JPS59232254A - 蒸気タ−ビン用ロ−タシヤフト - Google Patents
蒸気タ−ビン用ロ−タシヤフトInfo
- Publication number
- JPS59232254A JPS59232254A JP10653483A JP10653483A JPS59232254A JP S59232254 A JPS59232254 A JP S59232254A JP 10653483 A JP10653483 A JP 10653483A JP 10653483 A JP10653483 A JP 10653483A JP S59232254 A JPS59232254 A JP S59232254A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- creep rupture
- steam turbine
- rotor shaft
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明鋼は新規な蒸気タービン用ロータシャフトに係り
、特に５９３Ｃにおいて高いクリープ破断強度を有する
蒸気タービンロータに使用する耐熱鋼に関する。
、特に５９３Ｃにおいて高いクリープ破断強度を有する
蒸気タービンロータに使用する耐熱鋼に関する。
現在の蒸気タービンは蒸気温度最大５６６ Ｃ。
蒸気圧力最大２４６ ａｔｇであり、ロータシャフト材
としてはＩＣｒ−ＩＭＯ−−Ｖ鋼（ＡＳＴＭ ４７０−
ＣＩａｓｓ８）及び１１ Ｃｒ−ＩＭｏ −Ｖ−Ｎｂ
−Ｎ鋼（特願昭４Ｏ−４１３７）が用いられている。
としてはＩＣｒ−ＩＭＯ−−Ｖ鋼（ＡＳＴＭ ４７０−
ＣＩａｓｓ８）及び１１ Ｃｒ−ＩＭｏ −Ｖ−Ｎｂ
−Ｎ鋼（特願昭４Ｏ−４１３７）が用いられている。
最近、省エネルギーの観点から、火力発電プラントの効
率向上が望まれている。発電効率を向上するには蒸気温
度又は圧力を上げる必要がある。
率向上が望まれている。発電効率を向上するには蒸気温
度又は圧力を上げる必要がある。
これら高温・高圧（高効率）タービン用材料としては、
前述の現用材ではクリープ破断強度が不足で、これよシ
も高強度の材料が必要である。
前述の現用材ではクリープ破断強度が不足で、これよシ
も高強度の材料が必要である。
一方、クリープ破断強度の点では、Ｎｉ基合金及びＣｏ
基合金が優れているが、これらの合金はコストが著しく
高い上に、加工性（鍛造性、切削性）が悪い欠点がある
。
基合金が優れているが、これらの合金はコストが著しく
高い上に、加工性（鍛造性、切削性）が悪い欠点がある
。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、高温強度の高い耐熱鋼を使用した蒸気
タービン用ロータシャフトを提供する。
タービン用ロータシャフトを提供する。
本発明はＭ ｏ 、 Ｗ 、 Ｎ Ｉ ＋ Ｍ ｎ 、
Ｓ １ ＋ Ｖ及びＮｂを含有する１２０ｒ系合金鋼
に、Ｃ＋Ｎの量＝０．５〜１．０）含有させると、高温
長時間クリープ破断強度が高められることを実験的に究
明してなされたものである。
Ｓ １ ＋ Ｖ及びＮｂを含有する１２０ｒ系合金鋼
に、Ｃ＋Ｎの量＝０．５〜１．０）含有させると、高温
長時間クリープ破断強度が高められることを実験的に究
明してなされたものである。
Ｃｒは高温強度を高めるが、１２％以上になるとδフェ
ライトを生成させ疲労強度を低下させ、８チよシ少ない
と高温高圧蒸気に対する耐食性が不十分なので、８〜１
２チに決定された。特に、１０〜１０．８係が好ましい
。
ライトを生成させ疲労強度を低下させ、８チよシ少ない
と高温高圧蒸気に対する耐食性が不十分なので、８〜１
２チに決定された。特に、１０〜１０．８係が好ましい
。
ＭＯは固溶及び析出強化作用によってクリープ破断強度
を高めるが０．７５％未満ではその効果が少なく、１．
７５％以上になるとδフェライトが生成し靭性及びクリ
ープ破断強度が低下する。まだ０．７５％未満では高温
で長時間使用中に材料が脆化する。最も、１〜１．５チ
が好ましい。
を高めるが０．７５％未満ではその効果が少なく、１．
７５％以上になるとδフェライトが生成し靭性及びクリ
ープ破断強度が低下する。まだ０．７５％未満では高温
で長時間使用中に材料が脆化する。最も、１〜１．５チ
が好ましい。
Ｗは高温長時間使用中の炭化物を安定化させ高温強度を
改善する。０．１％未満ではその効果が少なく 、０．
５ ％以上になるとδフェライトが生成し疲労強度及び
靭性を低下させる。Ｗ含有量を低めにした場合には、Ｍ
Ｏ含有量を高めにする必要がちシ、ＭＯとＷの和が１．
２０〜１．８０チで高い高温強度が得られる。特に１．
４〜１．６チが好ましい。
改善する。０．１％未満ではその効果が少なく 、０．
５ ％以上になるとδフェライトが生成し疲労強度及び
靭性を低下させる。Ｗ含有量を低めにした場合には、Ｍ
Ｏ含有量を高めにする必要がちシ、ＭＯとＷの和が１．
２０〜１．８０チで高い高温強度が得られる。特に１．
４〜１．６チが好ましい。
■及びＮｂは炭化物及び窒化物を析出させ高温強度を高
める。Ｖ ０．０５チ及びＮｂＯ，０２％以下ではその
効果が不十分であり、Ｖｏ、３％及びＮｂ０９１５％以
上ではδフェライトが生成しクリープ破断強度を低下さ
せる。特に、Ｖｏ、１５〜０．２５チ、Ｎｂ０．０３〜
０．０８％が好ましい。
める。Ｖ ０．０５チ及びＮｂＯ，０２％以下ではその
効果が不十分であり、Ｖｏ、３％及びＮｂ０９１５％以
上ではδフェライトが生成しクリープ破断強度を低下さ
せる。特に、Ｖｏ、１５〜０．２５チ、Ｎｂ０．０３〜
０．０８％が好ましい。
ＮＩは靭性を高め、かつδフエライト生成を防止する効
果があるが、１％以上の添加はクリープ破断強度を低下
させてしまうので好ましくない。
果があるが、１％以上の添加はクリープ破断強度を低下
させてしまうので好ましくない。
Ｎｉは０．２〜０．６％含有させるのが好ましい。
Ｍｎは脱酸剤として添加するものでアシ、少量の添加で
その効果は達成され、１％以上の多量添加はクリープ破
断強度を低下させる。特に０．４〜０．９％が好ましい
。
その効果は達成され、１％以上の多量添加はクリープ破
断強度を低下させる。特に０．４〜０．９％が好ましい
。
Ｓｉも脱酸剤として添加するものであるが、Ｃ真空脱酸
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シ、δフエライト析出防止及び
脆化防止効果があるので、０、１０ ％以下に抑えるの
が好ましい。
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シ、δフエライト析出防止及び
脆化防止効果があるので、０、１０ ％以下に抑えるの
が好ましい。
本発明材の用途である蒸気タービン用ロータシャフト（
直径１．３ ｍ 、長さ約７ ｍ ）のような大型鍛鋼
品では、焼入性の良好なことも重要である。
直径１．３ ｍ 、長さ約７ ｍ ）のような大型鍛鋼
品では、焼入性の良好なことも重要である。
Ｃ及びＮは焼入性を高めるのに最も有効な元素であり、
Ｃ十Ｎの量が０．１−以上必要である。しかしあまり多
く添加すると、焼き割れの問題が生ずるのでＣ＋Ｎを０
．３５％以下にしなければならない。またＣとＮはＮｂ
や■と結合し、炭化物および窒化物となる。この炭・窒
化物が、高温長時間強度の担い手と彦る。
Ｃ十Ｎの量が０．１−以上必要である。しかしあまり多
く添加すると、焼き割れの問題が生ずるのでＣ＋Ｎを０
．３５％以下にしなければならない。またＣとＮはＮｂ
や■と結合し、炭化物および窒化物となる。この炭・窒
化物が、高温長時間強度の担い手と彦る。
上記の成分範囲からなる１２Ｃｒ系合金鋼においては、
Ｃ十Ｎの含有量をＶ＋Ｎｂとの比で０．５マトリツクス
中に微細な炭化物及び窒化物が均一に分布し、高いクリ
ープ破断強度（５９３［。
Ｃ十Ｎの含有量をＶ＋Ｎｂとの比で０．５マトリツクス
中に微細な炭化物及び窒化物が均一に分布し、高いクリ
ープ破断強度（５９３［。
１０５ｈ強度１１ Ｋ９ ／ｒｔｒｍ ２以上）が得ら
れることが実験的に確認された。特に、■＋Ｎｂの範囲
をに調整することによシ、５９３Ｃ，１０６ｈ強度１２
Ｋｆ／ｒａｎ ”以上が得られる。
れることが実験的に確認された。特に、■＋Ｎｂの範囲
をに調整することによシ、５９３Ｃ，１０６ｈ強度１２
Ｋｆ／ｒａｎ ”以上が得られる。
なお本発明ロータの化学組成は次式で求められるクロム
当量が１０以下でなければならない。
当量が１０以下でなければならない。
クロム当量＝−４０ＸＣ％−３０ＸＮチー２×Ｍｎ％−
４ＸＮｉ％十〇ｒ％＋６ＸＳｉ％ ＋ Ａ Ｘ Ｍ ｏチ＋１．５ＸＷ％＋１１×■チ十５
×Ｎｂチ クロム当量が１０以上では、疲労強度及び靭性を低下さ
せる有害なδフェライトが生成する。大型ロータの場合
には成分偏析が生ずるのでＣｒ当量を９以下にする必要
がある。
４ＸＮｉ％十〇ｒ％＋６ＸＳｉ％ ＋ Ａ Ｘ Ｍ ｏチ＋１．５ＸＷ％＋１１×■チ十５
×Ｎｂチ クロム当量が１０以上では、疲労強度及び靭性を低下さ
せる有害なδフェライトが生成する。大型ロータの場合
には成分偏析が生ずるのでＣｒ当量を９以下にする必要
がある。
Ｃは、高温強度を高める元素であυ、そのため０．０５
以上が必要であるが、０．２５％を越えると靭性を損う
ので、０．０５〜０．２５％としなければならない。特
に、０．１〜０．１８ ％が好ましい。
以上が必要であるが、０．２５％を越えると靭性を損う
ので、０．０５〜０．２５％としなければならない。特
に、０．１〜０．１８ ％が好ましい。
ＮはＣと同様の元素であるが、靭性の点から０．１％以
下にしなければならない。Ｎは無添加で大気溶解で最大
０．０２５％位含有されるが、０．０２〜０．０６ ％
に調整するのが好ましい。本発明鋼の組織は前記の理由
から均一な全焼もどしマルテンサイト組織にする必要が
ある。
下にしなければならない。Ｎは無添加で大気溶解で最大
０．０２５％位含有されるが、０．０２〜０．０６ ％
に調整するのが好ましい。本発明鋼の組織は前記の理由
から均一な全焼もどしマルテンサイト組織にする必要が
ある。
高周波誘導溶解炉を用いて鋼塊を溶製し、次に１１５０
ｃに加熱し鍛造し実験素材とした。この素材に蒸気タ
ービンロータをシミュレートした熱処理（ＩｌｏｏＵ
Ｘ２ｈ １００Ｃ／ｈ冷却、５６５ｔ；’×１５ｈ炉冷
、６６５ＣＸ４５ｈ炉冷）を施し後、クリープ破断試験
片を採取し実験した。表は代表的試料の化学組成（重量
％）および５９３ｔ；。
ｃに加熱し鍛造し実験素材とした。この素材に蒸気タ
ービンロータをシミュレートした熱処理（ＩｌｏｏＵ
Ｘ２ｈ １００Ｃ／ｈ冷却、５６５ｔ；’×１５ｈ炉冷
、６６５ＣＸ４５ｈ炉冷）を施し後、クリープ破断試験
片を採取し実験した。表は代表的試料の化学組成（重量
％）および５９３ｔ；。
１０５ｈクリープ破断強度を示す。Ａ２，３及び８は本
発明材であシ、他は比較のものである。屋１．６及び８
は窒素無添加のものであシ、更に、煮８はＷ無添加のも
のである。
発明材であシ、他は比較のものである。屋１．６及び８
は窒素無添加のものであシ、更に、煮８はＷ無添加のも
のである。
一プ破断強度は、それぞれ１３．４ Ｋｇ／ｒｒａｎ２
及び１３Ｋｇ／ｍｍ２で、高効率タービンロータ材とし
て必要な強度（１１Ｋｒ／ｍｍ２以上）を満足すること
が確認された。
及び１３Ｋｇ／ｍｍ２で、高効率タービンロータ材とし
て必要な強度（１１Ｋｒ／ｍｍ２以上）を満足すること
が確認された。
番４及び５）の比較材ではクリープ破断強度が低く、発
明の目的が達成されない。また現用タービンロータ材（
賦香６及び賦香７）のように本発明材と成分系が異なる
鋼では、高効率タービンロータとして必要なりリープ破
断強度が得られない。
明の目的が達成されない。また現用タービンロータ材（
賦香６及び賦香７）のように本発明材と成分系が異なる
鋼では、高効率タービンロータとして必要なりリープ破
断強度が得られない。
第１図はクリープ破断強度と（Ｃ＋Ｎ ） ／ （Ｎ
ｂ＋Ｖ）比との関係を示す線図である。図に示す如く、
（Ｃ＋Ｎ）／（Ｎｂ＋Ｖ）比が０．５〜１．１５で１１
Ｋｐ／ｒｕｎ”以上で及び０．５５〜１．０で１２に９
／ｒＭｎ２以上の強度が有られる。
ｂ＋Ｖ）比との関係を示す線図である。図に示す如く、
（Ｃ＋Ｎ）／（Ｎｂ＋Ｖ）比が０．５〜１．１５で１１
Ｋｐ／ｒｕｎ”以上で及び０．５５〜１．０で１２に９
／ｒＭｎ２以上の強度が有られる。
第２図は、１１ Ｋｙ ／ ｍｍ ”以上及び１２Ｋｐ
／ｗ＋”以上の強度が得られる（Ｃ＋Ｎ）量及び（Ｎｂ
＋■）量の範囲を示すものである。
／ｗ＋”以上の強度が得られる（Ｃ＋Ｎ）量及び（Ｎｂ
＋■）量の範囲を示すものである。
本発明合金は、６００ｔｌ：’で５００時間クリープ破
断伸び率が２５％以上有し、室温で２ ｔｒａｎ Ｖノ
ツチ衝撃値が２．５Ｋｇ−ｍ以上及びＦＡＴＴ （５０
％脆性破面遷移温度）が５０Ｃ以下であった。
断伸び率が２５％以上有し、室温で２ ｔｒａｎ Ｖノ
ツチ衝撃値が２．５Ｋｇ−ｍ以上及びＦＡＴＴ （５０
％脆性破面遷移温度）が５０Ｃ以下であった。
本発明鋼の５９３Ｃまでの高温クリープ破断強度は著し
く高く、高効率蒸気タービン用ロータシャフト材として
要求される強度を十分満足し、高効率蒸気タービン用ロ
ータシャフト材として好適である。
く高く、高効率蒸気タービン用ロータシャフト材として
要求される強度を十分満足し、高効率蒸気タービン用ロ
ータシャフト材として好適である。
なお本発明羽は、他の高温機器部材にも用いられる。
第１図はクリープ破断強度と（Ｃ＋Ｎ）／（Ｎｂ＋Ｖ）
比との関係を示す線図及び第２図は（Ｃ＋Ｎ）量と（Ｎ
ｂ＋Ｖ）量との関係を示す線図であり１ｍ Ａ／ｂす〆 Ｖ十Ｎｂ （％）
比との関係を示す線図及び第２図は（Ｃ＋Ｎ）量と（Ｎ
ｂ＋Ｖ）量との関係を示す線図であり１ｍ Ａ／ｂす〆 Ｖ十Ｎｂ （％）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量で、ＣＯ，０５〜０．２５ ％、 Ｃｒ ８〜
１２％、 ＭＯ０，７５〜１．７５ ％、 Ｖｏ、０５
〜０．３％。 Ｎｂ Ｏ，０２〜０．１５％、 Ｎｔｔｓ以下、Ｍｆｌ
、１％以下、５７０．１％以下、ＮＯ，１％以下及び残
部が比カ０．５〜１．１５ テアり、５９３ｔｌ：’、
１０５ ｈクリープ破断強度が１１Ｋｑ／■２以上であ
ることを特徴とする蒸気タービン用ロータシャフト。 ２、重量で、Ｃｒ１Ｏ〜１０．８％１Ｍ０１〜１．５％
、 Ｖｏ、１５〜０．２５％、 Ｎｂ Ｏ，０３〜０．
０８％。 Ｎｉｏ、２〜０．６％、Ｍｎ０．４〜０．９％、ｓｉｏ
、ｘ多収下からなり、（： （Ｃ十Ｎ）／（Ｎｂ＋Ｖ）
〕比７）（０，５５〜０．９テアシ、５９３ｒ、１０
５ｂクリープ破断強度が１２ Ｋｙ／ｗｎ ”以上であ
る特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービン用ロータシ
ャフト。 ３、重量で、Ｃ０，０５〜０．２５％、Ｃｒ８〜１２チ
、Ｍｏ０．７５〜１．７５係、Ｖｏ、０５〜０．３チ。 Ｎｂｏ、０２〜０．１５係、Ｗｏ、０５〜０．５チ、Ｎ
ｉ１％以下、Ｍｎ１％以下、Ｓｉ０．１％以下、Ｎ０１
１チ以下及び残部が実質的にｐｅからなシ、（Ｍ ｏ
＋Ｗ ）含有量１．２〜１，８チ、（Ｃ＋Ｎ）含有量０
．１０〜０１３５係、（（Ｃ＋Ｎ）／（Ｖ−１−Ｎｂ）
）の比で０．５〜１．１５であり、５９３ｔｒ、１０５
ｈクリープ破断強度が１１Ｋｙ／ｒａｎ２以上である
ことを特徴とする蒸気タービン用ロータシフト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10653483A JPS59232254A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 蒸気タ−ビン用ロ−タシヤフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10653483A JPS59232254A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 蒸気タ−ビン用ロ−タシヤフト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59232254A true JPS59232254A (ja) | 1984-12-27 |
Family
ID=14436055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10653483A Pending JPS59232254A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 蒸気タ−ビン用ロ−タシヤフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59232254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61210157A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-18 | Nippon Steel Corp | 溶接性，靭性のすぐれた高強度フエライト系耐熱鋼 |
| JPS6260845A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-17 | Toshio Fujita | 高温用蒸気タ−ビンロ−タ |
-
1983
- 1983-06-13 JP JP10653483A patent/JPS59232254A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61210157A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-18 | Nippon Steel Corp | 溶接性，靭性のすぐれた高強度フエライト系耐熱鋼 |
| JPS6260845A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-17 | Toshio Fujita | 高温用蒸気タ−ビンロ−タ |
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