JPH035143B2 - - Google Patents
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- JPH035143B2 JPH035143B2 JP56039481A JP3948181A JPH035143B2 JP H035143 B2 JPH035143 B2 JP H035143B2 JP 56039481 A JP56039481 A JP 56039481A JP 3948181 A JP3948181 A JP 3948181A JP H035143 B2 JPH035143 B2 JP H035143B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion resistance
- end ring
- resistance
- magnetic
- scc
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
- H02K3/51—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto applicable to rotors only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Description
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。従つてこの遠
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鋼）
が用いられているが、よく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Ｃ、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
受性も高くなつている。例えば、エンドリングは
従来耐力110Kg／mm2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／mm2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〓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〓間腐食性の他に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〓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
を感じ、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〓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、0.03〜0.3
％の炭素、0.45％を越え０％までの窒素、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30〜45％である耐均一腐食性、耐孔食性、耐〓
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、
ロータシヤフト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はロータシヤ
フト１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
度を向上させるために、0.03％以上の添加が必
要である。下限を0.03％としたのは、炭素の含
有量をこれより少なくするには特殊な製造装置
が必要となり、実用的でないからである。一
方、過剰の添加は耐孔食性、靭性を低下させる
ので好ましくなく、上限を0.3％以下とする必
要がある。 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SCC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、
また窒素の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、ミクロポアの発生
等の観点より0.49〜0.8％とすることが望まし
い。 ケイ素（Si）：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を性よくするが、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1.5wt％以下である。 クロム（Cr）：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〓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
エライト相を生成し非磁性としての特性を減ず
ることから上限を20％とする。なお非磁性と耐
〓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〓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〓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17〜20％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〓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。しかしながら、マンガンとクロムの総量が多
すぎると、鋼が加工硬化して製造が困難となり、
また溶製時にフエライト相が生成して非磁性とし
ての特性が減じられるおそれがあるので、上限は
45％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〓間腐食性、耐SCC性を有
し、かつ冷間加工によつても加工誘起マルテンサ
イトの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、比較例をもつ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48鋼種を溶製した。なお、実施例１〜17およ
び比較例13〜31は窒素圧３〜10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℃熱間鍛造し、
さらに1100℃、２時間の固溶化処理を施し水靭し
た。その後、真応力が130Kg／mm2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つた
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％NaCl人工海水中にて30
日間の浸漬試験を行なつた。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160mm2に発生
した総孔食数である。〓間腐食は、直径３mmのガ
ラス棒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50Kg／mm2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130Kg／mm2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。
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。従つてこの遠
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鋼）
が用いられているが、よく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Ｃ、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
受性も高くなつている。例えば、エンドリングは
従来耐力110Kg／mm2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／mm2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〓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〓間腐食性の他に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〓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
を感じ、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〓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、0.03〜0.3
％の炭素、0.45％を越え０％までの窒素、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30〜45％である耐均一腐食性、耐孔食性、耐〓
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、
ロータシヤフト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はロータシヤ
フト１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
度を向上させるために、0.03％以上の添加が必
要である。下限を0.03％としたのは、炭素の含
有量をこれより少なくするには特殊な製造装置
が必要となり、実用的でないからである。一
方、過剰の添加は耐孔食性、靭性を低下させる
ので好ましくなく、上限を0.3％以下とする必
要がある。 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SCC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、
また窒素の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、ミクロポアの発生
等の観点より0.49〜0.8％とすることが望まし
い。 ケイ素（Si）：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を性よくするが、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1.5wt％以下である。 クロム（Cr）：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〓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
エライト相を生成し非磁性としての特性を減ず
ることから上限を20％とする。なお非磁性と耐
〓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〓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〓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17〜20％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〓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。しかしながら、マンガンとクロムの総量が多
すぎると、鋼が加工硬化して製造が困難となり、
また溶製時にフエライト相が生成して非磁性とし
ての特性が減じられるおそれがあるので、上限は
45％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〓間腐食性、耐SCC性を有
し、かつ冷間加工によつても加工誘起マルテンサ
イトの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、比較例をもつ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48鋼種を溶製した。なお、実施例１〜17およ
び比較例13〜31は窒素圧３〜10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℃熱間鍛造し、
さらに1100℃、２時間の固溶化処理を施し水靭し
た。その後、真応力が130Kg／mm2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つた
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％NaCl人工海水中にて30
日間の浸漬試験を行なつた。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160mm2に発生
した総孔食数である。〓間腐食は、直径３mmのガ
ラス棒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50Kg／mm2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130Kg／mm2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。
【表】
【表】
【表】
【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〓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〓間腐食性に劣り、
高強度発電気用エンドリングとしては十分ではな
い。また比較例23、30はＮ量が少ない場合を示
し、耐孔食性、耐〓間腐食性等に劣つており、比
較例25はMn量が少ないため耐〓間腐食性が不十
分であつた。さらに比較例29ではＣ量が多いこと
から耐孔食性が劣つている。なお比較例24は、
Mn量が多すぎて冷間加工時の加工硬化が大き
く、真応力が130Kg／mm2になるまで加工を行うこ
とができず、またCr量の多い比較例26、27、28
では溶製後に既にフエライト相を生成して透磁率
が1.1以上となり、非磁性の条件を満たさず、さ
らに比較例31ではＮ量が多いため、溶製時に生成
した多数のポアが1200〜900℃での熱間鍛造後に
も局部的に残留し、いずれも評価試験を行うまで
もなく、エンドリング材として適さないことが明
らかであつた。これに対し、本発明に係る実施例
１〜17のものは耐均一腐食性、耐孔食性、耐〓間
腐食性、耐SCC性に優れており、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かる。 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。
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〓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〓間腐食性に劣り、
高強度発電気用エンドリングとしては十分ではな
い。また比較例23、30はＮ量が少ない場合を示
し、耐孔食性、耐〓間腐食性等に劣つており、比
較例25はMn量が少ないため耐〓間腐食性が不十
分であつた。さらに比較例29ではＣ量が多いこと
から耐孔食性が劣つている。なお比較例24は、
Mn量が多すぎて冷間加工時の加工硬化が大き
く、真応力が130Kg／mm2になるまで加工を行うこ
とができず、またCr量の多い比較例26、27、28
では溶製後に既にフエライト相を生成して透磁率
が1.1以上となり、非磁性の条件を満たさず、さ
らに比較例31ではＮ量が多いため、溶製時に生成
した多数のポアが1200〜900℃での熱間鍛造後に
も局部的に残留し、いずれも評価試験を行うまで
もなく、エンドリング材として適さないことが明
らかであつた。これに対し、本発明に係る実施例
１〜17のものは耐均一腐食性、耐孔食性、耐〓間
腐食性、耐SCC性に優れており、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かる。 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。
第１図は発電機用エンドリング近傍の部分断面
図。 １……ロータシヤフト、２……コイルエンドタ
ーン、３……支持リング、４……エンドリング。
図。 １……ロータシヤフト、２……コイルエンドタ
ーン、３……支持リング、４……エンドリング。
Claims (1)
- １ 重量パーセントでクロム12〜20％、マンガン
13〜25％、炭素0.03〜0.3％、窒素0.45％を越え１
％まで、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30〜45％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。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3948181A JPS57156647A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | End ring for generator |
| CA000398682A CA1205659A (en) | 1981-03-20 | 1982-03-17 | Corrosion-resistant non-magnetic steel and retaining ring for a generator made of it |
| DE87107884T DE3280440T2 (de) | 1981-03-20 | 1982-03-19 | Verfahren zur Herstellung eines nichtmagnetisches Stahles, beständig gegen Rissbildungskorrosion. |
| EP82102279A EP0065631B1 (en) | 1981-03-20 | 1982-03-19 | Corrosion-resistant non-magnetic steel and retaining ring for a generator made of it |
| DE8282102279T DE3280179D1 (de) | 1981-03-20 | 1982-03-19 | Korrosionsbestaendiger, unmagnetischer stahl sowie daraus hergestellter haltering fuer einen generator. |
| AU81710/82A AU8171082A (en) | 1981-03-20 | 1982-03-19 | Corosion resistant austenitic cr-mn steel and its application to a retaining ring for a generator |
| EP87107884A EP0249117B1 (en) | 1981-03-20 | 1982-03-19 | A process for preparing a crevice corrosion-resistant non-magnetic steel |
| US06/536,236 US4493733A (en) | 1981-03-20 | 1983-09-28 | Corrosion-resistant non-magnetic steel retaining ring for a generator |
| AU65729/86A AU588944B2 (en) | 1981-03-20 | 1986-11-26 | Non-magnetic crevice corrosion resistant steel retaining ring for a generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3948181A JPS57156647A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | End ring for generator |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152179A Division JPH02185945A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 発電機用エンドリングの製造方法 |
| JP21648090A Division JPH03117340A (ja) | 1990-08-18 | 1990-08-18 | 発電機用エンドリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57156647A JPS57156647A (en) | 1982-09-28 |
| JPH035143B2 true JPH035143B2 (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=12554247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3948181A Granted JPS57156647A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | End ring for generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57156647A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141823A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Kobe Steel Ltd | 非磁性エンドリングの製造方法 |
| JP4856462B2 (ja) * | 2006-04-07 | 2012-01-18 | 株式会社ベン | パイロット弁付電磁弁 |
| JP5064138B2 (ja) | 2007-08-15 | 2012-10-31 | 日本発條株式会社 | 弁ばね装置と、それを用いたエンジンの動弁機構 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3151979A (en) * | 1962-03-21 | 1964-10-06 | United States Steel Corp | High strength steel and method of treatment thereof |
-
1981
- 1981-03-20 JP JP3948181A patent/JPS57156647A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57156647A (en) | 1982-09-28 |
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