JPH05105987A - 発電機用リテーニングリング - Google Patents
発電機用リテーニングリングInfo
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- JPH05105987A JPH05105987A JP29033191A JP29033191A JPH05105987A JP H05105987 A JPH05105987 A JP H05105987A JP 29033191 A JP29033191 A JP 29033191A JP 29033191 A JP29033191 A JP 29033191A JP H05105987 A JPH05105987 A JP H05105987A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高靱性の特性を兼ね備えた非磁性
鉄基合金からなるタービン発電機用リテーニングリング
を提供する。 【構成】 重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：１
７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１〜
０．０８％と、所望によりＮi ：３％以下を含有し、残
部がＦe および不可避的不純物からなり、高強度で靱性
に優れた非磁性鉄基合金で構成された発電機用リテーニ
ングリング 【効果】 非磁性で耐応力腐食割れ性に優れていると
ともに、組織の改善によって靱性を向上させ、さらに加
工硬化に伴う靱性の低下を防止して、高強度、高靱性の
特性を兼ね備えたタービン発電機用リテーニングリング
が得られる。
鉄基合金からなるタービン発電機用リテーニングリング
を提供する。 【構成】 重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：１
７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１〜
０．０８％と、所望によりＮi ：３％以下を含有し、残
部がＦe および不可避的不純物からなり、高強度で靱性
に優れた非磁性鉄基合金で構成された発電機用リテーニ
ングリング 【効果】 非磁性で耐応力腐食割れ性に優れていると
ともに、組織の改善によって靱性を向上させ、さらに加
工硬化に伴う靱性の低下を防止して、高強度、高靱性の
特性を兼ね備えたタービン発電機用リテーニングリング
が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度で靱性に優れ
た非磁性鉄基合金からなるタービン発電機用リテーニン
グリングに関するものである。
た非磁性鉄基合金からなるタービン発電機用リテーニン
グリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１に示すように、タービン発電機のロ
ータ１の肩部２に焼バメして用いられるリテーニングリ
ング３は、電磁気的な理由から非磁性であること、ま
た、高速回転状態で使用されるため高い強度と靱性を具
備していることが必要である。従来、この種のリテーニ
ングリングの材料としては、１８％Ｍn −５％Ｃr 鋼が
用いられていたが、この材料は、使用環境において応力
腐食割れを生じ易いため、耐応力腐食割れの観点から、
近年、この材料に替えて、１８％Ｍn −１８％Ｃr −Ｎ
系オーステナイト鋼が用いられている。
ータ１の肩部２に焼バメして用いられるリテーニングリ
ング３は、電磁気的な理由から非磁性であること、ま
た、高速回転状態で使用されるため高い強度と靱性を具
備していることが必要である。従来、この種のリテーニ
ングリングの材料としては、１８％Ｍn −５％Ｃr 鋼が
用いられていたが、この材料は、使用環境において応力
腐食割れを生じ易いため、耐応力腐食割れの観点から、
近年、この材料に替えて、１８％Ｍn −１８％Ｃr −Ｎ
系オーステナイト鋼が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のリテー
ニングリング材ではいずれも、冷間加工における拡管加
工による加工硬化によって所望の強度を付与している
が、その際、冷間加工による強度の上昇に伴い靱性が低
下する。この結果、耐力または引張強さは要求値を満足
するが、所望の靱性が得られないという問題点がある。
一般にオーステナイト鋼は低温でも安定した低温靱性を
示すため、低温用鋼として用いられることがあるが、十
分な強度を有する高強度ステンレス鋼では、衝撃吸収エ
ネルギーの遷移挙動に伴う、へき開破壊が生じ、脆性破
壊による靱性の低下を起こす。低合金鋼では、脆性破壊
を防止するためには、非金属介在物をコントロールして
亀裂の伝播抵抗性を増すことが有効であると認められて
いるが、オーステナイト鋼ではこのような報告はなく、
さらには、固溶強化と加工硬化によって強化したオース
テナイト鋼で、非金属介在物の形状、分布のコントロー
ルが靱性の改善にどの程度効果があるかは未知である。
本願発明者は、上記観点から、ＲＥＭ（希土類元素の１
種または２種以上）を添加することによって非金属介在
物の形状、分布のコントロールを行って、衝撃エネルギ
ー遷移挙動に及ぼす影響について研究し、本発明をする
に至ったものである。すなわち、本願発明は、上記事情
を背景としてなされたものであり、下記の化学成分によ
って、リテーニングリング特有の特性である非磁性、耐
応力腐食割れ性、高強度などの性質を確保するととも
に、ＲＥＭを適量添加することによって非金属介在物を
調整して高靱性の特性を有するタービン発電機用リテー
ニングリングを提供することを目的とするものである。
ニングリング材ではいずれも、冷間加工における拡管加
工による加工硬化によって所望の強度を付与している
が、その際、冷間加工による強度の上昇に伴い靱性が低
下する。この結果、耐力または引張強さは要求値を満足
するが、所望の靱性が得られないという問題点がある。
一般にオーステナイト鋼は低温でも安定した低温靱性を
示すため、低温用鋼として用いられることがあるが、十
分な強度を有する高強度ステンレス鋼では、衝撃吸収エ
ネルギーの遷移挙動に伴う、へき開破壊が生じ、脆性破
壊による靱性の低下を起こす。低合金鋼では、脆性破壊
を防止するためには、非金属介在物をコントロールして
亀裂の伝播抵抗性を増すことが有効であると認められて
いるが、オーステナイト鋼ではこのような報告はなく、
さらには、固溶強化と加工硬化によって強化したオース
テナイト鋼で、非金属介在物の形状、分布のコントロー
ルが靱性の改善にどの程度効果があるかは未知である。
本願発明者は、上記観点から、ＲＥＭ（希土類元素の１
種または２種以上）を添加することによって非金属介在
物の形状、分布のコントロールを行って、衝撃エネルギ
ー遷移挙動に及ぼす影響について研究し、本発明をする
に至ったものである。すなわち、本願発明は、上記事情
を背景としてなされたものであり、下記の化学成分によ
って、リテーニングリング特有の特性である非磁性、耐
応力腐食割れ性、高強度などの性質を確保するととも
に、ＲＥＭを適量添加することによって非金属介在物を
調整して高靱性の特性を有するタービン発電機用リテー
ニングリングを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明のうち第１の発明の発電機用リテーニング
リングは、重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：１７
〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１〜
０．０８％を含有し、残部がＦe および不可避的不純物
からなり、高強度で靱性に優れた非磁性鉄基合金から構
成されていることを特徴とする。さらに、第２の発明の
発電機用リテーニングリングは、重量％で、Ｍn ：１７
〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎi ：３％以下、Ｎ：
０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０８％を含有
し、残部がＦe および不可避的不純物からなり、高強度
で靱性に優れた非磁性鉄基合金から構成されたことを特
徴とする。
め、本願発明のうち第１の発明の発電機用リテーニング
リングは、重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：１７
〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１〜
０．０８％を含有し、残部がＦe および不可避的不純物
からなり、高強度で靱性に優れた非磁性鉄基合金から構
成されていることを特徴とする。さらに、第２の発明の
発電機用リテーニングリングは、重量％で、Ｍn ：１７
〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎi ：３％以下、Ｎ：
０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０８％を含有
し、残部がＦe および不可避的不純物からなり、高強度
で靱性に優れた非磁性鉄基合金から構成されたことを特
徴とする。
【０００５】
【作用】本願発明の発電機用リテーニングリングを構成
する鉄基合金は冷間加工によって強化されるが、同時に
靱性は必然的に低下する。この靱性は、ＲＥＭの添加に
よって改善される。すなわち、ＲＥＭは、脱酸ならびに
脱硫作用を有し、金属溶湯にＲＥＭを添加することによ
り酸化物、硫化物が生成され、これを除去することによ
り清浄度が向上し、内在する非金属介在物の形状、分布
のコントロールを計ることができる。この結果、衝撃吸
収エネルギーが向上し、靱性が改善されるまた、靱性の
低下は、冷間加工によって導入された転位の分布にも依
存しており、この転位の分布を左右する要因としては、
積層欠陥エネルギー（γS ）と、転位の導入に直接影響
する塑性変形条件とがある。本願発明者は、冷間加工後
の強度に大きな影響を与えない範囲内にて、積層欠陥エ
ネルギー（γS ）におよぼす成分の影響を調査し、その
結果適当量のＮi を含有させることにより、強度を損な
うことなく、加工硬化に伴う靱性低下を抑制することが
できた。次に、本願発明のリテーニングリングを構成す
る鉄基合金の成分含有量の限定理由を以下に述べる。な
お、以下の説明では、各成分の含有量は重量％で示す。
する鉄基合金は冷間加工によって強化されるが、同時に
靱性は必然的に低下する。この靱性は、ＲＥＭの添加に
よって改善される。すなわち、ＲＥＭは、脱酸ならびに
脱硫作用を有し、金属溶湯にＲＥＭを添加することによ
り酸化物、硫化物が生成され、これを除去することによ
り清浄度が向上し、内在する非金属介在物の形状、分布
のコントロールを計ることができる。この結果、衝撃吸
収エネルギーが向上し、靱性が改善されるまた、靱性の
低下は、冷間加工によって導入された転位の分布にも依
存しており、この転位の分布を左右する要因としては、
積層欠陥エネルギー（γS ）と、転位の導入に直接影響
する塑性変形条件とがある。本願発明者は、冷間加工後
の強度に大きな影響を与えない範囲内にて、積層欠陥エ
ネルギー（γS ）におよぼす成分の影響を調査し、その
結果適当量のＮi を含有させることにより、強度を損な
うことなく、加工硬化に伴う靱性低下を抑制することが
できた。次に、本願発明のリテーニングリングを構成す
る鉄基合金の成分含有量の限定理由を以下に述べる。な
お、以下の説明では、各成分の含有量は重量％で示す。
【０００６】Ｍn ：１７〜２５％ Ｍn は、本鉄基合金の基本構成成分の一つであって、オ
ーステナイト相を安定化させ、強度、靱性、冷間加工性
を向上させるためには、１７％以上含有させることが必
要であるが、２５％を超えて含有させると、加工硬化係
数が低下するため上記範囲とした。
ーステナイト相を安定化させ、強度、靱性、冷間加工性
を向上させるためには、１７％以上含有させることが必
要であるが、２５％を超えて含有させると、加工硬化係
数が低下するため上記範囲とした。
【０００７】Ｃr ：１７〜２５％ Ｃr もＭn 同様に、本鉄基合金の基本構成成分の一つで
ある。Ｍn 含有量１７〜２５％、Ｎ含有量０．５〜１％
の範囲において、安定なオーステナイト相を形成し、耐
応力腐食割れ性を付与させるためには、１７％以上のＣ
r を含有させる必要がある。しかし、２５％を超えてＣ
r を含有させると、フェライトを析出して非磁性が保た
れなくなるので上記範囲に限定した。
ある。Ｍn 含有量１７〜２５％、Ｎ含有量０．５〜１％
の範囲において、安定なオーステナイト相を形成し、耐
応力腐食割れ性を付与させるためには、１７％以上のＣ
r を含有させる必要がある。しかし、２５％を超えてＣ
r を含有させると、フェライトを析出して非磁性が保た
れなくなるので上記範囲に限定した。
【０００８】Ｎ ：０．５〜１％ Ｎも本鉄基合金の基本構成成分の一つである。Ｎは、オ
ーステナイト安定化元素であって、０．５％以上含有さ
せてオーステナイト組織中に固溶させると強度及び靱性
が向上するが、１％を超えて含有させると強度は向上す
るが、靱性は低下するため、上記範囲に限定した。
ーステナイト安定化元素であって、０．５％以上含有さ
せてオーステナイト組織中に固溶させると強度及び靱性
が向上するが、１％を超えて含有させると強度は向上す
るが、靱性は低下するため、上記範囲に限定した。
【０００９】Ｎi ：３％以下 Ｎi はオーステナイト安定化元素であり、本鉄基合金に
Ｎi を添加した場合、Ｎi 含有量の増加とともに冷間加
工材の衝撃靱性は向上するが、溶体化処理のままの材料
ではＮi 添加による衝撃靱性への影響は認められない。
すなわち、Ｎiを添加することにより、加工硬化に伴っ
て生じる靱性の低下を防止することができる。しかし、
３％を超えて含有させると、加工硬化係数が低下して冷
間加工材の強度が低下するのでＮi の含有量の上限を３
％に限定した。
Ｎi を添加した場合、Ｎi 含有量の増加とともに冷間加
工材の衝撃靱性は向上するが、溶体化処理のままの材料
ではＮi 添加による衝撃靱性への影響は認められない。
すなわち、Ｎiを添加することにより、加工硬化に伴っ
て生じる靱性の低下を防止することができる。しかし、
３％を超えて含有させると、加工硬化係数が低下して冷
間加工材の強度が低下するのでＮi の含有量の上限を３
％に限定した。
【００１０】ＲＥＭ：０．００１〜０．０８％ ＲＥＭは非金属介在物の形状、分布をコントロールして
靱性を向上させる。しかし、０．００１％未満の含有で
は上記作用効果が認められない。また、０．０８％を超
えて含有させると酸化物が過剰に生成されて、かえって
清浄度が低下し、この結果衝撃靱性が低下してしまう。
このため、ＲＥＭの含有量を上記範囲に限定した。
靱性を向上させる。しかし、０．００１％未満の含有で
は上記作用効果が認められない。また、０．０８％を超
えて含有させると酸化物が過剰に生成されて、かえって
清浄度が低下し、この結果衝撃靱性が低下してしまう。
このため、ＲＥＭの含有量を上記範囲に限定した。
【００１１】不可避的不純物 本鉄基合金における不可避的不純物としては、Ｃ、Ｓ
i、Ｐ、Ｓ、Ｃu、Ａlなどが挙げられるが、これらの不
純物は、溶解原材料から、あるいは精錬過程で混入する
ものであり、極力低減することが望ましい。なお、Ｃ
は、靱性の向上、耐食性の観点から極力低減することが
望ましいが、現状の精錬技術レベルでは、最大０．０８
％程度まで不可避的不純物として含有する。また、Ｓi
は、脱酸剤として添加されるため、０．６％以下で、不
可避的不純物として残留する。
i、Ｐ、Ｓ、Ｃu、Ａlなどが挙げられるが、これらの不
純物は、溶解原材料から、あるいは精錬過程で混入する
ものであり、極力低減することが望ましい。なお、Ｃ
は、靱性の向上、耐食性の観点から極力低減することが
望ましいが、現状の精錬技術レベルでは、最大０．０８
％程度まで不可避的不純物として含有する。また、Ｓi
は、脱酸剤として添加されるため、０．６％以下で、不
可避的不純物として残留する。
【００１２】
【実施例】表１に示す組成の合金を高周波誘導炉にて溶
解し、１トンのエレクトロスラグ再溶解用電極を鋳造し
た。本電極をエレクトロスラグ再溶解して供試材用の鋳
塊を溶製した。上記工程により得られた表１の供試材Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．８は、本発明を構成するエンドリング材
であり、Ｎｏ．９〜１１は本発明の範囲外の比較材であ
る。これらの鋳塊を１２００℃に加熱後、リテーニング
リングに鍛造成形し、粗削り後、１１００℃に加熱して
固溶化処理を施した。引続き孔拡げ加工により、ほぼ限
界（３８％）の冷間加工を施し、材料の強度を高めた。
解し、１トンのエレクトロスラグ再溶解用電極を鋳造し
た。本電極をエレクトロスラグ再溶解して供試材用の鋳
塊を溶製した。上記工程により得られた表１の供試材Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．８は、本発明を構成するエンドリング材
であり、Ｎｏ．９〜１１は本発明の範囲外の比較材であ
る。これらの鋳塊を１２００℃に加熱後、リテーニング
リングに鍛造成形し、粗削り後、１１００℃に加熱して
固溶化処理を施した。引続き孔拡げ加工により、ほぼ限
界（３８％）の冷間加工を施し、材料の強度を高めた。
【００１３】冷間加工後の肉厚中央部の機械的性質を表
２に示す。表中から明らかなように、比較材Ｎｏ．９、
１０は、強度は高いが、靱性は低く、比較材１１は、靱
性は高いが、強度が低い。これに対して、本願発明に係
るリテーニング材であるＮｏ．１〜Ｎｏ．８の供試材
は、高強度でかつ高靱性であることが確認された。
２に示す。表中から明らかなように、比較材Ｎｏ．９、
１０は、強度は高いが、靱性は低く、比較材１１は、靱
性は高いが、強度が低い。これに対して、本願発明に係
るリテーニング材であるＮｏ．１〜Ｎｏ．８の供試材
は、高強度でかつ高靱性であることが確認された。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、重量％で、Ｍn ：
１７〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％
を主要組成とする非磁性の鉄基合金に、ＲＥＭ：０．０
０１〜０．０８％を含有させ、さらに所望によりＮi を
３％まで含有させることにより、組織を改善して靱性を
向上させ、また加工硬化に伴う靱性の低下を防止して、
高強度、高靱性を兼ね備えたタービン発電機用リテーニ
ングリングを提供することが可能となった。
１７〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％
を主要組成とする非磁性の鉄基合金に、ＲＥＭ：０．０
０１〜０．０８％を含有させ、さらに所望によりＮi を
３％まで含有させることにより、組織を改善して靱性を
向上させ、また加工硬化に伴う靱性の低下を防止して、
高強度、高靱性を兼ね備えたタービン発電機用リテーニ
ングリングを提供することが可能となった。
【図１】図１は、リテーニングリングの使用状態を示す
一部断面図である。
一部断面図である。
１ ロ−タ ２ 肩部 ３ リテ−ニングリング
【手続補正書】
【提出日】平成３年１２月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【表１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【表２】
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：
１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、ＲＥＭ：０．００１
〜０．０８％を含有し、残部がＦe および不可避的不純
物からなり、高強度で靱性に優れた非磁性鉄基合金から
構成されたことを特徴とする発電機用リテーニングリン
グ - 【請求項２】 重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：
１７〜２５％、Ｎi：３％以下、Ｎ：０．５〜１％、Ｒ
ＥＭ：０．００１〜０．０８％を含有し、残部がＦe お
よび不可避的不純物からなり、高強度で靱性に優れた非
磁性鉄基合金から構成されたことを特徴とする発電機用
リテーニングリング
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29033191A JPH05105987A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 発電機用リテーニングリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29033191A JPH05105987A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 発電機用リテーニングリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05105987A true JPH05105987A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17754690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29033191A Pending JPH05105987A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 発電機用リテーニングリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05105987A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1990439A2 (en) | 2007-05-06 | 2008-11-12 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High-strength nonmagnetic stainless steel, and high-strength nonmagnetic stainless steel part and process for producing the same |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP29033191A patent/JPH05105987A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1990439A2 (en) | 2007-05-06 | 2008-11-12 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High-strength nonmagnetic stainless steel, and high-strength nonmagnetic stainless steel part and process for producing the same |
| US8900511B2 (en) | 2007-05-06 | 2014-12-02 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High-strength nonmagnetic stainless steel, and high-strength nonmagnetic stainless steel part and process for producing the same |
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