JPH03117340A - 発電機用エンドリング - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐食性に優れた発電機用高Ｍｎ非磁性エンドリ
ングに関する。

発電機用エンドリングは、発電機ロータが高速で回転し
ているときのロートルコイルの飛び出しをおさえるリン
グであり、回転時にエンドリングには極めて高い遠心力
が負荷する。従ってこの遠心力に十分耐えるためにエン
ドリングには高い耐力が要求される。また、エンドリン
グが強磁性体であるとエンドリング中に渦電流を発生し
、発電効率を低下させることから、エンドリングは非磁
性であることが要求される。

従来エンドリング材には５％Ｃｒ−１８％Ｍｎ系高Ｍｎ
非磁性鋼（オーステナイト系ステンレスｍ）が用いられ
ているが、よ（知られているようにオーステナイト系ス
テンレス鋼は耐力が低く、熱処理による強化も期待でき
ないことから、エンドリングは冷間加工により耐力を向
上させて用いられている。

ところで、高Ｍｎ非磁性鋼は非磁性を保持し、加工硬化
性を向上させ、また冷間加工による加工誘起マルテンサ
イトの生成を防ぐために多量のＣやＭｎを含んでいるが
、このような高Ｃ１高Ｍｎ化は非磁性鋼の耐食性、特に
耐孔食性を著しく低下させている。さらに、材料の冷間
加工率が上昇するに伴い、応力腐食割れ（以後ＳＣＣと
記す）感受性も高くなっている。例えばエンドリングは
従来耐力１１０ｋｇ／ｍｍｚ級のものが開発されている
が、発電機の大型化により、耐力１２０〜１３０ｋｇ／
ＩＩｌ！１２級のものが要望されている。しかしながら
、耐力の上昇は冷間加工率を高めることになり、その結
果ＳＣＣの発生を更に高めることから、新たに耐ＳＣＣ
性に優れた高強度の発電機用エンドリングの開発が要望
されている。

また、エンドリングと発電機ロータ間には絶縁材が挿入
されており、海水ヒユームや発電機ロータの冷却水など
の腐食媒体が作用すると隙間腐食を発生し、エンドリン
グの信頼性の上で大きな問題となる。

以上述べた如く、発電機の大型化に伴い、耐均一腐食性
、耐孔食性、耐隙間腐食性の他に耐ＳＣＣ性を兼ね備え
た高強度、非磁性の発電機用エンドリングの開発が要望
されている。

このような点に鑑み、本発明は、耐均一腐食性。

耐孔食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性に優れた高強度、
非磁性の発電機用エンドリングを提供することを目的と
している。

本発明の高強度の発電機用エンドリングはＣ量を減じ、
Ｎ量を高めることにより、従来のエンドリングの欠点で
あるとされていた耐均一腐食性。

耐孔食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性を向上させたもの
である。すなわち、重量パーセントで、１２〜２０％の
クロム、１３〜２５％のマンガン、０．４％以下の炭素
、０．４５％を越え１％までの窒素、５％以下のモリブ
デン、残部が実質的に鉄であり、かつクロムとマンガン
の総量が３０％以上である耐均一腐食性、耐孔食性、耐
隙間腐食性、耐ＳＣＣ性に優れた非磁性鋼で構成された
ことを特徴とする発電機用エンドリングである。

つまり例えば第１図の部分断面図に示す如く、ロータシ
ャフト（１）の端部近傍においてコイルエンドターン（
２）、支持リング（３）の外周部にエンドリング（４）
が設けられている。なお図中（５）はロータシャフト（
１）中の中心孔を示す。

以下本発明に用いる非磁性鋼の組成限定理由を述べる。

炭素（Ｃ）：炭素はオーステナイト相を安定させ、強度
を向上させるが、過剰の添加は耐孔食性。

靭性を低下させることから上限を０．４％とする。

なお、耐孔食性１強度の観点からは０．３％以下とする
ことが望ましい。

窒素（Ｎ）：窒素は本発明上、特に重要な元素で、オー
ステナイト相（非磁性相）を安定させ、強度を向上させ
ると同時に耐孔食性、耐ＳＳＣ性を向上させるために０
．４５％を越える添加が必要である。しかし過剰の添加
は靭性を害すること、また窒素を添加するために高圧が
必要となることから上限を１％とするが、ミクロボアの
発生等の観点より０．４９〜０．８％とすることが望ま
しい。

ケイ素（９１）　　；ケイ素は鋼の溶製時に脱酸剤とし
て作用するとともに湯流れ性をよくするが、過剰の添加
は靭性を害するため上限を２％とする。

好ましくは１．５ｖｔ％以下である。

クロム（Ｃｒ）　　ニクロムは非磁性を得るための炭素
量、窒素量、マンガン量を減少させ、また耐均一腐食性
、耐隙間腐食性を向上させるために１２％以上の添加が
必要であるが、過剰の添加はフェライト相を生成し非磁
性としての１性を減することから上限を２０％とする。

なお非磁性と耐隙間腐食性の両者を十分発揮させるため
には１３〜１７．５％とすることが望ましく、さらに実
用上は１５〜１７％とすることが好ましい。

マンガン（Ｍｎ）　　：マンガンはオーステナイト相を
安定させ、強度、加工硬化性、耐隙間腐食性を向上させ
るために１３％以上の添加が必要であるが、過剰の添加
は加工性を害することから上限を２５％とする。なお、
強度、非磁性、耐隙間腐食性、加工硬化性を勘案すると
１５〜２４％とすることが望ましく、さらに実用上は１
７〜２０％とすることが好ましい。

モリブデン（Ｍｏ）　　ニモリブデンは耐孔食性を向上
させるが、過剰の添加は靭性を害することから上限を５
％とする。好ましくは１〜２．５％とすることが好まし
い。

また、上記組成範囲において、マンガンとクロムの総量
が３０％以上でないと耐隙間腐食性が悪いことから、マ
ンガンとクロムは総量として３０％以上の添加が必要で
ある。好ましくは３４％以上である。

本発明の発電機用エンドリングは優れた耐均一腐食性、
耐孔食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性を有し、かつ冷間
加工によっても加工誘起マルテンサイトを形成せず非磁
性としての特性を保つなど優れた特性を有している。

以下実施例、比較例をもって本発明に係る発電機用エン
ドリングを詳細に説明する。

高周波誘導溶解炉により第１表に示す組成を有する非磁
性鋼を溶製した。なお、実施例および比較例１３〜２３
は窒素圧３〜ｌＯ気圧にて窒素添加した。

なお本発明の発電機用エンドリングの製造に際しては、
電弧炉消耗電極形マーク炉、高周波誘導炉、エレクトロ
スラグ炉、抵抗炉などの溶解炉を用い、真空中あるいは
Ｎ２ガス雰囲気中で溶解、鋳造する。

本発明では高窒素化する必要があり、窒素の添加法とし
て、Ｆｅ　−Ｃｒ　−ＮやＣｒ−Ｎなどの母合金中に窒
素を含有させるか、あるいは窒素ガス雰囲気中で溶解を
行うか、あるいはこの両者を併用することができる。そ
の後１２００〜９００℃で熱間鍛造し、さらに１１００
℃、２時間の固溶化処理を施し永劫した。その後、真応
力が１３０　ｋｇ／　　になるまで冷間加工を行ない、
エンドリングモデル素体を製作しひき続き３５０℃、２
時間の歪取り処理を行なった後、エンドリングモデル素
体より試験用の板材を切り出した。

腐食試験は全て、３％ＮａＣρ人工海水中にて３０日間
の浸漬試験を行なった。均一腐食、孔食については目視
観察、生成した孔食数、最大孔食深さを測定した。なお
、孔食数は表面積ｌＢＯＩＩ１ｍ２に発生した総孔食数
である。隙間腐食は、直径３關のガラス捧と試験片を接
触させ、その腐食深さを測定した。ＳＣＣ試験は３点曲
げ試験法を用い、最大引張応力５０　ｋｇ　／　ｍｍ　
２で行ない、粒界割れの有無を調べた。また磁気特性は
真応力１３０　ｋｇ　／　ｍｒｓ　２まで冷間加工した
ときの比透磁率の大きさを透磁率計を用いて測定した。

これらの結果をまとめて第２表に示す。

（↓゛人千４ｒ白　） 第１表 第２表 第２表より、明らかなように、比較例１〜１２の従来の
高Ｍｎ非磁性鋼で構成されたものは耐均一腐食性、耐孔
食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性を兼ね備えておらずま
た、単にＮ量を高めた比較例１３〜２１のものは耐孔食
性、耐ＳＣＣ性には優れているが、Ｃｒ量が少ないこと
から耐隙間腐食性に劣り、高強度発電機用エンドリング
としては十分ではない。

また比較例２３はＮｆｆ１が少ない場合を示し、耐孔食
性、耐隙間腐食性に劣っていた。さらに比較例２４のも
のは、耐均一腐食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性が優れ
ているものの、Ｍｏが含まれていないため耐孔食性がや
や劣っていた。これに対し、本発明に係る実施例のもの
は耐均一腐食性、耐孔食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性
のすべてに優れており、また磁気特性も従来材と変らな
いことから十分発電機用エンドリングとしての使用に適
していることが判る。

以上説明した如く、本発明に係る発電機用エンドリング
は極めて優れた耐食性を有し、かつ高強度であることか
ら、工業上すこぶる有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電機用エンドリング近傍の部分断面図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量パーセントでクロム１２〜２０％、マンガン１３〜
   ２５％、炭素０．４％以下、窒素０．４５％を越え１％
   まで、モリブデン５％以下、残部が実質的に鉄より成り
   、かつクロムとマンガンの総量が３０％以上である耐食
   性に優れた非磁性鋼で構成されたことを特徴とする発電
   機用エンドリング。