JPH01230723A - Manufacture of turbine rotor - Google Patents
Manufacture of turbine rotorInfo
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- JPH01230723A JPH01230723A JP5538688A JP5538688A JPH01230723A JP H01230723 A JPH01230723 A JP H01230723A JP 5538688 A JP5538688 A JP 5538688A JP 5538688 A JP5538688 A JP 5538688A JP H01230723 A JPH01230723 A JP H01230723A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明はタービンロータの製造方法に係り、特に高温に
おけるクリープラブチャ強度に優れ、比較的低温におけ
る引張強度および靭性に優れた蒸気タービンロータの製
造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a turbine rotor, which has particularly excellent creep-rubber strength at high temperatures and excellent tensile strength and toughness at relatively low temperatures. The present invention relates to a method of manufacturing a steam turbine rotor.
(従来の技術)
一般に蒸気タービンにおいては、使用蒸気条件に応じて
異なる材質のロータが用いられている。(Prior Art) Steam turbines generally use rotors made of different materials depending on the steam conditions used.
例えば、大型蒸気タービンにおいては高温・高圧側(た
とえば566℃近傍)で用いられるロータ材として、A
STM−A470 (class 8)に規定されてい
るように高温下ですぐれたクリープ破断強度を有するC
rMoV鋼が使用され、低圧側(たとえば350℃以下
)用ロータ材として、ASTM−A470 (C1as
s 2〜7)に規定されているような2.5%以上のN
iを有するNiCrMoVfv4が使用されている。そ
して、現状では、これら蒸気条件に対応した異なる材質
からなるロータを、各々機械的に接合して蒸気タービン
を構成している。For example, in large steam turbines, A
C has excellent creep rupture strength at high temperatures as specified in STM-A470 (class 8).
rMoV steel is used, and ASTM-A470 (C1as
2.5% or more as specified in s2-7)
NiCrMoVfv4 with i is used. Currently, rotors made of different materials corresponding to these steam conditions are mechanically joined to form a steam turbine.
一方、比較的小型の蒸気タービンにおいては、通常、高
圧側から低圧側まで同一材料からなる一本のロータによ
り構成した高低圧一体型ロータが用いられている。On the other hand, in relatively small steam turbines, a high-low pressure integrated rotor is usually used, which is composed of a single rotor made of the same material from the high-pressure side to the low-pressure side.
(発明が解決しようとする課題)
ところで、従来の蒸気タービンロータには次のような問
題がある。すなわち、従来の大型蒸気タービンにおいて
は、異なる材質からなる複数本のロータを接合してター
ビンを構成するため、製造工程が複雑になるという問題
がある。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, conventional steam turbine rotors have the following problems. That is, in conventional large steam turbines, since the turbine is constructed by joining a plurality of rotors made of different materials, there is a problem in that the manufacturing process becomes complicated.
また、小型蒸気タービンにおいて用いられている高低圧
一体型ロータ用材料としては、通常CrMoVfV4や
NiCrMoV鋼が用いられているが、従来使用されて
いるC r M o V鋼は引張強度の点で充分満足の
いくものではないため、低圧最終段に装着できる翼の大
きさが制限されるという問題がある。In addition, CrMoVfV4 and NiCrMoV steels are usually used as materials for high- and low-pressure integrated rotors used in small steam turbines, but the conventionally used CrMoV steels have sufficient tensile strength. Since this is not satisfactory, there is a problem in that the size of the blade that can be attached to the low-pressure final stage is limited.
さらに、従来のNiCrMoV鋼においては、引張強度
は優れているもののクリープ破断強度に欠け、また35
0℃以上の温度域においてぜい化が進行しやすいという
問題がある。Furthermore, although conventional NiCrMoV steel has excellent tensile strength, it lacks creep rupture strength, and
There is a problem in that embrittlement tends to progress in a temperature range of 0° C. or higher.
このため、従来のロータ材では、高温蒸気を使用しかつ
長尺の低圧最終段具を装着することにより蒸気タービン
の効率向上を図ろうとする場合に大きな制限がある。For this reason, conventional rotor materials have significant limitations when attempting to improve the efficiency of a steam turbine by using high-temperature steam and installing a long, low-pressure final stage.
また、クリープ破断強度や靭性にすぐれ、しかも低温域
での引張強度にもすぐれたロータ材としては、既に12
Crft4が開発されているが、12Cr鋼は高価であ
るためこれをロータ材として用いると製造コストの増大
をもたらすという問題がある。In addition, 12 is already available as a rotor material with excellent creep rupture strength and toughness, as well as excellent tensile strength at low temperatures.
Crft4 has been developed, but since 12Cr steel is expensive, there is a problem in that using it as a rotor material increases manufacturing costs.
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、比較的低温の蒸気条件ドにおいて高い
引張強度および靭性を有し、かつ、高温条件下において
クリープ破断強度が大きく、ぜい化の少ない蒸気タービ
ンロータの製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional techniques described above, to have high tensile strength and toughness under relatively low-temperature steam conditions, and high creep rupture strength under high-temperature conditions. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a steam turbine rotor with less embrittlement.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明は、重量比で、C0
,10〜0.35%、Si0.35%以下、Mn 1
. 096以下、 Ni0.3〜2.5%、Cr1.5
〜3.5%、MO0.3〜1.5%、V0.05〜0.
30%、W0.1〜2.0%、さらに所望によりNb0
.01〜0.15%、Ta0.01〜0.15%、N0
.01〜0.10%、B0.002〜0.015%のい
ずれか1 f−i以上を含有するFe基合金で構成され
たタービンロータ形状素体を、1000−1150℃の
範囲の温度まで加熱して焼鈍した後4900〜970℃
の範囲の温度に加熱して焼入れ、さらに、600〜70
0℃の温度範囲で焼戻しすることを特徴とするものであ
る。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides, in terms of weight ratio, C0
, 10-0.35%, Si 0.35% or less, Mn 1
.. 096 or less, Ni0.3-2.5%, Cr1.5
~3.5%, MO0.3~1.5%, V0.05~0.
30%, W0.1-2.0%, further Nb0 if desired
.. 01-0.15%, Ta0.01-0.15%, N0
.. A turbine rotor-shaped element body made of an Fe-based alloy containing 0.01 to 0.10% or B0.002 to 0.015% or more is heated to a temperature in the range of 1000 to 1150°C. 4900~970℃ after annealing
Quenched by heating to a temperature in the range of 600 to 70
It is characterized by tempering in a temperature range of 0°C.
(作 用)
この製造方法を適用することにより、比較的低温の蒸気
条件下において高い引張強度および靭性を有し、かつ、
高温条件下においても大きなりリープ破断強度、少ない
ぜい化を達成した。(Function) By applying this manufacturing method, it has high tensile strength and toughness under relatively low temperature steam conditions, and
Achieved high leap rupture strength and low embrittlement even under high temperature conditions.
次に、上記温度範囲を限定した理由について説明する。Next, the reason for limiting the above temperature range will be explained.
焼鈍: 1000〜1150℃
焼鈍の目的は、粗大な炭化物を鋼の素地中に固溶させる
とともに、鍛造によって生ずる組織の不均一化を解消さ
せることにある。この目的を達成するには、ロータ素体
の肉厚1インチあたり1時間程度の間、1000℃以上
の温度を保持して、全体を均一に加熱することが必要で
ある。しかしながら、1150℃よりも高い温度に加熱
すると、逆にオーステナイト結晶粒が粗大化してしまい
、後の焼入れ、焼戻しの各工程を経ても靭性を十分に回
復するのが困難となる。したがって、1000〜115
0℃の温度範囲とし、上記目的が達成されたら徐冷する
こととした。Annealing: 1000 to 1150°C The purpose of annealing is to dissolve coarse carbides into the steel matrix and to eliminate the non-uniformity of the structure caused by forging. To achieve this objective, it is necessary to maintain a temperature of 1000° C. or more for about one hour per inch of wall thickness of the rotor body to uniformly heat the entire rotor body. However, if heated to a temperature higher than 1150° C., the austenite crystal grains will become coarser, making it difficult to sufficiently recover the toughness even after the subsequent quenching and tempering steps. Therefore, 1000-115
The temperature range was set at 0°C, and slow cooling was performed when the above objective was achieved.
焼入れ=900〜970℃
焼入れの際にも、本鋼種の素地をオーステナイト化して
炭化物を素地中に固溶させることが必要であるが、すで
に焼鈍を経ているため、焼鈍時よりもやや低めの温度に
加熱するのが妥当である。Quenching = 900 to 970℃ During quenching, it is necessary to austenite the base of this steel and dissolve carbides in the base, but since it has already been annealed, the temperature is slightly lower than that during annealing. It is appropriate to heat it to
実験においては900℃未満では炭化物の固溶が十分で
なく、それによってラブチャ強度が低下することが確認
された。また、970℃よりも高いと結晶粒の粗大化が
認められ、それによって靭性が低下することが確認され
た。そこで、900〜970℃の温度とする。なお、加
熱後の保持時間は焼鈍の場合と同様に、ロータ素体の肉
厚1インチあたり1時間程度とし、タービンロータ素体
がなるべく均一な温度となるようにするのが望ましい。In experiments, it was confirmed that at temperatures below 900°C, solid solution of carbides is not sufficient, resulting in a decrease in Labcha strength. Moreover, it was confirmed that when the temperature was higher than 970°C, coarsening of crystal grains was observed, which caused a decrease in toughness. Therefore, the temperature is set at 900 to 970°C. Note that, as in the case of annealing, the holding time after heating is preferably about 1 hour per inch of wall thickness of the rotor body, so that the temperature of the turbine rotor body is as uniform as possible.
焼入冷却速度に関しては、空冷あるいは必要に応じて、
油冷、水冷(水スプレー噴霧)とすることができる。Regarding the quenching cooling rate, air cooling or, if necessary,
Can be oil cooled or water cooled (water spray atomization).
焼戻し2600〜700℃
焼戻しは、焼入硬化した材料に靭性・延性を回復させる
ために行う処理であるが、本鋼種の場合600℃未満で
は十分な靭性が得られず、また700°Cを越えると逆
に軟化して、常温における引張強度が低下する。したが
って、上記温度範囲600〜700℃にて行うこととす
る。加熱保持時間は、強度と靭性・延性の十分なバラン
スがとれるような最適時間とする。Tempering 2600-700℃ Tempering is a process performed to restore toughness and ductility to quench-hardened materials, but in the case of this steel type, sufficient toughness cannot be obtained below 600℃, and above 700℃ On the contrary, it softens and its tensile strength at room temperature decreases. Therefore, the above temperature range is 600 to 700°C. The heating and holding time is set to an optimum time that provides a sufficient balance between strength, toughness, and ductility.
次に、上記製造方法に好適なタービンロータ用鋼の組成
およびそれらの構成比を限定した理由につき説明する。Next, the composition of the turbine rotor steel suitable for the above manufacturing method and the reasons for limiting the composition ratio thereof will be explained.
なお、数字は重量比である。Note that the numbers are weight ratios.
C:0.10〜0.35%
炭素は焼入性を向上し、また引張強度を高めるのに寄与
する元素であるが、本発明においては高温で地鉄中に固
溶してオーステナイト組織とし、さらに炭化物を形成す
るのに必要である。構成比は0.10%未満では好まし
くないフェライトが生成し、0.35%を越えると、靭
性が低下するため0.10〜0.35%とするが、好ま
しくは0.15〜0,30%である。C: 0.10-0.35% Carbon is an element that contributes to improving hardenability and increasing tensile strength, but in the present invention, it dissolves in the steel base at high temperatures and forms an austenite structure. , is also necessary to form carbides. If the composition ratio is less than 0.10%, undesirable ferrite will be produced, and if it exceeds 0.35%, the toughness will decrease. %.
Si:0.35%以下
ケイ素は、溶解時に脱酸剤として添加されるが、多量に
添加するとその一部が酸化物として鋼中に残留し、靭性
に悪影響を及ぼす。したがって、添加量は0.35%以
下とするが、経年脆化をできるたけ抑制する意味から好
ましくは0.10%以下である。Si: 0.35% or less Silicon is added as a deoxidizing agent during melting, but when added in large amounts, a portion of it remains in the steel as an oxide, adversely affecting toughness. Therefore, the amount added should be 0.35% or less, but preferably 0.10% or less in order to suppress aging embrittlement as much as possible.
Mn:1.0%以下
マンガンは、溶解時に脱硫剤として添加されるが、その
効果を得るためには、1.0%以下の添加量で十分であ
る。また、原材料を十分に選定したり、さらに炉外精練
等の工程を入れて、イオウを極低レベルに抑えた場合は
、マンガンによる脱硫作用は不要になるため、マンガン
は0.10%以下が好ましい。Mn: 1.0% or less Manganese is added as a desulfurizing agent during melting, but an addition amount of 1.0% or less is sufficient to obtain its effect. In addition, if the raw materials are carefully selected or a process such as outside-furnace smelting is carried out to suppress sulfur to an extremely low level, the desulfurization effect of manganese becomes unnecessary, so manganese should be kept at 0.10% or less. preferable.
Ni:0.3〜2.5%
ニッケルは、鋼の焼入性を増し、引張強度や靭性を高め
るのに有効な元素であり、タービンロータとして必要な
引張強度を得るためには、0. 3%以上添加すること
が必要である。しかし、2.5%を越えて添加すると、
逆にクリープ破断強度の低下や、脆化が促進される傾向
があるので0.3〜2.5%とするが、好ましくは1.
0〜2.0%である。Ni: 0.3 to 2.5% Nickel is an element effective in increasing the hardenability of steel and increasing its tensile strength and toughness. It is necessary to add 3% or more. However, if more than 2.5% is added,
On the contrary, it tends to reduce creep rupture strength and promote embrittlement, so it is set at 0.3 to 2.5%, but preferably 1.
It is 0 to 2.0%.
Cr: 1.5〜3.5%
クロムは、鋼の焼入性を増し、引張強度を高めるのに有
効な元素であり、タービンロータとして必要な引張強度
を得るためには、1,5%以上添加することが必要であ
る。しかし、3.5%を越えて添加するとタービンロー
タのジャーナル特性が低下するので1,5〜3.5%と
するが、好ましくは2.0〜3.0%である。Cr: 1.5 to 3.5% Chromium is an effective element for increasing the hardenability of steel and increasing its tensile strength, and in order to obtain the tensile strength necessary for a turbine rotor, chromium must be added at a concentration of 1.5%. It is necessary to add the above amount. However, if added in excess of 3.5%, the journal characteristics of the turbine rotor will deteriorate, so the content should be 1.5 to 3.5%, preferably 2.0 to 3.0%.
Mo:0.3〜1.5%
モリブデンは、鋼の焼入性、引張強度ならびにクリープ
破断強さを高めるのに有効な元素であり、その効果を発
揮させるためには、0. 3%以上の添加が必要である
。しかし、1.5%を越えて添加すると靭性が低下する
ので0. 3〜1.5%とするが、好ましくは0.7〜
1.2%である。Mo: 0.3 to 1.5% Molybdenum is an effective element for increasing the hardenability, tensile strength, and creep rupture strength of steel. It is necessary to add 3% or more. However, if it is added in excess of 1.5%, the toughness will decrease, so 0. 3 to 1.5%, preferably 0.7 to 1.5%
It is 1.2%.
V:0.05〜0.30%
バナジウムは、鋼の焼入性、クリープ破断強さを高める
のに有効な元素であり、また、結晶粒の微細化を達成す
るのに効果がある。その効果を発揮させるためには0,
05%以上の添加が必要である。しかし、0.30%を
越えて添加すると、靭性が低下するので0.05〜0,
30%とするが、好ましくは、0.10〜0.25%で
ある。V: 0.05-0.30% Vanadium is an effective element for increasing the hardenability and creep rupture strength of steel, and is also effective for achieving refinement of crystal grains. In order to demonstrate its effect, 0,
It is necessary to add 0.05% or more. However, if it is added in excess of 0.30%, the toughness will decrease.
30%, preferably 0.10 to 0.25%.
W:0.1〜2.0%
タングステンは、固溶体強化により、高温強度の向上に
必要な元素であるが、0.1%未満ではその効果は十分
でなく、また、2.0%を越えるとクリープ破断強度や
靭性を低下させるので、0.1〜2.0%とするが、好
ましくは、0.3〜1.0%である。W: 0.1-2.0% Tungsten is an element necessary for improving high-temperature strength through solid solution strengthening, but if it is less than 0.1%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 2.0%. Since this lowers creep rupture strength and toughness, the content is set at 0.1 to 2.0%, but preferably 0.3 to 1.0%.
さらに、上記成分に加えて、Nb、Ta、N、Bを添加
することにより、引張強度、靭性、クリープ破断強度を
さらに一層向上させることができる。以下に、各合金元
素の構成比を限定した理由につき説明する。Furthermore, by adding Nb, Ta, N, and B in addition to the above components, tensile strength, toughness, and creep rupture strength can be further improved. The reason for limiting the composition ratio of each alloying element will be explained below.
Nb: 0.01〜0,15%
ニオブは、結晶粒の微細化に効果のある元素であり、そ
の効果を発揮させるためには、0.01%以上の添加が
必要である。しかし、0.15%を越えて添加すると逆
に粗大な炭化物を形成して、靭性を低下させるので0.
01〜0.15%とするが、好ましくは、0,03〜0
.10%である。Nb: 0.01 to 0.15% Niobium is an element that is effective in refining crystal grains, and in order to exhibit its effect, it is necessary to add 0.01% or more. However, if it is added in excess of 0.15%, coarse carbides will be formed and the toughness will be reduced.
01 to 0.15%, preferably 0.03 to 0
.. It is 10%.
Ta : 0.01〜0.1596
タンタルは、ニオブと同様の働きをする元素であり、0
.01〜0,15%とするが、好ましくは0,03〜0
.10%である。Ta: 0.01 to 0.1596 Tantalum is an element that functions in the same way as niobium, and has a value of 0.
.. 0.01 to 0.15%, preferably 0.03 to 0.0
.. It is 10%.
N:0.01〜0.10%
窒素は、引張強度やクリープ破断強度を高めるのに有効
な元素であり、0.01〜0.10%添加とするが、好
ましくは0.03〜0.07%である。0.01%未満
では、その効果が乏しく、一方、0.10%を越えて添
加すると靭性が低下するので好ましくない。N: 0.01-0.10% Nitrogen is an effective element for increasing tensile strength and creep rupture strength, and is added in an amount of 0.01-0.10%, preferably 0.03-0.10%. 07%. If it is less than 0.01%, the effect will be poor, while if it exceeds 0.10%, the toughness will decrease, which is not preferable.
B: 0.002〜0.015%
ボロンは、焼入性を向上させるとともに、クリープ破断
強度を向上させるのに必要な元素で、その効果を得るた
めには0.002%以上の添加が必要であるが、逆に0
.015%を越えて添加すると、ロータ製造時に鍛造割
れが生じ易くなるので、この範囲とするが、好ましくは
0.003〜0.010%である。B: 0.002-0.015% Boron is an element necessary to improve hardenability and creep rupture strength, and in order to obtain this effect, it is necessary to add 0.002% or more. However, on the contrary, 0
.. If added in excess of 0.015%, forging cracks are likely to occur during rotor manufacturing, so the content should be within this range, but preferably 0.003 to 0.010%.
なお、上記に含まれないFe以外のその他の付随的不純
物が含まれることがある。たとえばPlSなどであり、
通常の冶金的手段により除くことができない程度の量で
あるが、できるだけ少ない方が望ましい。Note that incidental impurities other than Fe that are not included above may be included. For example, PlS etc.
Although the amount cannot be removed by ordinary metallurgical means, it is desirable that it be as small as possible.
(実施例)
本発明は、以下に示す実施例および比較例についての実
験結果からさらに明瞭に理解される。(Examples) The present invention will be more clearly understood from the experimental results of Examples and Comparative Examples shown below.
熱処理を行うべき試料は、第1表に示すような合金組成
となるよう配合した原料を電弧炉で溶製し、脱酸処理後
真空造塊を行った後、円柱状に鍛造してタービンロータ
形状素体のモデルとして形成したものである。The samples to be heat-treated are made by melting raw materials blended to have the alloy composition shown in Table 1 in an electric arc furnace, deoxidized, vacuum-formed, and then forged into a cylindrical shape to be used as a turbine rotor. It was created as a model of the shape element.
このタービンロータ形状素体は、直径600mm、長さ
1.000mmで形成され、実際のタービンロータ形状
素体の一部をあられすモデルとして十分な大きさに形成
されている。かかるタービンロータ形状素体のモデルに
、第1表に記載したように、1〜■の熱処理を施した。This turbine rotor-shaped element is formed to have a diameter of 600 mm and a length of 1.000 mm, and is sufficiently large to be used as a model of a part of an actual turbine rotor-shaped element. The model of the turbine rotor-shaped element body was subjected to heat treatments 1 to 2 as shown in Table 1.
I〜■の熱処理は第1図に示され、ここでFCは炉冷を
、ACは空冷を示している。The heat treatments I to ① are shown in FIG. 1, where FC indicates furnace cooling and AC indicates air cooling.
第1表記載の合金組成と熱処理との組合せは、本発明の
実施例並びに参考に供するために行った比較例である。The combinations of alloy compositions and heat treatments listed in Table 1 are examples of the present invention and comparative examples for reference.
すなわち、第1表の実施例1〜実施例7は、本発明の製
造方法に好適なタービンロータ用組成材に、1000〜
1150℃の温度からの焼鈍、900〜970℃の温度
からの焼入れ、および600〜700℃の温度での焼戻
しの一連の熱処理を施したものである。That is, Examples 1 to 7 in Table 1 show that the composition materials for turbine rotors suitable for the manufacturing method of the present invention include 1000 to 1000.
A series of heat treatments were performed: annealing at a temperature of 1150°C, quenching at a temperature of 900-970°C, and tempering at a temperature of 600-700°C.
これに対し、比較例1は、単なる高温用CrMoV系鋼
であって本発明と相違する組成のものに、本発明よりも
焼入温度の高い従来より行われていた熱処理lを施した
ものである。比較例2は、比較例1と同等組成材を、本
発明に包含されうる熱処理■を施したものである。同様
に、比較例3は、単なる低温用N i CrMoV系鋼
であって、本発明と相違する組成のものに、本発明より
も焼入温度の低い従来より行われていた熱処理■を施し
たものである。また、比較例4は、比較例3と同様組成
材に対して本発明に包含されうる熱処理■を施したもの
である。On the other hand, Comparative Example 1 is a simple high-temperature CrMoV steel with a composition different from that of the present invention, which was subjected to conventional heat treatment at a higher quenching temperature than that of the present invention. be. In Comparative Example 2, a material having the same composition as Comparative Example 1 was subjected to heat treatment (2) that can be included in the present invention. Similarly, Comparative Example 3 is a simple low-temperature N i CrMoV steel with a composition different from that of the present invention, and was subjected to conventional heat treatment (1) at a lower quenching temperature than that of the present invention. It is something. Further, in Comparative Example 4, similar to Comparative Example 3, the composition material was subjected to heat treatment (1) that can be included in the present invention.
こうして熱処理を施したタービンロータ形状素体のモデ
ルから試験片を切り出し、引張試験、衝撃試験、クリー
プ破断試験および脆化試験(ステップクール法)を行っ
た。Test pieces were cut out from the model of the turbine rotor-shaped body that had been heat-treated in this way, and subjected to a tensile test, an impact test, a creep rupture test, and an embrittlement test (step cool method).
第2表は、常温における引張試験およびシャルピー衝撃
試験の結果を示すものである。Table 2 shows the results of the tensile test and Charpy impact test at room temperature.
この表から、本発明に係る実施例1〜7は、比較例1〜
4に示す従来材と同等もしくはそれ以上の引張強度、耐
力、伸び、絞りを示し、比較的低い温度での機械的性質
を十分に備えていることが理解される。特に、比較例1
.2に比べると強度の向上が著しく、FATT (延性
−脆性破面遷移温度)も低圧タービンロータ材としての
比較例3に近く、低いものとなっている。なお、比較例
4は、従来の低圧タービンロータの組成材に対して、本
発明に係る高温の熱処理を施したものであるため、延性
・靭性が極端に低下している。From this table, Examples 1 to 7 according to the present invention are compared to Comparative Examples 1 to 7.
It is understood that the material exhibits tensile strength, proof stress, elongation, and area of area equivalent to or greater than the conventional material shown in No. 4, and has sufficient mechanical properties at relatively low temperatures. In particular, Comparative Example 1
.. Compared to Comparative Example 3, the strength is significantly improved, and the FATT (ductile-brittle fracture transition temperature) is also low, close to that of Comparative Example 3 as a low-pressure turbine rotor material. In Comparative Example 4, the high-temperature heat treatment according to the present invention was applied to the conventional low-pressure turbine rotor composition material, so the ductility and toughness were extremely reduced.
第3表は、試験温度600℃、負荷応力14kg f
/ mtA、17 kg f /m1r(7) 2種類
ツクリーフ破断試験を行った結果を示している。Table 3 shows the test temperature: 600℃, load stress: 14kg f
/ mtA, 17 kg f /m1r (7) The results of two types of leaf rupture tests are shown.
この表において、本発明に係る実施例1〜7はいずれも
優れたクリープ破断強度を示し、従来の高温用タービン
ロータ材としての比較例1と比べても、遜色のない特性
を有している。また、他の比較例2〜4と比べると極め
てクリープ破断強度が優れている。さらに、クリープ延
性を示す伸び、絞りも十分満足しうる結果となっている
。In this table, Examples 1 to 7 according to the present invention all exhibit excellent creep rupture strength, and have comparable characteristics compared to Comparative Example 1, which is a conventional high-temperature turbine rotor material. . Moreover, compared with other Comparative Examples 2 to 4, the creep rupture strength is extremely excellent. Furthermore, the results of elongation and reduction of area, which indicate creep ductility, are sufficiently satisfactory.
第4表は、長時間脆化に対する感受性を評価したもので
、各試験片を第2図に示すステップクール法と呼ばれる
熱処理で加速して脆化させた後、衝撃試験を行った結果
を示している。Table 4 evaluates the susceptibility to long-term embrittlement, and shows the results of an impact test after each test piece was subjected to accelerated embrittlement using a heat treatment called the step cool method shown in Figure 2. ing.
/
第4表
この表において、ΔFATTは、ステップクール法によ
って加速脆化させる前後のFATTの差を示し、脆化量
を示す指標となっている。すなわち、このΔFATTが
小さいほど脆化しにくい。/ Table 4 In this table, ΔFATT indicates the difference in FATT before and after accelerated embrittlement by the step cool method, and is an index indicating the amount of embrittlement. That is, the smaller this ΔFATT, the less likely it is to become brittle.
本発明に係る実施例1〜7は、脆化量ΔFATTが小さ
く、またFATTが低いため、従来と同程度の環境下で
長期間使用することが可能になる。Examples 1 to 7 according to the present invention have a small amount of embrittlement ΔFATT and a low FATT, so that they can be used for a long period of time under the same environment as the conventional one.
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、低温
における強度、靭性に優れ、かつ高温におけるクリープ
破断強度に優れ、しかも脆化の少いタービンロータ形状
素体を得ることができる。As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to obtain a turbine rotor-shaped element having excellent strength and toughness at low temperatures, excellent creep rupture strength at high temperatures, and less embrittlement.
この素体により形成したタービンロータは低圧段側に長
翼のものとして使用可能であり、また高温蒸気環境下で
の使用も可能である。A turbine rotor formed from this element can be used as one with long blades on the low-pressure stage side, and can also be used in a high-temperature steam environment.
第1図は、熱処理の工程を示す模式図、第2図は加速脆
化を行うための熱処理工程を示す模式図である。
1−V・・・熱処理の種類、FC・・・炉冷、AC・・
・空冷。
出1りh人代理人 佐 藤 −雄焼鈍 焼入
ボ 焼戻り
第 1 図FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat treatment process, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a heat treatment process for performing accelerated embrittlement. 1-V...type of heat treatment, FC...furnace cooling, AC...
・Air cooling. Figure 1
Claims (1)
35%以下、Mn 1.0%以下、Ni 0.3〜2.
5%、Cr 1.5〜3.5%、Mo 0.3〜1.5
%、V 0.05〜0.30%、W 0.1〜2.0%
を含むFe基合金で構成されたタービンロータ形状素体
を、1000〜1150℃の範囲の温度まで加熱して焼
鈍した後、900〜970℃の範囲の温度に加熱して焼
入れ、さらに、600〜700℃の温度範囲で焼戻しす
ることを特徴とするタービンロータの製造方法。 2、前記タービンロータ形状素体には、さらに重量比で
、Nb 0.01〜0.15%、Ta0.01〜0.1
5%、N 0.01〜0.10%、B 0.002〜0
.015%のうちいずれか1種以上が含まれていること
を特徴とする請求項1記載のタービンロータの製造方法
。[Claims] 1. By weight: C 0.10-0.35%, Si 0.
35% or less, Mn 1.0% or less, Ni 0.3-2.
5%, Cr 1.5-3.5%, Mo 0.3-1.5
%, V 0.05-0.30%, W 0.1-2.0%
A turbine rotor-shaped element made of a Fe-based alloy containing: is heated to a temperature in the range of 1000 to 1150°C to anneal it, then heated to a temperature in the range of 900 to 970°C for quenching, and then further heated to a temperature in the range of 600 to 970°C to quench it. A method for manufacturing a turbine rotor, comprising tempering in a temperature range of 700°C. 2. The turbine rotor-shaped element further contains Nb 0.01-0.15% and Ta 0.01-0.1% by weight.
5%, N 0.01-0.10%, B 0.002-0
.. 2. The method for manufacturing a turbine rotor according to claim 1, wherein at least one of 0.015% and 0.015% is contained.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5538688A JPH01230723A (en) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Manufacture of turbine rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5538688A JPH01230723A (en) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Manufacture of turbine rotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230723A true JPH01230723A (en) | 1989-09-14 |
Family
ID=12997065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5538688A Pending JPH01230723A (en) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Manufacture of turbine rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01230723A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04120239A (en) * | 1990-09-11 | 1992-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High strength and high toughness low alloy steel |
| US5716468A (en) * | 1994-12-26 | 1998-02-10 | The Japan Steel Works, Ltd. | Process for producing high-and low-pressure integral-type turbine rotor |
| US6224334B1 (en) | 1989-02-03 | 2001-05-01 | Hitachi, Ltd. | Steam turbine, rotor shaft thereof, and heat resisting steel |
| WO2001042524A3 (en) * | 1999-12-07 | 2002-01-03 | Timken Co | Low carbon, low chromium carburizing high speed steels |
| GB2386906A (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-01 | Japan Steel Works Ltd | Heat resisting steels |
-
1988
- 1988-03-09 JP JP5538688A patent/JPH01230723A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6224334B1 (en) | 1989-02-03 | 2001-05-01 | Hitachi, Ltd. | Steam turbine, rotor shaft thereof, and heat resisting steel |
| JPH04120239A (en) * | 1990-09-11 | 1992-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High strength and high toughness low alloy steel |
| US5716468A (en) * | 1994-12-26 | 1998-02-10 | The Japan Steel Works, Ltd. | Process for producing high-and low-pressure integral-type turbine rotor |
| WO2001042524A3 (en) * | 1999-12-07 | 2002-01-03 | Timken Co | Low carbon, low chromium carburizing high speed steels |
| US6702981B2 (en) | 1999-12-07 | 2004-03-09 | The Timken Company | Low-carbon, low-chromium carburizing high speed steels |
| GB2386906A (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-01 | Japan Steel Works Ltd | Heat resisting steels |
| GB2386906B (en) * | 2002-03-26 | 2004-09-22 | Japan Steel Works Ltd | Heat-resisting steel and method of manufacturing the same |
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