JPH0437152B2

JPH0437152B2 -

Info

Publication number: JPH0437152B2
Application number: JP1152179A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamamoto; Takashi Ebitani; Mitsuo Kawai; Koichi Tajima
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1992-06-18
Also published as: JPH02185945A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は耐食性に優れた発電機用の高Mn、高
Ｎ非磁性エンドリングの製造方法に関する。（従来の技術）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う。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巾に渦電流を発生し、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。（発明が解決しようとする課題）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の製造方
法を提供することを目的としている。［発明の構成］（課題を解決するための手段および作用）本発明は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性を向上させる発電機用エンドリングの製造
方法である。すなわち本発明は原料合金を溶製す
る際に、窒素圧３〜10気圧の雰囲気下で溶製する
工程と、前記溶製後、冷間加工を施し透磁率を
1.1未満にする工程とを具備し、重量パーセント
でクロム12〜20％、マンガン13〜24％、炭素0.4
％以下、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％以上である耐食性に優れた非磁性綱を得るこ
とを特徴とした発電機用エンドリングの製造方法
及び原料合金を溶製する際に、窒素圧３〜10気圧
の雰囲気下で溶製する工程と、前記溶製後、冷間
加工を施し、透磁率を1.1未満とする工程とを具
備し、重量パーセントでクロム12〜20％、マンガ
ン13〜24％、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綱を得ることを
特徴とした発電機用エンドリングの製造方法であ
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中の中心孔を示す。本発明方法において、原料合金を溶製する際に
窒素圧３〜10気圧の雰囲気で溶製するのは、窒素
圧が３気圧未満では鋼中に所望の窒素を含有せし
める事ができず、又10気圧を超えると製造装置等
が大型化し実用的ではない。次に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、靱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、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SCC
性を向上させるために0.45％を超える添加が
必要である。しかし過剰の添加は靱性を害す
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％、さ
らに好ましくは0.5％を超え0.8％までとする
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性をよくするが、
過剰の添加は靱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、過剰の添加は非磁性、加工性を害
することから上限を24％とする。なお、実用
上は17〜20％とすることが好ましい。モリブデン（Mo）：モリブデンは耐孔食性を向
上させるが、過剰の添加は靱性を害すること
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。本発明方法により得た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、かつ冷間加工によつても加工誘
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
する非磁性鋼を溶製した。なお、実施例１〜９お
よび比較例13〜23は窒素圧３〜10気圧の範囲内で
調整して窒素添加し第１表に示す如き組成の合金
を得た。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、３〜10気圧の窒素ガス雰囲気中で溶
解を行うが、Fe−Cr−ＮやCr−Ｎなどの母合金
中に窒素を含有させる事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水靱した。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隙間腐食は、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まで行ない、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】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、体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Ｎ量が少ない場合を示し、耐
孔食性、耐隙間腐食性に劣つていた。本発明に係
る実施例１〜９のものは耐均一腐食性、耐孔食
性、耐隙間腐食性、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
判る。［発明の効果］以上説明した如く、本発明方法による発電機用
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。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

【特許請求の範囲】１原料合金を溶製する際に、窒素圧３〜10気圧
の雰囲気下で溶製する工程と、前記溶製後、冷間
加工を施し、透磁率を1.1未満とする工程とを具
備し、重量パーセントでクロム12〜20％、マンガ
ン13〜24％、炭素0.4％以下、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
ムマンガンの総量が30％以上である耐食性に優れ
た非磁性綱を得ることを特徴とした発電機用エン
ドリングの製造方法。２原料合金を溶製する際に、窒素圧３〜10気圧
の雰囲気下で溶製する工程と、前記溶製後、冷間
加工を施し、透磁率を1.1未満とする工程とを具
備し、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綱を得ることを
特徴とした発電機用エンドリングの製造方法。