JPS6335759A - Geothermal turbine rotor material - Google Patents

Geothermal turbine rotor material

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JPS6335759A
JPS6335759A JP17872186A JP17872186A JPS6335759A JP S6335759 A JPS6335759 A JP S6335759A JP 17872186 A JP17872186 A JP 17872186A JP 17872186 A JP17872186 A JP 17872186A JP S6335759 A JPS6335759 A JP S6335759A
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JP
Japan
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rotor
toughness
strength
geothermal
steel
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Pending
Application number
JP17872186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yorimasa Takeda
竹田 頼正
Yusaku Takano
高野 勇作
Ichiro Tsuji
一郎 辻
Takashi Koga
隆 古賀
Satoru Tanimoto
谷本 哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Casting and Forging Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Japan Casting and Forging Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a geothermal turbine rotor material having high toughness and high strength and excellent in corrosion resistance, by applying quench-and- temper treatment to a low-alloy steel having a composition consisting of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, Nb, and Fe. CONSTITUTION:The low-alloy steel consisting of 0.15-0.3% C, <=0.3% Si, <=1.2% Mn, 0.1-1% Ni, 1-3.5% Cr, 0.5-1.5% Mo, 0.03-<0.1% V, 0.003-0.03% Nb, and the balance Fe with inevitable impurities is subjected to quench-and-temper treatment, so that highly reliable geothermal steam turbine rotor material can be obtained. In the above rotor material, respective contents of V, Nb, Ni, etc., are reduced and the range of Cr content is enlarged in order to improve toughness as well as strength at room temp. and also to improve stress corrosion crack resistance as well as corrosion resistance to geothermal steam.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、H2S、 CO,等の不凝結ガスを有する腐
食性の高い蒸気を使用する蒸気タービンのロータに適用
されるロータ材に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a rotor material applied to a rotor of a steam turbine that uses highly corrosive steam containing non-condensable gases such as H2S and CO.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

地熱蒸気の温度は、250℃以下であり、この温度範囲
は、火力蒸気タービンにおいては、低圧タービンの領域
に入る。第1表に現在使用されているロータ材の化学成
分を示す。
The temperature of geothermal steam is 250° C. or lower, and this temperature range falls within the range of low-pressure turbines in thermal steam turbines. Table 1 shows the chemical composition of rotor materials currently used.

一般に低圧ロータ材としてはN iMoV 鋼(AsT
MA 470 class 2.5及び4)、N i 
CrMo’/鋼(AsTMA470 class 5.
6及び7)が使用されている。その理由は、NiMo’
V tNは、2.5%以上、NiCrMoV鋼について
は五25〜4チと、N1の含有量が高いためである。す
なわちN1の含有量が高いと焼入性が大巾に改善され、
ロータ中心部まで充分に焼きが入ることと、N1が母地
に固溶し、母地の靭性を高めるため大型ロータの中心ま
で強度も高く、靭性が高くなるからである。
In general, NiMoV steel (AsT
MA 470 class 2.5 and 4), Ni
CrMo'/Steel (AsTMA470 class 5.
6 and 7) are used. The reason is NiMo'
This is because the V tN is 2.5% or more, and the NiCrMoV steel has a high N1 content of 525 to 4%. In other words, when the N1 content is high, the hardenability is greatly improved,
This is because the rotor is sufficiently hardened to the center, and N1 is dissolved in the base material, increasing the toughness of the base material, resulting in high strength and toughness up to the center of the large rotor.

火力蒸気タービンでは、厳重な給水処理を施した給水よ
シ発生した蒸気すなわち、清浄な蒸気を使用している。
Thermal steam turbines use clean steam generated from feed water that has undergone strict water treatment.

しかしながら、一方塊熱蒸気は、不凝結ガスとして、H
,SSC’02等を含有しており、又地熱蒸気は、湿シ
度が高く、ロータの大部分は、H2S%CO,が溶は込
んだpHの低い湿分にさらされることになる。H2Sが
、溶けこんだ水溶液中特にpHの低い酸性域の場合、従
来高強度鋼に硫化物応力腐食割れが発生し易く、特に、
N1が1チを越すと、その感受性が高くなることが酸性
油井配管及びメタンガスタンクに使用された材料の経験
及び研究により明らかにされている。
However, on the other hand, lump hot steam is treated as a non-condensable gas by H
, SSC'02, etc., and the geothermal steam has a high degree of humidity, and most of the rotor is exposed to low pH moisture in which H2S%CO is dissolved. When H2S is dissolved in an aqueous solution, especially in an acidic region with a low pH, sulfide stress corrosion cracking is likely to occur in conventional high-strength steel, and in particular,
Experience and research on materials used in acid oil well piping and methane gas tanks has shown that susceptibility increases when N1 exceeds 1 inch.

地熱蒸気中の湿分中のH2Sは、酸性油井及び事故を起
したメタンガス中のH3S濃度よりも大1陥に低いが、
ロータという回転体では、大きな信頼性が、要求され、
N1が入った上述の火力。
The H2S in the moisture in geothermal steam is one order of magnitude lower than the H3S concentration in the acid oil well and the methane gas that caused the accident.
A rotor, a rotating body, requires great reliability.
The above-mentioned firepower includes N1.

蒸)Cタービン低圧ロータ用NiMoV s4及びNI
CrMoV 鋼の採用を控える場合が多い。
NiMoV s4 and NI for steam) C turbine low pressure rotor
CrMoV steel is often avoided.

したがって、地熱タービンロータとしては、Niの少な
いCrMoV m(As TMA 470class 
8 )が、使用される場合が多い。
Therefore, as a geothermal turbine rotor, CrMoV m (As TMA 470class
8) is often used.

CrMoV鋼は、クリープ破断強度が高いので、高圧ロ
ータ材として使用されるが、靭性は低く、2 m Vノ
ツチシャルピー試験における脆性−延性4移温度(脆性
破面率が50チになる温度、以下FATTという。)は
80℃を越えており、このままでは、低圧ロータとして
の性能を要する地熱クービンロータとしては、採用でき
ない。
CrMoV steel has high creep rupture strength, so it is used as a high-pressure rotor material, but its toughness is low, and the brittle-ductile 4 transition temperature (temperature at which the brittle fracture area ratio becomes 50 degrees, below) in the 2 m V notch Charpy test. FATT) exceeds 80°C, and as it is, it cannot be used as a geothermal Kubin rotor, which requires performance as a low-pressure rotor.

したがって、熱処理を変更し、FATTを80℃以下と
し、地熱タービンロータとしている。
Therefore, the heat treatment was changed and the FATT was set to 80° C. or less, resulting in a geothermal turbine rotor.

すなわち、高圧ロータの焼入処理は、950〜980℃
、強制空冷として、組織を、上部ベイナイト又は、上部
ベイナイト+フェライトとし、次に焼戻し処理を行ない
クリープ強度を高くしているのに対して、地熱ロータの
焼入処理は、850℃〜950℃、水冷として、組織を
、下部ベイナイト又は、下部ベイナイト+マμテンサイ
ドとし、次に焼戻し処理を行ない室温強度及び靭性を確
保している。
In other words, the quenching treatment of the high-pressure rotor is performed at 950 to 980°C.
For forced air cooling, the structure is made into upper bainite or upper bainite + ferrite, and then tempered to increase the creep strength, whereas the geothermal rotor is hardened at 850°C to 950°C. For water cooling, the structure is made into lower bainite or lower bainite + martenside, and then tempered to ensure room temperature strength and toughness.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

CrMoV鋼は、焼入処理の変更すなわち焼入温度の低
下によシ組織の粗大化を防止し、また冷却を水冷とし、
冷却速度を早め、下部ベイナイト又は、下部ベイナイト
+マμテンサイドを得、焼戻しをすることによシ、組織
の軸かい焼戻し下部ベイナイト又は、焼戻し下部ベイナ
イト+マlVfンサイトにすることKより窩い靭性(F
ATT(80℃)を得、地熱タービンロータとじて採用
されている。
CrMoV steel prevents the coarsening of the structure by changing the quenching process, that is, lowering the quenching temperature, and uses water cooling for cooling.
By accelerating the cooling rate to obtain lower bainite or lower bainite + martenside, and then tempering, the structure becomes axially tempered lower bainite or tempered lower bainite + martinite, which has a more porous toughness. (F
ATT (80℃) and is used as a geothermal turbine rotor.

しかし、CrMoV鋼は、N1 の入った低圧ロータ材
と異なり、焼入性が悪く、大型のロータ、及びさらに高
強度が要求される場合には靭性が低下するため、地熱タ
ービンロータとして信頼性が低下する。又、現状のロー
タにおいても、さらに靭性の高い材料が得られれば、さ
らに信頼性の高い地熱タービンロータとして実用化でき
る。
However, unlike low-pressure rotor materials containing N1, CrMoV steel has poor hardenability, and its toughness decreases when used in large rotors or when even higher strength is required, making it unreliable as a geothermal turbine rotor. descend. Furthermore, if a material with even higher toughness can be obtained for the current rotor, it will be possible to put it into practical use as a more reliable geothermal turbine rotor.

本発明は、現有のCrMoV 鋼地熱タービンロータよ
シも靭性が優れ、又さらに、大型化、高強度化した場合
にも、十分な靭性を有する地熱タービンロータ材を提供
しようとするものである。
The present invention aims to provide a geothermal turbine rotor material that is superior in toughness to the existing CrMoV steel geothermal turbine rotor and has sufficient toughness even when the rotor is made larger and has higher strength.

本発明者は、さきにCrMoV鋼の高温強度を有し、又
低温強度及び靭性の優れたいわゆる高低圧一体型ロータ
材を開発すべく研究を重ねた結果、21/4 CrMo
VNb 鋼を、高低圧一体型蒸気タービン用ロータ材(
特開昭60−245772号)として提案した。ただし
、本ロータ材は、高温強度と低温強度及び低温靭性を共
有させようとするものであυ、高温強度への配慮がある
ため、成分設計的には、高温強度の必要性がない地熱タ
ービンロータとして用うる場合には、さらに改善の余地
がある。また、21/4 CrMovNb鋼は、主とし
て火力蒸気タービン材料として開発されたもので、腐蝕
性を有するH、S。
As a result of repeated research to develop a so-called high-low-pressure integrated rotor material that has the high-temperature strength of CrMoV steel and also has excellent low-temperature strength and toughness, the present inventor has developed a 21/4 CrMoV steel.
VNb steel is used as rotor material for high and low pressure integrated steam turbines (
It was proposed as JP-A No. 60-245772). However, this rotor material is intended to share high-temperature strength, low-temperature strength, and low-temperature toughness υ, and since there is consideration for high-temperature strength, it is suitable for geothermal turbines that do not require high-temperature strength in terms of component design. When used as a rotor, there is room for further improvement. In addition, 21/4 CrMovNb steel was mainly developed as a material for thermal power steam turbines, and has corrosive properties such as H and S.

CO,等の地熱蒸気に対する耐腐蝕性及び耐応力腐蝕割
れ性を考慮した改善が必要である。
Improvements are required that take into consideration corrosion resistance against geothermal steam such as CO, and resistance to stress corrosion and cracking.

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上述の蒸気タービン用ロータ材である2 1
/4 CrMoVNb鋼を地熱タービン用として、つぎ
のように改良したものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides the above-mentioned rotor material for a steam turbine.
/4 CrMoVNb steel has been improved as follows for use in geothermal turbines.

(1)■の範囲を低目とする。(1) Set the range of ■ as low.

■は、21/4 CrMoVNb鋼の場合、高温強度を
増加させる元素として非常に重要な元素である。21/
4 CrMoVNb鋼ではコノためVの範囲は(L1〜
α35チとしており、高温強度を高めるためには1lL
2〜(L55%のVにし、焼入温度を、950℃以上と
し、VCを十分に固溶した場合、焼戻し時に、安定した
緻密なり、 c、 (vc )を析出させることが最も
望ましい。しかし、21/4 CrMoVNb鋼の場合
、靭性への配慮があり、焼入温度を930℃に低下して
いるが、高温強度への配慮もあシ、大きくは低下してい
ない。一方、地熱タービンロータにおいては、高温強度
は必要なく焼入温度は、さらに低くし、細粒の状態で、
焼入を実施したほうが、靭性は上昇する。この場合、高
温強度を目標として、Vをl1l−以上に高めると、未
固溶のVCが残り固溶のCの濃度を下げるため、焼入性
は、低下し、又未固溶のVCは、室温の強度には寄与せ
ず、靭性を低下させる。したがって、本発明ではVの量
を0.05%以上CL1%未満とした。なお上記目的の
だめの焼入温度としては850〜930℃が非常に好ま
しい。
(2) is a very important element in the case of 21/4 CrMoVNb steel as an element that increases high temperature strength. 21/
4 In CrMoVNb steel, the range of V is (L1 ~
α35 is used, and in order to increase high temperature strength, 1L
2~(L55% V, quenching temperature at 950°C or higher, and sufficient VC as a solid solution, it becomes stable and dense during tempering, and it is most desirable to precipitate c, (vc). However, In the case of 21/4 CrMoVNb steel, the quenching temperature has been lowered to 930°C due to consideration of toughness, but consideration has also been given to high-temperature strength and the decrease has not been significant.On the other hand, geothermal turbine rotor In this case, high-temperature strength is not required, and the quenching temperature is lowered to a fine grain state.
Toughness increases when quenching is performed. In this case, when high-temperature strength is targeted and V is increased to 11l- or higher, undissolved VC remains and the concentration of solid-dissolved C is lowered, resulting in a decrease in hardenability. , does not contribute to room temperature strength and reduces toughness. Therefore, in the present invention, the amount of V is set to 0.05% or more and less than 1% CL. Note that the quenching temperature for the above purpose is very preferably 850 to 930°C.

(2)  Nb の範囲を低目とする Nbの固溶度は、低く、焼本温度の900℃程度では、
約n、oo3%であり結晶粒倣細化及び室温強度の上昇
という点では、この値よりわずかに多く添加しておけば
よい。多量の添加は、多量の未固溶の炭化物(NbC)
’を増し、固溶したCの低下による焼入性の低下及び未
固溶炭化物による靭性の低下につながるため好ましくな
い。したがって、Nbの含有量はCLOO5〜Q、05
%とした。
(2) The solid solubility of Nb is low, and at the firing temperature of about 900℃,
It is about n,oo 3%, and it is sufficient to add slightly more than this value in terms of grain pattern refinement and increase in room temperature strength. Addition of a large amount causes a large amount of undissolved carbide (NbC)
', which leads to a decrease in hardenability due to a decrease in solid-dissolved C and a decrease in toughness due to undissolved carbide, which is undesirable. Therefore, the Nb content is CLOO5~Q,05
%.

(3)  Niの低下 21/4 CrMoVNb鋼においては、N1はcL1
〜1.5 %となっている。しかしながら、腐食性を有
する地熱蒸気に対する耐食性及び耐応力腐食割れの点を
考慮して、N1は1チ以下とした。
(3) Decrease in Ni 21/4 In CrMoVNb steel, N1 is cL1
~1.5%. However, in consideration of corrosion resistance against corrosive geothermal steam and resistance to stress corrosion cracking, N1 was set to 1 inch or less.

(4)  Crの範囲拡大 Crは、21/4 CrMoVNb鋼では、1.8〜′
Lalとしているが、焼入温度を低下し、また7%Nb
を低下すれば、汲小1チでも十分にcrの焼入性の改善
効果が期待でき、優れた室温強度及び靭性が得られる。
(4) Expansion of Cr range Cr is 1.8~' for 21/4 CrMoVNb steel.
Lal, but the quenching temperature was lowered and 7%Nb
By lowering the Cr hardenability, even a small amount of 1 inch can be expected to sufficiently improve the hardenability of Cr, and excellent room temperature strength and toughness can be obtained.

また、crを上昇し、さらに焼入性を改善できる。Further, it is possible to increase cr and further improve hardenability.

21/4 CrMoVNb f14では、クリープ破断
強度の改善が飽和するとして、最高を2.8チとしたが
、焼入性改善のためにはさらにCrを増してもよい。た
だし、五5チ以上になるとその効果は飽和し、これ以上
のCrは必要ない。
For 21/4 CrMoVNb f14, the maximum value was set at 2.8 inches, assuming that the improvement in creep rupture strength is saturated, but Cr may be further increased to improve hardenability. However, when the amount exceeds 55 cm, the effect is saturated and no more Cr is needed.

そこでCrの範囲を拡大し、1〜五5チとした。Therefore, the range of Cr was expanded to 1 to 55 inches.

以上の改良によ)、850℃〜950℃で焼入し、その
後焼戻して、使用できる室温強度及び靭性が優れ、また
地熱蒸気中における耐食性及び耐応力腐食割れ性の優れ
た地熱タービン用ロータ材が得られる。
Through the above improvements), a rotor material for geothermal turbines that is quenched at 850°C to 950°C and then tempered has excellent usable room temperature strength and toughness, as well as excellent corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance in geothermal steam. is obtained.

すなわち本発明は、炭素(Lf5〜cL3%、シリコン
α3−以下、マンガン1.2チ以下、ニッケ/I/Q、
1〜1%、クロム1〜N5%、 モ!J7”f’ン0.
5〜1.5%、バナヅウA(LO3%以上Q、1チ未満
、ニオビューム[Loo:s〜(LO3%、残部鉄およ
び付随的不純物よシなる低合金鋼で、焼入れ焼戻し処理
を施こしてなることを特徴とする地熱蒸気タービン用ロ
ータ材である。
That is, the present invention uses carbon (Lf 5 to cL 3%, silicon α3 or less, manganese 1.2 or less, nickel/I/Q,
1-1%, chromium 1-5%, Mo! J7"f'n0.
5 to 1.5%, Banazu A (LO3% Q, less than 1 inch, Niobium [Loo:s ~ (LO3%, balance iron and incidental impurities, low alloy steel, quenched and tempered) This is a rotor material for geothermal steam turbines, which is characterized by:

以下、本発明のロータ材の組成及びその含有量を限定し
た理由について説明する。
The composition of the rotor material of the present invention and the reason for limiting its content will be explained below.

炭素(C):Cは、焼入性を増大させ、耐力や靭性を確
保するためには、必要不可欠な元素であり、本発明ロー
タ材に必要な耐力や靭性を発現させるためには、lll
Llsts以上必要であるが、あまシ多ff1K添加す
るとかえって靭性を害し、また加工性が悪くなるので、
その含有量を11.15〜(L5チとした。
Carbon (C): C is an essential element in order to increase hardenability and ensure yield strength and toughness.
Although it is necessary to add more than Llsts, adding too much ff1K will actually harm the toughness and worsen the workability.
Its content was set at 11.15~(L5chi).

シリコン(81) : 81は溶鋼の脱酸剤として、有
効な元素であるが、多く添加すると脱酸による生成物で
あるSin、が鋼中に残存し、鋼の清浄度を害し靭性を
低下させるので、[L3−以下とした。
Silicon (81): 81 is an effective element as a deoxidizing agent for molten steel, but if it is added in large quantities, Sin, a product of deoxidation, will remain in the steel, impairing the cleanliness of the steel and reducing its toughness. Therefore, it was set to [L3- or less].

マンガン(Mu) : Mnは溶鋼の脱酸剤として有効
であシ、また焼入性を増大させて、強度を高めるのに有
効な元素である。しかし、あまシ多く添加すると靭性及
び延性を害するのでその含有量を最大1.2チどした。
Manganese (Mu): Mn is an effective element as a deoxidizing agent for molten steel, and is also effective in increasing hardenability and strength. However, adding a large amount of sweetener impairs toughness and ductility, so the content was set at a maximum of 1.2.

ニッケA/(Ni):Niは、鋼の焼入れ性を増大させ
て強度を高めるのに有効な元素である。
Nickel A/(Ni): Ni is an element effective in increasing the hardenability of steel and increasing its strength.

特に靭性向上に有効である。しかしN1が1チをこすと
、地熱蒸気中の耐食性及び耐応力腐食割れ性に対する信
頼性が落ちてくるので、その含有量を11〜1%とした
It is particularly effective in improving toughness. However, if N1 exceeds 1 inch, the reliability of corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance in geothermal steam decreases, so the content was set at 11 to 1%.

クロム(Cr) : Crは通常のロータ用低合金鋼の
添加元素として最も重要な元素である。
Chromium (Cr): Cr is the most important element added to ordinary low alloy steel for rotors.

Crt’lf4に添加すると、耐食性を改善し、焼入性
を増大させて、室温における強度及び靭性を向上させる
。そのため、上述した理由によシCrの含有量を1〜五
5チとした。
When added to Crt'lf4, it improves corrosion resistance, increases hardenability, and improves strength and toughness at room temperature. Therefore, for the above-mentioned reason, the Cr content was set to 1 to 55.

モリブデン(Mo) : Moは、Crと同様に通常の
ロータ用低合金鋼の添加元素として、重要な元素である
。Moを鋼に添加すると、焼入性を増大し、また、焼戻
し時の焼戻し軟化抵抗を大きくして、室温の強度の増大
に有効である。またMOは0.5チ程度以上添加すると
、鋼の焼戻し脆性を阻止する元素として、非常に有効な
元素である。しかし、あまり多く添加するとその効果は
飽和しかえって靭性を害する。そこでロータ材が大型化
した場合の質量効果(焼入性)を考慮して、MOの含有
量は05〜1.5優とした。
Molybdenum (Mo): Like Cr, Mo is an important element as an additive element in ordinary low-alloy steel for rotors. Adding Mo to steel increases hardenability, increases resistance to temper softening during tempering, and is effective in increasing strength at room temperature. Furthermore, when MO is added in an amount of about 0.5 mm or more, it is a very effective element for inhibiting temper brittleness of steel. However, if too much is added, the effect will be saturated and the toughness will be adversely affected. Therefore, in consideration of the mass effect (hardenability) when the rotor material becomes larger, the MO content was set to 0.05 to 1.5.

パナジューム(V):VはMOと同様に常温における強
度を向上するのに有効な元素である。
Panadium (V): Like MO, V is an element effective in improving strength at room temperature.

地熱タービンロータにおいては、上述したように、高温
強度は必要なく、また必要以上に添加すると焼入性を害
し、靭性も害する。このためVの含有量は[LO3−以
上[114未満とした。
As mentioned above, geothermal turbine rotors do not require high-temperature strength, and adding more than necessary impairs hardenability and toughness. Therefore, the V content was set to be [LO3- or more] [less than 114].

ニオビューム(Nb) : NbはVと同様に室温の強
度の上昇、結晶粒の微細化による靭性の向上に有効でち
る。一方、上述したように本発明のロータ材の焼入温度
は、850℃〜930℃と低目に取るためNl)の固溶
度は低くせいぜいα003−程度である。したがって強
度の向上には0.003%あればよく、また結晶粒微細
化の点でも、固溶度よシも若干高目でもよい。−したが
って、Nbの含有量は(LOO3−〜(LO5%とした
Niobium (Nb): Like V, Nb is effective in increasing strength at room temperature and improving toughness by making crystal grains finer. On the other hand, as mentioned above, since the quenching temperature of the rotor material of the present invention is low, 850° C. to 930° C., the solid solubility of Nl) is low, at most about α003−. Therefore, 0.003% is sufficient to improve the strength, and the solid solubility may also be slightly higher in terms of crystal grain refinement. - Therefore, the Nb content was set to (LOO3-~(LO5%).

その他:P、S、Cuなどは不純物元素として、避けら
れないものであり、これらは、できるだけ低い方が望ま
しい。
Others: P, S, Cu, etc. are unavoidable impurity elements, and it is desirable that these be as low as possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.

sokg真空溶解炉で、50ゆの鋼塊を製作し、この鋼
塊を1200℃の温度範囲で鍛伸し、60鱈角棒を得た
。この場合の鍛造比は3であシ、大型ロータの場合の鍛
造比と、はぼ一致する。
A 50 yen steel ingot was produced in a sokg vacuum melting furnace, and this steel ingot was forged in a temperature range of 1200°C to obtain a 60 cod square bar. The forging ratio in this case is 3, which is almost the same as the forging ratio in the case of a large rotor.

木材を1200℃で2時間加熱し、試験に供した。The wood was heated at 1200° C. for 2 hours and subjected to the test.

この角棒の化学分析結果を第2表に示す。The chemical analysis results of this square bar are shown in Table 2.

第2表に示す実施例のうち、S1〜憲3までが本発明の
ロータ材でi、A4、ム5が比較例のロータ材である。
Among the examples shown in Table 2, S1 to Ken3 are rotor materials of the present invention, and i, A4, and M5 are rotor materials of comparative examples.

なおム4は、CrMoV f:A高圧ロータの成分で、
現在地熱タービンロータとして使用されておシ、憲5は
、特開昭60−245772の高低圧一体型蒸気タービ
ン用ロータ材である。
Note that 4 is a component of the CrMoV f:A high-pressure rotor,
Ken 5, which is currently used as a geothermal turbine rotor, is a rotor material for a high and low pressure integrated steam turbine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-245772.

これ等の角棒から切り出した試験片に、ロータ中心部(
1550φ径ロータ)に相当する熱処理を実施した。な
お、焼戻し処理によυ、地熱タービンローりの設計に必
要な強度すなわち、[LZfi酎圧6耐〜73kg/I
IIIlsニナルヨウニ調整した。
The center of the rotor (
A heat treatment corresponding to a 1550φ diameter rotor was performed. In addition, the tempering process increases the strength required for the design of geothermal turbine rollers, that is, [LZfi pressure 6 to 73 kg/I]
IIIls were adjusted accordingly.

熱処理は、次の通りである。The heat treatment was as follows.

予備熱処理、溶体化処理:1010℃×25時間、徐冷
(1500℃ロータ空冷時の中心担当) 焼戻し=720℃X25時間、炉冷 最終熱処理、焼入処理:910℃×10時間、冷却速度
80℃/時間(800℃〜300℃間)焼戻し処理:X
℃X25時間、炉冷 X℃:41 651℃、42 663℃、A3665℃
、扁4660℃、45 660℃地熱タービンロータに
おいては要求される特性は、靭性であシ、50kg溶解
材と大型ロータとの差が問題となるが、次の処理を実施
して、大型ロータの中心部担当の組織を得て、靭性を比
較した。
Preliminary heat treatment, solution treatment: 1010°C x 25 hours, slow cooling (center in charge when air cooling the rotor at 1500°C) Tempering = 720°C x 25 hours, furnace cooling Final heat treatment, quenching treatment: 910°C x 10 hours, cooling rate 80 °C/hour (between 800 °C and 300 °C) Tempering treatment: X
°C x 25 hours, furnace cooling X °C: 41 651 °C, 42 663 °C, A3665 °C
The characteristics required for a geothermal turbine rotor of 4660℃ and 45660℃ are toughness, and the difference between 50kg melted material and a large rotor poses a problem. The tissues in charge of the center were obtained and their toughness was compared.

1)鍛造比を大型ロータ担当とした。1) The forging ratio was assigned to a large rotor.

1)1200℃に2時間加熱し、現実のロータの熱扱い
を再現した。この処理により、結晶粒は、粗大化する。
1) It was heated to 1200°C for 2 hours to reproduce the heat treatment of a real rotor. This treatment coarsens the crystal grains.

111)熱処理は、大型ロータ中心部相当した。111) The heat treatment was applied to the center of a large rotor.

第3表に各村の機械的性質を示す。Table 3 shows the mechanical properties of each village.

第3表から明らかなように各村ともに(L2%耐力は、
65 kgf/m”〜73ゆf/■2の間に入っておシ
、地熱タービンロータとして十分な強度を有している。
As is clear from Table 3, in each village (L2% yield strength is
It has a strength of between 65 kgf/m'' and 73 kgf/m2, which is sufficient for use as a geothermal turbine rotor.

なお、一般の低圧ロータでは伸びは16%以上、絞シが
45%以上要求されるが、各村の伸び・絞シは、この値
を十分に満足している。一方、衝撃特性であるが、低圧
ロータのFATTは、80℃以下であシ、大型になる程
よυ低いFATTが要求される。
Note that a general low-pressure rotor is required to have an elongation of 16% or more and a reduction of 45% or more, but the elongation and reduction of each village fully satisfy these values. On the other hand, regarding impact characteristics, the FATT of a low-pressure rotor must be 80°C or less, and the larger the rotor, the lower the FATT required.

比較材4は、現状のCrMoV 鋼地熱タービンロータ
であるが、FATTは、74℃と要求ぎりぎりであり、
地熱タービンロータが大型化した場合、若干信頼性の点
で問題があり、改善が必要である。
Comparison material 4 is the current CrMoV steel geothermal turbine rotor, but the FATT is 74°C, which is just below the required level.
When geothermal turbine rotors become larger, there are some reliability problems that need improvement.

一方、本発明材は、I&15℃、煮230℃、ム325
℃とFATTは低下し、靭性は大巾に改善されている。
On the other hand, the material of the present invention was heated at I & 15℃, boiled at 230℃,
°C and FATT are reduced, and toughness is greatly improved.

第2表によれば、A1とA2は、Crが約t5%である
がCが12チの11のほうがCIIL27チの42より
大巾に改善されている。Cを低減すると、焼入時のNb
の固溶度が増すため、強度を微細なNbCで持つために
、靭性も高くなる。したがって本発明材においては、C
の低いほうが望ましい。A3は、Crを2.26チにし
たものであるが、Cq6が同等のA2より、FATTは
やや低目となっており、Crの焼入性硬化という点で、
やや優れている。A5は、■が本発明材ム3より高くな
っているが、FATTが高くなっており、本発明材のV
の低減効果は一著しいことを示している。すなわち、地
熱タービンロータの大型化及び高強度化においては、本
発明材の如く、低目にするほうが望ましいことが分かる
According to Table 2, A1 and A2 have a Cr of about t5%, but the C of 11 with 12 chips is much improved over 42 with CIIL 27 chips. When C is reduced, Nb during quenching
Since the solid solubility of NbC increases and the strength is provided by fine NbC, the toughness also increases. Therefore, in the material of the present invention, C
The lower the value, the better. A3 has 2.26 inches of Cr, but has a slightly lower FATT than A2 with the same Cq6, and in terms of hardenability of Cr,
Slightly better. A5 has a higher ■ than the inventive material M3, but has a higher FATT and the V of the inventive material.
This shows that the reduction effect is quite remarkable. That is, it can be seen that in order to increase the size and strength of the geothermal turbine rotor, it is preferable to use a material with a low thickness like the material of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の地熱タービン用ロータは、従来のCrMoV 
鋼地熱タービンロータ材、21/4 CrMoVNb鋼
高低圧一体型蒸気タービン用ロータ材よりも靭性が優れ
ており、信頼性が高く、より高強度化、より大型化の地
熱タービン用として適している。
The geothermal turbine rotor of the present invention is a conventional CrMoV rotor.
Steel geothermal turbine rotor material, 21/4 CrMoVNb steel has superior toughness and reliability than rotor material for high and low pressure integrated steam turbines, and is suitable for higher strength and larger geothermal turbines.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 炭素0.15〜0.3%、シリコン0.3%以下、マン
ガン1.2%以下、ニッケル0.1〜1%、クロム1〜
3.5%、モリブデン0.5〜1.5%、バナジユーム
0.03%以上0.1%未満、ニオビユーム0.003
〜0.03%、残部鉄および付随的不純物よりなる低合
金鋼で、焼入れ焼戻し処理を施こしてなることを特徴と
する地熱蒸気タービン用ロータ材。
Carbon 0.15-0.3%, silicon 0.3% or less, manganese 1.2% or less, nickel 0.1-1%, chromium 1-1%
3.5%, molybdenum 0.5-1.5%, vanadium 0.03% or more and less than 0.1%, niobyum 0.003
1. A rotor material for a geothermal steam turbine, characterized in that it is made of a low alloy steel comprising ~0.03%, the balance being iron and incidental impurities, and subjected to a quenching and tempering treatment.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114262846A (en) * 2021-12-13 2022-04-01 通裕重工股份有限公司 Flywheel rotor material and flywheel rotor quenching and tempering heat treatment process

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230716A (en) * 1975-09-05 1977-03-08 Toshiba Corp Turbine rotor for geothermal power generation and its production
JPS5440225A (en) * 1977-09-06 1979-03-29 Kobe Steel Ltd Low alloy steel for rotor shaft
JPS54107416A (en) * 1978-02-10 1979-08-23 Hitachi Ltd Heat-resistant low alloy steel casting and its heating treatment
JPS5550430A (en) * 1978-10-06 1980-04-12 Hitachi Ltd Turbine rotor for geothermal electric power generation
JPS5947361A (en) * 1982-09-08 1984-03-17 Kawasaki Steel Corp Medium-alloy cr steel for environment of geothermal fluid
JPS605853A (en) * 1983-06-22 1985-01-12 Toshiba Corp Material for rotor of turbine for geothermal-power generation
JPS60245772A (en) * 1984-05-21 1985-12-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low alloy steel for rotor of integrated high and low pressure type steam turbine
JPS61143523A (en) * 1984-12-17 1986-07-01 Toshiba Corp Manufacture of rotor for geothermal energy turbine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230716A (en) * 1975-09-05 1977-03-08 Toshiba Corp Turbine rotor for geothermal power generation and its production
JPS5440225A (en) * 1977-09-06 1979-03-29 Kobe Steel Ltd Low alloy steel for rotor shaft
JPS54107416A (en) * 1978-02-10 1979-08-23 Hitachi Ltd Heat-resistant low alloy steel casting and its heating treatment
JPS5550430A (en) * 1978-10-06 1980-04-12 Hitachi Ltd Turbine rotor for geothermal electric power generation
JPS5947361A (en) * 1982-09-08 1984-03-17 Kawasaki Steel Corp Medium-alloy cr steel for environment of geothermal fluid
JPS605853A (en) * 1983-06-22 1985-01-12 Toshiba Corp Material for rotor of turbine for geothermal-power generation
JPS60245772A (en) * 1984-05-21 1985-12-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low alloy steel for rotor of integrated high and low pressure type steam turbine
JPS61143523A (en) * 1984-12-17 1986-07-01 Toshiba Corp Manufacture of rotor for geothermal energy turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114262846A (en) * 2021-12-13 2022-04-01 通裕重工股份有限公司 Flywheel rotor material and flywheel rotor quenching and tempering heat treatment process

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