JPH0548059B2 - - Google Patents

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〓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〓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〓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、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1.5wt％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。 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〓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〓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、実施例および比
較例13〜23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、電孤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
中に窒素をが有させるか、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水
靭した。その後、真空力が130Kg／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
張力応力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】 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〓間腐食性に劣つていた。さらに比較
例24のものは、耐均一腐食性、耐〓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つていた。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〓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。 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)

【特許請求の範囲】
1. 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。