JPS62124227A - タ−ビンロ−タシヤフトの製造法 - Google Patents
タ−ビンロ−タシヤフトの製造法Info
- Publication number
- JPS62124227A JPS62124227A JP26219385A JP26219385A JPS62124227A JP S62124227 A JPS62124227 A JP S62124227A JP 26219385 A JP26219385 A JP 26219385A JP 26219385 A JP26219385 A JP 26219385A JP S62124227 A JPS62124227 A JP S62124227A
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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】
（発明の技術分野）
本発明は、５００℃以上の高温で使用されるタービンロ
ー夕の製造方法に関する。
ー夕の製造方法に関する。
火力発電設備は昭和３０年代から飛躍的な大吉間化、高
効率化がはかられ、それに伴い発電用蒸気タービンの蒸
気温度、圧力も増加の一途をたどってきた。現在では、
使用材料の耐熱性や強度等の制約から最大蒸気温度５６
６℃、圧力１６９／（ｇ／ｃｉに制限されている。それ
にもかかわらずタービンの主要ＢＱ部品として一般に使
用されているフェライト系耐熱鋼にとってこの蒸気条件
は過酷で、種々の経年劣化現象を呈する。その一つにタ
ービンロータシャフトの経年曲り現蒙がある。この現象
は３０００ｒｐｍＪｊよび３６００ ｒｐｍで８Ａ速回
転する大径長尺重量物であるロータシャフトが２つの軸
受間のほぼ中央の高温部で経年的に一方向に曲ってくる
もので、稼動中は軸振動の増加として検出される。この
現象を放置すれば安定運転が出来ないばかりか、ひいて
は静止部との接触事故をおこし運用上極めてｍ大な問題
となる。
効率化がはかられ、それに伴い発電用蒸気タービンの蒸
気温度、圧力も増加の一途をたどってきた。現在では、
使用材料の耐熱性や強度等の制約から最大蒸気温度５６
６℃、圧力１６９／（ｇ／ｃｉに制限されている。それ
にもかかわらずタービンの主要ＢＱ部品として一般に使
用されているフェライト系耐熱鋼にとってこの蒸気条件
は過酷で、種々の経年劣化現象を呈する。その一つにタ
ービンロータシャフトの経年曲り現蒙がある。この現象
は３０００ｒｐｍＪｊよび３６００ ｒｐｍで８Ａ速回
転する大径長尺重量物であるロータシャフトが２つの軸
受間のほぼ中央の高温部で経年的に一方向に曲ってくる
もので、稼動中は軸振動の増加として検出される。この
現象を放置すれば安定運転が出来ないばかりか、ひいて
は静止部との接触事故をおこし運用上極めてｍ大な問題
となる。
この経年的りの発生原因は、現状量も高い蒸気温度であ
る５６６℃で使用されているタービンロータで発生する
ことが多いことから、ロークシ１Ｆフトのクリープ変形
によるものとされ、ロータシャ７１〜円周での材料自身
のクリープ強度のバラツキにより曲り方向が決まるとさ
れている。高温用に使用されるロータシャフトはクロム
・モリブデン・バナジ「クム合金鋼（Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼
）製で、直径が１〜１．８ｍにもなる鍛造品であること
がら、円周上でのクリープ強度を均一にす゛るため製造
上各種の工夫がなされている。鍛造品の芯が偏心しない
ような同芯鍛造やクリープ強度のバラツキに最も影響の
ある調質熱処理工程においてロータシャフトを吊るし回
転させる方法がとり入れられている。しかしながらクリ
ープ強度のバラツキを小さくすることは出来ても皆無に
することは工業上不可能である。
る５６６℃で使用されているタービンロータで発生する
ことが多いことから、ロークシ１Ｆフトのクリープ変形
によるものとされ、ロータシャ７１〜円周での材料自身
のクリープ強度のバラツキにより曲り方向が決まるとさ
れている。高温用に使用されるロータシャフトはクロム
・モリブデン・バナジ「クム合金鋼（Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼
）製で、直径が１〜１．８ｍにもなる鍛造品であること
がら、円周上でのクリープ強度を均一にす゛るため製造
上各種の工夫がなされている。鍛造品の芯が偏心しない
ような同芯鍛造やクリープ強度のバラツキに最も影響の
ある調質熱処理工程においてロータシャフトを吊るし回
転させる方法がとり入れられている。しかしながらクリ
ープ強度のバラツキを小さくすることは出来ても皆無に
することは工業上不可能である。
一方、Ｏｒ−Ｍｏ−■鋼製ロータシャフトでも、５３８
℃の蒸気条件で使用されるものに経年的り現象が僅少で
あることから、使用温度でクリープ変形が生じないすな
わちクリープ強度あるいはクリープ破断強度が十分に強
ければ、円周上にクリープ強度のバラツキがあろうとも
経年的りが生じないとされ特開昭５４−７７８０８号公
報に開示されているようにＣｒ−ＭＯ−Ｖ鋼製ロータシ
ャフトの高温部分を５００℃以下の蒸気で冷却したり、
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼よりクリープ強度の強い１２Ｃｒｍ製
ロータシャフトを適用する技術が採用され効果を上げて
いる。しかしながらタービンの高効率化を指向して蒸気
温度が高くなってぎたことを考慮すれば冷却技術の採用
は効率低下をひきおこすことが必至であり、また１２Ｃ
ｒｍ製ロータシ１１フトはＣｒ−ＭＯ−Ｖ！Ｎ製より極
めて高価で経済的なデメリットがある。
℃の蒸気条件で使用されるものに経年的り現象が僅少で
あることから、使用温度でクリープ変形が生じないすな
わちクリープ強度あるいはクリープ破断強度が十分に強
ければ、円周上にクリープ強度のバラツキがあろうとも
経年的りが生じないとされ特開昭５４−７７８０８号公
報に開示されているようにＣｒ−ＭＯ−Ｖ鋼製ロータシ
ャフトの高温部分を５００℃以下の蒸気で冷却したり、
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼よりクリープ強度の強い１２Ｃｒｍ製
ロータシャフトを適用する技術が採用され効果を上げて
いる。しかしながらタービンの高効率化を指向して蒸気
温度が高くなってぎたことを考慮すれば冷却技術の採用
は効率低下をひきおこすことが必至であり、また１２Ｃ
ｒｍ製ロータシ１１フトはＣｒ−ＭＯ−Ｖ！Ｎ製より極
めて高価で経済的なデメリットがある。
この発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、タ
ービンの効率を低下させることなく、しかも高温で経年
的りが生じないタービンロータを安価に製造する方法を
提供することを目的とする。
ービンの効率を低下させることなく、しかも高温で経年
的りが生じないタービンロータを安価に製造する方法を
提供することを目的とする。
本発明者は、種々の研究試験を行なった結果、タービン
ロータシャフト全体が均一の強度（クリープ破断強度）
および靭性を必要とせず、シャフトの各部位に応じた強
度および靭性を付与するように焼もどしをづれば、この
発明の目的達成に有効であることの知見を得てこの発明
を完成するに到った。
ロータシャフト全体が均一の強度（クリープ破断強度）
および靭性を必要とせず、シャフトの各部位に応じた強
度および靭性を付与するように焼もどしをづれば、この
発明の目的達成に有効であることの知見を得てこの発明
を完成するに到った。
すなわち、この発明のタービンロータシャフトの製造方
法は、Ｏｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼から成形されたロータシャフト
素材を熱処理して均一にオーステナイ１−化し、処理さ
れた該素材を冷却した後、タービン運転時に高温雰囲気
にさらされるシャフト部位、例えばシャフト中央部の焼
もどし温度を、運転時により低い温度の雰囲気にさらさ
れるシャフト部位の焼もどし温度より低くしてタービン
ロータシャフト素材を焼もどすことを含むものである。
法は、Ｏｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼から成形されたロータシャフト
素材を熱処理して均一にオーステナイ１−化し、処理さ
れた該素材を冷却した後、タービン運転時に高温雰囲気
にさらされるシャフト部位、例えばシャフト中央部の焼
もどし温度を、運転時により低い温度の雰囲気にさらさ
れるシャフト部位の焼もどし温度より低くしてタービン
ロータシャフト素材を焼もどすことを含むものである。
この発明の好ましい態様として、オーステナイトの熱処
理を９５０℃〜９９０℃の温度範囲で行なうことができ
る。
理を９５０℃〜９９０℃の温度範囲で行なうことができ
る。
この発明の好ましい態様として、タービン運転時に高温
雰囲気にさらされるシャフト部位、例えばシャフト中央
部の焼もどし温度を６００℃〜６５０℃、より低い温度
の雰囲気にさらされるシャフト部位の焼もどし温度を６
５０℃〜７００℃に設定することができる。
雰囲気にさらされるシャフト部位、例えばシャフト中央
部の焼もどし温度を６００℃〜６５０℃、より低い温度
の雰囲気にさらされるシャフト部位の焼もどし温度を６
５０℃〜７００℃に設定することができる。
以下、この発明のタービンロータシャフトの製造法につ
いでより詳細に説明する。
いでより詳細に説明する。
この発明は、通常、タービンロータに使用されるＣｒ−
Ｍｏ−Ｖ鋼の原材料を溶解し、精練し、鋳造し、例えば
第１図に示すようなロータシャフト素材形状に鍛造して
成形し、次いでこのタービンロータシャフト素材を熱処
理（例えば、約９５０℃〜９９０℃の温度範囲）して均
一にオ−ステナイト化し、処理されたこの素材を冷却し
た後、タービン運転時に高温雰囲気にさらされるシト７
１一部位、例えばシｔ・フト中央部１の焼もどし温度（
例えば６００℃〜６５０℃）を、その運転時により低い
温度の雰囲気にざらされるシャツ１〜部位、例えばシャ
フト中央部１以外の部位の焼もどし温度（例えば６５０
°〜７００℃）より低く設定してタービンロータシャフ
ト素材を焼もどすことを含むタービンロータシャフトの
製造法である。
Ｍｏ−Ｖ鋼の原材料を溶解し、精練し、鋳造し、例えば
第１図に示すようなロータシャフト素材形状に鍛造して
成形し、次いでこのタービンロータシャフト素材を熱処
理（例えば、約９５０℃〜９９０℃の温度範囲）して均
一にオ−ステナイト化し、処理されたこの素材を冷却し
た後、タービン運転時に高温雰囲気にさらされるシト７
１一部位、例えばシｔ・フト中央部１の焼もどし温度（
例えば６００℃〜６５０℃）を、その運転時により低い
温度の雰囲気にざらされるシャツ１〜部位、例えばシャ
フト中央部１以外の部位の焼もどし温度（例えば６５０
°〜７００℃）より低く設定してタービンロータシャフ
ト素材を焼もどすことを含むタービンロータシャフトの
製造法である。
この発明において、タービンロータシャフト素材の焼な
ましは、シャフトの部位によって相違する温度で実施さ
れる。ザなわら、タービン運転時に高温の雰囲気にさら
される部位、例えば軸の中央部の焼もどし温度は、ター
ビン運転時により低い温度の雰囲気にさらされるシャフ
ト部位の焼もどし温度より低く設定される。
ましは、シャフトの部位によって相違する温度で実施さ
れる。ザなわら、タービン運転時に高温の雰囲気にさら
される部位、例えば軸の中央部の焼もどし温度は、ター
ビン運転時により低い温度の雰囲気にさらされるシャフ
ト部位の焼もどし温度より低く設定される。
これは、このＣｒ−ＭＯ−Ｖ鋼の焼もどし温度が低いと
クリープ破断強度が高くなるが靭性が低下し、他方この
焼もどし温度が高いと靭性を増大させることができるが
クリープ破断強度が低下するので、経年面りの生じるお
それのあるロータシャフト中央部に対して低い焼もどし
温度に、経年面りの生じない他の部位に対して高い焼も
どし温度に設定するためである。
クリープ破断強度が高くなるが靭性が低下し、他方この
焼もどし温度が高いと靭性を増大させることができるが
クリープ破断強度が低下するので、経年面りの生じるお
それのあるロータシャフト中央部に対して低い焼もどし
温度に、経年面りの生じない他の部位に対して高い焼も
どし温度に設定するためである。
タービン運転時に高温雰囲気にさらされて経年面りを生
じるおそれのあるシャフト部位、例することができる。
じるおそれのあるシャフト部位、例することができる。
これは、下限温度未；）１では、焼もどしが不十分とな
り、クリープ破断強度が高いが靭性が低くなって破壊抵
抗が減少するからであり、他方上限！ａ度を超えるとク
リープ破断強度が低下して経年面りを起すおそれがある
からである。
り、クリープ破断強度が高いが靭性が低くなって破壊抵
抗が減少するからであり、他方上限！ａ度を超えるとク
リープ破断強度が低下して経年面りを起すおそれがある
からである。
また、タービン運転時により低い温度雰囲気にさらされ
るシャフト部位の焼もどし温度を６４０〜７００℃、好
ましくは６５０℃〜７００℃、より好ましくは６５０℃
〜６７０℃に設定される。
るシャフト部位の焼もどし温度を６４０〜７００℃、好
ましくは６５０℃〜７００℃、より好ましくは６５０℃
〜６７０℃に設定される。
これは、これらの部位は経年面りを生じるおそれが少な
いので特にクリープ破断強度を必要とせず、むしろ靭性
の改善が期待される温度に設定すべきだからである。
いので特にクリープ破断強度を必要とせず、むしろ靭性
の改善が期待される温度に設定すべきだからである。
次いで、この発明において、オーステナイト化の為の熱
処理温度は、９４０〜１０００℃、好ましくは９５０℃
〜９９０℃に設定される。これは次のような理由による
。オーステナイト化温度が下限温度未満であると、クリ
ープ破断強度に効果のあるバナジウム炭化物が完全に固
溶することが出来ず、未固溶炭化物として残存するので
その侵の焼もどし過程においてバナジウム炭化物を均一
に分散析出することが出来ず、クリープ破断強度が向上
させることはできない。一方、上限温度を超える高温で
オーステナイト化すると結晶粒が粗大化すると共にバナ
ジウム炭化物が地に完全に固溶するのでその後の焼もど
しによりクリープ破断強度は向上するが、切欠存在下で
のクリープ破断強度が低下する。すなわち切欠弱化現象
が生じるので、タービンブレードが取り付けられる溝加
工部分に存在するＲ部の強度が問題となる。
処理温度は、９４０〜１０００℃、好ましくは９５０℃
〜９９０℃に設定される。これは次のような理由による
。オーステナイト化温度が下限温度未満であると、クリ
ープ破断強度に効果のあるバナジウム炭化物が完全に固
溶することが出来ず、未固溶炭化物として残存するので
その侵の焼もどし過程においてバナジウム炭化物を均一
に分散析出することが出来ず、クリープ破断強度が向上
させることはできない。一方、上限温度を超える高温で
オーステナイト化すると結晶粒が粗大化すると共にバナ
ジウム炭化物が地に完全に固溶するのでその後の焼もど
しによりクリープ破断強度は向上するが、切欠存在下で
のクリープ破断強度が低下する。すなわち切欠弱化現象
が生じるので、タービンブレードが取り付けられる溝加
工部分に存在するＲ部の強度が問題となる。
（実施例）
以下、実施例によってこの発明をより具体的に説明する
。
。
表１に示す化学組成よりなるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を溶解・
鍛造してロータ素材用テストピースを９個作製した。
鍛造してロータ素材用テストピースを９個作製した。
このうち５個はオーステナイト化温度の効果を明らかに
するため９３０．９５０．９７０．９９０．１０１０℃
の温度でオーステナイト化し、６５０℃で焼もどしを行
なった。また残りの４個は焼もどし温度の効果を明らか
にするためオーステナイト化温度を９７０℃として焼も
どし温度を５７０．６００，６７０．７００℃とした。
するため９３０．９５０．９７０．９９０．１０１０℃
の温度でオーステナイト化し、６５０℃で焼もどしを行
なった。また残りの４個は焼もどし温度の効果を明らか
にするためオーステナイト化温度を９７０℃として焼も
どし温度を５７０．６００，６７０．７００℃とした。
なおこの中で９７０℃オーステナイト化、６７０℃焼も
どＩノの熱処理条件は通常Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼ロー表２よ
り明らかなようにオーステナイト化温度９５０〜９９０
℃、焼もどし温度６００〜６５０℃の条件のもの〈実施
例１〜４）は従来の熱処理のもの（従来例）と比ベクリ
ープ破断強度が高く、しかも切欠強化を示すので、経年
向りの生じないロータシャフトを製造することができる
。
どＩノの熱処理条件は通常Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼ロー表２よ
り明らかなようにオーステナイト化温度９５０〜９９０
℃、焼もどし温度６００〜６５０℃の条件のもの〈実施
例１〜４）は従来の熱処理のもの（従来例）と比ベクリ
ープ破断強度が高く、しかも切欠強化を示すので、経年
向りの生じないロータシャフトを製造することができる
。
以上、具体的に裏付けられたようにＣｒ−Ｍ。
−Ｖ鋼製ロータシャフトの製造方法を変更することによ
り、本発明によって製造されたタービンロータシャフト
は従来の工程で製造されたものと比べ軸中央部において
十分に高いクリープ破断強度を呈し、５６６℃で使用さ
れても経年向りを生じない。経年向りの生じないロータ
シャフトを提供することが可能となるので、経済的メリ
ットがあるばかりでなく、安定したタービンの運転が出
来るので、電力の安定供給といった社会的使命をはだせ
る点ですこぶる効果がある。
り、本発明によって製造されたタービンロータシャフト
は従来の工程で製造されたものと比べ軸中央部において
十分に高いクリープ破断強度を呈し、５６６℃で使用さ
れても経年向りを生じない。経年向りの生じないロータ
シャフトを提供することが可能となるので、経済的メリ
ットがあるばかりでなく、安定したタービンの運転が出
来るので、電力の安定供給といった社会的使命をはだせ
る点ですこぶる効果がある。
第１図は高温で使用されるタービンロータシャフトの素
材の断面図である。 １・・・高温部。
材の断面図である。 １・・・高温部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼から成形されたタービンロータシ
ャフト素材を熱処理して均一にオーステナイト化し、処
理された該素材を冷却した後、タービン運転時に高温雰
囲気にさらされるシャフト部位の焼もどし温度を、運転
時により低い温度の雰囲気にさらされるシャフト部位の
焼もどし温度より低く設定してタービンロータシャフト
素材を焼もどすことを含むタービンロータシャフトの製
造法。 ２、オーステナイト化の熱処理を９５０℃〜９９０℃の
温度範囲で行なう、特許請求の範囲第１項記載の製造法
。 ３、高温雰囲気にさらされるシャフト部位の焼もどし温
度を６００℃〜６５０℃、より低い温度の雰囲気にさら
されるシャフト部位の焼もどし温度を６５０℃〜７００
℃に設定する、特許請求の範囲第１項または第２項記載
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26219385A JPS62124227A (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | タ−ビンロ−タシヤフトの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26219385A JPS62124227A (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | タ−ビンロ−タシヤフトの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124227A true JPS62124227A (ja) | 1987-06-05 |
| JPH041047B2 JPH041047B2 (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=17372365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26219385A Granted JPS62124227A (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | タ−ビンロ−タシヤフトの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124227A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0368717A (ja) * | 1989-08-05 | 1991-03-25 | Kurimoto Ltd | シュレッダーハンマーの製造方法 |
| JPH0686449U (ja) * | 1993-04-08 | 1994-12-20 | 株式会社アクアデザインアマノ | 水草植物育成用水槽における二酸化炭素拡散装置 |
| JPH0718543U (ja) * | 1994-06-30 | 1995-04-04 | 株式会社アクアデザインアマノ | 水草植物育成用水槽における二酸化炭素拡散装置 |
-
1985
- 1985-11-21 JP JP26219385A patent/JPS62124227A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0368717A (ja) * | 1989-08-05 | 1991-03-25 | Kurimoto Ltd | シュレッダーハンマーの製造方法 |
| JPH0686449U (ja) * | 1993-04-08 | 1994-12-20 | 株式会社アクアデザインアマノ | 水草植物育成用水槽における二酸化炭素拡散装置 |
| JPH0718543U (ja) * | 1994-06-30 | 1995-04-04 | 株式会社アクアデザインアマノ | 水草植物育成用水槽における二酸化炭素拡散装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH041047B2 (ja) | 1992-01-09 |
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