましい。
(D) The main steam stop valve casing and the steam control valve casing are C 0.1-0.2%, Si 0.1-0.4.
%, Mn 0.2 to 1.0%, Cr 8.5 to 10.5%, Mo
0.3 to 1.0%, W 1.0 to 3.0%, V 0.1 to 0.3
%, Nb 0.03 to 0.1%, Nb 0.03 to 0.08%,
A fully tempered martensitic steel containing B 0.0005 to 0.003% is preferred.

【0125】(ホ)低圧タービンの最終段動翼として1
2%Cr鋼のほかTi合金が用いられ、特に40インチ
を超える長さに対してはAl5〜8重量%及びV3〜6
重量%を有するTi合金が用いられる。特に、43イン
チにおいてはAl5.5〜 6.5% ,V3.5〜4.5
%とし、46インチではAl4〜7%,V4〜7%及び
Sn1〜3%を有する高強度材がよい。
(E) As the last stage rotor blade of the low pressure turbine, 1
In addition to 2% Cr steel, a Ti alloy is used, and particularly for a length exceeding 40 inches, Al 5 to 8% by weight and V 3 to 6
A Ti alloy with% by weight is used. In particular, at 43 inches, Al 5.5-6.5%, V 3.5-4.5
For 46 inches, a high-strength material having 4 to 7% of Al, 4 to 7% of V, and 1 to 3% of Sn is preferable.

【0126】(ヘ)高圧タービン,中圧タービン及び高
中圧タービン用外部ケーシングにはC0.10〜0.20
%,Si0.05〜0.6%,Mn0.1〜1.0%,Ni
0.1〜0.5%,Cr1〜2.5%,Mo0.5〜1.5
%,V0.1〜0.35%を含み、好ましくはAl0.0
25%以下,B0.0005〜0.004% 及びTi0.0
5〜0.2% の少なくとも一方を含み、全焼戻しベーナ
イト組織を有する鋳鋼によって製造するのが好ましい。
特に、C0.10〜0.18% ,Si0.20〜0.60%,
Mn0.20〜0.50%,Ni0.1〜0.5%,Cr
1.0〜1.5%,Mo0.9〜1.2%,V0.2〜0.3
%,Al0.001〜0.005%,Ti0.045〜0.10
% 及びB0.0005〜0.0020%を含む鋳鋼が好
ましい。より好ましくはTi/Al比が0.5〜10で
ある。
(F) The high pressure turbine, the medium pressure turbine, and the outer casing for the high and medium pressure turbine have C0.10 to 0.20.
%, Si 0.05-0.6%, Mn 0.1-1.0%, Ni
0.1 to 0.5%, Cr 1 to 2.5%, Mo 0.5 to 1.5
%, V0.1-0.35%, preferably Al0.0
25% or less, B 0.0005 to 0.004% and Ti0.0
It is preferable to manufacture the cast steel containing at least one of 5 to 0.2% and having a fully tempered bainite structure.
In particular, C 0.10 to 0.18%, Si 0.20 to 0.60%,
Mn 0.20-0.50%, Ni 0.1-0.5%, Cr
1.0 to 1.5%, Mo 0.9 to 1.2%, V 0.2 to 0.3
%, 0.001 to 0.005% of Al, 0.045 to 0.10 of Ti
% And B 0.0005-0.0020%. More preferably, the Ti / Al ratio is from 0.5 to 10.

【0127】(ト)蒸気温度625〜650℃における
高圧,中圧,高中圧タービン(高圧側と中圧側)の初段
ブレードとして重量で、C0.03〜0.20%(好まし
くは0.03〜0.15%),Cr12〜20%,Mo9
〜20%(好ましくは12〜20%),Co12%以下
(好ましくは5〜12%),Al0.5〜1.5%,Ti
1〜3%,Fe5%以下,Si0.3%以下,Mn0.2
%以下,B0.003〜0.015%の他,Mg0.1%以
下,希土類元素0.5%以下,Zr0.5%以下の1種以
上を含むNi基合金が用いられる。以下については0%
も含む。鍛造後、溶体化処理され、700〜870℃で
時効処理される。
(G) As a first stage blade of a high-pressure, medium-pressure, or high-pressure turbine at a steam temperature of 625 to 650 ° C. (high pressure side and medium pressure side), C 0.03 to 0.20% (preferably 0.03 to 0.20%) by weight 0.15%), Cr 12-20%, Mo9
-20% (preferably 12-20%), Co 12% or less (preferably 5-12%), Al 0.5-1.5%, Ti
1-3%, Fe 5% or less, Si 0.3% or less, Mn 0.2
% Or less, B 0.003 to 0.015%, and a Ni-based alloy containing at least one of Mg 0.1% or less, rare earth element 0.5% or less, and Zr 0.5% or less is used. 0% for
Including. After forging, a solution treatment is performed, and an aging treatment is performed at 700 to 870 ° C.

【0128】[0128]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔実施例1〕表1に示す組成(重量%)の試料をそれぞ
れ150kg溶解し、1150℃に加熱し鍛造して素材と
した。試料No.1は、1000℃で1h加熱後油焼入れ
により室温まで冷却し、次いで、570℃に加熱し2h
保持後室温まで空冷した。試料No.2は、1050℃で
1h加熱後油焼入れにより室温まで冷却し、次いで、5
70℃に加熱し2h保持後室温まで空冷した。試料No.
3〜No.6は、1050℃で1h加熱後油焼入れにより室温
まで冷却し、次いで、560℃に加熱し2h保持後室温
まで空冷し(1次焼戻し)、更に570℃に加熱し2h
保持後室温まで炉冷した(2次焼も戻し)。
Example 1 150 kg of each sample having the composition (% by weight) shown in Table 1 was dissolved, heated to 1150 ° C., and forged to obtain a material. Sample No. 1 was heated at 1000 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature by oil quenching, and then heated to 570 ° C. for 2 hours.
After the holding, it was air-cooled to room temperature. Sample No. 2 was heated at 1050 ° C. for 1 h, cooled to room temperature by oil quenching,
After heating to 70 ° C. and holding for 2 hours, the mixture was air-cooled to room temperature. Sample No.
No. 3 to No. 6 were heated at 1050 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature by oil quenching, then heated to 560 ° C., held for 2 hours, air-cooled to room temperature (primary tempering), and further heated to 570 ° C. for 2 hours.
After the holding, the furnace was cooled to room temperature (secondary baking was also returned).

【0129】熱処理後素材から引張試験片および及びV
ノッチシャルピー衝撃試験片を採取し実験に供した。
From the heat-treated material, a tensile test piece and V
Notch Charpy impact test pieces were collected and used for the experiment.

【0130】表1において、試番3及び4は本発明材で
あり、試番1,2,5及び5は比較材である。試番1及
び2は、現用の長翼材である。
In Table 1, Test Nos. 3 and 4 are the materials of the present invention, and Test Nos. 1, 2, 5 and 5 are comparative materials. Test Nos. 1 and 2 are current long wing materials.

【0131】表2はこれら試料の機械的性質を示す。本
発明材(試番2及び3)は、蒸気タービン用長翼材とし
て要求される引張強さ(≧120kgf/mm2又は≧12
8.5kgf/mm2)及び低温靭性(20℃Vノッチシャル
ピー衝撃値≧7kgf−m/cm2)を十分満足することが確
認された。
Table 2 shows the mechanical properties of these samples. The material of the present invention (Trial Nos. 2 and 3) has a tensile strength (≧ 120 kgf / mm 2 or ≧ 12 kg) required as a long blade material for a steam turbine.
8.5 kgf / mm 2 ) and low temperature toughness (20 ° C. V notch Charpy impact value ≧ 7 kgf-m / cm 2 ) were confirmed to be sufficiently satisfied.

【0132】これに対し、比較材試番1及び2は、蒸気
タービン用長翼に使用するには、引張強さが低い。比較
材試番5及び6は、靭性が低い。
On the other hand, the comparative materials Nos. 1 and 2 have low tensile strengths for use in long blades for steam turbines. Comparative sample Nos. 5 and 6 have low toughness.

【0133】[0133]

【表1】 [Table 1]

【0134】[0134]

【表2】 [Table 2]

【0135】〔実施例2〕オイルショック後の燃料高騰
を契機に、蒸気条件の向上による熱効率向上を図るため
蒸気温度600℃〜649℃微粉炭直接燃焼ボイラ及び
蒸気タービンが要求される。このような、蒸気条件のボ
イラの一例を表3に示す。
Embodiment 2 In response to a rise in fuel after an oil shock, a pulverized coal direct combustion boiler and a steam turbine at a steam temperature of 600 ° C. to 649 ° C. are required in order to improve thermal efficiency by improving steam conditions. Table 3 shows an example of a boiler under such steam conditions.

【0136】[0136]

【表3】 [Table 3]

【0137】大容量化とともに微粉炭燃焼火炉が大型化
し、1050MW級で火炉幅31m,火炉奥行き16
m,1400MW級で火炉幅34m,火炉奥行き18m
となる。
With the increase in capacity, the furnace for pulverized coal combustion became larger, and the furnace width was 10 m and the furnace width was 31 m, and the furnace depth was 16
m, 1400MW class, furnace width 34m, furnace depth 18m
Becomes

【0138】表4は蒸気温度625℃,1050MW蒸
気タービンの主な仕様である。本実施例は、クロスコン
パウンド型4流排気,低圧タービンにおける最終段翼長
が43インチであり、AはHP−IP及びLP2台で3
000r/min 、BはHP−LP及びIP−LPで各々
同じく3000r/min の回転数を有し、高温部におい
ては表に示す主な材料によって構成される。高圧部(H
P)の蒸気温度は625℃,250kgf/cm2 の圧力で
あり、中圧部(IP)の蒸気温度は625℃に再熱器に
よって加熱され、45〜65kgf/cm2 の圧力で運転さ
れる。低圧部(LP)は蒸気温度は400℃で入り、1
00℃以下,722mmHgの真空で復水器に送られる。
Table 4 shows the main specifications of the steam turbine at 625 ° C. and 1050 MW. In this embodiment, the last stage blade length in a cross-compound type four-flow exhaust, low-pressure turbine is 43 inches, and A is 3 for two HP-IP and LP units.
000 r / min and B are HP-LP and IP-LP having the same rotation speed of 3000 r / min, respectively, and are constituted by the main materials shown in the table in the high temperature part. High pressure section (H
The steam temperature of P) is 625 ° C. and a pressure of 250 kgf / cm 2 , and the steam temperature of the medium pressure part (IP) is heated to 625 ° C. by a reheater and operated at a pressure of 45 to 65 kgf / cm 2. . The low pressure section (LP) enters at a steam temperature of 400 ° C,
It is sent to the condenser under a vacuum of 722 mmHg below 00 ° C.

【0139】[0139]

【表4】 [Table 4]

【0140】図1は表4のタービン構成のAにおける高
圧及び中圧蒸気タービンの断面構成図である。高圧蒸気
タービンは高圧内部車室18とその外側の高圧外部車室
19内に高圧動翼16を植設した高圧車軸(高圧ロータ
シャフト)23が設けられる。前述の高温高圧の蒸気は
前述のボイラによって得られ、主蒸気管を通って、主蒸
気入口を構成するフランジ,エルボ25より主蒸気入口
28を通り、ノズルボックス38より初段複流の動翼に
導かれる。初段は複流であり、片側に他8段設けられ
る。これらの動翼に対応して各々静翼が設けられる。動
翼は鞍型ダブティル型式,ダブルティノン,初段翼長約
35mmである。車軸間の長さは約5.8m及び静翼部に
対応する部分で最も小さい部分の直径は約710mmであ
り、直径に対する長さの比は約8.2 である。
FIG. 1 is a sectional view of the high-pressure and intermediate-pressure steam turbines in the turbine configuration A shown in Table 4. The high-pressure steam turbine is provided with a high-pressure axle (high-pressure rotor shaft) 23 in which high-pressure moving blades 16 are implanted in a high-pressure inner casing 18 and a high-pressure outer casing 19 outside thereof. The aforementioned high-temperature and high-pressure steam is obtained by the aforementioned boiler, passes through the main steam pipe, passes through the main steam inlet 28 through the flange and elbow 25 constituting the main steam inlet, and is guided from the nozzle box 38 to the first stage double-flow blade. I will The first stage is a double flow, and eight stages are provided on one side. A stationary blade is provided for each of these moving blades. The blade is a saddle-type dovetil type, double tinon, and the first stage blade length is about 35 mm. The length between the axles is about 5.8 m, the diameter of the smallest part corresponding to the stationary blade part is about 710 mm, and the ratio of the length to the diameter is about 8.2.

【0141】ロータシャフトの初段と最終段の動翼植込
み部分の幅はほぼ等しく、2段目,3〜5段目,6段
目,7〜8段目の5段階で下流側に従って段階的に小さ
くなっており、2段目の植込み部の軸方向の幅は最終段
のそれに対して0.71 倍の大きさである。
The widths of the rotor blade implanted portions of the first stage and the last stage of the rotor shaft are almost equal, and the width of the rotor shaft is stepwise in five stages of the second stage, the third to fifth stages, the sixth stage, and the seventh to eighth stages. The axial width of the second stage implant is 0.71 times as large as that of the last stage.

【0142】ロータシャフトの静翼に対応する部分は動
翼植込み部に対してロータシャフトの直径が小さくなっ
ている。その部分の軸方向の幅は2段目動翼と3段目動
翼との間の幅に対して最終段動翼とその手前の動翼との
間の幅まで段階的に小さくなっており、後者の幅は前者
の幅に対して0.86 倍と小さくなっている。2段目〜
6段目までと、6段目〜9段目までとの2段階で小さく
したものである。
The portion of the rotor shaft corresponding to the stationary blade has a smaller rotor shaft diameter than the rotor blade implanted portion. The axial width of that part is gradually reduced to the width between the final stage rotor blade and the rotor blade in front of it between the second stage rotor blade and the third stage rotor blade. The width of the latter is 0.86 times smaller than the width of the former. 2nd stage ~
The size is reduced in two stages, up to the sixth stage and the sixth to ninth stages.

【0143】本実施例においては後述する表5に示す材
料を初段ブレード及びノズルを使用した他はいずれも
W,Co及びBを含まない12%Cr系鋼によって構成
したものである。本実施例における動翼の翼部の長さは
初段が35〜50mm、2段目から最終段になるに従って
各段で長くなっており、特に蒸気タービンの出力によっ
て2段から最終段までの長さが65〜180mmであり、
段数は9〜12段で、各段の翼部の長さは下流側が上流
側に対して隣り合う長さで1.10〜1.15の割合で長
くなっているとともに、下流側でその比率が徐々に大き
くなっている。
In this example, all of the materials shown in Table 5 described later were made of 12% Cr-based steel containing no W, Co and B except that the first stage blade and the nozzle were used. The blade length of the rotor blade in this embodiment is 35 to 50 mm in the first stage and becomes longer in each stage from the second stage to the last stage. Particularly, the length from the second stage to the last stage depends on the output of the steam turbine. Is 65-180mm,
The number of stages is 9 to 12, and the length of the wing portion of each stage is 1.10 to 1.15, which is the length of the downstream side adjacent to the upstream side, and the ratio is Is gradually increasing.

【0144】中圧蒸気タービンは高圧蒸気タービンより
排出された蒸気を再度625℃に再熱器によって加熱さ
れた蒸気によって高圧蒸気タービンと共に発電機を回転
させるもので、3000回/min の回転数によって回転
される。中圧タービンは高圧タービンと同様に中圧内部
車室21と外部車室22とを有し、中圧動翼17と対抗
して静翼が設けられる。動翼17は6段で2流となり、
中圧車軸(中圧ロータシャフト)の長手方向に対しほぼ
対称に左右に設けられる。軸受中心間距離は約5.8m
であり、初段翼長さ約100mm,最終段翼長さ約230
mmである。初段,2段のダブティルは逆クリ型である。
最終段動翼前の静翼に対応するロータシャフトの直径は
約630mmであり、その直径に対する軸受間距離の比は
約9.2 倍である。
The medium-pressure steam turbine rotates the generator discharged from the high-pressure steam turbine together with the high-pressure steam turbine by the steam heated again by the reheater to 625 ° C. The rotation speed is 3000 times / min. Rotated. The medium-pressure turbine has a medium-pressure inner casing 21 and an outer casing 22 like the high-pressure turbine. The moving blade 17 has two flows in six stages,
It is provided on the left and right almost symmetrically with respect to the longitudinal direction of the medium pressure axle (medium pressure rotor shaft). Bearing center distance is about 5.8m
The first stage blade length is about 100 mm, and the last stage blade length is about 230
mm. The first and second stage dovetails are inverted chestnut type.
The diameter of the rotor shaft corresponding to the stationary blade before the last stage rotor blade is about 630 mm, and the ratio of the distance between bearings to the diameter is about 9.2 times.

【0145】本実施例の中圧蒸気タービンのロータシャ
フトは動翼植込み部の軸方向幅が初段から4段,5段及
び最終段に従って3段階で段階的に大きくなっており、
最終段での幅は初段に対して約1.4 倍と大きくなって
いる。
In the rotor shaft of the medium-pressure steam turbine according to the present embodiment, the axial width of the rotor blade implanted portion gradually increases in three stages from the first stage to the fourth stage, the fifth stage, and the last stage.
The width at the last stage is about 1.4 times larger than that at the first stage.

【0146】また、本蒸気タービンのロータシャフトは
静翼部に対応した部分の直径が小さくなっており、その
幅は初段動翼,2〜3段及び最終段動翼側に従って4段
階で段階的に小さくなっており、前者に対する後者の軸
方向の幅が約0.75 倍と小さくなる。
Further, the rotor shaft of the present steam turbine has a smaller diameter at a portion corresponding to the stationary blade portion, and the width thereof is stepwise in four stages according to the first-stage moving blade, the second to third stages, and the last-stage moving blade side. The width of the latter in the axial direction with respect to the former is reduced to about 0.75 times.

【0147】本実施例においては後述する表5に示す材
料を初段ブレード,ノズルに使用される他はW,Co及
びBを含まない12%Cr系鋼が用いられる。本実施例
における動翼の翼部の長さは初段から最終段になるに従
って各段で長くなっており、蒸気タービンの出力によっ
て初段から最終段までの長さが60〜300mmで、6〜
9段で、各段の翼部の長さは下流側が上流側に対して隣
り合う長さで1.1〜1.2の割合で長くなっている。
In this embodiment, a 12% Cr steel containing no W, Co and B is used except that the materials shown in Table 5 described later are used for the first stage blade and the nozzle. The length of the blade portion of the moving blade in this embodiment is longer at each stage as it goes from the first stage to the last stage, and the length from the first stage to the last stage is 60 to 300 mm depending on the output of the steam turbine.
In the nine stages, the length of the wing portion of each stage is longer at a ratio of 1.1 to 1.2 as the length on the downstream side is adjacent to the upstream side.

【0148】動翼の植込み部は静翼に対応する部分に比
較して直径が大きくなっており、その幅は動翼の翼部長
さの大きい程その植込み幅は大きくなっている。その幅
の動翼の翼部長さに対する比率は初段から最終段で0.
35〜0.8であり、初段から最終段になるに従って段
階的に小さくなっている。
The implanted portion of the moving blade has a diameter larger than that of the portion corresponding to the stationary blade, and the implant width is larger as the blade length of the moving blade is larger. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.1 in the first stage to the last stage.
35 to 0.8, and gradually decreases from the first stage to the last stage.

【0149】図2は低圧タービンの断面図である。低圧
タービンは2基タンデムに結合され、ほぼ同じ構造を有
している。各々動翼41は左右に8段あり、左右ほぼ対
称になっており、また動翼に対応して静翼42が設けら
れる。最終段の動翼長さは43インチあり、表1のNo.
7の12%Cr鋼が使用され、図3に示すダブルティノ
ン,鞍型ダブティルを有し、ノズルボックス38は複流
型である。ロータシャフト44はNi3.75%,Cr
1.75%,Mo0.4%,V0.15%,C0.25%
,Si0.05%,Mn0.10%,残Feからなるス
ーパークリーン材の全焼戻しベーナイト組織を有する鍛
鋼が用いられる。最終段以外の動翼及び静翼にはいずれ
もMoを0.1 %含有する12%Cr鋼が用いられる。
内外部ケーシング材にはC0.25 %の鋳鋼が用いられ
る。本実施例における軸受43での中心間距離は750
0mmで、静翼部に対応するロータシャフトの直径は約12
80mm,動翼植込み部での直径は2275mmである。この
ロータシャフト直径に対する軸受中心間の距離は約5.
9 である。
FIG. 2 is a sectional view of the low-pressure turbine. The low pressure turbine is connected in two tandems and has almost the same structure. Each of the moving blades 41 has eight stages on the left and right sides and is substantially symmetrical on the left and right sides, and stationary blades 42 are provided corresponding to the moving blades. The blade length of the last stage is 43 inches.
7, 12% Cr steel is used, has a double tinon and saddle type dovetail shown in FIG. 3, and the nozzle box 38 is a double flow type. The rotor shaft 44 is made of Ni 3.75%, Cr
1.75%, Mo 0.4%, V 0.15%, C 0.25%
Forged steel having a fully tempered bainite structure of a super clean material consisting of Ni, Si 0.05%, Mn 0.10%, and residual Fe is used. A 12% Cr steel containing 0.1% Mo is used for both the moving blades and the stationary blades other than the last stage.
The inner and outer casing members are made of C25% cast steel. The center-to-center distance of the bearing 43 in this embodiment is 750.
0mm, the rotor shaft diameter corresponding to the stator vane is about 12
The diameter at the blade implantation part is 2275 mm. The distance between the bearing centers for this rotor shaft diameter is about 5.
9.

【0150】図3は本発明の12%Cr系マルテンサイ
ト鋼からなる翼部長さが1092mm(43″)である動
翼の斜視図である。51は高速蒸気が突き当たる翼部、
52はロータシャフトへの翼植込み部、53は翼の遠心
力を支えるためのピンを挿入する穴、54は蒸気中の水
滴によるエロージョンを防止するためのエロージョンシ
ールド(重量で、Cr28%,W4%,C1%を含有す
るCo基合金のステライト板を溶接で接合)、57はカ
バーである。本実施例においては全体一体の鍛造後に切
削加工によって形成されたものである。尚、カバー57
は機械的に一体に形成することもできる。エロージョン
シールドはCr25〜30%,W1〜7%及びC0.5
〜1.5%を含むCo基合金の圧延板が好ましい。
3 is a perspective view of a blade having a blade length of 1092 mm (43 ″) made of 12% Cr martensitic steel according to the present invention.
52 is a blade-implanted portion on the rotor shaft, 53 is a hole for inserting a pin for supporting the centrifugal force of the blade, and 54 is an erosion shield for preventing erosion due to water droplets in steam (by weight, Cr 28%, W4%). , A C-based alloy stellite plate containing 1% of C and joined by welding), and 57 is a cover. In this embodiment, it is formed by cutting after the whole forging. The cover 57
Can be formed mechanically integrally. Erosion shield: Cr 25-30%, W1-7% and C0.5
Rolled sheets of Co-based alloys containing up to 1.5% are preferred.

【0151】43″長翼は、エレクトロスラグ再溶解法
により溶製し、鍛造熱・処理を行ったものである。鍛造
は850〜1150℃の温度範囲内で、熱処理は前述し
た実施例1と同じ条件で行った。表5はこの長翼材の化
学組成(重量%)を示す。残部はFeである。この長翼
の金属組織は全焼戻しマルテンサイト組織であった。
The 43 "long wing was made by melting using an electroslag remelting method and subjected to forging heat and treatment. Forging was performed at a temperature in the range of 850 to 1150 ° C., and heat treatment was performed in the same manner as in Example 1 described above. Table 5 shows the chemical composition (% by weight) of the long wing material, the balance being Fe, and the metal structure of the long wing material was a fully tempered martensite structure.

【0152】[0152]

【表5】 [Table 5]

【0153】表6は室温引張強さ,伸び率,絞り率及び
20℃Vノッチシャルピー衝撃値を示す。本43″長翼
の機械的性質は、要求される特性,引張強さ128.5k
gf/mm2以上,20℃Vノッチシャルピー衝撃値7kgf
−m/cm2以上を有し、十分満足することが確認され
た。
Table 6 shows the room temperature tensile strength, elongation, draw ratio, and 20 ° C. V notch Charpy impact value. The mechanical properties of this 43 ″ long wing are the required properties, tensile strength 128.5k
gf / mm 2 or more, 20 ° C V notch Charpy impact value 7kgf
-M / cm 2 or more, which was confirmed to be sufficiently satisfied.

【0154】[0154]

【表6】 [Table 6]

【0155】本実施例の低圧タービンは動翼植込み部の
軸方向の幅が初段〜3段,4段,5段,6〜7段及び8
段の4段階で徐々に大きくなっており、最終段の幅は初
段の幅に比べ約6.8 倍と大きくなっている。
In the low-pressure turbine of this embodiment, the axial width of the moving blade implanted portion is from the first stage to the third stage, the fourth stage, the fifth stage, the sixth stage, the seventh stage and the eighth stage.
The width gradually increases in four stages, and the width of the last stage is about 6.8 times larger than the width of the first stage.

【0156】また、静翼部に対応する部分の直径は小さ
くなっており、その部分の軸方向の幅は初段動翼側から
5段目,6段目及び7段目の3段階で徐々に大きくなっ
ており、最終段側の幅は初段と2段の間に対して約2.
5 倍大きくなっている。
The diameter of the portion corresponding to the stationary blade portion is reduced, and the axial width of the portion is gradually increased in the third, fifth, sixth, and seventh stages from the first stage blade side. The width of the last stage is about 2.
It is five times larger.

【0157】本実施例における動翼は6段であり、その
翼部長さは初段の約3″から43″の最終段になるに従
って各段で長くなっており、蒸気タービンの出力によっ
て初段から最終段の長さが80〜1100mmで、8段又
は9段で、各段の翼部長さは下流側が上流側に対して隣
り合う長さで1.2〜1.8倍の割合で長くなっている。
The rotor blades in this embodiment have six stages, and the length of the blade portion increases in each stage from the initial stage of approximately 3 ″ to the final stage of 43 ″. Depending on the output of the steam turbine, the blade length is increased from the initial stage to the final stage. The length of the step is 80 ~ 1100mm, 8 steps or 9 steps, and the wing length of each step is 1.2 to 1.8 times as long as the downstream side is adjacent to the upstream side. I have.

【0158】動翼の植込み部は静翼に対応する部分に比
較して直径が大きくなっており、その幅は動翼の翼部長
さの大きい程その植込み幅は大きくなっている。その幅
の動翼の翼部長さに対する比率は初段から最終段で0.
15〜0.91であり、初段から最終段になるに従って
段階的に小さくなっている。
The implanted portion of the moving blade has a diameter larger than that of the portion corresponding to the stationary blade, and the implant width is larger as the blade length of the moving blade is larger. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.1 in the first stage to the last stage.
15 to 0.91, and gradually decreases from the first stage to the last stage.

【0159】また、各静翼に対応する部分のロータシャ
フトの幅は初段と2段目との間から最終段とその手前と
の間までの各段で段階的に大きくなっている。その幅の
動翼の翼部長さに対する比率は0.25〜1.25で上流
側から下流側になるに従って小さくなっている。
Further, the width of the rotor shaft corresponding to each stationary blade is gradually increased in each stage from the first stage and the second stage to the last stage and the front stage. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.25 to 1.25, and decreases from upstream to downstream.

【0160】本実施例の他、高圧蒸気タービン及び中圧
蒸気タービンへの蒸気入口温度610℃,2基の低圧蒸気
タービンへの蒸気入口温度385℃とする1000MW
級大容量発電プラントに対しても同様の構成とすること
ができる。
In addition to the present embodiment, a steam inlet temperature of 610 ° C. for the high-pressure steam turbine and the medium-pressure steam turbine, and a steam inlet temperature of 385 ° C. for the two low-pressure steam turbines at 1000 MW
A similar configuration can be applied to a large-scale large-capacity power plant.

【0161】本実施例における高温高圧蒸気タービンプ
ラントは主として石炭専焼ボイラ,高圧タービン,中圧
タービン,低圧タービン2台,復水器,復水ポンプ,低
圧給水加熱器系統,脱気器,昇圧ポンプ,給水ポンプ,
高圧給水加熱器系統などより構成されている。すなわ
ち、ボイラで発生した超高温高圧蒸気は高圧タービンに
入り動力を発生させたのち再びボイラにて再熱されて中
圧タービンへ入り動力を発生させる。この中圧タービン
排気蒸気は、低圧タービンに入り動力を発生させた後、
復水器にて凝縮する。この凝縮液は復水ポンプにて低圧
給水加熱器系統,脱気器へ送られる。この脱気器にて脱
気された給水は昇圧ポンプ,給水ポンプにて高圧給水加
熱器へ送られ昇温された後、ボイラへ戻る。
The high-temperature high-pressure steam turbine plant in this embodiment is mainly composed of a coal-fired boiler, a high-pressure turbine, a medium-pressure turbine, two low-pressure turbines, a condenser, a condensate pump, a low-pressure feedwater heater system, a deaerator, and a booster pump. , Feed water pump,
It is composed of a high pressure feed water heater system. That is, the ultra-high-temperature and high-pressure steam generated in the boiler enters the high-pressure turbine to generate power, is reheated again in the boiler, and enters the medium-pressure turbine to generate power. This medium-pressure turbine exhaust steam enters the low-pressure turbine and generates power,
Condenses in the condenser. This condensate is sent to the low pressure feed water heater system and deaerator by the condensate pump. The feedwater degassed by this deaerator is sent to a high-pressure feedwater heater by a booster pump and a feedwater pump to be heated, and then returned to the boiler.

【0162】ここで、ボイラにおいて給水は節炭器,蒸
発器,過熱器を通って高温高圧の蒸気となる。また一
方、蒸気を加熱したボイラ燃焼ガスは節炭器を出た後、
空気加熱器に入り空気を加熱する。ここで、給水ポンプ
の駆動には中圧タービンからの抽気蒸気にて作動する給
水ポンプ駆動用タービンが用いられている。
Here, in the boiler, feed water passes through a economizer, an evaporator, and a superheater to become high-temperature and high-pressure steam. On the other hand, the boiler combustion gas that heated the steam exited the economizer,
Enter the air heater to heat the air. Here, the feedwater pump is driven by a feedwater pump drive turbine that operates with the extracted steam from the medium pressure turbine.

【0163】このように構成された高温高圧蒸気タービ
ンプラントにおいては、高圧給水加熱器系統63を出た
給水の温度が従来の火力プラントにおける給水温度より
もはるかに高くなっているため、必然的にボイラ内の節
炭器を出た燃焼ガスの温度も従来のボイラに比べてはる
かに高くなってくる。このため、このボイラ排ガスから
の熱回収をはかりガス温度を低下させないようにする。
In the high-temperature high-pressure steam turbine plant configured as described above, the temperature of the feedwater exiting the high-pressure feedwater heater system 63 is much higher than the temperature of the feedwater in the conventional thermal power plant. The temperature of the combustion gas leaving the economizer inside the boiler will also be much higher than in a conventional boiler. Therefore, heat is recovered from the boiler exhaust gas so as not to lower the gas temperature.

【0164】尚、本実施例に代えて同じ高圧タービン,
中圧タービン及び1基又は2基の低圧タービンをタンデ
ムに連結し、1台の発電機を回転させて発電するタンデ
ムコンパウンド型発電プラントとしても同様に構成する
ことができる。本実施例の如く、出力1050MW級の
発電機においてはその発電機シャフトとしてはより高強
度のものが用いられる。特に、C0.15〜0.30%,
Si0.1〜0.3%,Mn0.5%以下,Ni3.25〜
4.5%,Cr2.05〜3.0%,Mo0.25〜0.6
0%,V0.05〜0.20%を含有する全焼戻しベーナ
イト組織を有し、室温引張強さ93kgf/mm2以上、特
に100kgf/mm2以上,50%FATTが0℃以下、
特に−20℃以下とするものが好ましく、21.2KG
における磁化力が985AT/cm以下とするもの、不純
物としてのP,S,Sn,Sb,Asの総量を0.02
5%以下,Ni/Cr比を2.0以下とするものが好ま
しい。
It should be noted that the same high pressure turbine,
A medium-pressure turbine and one or two low-pressure turbines may be connected in tandem, and a single generator may be rotated to generate power, and a tandem compound-type power plant may be similarly configured. As in the present embodiment, in a generator having an output of 1050 MW class, a higher strength generator shaft is used. In particular, C 0.15 to 0.30%,
Si 0.1-0.3%, Mn 0.5% or less, Ni 3.25-
4.5%, Cr 2.05 to 3.0%, Mo 0.25 to 0.6
0% has a fully tempered bainite structure containing V0.05~0.20% at room temperature tensile strength of 93kgf / mm 2 or more, particularly 100 kgf / mm 2 or more, 50% FATT is 0 ℃ or less,
Particularly, it is preferable that the temperature be -20 ° C or less,
And the total amount of P, S, Sn, Sb and As as impurities is 0.02.
It is preferable that the Ni / Cr ratio be 5% or less and the Ni / Cr ratio be 2.0 or less.

【0165】高圧タービンシャフトは多段側の初段ブレ
ード植設部を中心に9段のブレードが植設される構造で
ある。中圧タービンシャフトは多段ブレードが左右に各
6段ほぼ対称にブレード植設部が設けられ、ほぼ中心を
境にしたものである。低圧タービン用ロータシャフトは
図示されていないが、高圧,中圧,低圧タービンのいず
れのロータシャフトにおいても中心孔が設けられ、この
中心孔を通して超音波検査,目視検査及びけい光探傷に
よって欠陥の有無が検査される。また、外表面から超音
波検査により行うことができ、中心孔が無でもよい。
The high-pressure turbine shaft has a structure in which nine stages of blades are planted around the first stage blade planting portion on the multi-stage side. The medium-pressure turbine shaft has a multi-stage blade provided on the left and right with approximately six stages of symmetrical blade installation portions, and substantially centered on the center. Although the rotor shaft for the low-pressure turbine is not shown, a center hole is provided in any of the rotor shafts of the high-pressure, medium-pressure, and low-pressure turbines, and through this center hole, the presence or absence of a defect is determined by ultrasonic inspection, visual inspection, and fluorescence inspection. Is inspected. Further, the inspection can be performed by ultrasonic inspection from the outer surface, and the center hole may not be provided.

【0166】表7は本実施例の高圧タービン,中圧ター
ビン及び低圧タービンの主要部に用いた化学組成(重量
%)を示す。本実施例においては、高圧部及び中圧部の
高温部を全部フェライト系の結晶構造を有する熱膨張係
数約12×10-6/℃のものにしたので、熱膨張係数の
違いによる問題は全くなかった。
Table 7 shows the chemical compositions (% by weight) used for the main parts of the high-pressure turbine, medium-pressure turbine and low-pressure turbine of this embodiment. In the present embodiment, since the one of the thermal expansion coefficient of about 12 × 10- 6 / ℃ having a crystal structure of the whole ferritic high temperature portion of the high pressure portion and the intermediate pressure, at all problems due to difference in thermal expansion coefficient Did not.

【0167】高圧タービン及び中圧タービンのロータシ
ャフトは、表7に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で30トン溶
解し、カーボン真空脱酸し、金型鋳型に鋳込み、鍛伸し
て電極棒を作製し、この電極棒として鋳鋼の上部から下
部に溶解するようにエレクトロスラグ再溶解し、ロータ
形状(直径1050mm,長さ3700mm)に鍛伸して成
型した。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150
℃以下の温度で行った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、
1050℃に加熱し水噴霧冷却焼入れ処理,570℃及
び690℃で2回焼戻しを行い、図4及び図5に示す形
状に切削加工によって得たものである。本実施例におい
てはエレクトロスラグ鋼塊の上部側を初段翼側にし、下
部を最終段側にするようにした。
The rotor shafts of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine were prepared by melting 30 tons of the heat-resistant cast steel shown in Table 7 in an electric furnace, deoxidizing carbon in a vacuum, casting it in a mold, forging and elongating an electrode rod. Then, the electroslag was melted again as the electrode rod so as to melt from the upper part to the lower part of the cast steel, and forged into a rotor shape (diameter 1050 mm, length 3700 mm) and formed. This forging is carried out at 1150 to prevent forging cracks.
Performed at a temperature of less than or equal to ° C After annealing this forged steel,
This was obtained by heating to 1050 ° C., performing water spray cooling and quenching, tempering twice at 570 ° C. and 690 ° C., and cutting into the shapes shown in FIGS. In the present embodiment, the upper side of the electroslag steel ingot is the first stage blade side, and the lower side is the last stage side.

【0168】高圧部及び中圧部のブレード及びノズル
は、同じく表7に記載の耐熱鋼を真空アーク溶解炉で溶
解し、ブレード及びノズル素材形状(幅150mm,高さ
50mm,長さ1000mm)に鍛伸して成型した。この鍛
伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で
行った。またこの鍛鋼を1050℃に加熱し油焼入れ処
理,690℃で焼戻しを行い、次いで所定形状に切削加
工したものである。
The high-pressure and medium-pressure blades and nozzles were prepared by melting the heat-resisting steel shown in Table 7 in a vacuum arc melting furnace to form a blade and nozzle material (width 150 mm, height 50 mm, length 1000 mm). Forged and molded. The forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or less in order to prevent forging cracks. The forged steel was heated to 1050 ° C., subjected to oil quenching, tempered at 690 ° C., and then cut into a predetermined shape.

【0169】高圧部及び中圧部の内部ケーシング,主蒸
気止め弁ケーシング及び蒸気加減弁ケーシングは、表7
に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で溶解し、とりべ精錬後、砂
型鋳型に鋳込み作製した。鋳込み前に、十分な精錬及び
脱酸を行うことにより、引け巣等の鋳造欠陥のないもの
ができた。このケーシング材を用いた溶接性評価は、J
IS Z3158に準じて行った。予熱,パス間及び後
熱開始温度は200℃に、後熱処理は400℃×30分
にした。本発明材には溶接割れが認められず、溶接性が
良好であった。
The internal casing of the high pressure section and the intermediate pressure section, the main steam stop valve casing and the steam control valve casing are shown in Table 7.
Was melted in an electric furnace, and after ladle refining, it was cast into a sand mold to produce. By performing sufficient refining and deoxidation before casting, a casting free of casting defects such as shrinkage cavities was obtained. Weldability evaluation using this casing material
The measurement was performed according to IS Z3158. The pre-heating, inter-pass and post-heating onset temperatures were 200 ° C, and the post-heat treatment was 400 ° C x 30 minutes. No weld crack was observed in the material of the present invention, and the weldability was good.

【0170】[0170]

【表7】 [Table 7]

【0171】表8は、上述したフェライト系鋼製高温蒸
気タービン主要部材を切断調査した機械的性質及び熱処
理条件を示す。
Table 8 shows the mechanical properties and heat treatment conditions of the main members of the high temperature steam turbine made of ferritic steel described above.

【0172】このロータシャフトの中心部を調査した結
果、高圧,中圧タービンロータに要求される特性(62
5℃,105h強度≧10kgf/mm2,20℃衝撃吸収エ
ネルギー≧1.5kgf−m)を十分満足することが確認さ
れた。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な
蒸気タービンロータが製造できることが実証された。ま
たこのブレードの特性を調査した結果、高圧,中圧ター
ビンの初段ブレードに要求される特性(625℃,10
5h強度≧15kgf/mm2)を十分満足することが確認さ
れた。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な
蒸気タービンブレードが製造できることが実証された。
As a result of examining the center of the rotor shaft, it was found that the characteristics (62
5 ° C., 10 5 h strength ≧ 10 kgf / mm 2 , 20 ° C. shock absorption energy ≧ 1.5 kgf-m). This demonstrated that a steam turbine rotor usable in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured. Also, as a result of investigating the characteristics of this blade, the characteristics (625 ° C., 10
It was confirmed that 5 h strength ≧ 15 kgf / mm 2 ) was sufficiently satisfied. This demonstrated that a steam turbine blade usable in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured.

【0173】さらにこのケーシングの特性を調査した結
果、高圧,中圧タービンケーシングに要求される特性
(625℃,105h強度≧10kgf/mm2,20℃衝撃
吸収エネルギー≧1kgf−m)を十分満足することと溶
接可能であることが確認された。これにより、620℃
以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービンケーシングが製
造できることが実証された。
[0173] Further results of the examination of the characteristics of the casing, high pressure, properties required for the intermediate pressure turbine casings (625 ℃, 10 5 h strength ≧ 10kgf / mm 2, 20 ℃ impact absorption energy ≧ 1 kgf-m) sufficient Satisfaction and weldability were confirmed. Thereby, 620 ° C
It was proved that a steam turbine casing usable in the above steam could be manufactured.

【0174】[0174]

【表8】 [Table 8]

【0175】本実施例においては、ロータシャフトのジ
ャーナル部にCr−Mo低合金鋼を肉盛溶接し、軸受特
性を改善させた。肉盛溶接は次の通りである。
In this embodiment, a Cr-Mo low alloy steel was build-up welded on the journal portion of the rotor shaft to improve the bearing characteristics. The overlay welding is as follows.

【0176】供試溶接棒として被覆アーク溶接棒(直径
4.0φ)を用いた。その溶接棒を用いて溶接したもの
の溶着金属の化学組成(重量%)を表9に示す。この溶
着金属の組成は溶接材の組成とほぼ同じである。
A coated arc welding rod (diameter: 4.0 φ) was used as a test welding rod. Table 9 shows the chemical composition (% by weight) of the deposited metal obtained by welding using the welding rod. The composition of the deposited metal is almost the same as the composition of the welding material.

【0177】溶接条件は溶接電流170A,電圧24
V,速度26cm/min である。
The welding conditions were as follows: welding current 170 A, voltage 24
V, speed 26 cm / min.

【0178】[0178]

【表9】 [Table 9]

【0179】肉盛溶接を上述の供試母材表面に表10に
示すごとく、各層ごとに使用溶接棒を組合せて、8層の
溶接を行った。各層の厚さは3〜4mmであり、全厚さは
約28mmであり、表面を約5mm研削した。
As shown in Table 10, the overlay welding was carried out on the surface of the base metal to be tested by combining the welding rods used for each layer and eight layers. The thickness of each layer was 3-4 mm, the total thickness was about 28 mm, and the surface was ground about 5 mm.

【0180】溶接施工条件は、予熱,パス間,応力除去
焼鈍(SR)開始温度が250〜350℃及びSR処理
条件は630℃×36時間保持である。
The welding conditions are preheating, inter-pass, stress relief annealing (SR) start temperature of 250 to 350 ° C., and SR processing conditions of 630 ° C. × 36 hours.

【0181】[0181]

【表10】 [Table 10]

【0182】溶接部の性能を確認するために板材に同様
に肉盛溶接し、160゜の側曲げ試験を行ったが、溶接
部に割れは認められなかった。
In order to confirm the performance of the welded portion, the plate material was similarly overlaid and subjected to a side bending test at 160 °, but no crack was found in the welded portion.

【0183】更に、本発明における回転による軸受摺動
試験を行ったが、いずれも軸受に対する悪影響もなく、
耐酸化性に対しても優れたものであった。
Further, a bearing sliding test by rotation in the present invention was performed.
It was also excellent in oxidation resistance.

【0184】本実施例に代えて高圧蒸気タービン,中圧
蒸気タービン及び1基又は2基の低圧蒸気タービンをタ
ンデムに結合し、3600回転としたタンデム型発電プ
ラント及び表4のタービン構成Bにおいても本実施例の
高圧タービン,中圧タービン及び低圧タービンを同様に
組合せて構成できるものである。
Instead of this embodiment, a high-pressure steam turbine, a medium-pressure steam turbine, and one or two low-pressure steam turbines are connected in tandem to provide a tandem-type power plant with 3600 rpm and a turbine configuration B in Table 4. The high-pressure turbine, the intermediate-pressure turbine and the low-pressure turbine of the present embodiment can be similarly combined and configured.

【0185】〔実施例3〕表11は蒸気温度600℃,
600MW蒸気タービンの主な仕様である。本実施例
は、タンデムコンパウンドダブルフロー型,低圧タービ
ンにおける最終段翼長が43インチであり、HP・IP
一体型及びLP1台(C)又は2台(D)で3000r
/min の回転数を有し、高温部においては表に示す主な
材料によって構成される。高圧部(HP)の蒸気温度は
600℃,250kgf/cm2の圧力であり、中圧部(I
P)の蒸気温度は600℃に再熱器によって加熱され、
45〜65kgf/cm2 の圧力で運転される。低圧部(L
P)は蒸気温度は400℃で入り、100℃以下,72
2mmHgの真空で復水器に送られる。
Example 3 Table 11 shows that the steam temperature was 600 ° C.
This is the main specification of a 600 MW steam turbine. In this embodiment, the final stage blade length in a tandem compound double flow type, low pressure turbine is 43 inches, and HP / IP
3000r for integrated type and 1 LP (C) or 2 LP (D)
/ Min, and is composed of the main materials shown in the table in the high temperature part. The high-pressure section (HP) has a steam temperature of 600 ° C. and a pressure of 250 kgf / cm 2 , and has a medium-pressure section (I
The vapor temperature of P) is heated to 600 ° C. by a reheater,
It is operated at a pressure of 45~65kgf / cm 2. Low pressure part (L
P) has a steam temperature of 400 ° C.
It is sent to the condenser at a vacuum of 2 mmHg.

【0186】[0186]

【表11】 [Table 11]

【0187】図6は高圧中圧一体型蒸気タービンの断面
構成図及び図7はそのロータシャフトの断面図である。
高圧側蒸気タービンは内部車室18とその外側の外部車
室19内に高圧側動翼16を植設した高中圧車軸(高圧
ロータシャフト)23が設けられる。前述の高温高圧の
蒸気は前述のボイラによって得られ、主蒸気管を通っ
て、主蒸気入口を構成するフランジ,エルボ25より主
蒸気入口28を通り、ノズルボックス38より初段の動
翼に導かれる。動翼は図中左側の高圧側に8段及び(図
中右側約半分の)中圧側に6段設けられる。これらの動
翼に対応して各々静翼が設けられる。動翼は鞍型又はゲ
タ型,ダブティル型式,ダブルティノン,高圧側初段翼
長約40mm,中圧側初段翼長が100mmである。軸受4
3間の長さは約6.7 m及び静翼部に対応する部分で最
も小さい部分の直径は約740mmであり、直径に対する
長さの比は約9.0 である。
FIG. 6 is a sectional view of a high-pressure / intermediate-pressure integrated steam turbine, and FIG. 7 is a sectional view of its rotor shaft.
The high-pressure side steam turbine is provided with a high-to-medium pressure axle (high-pressure rotor shaft) 23 in which the high-pressure side moving blades 16 are implanted in the inner casing 18 and the outer casing 19 outside thereof. The high-temperature and high-pressure steam is obtained by the boiler, passes through the main steam pipe, passes through the main steam inlet 28 through the flange and elbow 25 constituting the main steam inlet, and is guided from the nozzle box 38 to the first stage rotor blades. . The rotor blades are provided in eight stages on the high pressure side on the left side in the figure and six stages on the medium pressure side (about half of the right side in the figure). A stationary blade is provided for each of these moving blades. The moving blade has a saddle type or a getter type, a dove-til type, a double tinon, a high pressure side first stage blade length of about 40 mm, and a medium pressure side first stage blade length of 100 mm. Bearing 4
The length between the three is about 6.7 m and the diameter of the smallest part corresponding to the stationary blade portion is about 740 mm, and the ratio of the length to the diameter is about 9.0.

【0188】高圧側ロータシャフトの初段と最終段の動
翼植込み付根部分の幅は初段が最も広く、2段目〜7段
目がそれより小さく、初段の0.40〜0.56倍でいず
れも同等の大きさであり、最終段が初段と2〜7段目の
大きさの間にあり、初段の0.46〜0.62倍の大きさ
である。
The first stage and the last stage of the rotor blade implant root portion of the high pressure side rotor shaft have the largest width at the first stage, the second stage to the seventh stage are smaller than that, and 0.40 to 0.56 times the first stage. Are the same size, the last stage is between the first stage and the size of the second to seventh stages, and is 0.46 to 0.62 times the size of the first stage.

【0189】高圧側においてはブレード及びノズルを表
7に示す12%Cr系鋼によって構成したものである。
本実施例における動翼の翼部の長さは初段が35〜50
mm、2段目から最終段になるに従って各段で長くなって
おり、特に蒸気タービンの出力によって2段から最終段
までの長さが50〜150mmの範囲内であり、段数は7
〜12段の範囲内にあり、各段の翼部の長さは下流側が
上流側に対して隣り合う長さで1.05〜1.35倍の範
囲内で長くなっているとともに、下流側でその比率が徐
々に大きくなっている。
On the high pressure side, the blades and nozzles were made of 12% Cr-based steel shown in Table 7.
The blade length of the rotor blade in this embodiment is 35 to 50 in the first stage.
mm, the length of each stage increases from the second stage to the last stage. Particularly, the length from the second stage to the last stage is in the range of 50 to 150 mm depending on the output of the steam turbine, and the number of stages is seven.
The length of the wings of each stage is within the range of 1.05 to 1.35 times that of the downstream side adjacent to the upstream side, and the downstream side The ratio is gradually increasing.

【0190】中圧側蒸気タービンは高圧側蒸気タービン
より排出された蒸気を再度600℃に再熱器によって加
熱された蒸気によって高圧蒸気タービンと共に発電機を
回転させるもので、3000RPMの回転数によって回
転される。中圧側タービンは高圧側タービンと同様に内
部車室21と外部車室22とを有し、動翼17と対抗し
て静翼が設けられる。動翼17は6段である。初段翼長
さ約130mm,最終段翼長さ約260mmである。ダブテ
ィルは逆クリ型である。静翼に対応するロータシャフト
の直径は約740mmである。
The medium-pressure steam turbine rotates the generator discharged from the steam discharged from the high-pressure steam turbine together with the high-pressure steam turbine by the steam heated again to 600 ° C. by the reheater, and is rotated at a rotation speed of 3000 RPM. You. The intermediate-pressure turbine has an inner casing 21 and an outer casing 22 similarly to the high-pressure turbine, and stationary vanes are provided to oppose the moving blades 17. The bucket 17 has six stages. The length of the first stage blade is about 130 mm and the length of the last stage blade is about 260 mm. Dovetil is an inverted chestnut type. The diameter of the rotor shaft corresponding to the stationary blade is about 740 mm.

【0191】中圧蒸気タービンのロータシャフトは動翼
植込み付根部の軸方向幅が初段が最も大きく、2段目が
それより小さく、3〜5段目が2段目より小さくいずれ
も同じで、最終段の幅は3〜5段目と2段目の間の大き
さで、初段の0.48〜0.64倍である。初段は2段目の
1.1〜1.5倍である。
In the rotor shaft of the medium-pressure steam turbine, the axial width of the root portion of the rotor blade implant is largest at the first stage, smaller at the second stage, smaller at the third to fifth stages less than the second stage, and the same. The width of the last stage is between the third and fifth stages and the second stage, and is 0.48 to 0.64 times the width of the first stage. The first stage is 1.1 to 1.5 times the second stage.

【0192】中圧側においてはブレード及びノズルを表
7に示す12%Cr系鋼が用いられる。本実施例におけ
る動翼の翼部の長さは初段から最終段になるに従って各
段で長くなっており、蒸気タービンの出力によって初段
から最終段までの長さが90〜350mm、段数が6〜9
段の範囲内にあり、各段の翼部の長さは下流側が上流側
に対して隣り合う長さで1.10〜1.25の割合で長く
なっている。
On the medium pressure side, a blade and a nozzle made of a 12% Cr-based steel shown in Table 7 are used. The length of the blade portion of the moving blade in this embodiment is longer at each stage as it goes from the first stage to the last stage, and the length from the first stage to the last stage is 90 to 350 mm, and the number of stages is 6 to 6 depending on the output of the steam turbine. 9
It is within the range of the stage, and the length of the wing portion of each stage is longer at a ratio of 1.10 to 1.25 as the length of the downstream side is adjacent to the upstream side.

【0193】動翼の植込み部は静翼に対応する部分に比
較して直径が大きくなっており、その幅は動翼の翼部長
さと位置に関係する。その幅の動翼の翼部長さに対する
比率は初段が最も大きく、1.35〜1.80倍,2段目
が0.88〜1.18倍,3〜6段目が最終段になるに従
って小さくなっており、0.40〜0.65倍である。図
8は低圧タービンの断面図及び図9はそのロータシャフ
トの断面図である。低圧タービンは1基で高中圧にタン
デムに結合される。動翼41は左右に6段あり、左右ほ
ぼ対称になっており、また動翼に対応して静翼42が設
けられる。最終段の動翼長さは43インチあり、実施例
1の表1及び実施例2の表5に示す12%Cr鋼が使用
される。ロータシャフト44はNi3.75%,Cr1.
75%,Mo0.4%,V0.15%,C0.25%,S
i0.05%,Mn0.10%,残Feからなるスーパー
クリーン材の全焼戻しベーナイト組織を有する鍛鋼が用
いられる。最終段とその前段以外の動翼及び静翼にはい
ずれもMoを0.1% 含有する12%Cr鋼が用いられ
る。内外部ケーシング材にはC0.25% の鋳鋼が用い
られる。本実施例における軸受43での中心間距離は7
000mmで、静翼部に対応するロータシャフトの直径は
約800mm,動翼植込み部での直径は各段同じである。
静翼部に対応するロータシャフト直径に対する軸受中心
間の距離は約8.8 である。
The implanted portion of the moving blade has a larger diameter than the portion corresponding to the stationary blade, and the width thereof is related to the length and position of the blade portion of the moving blade. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is the largest in the first stage, 1.35 to 1.80 times, the second stage is 0.88 to 1.18 times, and the third to sixth stages are the final stages It is smaller and is 0.40 to 0.65 times. FIG. 8 is a sectional view of the low-pressure turbine, and FIG. 9 is a sectional view of the rotor shaft. The low pressure turbine is tandemly coupled to high and medium pressure by one unit. The moving blades 41 have six stages on the left and right sides and are substantially symmetrical on the left and right, and stationary blades 42 are provided corresponding to the moving blades. The blade length of the last stage is 43 inches, and 12% Cr steel shown in Table 1 of Example 1 and Table 5 of Example 2 is used. The rotor shaft 44 is made of Ni 3.75%, Cr 1.
75%, Mo 0.4%, V 0.15%, C 0.25%, S
A forged steel having a fully tempered bainite structure of a super clean material consisting of 0.05% of i, 0.10% of Mn, and the remaining Fe is used. A 12% Cr steel containing 0.1% Mo is used for each of the moving blades and stationary blades other than the last stage and the preceding stage. 0.25% cast steel is used for the inner and outer casing materials. The center-to-center distance of the bearing 43 in this embodiment is 7
000 mm, the diameter of the rotor shaft corresponding to the stationary blade portion is about 800 mm, and the diameter at the blade implant portion is the same for each stage.
The distance between the bearing centers for the rotor shaft diameter corresponding to the vanes is about 8.8.

【0194】低圧タービンは動翼植込み付根部の軸方向
の幅が初段が最も小さく、下流側に従って2,3段が同
等、4段,5段が同等で4段階で徐々に大きくなってお
り、最終段の幅は初段の幅に比べ6.2〜7.0倍と大き
くなっている。2,3段は初段の1.15〜1.40倍、
4,5段が2,3段の2.2〜2.6倍、最終段が4,5
段の2.8〜3.2倍となっている。付根部の幅は末広が
りの延長線とロータシャフトの直径とを結ぶ点で示す。
In the low-pressure turbine, the axial width of the root portion of the blade implantation is the smallest at the first stage, and the downstream stages are equal in the second and third stages, the fourth and the fifth stages are equal, and gradually increased in the four stages. The width of the last stage is 6.2 to 7.0 times larger than the width of the first stage. A few steps are 1.15 to 1.40 times the first step,
4,5 stage is 2.2-2.6 times of 2-3 stage, last stage is 4,5
It is 2.8 to 3.2 times the stage. The width of the root portion is indicated by a point connecting the extended line extending to the diameter of the rotor shaft.

【0195】本実施例における動翼の翼部長さは初段の
4″から43″の最終段になるに従って各段で長くなっ
ており、蒸気タービンの出力によって初段から最終段の
長さが100〜1270mmの範囲内で、最大で8段で、
各段の翼部長さは下流側が上流側に対して隣り合う長さ
で1.2〜1.9倍の範囲内で長くなっている。
In this embodiment, the blade length of the rotor blade increases in each stage from the initial stage of 4 ″ to the final stage of 43 ″. Depending on the output of the steam turbine, the length of the blade from the initial stage to the final stage is 100 to 100 μm. Within 1270mm, up to 8 steps,
The wing length of each stage is longer within a range of 1.2 to 1.9 times as long as the downstream side is adjacent to the upstream side.

【0196】動翼の植込み付根部は静翼に対応する部分
に比較して直径が大きく末広がりになっており、その幅
は動翼の翼部長さの大きい程その植込み幅は大きくなっ
ている。その幅の動翼の翼部長さに対する比率は初段か
ら最終段の前までが0.30〜1.5 であり、その比率
は初段から最終段の前になるに従って徐々に小さくなっ
ており、後段の比率はその1つ手前のものより0.15
〜0.40の範囲内で徐々に小さくなっている。最終段
は0.50〜0.65の比率である。
The implanted root portion of the moving blade has a large diameter and widens as compared with the portion corresponding to the stationary blade, and its width increases as the blade length of the moving blade increases. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.30 to 1.5 from the first stage to the last stage, and the ratio gradually decreases from the first stage to the last stage before the last stage. Is 0.15 higher than the previous one
It gradually decreases within the range of -0.40. The last stage has a ratio of 0.50 to 0.65.

【0197】本実施例における最終段動翼は実施例1と
同じである。図11は本実施例におけるエロージョンシ
ールド(ステライト合金)54を電子ビーム溶接又はT
IG溶接によって接合した状態を示す断面と斜視図であ
る。図に示すようにエロージョンシールド54は表と裏
側との2個所で溶接される。
The final stage rotor blade in this embodiment is the same as that in the first embodiment. FIG. 11 shows that the erosion shield (stellite alloy) 54 in this embodiment is welded by electron beam welding or T-beam welding.
It is the cross section and the perspective view which show the state where it joined by IG welding. As shown in the figure, the erosion shield 54 is welded at two places, a front side and a back side.

【0198】本実施例の他、高中圧蒸気タービンの蒸気
入口温度610℃以上,低圧蒸気タービンへの蒸気入口
温度約400℃及び出口温度が約60℃とする1000
MW級大容量発電プラントに対しても同様の構成とする
ことができる。
In addition to the present embodiment, the steam inlet temperature of the high- and medium-pressure steam turbine is 610 ° C. or higher, the steam inlet temperature to the low-pressure steam turbine is about 400 ° C., and the outlet temperature is about 60 ° C.
The same configuration can be applied to a MW class large-capacity power plant.

【0199】本実施例における高温高圧蒸気タービン発
電プラントは主としてボイラ,高中圧タービン,低圧タ
ービン,復水器,復水ポンプ,低圧給水加熱器系統,脱
気器,昇圧ポンプ,給水ポンプ,高圧給水加熱器系統な
どより構成される。すなわち、ボイラで発生した超高温
高圧蒸気は高圧側タービンに入り動力を発生させたのち
再びボイラにて再熱されて中圧側タービンへ入り動力を
発生させる。この高中圧タービン排気蒸気は、低圧ター
ビンに入り動力を発生させた後、復水器にて凝縮する。
この凝縮液は復水ポンプにて低圧給水加熱器系統,脱気
器へ送られる。この脱気器にて脱気された給水は昇圧ポ
ンプ,給水ポンプにて高圧給水加熱器へ送られ昇温され
た後、ボイラへ戻る。
The high-temperature high-pressure steam turbine power plant in this embodiment is mainly composed of a boiler, high-medium-pressure turbine, low-pressure turbine, condenser, condensate pump, low-pressure feedwater heater system, deaerator, booster pump, feedwater pump, high-pressure feedwater. It is composed of a heater system. That is, the ultra-high-temperature and high-pressure steam generated in the boiler enters the high-pressure side turbine and generates power, and is then reheated in the boiler again to enter the medium-pressure side turbine and generate power. The high- and medium-pressure turbine exhaust steam enters the low-pressure turbine and generates power, and then condenses in the condenser.
This condensate is sent to the low pressure feed water heater system and deaerator by the condensate pump. The feedwater degassed by this deaerator is sent to a high-pressure feedwater heater by a booster pump and a feedwater pump to be heated, and then returned to the boiler.

【0200】ここで、ボイラにおいて給水は節炭器,蒸
発器,過熱器を通って高温高圧の蒸気となる。また一
方、蒸気を加熱したボイラ燃焼ガスは節炭器を出た後、
空気加熱器に入り空気を加熱する。ここで、給水ポンプ
の駆動には中圧タービンからの抽気蒸気にて作動する給
水ポンプ駆動用タービンが用いられている。
Here, in the boiler, the water supply passes through a economizer, an evaporator, and a superheater to become high-temperature and high-pressure steam. On the other hand, the boiler combustion gas that heated the steam exited the economizer,
Enter the air heater to heat the air. Here, the feedwater pump is driven by a feedwater pump drive turbine that operates with the extracted steam from the medium pressure turbine.

【0201】このように構成された高温高圧蒸気タービ
ンプラントにおいては、高圧給水加熱器系統63を出た
給水の温度が従来の火力プラントにおける給水温度より
もはるかに高くなっているため、必然的にボイラ内の節
炭器を出た燃焼ガスの温度も従来のボイラに比べてはる
かに高くなってくる。このため、このボイラ排ガスから
の熱回収をはかりガス温度を低下させないようにする。
In the high-temperature high-pressure steam turbine plant configured as described above, the temperature of the feedwater exiting the high-pressure feedwater heater system 63 is much higher than the feedwater temperature in the conventional thermal power plant, so that it is inevitable. The temperature of the combustion gas leaving the economizer inside the boiler will also be much higher than in a conventional boiler. Therefore, heat is recovered from the boiler exhaust gas so as not to lower the gas temperature.

【0202】尚、本実施例では高中圧タービン及び1基
の低圧タービンを1台の発電機タンデムに連結し発電す
るタンデムコンパウンドダブルフロー型発電プラントに
構成したものである。別の実施例として、表11のター
ビン構成(D)とし、2台の低圧タービンをタンデムに
連結し、出力1050MW級の発電においても本実施例
と同様に構成できるものである。その発電機シャフトと
してはより高強度のものが用いられる。特に、C0.1
5〜0.30%,Si0.1〜0.3%,Mn0.5%以
下,Ni3.25〜4.5%,Cr2.05〜3.0%,M
o0.25〜0.60%,V0.05〜0.20%を含有す
る全焼戻しベーナイト組織を有し、室温引張強さ93kg
f/mm2以上、特に100kgf/mm2以上,50%FAT
Tが0℃以下、特に−20℃以下とするものが好まし
く、21.2KG における磁化力が985AT/cm以下とする
もの、不純物としてのP,S,Sn,Sb,Asの総量
を0.025%以下,Ni/Cr比を2.0以下とするも
のが好ましい。
In this embodiment, a high-medium pressure turbine and one low pressure turbine are connected to one generator tandem to form a tandem compound double flow type power plant. As another embodiment, a turbine configuration (D) shown in Table 11 is used, and two low-pressure turbines are connected in tandem, so that power generation with an output of 1050 MW class can be configured in the same manner as this embodiment. A higher strength shaft is used as the generator shaft. In particular, C0.1
5 to 0.30%, Si 0.1 to 0.3%, Mn 0.5% or less, Ni 3.25 to 4.5%, Cr 2.05 to 3.0%, M
o It has a fully tempered bainite structure containing 0.25 to 0.60% and V 0.05 to 0.20%, and has a tensile strength at room temperature of 93 kg.
f / mm 2 or more, especially 100 kgf / mm 2 or more, 50% FAT
It is preferable that T is 0 ° C. or less, particularly −20 ° C. or less, that the magnetizing force at 21.2 KG is 985 AT / cm or less, and that the total amount of P, S, Sn, Sb and As as impurities is 0.025. % Or less, and the Ni / Cr ratio is preferably 2.0 or less.

【0203】前述の表7は本実施例の高中圧タービン及
び低圧タービンの主要部に用いた化学組成(重量%)を
示す。本実施例においては、高圧側及び中圧側とを一体
にした高温部を後述の実施例4のNo.9のマルテンサイ
ト鋼を使用した他は表7のものを用い、全部フェライト
系の結晶構造を有する熱膨張係数12×10-6/℃のも
のにしたので、熱膨張係数の違いによる問題は全くなか
った。
Table 7 above shows the chemical compositions (% by weight) used for the main parts of the high-medium pressure turbine and the low pressure turbine of this embodiment. In this embodiment, the high-temperature part integrated with the high-pressure side and the medium-pressure side is the same as that shown in Table 7 except that the martensitic steel No. 9 of Example 4 described later is used. since those of thermal expansion coefficient 12 × 10- 6 / ℃ with, problems with thermal expansion coefficient difference was no.

【0204】高中圧部のロータシャフトは、表12のN
o.1に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で30トン溶解し、カー
ボン真空脱酸し、金型鋳型に鋳込み、鍛伸して電極棒を
作製し、この電極棒として鋳鋼の上部から下部に溶解す
るようにエレクトロスラグ再溶解し、ロータ形状(直径
1450mm,長さ5000mm)に鍛伸して成型した。こ
の鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温
度で行った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、1050℃
に加熱し水噴霧冷却焼入れ処理、570℃及び690℃
で2回焼戻しを行い、図7に示す形状に切削加工によっ
て得たものである。他の各部の材料及び製造条件は実施
例2と同様である。更に、軸受ジャーナル部45への肉
盛溶接も同様に行った。
The rotor shaft in the high / medium pressure section is N
Melt 30 tons of the heat-resistant cast steel described in o.1 in an electric furnace, deoxidize carbon in vacuum, cast it into a mold, forge and stretch to make an electrode rod, and melt it from the top to the bottom of the cast steel as this electrode rod Then, the electroslag was melted again and forged into a rotor shape (diameter 1450 mm, length 5000 mm) and molded. The forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or less in order to prevent forging cracks. After annealing the forged steel, 1050 ° C
To 570 ° C and 690 ° C
Tempering twice, and obtained by cutting into the shape shown in FIG. The materials and manufacturing conditions of the other parts are the same as in the second embodiment. Further, overlay welding to the bearing journal 45 was performed in the same manner.

【0205】表12は本実施例における高圧,中圧又は
高中圧一体型ロータシャフトの組成を示すものである。
これらの組成の合金を真空溶解によって、10kgのイン
ゴットに鋳造し、30mm角に鍛造したものである。大型
蒸気タービンロータシャフトの場合には、その中心部を
模擬して1050℃×5時間保持後、中心部での冷却速
度100℃/h冷却の焼入れ,570℃×20時間の1
次焼戻しと690℃×20時間の2次焼戻し及びブレー
ドにおいては1100℃×1時間の焼入れ,750℃×
1時間の焼戻しを行って、680℃,17.5kgf/mm2
でクリープ破断試験及び衝撃試験を実施した。結果を表
13に示す。
Table 12 shows the composition of the high-pressure, medium-pressure or high-medium-pressure integrated rotor shaft in this embodiment.
Alloys of these compositions are cast into 10 kg ingots by vacuum melting and forged into 30 mm square. In the case of a large-sized steam turbine rotor shaft, after simulating the center part and holding at 1050 ° C. × 5 hours, quenching at a cooling rate of 100 ° C./h cooling at the center part, and 570 ° C. × 20 hours
Next tempering, secondary tempering at 690 ° C. × 20 hours and quenching at 1100 ° C. × 1 hour for blades, 750 ° C. ×
Tempering for 1 hour, 680 ° C, 17.5kgf / mm 2
A creep rupture test and an impact test were carried out. Table 13 shows the results.

【0206】表12のNo.1〜No.9の本発明合金は、
620℃以上の蒸気条件に適用するのに好ましいもの
で、クリープ破断寿命が長いことがわかる。Co量が多
い程クリープ破断時間が向上するが、Coの多量の増加
は600〜660℃で加熱を受けると加熱脆化が生じる
傾向を有するので、強化と靭性の両方を高めるには620
〜630℃に対しては2〜5%,630〜660℃に対
しては5.5 〜8%が好ましい。Bは0.03% 以下が
優れた強度を示す。620〜630℃ではB量を0.0
01〜0.01%及びCo量を2〜4%、630〜66
0℃のより高温側ではB量を0.01〜0.03%とし、
Co量を5〜7.5% と高めることにより高強度が得ら
れる。
The alloys of the present invention No. 1 to No. 9 in Table 12 are as follows:
It is preferable to apply to steam conditions of 620 ° C. or higher, and it is understood that the creep rupture life is long. Although the creep rupture time improves as the amount of Co increases, the increase in the amount of Co tends to cause heat embrittlement when heated at 600 to 660 ° C.
The preferred range is 2 to 5% for 630 to 630 ° C, and 5.5 to 8% for 630 to 660 ° C. B shows excellent strength when 0.03% or less. At 620 to 630 ° C, the amount of B is 0.0.
0.01 to 0.01% and the Co content is 2 to 4%, 630 to 66
On the higher temperature side of 0 ° C., the B content is set to 0.01 to 0.03%,
High strength can be obtained by increasing the Co content to 5 to 7.5%.

【0207】Nは本願実施例における600℃を超える
温度では少ない方が強化され、N量の多いものに比べて
強度が高いことが明らかとなった。N量は0.01〜0.
04%が好ましい。真空溶解においてはNはほとんど含
有されないので、母合金によって添加したものである。
It was clarified that N was strengthened when the temperature was higher than 600 ° C. in the examples of the present invention, and that the N was higher in strength than that having a large amount of N. The N content is 0.01 to 0.1.
04% is preferred. Since N is hardly contained in the vacuum melting, it is added by the master alloy.

【0208】No.8のMn量が0.09% と低いものは
同じCo量で比較して高い強度を示すことからも明らか
なように、より強化のためにはMn量を0.03〜0.2
0%とするのが好ましい。
As is clear from the fact that No. 8 having a low Mn content of 0.09% shows a higher strength as compared with the same Co content, the Mn content is set to be 0.03% or more for further strengthening. 0.2
It is preferably set to 0%.

【0209】[0209]

【表12】 [Table 12]

【0210】[0210]

【表13】 [Table 13]

【0211】〔実施例4〕実施例2及び3の高圧タービ
ン,中圧タービン及び高中圧タービンのロータを、表1
4に記載の胴部及び軸部で各々組成を変えて製造した実
施例を示すものである。いずれも各部に係る耐熱鋳鋼を
電気炉で30トン溶解し、カーボン真空脱酸し、金型鋳
型に鋳込み,鍛伸して電極棒を作製し、この電極棒を用
い、先ず軸受部をエレクトロスラグ溶解した後、直ちに
胴部についてエレクトロ再溶解し、更に軸受部をその上
にエレクトロスラグ再溶解し、ロータ形状(直径105
0mm,長さ3700mm)に鍛伸して成型した。この鍛伸
は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で行
った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、1050℃に加熱
し水噴霧冷却焼入れ処理,570℃及び690℃で2回
焼戻しを行い、図4,図5及び図7に示す形状に切削加
工によって得た。胴部と軸受部とは点線に示す位置で接
合したものである。図4に示すように高圧蒸気タービン
用ロータシャフトではブレードの下流側最終段とその手
前との間、図5に示す中圧蒸気タービン用ロータシャフ
ト及び図7の高中圧一体蒸気タービン用ロータシャフト
では下流側最終段とその手前との間で各々接合したもの
である。本実施例においてはエレクトロスラグ鋼塊の上
部側を胴部の初段翼側にし、下部を最終段側にするよう
にした。
[Embodiment 4] The rotors of the high-pressure turbine, the medium-pressure turbine and the high-medium-pressure turbine of Examples 2 and 3 are shown in Table 1.
4 shows an example in which the body and the shaft described in No. 4 were manufactured with different compositions. In each case, 30 tons of heat-resistant cast steel related to each part is melted in an electric furnace, carbon is vacuum deoxidized, cast into a mold, and forged to produce an electrode rod. Immediately after melting, the body portion was electro-dissolved immediately, and the bearing portion was further electro-slag-dissolved thereon.
(0 mm, length 3700 mm). The forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or less in order to prevent forging cracks. Further, after the annealing heat treatment, the forged steel was heated to 1050 ° C., subjected to water spray cooling and quenching, and tempered twice at 570 ° C. and 690 ° C., and was obtained by cutting into the shapes shown in FIGS. The body and the bearing are joined at a position shown by a dotted line. As shown in FIG. 4, in the rotor shaft for the high-pressure steam turbine, between the downstream and the last stage of the blade and immediately before the blade, in the rotor shaft for the medium-pressure steam turbine shown in FIG. This is a connection between the last stage on the downstream side and the front side. In the present embodiment, the upper side of the electroslag steel ingot is set to the first stage side of the body, and the lower side is set to the last stage side.

【0212】高圧部及び中圧部のブレード及びノズル
は、同じく表5に記載の耐熱鋼を真空アーク溶解炉で溶
解し、ブレード及びノズル素材形状(幅150mm,高さ
50mm,長さ1000mm)に鍛伸して成型した。この鍛
伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で
行った。またこの鍛鋼を1050℃に加熱し油焼入れ処
理し、690℃で焼戻しを行い、次いで所定形状に切削
加工したものである。
The high-pressure and medium-pressure blades and nozzles were prepared by melting the heat-resisting steel shown in Table 5 in a vacuum arc melting furnace into a blade and nozzle material shape (width 150 mm, height 50 mm, length 1000 mm). Forged and molded. The forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or less in order to prevent forging cracks. The forged steel is heated to 1050 ° C., subjected to oil quenching, tempered at 690 ° C., and then cut into a predetermined shape.

【0213】高圧,中圧及び高中圧一体型の高圧部及び
中圧部の内部ケーシング,主蒸気止め弁ケーシング及び
蒸気加減弁ケーシングは、表7に記載の耐熱鋳鋼を電気
炉で溶解し、とりべ精錬後、砂型鋳型に鋳込み作製し
た。鋳込み前に、十分な精錬及び脱酸を行うことによ
り、引け巣等の鋳造欠陥のないものができた。このケー
シング材を用いた溶接性評価は、JIS Z3158に
準じて行った。予熱,パス間及び後熱開始温度は200
℃に、後熱処理は400℃×30分にした。本発明材に
は溶接割れが認められず、溶接性が良好であった。
The internal casing, the main steam stop valve casing, and the steam control valve casing of the high pressure section, the medium pressure section, and the high pressure section and the intermediate pressure section of the high pressure and medium pressure integrated type are prepared by melting a heat-resistant cast steel shown in Table 7 in an electric furnace. After the refining, it was cast into a sand mold. By performing sufficient refining and deoxidation before casting, a casting free of casting defects such as shrinkage cavities was obtained. Weldability evaluation using this casing material was performed according to JIS Z3158. Preheat, interpass and postheat onset temperatures are 200
° C, and the post heat treatment was performed at 400 ° C for 30 minutes. No weld crack was observed in the material of the present invention, and the weldability was good.

【0214】[0214]

【表14】 [Table 14]

【0215】〔実施例5〕本実施例においては、高圧蒸
気タービン及び中圧蒸気タービン又は高中圧蒸気タービ
ンの蒸気温度を625℃に代えて649℃としたもので
あり、構造及び大きさを実施例2〜4とほぼ同じ設計で
得られるものである。これらの実施例1と変わるものは
この温度に直接接する高圧,中圧又は高中圧一体型蒸気
タービンのロータシャフト,初段動翼及び初段静翼と内
部ケーシングである。内部ケーシングを除くこれらの材
料としては前述の表9に示す材料のうちB量を0.02
〜 0.03% 及びCo量を5〜7%と高め、更に内部
ケーシング材としてはW量を2〜3%に高め、Coを3
%加えることにより、要求される強度が満足し、従来の
設計が使用できる大きなメリットがある。即ち、本実施
例においては高温にさらされる構造材料が全てフェライ
ト系鋼によって構成される点に従来の設計思想がそのま
ま使用できるのである。尚、2段目の動翼及び静翼の蒸
気入口温度は約610℃となるので、これらには実施例
2の初段に用いた材料を用いることが好ましい。
[Embodiment 5] In this embodiment, the steam temperature of the high-pressure steam turbine, the medium-pressure steam turbine or the high-medium-pressure steam turbine is changed to 649 ° C instead of 625 ° C, and the structure and the size are implemented. It is obtained with almost the same design as in Examples 2 to 4. What differs from the first embodiment is a rotor shaft, first stage moving blades, first stage stationary blades, and an inner casing of a high-pressure, medium-pressure or high-medium-pressure integrated steam turbine which is in direct contact with this temperature. Among these materials except for the inner casing, the B content of the materials shown in Table 9 was 0.02.
0.03% and the amount of Co to 5 to 7%. As the inner casing material, the W amount is increased to 2 to 3%.
%, There is a great merit that the required strength is satisfied and the conventional design can be used. That is, in the present embodiment, the conventional design concept can be used as it is in that all the structural materials exposed to high temperatures are made of ferritic steel. Since the steam inlet temperature of the moving blade and the stationary blade of the second stage is about 610 ° C., it is preferable to use the material used in the first stage of the second embodiment.

【0216】更に、低圧蒸気タービンの蒸気温度は実施
例2の約380℃に比べ若干高い約405℃となるが、
最終段動翼は前述の高強度12%Cr系マルテンサイト
鋼が用いられ、更にそのロータシャフト自身は実施例2
の材料が十分に高強度を有するので、同じくスーパーク
リーン材が用いられる。
Further, the steam temperature of the low-pressure steam turbine is about 405 ° C., which is slightly higher than about 380 ° C. in the second embodiment.
The final stage rotor blade is made of the above-described high-strength 12% Cr-based martensitic steel, and the rotor shaft itself is used in Example 2.
Since the material has sufficiently high strength, a super clean material is also used.

【0217】更に、本実施例におけるクロスコンパウン
ド型に対し、全部を直結したタンデム型で3600rpm
の回転数においても実施できるものである。
Further, in contrast to the cross-compound type in this embodiment, a tandem type in which the whole was directly connected was 3600 rpm.
It can also be carried out at a rotational speed of.

【0218】[0218]

【発明の効果】本発明によれば、120kgf−m/mm2
以上の高い引張強さ及び7kgf−m/cm2 以上の高い衝
撃値を有するマルテンサイト系高強度鋼が得られ、60
0〜660℃級の超々臨界圧蒸気タービン用の低圧ター
ビンの最終段翼に用いることができ、極めて高い熱効率
とコンパクトな蒸気タービンが達成できる顕著な効果が
発揮される。
According to the present invention, 120 kgfm / mm 2
A martensitic high-strength steel having a high tensile strength of at least 7 kgf-m / cm 2 and a high impact value of at least 7 kgfm / cm 2 can be obtained.
It can be used for the last stage blade of a low-pressure turbine for a super-supercritical steam turbine of 0 to 660 ° C. class, and has remarkable effects of achieving extremely high thermal efficiency and a compact steam turbine.

【0219】従来、このような温度ではオーステナイト
系合金とせざるを得なく、そのため製造性の観点から健
全な大型ロータを製造することができなかったが、本発
明フェライト系耐熱鍛鋼によれば健全な大型ロータの製
造が可能である。
Conventionally, at such a temperature, an austenitic alloy had to be formed, and it was not possible to produce a sound large-sized rotor from the viewpoint of manufacturability. Large rotors can be manufactured.

【0220】また、本発明の全フェライト系鋼製高温蒸
気タービンは、熱膨張係数が大きいオーステナイト系合
金を使用していないので、タービンの急起動が容易にな
ると共に、熱疲労損傷を受け難いなどの利点がある。
Further, since the all-ferritic steel high-temperature steam turbine of the present invention does not use an austenitic alloy having a large coefficient of thermal expansion, rapid start-up of the turbine is facilitated and thermal fatigue damage is reduced. There are advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る高圧,中圧蒸気タービンの断面
図。
FIG. 1 is a sectional view of a high-pressure, medium-pressure steam turbine according to the present invention.

【図2】本発明に係る低圧蒸気タービンの断面構造図。FIG. 2 is a sectional structural view of the low-pressure steam turbine according to the present invention.

【図3】本発明に係るタービン動翼の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a turbine blade according to the present invention.

【図4】高圧蒸気タービン用ロータシャフトの断面図。FIG. 4 is a sectional view of a rotor shaft for a high-pressure steam turbine.

【図5】中圧蒸気タービン用ロータシャフトの断面図。FIG. 5 is a sectional view of a rotor shaft for a medium-pressure steam turbine.

【図6】本発明に係る高中圧蒸気タービンの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a high- and medium-pressure steam turbine according to the present invention.

【図7】本発明に係る高中圧蒸気タービン用ロータシャ
フトの断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a rotor shaft for a high- and medium-pressure steam turbine according to the present invention.

【図8】本発明に係る低圧蒸気タービンの断面図。FIG. 8 is a sectional view of the low-pressure steam turbine according to the present invention.

【図9】本発明に係る低圧蒸気タービン用ロータシャフ
トの断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a rotor shaft for a low-pressure steam turbine according to the present invention.

【図10】本発明のタービン動翼の先端部斜視図。FIG. 10 is a perspective view of the tip of a turbine blade of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1軸受、2…第2軸受、3…第3軸受、4…第4
軸受、5…推力軸受、10…第1シャフトパッキン、1
1…第2シャフトパッキン、12…第3シャフトパッキ
ン、13…第4シャフトパッキン、14…高圧隔板、1
5…中圧隔板、16…高圧動翼、17…中圧動翼、18
…高圧内部車室、19…高圧外部車室、20…中圧内部
第1車室、21…中圧内部第2車室、22…中圧外部車
室、23…高圧車軸、24…中圧車軸、25…フラン
ジ,エルボ、26…前側軸受箱、27…ジャーナル部、
28…主蒸気入口、29…再熱蒸気入口、30…高圧蒸
気排気口、31…気筒連絡管、38…ノズルボックス
(高圧第1段)、39…推力軸受摩耗遮断装置、40…
暖機蒸気入口、41…動翼、42…静翼、43…軸受、
44…ロータシャフト、51…翼部、52…翼植込み
部、53…穴、54…エロージョンシールド、55…タ
イボス、56…溶接部、57…カバー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st bearing, 2 ... 2nd bearing, 3 ... 3rd bearing, 4 ... 4th
Bearing, 5: Thrust bearing, 10: First shaft packing, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 2nd shaft packing, 12 ... 3rd shaft packing, 13 ... 4th shaft packing, 14 ... High-pressure diaphragm, 1
5: Medium pressure diaphragm, 16: High pressure blade, 17: Medium pressure blade, 18
... High-pressure internal casing, 19 ... High-pressure external casing, 20 ... Medium-pressure internal first casing, 21 ... Medium-pressure internal second casing, 22 ... Medium-pressure external casing, 23 ... High-pressure axle, 24 ... Medium pressure Axle, 25 ... flange, elbow, 26 ... front bearing box, 27 ... journal,
28: Main steam inlet, 29: Reheat steam inlet, 30: High pressure steam exhaust port, 31: Cylinder connecting pipe, 38: Nozzle box (high pressure first stage), 39: Thrust bearing wear cutoff device, 40 ...
Warm-up steam inlet, 41: moving blade, 42: stationary blade, 43: bearing,
44: rotor shaft, 51: wing portion, 52: wing implant portion, 53: hole, 54: erosion shield, 55: tie boss, 56: welded portion, 57: cover.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01D 5/28 F01D 5/28 (72)発明者 漆谷 春雄 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F01D 5/28 F01D 5/28 (72) Inventor Haruo Urushiya 3-1-1 Kochicho, Hitachi-shi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi factory

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5%を超え3.0%
以下,Nb及びTaの1種又は2種の合計量が0.04
〜0.24%、及びN0.02〜0.10% を含有し、残
部がFe及び不可避不純物からなることを特徴とする高
強度鋼。
C. 0.10 to 0.24% by weight, Si
0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo exceeding 1.5% and 3.0%
Hereinafter, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04.
A high-strength steel containing up to 0.24% and N from 0.02 to 0.10%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
【請求項2】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5%を超え3.0%
以下,V0.01%以上0.05%未満,Nb及びTaの
1種又は2種の合計量が0.04〜0.24% 、及びN0.
02〜0.10%を含有し、残部がFe及び不可避不純
物からなることを特徴とする高強度鋼。
2. C. 0.10 to 0.24% by weight, Si
0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo exceeding 1.5% and 3.0%
Hereinafter, V 0.01% or more and less than 0.05%, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to 0.24%, and N
A high-strength steel containing 0.2 to 0.10%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
【請求項3】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.1〜0.50%,Cr8.0〜1
3.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.0〜3.0%,
Nb及びTaの1種又は2種の合計量が0.04〜0.2
4%、及びN0.02〜0.10%を含有し、前記C+N
b量が0.21〜0.40%又は(Mn/Ni)比が0.1
以下であり、残部がFe及び不可避不純物からなること
を特徴とする高強度鋼。
3. The composition according to claim 1, wherein C is 0.10 to 0.24% by weight,
0.25% or less, Mn 0.1-0.50%, Cr 8.0-1
3.0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.0-3.0%,
The total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to 0.2
4%, and 0.02 to 0.10% of N,
b amount is 0.21 to 0.40% or (Mn / Ni) ratio is 0.1
A high-strength steel, wherein the balance is Fe and unavoidable impurities.
【請求項4】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.1〜0.5%,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.0〜3.0%,V
0.01%以上0.05%未満,Nb及びTaの1種又は
2種の合計量が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.
10%を含有し、前記C+Nb量が0.21〜0.40%
又は(Mn/Ni)比が0.1 以下であり、残部がFe
及び不可避不純物からなることを特徴とする高強度鋼。
4. A composition in which C.sub.0.10 to 0.24% by weight, Si
0.25% or less, Mn 0.1 to 0.5%, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.0-3.0%, V
0.01% or more and less than 0.05%, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to 0.24%, and N is 0.02 to 0.02%.
10%, and the amount of C + Nb is 0.21 to 0.40%
Or (Mn / Ni) ratio is 0.1 or less, and the balance is Fe
And high-strength steel comprising unavoidable impurities.
【請求項5】重量比で、C0.15〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5〜3.0%,V
0.05〜0.20% ,Nb及びTaの1種又は2種の
合計量が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.10
%を含有し、前記(C/V)比が0.75〜5 であり、
残部がFe及び不可避不純物からなることを特徴とする
高強度鋼。
5. The method according to claim 1, wherein C is 0.15 to 0.24% by weight,
0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.5-3.0%, V
0.05 to 0.20%, the total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to 0.24%, and N 0.02 to 0.10.
%, And the (C / V) ratio is 0.75 to 5;
A high-strength steel, the balance being Fe and inevitable impurities.
【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の高強度鋼
からなり、全焼戻しマルテンサイト組織を有することを
特徴とする蒸気タービン長翼。
6. A steam turbine long blade made of the high-strength steel according to any one of claims 1 to 5, having a fully tempered martensite structure.
【請求項7】重量比で、C0.15%を超え0.24%以
下,Si0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜
13.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.0〜3.0
%,Nb及びTaの1種又は2種の合計量が0.04〜
0.24%、及びN0.02〜0.10% を含有し、残部
がFe及び不可避不純物からなり、全焼戻しマルテンサ
イト組織を有することを特徴とする蒸気タービン長翼。
7. The weight ratio of C is more than 0.15% to 0.24% or less, Si is 0.25% or less, Mn is 0.90% or less, and Cr is 8.0 to 8.0%.
13.0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.0-3.0
%, The total amount of one or two of Nb and Ta is 0.04 to
A long blade of a steam turbine containing 0.24% and N of 0.02 to 0.10%, with the balance being Fe and inevitable impurities and having a fully tempered martensite structure.
【請求項8】重量比で、C0.15%を超え0.24%以
下,Si0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜
13.0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.0〜3.0
%,V0.01%以上0.05%未満,Nb及びTaの1
種又は2種の合計量が0.04〜0.24% 、及びN0.
02〜0.10%を含有し、残部がFe及び不可避不純
物からなり、全焼戻しマルテンサイト組織を有すること
を特徴とする蒸気タービン長翼。
8. The weight ratio of C is more than 0.15% to 0.24% or less, Si is 0.25% or less, Mn is 0.90% or less, and Cr is 8.0 to 8.0%.
13.0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.0-3.0
%, V 0.01% or more and less than 0.05%, 1 of Nb and Ta
The total amount of the species or two is 0.04 to 0.24%;
A long blade of a steam turbine characterized by containing 0.2 to 0.10%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and having a fully tempered martensite structure.
【請求項9】Cr8.0〜13.0重量%を含むマルテン
サイト系鋼からなる合金を溶解・鍛造後に、1000℃
〜1100℃で加熱保持後急冷する焼入を施し、次に、
550℃〜570℃で加熱保持後冷却する一次焼戻しを施
し、更に、該一次焼戻し温度より高い温度の560℃〜
590℃で加熱保持後冷却する二次焼戻しを各々2回以
上施すことを特徴とする蒸気タービン長翼の製造法。
9. An alloy made of martensitic steel containing 8.0 to 13.0% by weight of Cr is melted and forged, and then melted at 1000 ° C.
After quenching after heating and holding at ~ 1100 ° C,
The primary tempering is performed after cooling at 550 ° C. to 570 ° C., followed by cooling.
A method for manufacturing a long blade of a steam turbine, wherein a secondary tempering for cooling after heating at 590 ° C. is performed twice or more each time.
【請求項10】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5〜3.0%,V
0.20%以下,Nb及びTaの1種又は2種の合計量
が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.10%を含
有するマルテンサイト系鋼の合金を溶解・鍛造後に、1
000℃〜1100℃で加熱保持後急冷する焼入れを施
し、次に、550℃〜570℃で加熱保持後冷却する一
次焼戻しを施し、更に、該一次焼戻し温度より高い温度
の560℃〜590℃で加熱保持後冷却する二次焼戻し
を各々2回以上施すことを特徴とする蒸気タービン長翼
の製造法。
10. In a weight ratio of C 0.10 to 0.24%, Si
0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.5-3.0%, V
Melting and forging an alloy of martensitic steel containing 0.20% or less, the total amount of one or two of Nb and Ta containing 0.04 to 0.24%, and 0.02 to 0.10% of N Later, 1
After quenching after heating and holding at 000 ° C. to 1100 ° C., quenching is performed, and then primary tempering is performed after cooling at 550 ° C. to 570 ° C., and further, at 560 ° C. to 590 ° C., which is higher than the primary tempering temperature. A method for manufacturing a long blade of a steam turbine, wherein a secondary tempering for cooling after heating and holding is performed twice or more.
【請求項11】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5〜3.0%,V
0.20%以下,Nb及びTaの1種又は2種の合計量
が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.10%を含
有し、全焼戻しマルテンサイト組織を有するマルテンサ
イト鋼からなり、室温の引張強さが120kgf/mm2
上,衝撃値が7kgf−m/cm2 以上であり、最終段翼長
が838mm以上であり、3600rpm で回転することを
特徴とする蒸気タービン。
11. A weight ratio of C 0.10 to 0.24%, Si
0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.5-3.0%, V
Martensite having a total tempered martensite structure containing not more than 0.20%, the total amount of one or two of Nb and Ta being 0.04 to 0.24%, and N being 0.02 to 0.10%. A steam turbine made of steel, having a room temperature tensile strength of at least 120 kgf / mm 2 , an impact value of at least 7 kgfm / cm 2 , a final stage blade length of at least 838 mm, and rotating at 3600 rpm. .
【請求項12】重量比で、C0.10〜0.24%,Si
0.25%以下,Mn0.90%以下,Cr8.0〜13.
0%,Ni2.0〜4.0%,Mo1.5〜3.0%,V
0.20%以下,Nb及びTaの1種又は2種の合計量
が0.04〜0.24%、及びN0.02〜0.10%を含
有し、全焼戻しマルテンサイト組織を有するマルテンサ
イト鋼からなり、室温の引張強さが120kgf/mm2
上,衝撃値が7kgf−m/cm2 以上であり、最終段翼長
が1016mm以上であり、3000rpm で回転すること
を特徴とする蒸気タービン。
12. A weight ratio of C0.10 to 0.24%, Si
0.25% or less, Mn 0.90% or less, Cr 8.0 to 13.
0%, Ni 2.0-4.0%, Mo 1.5-3.0%, V
Martensite having not more than 0.20%, the total amount of one or two of Nb and Ta being 0.04 to 0.24%, and 0.02 to 0.10%, and having a fully tempered martensite structure made of steel, the tensile strength at room temperature is 120 kgf / mm 2 or more, the impact value is at 7kgf-m / cm 2 or more, the final stage blade length is not less than 1016 mm, the steam turbine, characterized in that rotating at 3000rpm .
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