JPS6092455A - 水車用鋳鋼 - Google Patents
水車用鋳鋼Info
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- JPS6092455A JPS6092455A JP58199058A JP19905883A JPS6092455A JP S6092455 A JPS6092455 A JP S6092455A JP 58199058 A JP58199058 A JP 58199058A JP 19905883 A JP19905883 A JP 19905883A JP S6092455 A JPS6092455 A JP S6092455A
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- Japan
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- cast steel
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- corrosion
- toughness
- steel
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (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〕
本発明は海水揚水発電用ポンプ水車、潮力発電用木本及
び海氷ポンプ等、海水を利用する水力機器で耐食性、靭
性、強度特に腐食疲労強度及び溶接性のすぐれたランナ
Ｉ！鋼材及びガイドベーン鋳鋼材に関する。
び海氷ポンプ等、海水を利用する水力機器で耐食性、靭
性、強度特に腐食疲労強度及び溶接性のすぐれたランナ
Ｉ！鋼材及びガイドベーン鋳鋼材に関する。
炭素０．０７％以下、けい素０１〜２％、マンガン０．
１〜４％、クロム１０〜１５％、ニッケル２〜７％、モ
リブデン０．１〜３％チタニウム、ニオブ、タンタルを
一種以上合計０．０１〜１％、窒素０．０５％以下を含
み、残部鉄なるプロペラ用大型ステンレス鋳鋼が特公昭
５１−２９０８６にて公知である。このプロペラ用大型
鋳鋼では熱処理時の冷却速度が小さく、ひずみ取り焼鈍
を行なっても靭性が低いので、海水揚水ポンプ水車用に
は適さない。
１〜４％、クロム１０〜１５％、ニッケル２〜７％、モ
リブデン０．１〜３％チタニウム、ニオブ、タンタルを
一種以上合計０．０１〜１％、窒素０．０５％以下を含
み、残部鉄なるプロペラ用大型ステンレス鋳鋼が特公昭
５１−２９０８６にて公知である。このプロペラ用大型
鋳鋼では熱処理時の冷却速度が小さく、ひずみ取り焼鈍
を行なっても靭性が低いので、海水揚水ポンプ水車用に
は適さない。
また炭素０．０３〜０．２５％、けい素０．０１〜０．
７％、マンガン０．２５〜２．０％、ニッケル４〜８％
、クロム１１〜１４％、モリブデン０．５〜：３．５％
残部鉄なる鋼も公知であるが、腐食疲労強度が十分でな
い。
７％、マンガン０．２５〜２．０％、ニッケル４〜８％
、クロム１１〜１４％、モリブデン０．５〜：３．５％
残部鉄なる鋼も公知であるが、腐食疲労強度が十分でな
い。
本発明の目的は１４ Ｃｒ −５Ｎ ｉ −Ｉ Ｍ ｏ
−０、２５ Ｎ ｂプロペラ用鋳鋼より靭性が高く、
かつ１３Ｃｒ−５Ｎ ｉ−１，５Ｍｏ鋳鋼より腐食疲労
強度のすぐれた。Ｉ ５Ｃｒ−６Ｎ ｉ−２Ｍｏ、更に
０、 Ｉ Ｎ ｂ ７１ｔｏ、 Ｉ Ｖ系、０．０７Ｎ
系テフエライト及ヒオーステナイトを含むマルテンサイ
ト鋳鋼を提供することである。
−０、２５ Ｎ ｂプロペラ用鋳鋼より靭性が高く、
かつ１３Ｃｒ−５Ｎ ｉ−１，５Ｍｏ鋳鋼より腐食疲労
強度のすぐれた。Ｉ ５Ｃｒ−６Ｎ ｉ−２Ｍｏ、更に
０、 Ｉ Ｎ ｂ ７１ｔｏ、 Ｉ Ｖ系、０．０７Ｎ
系テフエライト及ヒオーステナイトを含むマルテンサイ
ト鋳鋼を提供することである。
海水用機詣では海水耐食性が必要であるが、発電用海水
揚水ポンプ水虫ランナやガイドベーンでは強度設計１−
１耐力及び腐食疲労強度の高いことが重要であり、また
ランナは大型回転構造物であるので靭性の高いことが重
要である。
揚水ポンプ水虫ランナやガイドベーンでは強度設計１−
１耐力及び腐食疲労強度の高いことが重要であり、また
ランナは大型回転構造物であるので靭性の高いことが重
要である。
第１図は本発明が適用される水車ランナの断面図である
。第１図にみられる如く、ランナはクラウン２どシュラ
ウドリング４の間に複数の羽根３が設けられるが、この
肉厚の部分は特にクラウンボス】とよばれる、このラン
ナは海水中でポンプ及び水用として高速回転するため、
耐力、引張強さの他、靭性及び腐食疲労強度が高いこと
が極めて重要である。これらのランナやガイドベーンは
通常ｔａ鋼で溶製されるが、鋳鋼は微小欠陥を含むので
その補修溶接が必要であり、また特に大型のポンプ水車
では分割鋳造し溶接貨造により一体化するので、溶接性
がすぐ九でいることが重要である。
。第１図にみられる如く、ランナはクラウン２どシュラ
ウドリング４の間に複数の羽根３が設けられるが、この
肉厚の部分は特にクラウンボス】とよばれる、このラン
ナは海水中でポンプ及び水用として高速回転するため、
耐力、引張強さの他、靭性及び腐食疲労強度が高いこと
が極めて重要である。これらのランナやガイドベーンは
通常ｔａ鋼で溶製されるが、鋳鋼は微小欠陥を含むので
その補修溶接が必要であり、また特に大型のポンプ水車
では分割鋳造し溶接貨造により一体化するので、溶接性
がすぐ九でいることが重要である。
本発明は上記事情にかんがみ、海水耐食性、強度、靭性
及び溶接性のすぐれた１５Ｃｒ−６Ｎｉ−２Ｍｏマルテ
ンサイト系鋳錆に関するものである。
及び溶接性のすぐれた１５Ｃｒ−６Ｎｉ−２Ｍｏマルテ
ンサイト系鋳錆に関するものである。
組成は重量％で炭素０．０２〜０．０７％、けい素０．
２〜０．６％、マンガン０．３〜０．８％、ニッケル４
．５〜６．８％、クロ１％ １４．５〜１６．５％、モ
リブデン１．８〜２．８％、残部鉄及び不純物とからな
り、一部のものはさらにニオブ０．０５〜０．３％、バ
ナジウム０．０５〜０．３％及び窒素０．０５〜０．０
９％の一種以上を含む。
２〜０．６％、マンガン０．３〜０．８％、ニッケル４
．５〜６．８％、クロ１％ １４．５〜１６．５％、モ
リブデン１．８〜２．８％、残部鉄及び不純物とからな
り、一部のものはさらにニオブ０．０５〜０．３％、バ
ナジウム０．０５〜０．３％及び窒素０．０５〜０．０
９％の一種以上を含む。
成分限定理由は次の通りである。
炭素は銅の焼入性及び強度を増すのに必要な元素であり
、０．０２％より少なくてはこれらの作用が十分でなく
、十分な強度が得られない。また多い程これらの作用は
増すが、０．０７％を越えると結晶粒界にクロム炭化物
を析出し、炭化物周囲のクロム濃度が減少して海水耐食
性が低下し、また溶接性も低下するので、炭素は０．０
２〜０．０７％とする。０．０３〜０．０６％が好まし
い。
、０．０２％より少なくてはこれらの作用が十分でなく
、十分な強度が得られない。また多い程これらの作用は
増すが、０．０７％を越えると結晶粒界にクロム炭化物
を析出し、炭化物周囲のクロム濃度が減少して海水耐食
性が低下し、また溶接性も低下するので、炭素は０．０
２〜０．０７％とする。０．０３〜０．０６％が好まし
い。
けい素は脱酸剤として添加し、また基地を強化する。０
．２％より少なくてはそれらの作用が不十分であり、ま
た０、６％を超えると脆くなり、クロム量との組合せに
よってはデルタフェライトを多くして更に脆くなる。し
たがってけい素は０．２〜０．６％とする。
．２％より少なくてはそれらの作用が不十分であり、ま
た０、６％を超えると脆くなり、クロム量との組合せに
よってはデルタフェライトを多くして更に脆くなる。し
たがってけい素は０．２〜０．６％とする。
マンガンは脱酸、脱硫剤として添加し、また基地を強化
する。Ｕ、 ：３ ’Ｘ＋より少なくてはこれらの作用
が不十分であり、また０、８％を超えてもその効果は飽
和し、靭性低下を生ずるので０．３〜０．８％とする。
する。Ｕ、 ：３ ’Ｘ＋より少なくてはこれらの作用
が不十分であり、また０、８％を超えてもその効果は飽
和し、靭性低下を生ずるので０．３〜０．８％とする。
ニッケルは焼入性を増して強度を上げ、残留オーステナ
イトを生じて靭性を増し、がっ溶接性を向上させる。４
．５％より少なくてはこれらの作用が不十分であり、ま
た６、８％を超えると残留オーステナイト量が増えて強
度特に耐力が低下するのでニッケルは４．５〜６．８％
とする。この中でも５．５〜６．５％が好ましい。
イトを生じて靭性を増し、がっ溶接性を向上させる。４
．５％より少なくてはこれらの作用が不十分であり、ま
た６、８％を超えると残留オーステナイト量が増えて強
度特に耐力が低下するのでニッケルは４．５〜６．８％
とする。この中でも５．５〜６．５％が好ましい。
クロムは海水耐食性を増し、また焼入性を増して強度を
上げるのに重要な元素である。１４．５％より少なくて
はこれらの作用が不十分であり、また１６．５％より多
くなるとデルタフェライトの析出が多くなり、脆くなる
ので１４，５〜■６．５％とする。１５．２〜１６．５
％が好ましい。
上げるのに重要な元素である。１４．５％より少なくて
はこれらの作用が不十分であり、また１６．５％より多
くなるとデルタフェライトの析出が多くなり、脆くなる
ので１４，５〜■６．５％とする。１５．２〜１６．５
％が好ましい。
モリブデンは強度及び海水耐食性を増し、１．８未満で
は耐食性が不十分であり、モリブデン増加と共に強度及
び耐食性は向上するが、２．８％を超えると靭性が低下
するのでモリブデンは１．８〜２．８％とする。この中
で２．０〜２．６％が好ましい。
は耐食性が不十分であり、モリブデン増加と共に強度及
び耐食性は向上するが、２．８％を超えると靭性が低下
するのでモリブデンは１．８〜２．８％とする。この中
で２．０〜２．６％が好ましい。
ニオブ及びバナジウムは、炭化物、窒化物を形成してク
ロム炭化物、窒化物の析出を防ぎ、耐食性を向上する。
ロム炭化物、窒化物の析出を防ぎ、耐食性を向上する。
また強度を向上し、結晶粒を微細化して靭性を向上する
。０，０５％より少なくてはこれらの作用が十分でなく
、また０、３％より多くなるとかえって靭性が低下する
のでニオブ及びバンジウムは夫々０．０５〜０．３０％
とする。Ｎｂ。
。０，０５％より少なくてはこれらの作用が十分でなく
、また０、３％より多くなるとかえって靭性が低下する
のでニオブ及びバンジウムは夫々０．０５〜０．３０％
とする。Ｎｂ。
Ｖとも各々０．０７〜０．２％が好ましい。靭性の点で
はバナジウ１１の方が望ましい。
はバナジウ１１の方が望ましい。
窒素は強度及び耐食性を向上し、また残留オーステナイ
トを多くして靭性を向上する６人気溶解材で１２〜１６
％Ｃｒを含むものは通常０．０２〜０．０４％の窒素を
含み、Ｃｒ量の多い１８Ｃｒ−８Ｎｉ系鋼ではこれより
窒素呈が多くなる。従って大気溶解をする場合は特に窒
素を添加しなくても良いが、強度靭性及び耐食性の更に
すぐれたものを得る場合には０．０５％未満では効果が
小さいので０．０５％以」二添加する必要がある。一方
０．０９％を超えると峙造時にブローホールが発生し易
くなり、かつ靭性が低下するので窒素は０．０５〜０．
０９％とする。、０．０５５〜０．０８％が好ましい。
トを多くして靭性を向上する６人気溶解材で１２〜１６
％Ｃｒを含むものは通常０．０２〜０．０４％の窒素を
含み、Ｃｒ量の多い１８Ｃｒ−８Ｎｉ系鋼ではこれより
窒素呈が多くなる。従って大気溶解をする場合は特に窒
素を添加しなくても良いが、強度靭性及び耐食性の更に
すぐれたものを得る場合には０．０５％未満では効果が
小さいので０．０５％以」二添加する必要がある。一方
０．０９％を超えると峙造時にブローホールが発生し易
くなり、かつ靭性が低下するので窒素は０．０５〜０．
０９％とする。、０．０５５〜０．０８％が好ましい。
水車ランナは大型回転体であり、高靭性が要求される。
即ち靭性が低いと鋳造欠陥や腐食孔より破壊に至り、ま
た腐食部より発生した腐食疲労き裂の進展速度が大きく
、信頼性が低下する。これらを防ぐには衝撃値６ ｋｇ
−ｉｎ ／ ａＪ以上必要であり、９’ｋｇ−ｍ／ａ
１以上が望ましい。
た腐食部より発生した腐食疲労き裂の進展速度が大きく
、信頼性が低下する。これらを防ぐには衝撃値６ ｋｇ
−ｉｎ ／ ａＪ以上必要であり、９’ｋｇ−ｍ／ａ
１以上が望ましい。
以下実施例によって本発明の詳細な説明する。
第１表に用いた材料の化学組成を示す。賦香ｌ及び２は
残留オーステナイトを含むマルテンサイト鋼であり、賦
香３は少量のフェライトを含むオーステナイト鋼である
。試計４〜９は本発明鋼であり、３５〜４５％の残留オ
ースデナイ１へ及び５％以下のフェライトを含むマルテ
ンサイト鋼である。
残留オーステナイトを含むマルテンサイト鋼であり、賦
香３は少量のフェライトを含むオーステナイト鋼である
。試計４〜９は本発明鋼であり、３５〜４５％の残留オ
ースデナイ１へ及び５％以下のフェライトを含むマルテ
ンサイト鋼である。
これらは高周波炉で大気中溶解し、砂型に１００ｋｒＪ
Ｂ造した。マルテンサイト系は１０００℃で拡散焼なま
し後、９８０℃空冷焼準し、６００°ＣＸ５ｈ空冷の焼
戻しを行なった。焼憎時の冷却速度は約８００℃／ｈで
あり、これは実機ランナーを強制冷却した場合の冷却速
度に近い。オーステナイト鋼は１０６０℃より水冷する
溶体化処理を行なった。
Ｂ造した。マルテンサイト系は１０００℃で拡散焼なま
し後、９８０℃空冷焼準し、６００°ＣＸ５ｈ空冷の焼
戻しを行なった。焼憎時の冷却速度は約８００℃／ｈで
あり、これは実機ランナーを強制冷却した場合の冷却速
度に近い。オーステナイト鋼は１０６０℃より水冷する
溶体化処理を行なった。
浸漬腐食実＄ＩｉＡＳＴＭ −Ｄ−１−１４１−５２Ｌ
Ｚ ヨル人工がσ水中に３０Ｘ６０Ｘ５＋ｎｍ試験ハを
１０００時間浸漬し、腐食減員をめた。第２図にその結
果を示す。従来のマルテンサイト鋼賦香１及び２はクロ
ム及びモリブデン量が少ないため腐食量が多いが、本発
明のマルテンサイ！・鋼賦香４〜９はクロム及びモリブ
デン量が多く、かつ賦香６〜９は少量のニオブ、バナジ
ウム及び窒素を含むため腐食量は少なく、モリブデンを
含まないオーステ賦香１〜鋼試番３と同等以上の耐食性
を示す。
Ｚ ヨル人工がσ水中に３０Ｘ６０Ｘ５＋ｎｍ試験ハを
１０００時間浸漬し、腐食減員をめた。第２図にその結
果を示す。従来のマルテンサイト鋼賦香１及び２はクロ
ム及びモリブデン量が少ないため腐食量が多いが、本発
明のマルテンサイ！・鋼賦香４〜９はクロム及びモリブ
デン量が多く、かつ賦香６〜９は少量のニオブ、バナジ
ウム及び窒素を含むため腐食量は少なく、モリブデンを
含まないオーステ賦香１〜鋼試番３と同等以上の耐食性
を示す。
次に室温引張試験における０、２％耐力、引張強さ及び
０℃における２ ｍｍ Ｖノツチ試験片によるシャルピ
ー衝撃値を測定した。更に回転曲げ腐食疲労試験を行な
った。これは疲労試験中、試験片に人工海水を滴下し１
０１回腐食疲労強度をめた。
０℃における２ ｍｍ Ｖノツチ試験片によるシャルピ
ー衝撃値を測定した。更に回転曲げ腐食疲労試験を行な
った。これは疲労試験中、試験片に人工海水を滴下し１
０１回腐食疲労強度をめた。
第２表にこれらの各種強度及び靭性を示す。従来のマル
テンザイ１〜系鋳鋼賦香■及び２は耐力。
テンザイ１〜系鋳鋼賦香■及び２は耐力。
引張強さ及び衝撃値は十分な値を示すが、腐食疲労強度
がｌＯ〜１３ ｋｇｆ／ｍ＋”ど低い。一方オーステナ
イト系Ｍ鋼の賦香３はｍｒ撃値は非常に高いが、耐力が
低く、腐食疲労強度も１４ ｋｇｆ／ｗｎ２で賦香２よ
りわずかに高い程度である。
がｌＯ〜１３ ｋｇｆ／ｍ＋”ど低い。一方オーステナ
イト系Ｍ鋼の賦香３はｍｒ撃値は非常に高いが、耐力が
低く、腐食疲労強度も１４ ｋｇｆ／ｗｎ２で賦香２よ
りわずかに高い程度である。
これに対し本発明のマルテンサイト系鋳鋼賦香４〜６は
賦香１，２に比べれば耐力が少々低下す第２表 強度及
び靭性 るものの、５ ’Ｉ ｋｇ［／ｎｏ２以」〕あり、設８
１強度十分ある６衝撃値も十分高く、腐食疲労強度が１
６〜２０ｋｇｒ／ｎｗｎ２ と他に比べ高い値を示す、
特にニオブ、バナジウム及び窒素の−・種以上を含む賦
香６〜９は１８〜２０ ｋｇ Ｉ’／＋ｎｍ２と高い値
を示す。
賦香１，２に比べれば耐力が少々低下す第２表 強度及
び靭性 るものの、５ ’Ｉ ｋｇ［／ｎｏ２以」〕あり、設８
１強度十分ある６衝撃値も十分高く、腐食疲労強度が１
６〜２０ｋｇｒ／ｎｗｎ２ と他に比べ高い値を示す、
特にニオブ、バナジウム及び窒素の−・種以上を含む賦
香６〜９は１８〜２０ ｋｇ Ｉ’／＋ｎｍ２と高い値
を示す。
次に溶接については賦香５及び７の４０ｎＩＴｌ厚試験
片にＶ型開光を加工し、夫々の共金被覆棒で溶接を行な
った。予熱５０℃で溶接し、全層溶接後染色探傷試験を
行なったが、割れは認められず。
片にＶ型開光を加工し、夫々の共金被覆棒で溶接を行な
った。予熱５０℃で溶接し、全層溶接後染色探傷試験を
行なったが、割れは認められず。
すぐれた溶接性を示した。
本発明鋼は従来鋼に比べ海水耐食性、靭性及び腐食疲労
強度がすぐ４し、かつ溶接が容易であり、海水揚水ポン
プ水車のランナやガイドベーンに適用すれば信頼性及び
経済性の点で有利である。
強度がすぐ４し、かつ溶接が容易であり、海水揚水ポン
プ水車のランナやガイドベーンに適用すれば信頼性及び
経済性の点で有利である。
第１図は本発明の対象である海水揚水ポンプ水車ランナ
の断面図、第２図は従来鋼及び本発明鋼の人工海水中浸
漬による腐食減ｙ：を示す図である。 １丁クラウンボス、２・・・クラウン、３・・・羽根、
４第 ｌ 図 男 ２ 図 言へ ＃ （ＮＯ）
の断面図、第２図は従来鋼及び本発明鋼の人工海水中浸
漬による腐食減ｙ：を示す図である。 １丁クラウンボス、２・・・クラウン、３・・・羽根、
４第 ｌ 図 男 ２ 図 言へ ＃ （ＮＯ）
Claims (1)
- １、重量比で炭素０，０２〜０．０７％、けい素０．２
〜０．６％、マンガン０．３〜０．８％、ニッケル４．
５〜７％、クロｌ、 １４．５〜１６．５％、モリブデ
ン１．５〜３％、残部鉄及び不純物からなり、衝撃値６
ｋｇ −ｍ ／ ａＫ以りを有し、高い腐食疲労強度
を有することを特徴とする海水揚水ポンプ水車用鋳鋼２
、特許請求の範１１１１第亀項において、重量比で炭素
０．０２〜０．０７％、けい′ＭＯ２〜ｏ、６％、マン
ガン０．３〜０．８％、ニッケル４５〜６，８％、クロ
ム１４．５〜１６．５ヅ１、モリブデン１．８〜２．８
を含み、ニオブＯ，（１５〜０：３Ｌ″Ａ、バナジウム
０．０５〜０．３％及び窒素０．０５・−０，０９％の
一種以上を含むことを特徴とする海水揚水ポンプ水車用
鋳鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199058A JPS6092455A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 水車用鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199058A JPS6092455A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 水車用鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092455A true JPS6092455A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0524984B2 JPH0524984B2 (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=16401400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58199058A Granted JPS6092455A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 水車用鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092455A (ja) |
Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62124218A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-06-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼材の製造方法 |
| JPS6314387A (ja) * | 1986-07-05 | 1988-01-21 | Nisshin Steel Co Ltd | フロツピ−デイスクセンタ−コアおよびその製造法 |
| JPS6411065A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of marine propeller having corrosion resistance and high strength |
| JPS6415269A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of marine propeller having high corrosion fatigue strength |
| JPH01152243A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Kubota Ltd | 高い腐食疲労強度とすぐれた耐食性を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JPH01152244A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Kubota Ltd | 高い腐食疲労強度とすぐれた耐食性を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
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-
1983
- 1983-10-26 JP JP58199058A patent/JPS6092455A/ja active Granted
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0524984B2 (ja) | 1993-04-09 |
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